精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠偁帒B(tài)勢

　　摘要:基于incoPat數(shù)據(jù)庫收錄的專利數(shù)據(jù)，對1999—2018年全球精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的專利申請情況進行分析。結(jié)合定量分析和定性研究，探討精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的全球?qū)＠芯繎B(tài)勢、技術(shù)研發(fā)熱點、主要的科研水平、重要專利申請人的研發(fā)布局。研究發(fā)現(xiàn)，近二十年，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)處于快速增長階段，信息采集傳感器和變量作業(yè)裝備是研發(fā)熱點;、美國、日本是最重要的技術(shù)來源國，進入該技術(shù)領(lǐng)域較晚但取得了重大進步;國外機構(gòu)在信息采集技術(shù)和變量作業(yè)技術(shù)主題占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢，相關(guān)研究機構(gòu)努力的方向是形成核心技術(shù)優(yōu)勢、提高專利影響力、增強專利海外布局和促進技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。

　　關(guān)鍵詞:精準(zhǔn)農(nóng)業(yè);處方農(nóng)業(yè);專利分析

　　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(PrecisionAgriculture)主要基于3S技術(shù)、傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化技術(shù)手段，實現(xiàn)對耕種過程進行精準(zhǔn)控制，對作物長勢、受災(zāi)等各方面的情況進行精準(zhǔn)監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測情況精準(zhǔn)調(diào)節(jié)耕作投入，實現(xiàn)精準(zhǔn)耕作、精準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)施肥施藥、精準(zhǔn)播種、精準(zhǔn)收獲，以最少的投入實現(xiàn)同等收入或更高收入［1］。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域主要技術(shù)包括遙感技術(shù)(ＲemoteSensing，ＲS)、地理信息技術(shù)(GeographicInformationSystems，GIS)、全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem，GPS)、專家系統(tǒng)(ExpertSystem，ES)、決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystem，DSS)、作物生長模擬系統(tǒng)(SimulationSystem，SS)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(InternetofThingsTechnology，ITT)和變量投入技術(shù)(VariableＲateTechnology，VＲT)等，根據(jù)其功能可以分為信息采集和傳輸、信息處理、變量作業(yè)、集成系統(tǒng)和裝備自動化五大類［2］。

　　1數(shù)據(jù)來源與方法

　　本文以北京合享智慧科技有限公司的incoPat專利數(shù)據(jù)庫作為檢索來源，通過關(guān)鍵詞和專利分類號進行組合檢索，選用發(fā)明專利文本作為研究對象，進行申請?zhí)柡喜⒆鳛閷＠獢?shù)(件)統(tǒng)計，進行簡單同族合并進行專利家族數(shù)(項)統(tǒng)計，專利申請時間選擇是1999—2018年，檢索日期為2019年6月13日。

　　2結(jié)果與討論

　　2．1專利申請年度趨勢

　　1999—2018年期間，全球申請精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠灿?985項(9455件)，專利申請趨勢如圖1所示。1999—2012年期，相關(guān)專利數(shù)量增長緩慢，其主要驅(qū)動因素是GPS、GIS和ＲS技術(shù)對農(nóng)業(yè)的支撐作用日漸明顯;2013年后，隨著傳感器技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)進一步迭代更新，專利數(shù)量大幅度增長，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)進入繁榮發(fā)展階段。由于專利申請到公開最長有18個月遲滯，截至檢索日，2018年還有部分專利申請尚未公開。

　　2．2關(guān)鍵專利技術(shù)

　　本研究根據(jù)功能將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)分為5大分支，分別為信息采集和傳輸、信息處理、變量作業(yè)、集成系統(tǒng)和裝備自動化技術(shù)。所有精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠行畔⒉杉蛡鬏數(shù)膶＠麛?shù)量最多(3327項)，排名第二的是變量作業(yè)(2867項)，其次是集成系統(tǒng)(1158項)和裝備自動化(805項)，最后是信息處理系統(tǒng)(759項)。

　　2．3重要/地區(qū)分布

　　2．3．1專利來源/地區(qū)分布

　　專利技術(shù)來源/地區(qū)信息反映了技術(shù)創(chuàng)新發(fā)源地的創(chuàng)新能力和活躍程度，為區(qū)域間的技術(shù)合作和競爭提供有用的信息。由表2可知，中國是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠畲蟮膩碓磭?，在專利?shù)量上占有絕對優(yōu)勢;美國最早開始精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)相關(guān)研究，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)專利技術(shù)的重要來源;日本盡管并非農(nóng)業(yè)大國，但在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)先進技術(shù)行列占有一席之地，相關(guān)專利量位列全球第三;德國和俄羅斯分別位列第四和第五，也是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠饕a(chǎn)出國。

　　2．3．2專利受理/地區(qū)分布

　　專利受理/地區(qū)分布反映了/地區(qū)市場受重視程度以及專利保護強度。由表3可知，在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)方面，是最重要的專利布局地，占比44.58%，美國和日本位列之后，分別占比12.90%和10.85%，其次是EPO和WIPO，德國、加拿大和俄羅斯也是重要的專利布局?？傮w而言，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠芾?地區(qū)與技術(shù)來源國/地區(qū)基本重合，主要集中于東亞、北美和歐洲地區(qū)。澳大利亞、巴西、印度、阿根廷也存在少量專利受理，非洲市場尚未成為受重視的技術(shù)輸出和保護地。

　　3結(jié)論與展望

　　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)通過信息技術(shù)實現(xiàn)更準(zhǔn)確、更細(xì)致的農(nóng)作物管理，主要利用嵌入式和遠(yuǎn)程傳感器在時間和空間上測量土壤和作物參數(shù)，通過軟件分析變化相關(guān)性和趨勢，為物料投入提供信息，從而更準(zhǔn)確和更有針對性地應(yīng)用種子、肥料、農(nóng)藥和其他投入。其總體目標(biāo)是在減少投入的情況下增加(或維持)產(chǎn)量、降低成本、減少環(huán)境污染、節(jié)約資源、保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。近年來，氣候問題導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，糧食短缺問題日益突出，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)也受到越來越多的關(guān)注，各國都紛紛制定精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展政策，其專利技術(shù)研發(fā)熱度也不斷攀升。經(jīng)過分析全球范圍內(nèi)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)相關(guān)專利，得到如下結(jié)論與啟示:

　　1)在過去的20年，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，相關(guān)專利產(chǎn)出呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，說明精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用仍然在快速發(fā)展之中，市場前景廣闊。2010年之前，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)由美國和日本主導(dǎo)，進入該領(lǐng)域較晚;2010年之后，在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)政策扶持下我國積極推進農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心等精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究機構(gòu)紛紛建立并取得階段性成果，的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量也出現(xiàn)明顯增長，趕超美國和日本，成為專利數(shù)量排名第一的，并遙遙領(lǐng)先于其他，這說明我國在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的專利研發(fā)上已取得了巨大進步和發(fā)展。然而，我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用大部分局限于GIS、GPS、ＲS等單項技術(shù)領(lǐng)域與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的結(jié)合，沒有形成精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)完整的技術(shù)體系，目前我國關(guān)于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的研究應(yīng)用還處于起步階段。

　　2)從專利技術(shù)布局來看，變量作業(yè)裝備是當(dāng)前研發(fā)熱點，技術(shù)分支布局廣泛，各國的專利申請都較多，日本井關(guān)農(nóng)機株式會社、洋馬株式會社、CNH全球有限公司等機構(gòu)均擁有較多的專利申請，重復(fù)研發(fā)風(fēng)險非常高，分析當(dāng)前專利特點，此類研發(fā)可關(guān)注實現(xiàn)構(gòu)造簡單化與便攜化。與之相配合的變量作業(yè)導(dǎo)航技術(shù)也是各專利申請人技術(shù)研發(fā)的重點，其中速度傳感器、紅外傳感器、激光傳感器、慣性傳感器、超聲傳感器和雷達(dá)都有較多專利布局，可挖掘其他傳感器或者多傳感器組合改進變量作業(yè)的準(zhǔn)確性和安全性。信息采集傳感器也存在較高的重復(fù)研發(fā)風(fēng)險，具備較多的發(fā)明人和申請人，各國都有較多市場布局，其中氣象信息傳感器是研發(fā)重點，作物流量傳感器和產(chǎn)品信息傳感器專利數(shù)量還未形成優(yōu)勢，可以增加關(guān)注度，提高信息采集的靈敏度和準(zhǔn)確性是該技術(shù)分支的努力方向。未來機器視覺在圖像處理算法上尚有很大改進空間，需要新理論、新方法的進一步有機結(jié)合，以便進一步提高結(jié)果的精準(zhǔn)度和實時性。在決策支持系統(tǒng)類專利技術(shù)中，以專家系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)為主，在研發(fā)中可適當(dāng)關(guān)注一些新的決策支持方法和系統(tǒng)開發(fā)。關(guān)于系統(tǒng)集成方面，可重點考慮提高安全性、增強穩(wěn)定性和降低功耗等需求。

　　3)從重要專利申請人類型的角度看，主要優(yōu)勢研發(fā)機構(gòu)是高校和研究所，其他優(yōu)勢研發(fā)機構(gòu)以企業(yè)為主，日本井關(guān)農(nóng)業(yè)株式會社、日本洋馬株式會社、CNH全球公司和DEEＲE公司是該領(lǐng)域的領(lǐng)先者。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠膬r值更多體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上，因此，我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究機構(gòu)應(yīng)加強與企業(yè)的合作，促進科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力，進一步提高在該領(lǐng)域的競爭力。相關(guān)部門需要大力推進精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)研發(fā)、轉(zhuǎn)化、推廣和應(yīng)用，例如啟動精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范項目，研發(fā)適合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)產(chǎn)品;加快精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)基地建設(shè)，主要支持建設(shè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化中試基地和生產(chǎn)基地;精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)涉及面廣，資源整合和共享問題突出，為了減少重復(fù)投資，需要進行頂層設(shè)計和規(guī)劃，建立“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化聯(lián)盟”，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造良好環(huán)境。

　　4)對比國內(nèi)外重要專利申請人發(fā)現(xiàn)，主要專利申請人進入該領(lǐng)域較晚，近五年活躍度高，但未形成明顯優(yōu)勢技術(shù)主題，專利影響力中等，專利海外布局嚴(yán)重不足;歐美的主要專利申請人研發(fā)較早，在變量作業(yè)和信息采集技術(shù)主題上占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢，影響力顯著，國際布局明顯。面對愈加激烈的競爭形勢，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研發(fā)機構(gòu)應(yīng)當(dāng)整合當(dāng)前已有研發(fā)基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前的國情，利用我國5G技術(shù)的優(yōu)勢，集中力量加強公關(guān)，突破核心技術(shù)和重大共性關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)符合我國農(nóng)業(yè)不同應(yīng)用目標(biāo)的高可靠、低成本、適應(yīng)惡劣環(huán)境的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品。同時專利申請人應(yīng)重視制定有效的專利申請策略，加強專利的國際保護，重視我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的全球化發(fā)展。

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　　吳曉燕*許海云宋琪陳方丁陳君鄭穎

《精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠偁帒B(tài)勢》

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