精准农业领域专利竞争态势

　　摘要:基于incoPat数据库收录的专利数据，对1999—2018年全球精准农业领域的专利申请情况进行分析。结合定量分析和定性研究，探讨精准农业领域的全球专利研究态势、技术研发热点、主要的科研水平、重要专利申请人的研发布局。研究发现，近二十年，精准农业领域专利研发处于快速增长阶段，信息采集传感器和变量作业装备是研发热点;、美国、日本是最重要的技术来源国，进入该技术领域较晚但取得了重大进步;国外机构在信息采集技术和变量作业技术主题占据主导优势，相关研究机构努力的方向是形成核心技术优势、提高专利影响力、增强专利海外布局和促进技术成果转化。

　　关键词:精准农业;处方农业;专利分析

　　精准农业(PrecisionAgriculture)主要基于3S技术、传感器技术、物联网等现代化技术手段，实现对耕种过程进行精准控制，对作物长势、受灾等各方面的情况进行精准监测，根据监测情况精准调节耕作投入，实现精准耕作、精准灌溉、精准施肥施药、精准播种、精准收获，以最少的投入实现同等收入或更高收入［1］。精准农业领域主要技术包括遥感技术(ＲemoteSensing，ＲS)、地理信息技术(GeographicInformationSystems，GIS)、全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)、专家系统(ExpertSystem，ES)、决策支持系统(DecisionSupportSystem，DSS)、作物生长模拟系统(SimulationSystem，SS)、物联网技术(InternetofThingsTechnology，ITT)和变量投入技术(VariableＲateTechnology，VＲT)等，根据其功能可以分为信息采集和传输、信息处理、变量作业、集成系统和装备自动化五大类［2］。

　　1数据来源与方法

　　本文以北京合享智慧科技有限公司的incoPat专利数据库作为检索来源，通过关键词和专利分类号进行组合检索，选用发明专利文本作为研究对象，进行申请号合并作为专利篇数(件)统计，进行简单同族合并进行专利家族数(项)统计，专利申请时间选择是1999—2018年，检索日期为2019年6月13日。

　　2结果与讨论

　　2．1专利申请年度趋势

　　1999—2018年期间，全球申请精准农业领域专利共计6985项(9455件)，专利申请趋势如图1所示。1999—2012年期，相关专利数量增长缓慢，其主要驱动因素是GPS、GIS和ＲS技术对农业的支撑作用日渐明显;2013年后，随着传感器技术和信息技术的快速发展，精准农业技术进一步迭代更新，专利数量大幅度增长，精准农业技术进入繁荣发展阶段。由于专利申请到公开最长有18个月迟滞，截至检索日，2018年还有部分专利申请尚未公开。

　　2．2关键专利技术

　　本研究根据功能将精准农业技术分为5大分支，分别为信息采集和传输、信息处理、变量作业、集成系统和装备自动化技术。所有精准农业领域专利中信息采集和传输的专利数量最多(3327项)，排名第二的是变量作业(2867项)，其次是集成系统(1158项)和装备自动化(805项)，最后是信息处理系统(759项)。

　　2．3重要/地区分布

　　2．3．1专利来源/地区分布

　　专利技术来源/地区信息反映了技术创新发源地的创新能力和活跃程度，为区域间的技术合作和竞争提供有用的信息。由表2可知，中国是精准农业领域专利最大的来源国，在专利数量上占有绝对优势;美国最早开始精准农业相关研究，是精准农业专利技术的重要来源;日本尽管并非农业大国，但在现代农业先进技术行列占有一席之地，相关专利量位列全球第三;德国和俄罗斯分别位列第四和第五，也是精准农业领域专利主要产出国。

　　2．3．2专利受理/地区分布

　　专利受理/地区分布反映了/地区市场受重视程度以及专利保护强度。由表3可知，在精准农业领域专利技术方面，是最重要的专利布局地，占比44.58%，美国和日本位列之后，分别占比12.90%和10.85%，其次是EPO和WIPO，德国、加拿大和俄罗斯也是重要的专利布局。总体而言，精准农业领域专利受理/地区与技术来源国/地区基本重合，主要集中于东亚、北美和欧洲地区。澳大利亚、巴西、印度、阿根廷也存在少量专利受理，非洲市场尚未成为受重视的技术输出和保护地。

　　3结论与展望

　　精准农业通过信息技术实现更准确、更细致的农作物管理，主要利用嵌入式和远程传感器在时间和空间上测量土壤和作物参数，通过软件分析变化相关性和趋势，为物料投入提供信息，从而更准确和更有针对性地应用种子、肥料、农药和其他投入。其总体目标是在减少投入的情况下增加(或维持)产量、降低成本、减少环境污染、节约资源、保护生态环境，实现农业的可持续发展。近年来，气候问题导致农作物减产，粮食短缺问题日益突出，精准农业技术也受到越来越多的关注，各国都纷纷制定精准农业发展政策，其专利技术研发热度也不断攀升。经过分析全球范围内精准农业技术相关专利，得到如下结论与启示:

　　1)在过去的20年，精准农业技术发展非常迅速，相关专利产出呈现明显的上升趋势，说明精准农业领域技术研发与应用仍然在快速发展之中，市场前景广阔。2010年之前，精准农业领域技术由美国和日本主导，进入该领域较晚;2010年之后，在现代化农业政策扶持下我国积极推进农业信息化建设，北京农业智能装备技术研究中心等精准农业领域研究机构纷纷建立并取得阶段性成果，的精准农业领域专利数量也出现明显增长，赶超美国和日本，成为专利数量排名第一的，并遥遥领先于其他，这说明我国在精准农业领域的专利研发上已取得了巨大进步和发展。然而，我国精准农业领域的研究与应用大部分局限于GIS、GPS、ＲS等单项技术领域与农业领域的结合，没有形成精准农业完整的技术体系，目前我国关于精准农业的研究应用还处于起步阶段。

　　2)从专利技术布局来看，变量作业装备是当前研发热点，技术分支布局广泛，各国的专利申请都较多，日本井关农机株式会社、洋马株式会社、CNH全球有限公司等机构均拥有较多的专利申请，重复研发风险非常高，分析当前专利特点，此类研发可关注实现构造简单化与便携化。与之相配合的变量作业导航技术也是各专利申请人技术研发的重点，其中速度传感器、红外传感器、激光传感器、惯性传感器、超声传感器和雷达都有较多专利布局，可挖掘其他传感器或者多传感器组合改进变量作业的准确性和安全性。信息采集传感器也存在较高的重复研发风险，具备较多的发明人和申请人，各国都有较多市场布局，其中气象信息传感器是研发重点，作物流量传感器和产品信息传感器专利数量还未形成优势，可以增加关注度，提高信息采集的灵敏度和准确性是该技术分支的努力方向。未来机器视觉在图像处理算法上尚有很大改进空间，需要新理论、新方法的进一步有机结合，以便进一步提高结果的精准度和实时性。在决策支持系统类专利技术中，以专家系统和模拟系统为主，在研发中可适当关注一些新的决策支持方法和系统开发。关于系统集成方面，可重点考虑提高安全性、增强稳定性和降低功耗等需求。

　　3)从重要专利申请人类型的角度看，主要优势研发机构是高校和研究所，其他优势研发机构以企业为主，日本井关农业株式会社、日本洋马株式会社、CNH全球公司和DEEＲE公司是该领域的领先者。精准农业领域专利的价值更多体现在产业化应用上，因此，我国精准农业领域研究机构应加强与企业的合作，促进科技成果转化为现实生产力，进一步提高在该领域的竞争力。相关部门需要大力推进精准农业的技术研发、转化、推广和应用，例如启动精准农业示范项目，研发适合精准农业的自主知识产权技术产品;加快精准农业基地建设，主要支持建设精准农业产业化中试基地和生产基地;精准农业涉及面广，资源整合和共享问题突出，为了减少重复投资，需要进行顶层设计和规划，建立“精准农业产业化联盟”，为精准农业的发展创造良好环境。

　　4)对比国内外重要专利申请人发现，主要专利申请人进入该领域较晚，近五年活跃度高，但未形成明显优势技术主题，专利影响力中等，专利海外布局严重不足;欧美的主要专利申请人研发较早，在变量作业和信息采集技术主题上占据主导优势，影响力显著，国际布局明显。面对愈加激烈的竞争形势，精准农业领域研发机构应当整合当前已有研发基础，结合当前的国情，利用我国5G技术的优势，集中力量加强公关，突破核心技术和重大共性关键技术，研发符合我国农业不同应用目标的高可靠、低成本、适应恶劣环境的精准农业技术和产品。同时专利申请人应重视制定有效的专利申请策略，加强专利的国际保护，重视我国精准农业技术的全球化发展。

　　参考文献

　　［1］熊松宁，杨霄璇，杨俊刚，等．从精准农业向智慧农业演进［J］．卫星应用，2017(4):47-51．XIONGSongning，YANGXiaoxuan，YANGJungang，etal．EvolutionfromPrecisionAgriculturetoIntelligentAgriculture［J］．SatelliteApplication，2017(4):47-51．

　　［2］肖志刚，张曙光，么永强，等．精确农业的现状及发展趋势的研究［J］．河北农业大学学报，2003，026(0z1):256-259．XIAOZhigang，ZHANGShuguang，YAOYongqiang，etal．ThePresentSituationandTendencyofPrecisionAgricultureinChina［J］．JournalofAgriculturalUniversityofHebei，2003，026(0z1):256-259．

　　［3］刘海启，金敏毓，龚维鹏．美国农业遥感技术应用状况概述［J］．农业资源与区划，1999，020(002):56-60．LIUHaiqi，JINMinyu．ApplicationsofＲemoteSensinginAgricultureintheUnitedStates［J］．JournalofChinaAgriculturalＲesourcesandＲegionalPlanning，1999，020(002):56-60．

　　［4］NationalＲesearchCouncil．PrecisionAgricultureinthe21stCentury:GeospatialandInformationTechnologiesinCropManagement［M］．Washington，DC:TheNationalAcademiesPress，1997．

　　吴晓燕*许海云宋琪陈方丁陈君郑颖

《精准农业领域专利竞争态势》

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