智能家居安防技術(shù)專利分析

劉冀鵬，張洪沛

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作四川中心，四川 成都 610000）

1 智能家居安防技術(shù)簡介

智能家居環(huán)境中[1]，人們會使用很多便捷的家電設(shè)施，這些設(shè)施卻因為技術(shù)原因而存在各種隱患，如燃氣設(shè)備，在帶來便利的同時卻也時常會發(fā)生煤氣泄漏并伴隨著爆炸的威脅[2]。在居家生活中，偷盜和入室搶劫也一直是人們擔憂的一個安全隱患，因此人們更迫切的希望家庭居住環(huán)境具備更可靠和更實用的安全防護措施，保證居住安全。人們對于生命財產(chǎn)安全的防護重視度一直居首，如何避免這些隱患從而有效保障人們的生命財產(chǎn)安全，也是智能家居設(shè)計的一個重要初衷和目的[3]。

早期的智能家居安防系統(tǒng)大多采用的是有線方式進行網(wǎng)絡傳輸，采用這種傳輸方式的安防系統(tǒng)，需要專門的線路來進行信息的傳輸。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，使用有線方式進行網(wǎng)絡傳輸?shù)闹悄芗彝グ卜老到y(tǒng)基本被無線的方式取代[4]。隨后的智能家庭安防系統(tǒng)主要以個人計算機為使用終端，由監(jiān)控攝像頭、紅外線探測儀、緊急求助按鈕、煙霧感應探頭、紅外護欄、報警設(shè)備等配件組成，配合以電子通訊等技術(shù)，可以對火災、盜竊等異常情況進行報警，能滿足用戶的基本需求，但普遍存在報警數(shù)據(jù)不及時、重復投資率大等缺點。隨著生活品質(zhì)的提高、科技的發(fā)展、物聯(lián)網(wǎng)的提出，開始有更多的人有意識的使用智能化響應和多媒體控制的家居安全防范系統(tǒng)[5]，安防也從過去簡單的安全防護系統(tǒng)向綜合化體系演變[6]。

2 智能家居安防技術(shù)重要申請人及重點專利分析

通過對智能家居系統(tǒng)中涉及安防技術(shù)的專利進行統(tǒng)計分析，得到申請量相對較多的幾個重要申請人的分布情況，如圖1所示。

圖1 智能家居安防技術(shù)領(lǐng)域重要申請人Fig.1 Important applicant of smart home security technology

在全球范圍內(nèi)，申請量排名前五的申請人分別是報知機株式會社、海爾集團、Panasonic、矢崎和東京瓦斯，可見中日韓和美國企業(yè)是該領(lǐng)域的重要申請人。雖然中國企業(yè)對該領(lǐng)域的研究起步晚，但其投入的力度卻越來越大。

在排名前10位的申請人中，日本的申請人占據(jù)5成，且這幾個日本企業(yè)在總的申請量中所占的比重舉足輕重。進一步統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在前期的申請中日本和美國所占的比重非常高，這與美日企業(yè)早期在家電領(lǐng)域的領(lǐng)跑有關(guān)，同時也說明日美企業(yè)比較重視對知識產(chǎn)權(quán)的保護；在申請量排名前十位的申請人中，中國的三家企業(yè)海爾、國家電網(wǎng)和小米科技比起國外公司的起步較晚，但在近幾年間在該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)發(fā)展迅猛，進行了不少相關(guān)領(lǐng)域的專利申請，且海爾和小米公司在智能家居大領(lǐng)域的投入和產(chǎn)品輸出也越來越大。在智能家居安全技術(shù)領(lǐng)域，近年來涌現(xiàn)出了大量小企業(yè)和個人的專利申請，這表明隨著智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，越來越多科研能力相對較弱的小企業(yè)和個人開始投入到該領(lǐng)域的研發(fā)，以通過對現(xiàn)有系統(tǒng)的改進來迎合國內(nèi)巨大的市場需求，同時也表明在該技術(shù)領(lǐng)域的專利申請還有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

在技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)了一系列重要的專利，這些專利往往具備被引用次數(shù)高或?qū)＠鍞?shù)量較大的特點，這些專利對技術(shù)發(fā)展方向和技術(shù)研究都具有較高的意義。重要專利的分析能夠一定程度上反映本領(lǐng)域行業(yè)的研究重點及發(fā)展趨勢，本文通過被引用次數(shù)及同族專利梳理篩選出智能家居安防領(lǐng)域的部分重要專利，如表1所示。引用頻次越多則該專利越被業(yè)內(nèi)研發(fā)人員重視，表明其在當時的技術(shù)含量越高或研究方向越前沿，同族專利數(shù)量越多說明申請公司對該專利的重視程度越高，其經(jīng)濟價值也越高。

如表1所示，智能家居安防技術(shù)領(lǐng)域的重要專利主要集中在歐美和日本，以上專利均有大量的被引證數(shù)量或同族數(shù)量，主要市場遍及中國、美國、日本、歐洲、韓國、中國臺灣等國家及地區(qū)。從重要專利的申請人來看，這些企業(yè)均屬于行業(yè)內(nèi)的重要企業(yè)，雖然美國企業(yè)的申請總量不大，但是美國企業(yè)擁有的重要專利數(shù)目最多，這可能與美國最先開展智能家居各領(lǐng)域技術(shù)研究，并且注重技術(shù)研發(fā)及專利布局相關(guān)，其在早期申請的專利均具有較高的科研價值，一定程度上引領(lǐng)了企業(yè)的研發(fā)方向，被多個國家大量引用。日本企業(yè)擁有的重要專利排第二，這與日本企業(yè)在該領(lǐng)域起步較早且注重專利保護有關(guān)，同時，日本人在生活習慣上也較注重個人隱私和家庭安全，一定程度上促進了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和企業(yè)的研發(fā)力度。德國雖然申請總量較少但也擁有一定數(shù)量的重要專利，且這些專利均在多個國家和地區(qū)進行了部署，說明德國企業(yè)在注重研發(fā)的同時也注重企業(yè)專利的布局管理。國內(nèi)企業(yè)雖然后期也申請了大量的專利，且當前已成為研發(fā)的主力，然而目前國內(nèi)申請的相關(guān)技術(shù)多為對現(xiàn)有技術(shù)的借鑒和改進，因此國內(nèi)申請當前還難以成為該領(lǐng)域的重要專利。

3 智能家居安防技術(shù)演進路線

智能家居安防系統(tǒng)是同家庭的各種傳感器、功能鍵、探測器及執(zhí)行器共同構(gòu)成家庭的安防體系，是家庭安防體系的“大腦”。一個完整的智能化安防系統(tǒng)主要包括門禁、報警和監(jiān)控三大部分，主要涉及防盜、消防、氣體泄漏等。家庭防盜報警系統(tǒng)是智能家居系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵子系統(tǒng)，和整個家庭網(wǎng)絡緊密整合，可以通過安防系統(tǒng)中的報警觸發(fā)家庭網(wǎng)絡中任何一個設(shè)備的動作或狀態(tài)[7]。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人臉識別技術(shù)、語音識別技術(shù)[8]、云存儲技術(shù)和遠程控制技術(shù)的不斷發(fā)展，智能家居安防系統(tǒng)從無到有、從最基本的響鈴報警到遠程網(wǎng)絡報警、再到對安全隱患或安全事件的智能處理，其智能化和可靠性也越來越高。智能家居安全技術(shù)按照技術(shù)手段劃分主要有四個方面：基于家庭入侵檢測的安防技術(shù)、基于傳感器預警的安防技術(shù)、安全隱患遠程處理的家庭安防技術(shù)和發(fā)生災難后的智能救援技術(shù)。本文從這四個分支出發(fā)，通過選取智能家居安防技術(shù)領(lǐng)域比較典型的專利來梳理該領(lǐng)域的發(fā)展路線，得到智能家居安防技術(shù)演進圖，如圖2所示。

安防系統(tǒng)作為智能家居中很重要的一個子系統(tǒng)的應用經(jīng)歷了一個很漫長、曲折的過程，由圖2中可以看出，早期的專利申請主要是涉及家庭入侵檢測，家庭安全領(lǐng)域在上世紀 90年代以前還是以家庭防盜竊的入侵檢測領(lǐng)域為重點研究對象，這一時期以人工檢測、機械類觸發(fā)和聲光報警為主，已經(jīng)具備了家庭安全防護系統(tǒng)的雛形。隨著軟硬件和計算機處理速度的提升，逐漸由機械式觸發(fā)報警演變?yōu)榛趫D像識別或紅外檢測的自動檢測機制，并以此判斷家庭入侵行為的發(fā)生，以及出現(xiàn)了一系列通過傳感器檢測溫度、有害氣體濃度進而判斷是否發(fā)生火災或者有發(fā)生火災的隱患，這在一定程度上讓更多用戶接受智能家居系統(tǒng)，從而促進了智能家居系統(tǒng)的發(fā)展。隨著生活水平的提高，人們已經(jīng)不能滿足于家庭聲光報警或者遠程短信報警，得益于移動通信業(yè)務的迅速發(fā)展，在 2000年前后開始出現(xiàn)在遠程報警后可以通過移動終端查看家中情況以及隨時通過手機遠程處理家庭潛在安全隱患的技術(shù)。同時，隨著時間的推移，研究人員也逐漸從研究的廣度向深度轉(zhuǎn)變，比如研究和使用最精確的圖像識別算法以提高檢測的準確度和計算速度，通過最新的云計算技術(shù)[9]進行智能家居系統(tǒng)中相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸和處理，大大提升了智能家居系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

從上述智能家居安防系統(tǒng)的演進發(fā)展脈絡來看，其經(jīng)歷了本地聲光報警、電話撥號報警，隨著手機的出現(xiàn)，首先出現(xiàn)了手機撥號、短信/彩信報警，在3G/4G出現(xiàn)后，進而出現(xiàn)了通過手機進行視頻監(jiān)控，基于智能電視的安防監(jiān)控，基于物聯(lián)網(wǎng)的安防監(jiān)控，基于云計算的家庭安全防護，基于可視對講、家居控制、安防控制于一體的數(shù)字化室內(nèi)機的智能家庭安防系統(tǒng)，其發(fā)展從簡單到復雜，從粗略到精確，智能化程度也越來越高。

表1 智能家居安防技術(shù)重要專利分布Tab.1 Important patent distribution of smart home security technology

圖2 智能家庭安防技術(shù)演進圖Fig.2 Evolution chart of smart home security technology

4 結(jié)語

本文對基于家庭安全的智能家居領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)進行分析和整理，重點關(guān)注了本領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展走向以及主要申請人的研發(fā)側(cè)重等信息，分析表明智能家庭安防技術(shù)的核心專利仍然掌握在國外企業(yè)手中，但目前國內(nèi)研究正逐年呈現(xiàn)遞增的趨勢，且國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)成為該領(lǐng)域的主力，相信隨著中國企業(yè)和技術(shù)人員創(chuàng)新能力的不斷提升以及對知識產(chǎn)權(quán)意識的不斷提高，國內(nèi)企業(yè)還是有能力趕超并引領(lǐng)該領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展。

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