基于專利分析的全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)發(fā)展態(tài)勢

馬建霞，王 芳，張 晶 ，胡文靜

(1.中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻情報中心，蘭州 730000；2.中國科學院大學經(jīng)濟與管理學院圖書情報與檔案管理系，北京 101408；3.中國科學院地理資源所與科學研究所，北京 100101)

水資源緊缺是一個世界性的問題，農(nóng)業(yè)是最主要的水資源消耗對象。農(nóng)業(yè)用水占全球總用水量的70%，在一些非洲和亞洲國家，農(nóng)業(yè)用水比例高達85% ～90%，因此水資源高效利用的核心是農(nóng)業(yè)水資源高效利用[1]。隨著世界性水資源、能源的日趨緊張，采用節(jié)水、節(jié)能的灌溉方法已經(jīng)成為全球農(nóng)業(yè)用水灌溉的總趨勢，推廣高效的節(jié)水灌溉措施已經(jīng)成為世界各國緩解水資源危機和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必由之路[2]。

節(jié)水灌溉工程技術(shù)包括了對各種水資源，如地表水、地下水、灌溉回歸水、經(jīng)過處理以后的污水以及土壤水和大氣水等的充分、合理地利用，以提高水的有效利用率，實現(xiàn)農(nóng)作物高產(chǎn)而采取的技術(shù)措施[3]。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)可以歸納為3種：工程節(jié)水、農(nóng)藝節(jié)水和生物節(jié)水技術(shù)[4]?？紤]到文獻[5]已對生物節(jié)水技術(shù)的專利進行分析；文獻[6]對農(nóng)業(yè)節(jié)水進行了專利分析；文獻[7]對滴灌技術(shù)進行了專利分析，但尚沒有對節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域進行專利分析的報道，本文將重點關(guān)注節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域的專利分析。

當前全球各國都有哪些節(jié)水灌溉工程相關(guān)的技術(shù)？這些技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢怎樣？節(jié)水灌溉工程技術(shù)研發(fā)的熱點國家和區(qū)域如何？哪些企業(yè)是該領(lǐng)域的核心技術(shù)擁有者？領(lǐng)先的節(jié)水灌溉工程企業(yè)的技術(shù)布局如何？我國節(jié)水灌溉工程技術(shù)在全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)研發(fā)界的位置和影響力如何？未來應(yīng)加強哪方面的技術(shù)研發(fā)？這些問題是推進節(jié)水灌溉工程技術(shù)發(fā)展不可回避的問題。

本文從專利分析的角度對全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢進行了梳理，對全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)專利的年度申請態(tài)勢、專利類型和法律狀態(tài)、研發(fā)活躍的國家、技術(shù)布局、研發(fā)活躍的機構(gòu)進行了分析，并重點介紹了RAIN BIRD、HUNTER INDUSTRIES、NETAFIM的專利概況及區(qū)域布局、技術(shù)布局和重點專利，最后分析了國外節(jié)水灌溉工程技術(shù)的重點專利，并結(jié)合專利分析總結(jié)了節(jié)水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展趨勢和我國發(fā)展節(jié)水灌溉工程技術(shù)的建議。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

本報告利用智慧芽專利分析平臺，對中外節(jié)水灌溉工程技術(shù)專利進行系統(tǒng)檢索。

所采用的關(guān)鍵詞：(((( (灌溉 OR 澆水 OR (管道 AND 灌溉)) AND (節(jié)水 OR 省水 OR 節(jié)約用水)))) OR (管道防滲 OR 渠道防滲 OR 噴灌 OR 滴灌 OR 滲灌 OR 微灌 OR ((膜上 or 膜下) and灌)or 膜灌 )。

在獲取初步檢索結(jié)果后，利用IPC進行篩選，并將明顯噪音專利剔除，進行專利數(shù)據(jù)的二次標引，利用Excel、智慧芽等對該領(lǐng)域的專利申請數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。檢索時間為2020年6月，申請時間為2000-2020年，在116個國家/組織中共得到申請專利信息87 082件。

2 結(jié)果分析

2.1 年度專利申請態(tài)勢

如圖1所示，節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域的專利年申請量從2000-2009年緩慢增長，年申請量在2 000 件左右，從2010年以后，進入快速增長時期。2017年申請量達到13 358 件的最大值。2018年申請量少許下降，可能與我國逐步重視專利申請質(zhì)量的措施有關(guān)。一般情況下, 專利申請自受理起18個月才會公開，本文數(shù)據(jù)檢索時間為2020年6月，因此申請量在2019年開始明顯下降是合理現(xiàn)象。

圖1 全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠甓壬暾垜B(tài)勢Fig.1 Annual patent application status of water saving irrigation engineering technology in the world

2.2 專利類型和法律狀態(tài)

全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域申請的專利中有效專利占32%；失效專利占40%；審中專利占21%；從申請專利的類型來看，發(fā)明專利申請占63%；實用新型專利占37%。從各類型有效專利占比看，有效的發(fā)明專利占23.2%，實用新型專利占76.8%(見圖2)。

圖2 全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠蔂顟B(tài)及有效專利類型分布Fig.2 Legal status and type of patents in the field of water-saving irrigation engineering technology

可見該技術(shù)領(lǐng)域的有效專利以實用新型專利為主，偏重于應(yīng)用，失效專利占比較大，該領(lǐng)域的專利維護情況不太好。

2.3 全球研發(fā)活躍國家

節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)活躍的國家情況(專利技術(shù)來源國)如圖3所示，中國機構(gòu)的專利申請量64368件，占該領(lǐng)域?qū)＠暾埩康?3.9%排在第一位，遠高于其他國家，這與2010年以來我國大力發(fā)展專利技術(shù)創(chuàng)新的政策有關(guān)。從全球來看，美國、俄羅斯、日本、韓國、德國、以色列、西班牙、法國、意大利都是灌溉工程技術(shù)專利申請活躍前10的國家。

圖3 全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)活躍國家Fig.3 TOP 10 Countries with most patent applications in the field of water-saving irrigation engineering technology in the world

2.4 技術(shù)區(qū)域布局狀況

從專利的受理國分布可以分析全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)的區(qū)域布局狀況。全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)專利的主要受理局除了中國43 859 件，排第1外，美國以4 082 件排第2，世界知識產(chǎn)權(quán)組織2 429 件排第3；俄羅斯、日本和韓國分別排第4、5、6。從該領(lǐng)域?qū)＠奈寰至飨虮砜?，中國機構(gòu)大多數(shù)在國內(nèi)申請專利，僅有57件在美國申請、14件在歐洲申請、17件在日本申請、9件在韓國申請。而美國機構(gòu)在中國申請了322 件，在歐洲申請了471件、日本申請了172 件?？梢姡擃I(lǐng)域國內(nèi)機構(gòu)的專利國際布局仍有較大的提升空間(表1)。

表1 全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)專利五局流向表Tab.1 Application direction of world water saving irrigation engineering technology patent between 5 main Patent Licensing Offices

2.5 全球?qū)＠夹g(shù)布局

由于中國機構(gòu)申請專利占70%以上，中國和美國專利布局的特點，代表了該領(lǐng)域全球?qū)＠季值奶攸c。表2展示了中美兩國專利的TOP10 IPC分類占比。

表2 節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域中美專利的IPC技術(shù)布局Tab.2 Comparison between China and USA patents in the field of water-saving irrigation engineering technology

美國申請專利占比最高的是澆水的控制(A01G25/16)，占比為17%，與之相關(guān)的比率控制(G05D11/00)、流量控制(G05D7/00)、以使用電裝置為特征的流量控制(G05D7/06)、具有活動出口部件或活動偏轉(zhuǎn)部件的噴灑裝置(B05B15/00)、電的噴射設(shè)備或裝置(G05B15/02)、用于控制流量，如備有可調(diào)通道(B05B1/30)等類目，美國專利占比分別為4%、3%和2%，而中國沒有布局。

美國申請的專利在水、廢水或污水的處理(C02F1/00)和使用數(shù)字處理裝置控制(G05B19/042)占比均為3%，中國專利占比為1%。

中國申請專利占比最高的是用多孔管道或帶噴頭管道安裝在地上的澆水裝置(A01G25/02)，占比16%。中國申請的專利在取自雨水的集水方法(E03B3/02)占比為5%，美國沒有布局；在加壓撒布；撒布泥肥；施用液肥的澆水系統(tǒng)(A01C23/04)和施肥方法(A01C21/00)占比分別為8%和6%，美國申請專利僅占其申請總量的1%；中國專利在溫室、促成溫床或類似物等用的加熱、通風、調(diào)溫或澆水裝置(A01G9/24)的專利占比(5%)略高于美國(3%)。

經(jīng)對該領(lǐng)域申請專利進行人工標引分析，滴灌相關(guān)專利申請量最高，為17 074 件；其次是精準灌溉相關(guān)專利，有10 413 件；排在第三位的是噴灌相關(guān)專利。集雨灌溉受到業(yè)內(nèi)重視有5 100 件左右；太陽能灌溉近年來也受到關(guān)注，有3 193 件。膜灌、地下滴灌、微灌均有1 000 件左右的申請量；可再生水灌溉也得到關(guān)注，有1 713 件申請(見圖4)。

圖4 各種灌溉工程技術(shù)專利申請量Fig.4 Number of patent applications of different kinds of water-saving irrigation engineering technology

2.6 全球?qū)＠邪l(fā)活躍機構(gòu)

從全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域申請活躍的機構(gòu)來看，雨鳥公司排第1，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)田灌溉研究所排第2；內(nèi)塔芬有限公司排第3位；中國企業(yè)甘肅大禹節(jié)水股份有限公司和山東勝偉園林科技有限公司在該領(lǐng)域?qū)＠暾埢钴S，分別排申請活躍機構(gòu)的第4、第5位。從有效專利的持有者排名來看，第1位的是RAIN BIRD, 甘肅大禹節(jié)水股份有限公司排第2位；內(nèi)塔芬有限公司排第3位。從審中專利活躍機構(gòu)看，恩普樂股份有限公司、中國農(nóng)科院農(nóng)田灌溉研究所、山東勝偉園林科技有限公司是近年來申請活躍的機構(gòu)(見表3)。

表3 節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)活躍機構(gòu)Tab.3 Active patents R&D organization in the field of water-saving irrigation engineering technology

圖5展現(xiàn)了國外機構(gòu)在全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域持有有效專利的TOP10機構(gòu)，TOP10機構(gòu)全部是企業(yè)。其中美國的RAIN BIRD排第1；以色列內(nèi)塔芬有限公司排第2；美國獵人工業(yè)股份有限公司排第3；日本恩普樂股份有限公司(ENPLAS) 排第4；美國的托羅公司和琳賽股份有限公司排第5和第6；瑞典的HUSQVARNA排第7；俄羅斯的GOLUBENKO MIKHAIL IVANOVICH排第8；韓國的農(nóng)村發(fā)展管理局排第9；美國的瓦爾蒙特工業(yè)股份有限公司排第10。

圖5 節(jié)水灌溉工程技術(shù)有效專利國外持有機構(gòu)TOP10Fig.5 Top10 Foreign patentee of valid patents in the field of water-saving irrigation engineering technology

2.7 重要節(jié)水灌溉工程技術(shù)公司

2.7.1 雨鳥公司(RAIN BIRD)

(1)概況。美國雨鳥公司(RAIN BIRD)成立于1933年，總部位于美國加州洛杉磯附近GLENDORA市。雨鳥總計申請876件專利。該公司生產(chǎn)四千多種噴灌、微灌設(shè)備。

(2)專利的技術(shù)布局。RAIN BIRD公司申請專利的主要概念包括：灌溉控制器、噴灑器、發(fā)射器、偏轉(zhuǎn)器、數(shù)據(jù)通信、壓力調(diào)節(jié)器、濕度傳感、根部澆水單元。可見，該公司專利重點關(guān)注灌溉控制系統(tǒng)、噴灑器、偏轉(zhuǎn)器、發(fā)射器等灌溉組建等。

(3)重點專利主題分析。RAIN BIRD公司的高被引專利中，多噴嘴(US4618100)被引用192次；灌溉控制系統(tǒng)的遠程訪問(US20090099701A1)被引用132次；其次是無線灌溉控制設(shè)備及相關(guān)方法(US6782310)，被引用117次；流量控制可調(diào)的電磁閥(US5213303)和灌溉控制和流量管理系統(tǒng)(US5229937)均被引用114次。灌溉控制器的開放模塊化架構(gòu)、模塊化可擴展的灌溉控制器、齒輪傳動噴水器、深根澆水單元、滴頭、滾珠傳動旋轉(zhuǎn)噴灌機、基于天氣的灌溉控制系統(tǒng)與方法、彈出式噴頭的組合噴嘴裝置和提升工具、中斷灌溉傳感器裝置等也是倍受業(yè)界關(guān)注的專利。

RAINBIRD近5年申請了86件專利，其主題集中于基于傳感器、無線適配器、微控制器的灌溉控制器，并注重在控制電路、解碼器電路等方面布局；在基于壓力補償?shù)臉?gòu)件，滴灌線、噴嘴、噴灑器方面的專利申請也都有近10件。

2.7.2 內(nèi)塔芬有限公司(NETAFIM)

(1)概況。 耐特菲姆于1965年成立，目前在全球擁有29家子公司，17家工廠，近5 000 名員工，在110個國家開展業(yè)務(wù)。NETAFIM 的灌溉技術(shù)相關(guān)專利中，與滴灌相關(guān)的專利申請有301組共427條；與噴灌相關(guān)的46組共77條。

(2)技術(shù)布局。NETAFIM的以有效專利在滴灌方面，涉及滴灌的噴頭、迷宮式滴灌管道、灌溉管道連接器、灌溉閥、滴灌管的管壁、交叉層壓管、可生物降解的管道、噴灌方面涉及管道中水的脈動、旋轉(zhuǎn)式噴頭、旋轉(zhuǎn)式噴灌機等、在精準灌溉方面，關(guān)鍵技術(shù)涉及用于精準灌溉測量土壤張力和壓力的壓力計、灌溉控制等。

(3)重點專利主題分析。NETAFIM的有效專利被引用最多的專利中，US8141589[8]設(shè)計了一種迷宮式通道，用于降低在通道中流動的液體中的壓力和/或流速；US8511585[9]滴灌發(fā)射器、軟管噴嘴(USD382936)、圓盤形滴頭US7270280[10]是其滴灌的核心專利。AU2014202521B2[11]是灌溉控制系統(tǒng)，核心是一種用于測定土壤基質(zhì)電位的張力計，而自動測定土壤濕度和張力是精準灌溉的關(guān)鍵技術(shù)。US10143130[12]廢水灌溉的方法和設(shè)備等。其高被引專利的主題集中在滴灌發(fā)射器、灌水器、閥門、管道、旋轉(zhuǎn)噴頭、柔性隔膜等方面。

近5年來，Netafim公司的專利關(guān)注滴灌發(fā)射器、灌溉管道、織物層、滴灌發(fā)射器的膜、區(qū)域閥、控制頭等。

2.7.3 獵人工業(yè)股份有限公司(HUNTER INDUSTRIES)

(1)概況。Hunter Industries是一家美國的家族企業(yè)，1983年，該公司將PGP齒輪驅(qū)動轉(zhuǎn)子引入灌溉領(lǐng)域。其產(chǎn)品線包括從短距離和長距離的轉(zhuǎn)子、噴霧器、閥門和控制器等。

(2)技術(shù)布局。Hunter Industries的專利集中于具有活動出口部件或活動偏轉(zhuǎn)部件的噴灑裝置。

近5年該公司關(guān)注電子灌溉控制器、包括齒輪傳動裝置、換向機構(gòu)、密封件、旋轉(zhuǎn)軸等的噴灑器，并關(guān)注照明控制模塊和LED顯示器。

(3)重點專利主題分析。Hunter Industries的被引次數(shù)高于50次的專利有71件；從Hunter Industries的高被引專利可知，該公司的核心技術(shù)主要在于灌溉控制器、可調(diào)節(jié)流量、弧度、流速的噴頭，溫度傳感器、濕度傳感器以及包括驅(qū)動噴灑器、噴灑頭、偏轉(zhuǎn)器、反射器、噴嘴、阻尼裝置、旋轉(zhuǎn)分配器、流動控制單元等在內(nèi)的噴灑器單元方面。

2.8 基于重點專利的研究熱點

2.8.1 高被引專利

該領(lǐng)域被引用次數(shù)超過50次的專利有213件，其中美國機構(gòu)的專利有177件，占83%；中國申請的專利有16件，占7.51%?？梢姀膶＠从车募夹g(shù)熱點的角度看，中國專利任重道遠。

高被引專利的IPC類目除了花園、田地、運動場等的澆水70件，占28%外，與灌溉控制相關(guān)的流量控制(45件，占18%)、比率控制(34件，占13.6%)、自動控制器(24件，占9.6%)、程序控制系統(tǒng)(15件，占6%)、計算機控制系統(tǒng)(9件，占3.6%)，可見，灌溉控制，尤其是自動控制是該領(lǐng)域的熱點領(lǐng)域；此外噴射設(shè)備零件、噴灑裝備等也受到業(yè)界關(guān)注。

從高被引專利的高頻關(guān)鍵詞看，基于灌溉計劃的灌溉控制器、無線灌溉；具有控制系統(tǒng)的灌溉發(fā)射器、根據(jù)天氣數(shù)據(jù)調(diào)整的灌溉計劃和灌溉調(diào)度、具有閥裝置、無線控制單元的噴灑器以及基于網(wǎng)絡(luò)和灌溉控制器的灌溉管理系統(tǒng)；基于機器人的自動灌溉、溫室大棚的灌溉系統(tǒng)；調(diào)節(jié)土壤pH值、柔性膜、壓力傳感器、精準灌溉等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率較高。

表4展現(xiàn)了部分節(jié)水灌溉工程技術(shù)高被引的專利，由此可以看到節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域近年來的研發(fā)熱點：

表4 節(jié)水灌溉工程技術(shù)高被引專利Tab.4 Highly cited patens in the field of water-saving irrigation engineering technology

其中US6766817[13]是灌溉技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)的核心專利，該專利使用管狀多孔微結(jié)構(gòu)將流體從較高流體基質(zhì)電位的區(qū)域引導至較低流體基質(zhì)電位的區(qū)域。根據(jù)利用管狀多孔微結(jié)構(gòu)的每個區(qū)域中的流體基質(zhì)勢的狀態(tài)，可以從具有差異流體基質(zhì)勢的不同區(qū)域可逆地輸送流體。以這種方式，可以利用流體進行灌溉，排水，過濾，流體再充注和其他流體輸送用途。該專利被引1 923 次。

表中的其他高被引專利全部是有關(guān)灌溉控制的，尤其是基于互聯(lián)網(wǎng)、基于無線傳感器、灌溉管理的分布式控制、濕度傳感定時器等等，體現(xiàn)了節(jié)水灌溉領(lǐng)域精準灌溉、自動灌溉控制的趨勢。

2.8.2 規(guī)模最大的專利家族

專利家族的規(guī)模越大，該技術(shù)獲投資較多，其保護范圍也越大，該專利對相關(guān)申請人的重要性也較高。從表5可以看到該領(lǐng)域?qū)＠易遄畲蟮膶＠?EP3638003A1[14],該專利面向用于設(shè)施農(nóng)業(yè)在特定時間向生長莢內(nèi)的植物(包括植物、嫩枝和種子)供應(yīng)精確量的液體(例如水、養(yǎng)分、環(huán)境空氣條件等)，以確保最佳生長，避免過多液體，該專利公開了用于在裝配線生長吊艙中提供預訂量流體的裝置、系統(tǒng)和方法。

表5 節(jié)水灌溉工程技術(shù)TOP5專利家族的專利Tab.5 Top5 patent families in the field of water-saving irrigation engineering technology

KR101579067B1[15]，用于工業(yè)目的的水處理方法和系統(tǒng)；此外雨鳥的可擴展灌溉控制器有75個專利家族；利發(fā)利希奧公司的向植物根部灌溉含氧水的專利有74個專利家族；ENPLAS的發(fā)射器和滴灌管[16]有57個專利家族；NETAFIM的灌溉管道有54個專利家族；這些專利對相關(guān)申請人重要性較高，是申請人的核心技術(shù)。

2.8.3 權(quán)利要求數(shù)量最多的專利

表6展現(xiàn)了國外節(jié)水灌溉工程技術(shù)權(quán)利要求最多的專利。權(quán)利要求數(shù)量最多的專利，其技術(shù)的涉及范圍更廣。大量的權(quán)利要求項是為了保護多項技術(shù)，相應(yīng)起草交底書的工作量也會很大，專利質(zhì)量也會較高。

表6 節(jié)水灌溉工程技術(shù)權(quán)利要求數(shù)量TOP5的專利Tab.6 Top5 patents with the most number of right claims in the field of water-saving irrigation engineering technology

從權(quán)利要求數(shù)量角度看，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中具有大數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)收集環(huán)境下的檢測方法和系統(tǒng)(CN110073301A)有1 442項權(quán)利要求，該專利的示例工業(yè)系統(tǒng)包括用于田地或田地系統(tǒng)的灌溉系統(tǒng)。

自主的集成農(nóng)作系統(tǒng)(WO2017106874A1)有349項權(quán)利要求；Hunter Industries的有關(guān)自動水量、灌溉用時、季節(jié)調(diào)整自動調(diào)節(jié)和管理的節(jié)水灌溉工程技術(shù)的專利權(quán)利要求數(shù)達到184項和134項；中國的新疆坎兒井灌溉技術(shù)有限責任公司申請的CN201510099591.7利用液壓控制輪灌的方法其權(quán)利要求數(shù)為97項，是中國機構(gòu)專利中權(quán)利要求較多的。

從節(jié)水灌溉工程技術(shù)重點專利來看，中國機構(gòu)申請的專利在高被引專利、專利家族規(guī)模、專利權(quán)利要求、高價值專利等指標方面均罕見進入前列，說明中國機構(gòu)申請的專利雖然數(shù)量眾多，質(zhì)量有待提升。

從節(jié)水灌溉工程技術(shù)的重點專利看，未來在基于互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)實時獲得作物生長環(huán)境狀況基礎(chǔ)上,實時監(jiān)測土壤濕度，根據(jù)季節(jié)，自動控制灌溉用水量、用時的精準灌溉技術(shù)、設(shè)施農(nóng)業(yè)精準灌溉是未來發(fā)展的熱點和趨勢；污水處理用于灌溉的技術(shù)、水肥一體化技術(shù)也受到業(yè)內(nèi)研發(fā)機構(gòu)的重視。

3 結(jié)論與討論

基于專利文獻梳理節(jié)水灌溉領(lǐng)域的研發(fā)態(tài)勢是一個較新的視角，有助于對世界各國節(jié)水灌溉工程技術(shù)研發(fā)實力進行客觀把握。通過對專利的熱點領(lǐng)域和重點專利的分析，有助于幫助相關(guān)研發(fā)人員把握該領(lǐng)域的研發(fā)態(tài)勢，發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的研發(fā)熱點，并進而遴選亟待加強的研發(fā)領(lǐng)域。通過對國內(nèi)外研發(fā)活躍機構(gòu)的分析，也有助于相關(guān)機構(gòu)關(guān)注潛在競爭對手，發(fā)現(xiàn)未來合作對象。通過分析核心技術(shù)擁有者，并進行其專利布局的分析，有助于開闊我國研發(fā)機構(gòu)和人員的視野。本文重點對以工程節(jié)水和農(nóng)藝節(jié)水和為主的節(jié)水灌溉工程技術(shù)進行系統(tǒng)的基于專利的分析。分析結(jié)論如下：

當前，全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)進入快速增長期。中國是全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠芾韲信琶?的國家。美、俄、日、韓、德、以等國是國外灌溉技術(shù)專利申請較為活躍的國家。從五局流向看，國外機構(gòu)申請的專利除了在本國申請外，均重視在國外市場的布局，國內(nèi)機構(gòu)的專利國際布局仍有較大的提升空間。國內(nèi)企業(yè)中，大禹節(jié)水集團、濰坊友容實業(yè)有限公司、山東勝偉鹽堿地科技有限公司等機構(gòu)研發(fā)活躍；中國農(nóng)科院農(nóng)田灌溉研究所、四川農(nóng)業(yè)大學、西北農(nóng)林科技大學、河海大學、江蘇大學等在節(jié)水灌溉相關(guān)領(lǐng)域有較強的研發(fā)實力。國外的節(jié)水灌溉工程技術(shù)有效專利持有機構(gòu)中美國的RAIN BIRD、HUNTER INDUSTRIES、以色列NETAFIM、日本ENPLAS和美國的托羅公司等機構(gòu)是全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域的佼佼者。高被引專利中，80%以上是美國專利，中國機構(gòu)申請的專利雖然數(shù)量眾多，質(zhì)量有待提升。

在專利技術(shù)布局方面，美國申請專利占比最高的是澆水的控制，與之相關(guān)的比率控制(G05D11/00)、流量控制(G05D7/00)、以使用電裝置為特征的流量控制(G05D7/06)、具有活動出口部件或活動偏轉(zhuǎn)部件的噴灑裝置(B05B15/00)、電的噴射設(shè)備或裝置(G05B15/02)、用于控制流量，如備有可調(diào)通道(B05B1/30)等類目美國申請專利占比較高，而中國沒有布局。

中國申請的專利在取自雨水的集水方法(E03B3/02)、在加壓撒布；撒布泥肥；施用液肥的澆水系統(tǒng)(A01C23/04)和施肥方法(A01C21/00)、在溫室、促成溫床或類似物等用的加熱、通風、調(diào)溫或澆水裝置(A01G9/24)方面比較有特色。

雨鳥公司的專利重視灌溉的自動控制及基于環(huán)境傳感器的精準灌溉；Hunter公司的專利重視灌溉控制器和噴灑器單元；NETAFIM的專利特色在滴灌方面，并關(guān)注溉測量土壤張力和壓力的壓力計、灌溉控制等。

未來，一方面基于互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)、傳感網(wǎng)實時獲得不同作物生長環(huán)境狀況基礎(chǔ)上進行自動灌溉控制的精準灌溉技術(shù)是未來發(fā)展的熱點和趨勢；另一方面灌溉設(shè)備的噴灑器、管道、閥門、噴頭、旋轉(zhuǎn)分配器、偏轉(zhuǎn)器等部件的精巧設(shè)計也是研發(fā)的重點；此外，太陽能灌溉、可再生水灌溉等也受到業(yè)內(nèi)研發(fā)機構(gòu)的重視，建議國內(nèi)相關(guān)研發(fā)機構(gòu)關(guān)注這幾個領(lǐng)域，加大研發(fā)力度。

通過上述分析，我們也對我國節(jié)水灌溉工程技術(shù)的研發(fā)提出如下建議：

(1)關(guān)注專利這一關(guān)鍵的研發(fā)信息源，重視對國外生物節(jié)水專利文獻的閱讀、專利的檢索和專利技術(shù)的利用。

(2)建議研發(fā)企業(yè)和院所關(guān)注國外重點研發(fā)機構(gòu)的布局策略和技術(shù)動向，一方面做好新技術(shù)的監(jiān)測跟蹤和預警，另一方面注重自有核心技術(shù)的專利保護。關(guān)注國外重點研發(fā)機構(gòu)尚未在國內(nèi)布局的專利，及時部署力量開展針對性研發(fā)和專利布局。分析重點機構(gòu)的失效專利，從中提取有益信息，啟發(fā)研發(fā)思路。

(3)促進國內(nèi)高校及科研院所與企業(yè)的產(chǎn)學研合作，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中要解決的問題，針對現(xiàn)實需求，研發(fā)申請解決問題的專利，提升專利質(zhì)量。

(4)做好國外專利的布局，以專利走出去保障企業(yè)市場走出去。