基于專利分析的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)態(tài)勢

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自提出以來，受到學(xué)界和業(yè)界的高度關(guān)注，該領(lǐng)域的專利申請數(shù)量迅速增加。文章旨在對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢。通過對收集到的專利數(shù)據(jù)從數(shù)量、國家分布、技術(shù)領(lǐng)域、專利權(quán)人以及專利關(guān)鍵詞等維度開展深入分析，為國內(nèi)相關(guān)企業(yè)在該領(lǐng)域的專利研發(fā)方向提供參考。研究發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的專利數(shù)量增長迅速，專利數(shù)量、種類和質(zhì)量在不同的國家和地區(qū)存在明顯的差異，專利權(quán)人分布較為離散，呈現(xiàn)出百家爭鳴的態(tài)勢。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；專利分析；發(fā)展態(tài)勢；研究熱點(diǎn)

中圖分類號：G306" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

近年來，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和智能設(shè)備的普及，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種連接、互聯(lián)各種物理設(shè)備和傳感器的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，正逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心理念是通過互聯(lián)網(wǎng)將傳感器、設(shè)備和其他物理對象連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和分析，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的智能交互和自動化控制。這種技術(shù)的廣泛應(yīng)用正在改變著人們的生活方式和工作方式，為各行各業(yè)帶來了前所未有的便利和機(jī)遇。在當(dāng)前全球范圍內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正處于快速發(fā)展的階段。據(jù)預(yù)測，未來幾年內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)市場將繼續(xù)保持高速增長，其在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也將不斷擴(kuò)展和深化。

本研究旨在通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的專利進(jìn)行分析，探索當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢和未來趨勢。具體而言，首先，通過分析專利數(shù)量、技術(shù)領(lǐng)域分布、主要申請人等維度，深入了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究熱點(diǎn)、技術(shù)創(chuàng)新方向以及全球范圍內(nèi)的技術(shù)布局情況；通過專利分析，客觀了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新程度和領(lǐng)域分布情況，為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供參考和指導(dǎo)。其次，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行分析，把握技術(shù)發(fā)展的方向和趨勢，助力科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)提高技術(shù)創(chuàng)新能力和市場競爭力。最后，了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，幫助政府部門制定相關(guān)政策和規(guī)劃，推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的健康發(fā)展。

本研究采用專利分析方法，通過收集和分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)專利數(shù)據(jù)，探索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢和未來趨勢。利用專業(yè)的專利數(shù)據(jù)庫，收集與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的專利信息。隨后，對這些專利進(jìn)行系統(tǒng)性的分析，包括專利數(shù)量的統(tǒng)計(jì)、技術(shù)領(lǐng)域的分布情況、主要申請人的分布情況以及關(guān)鍵技術(shù)詞匯的提取等。

1 相關(guān)理論與研究現(xiàn)狀

1.1 相關(guān)領(lǐng)域的研究回顧

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種連接實(shí)體物體的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，包括信息技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)分析等［1］。在過去的幾年里，許多學(xué)者和研究人員對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表了大量的學(xué)術(shù)論文和研究報(bào)告。這些研究涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各個(gè)方面，包括技術(shù)原理、應(yīng)用場景、發(fā)展趨勢等?；仡櫹嚓P(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的熱點(diǎn)研究方向包括：（1）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居、智慧城市、工業(yè)自動化等領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展；（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，如網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)處理、隱私安全等方面；（3）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變革和生活方式改變等方面的影響。這些相關(guān)研究為理解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢提供了重要參考。

1.2 研究的理論框架和理論支持

學(xué)者們通常采用一定的理論框架來支撐其研究。在已有研究中，一些學(xué)者提出了不同的理論框架和模型來解釋物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。例如：技術(shù)接受模型（Technology Acceptance Model，TAM）被廣泛應(yīng)用于研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的用戶接受和采納行為；創(chuàng)新擴(kuò)散理論（Diffusion of Innovations）被用來分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的傳播和普及過程。這些理論框架為研究者提供了重要的理論支持，有助于深入理解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用規(guī)律。通過建立涉及信息技術(shù)、通信技術(shù)、管理學(xué)理論等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的理論框架，有助于研究人員更好地理解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展過程和機(jī)制，為后續(xù)研究提供理論支撐。

2 專利分析方法

專利情報(bào)分析作為一種重要的信息分析手段，在競爭激烈的商業(yè)環(huán)境背景下顯得尤為重要。本節(jié)探討專利情報(bào)分析的方法和流程，為后續(xù)基于專利分析視角開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)態(tài)勢研究提供方法指導(dǎo)。

2.1 專利分析概述

專利分析是一種基于專利文獻(xiàn)的系統(tǒng)性研究方法，通過對專利信息的收集、整理、分析和應(yīng)用，獲取有關(guān)技術(shù)發(fā)展、競爭態(tài)勢和市場趨勢等信息［2］。在科技創(chuàng)新和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的背景下，專利分析在科研、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場競爭中扮演著重要角色。它不僅可以幫助企業(yè)了解當(dāng)前技術(shù)水平和競爭態(tài)勢，還可以預(yù)測未來的技術(shù)趨勢和發(fā)展方向，為企業(yè)未來的發(fā)展提供戰(zhàn)略性建議。

2.2 專利檢索

專利檢索是專利情報(bào)分析的首要步驟，它通過專利數(shù)據(jù)庫或?qū)I(yè)檢索工具，對相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)進(jìn)行檢索和獲取。在進(jìn)行檢索之前，需要制定合理的檢索策略，包括選擇適當(dāng)?shù)臋z索詞、確定時(shí)間范圍、限定地域范圍等，以確保檢索結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性。

2.3 數(shù)據(jù)清洗

獲取專利文獻(xiàn)后，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和篩選，去除重復(fù)、不相關(guān)或無效的數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性。數(shù)據(jù)清洗包括去重、去噪聲、標(biāo)準(zhǔn)化等處理，需要細(xì)致認(rèn)真地進(jìn)行處理，確保清洗后的數(shù)據(jù)符合分析的要求。數(shù)據(jù)清洗是保證后續(xù)分析準(zhǔn)確性和可信度的關(guān)鍵步驟，它需要研究人員具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和細(xì)致的工作精神。

2.4 構(gòu)建專利分析指標(biāo)

根據(jù)研究目的和需求，構(gòu)建合適的專利分析指標(biāo)，用于評估和分析專利文獻(xiàn)的相關(guān)特征。這些指標(biāo)可以包括專利數(shù)量、引用次數(shù)、法律狀態(tài)、技術(shù)領(lǐng)域分布、申請人分布等，通過這些指標(biāo)的分析，可以全面地了解研究對象的情況，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律和趨勢。

2.5 專利信息分析

利用統(tǒng)計(jì)分析、文本挖掘等方法對專利文獻(xiàn)進(jìn)行深入分析，挖掘潛在的技術(shù)趨勢、競爭格局和創(chuàng)新動向。通過對專利信息的解讀和分析，獲取相關(guān)的競爭情報(bào)和市場情報(bào)，為企業(yè)的戰(zhàn)略決策提供重要支持。這一過程需要綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)分析工具和專業(yè)知識，進(jìn)行深入分析研究。

專利信息分析是整個(gè)專利情報(bào)分析過程的核心和關(guān)鍵，它直接決定了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。在進(jìn)行專利信息分析時(shí)，需充分了解研究對象的特點(diǎn)，結(jié)合專業(yè)的分析技術(shù)和方法，開展系統(tǒng)的分析和研究。

3 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專利數(shù)據(jù)收集與分析

3.1 專利數(shù)據(jù)來源和選取標(biāo)準(zhǔn)

專利數(shù)據(jù)的收集是研究的基礎(chǔ)，而數(shù)據(jù)的來源和選取標(biāo)準(zhǔn)對研究結(jié)果的可信度和有效性至關(guān)重要。選擇Web of Science平臺下權(quán)威的專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫——德溫特?cái)?shù)據(jù)庫［3］作為數(shù)據(jù)來源，檢索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)專利成果。該數(shù)據(jù)庫收錄了全球范圍內(nèi)100多個(gè)國家和地區(qū)超過50個(gè)專利審查機(jī)構(gòu)的專利文獻(xiàn)，提供了豐富的數(shù)據(jù)資源。以TI=（internet of thing*） OR TI=（IoT） OR TI=（industrial internet） OR TI=（internet of vehicle） OR TI=（IoV） OR TI=（sensor） OR TI=（smart home）作為檢索式，設(shè)置時(shí)間區(qū)間為2010—2023年，共檢索到527640條專利信息。對下載后的專利信息進(jìn)行去重、轉(zhuǎn)換、清洗后，形成研究樣本數(shù)據(jù)集。

3.2 數(shù)據(jù)概況

由于專利從申請到審查、公布以及專利局進(jìn)行整合專利文獻(xiàn)信息上傳到專利授權(quán)需要數(shù)年時(shí)間，專利數(shù)據(jù)收錄的及時(shí)性不如論文文獻(xiàn)的及時(shí)性高，影響了2021年之后年份的專利數(shù)據(jù)完整性。為保證研究的規(guī)范性和科學(xué)性，將時(shí)間范圍重新設(shè)定為2010—2022年，經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理，數(shù)據(jù)量減少到526818條。

3.3 專利數(shù)量趨勢

對專利數(shù)據(jù)信息按年份分組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以得到2010—2022年歷年來全球物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)專利數(shù)量和增長趨勢。

可以看出，從2010年開始，全球的物聯(lián)網(wǎng)專利數(shù)量呈現(xiàn)增長趨勢，2015—2018年增幅較為明顯。由于本研究的數(shù)據(jù)來源僅截至2023年春，故2021年、2022年的專利數(shù)量統(tǒng)計(jì)并不完全。但根據(jù)已有年份的發(fā)展趨勢，本文認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)專利的數(shù)量在未來的一段時(shí)間內(nèi)仍可能會繼續(xù)增長。

3.4 物聯(lián)網(wǎng)專利權(quán)人構(gòu)成

專利數(shù)量能夠一定程度上反映專利權(quán)人的研發(fā)能力。統(tǒng)計(jì)2010—2022年中擁有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)專利數(shù)量排名前20的專利權(quán)人，如表1所示。

可以看出，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，專利技術(shù)在專利權(quán)人的分布較為分散，鮮有專利權(quán)人實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的壟斷。

3.5 物聯(lián)網(wǎng)專利技術(shù)地區(qū)分布

統(tǒng)計(jì)各個(gè)國家或地區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)專利技術(shù)分布情況可以看出，美國、德國、韓國位居物聯(lián)網(wǎng)專利技術(shù)的前3名，其中，美國物聯(lián)網(wǎng)專利數(shù)量優(yōu)勢明顯，接近排名第二的德國申請專利數(shù)量的兩倍。物聯(lián)網(wǎng)專利技術(shù)的分布較為集中，前10名專利權(quán)國家或地區(qū)占總專利數(shù)量的98%。

3.6 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域分布

國際專利分類法是國際上通用的專利文獻(xiàn)分類法。用國際專利分類法分類專利文獻(xiàn)而得到的分類號稱為國際專利分類號，即IPC號［3］。根據(jù)IPC號一級分類整理出來相應(yīng)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專利數(shù)量，并根據(jù)IPC號規(guī)則整理出類別名稱。物理、電學(xué)和人類生活必需品是3個(gè)最大的分類，它們分別擁有649959件、299928件、257837件專利。這說明在關(guān)于物理、電學(xué)以及生活必需品的領(lǐng)域，專利技術(shù)需求最為迫切。其他重要的分類包括作業(yè)運(yùn)輸、機(jī)械工程、化學(xué)等，這反映出當(dāng)今社會對化工、工業(yè)界的技術(shù)需求。而固定建筑物、紡織、造紙等分類的專利數(shù)量較少。

對IPC號的二級分類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到126個(gè)不同的二級分類項(xiàng)?？梢钥闯?，物理測量是最常見的二級分類，其次是醫(yī)學(xué)和電通信技術(shù)。物理計(jì)算、電氣元件、信號裝置、生物化學(xué)等也出現(xiàn)了較高的數(shù)量，分別為103473件、87358件、34022件。

3.7 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)熱點(diǎn)分析

利用Python對專利技術(shù)的標(biāo)題進(jìn)行詞頻統(tǒng)計(jì)，保留出現(xiàn)頻率前20的高頻詞，如表2所示。

從高頻詞統(tǒng)計(jì)可以看出，2010—2022年間物聯(lián)網(wǎng)專利的研發(fā)主要集中于傳感、儀器設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)、信息控制系統(tǒng)等，未來這些技術(shù)與農(nóng)業(yè)、電子商務(wù)、智慧生活等產(chǎn)業(yè)的融合與創(chuàng)新可能會持續(xù)得到關(guān)注。

4 結(jié)語

利用專利分析法探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢，在對專利數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析的基礎(chǔ)上，本文得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

（1）從專利數(shù)量上看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速增長且持續(xù)發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，在過去的12年間物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)呈現(xiàn)穩(wěn)步增長的態(tài)勢，尤其是在傳感器技術(shù)、通信技術(shù)等物理和人類生活必需品等領(lǐng)域有著顯著的進(jìn)展。

（2）從地區(qū)分布來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的專利數(shù)量、種類和質(zhì)量在不同的國家和地區(qū)存在明顯的差異。美國在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究和創(chuàng)新方面有著顯著的優(yōu)勢，而中國等新興經(jīng)濟(jì)體的專利數(shù)量增速也較快，呈現(xiàn)出追趕趨勢。

（3）從專利權(quán)人角度看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在專利權(quán)人的分布上較為分散，呈現(xiàn)出百家爭鳴的態(tài)勢。從領(lǐng)域分布和研究熱點(diǎn)來看，通信技術(shù)、傳感設(shè)備、智慧生活等領(lǐng)域是2010—2022年的研究熱點(diǎn)方向。研究認(rèn)為，未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將更注重于數(shù)據(jù)安全性、智能化與可持續(xù)發(fā)展方面。新興技術(shù)領(lǐng)域如邊緣計(jì)算、人工智能也將成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

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［2］唐煒，劉細(xì)文.專利分析法及其在企業(yè)競爭對手分析中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代情報(bào)，2005（9）：181-185.

［3］欒春娟，王續(xù)琨，劉則淵.基于《德溫特》數(shù)據(jù)庫的核心技術(shù)確認(rèn)方法［J］.科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理，2008（6）：32-34.

（編輯 李春燕編輯）

Trend of Internet of Things technology based on patent analysis

SHEN" Jianwei1， JIANG" Jiayu2*， XIE" Yaoyao2， HUANG" Jie1

（1.Jiangsu Institute of Quality and Standardization， Nanjing 210001， China;

2.School of Information Management，Nanjing University， Nanjing 210023， China）

Abstract：" Since its inception， the Internet of Things （IoT） technology has received high attention from academia and industry， and the number of patent applications in this field has rapidly increased. The article aims to analyze patent data in the field of IoT technology， explore the current development status and future trends of Internet of Things technology. By conducting in-depth analysis of the collected patent data from dimensions such as quantity， country distribution， technology field， patent holders， and patent keywords， we aim to provide reference for domestic related enterprises in the field of patent research and development. Research has found that the number of patents for IoT technology is growing rapidly， and there are significant differences in the number， types， and quality of patents in different countries and regions. The distribution of patent holders is relatively scattered， showing a trend of hundred schools of thought competing.

Key words： Internet of Things; patent analysis; development trend; research hotspot