基于IncoPat數(shù)據(jù)庫的探魚儀技術(shù)發(fā)展態(tài)勢分析

宗艷梅，趙付文，唐學(xué)大，諶志新,3，李國棟,3

(1.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實驗室發(fā)展中心，山東 青島 266237；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東 青島266071；3.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所，上海 200092)

漁業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要地位，探魚儀作為重要的探測裝備，在海洋漁業(yè)精準(zhǔn)探測、高效捕撈方面有著重要應(yīng)用[1-3]。利用探魚儀可以快速搜索魚類資源，繼而實現(xiàn)跟蹤聚捕，將極大的提高捕獲量并增加經(jīng)濟效益[1,4-5]。探魚儀不僅可用來探測魚類資源，在極地漁業(yè)資源調(diào)查和基于深度學(xué)習(xí)的水下目標(biāo)識別及多類魚群統(tǒng)計、快速跟蹤等方面均有著重要應(yīng)用[6-7]。

中國對探魚儀的研究從20世紀(jì)50年代起，經(jīng)過幾十年的發(fā)展與技術(shù)革新，已成為現(xiàn)代化海洋漁業(yè)探測與捕撈必不可少的重要設(shè)備之一[8-9]。國外早在20世紀(jì)初就開始了探魚儀的研究，經(jīng)過近百年的發(fā)展，探魚儀取得了良好的進展，但在一些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域中國與漁業(yè)發(fā)達國家相比還有一定的差距[10-12]。專利作為研究關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的重要視角之一，能夠揭示技術(shù)創(chuàng)新情況[13]，通過對專利信息的統(tǒng)計，能夠識別到該技術(shù)在本領(lǐng)域的發(fā)展情況，并判斷該技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢[14-15]。國內(nèi)較多學(xué)者在這方面取得了一定的研究進展，但從專利大數(shù)據(jù)視角對探魚儀技術(shù)發(fā)展進行研究的文獻并不多。

IncoPat專利數(shù)據(jù)庫(簡稱“IncoPat”)收錄了全球157個國家/組織/地區(qū)1億余件專利信息，數(shù)據(jù)覆蓋全面，檢索功能齊全，且更新速度全球領(lǐng)先，可第一時間掌握最新技術(shù)。本研究采用IncoPat專利數(shù)據(jù)庫檢索全球探魚儀技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)專利，從申請趨勢、地域分布、重點技術(shù)領(lǐng)域及申請人、申請人專利價值等方面通過可視化方法開展探魚儀發(fā)展態(tài)勢研究，來客觀準(zhǔn)確的分析探魚儀技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)趨勢，為中國探魚儀關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和未來發(fā)展布局提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究采用IncoPat數(shù)據(jù)庫檢索分析探魚儀技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)的專利，采用了向偉等[16]、劉勤等[17]、楚樹坡等[18]的研究方法。本研究檢索了1970年1月1日至2021年12月31日期間公開的國內(nèi)外發(fā)明專利，結(jié)合檢索時間范圍和關(guān)鍵詞等檢索方法，采用IncoPat的高級檢索功能生成檢索式，首先以“探魚儀或魚探儀”為檢索主題，然后關(guān)鍵詞采用標(biāo)題摘要獨立權(quán)利要求檢索，以“探魚儀或魚探儀或漁用聲吶或漁用聲納或前視聲吶或fish finder”為檢索詞，逐步完成該技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)的檢索采集。

1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

通過檢索式檢索出相關(guān)專利共計434條，對數(shù)據(jù)進行反復(fù)篩選和同族合并，剔除非相關(guān)專利，共計得到探魚儀技術(shù)領(lǐng)域全球申請相關(guān)專利365條，其中中國專利174件。通常，專利從申請到公開需要1.5至3年[19-20]，因此本研究中2020和2021年的專利數(shù)據(jù)量將有少部分不能完全檢索出來。在本次數(shù)據(jù)分析中，主要采用Python數(shù)據(jù)處理及可視化方法進行專利數(shù)據(jù)的定性分析和定量分析[21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 申請趨勢分析

圖1所示為1970年至2021年期間全球探魚儀相關(guān)專利技術(shù)領(lǐng)域申請趨勢。從專利技術(shù)的發(fā)展過程分析，可以將探魚儀相關(guān)技術(shù)發(fā)展分為四個階段。第一個階段(1950—1975年)為探魚儀技術(shù)孕育階段，該階段專利申請較少，全球?qū)＠暾埧偭坎怀^5件。第二個階段(1976—1985年)為技術(shù)初步發(fā)展階段，該階段的專利數(shù)量有所上升，尤其在1982年達到一個小峰值，這是因為該階段中國探魚儀技術(shù)水平達到了一個新高度，專利申請量也明顯提高。第三個階段(1985—2009年)為技術(shù)調(diào)整階段，該階段內(nèi)每年的專利申請量并不高，這是因為該階段世界海洋捕撈呈現(xiàn)過渡捕撈趨勢，導(dǎo)致了海洋漁業(yè)資源的衰竭[5]。第四個階段(2010年至今)為技術(shù)快速發(fā)展階段，本階段內(nèi)探魚儀專利申請量呈現(xiàn)遞增趨勢，2015年及以后每年專利申請量保持在15件以上，中國專利申請量增速較快，因為該階段中國加大了對海洋漁業(yè)的投入力度，中國海洋漁業(yè)探測、捕撈等關(guān)鍵技術(shù)得到了快速發(fā)展，中國申請人已經(jīng)開始注重對探魚儀技術(shù)領(lǐng)域的專利技術(shù)保護。由此可知，探魚儀技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)專利的申請趨勢，與世界海洋漁業(yè)探測及捕撈領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)裝備發(fā)展態(tài)勢是相似的。

圖1 全球探魚儀專利申請趨勢Fig.1 Global trends in patent applications of the fish finder

2.2 申請地域分析

2.2.1 全球地域分析

表1展示的是全球?qū)＠暾埖氐膶＠麛?shù)量分布情況。探魚儀專利申請的發(fā)明人主要分布在14個國家、地區(qū)及組織。中國的發(fā)明人專利數(shù)量最多，占據(jù)48%，其次為日本、韓國和美國，其申請數(shù)量分別占比42%、4%和2%，其余國家的專利申請數(shù)量較少，均不超過5件。截至2021年底，中國探魚儀相關(guān)的專利申請量占據(jù)全球申請量接近一半，充分表明中國對探魚儀的重視以及市場對探魚儀的需求量較大。通過表1 的數(shù)據(jù)可知，探魚儀技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠纳暾堉饕植荚谌虻臐O業(yè)發(fā)達和創(chuàng)新國家和地區(qū)，目前中國探魚儀技術(shù)專利申請量也逐年提高。漁業(yè)生產(chǎn)大國是探魚儀研制及使用的主體，這與漁業(yè)探測及捕撈對機械智能化的需求有密切關(guān)系。現(xiàn)在中國已成為世界第一漁業(yè)生產(chǎn)大國，但進一步分析發(fā)現(xiàn)，中國探魚儀申請量雖然占據(jù)很大優(yōu)勢，但是其專利質(zhì)量一般，專利技術(shù)與日本、韓國和美國等漁業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，在探魚儀核心技術(shù)及關(guān)鍵技術(shù)上仍需加快創(chuàng)新和布局，在專利質(zhì)量上仍需加大技術(shù)攻關(guān)力度。

2.2.2 中國地域分析

中國申請人申報的探魚儀技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)專利中，發(fā)明專利107件，占比61.49%；實用新型專利56件，占比32.18%；外觀設(shè)計專利11件，占比6.33%。探魚儀技術(shù)領(lǐng)域的中國專利申請地區(qū)構(gòu)成分析如圖2所示，其中上海、江蘇省和山東省3省(市)專利申請數(shù)量排名前3，其專利申請數(shù)量分別為49、29和19件；其次是黑龍江、福建和浙江等省份。新疆、西藏、青海、廣西和云南等地并沒有申報相關(guān)專利。由以上數(shù)據(jù)分析可知，中國探魚儀專利主要分布在漁業(yè)較發(fā)達的地區(qū)以及海洋裝備研究專業(yè)較多的高校、科研院所和企業(yè)所在地區(qū)。

2.3 重點技術(shù)領(lǐng)域分析

2.3.1 技術(shù)構(gòu)成分析

從圖3可以看出探魚儀技術(shù)領(lǐng)域申請人排名靠前的主要技術(shù)構(gòu)成分布在G01S、A01K和B63B 3類中。表2顯示了探魚儀技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)專利International Patent Classification 即國際專利分類(簡稱IPC)技術(shù)構(gòu)成中前10名的申請量排名，分析可知，全球探魚儀技術(shù)主要分布在G01S、A01K及B63B 3類中，其中每一分類中的專利數(shù)量均超過了20件，大部分分布在G01S(采用無線電波的反射或再輻射的定位或存在檢測；采用其他波的類似裝置)分類中，其中專利申請數(shù)量為261，占比高達66.08%。圖3 和表2及IPC分類統(tǒng)計結(jié)果表明，探魚儀發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)是魚群快速定位、智能識別和跟蹤及探魚儀海量數(shù)據(jù)的實時處理及圖像處理等[22-24]。

圖3 申請人技術(shù)構(gòu)成Fig.3 Technical composition of the applicant

表2 探魚儀專利IPC技術(shù)構(gòu)成Tab.2 IPC technical composition of the fish finder patent

2.3.2 國民經(jīng)濟分析

圖4展示了探魚儀技術(shù)領(lǐng)域在國民經(jīng)濟中的構(gòu)成占比，主要分為4門類(C:制造業(yè)；O:居民服務(wù)、修理和其他服務(wù)業(yè)；I:信息傳輸、軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)；A:農(nóng)、林、牧、漁業(yè))和10大類，專利技術(shù)主要集中在C門類，占比高達90%，在O、I和A門類占比較小，分別占比4%、3%和3%。在國民經(jīng)濟大類的劃分中，探魚儀技術(shù)的專利主要集中在C39(計算機、通訊和其他電子設(shè)備制造業(yè))、C40(儀器儀表制造業(yè))和C43(金屬制品、機械和設(shè)備修理業(yè))，其占專利總數(shù)的百分比分別達到34%、34%和7%。結(jié)果表明，探魚儀的核心用途是幫助漁民快速高效探測海洋魚類，隨著技術(shù)的發(fā)展，基于探魚儀的海洋生物探測儀器還可進行水下海洋生物探測以及資源調(diào)查等[25]。

圖4 國民經(jīng)濟構(gòu)成Fig.4 Composition of the national economy

2.4 主要申請人分析

2.4.1 申請人分析

經(jīng)調(diào)研，中國有70余家企事業(yè)單位在探魚儀技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域申請了專利，圖5為國內(nèi)探魚儀領(lǐng)域?qū)＠暾埲祟愋?，其申請人類型?gòu)成中，企業(yè)占36%，科研單位和高等院校占比61%。由以上數(shù)據(jù)分析可知，中國企業(yè)正在積極為探魚儀技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化做準(zhǔn)備，同時高校和科研單位等研究機構(gòu)也在針對探魚儀技術(shù)開展基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究工作。由于科研單位、高等院校和企業(yè)在資金、關(guān)鍵技術(shù)和高端人才等方面具有較大的優(yōu)勢，因此他們引領(lǐng)中國探魚儀技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化升級，比如中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所、哈爾濱工程大學(xué)和佳世達科技股份有限公司等。

圖5 國內(nèi)探魚儀領(lǐng)域?qū)＠暾埲祟愋虵ig.5 Types of the patent applicants in fish finder field in China

圖6顯示了排名前10的申請人專利申報情況，排名前5位的分別是中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所、JAPAN RADIO CO LTD、FURUNO ELECTRIC CO LTD、FURUNO ELECTRIC CO和哈爾濱工程大學(xué)。佳世達科技股份有限公司和蘇州佳世達電通有限公司這兩家公司發(fā)展較快，說明中國的科研機構(gòu)和高校、企業(yè)等已意識到探魚儀的潛在市場價值，加大了對該技術(shù)領(lǐng)域的資金、技術(shù)和人才等的支持，并且認(rèn)識到專利保護的重要性，加大了申請專利保護力度來爭取技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。

2.4.2 申請人專利價值分析

IncoPat通過專利價值度來評價專利價值，該值基于自主研發(fā)的專利價值模型實現(xiàn)，其值從低到高依次為1～10分[16,26-27]。專利價值度是參考技術(shù)穩(wěn)定性、技術(shù)先進性和保護范圍3個方面，對專利進行分析后得出的關(guān)于專利價值的綜合評價指標(biāo)[20,28-29]。研究申請人專利的價值度評分分布情況可以宏觀了解申請人的專利質(zhì)量，從而客觀評價申請人在專利方面的競爭實力[30-33]。表3展示的是探魚儀技術(shù)領(lǐng)域申請量排名前10的申請人專利價值度分值分布情況。由該表分析可知，上述申請人中申請的專利其專利價值度大多超過4分，其中中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所、JAPAN RADIO CO LTD、FURUNO ELECTRIC CO LTD、FURUNO ELECTRIC CO、哈爾濱工程大學(xué)和INAX CORP其專利價值度超過4分的占比超過50.0%分別為93.75%、94.44%、75.00%、64.29%、94.74%和88.89%；中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所、JAPAN RADIO CO LTD、FURUNO ELECTRIC CO LTD、哈爾濱工程大學(xué)和INAX CORP這5位申請人的專利價值度超過5分的占比均超過50.00%；哈爾濱工程大學(xué)專利價值度超過7分的占比高達73.68%。結(jié)果表明，探魚儀相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域雖然專利申請總量不多，申請人數(shù)量較少，但從事探魚儀技術(shù)研究的申請人申報的相關(guān)專利的價值度均較高。

圖6 主要申請人專利申請情況Fig.6 Patent application status of the main applicants

表3 主要申請人專利價值度分布Tab.3 Distribution of patent value of the main applicants

3 結(jié)論與展望

在短短的幾十年內(nèi)，探魚儀技術(shù)得到了長足的發(fā)展，經(jīng)歷了4個發(fā)展階段，目前處于快速發(fā)展階段。研究表明，中國探魚儀專利的發(fā)展?fàn)顩r與全球趨勢基本一致，主要集中在漁業(yè)發(fā)達地區(qū)，自2010年起探魚儀專利技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠_數(shù)量呈逐年上升趨勢，且主要集中在高校、企業(yè)和科研院所。研究發(fā)現(xiàn)，中國申報該領(lǐng)域的專利數(shù)量整體上仍較少，且大部分專利集中在少數(shù)申請人中，其專利價值度整體上并不是很高。分析表明，中國對該領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)保護力度逐年增強。從探魚儀專利布局看，中國海外專利申請量屈指可數(shù)，較日本、美國等偏弱；從技術(shù)創(chuàng)新看，中國部分科研機構(gòu)和高校取得了一些關(guān)鍵技術(shù)的進展，但在世界范圍內(nèi)只是該領(lǐng)域的技術(shù)跟隨者，且仍有部分熱點領(lǐng)域覆蓋不足；從專利強度看，中國專利申請量雖然很多，大部分為普通專利，而技術(shù)核心專利嚴(yán)重不足，探魚儀專利技術(shù)創(chuàng)新仍需優(yōu)化升級，亟需解決專利的數(shù)量與質(zhì)量不協(xié)調(diào)等難題。目前，中國專利質(zhì)量遠低于日本、韓國和美國等漁業(yè)發(fā)達國家，中國要追趕甚至超越國外漁業(yè)發(fā)達國家，就一定要加強關(guān)鍵技術(shù)及前沿技術(shù)研究，引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新，提高專利質(zhì)量，努力成為世界核心技術(shù)的創(chuàng)新高地，需要分別從政府和研究機構(gòu)層面進行推進：

一是政府應(yīng)繼續(xù)加大財政支持力度，在全方位高分辨率寬帶探魚儀等探測儀器方面給予項目經(jīng)費支持；積極推進國際交流與合作，引導(dǎo)與日本、韓國等技術(shù)優(yōu)勢單位加強合作；加強人才引進，將探魚儀專利的主要發(fā)明人和團隊作為重點引進方向，對漁業(yè)技術(shù)裝備轉(zhuǎn)型升級給予資金和人才的技術(shù)支持。

二是搭建科研機構(gòu)、高等院校與企業(yè)間的技術(shù)合作平臺，如哈爾濱工程大學(xué)、上海海洋大學(xué)及中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所等在探魚儀設(shè)備領(lǐng)域積累了許多技術(shù)成果，推動漁業(yè)設(shè)備高質(zhì)量發(fā)展；加強關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新，重點在寬帶多波束、多頻，深度學(xué)習(xí)及智能識別跟蹤等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域加強核心技術(shù)攻關(guān)，提高專利創(chuàng)新水平。