中國(guó)雷電預(yù)警技術(shù)專利計(jì)量分析

【摘要】雷電預(yù)警是對(duì)雷電災(zāi)害進(jìn)行主動(dòng)防御的有效手段。運(yùn)用專利計(jì)量方法，從專利申請(qǐng)年度趨勢(shì)、專利發(fā)明人、專利申請(qǐng)機(jī)構(gòu)、技術(shù)熱點(diǎn)及技術(shù)發(fā)展方向等角度對(duì)中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，以揭示中國(guó)雷電預(yù)警技術(shù)的研究現(xiàn)狀，為中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域的技術(shù)革新和戰(zhàn)略制定提供參考。結(jié)果表明，中國(guó)雷電預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域正處于蓬勃發(fā)展階段，專利申請(qǐng)量較多的省市集中在中國(guó)東部地區(qū)，各類型企業(yè)是雷電預(yù)警領(lǐng)域主要的研發(fā)力量。目前研究重心集中在雷電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集及測(cè)量、雷電預(yù)警預(yù)報(bào)等方面。融合多種氣象探測(cè)資料以及利用數(shù)據(jù)挖掘、云計(jì)算等方法開展雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警是未來(lái)的研究熱點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】專利計(jì)量;雷電預(yù)警;發(fā)展態(tài)勢(shì)

【中圖分類號(hào)】P415

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

雷電是一種破壞力驚人的自然現(xiàn)象。雷電發(fā)生時(shí)所伴隨的強(qiáng)大電流與電磁輻射對(duì)人身安全、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成了巨大威脅。通過(guò)采用雷電預(yù)警預(yù)報(bào)手段，則可以有效規(guī)避雷災(zāi)事故的發(fā)生。因此，近年來(lái)業(yè)界和政府部門提高了對(duì)雷電預(yù)警技術(shù)的關(guān)注度。中國(guó)政府在《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警及信息發(fā)布工作的意見》中明確提出要加快雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警體系的建設(shè)，做到防患于未然。國(guó)內(nèi)學(xué)者也從雷電預(yù)警的方法、裝置及系統(tǒng)方面展開相關(guān)研究。谷山強(qiáng)等人結(jié)合多種雷電探測(cè)手段，提出了架空輸電線路雷擊閃絡(luò)預(yù)警的方法，并證實(shí)該方法可以提高雷電預(yù)警的準(zhǔn)確性和可操作性。柴瑞等人通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析大氣電場(chǎng)資料，利用多元回歸技術(shù)優(yōu)化了雷電預(yù)警方法。俞坤師等人改進(jìn)并設(shè)計(jì)了新型的場(chǎng)磨式電場(chǎng)儀。楊世剛等人根據(jù)山西省的氣象探測(cè)資料，針對(duì)性的建立了該地區(qū)的雷電預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

專利作為科研成果的重要載體，對(duì)其分析可以挖掘出大量的情報(bào)信息。目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)雷電預(yù)警領(lǐng)域的研究重心主要集中在工程技術(shù)層面，鮮有學(xué)者利用專利計(jì)量的方法對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行研究，為了給中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域提供多視角的情報(bào)支持，促使雷電預(yù)警技術(shù)突破與創(chuàng)新，本文采用定性與定量分析相結(jié)合的方式對(duì)中國(guó)的雷電預(yù)警專利進(jìn)行研究。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

以國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源，利用高級(jí)檢索功能對(duì)2008至2018年的專利文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，通過(guò)對(duì)檢索詞進(jìn)行篩選合并，得到檢索式：關(guān)鍵詞=（雷電or閃電or雷擊）and（預(yù)警or預(yù)報(bào)），經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗共得到226條數(shù)據(jù)。在這些專利中外觀專利有2件，實(shí)用專利有72件，而發(fā)明專利有152件，占專利總數(shù)的67%.由于發(fā)明專利更能代表技術(shù)的突破性和先進(jìn)性，說(shuō)明雷電預(yù)警領(lǐng)域具有較強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)實(shí)力。

2 結(jié)果與分析

2.1 專利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

專利申請(qǐng)數(shù)量的年度分布可以反映某一技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和人們知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)的強(qiáng)弱。由圖1可知，2008年至2018年間，雷電預(yù)警領(lǐng)域的專利數(shù)量總體上呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，并且可分為兩個(gè)階段：從2008年到2011年，是中國(guó)雷電預(yù)警技術(shù)的初期階段。在此期間，該領(lǐng)域的專利增長(zhǎng)緩慢且數(shù)量較少，年度專利申請(qǐng)數(shù)量均在10件以下。從2012年到2018年為快速發(fā)展階段，專利數(shù)量呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，說(shuō)明近年來(lái)相關(guān)人員加強(qiáng)了對(duì)該領(lǐng)域的研究。整體來(lái)看，中國(guó)的雷電預(yù)警技術(shù)雖然起步較晚，但隨著中國(guó)科技創(chuàng)新宏觀環(huán)境的改善，以及人們知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)的提高，為雷電預(yù)警技術(shù)的快速發(fā)展提供了良機(jī)，使新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域的專利數(shù)量將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。

2.2 專利發(fā)明人分析

研發(fā)者的專利數(shù)量可以反映其技術(shù)創(chuàng)新水平的高低。表1列出了中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量排名前10的核心研發(fā)者，從表1可知，專利申請(qǐng)數(shù)量最高的是寧夏中科天際防雷研究院有限公司的高攀亮，共申請(qǐng)了14件專利，其次為中國(guó)石油化工股份有限公司的劉全楨、畢曉蕾、高鑫等人，他們都是中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域的重要發(fā)明人，在該領(lǐng)域取得了眾多突破性成果，為中國(guó)雷電預(yù)警技術(shù)的發(fā)展做出了較大貢獻(xiàn)。此外，表1中的3家機(jī)構(gòu)所申請(qǐng)的專利均為合作研發(fā)，反映出這3家機(jī)構(gòu)內(nèi)部研發(fā)人員較為集中，協(xié)作頻繁，擁有智力資源優(yōu)勢(shì)。

本文統(tǒng)計(jì)了中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域合作研發(fā)的專利數(shù)量，共有193件，合作率為85%?？梢姡诶纂婎A(yù)警技術(shù)的研發(fā)形式中，以合作創(chuàng)新為主。從主觀層面來(lái)講，通過(guò)合作可以節(jié)約成本，提高研發(fā)效率;從客觀層面來(lái)看，雷電預(yù)警領(lǐng)域涵蓋的知識(shí)面較為廣泛，在發(fā)明創(chuàng)造中需要融合多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，促使不同專業(yè)背景的人員展開協(xié)作溝通。

2.3 研發(fā)機(jī)構(gòu)分析

機(jī)構(gòu)申請(qǐng)的專利數(shù)量是衡量機(jī)構(gòu)技術(shù)研發(fā)實(shí)力的重要指標(biāo)。表2是中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量在5件以上的研發(fā)機(jī)構(gòu)，表中有6家企業(yè)，1家科研院所?？梢钥闯?，企業(yè)是中國(guó)雷電預(yù)警技術(shù)的研發(fā)主體，尤其是國(guó)家電網(wǎng)公司的研發(fā)實(shí)力最為強(qiáng)勁，其專利申請(qǐng)量位居第一位，并且其所涉及的技術(shù)領(lǐng)域相比其他機(jī)構(gòu)也更加廣泛。國(guó)家電網(wǎng)公司是關(guān)系國(guó)家電力安全的骨干企業(yè)，擁有眾多的研究所和省公司等下屬機(jī)構(gòu)，并且各單位的層級(jí)劃分清晰，有利于技術(shù)創(chuàng)新體系的構(gòu)建，為雷電預(yù)警技術(shù)的研發(fā)與科研成果轉(zhuǎn)化提供了堅(jiān)實(shí)的保障。對(duì)于民營(yíng)企業(yè)來(lái)說(shuō)，專利數(shù)量更能體現(xiàn)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，企業(yè)擁有的專利數(shù)量越多就越可能在所處的行業(yè)中立于不敗之地。表2中，民營(yíng)企業(yè)寧夏中科天際防雷研究院有限公司專利申請(qǐng)量較多，說(shuō)明該企業(yè)具有較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力，但總體來(lái)看，民營(yíng)企業(yè)在技術(shù)儲(chǔ)備和技術(shù)研發(fā)能力上都較為薄弱，與國(guó)有電力企業(yè)有一定差距。

從圖2看出，中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域機(jī)構(gòu)的合作形式主要以企業(yè)與企業(yè)、企業(yè)與高校、企業(yè)和科研院所為主，其合作申請(qǐng)的專利數(shù)量分別為20件、7件和4件?？梢娖髽I(yè)是協(xié)作創(chuàng)新的主體。高校的協(xié)作創(chuàng)新意識(shí)也較強(qiáng)，通過(guò)與企業(yè)展開合作有利于科研成果的轉(zhuǎn)化，對(duì)雷電預(yù)警技術(shù)的創(chuàng)新起到了促進(jìn)作用。但總體來(lái)看，專利申請(qǐng)機(jī)構(gòu)的合作關(guān)系不緊密，合作率僅為13%，在技術(shù)合作研發(fā)上存在一定的壁壘，分析其原因有：首先，一些大型的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)如國(guó)家電網(wǎng)公司、中國(guó)石油化工股份有限公司等，因其具有眾多優(yōu)秀的專業(yè)人才、充足的科研經(jīng)費(fèi)，通過(guò)自身就可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)。其次，一些研發(fā)機(jī)構(gòu)為了擁有長(zhǎng)期的技術(shù)壟斷優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)技術(shù)的保密性而減少了合作次數(shù)。最后，由于地理因素的限制，增加了機(jī)構(gòu)間合作研發(fā)的難度。

2.4 申請(qǐng)地區(qū)分布

圖3列出了專利申請(qǐng)數(shù)排名前10的地區(qū)，可以看出東部地區(qū)是專利的主要申請(qǐng)區(qū)域，位居前三位的分別是北京、江蘇、廣東。西部省份只有四川、寧夏和云南入選，且專利申請(qǐng)量較少。本研究認(rèn)為造成地域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量不平衡的原因主要有兩點(diǎn)，一方面，東部省份擁有豐富的教育資源，高等院校與科研院所眾多，并且科研工作者有充足的經(jīng)費(fèi)支持，為防雷技術(shù)的研發(fā)提供了有力的保障。西部地區(qū)則與之相反，教育、經(jīng)濟(jì)等資源的落后一定程度上制約了防雷產(chǎn)品的開發(fā)及相關(guān)研究工作的開展。另一方面，專利申請(qǐng)區(qū)域的分布與中國(guó)的雷電災(zāi)害的分布情況基本上吻合，中國(guó)東南地區(qū)和華北地區(qū)的雷災(zāi)最為嚴(yán)重，這促使北京、廣東等雷災(zāi)頻發(fā)的地區(qū)更加注重雷電預(yù)警技術(shù)的研發(fā)。

2.5 專利技術(shù)領(lǐng)域分析

專利分類號(hào)（IPC）代表著技術(shù)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域與技術(shù)發(fā)展方向。表3是專利申請(qǐng)量在8件以上的技術(shù)領(lǐng)域，可以看出，GOIR29/08（電磁場(chǎng)特性的測(cè)量）和COIWI/10（預(yù)測(cè)天氣狀態(tài)的裝置）是專利申請(qǐng)量最多的兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，此外，學(xué)者在G08821/10（響應(yīng)災(zāi)難事件的報(bào)警器，例如地震、龍卷風(fēng)）、GOIR29/12（靜電場(chǎng)的測(cè)量）等技術(shù)主題也具有較高的研究活躍度。結(jié)合專利文本內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)專利技術(shù)主要集中于雷電預(yù)警系統(tǒng)及裝置的研發(fā)和雷電預(yù)警方法的優(yōu)化等方面，具體涉及雷電數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理、安全存儲(chǔ)、無(wú)線傳輸、警報(bào)接收、預(yù)警信息發(fā)布等技術(shù)主題。這些技術(shù)領(lǐng)域是雷電預(yù)警領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)或先導(dǎo)技術(shù)，對(duì)后續(xù)技術(shù)的更新?lián)Q代起著推動(dòng)作用。排在第五位的是C06Q50/06（電力、天然氣或水供應(yīng)），由于電力行業(yè)十分重視雷電災(zāi)害的防護(hù)，并且對(duì)防雷產(chǎn)品的需求較大，從而使研發(fā)人員對(duì)輸電線路等電力設(shè)備的雷電預(yù)警開展了大量研究，這意味著研發(fā)人員要緊切關(guān)注該領(lǐng)域的技術(shù)布局，為搶占市場(chǎng)先機(jī)做好準(zhǔn)備。

2.6 技術(shù)最新動(dòng)向分析

為幫助后續(xù)研究者全方位把握雷電預(yù)警技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，本文列出了近3年來(lái)中國(guó)雷電預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)的一些新專利技術(shù)（見表4），這些技術(shù)領(lǐng)域?qū)⑹俏磥?lái)雷電預(yù)警技術(shù)研發(fā)的主要方向，可以歸納為如下2方面：①將雷達(dá)、大氣電場(chǎng)儀、雷電定位系統(tǒng)等多種設(shè)備相結(jié)合，獲得綜合探測(cè)信息，并組建雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)，擴(kuò)大雷電監(jiān)測(cè)范圍，提高雷電預(yù)警精度;②結(jié)合數(shù)值預(yù)報(bào)模式產(chǎn)品，將云計(jì)算和數(shù)據(jù)挖掘等方法用于雷電精細(xì)化預(yù)警，進(jìn)一步提升雷電預(yù)警的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。該領(lǐng)域技術(shù)的不斷革新主要得益于以下兩個(gè)方面，首先，由于雷電的嚴(yán)重破壞性，政府將防雷上升到了國(guó)家安全的高度，使國(guó)內(nèi)研發(fā)人員加大了對(duì)雷電物理現(xiàn)象與雷電預(yù)警技術(shù)的研究力度，其次，諸如云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化技術(shù)逐步融入雷電預(yù)警領(lǐng)域，豐富和完善了雷電預(yù)測(cè)技術(shù)，促進(jìn)了該領(lǐng)域的發(fā)展。

3 結(jié)論和建議

通過(guò)對(duì)中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域?qū)＠姆治?，我們發(fā)現(xiàn)：雖然中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域的研究起步較晚，但隨著科技的發(fā)展和研發(fā)人員自主創(chuàng)新能力的提高，雷電預(yù)警的時(shí)效性和精確度已得到較大提升，目前該領(lǐng)域正處于快速發(fā)展階段。從專利發(fā)明人來(lái)看，高攀亮、劉全楨等人是中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域的重要發(fā)明人，發(fā)明人之間的合作率較高，但發(fā)明人的合作主要是在同一機(jī)構(gòu)內(nèi)展開，不利于雷電預(yù)警技術(shù)的擴(kuò)散與傳播。從專利申請(qǐng)機(jī)構(gòu)來(lái)看，申請(qǐng)機(jī)構(gòu)以企業(yè)為主，其中以國(guó)家電網(wǎng)公司為龍頭的國(guó)有企業(yè)具有壟斷地位，而民營(yíng)企業(yè)的占比較小，這種差距使雷電預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域缺乏合理的企業(yè)梯隊(duì)，將有礙該領(lǐng)域的長(zhǎng)期發(fā)展。另外，申請(qǐng)機(jī)構(gòu)的合作程度較低，合作率只有13%。在地區(qū)申請(qǐng)方面，北京、江蘇和廣東等東部地區(qū)的申請(qǐng)量較多，東西部在雷電預(yù)警技術(shù)水平上存在一定的差距。從技術(shù)領(lǐng)域來(lái)看，該領(lǐng)域涵蓋的技術(shù)類型較多，主要涉及雷電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集及測(cè)量、雷電預(yù)警預(yù)報(bào)等方面。通過(guò)融合多種探測(cè)資料，并結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘等新方法開展雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警，將是未來(lái)該領(lǐng)域的研究方向。今后雷電預(yù)警技術(shù)會(huì)朝著精細(xì)化、智能化和高精度的方向發(fā)展。

根據(jù)中國(guó)雷電預(yù)警專利技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，提出以下3點(diǎn)建議：

（1）提高研發(fā)機(jī)構(gòu)間的合作力度。通過(guò)合作可以共享技術(shù)信息，增強(qiáng)整體研發(fā)實(shí)力。因此企業(yè)、高校與科研院所之間要加強(qiáng)合作，消除制度壁壘，完善科研創(chuàng)新體系，為相關(guān)的合作創(chuàng)造良好的外部環(huán)境，從而促進(jìn)中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域知識(shí)的傳播及技術(shù)擴(kuò)散，使研發(fā)機(jī)構(gòu)更有效地實(shí)現(xiàn)技術(shù)革新及科研成果的轉(zhuǎn)化，將產(chǎn)學(xué)研的合作優(yōu)勢(shì)真正發(fā)揮出來(lái)。

（2）提升欠發(fā)達(dá)地區(qū)科研水平。目前中國(guó)東西部地區(qū)在雷電預(yù)警技術(shù)的研發(fā)上還存在著一定的差距，為了縮小差距需要社會(huì)各界的共同努力。政府部門要增強(qiáng)對(duì)西部地區(qū)的政策傾斜力度，加大財(cái)政支持并制定激勵(lì)政策，鼓勵(lì)防雷領(lǐng)域的高素質(zhì)人才和領(lǐng)軍企業(yè)落戶，從而推動(dòng)落后地區(qū)雷電預(yù)警防護(hù)行業(yè)的發(fā)展。西部地區(qū)的研發(fā)機(jī)構(gòu)要增加科研投入，結(jié)合本地區(qū)的雷電災(zāi)害特點(diǎn)，研發(fā)適合當(dāng)?shù)氐睦纂婎A(yù)警系統(tǒng)，并且擴(kuò)大雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)的覆蓋面積，從而有效促進(jìn)農(nóng)村和城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的良性發(fā)展。

（3）制定合理的專利戰(zhàn)略方針。研究機(jī)構(gòu)要密切注意雷電預(yù)警領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)關(guān)注多因素考慮的雷電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集與測(cè)量，以及云計(jì)算等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在雷電預(yù)警技術(shù)研發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用，制定符合自身發(fā)展要求的專利戰(zhàn)略，逐步掌握雷電預(yù)警領(lǐng)域的核心技術(shù)。同時(shí)相關(guān)人員和機(jī)構(gòu)要在提升優(yōu)勢(shì)技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新水平的基礎(chǔ)上，拓展技術(shù)領(lǐng)域的范圍，從而保持該領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)地位，加快中國(guó)雷電預(yù)警領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1]谷山強(qiáng)，陳家宏，陳維江，等.架空輸電線路雷擊閃絡(luò)預(yù)警方法[J].高電壓技術(shù)，2013，39（ 02）：423-429.

[2]柴瑞，王振會(huì)，肖穩(wěn)安，等.大氣電場(chǎng)資料在雷電預(yù)警中應(yīng)用[J]氣象科技，2009，37（ 06）：724-728.

[3]俞坤師，陳家宏，谷山強(qiáng)，等.基于STM32的雷電預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電測(cè)與儀表，2014，51（ 03）：68-72.

[4]楊世剛，趙桂香，潘森，等，中國(guó)雷電災(zāi)害時(shí)空分布特征及預(yù)警[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2010.19（ 06）：153-159.

[5]郭捷婷，肖國(guó)華，專利分析方法研究[J]情報(bào)雜志，2008 （1）：12-15.

[6]陳立新，梁立明.技術(shù)領(lǐng)域的集成與整合研究：基于美國(guó)專利IPC的關(guān)聯(lián)分析[J].情報(bào)雜志，2013，32（1）：37-41.

[作者簡(jiǎn)介]潘建剛（1992-），男，在讀碩士研究生，研究方向：信息資源管理、專利分析。