专利实证性分析物联网发展及我国相关技术现状

【摘要】专利是情报分析的重要来源，复合了产业信息和技术信息，通过对专利数据的分析，可以帮助判断特定产业的发展现状和态势。因此，我国产业界在倾力发展物联网前，应对相关的技术发展现状和专利竞争态势有清楚的认识。文章通过专利实证性分析物联网产业国际和国内发展现状和存在问题，以供业界参考。

【关键词】物联网RFID　专利　专利预警　实证性分析

1　引言

2010年9月8日，国务院总理主持召开国务院常务会议，审议并原则通过《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》。物联网是在“决定”中七大战略性新兴产业――新一代信息技术产业的重要组成内容。2011年4月11日中央财政部又通知，中央财政预算专项资金将从2011年起支持物联网的研发、应用和服务项目。目前从政府到产业界、学术界都非常重视物联网的发展和产业化。而专利是情报分析的重要来源，其中复合了产业信息和技术信息。发达国家历来非常重视通过专利实证性研究发现问题、寻找发展的机会。在物联网快速发展之际，本文通过专利实证性分析当今国内外物联网的发展和我国相关技术的现状，以供业界参考。

2　物联网技术世界发展现状

专利数量的变化表征着新技术的产出情况，专利发明人数量表征着参与研发的技术人员数量，专利申请人数量可以表征投入研发的机构的数量。通过对专利数据的分析，可以判断特定产业的发展现状和态势。

国际上较早的物联网专利申请从1991年就开始出现，相关专利数量在上世纪90年代一直比较少，从2001年开始每年专利申请数量超过500件。之后每年的专利申请增速明显。这种快速增长的趋势一直到2006年，之后的2007、2008年专利数量都出现了下降，出现技术相对成熟的迹象。如图1所示。

物联网专利发明的变化情况同专利申请数量一样，从2001年后出现快速增长，同样从2007年开始参与的技术人员数量出现下降。但从图2中看到新的技术人员作为专利发明人不断加入，说明物联网技术仍在不断研发寻找新的突破点。

物联网专利所涉及的技术主题随着专利数量的增长也不断增加。如图3所示，在2004年以前新技术主题出现较多，从2005年后，研发主要集中于现有技术主题进一步研发。前面专利申请数量下降的情况，应该也是可新研发的点较少所导致。

最强，我国发展热度最高

专利优先权国家可以表征技术研发的原创区域。通过分析看到，以美国专利作为优先权的排名第一，目前总数已经达到6600余件；日本排名第二，目前总数已经达到5400余件；下面依次是韩国、中国、德国、我国台湾地区。这些国家和地区在物联网技术上拥有较强的实力。

在排名前列的国家和地区的专利申请基本在10％左右，唯独我国的近三年增长率达到44％，发展热度一枝独秀。

物联网专利申请数量最多的美国，近三年的增长率达到13％。美国申请人中排名第一的为symbol公司，中文名为讯宝公司，成立于1975年，资产超过10亿美元，是无线传感方面世界领先公司。作为摩托罗拉的子公司，其生产的物联网计算机、工业采集器、条码扫描仪等物联网硬件产品，是公认的物联网的高端产品。排名第二的是蓝色巨人IBM公司，IBM是“智慧的地球”概念提出者，也是物联网发展的主要推动者，JBM拥有RFID射频标签和传感器的完整解决方案。其相关物联网专利数量也接近200件。IBM的物联网解决方案已经在肉制品食品跟踪方案、园艺植物生产运输监管，汽车生产运输等多方面得到应用。美国排名第三的是Broadcom博通公司，是世界上最大的无生产线半导体公司，专利是其主要获利手段。其对于物联网目前已经拥有超过170件的专利。美国三家领先公司都是物联网概念的首先提出者和实践者，在物联网专利上拥有非常强的实力。，

日本物联网专利，世界排名第二。日立公司的物联网相关专利达到227件。日立公司在RFID标签上开展了大量研究。并在法国建立有从事物联网研究的SophiaAntipolis实验室，2010年，日立集团在南昌建立了日立物联网暨新技术体验中心的大型研发基地。日立在物联网目前有手指静脉认证技术、u-CHIP芯片等尖端技术。，同时在北京的日立研究员，也在大量招聘物联网研究人员。东京电力公司专利数量215件，RFID标签和无线标签是专利的主要内容。半导体能源实验室SEL(SEMICONDUCTOR ENERGY LAB)的专利数量190件，这家公司从2007年与TDK公司开始合作研发超薄可弯卷RFID标签。可弯卷RFID标签是其技术特点。

韩国排名第一的申请人为三星公司，专利数量达到238件。三星近年开展了大量基于物联网技术的家电智能化研发。2010年三星公司与拥有3，5GHz频谱运营牌照的中电华通签订合作协议，由三星电子提供基于3，5GHz频谱的物联网网络设备。韩国电子通信研究院(ETRIELECTRONICS&TELECOM RES INST)专利申请数量219件。该机构为政府背景的非营利研究机构。ETRI对RFID标签展开了大量研究，对于RFID标签相关国际标准发挥了很大作用。SK电讯是韩国的移动运营商，拥有韩国移动通信50％以上的份额。相比于我国移动运营商简单的管道角色，SK对于物联网技术已经申请140余件专利。韩国物联网的发展，表现为底层标准和设备硬件的研发、通信传输、物联网实际应用都有强有力公司涉足并且申请了大量专利，已经形成了很好的发展结构。

欧洲物联网发展中德国排名第一，申请数量达到890件。排名的第一的是西门子公司，西门子公司设置有工业识别部门，作为发展物联网业务的专门部门。，西门子公司对于RFID和DPM读码识别技术大力研发。西门子公司同我国最大的物联网企业，感知物联网集团签订协议在无锡开展物联网业务。在德国排名第二的是美国爱特梅尔半导体的德国分公司，这家公司专长于微处理器和微芯片的制造。欧洲其他重要申请人还包括脱离自荷兰飞利浦公司的恩智浦NXP公司，其是一家传统的半导体公司，专利申请数量66件。2011年4月恩智浦公司了最新高速度、大存储内存的UCODE 12C RFID标签。荷兰排名第二的是飞利浦公司，其近年来致力于物联网型智能家居的研究，希望把自身在家电产业的优势带入物联网时代。

物联网专利的申请人分布情况，拥有100件以上的大申请人拥有的专利数量占总量的20％，申请量小于2件的零散申请人的专利申请量占总量的24％。物联网RFlD相关的设备、芯片、RFID标签是高技术的集合体，只有大型企业才有能力设计和制造。

国际总体情况。物联网技术的研发主题以企业为主，企业提交的专利申请占到总量的75％，科研机构申请占到4％，政府机构占到2％，个人申请占到19％。

通过分析发现物联网领先的专利申请，主要为三类：一是半导体制造企业，如世界排名第一的美国讯宝公司；二是三星、飞利浦、松下等家电企业；三是SK这类的电信运营商。

如图4所示，排名第一的是美国symbol公司该公司从1997年开始申请物联网相关技术专利，近三年增长率为8％，保持稳定增长态势。ITE头韩国三星公司排名第二，三星公司从2002年开始申请物联网相关专利，近三年增长率5％。专利数量达到238件。

这些世界领先企业相关物联网专利的近三年增长率，基本处于10％以下。其中东京电力公司的专利增长率达到17％，说明物联网技术在智能电网构建的新应用发展迅速。2009年我国的国家电网公司也公布了智能电网计划，提出了信息汇聚、协同感知、泛在聚合等三个阶段。

另一个值得关注的情况是美国博通公司近三年专利增长达到了26％，该公司是世界上最大的无生产线半导体公司(Fabless Semiconductor Company)，通过专利收费是其主要获利手段。这种以专利收费为主要手段的公司，一般会在产业获利前景明朗的情况下，开展设计和研发大量申请获得专利，为以后的专利收费打下基础。

RFID标签是物联网技术重点

物联网世界范围技术主题设计最多的就是对RFID的研发，国外技术界物联评价说RFID标签是物联网的首备条件。如图5所示，目前RFID标签专利数量已经达到15000余件，相关专利从1992年开始出现，目前近三年的增长率达到17％，增速很快，韩国的ETRI研究院、日本富士通、韩国三星申请了大量关于RFID标签的专利。排名第二的是RFID标签的产品形式智能卡，专利到达6000余件。近三年保持了20％增长率。美国讯宝公司、政府背景的韩国ETRI研究院、东京电力公司 要的专利申请人。

其他近年增长比较快的技术主题涉及通信技术的二次电波应答器(近三年增长27％)，无线传播收发、应答、转发(近三年增长49％)。

3　我国物联网技术的发展

物联网中国专利最早从1995年就有相关专利申请出现，最早的物联网相关专利申请分别为IBM申请的CN95104779一薄柔性包装中的射频电路和存储器，关于RFID标签的制造，这件申请于2001年视撤。另一件为美国个人申请“CN951961 10－用于借助于纸牌和筹码桌面上游戏的职业性使用的游戏器具”，应用物联网自动识别技术实现赌博中的自动计分，这件专利申请同样视撤。

物联网相关技术的发展，如图6所示，在2004年前处于比较缓慢的状态，国外来华申请多于国内申请。从2005年开始，我国每年的专利申请数量有了较大增长。之后从2007年开始国内专利申请的逐年申请量超过国外来华申请。但考虑到国外来华申请中64％为PCT申请，进入国家阶段时间较长，国外来华申请近几年专利申请数量应该还会有较大增长。，

物联网技术专利申请数量整体从2005开始出现高速增长，即使因为专利申请的延迟公开，2009年和2010年申请量也未出现下滑，其中国内申请拉动作用明显。说明物联网技术目前国内发展热度很高。

如表1所示，在检索到的3542件专利申请中，国内申请2258件，国外来华申请1284件、其中有效发明专利权方面，国内申请168件，国外来华申请303件，国外来华申请有较大优势。

实审中发明专利申请数量对比情况，国内申请914件，国外来华申请741，国内申请略占优势。但考虑到国外来华申请64％都是PCT申请，进入国家阶段公开时间较长，因而分析国内申请数量的优势地位并不稳固、

国内申请的40％为实用新型，目前有效的实用新型专利数量839件。但对于物联网这样的高科技技术，采用简单的实用新型保护并不合适。

物联网专利中还有一定数量的外观设计，主要是物联网设备，如手持扫描终端的外观设计，国内和国外来华申请人都有申请，数量不多。

对于物联网技术，国内广泛开展了研发。众多省市都有相关专利申请。国内申请共计2258件，其中来自台湾地区的专利申请137件，香港的专利申请22件，国内申请主要来自广东省455件、上海393件、北京376件、江苏219件，是国内物联网创新的主要基地。

国外来华申请中美国以591件排名第一，日本293件排名第二。，一般情况下日本非常重视专利申请的数量，但在物联网上专利申请数量与美国有一半的差距，进一步说明美国在物联网技术上的高超实力，其他排名前列的国家还包括韩国、德国、荷兰、芬兰、瑞士、法国等。

国内共有1100多名申请人申请了物联网相关专利，其中来自于公司的申请为59％，个人申请27％，大学科研机构申请14％。通过世界范围专利分析，物联网专利创新以公司为主体，国际总体达到75％的。根据以往对其他领域的分析，国内企业占到59％已经是比较可喜的现状。

国内申请人中我们看到了大量关于物联网技术在实际生活中应用的实例。如北京中食新华科技有限公司申请18件有关物联网专利，通过物联网技术RFID实现农产品的溯源和物流流程管理。北京诚意创科软件开发有限公司申请19件有关带有RFID标签的证件的专利。四川省宜宾五粮液集团有限公司申请了6件有关物联网的专利，其中5件实用新型已经获得授权，1件发明专利申请还处于实质审查中。发明内容都是如何应用RFID标签实现产品的防伪，通过一次性撕毁的RFID标签，来实现五粮液酒的真伪判断。

国外来华申请，排名第一的技术主题是关于物联网使用传感器和RFID等设备的芯片结构，在物联网产业化后应用将五花八门，但唯一不能脱离的是基础硬件。申请这个主题的专利具有很强的基础性。

国外来华专利申请更侧重于物联网基础设备的保护。底层芯片、标签基础结构、数据读取存储和应答的方法是发明涉及主题的主要内容。国外来华专利申请关于物联网应用的，比较有特色的是在防盗、防入侵方面的应用。

国内专利申请最多的技术主题，主要是使用底层芯片进行数据的读取和存储等物联网设备的第二层次研发。在层次上还会依赖于第一个层次的底层芯片。而且国内申请更加重视对于物联网应用的研发，例如作为考勤打卡机的应用、作为工厂控制的应用，利用物联网的信息采集和处理反馈系统实现保健、旅游、咨询等应用。

国内申请对于芯片的电路装配，有所涉及。但G06K19／077相关分类号下99件申请，57件为实用新型，大多数涉及是比较简单的，对现有芯片的进行利用设计的发明。底层的芯片设计依托强大的芯片制造能力，这方面我国的制造业基础还比较薄弱。在这种情况，为了避免以往DVD采购零件，组装后被收取高昂专利费的被动局面，应该早有动作。在产业化和应用全面铺开前，应及早收购获得专利许可，可借鉴在3GWCDMA专利上华为的作法，华为公司比较早同爱立信谈判，获得了比较优惠的专利许可价格；而中兴公司在发展作大后再与对方谈判，爱立信的要价就高了很多。

国内申请比较有特色的是，对于物联网采集到的数据传输进行了比较多的研发，如数据传输的配置、通信传输的天线的研发。

4　结束语

凡事预则立、不预则废，了解现状正是制定发展战略的先决条件。我国产业界在倾力发展物联网前，应对相关的技术发展现状和专利竞争态势有清楚的认识，从而为发展扫清潜在的障碍。本文通过专利实证性分析物联网产业国际和国内发展现状和存在问题，以供业界参者。