熊 晶

(國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心,廣州 510530)

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激光驅(qū)鳥專利技術(shù)現(xiàn)狀分析

熊 晶

(國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心,廣州 510530)

為了消除鳥類在機(jī)場、輸電設(shè)備造成的安全隱患和損失,筆者基于2015年3月前已公開的激光驅(qū)鳥技術(shù)相關(guān)專利,從專利申請(qǐng)量、地域分布、專利類型、申請(qǐng)人和技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)等角度,對(duì)國內(nèi)外該領(lǐng)域研究的總體狀況予以分析。分析結(jié)果表明,激光驅(qū)鳥技術(shù)的研究 正在進(jìn)入熱點(diǎn)期,其關(guān)注點(diǎn)主要在設(shè)備的可控性、自動(dòng)化和多功能上。

激光驅(qū)鳥;專利申請(qǐng);現(xiàn)狀分析

近年來,隨著人類活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)大,適合鳥類生活、棲息、繁衍的自然環(huán)境大幅度減少[1]。在此情況下,大量鳥類開始在機(jī)場、輸電鐵塔、變電站、高壓塔桿等地生活、棲息、筑巢和繁衍,造成了以航空、電力為代表的各行業(yè)極大的安全隱患和損失,如1995—2005年鳥撞事件造成的航空事故超過6萬例,僅美國民航方面因鳥撞造成的直接經(jīng)濟(jì)損失每年就超過600萬美元[2-3]。而且鳥類在輸電線路或電站塔頭上的頻繁活動(dòng),極易造成線路故障。國內(nèi)外驅(qū)鳥方法主要有環(huán)境驅(qū)鳥、天敵驅(qū)鳥、音響驅(qū)鳥、煤氣炮驅(qū)鳥、網(wǎng)捕與槍射、激光驅(qū)鳥、化學(xué)驅(qū)鳥、圖案驅(qū)鳥等方法[1, 4, 5]。其中,激光驅(qū)鳥由于其較高的安全性和對(duì)鳥類而言較低的適應(yīng)性,其有關(guān)技術(shù)和設(shè)備在近些年得到快速發(fā)展,相關(guān)專利申請(qǐng)量也大幅上升。因此,本文通過對(duì)國內(nèi)外專利數(shù)據(jù)庫中有關(guān)信息進(jìn)行檢索,在檢索過程中將相關(guān)的同族專利予以去除,分析了激光驅(qū)鳥裝置的專利申請(qǐng)情況,根據(jù)該技術(shù)專利在不同地區(qū)、年份、申請(qǐng)人和技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)等,得到了激光驅(qū)鳥技術(shù)領(lǐng)域的研究發(fā)展方向。

1 歷年申請(qǐng)量分析

激光驅(qū)鳥技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量隨年份的變化情況如圖1所示。

圖1 不同年份激光驅(qū)鳥裝置相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量

由圖1可知,國際上對(duì)于激光驅(qū)鳥裝置的研究于20世紀(jì)80年代后期逐步開始,在1987年出現(xiàn)第一件相關(guān)專利的申請(qǐng)。在隨后的27a間,國際專利年申請(qǐng)量基本上呈增長趨勢,在2011—2014年相關(guān)專利的國際申請(qǐng)數(shù)量已經(jīng)達(dá)到72件,與1987年相比增長了710%。相比于激光驅(qū)鳥裝置的國際專利申請(qǐng),中國大陸的專利申請(qǐng)?jiān)?005年才開始出現(xiàn),這反映出中國對(duì)于該領(lǐng)域研究的滯后性。在2011—2014年申請(qǐng)量發(fā)生跳躍性增長,年均申請(qǐng)量達(dá)到14.8件,相比于2003—2010年的總申請(qǐng)量提高了555.6%。截至2015年3月31日的公開數(shù)據(jù),有關(guān)激光驅(qū)鳥裝置的國際專利申請(qǐng)共達(dá)到116件,中國大陸申請(qǐng)量達(dá)到68件。由此可以看到,隨著人類對(duì)機(jī)場、電力設(shè)施等場所安全性要求的增強(qiáng),對(duì)不影響鳥類生存又能有效驅(qū)鳥的相關(guān)技術(shù)需求度的提高,激光驅(qū)鳥裝置的相關(guān)研究開始進(jìn)入熱點(diǎn)期。

2 專利申請(qǐng)區(qū)域及類別分析

有關(guān)激光驅(qū)鳥裝置的所有國際專利申請(qǐng)中,不同國家與地區(qū)的申請(qǐng)數(shù)量差別較大,如圖2所示。

圖2 不同地區(qū)及類別激光驅(qū)鳥裝置相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量

從圖2可以看到,中國明顯是該項(xiàng)專利申請(qǐng)的大國,其總申請(qǐng)量達(dá)到68件,比其他全部國際申請(qǐng)案件總量高出41.7%。除中國以外,對(duì)激光驅(qū)鳥裝置的專利申請(qǐng)都集中在發(fā)達(dá)國家和地區(qū),顯然,這一領(lǐng)域的研究與國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是有所關(guān)聯(lián)的。

從專利類別上看,在116件相關(guān)國際專利申請(qǐng)中,發(fā)明專利為65件,實(shí)用新型專利為51件,它們分別占到總申請(qǐng)量的56.0%和44.0%。其中,大部分實(shí)用新型專利申請(qǐng)出現(xiàn)在中國,占總量的84.3%。發(fā)明專利則主要集中在東亞地區(qū),中、日、韓、臺(tái)等國(地區(qū))的申請(qǐng)量占到全部發(fā)明專利的73.8%。由此可以看出,盡管中國的科技研發(fā)實(shí)力迅速提高,但在科技創(chuàng)造的深度創(chuàng)新能力比其他發(fā)達(dá)國家仍有進(jìn)一步提升的空間。

3 申請(qǐng)人身份分析

對(duì)專利申請(qǐng)人的分析可以判斷該領(lǐng)域相關(guān)研發(fā)能力的分布情況。主要申請(qǐng)人專利申請(qǐng)數(shù)量及排名、不同區(qū)域與團(tuán)隊(duì)(個(gè)人)專利申請(qǐng)量匯總?cè)绫?和表2所示。

表1 主要申請(qǐng)人專利申請(qǐng)數(shù)量及排名

表2 不同區(qū)域與團(tuán)隊(duì)(個(gè)人)專利申請(qǐng)量匯總

由表1和表2可知,中國對(duì)激光驅(qū)鳥裝置相關(guān)專利的申請(qǐng)主要集中在14個(gè)有關(guān)組織或個(gè)人中。其中,國家電網(wǎng)公司申請(qǐng)量為12件,排名第一,遠(yuǎn)高于其他申請(qǐng)人和組織。而其他申請(qǐng)人和組織的申請(qǐng)數(shù)量都小于8件,都集中在5件以下。這表明中國國有企業(yè)在研發(fā)能力上擁有較強(qiáng)的實(shí)力?？傮w來看,國際申請(qǐng)中以個(gè)人、科研單位和團(tuán)體作為申請(qǐng)人的比例分別占到23.3%、20.7%和56.0%;而在中國的申請(qǐng)中,三者比例則分別占到總申請(qǐng)數(shù)量的13.3%、20.6%和66.2%。由此可見,對(duì)于激光驅(qū)鳥裝置相關(guān)專利的申請(qǐng)主體都集中在科研單位和社會(huì)團(tuán)體。這主要是因?yàn)榧す怛?qū)鳥裝置相關(guān)專利的設(shè)計(jì)難度、創(chuàng)新性要求較高,需要有雄厚的資金、組織支撐以及較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作。所以,將中國專利申請(qǐng)人分布特點(diǎn)與國際申請(qǐng)相比,國際申請(qǐng)中的個(gè)人申請(qǐng)的百分比要比中國高出10.0%,這說明中國在激光驅(qū)鳥裝置領(lǐng)域的研究更加依靠于科研單位與社會(huì)團(tuán)體,個(gè)人在其中所發(fā)揮的作用相對(duì)較小。

4 從專利看中國激光驅(qū)鳥技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)

4.1 激光驅(qū)鳥技術(shù)基本原理

光是由原子處于激發(fā)狀態(tài)時(shí)將能量以光子的形式發(fā)射出去形成的,激光則是經(jīng)過連續(xù)的受激輻射過程而被引誘(激發(fā))出來的光子隊(duì)列[6]。由于鳥眼中角膜和晶狀體的會(huì)聚效應(yīng),激光在視網(wǎng)膜上會(huì)聚的光斑直徑很小,產(chǎn)生的強(qiáng)度卻足可以損傷視網(wǎng)膜,對(duì)鳥眼實(shí)現(xiàn)刺激。江超等[5]根據(jù)高亮度激光束與飛鳥眼睛的相互作用機(jī)理,研究了激光波長與激光對(duì)鳥眼刺激強(qiáng)度之間的關(guān)系以及激光驅(qū)鳥的有效性。由于激光波長、入射光輻射度和光的亮度是對(duì)鳥眼睛造成傷害和驚嚇的主要因素,因此,目前激光驅(qū)鳥裝置大多數(shù)基于這一原理進(jìn)行設(shè)計(jì),采用高亮度激光束對(duì)鳥眼進(jìn)行照射后所產(chǎn)生的強(qiáng)烈刺激作用,驚嚇飛鳥,使鳥產(chǎn)生恐懼感而迅速離開保護(hù)區(qū)域[5]。

4.2 激光驅(qū)鳥技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)

2005年中國的第一件有關(guān)激光驅(qū)鳥裝置專利的申請(qǐng)CN2812589Y基于激光視覺驅(qū)鳥的原理,設(shè)計(jì)了一種激光驅(qū)鳥燈。其特點(diǎn)在于驅(qū)鳥效果顯著、驅(qū)趕區(qū)域較大、無噪音污染。隨后,該領(lǐng)域的專利研發(fā)數(shù)量明顯加快,專利研發(fā)的方向主要集中在以下三個(gè)方面。

1) 可控化。由于鳥類棲息地不平整,而激光驅(qū)鳥裝置的發(fā)射角度通常是固定的,這就使激光驅(qū)鳥過程中存在許多盲區(qū),對(duì)驅(qū)鳥效果有所影響。因此,部分專利申請(qǐng)對(duì)激光驅(qū)鳥裝置進(jìn)行了改進(jìn)。專利CN10398831A中所設(shè)計(jì)的激光驅(qū)鳥器通過在發(fā)射器底部設(shè)置角度調(diào)節(jié)單元和水平傳感器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光發(fā)射角度的自由調(diào)整,減少了發(fā)射盲區(qū)。專利CN204032166U提供的激光驅(qū)鳥器則通過調(diào)節(jié)激光發(fā)射高度及角度,增加了激光的照射范圍,提高了儀器的驅(qū)鳥效果。專利CN204120059U提供的激光器通過光纖控制激光發(fā)射管,并可以控制激光筒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的全方位式激光驅(qū)鳥器。專利CN102812945A則發(fā)明了一種可在地面和空中同時(shí)通過振鏡控制輸出的全彩色激光器,該設(shè)備一定程度上解決了現(xiàn)有激光驅(qū)鳥方式中激光顏色單一、掃描方式單一、無法階梯式驅(qū)鳥的問題?？傮w上,這些專利通過從空間角度和激光波長兩方面可控性的調(diào)整,使激光驅(qū)鳥裝置的驅(qū)鳥效果得以大幅提升。

2) 自動(dòng)化?，F(xiàn)有的激光技術(shù)通常比較盲目,僅依靠激光掃射或手持瞄準(zhǔn)式激光槍進(jìn)行驅(qū)鳥。這種方式人力成本較高,瞄準(zhǔn)精度低,驅(qū)鳥效果差。因此,專利CN202890328U設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)瞄準(zhǔn)的多點(diǎn)激光驅(qū)鳥裝置,該設(shè)備可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)多只鳥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測、跟蹤和瞄準(zhǔn),并利用低功率激光分時(shí)對(duì)多只鳥照射,實(shí)現(xiàn)驅(qū)鳥目的。專利CN202476328U則基于圖像識(shí)別系統(tǒng)提供了一種自動(dòng)化程度高、抗干擾能力強(qiáng)且成本低廉的機(jī)場激光驅(qū)鳥系統(tǒng)。專利CN204132233U設(shè)計(jì)了一種針對(duì)低空、低光條件的激光驅(qū)鳥器,該裝置可以全自動(dòng)全天候運(yùn)轉(zhuǎn),驅(qū)鳥人員可通過攝像頭遠(yuǎn)程監(jiān)視鳥情,遠(yuǎn)程設(shè)定激光掃描軌道參數(shù),變更激光掃描強(qiáng)度、速度和角度,徹底解決鳥類易產(chǎn)生適應(yīng)性的問題。專利CN204014870U提供了一種能夠吸收太陽能并將其轉(zhuǎn)化成電能予以儲(chǔ)存,并供電給激光發(fā)射的變電站智能激光驅(qū)鳥裝置。專利CN104430293A則發(fā)明了一種自感應(yīng)智能激光驅(qū)鳥裝置,該設(shè)備可通過智能識(shí)別技術(shù)探測輸鳥類活動(dòng),自動(dòng)聯(lián)動(dòng)智能云臺(tái),開啟激光器驅(qū)趕鳥類?？傮w而言,這些專利主要是減少人力投入,提供設(shè)備的自動(dòng)化能力,提高激光掃描、驅(qū)鳥的精確度。

3) 多功能。一些發(fā)明人認(rèn)識(shí)到目前市場中的驅(qū)鳥器方式單一,在保留激光驅(qū)鳥本身優(yōu)勢的同時(shí),將其與其他驅(qū)鳥方式相結(jié)合,設(shè)計(jì)出一些多功能驅(qū)鳥器,試圖提高驅(qū)鳥效果,如專利204032167U提供了一種多功能變電站聲光驅(qū)鳥器,該裝置采用發(fā)射激光和揚(yáng)聲器發(fā)聲的方式從聽覺、視覺兩個(gè)角度同時(shí)控制的方法,實(shí)現(xiàn)驅(qū)鳥目的。CN103651326A則設(shè)計(jì)了一種適用于高壓輸電線,利用鳥類對(duì)超聲波和激光敏感的方式來實(shí)現(xiàn)驅(qū)鳥的裝置。

5 結(jié) 論

通過上述分析與探討,得出了當(dāng)下對(duì)驅(qū)鳥裝置的需求及今后驅(qū)鳥裝置的關(guān)注點(diǎn)。

1) 近年,專利申請(qǐng)數(shù)量的變化趨勢表明,國際有關(guān)激光驅(qū)鳥技術(shù)的研究正在進(jìn)入熱點(diǎn)期,隨著交通、輸電等基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)一步興建,對(duì)該領(lǐng)域相關(guān)設(shè)備的市場需求將會(huì)增加,勢必創(chuàng)造出更有效的激光驅(qū)鳥裝置。

2) 激光驅(qū)鳥技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)的關(guān)注點(diǎn)主要在其可控性、自動(dòng)化和多功能性上,而這三個(gè)方面必將是未來值得繼續(xù)改進(jìn)、實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的重點(diǎn)。

3) 在中國建設(shè)創(chuàng)新型國家的過程中,要繼續(xù)發(fā)揮中國各種科研單位、社會(huì)組織大而強(qiáng)的集體優(yōu)勢,促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作,保持這些團(tuán)體在該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量的優(yōu)勢;要鼓勵(lì)個(gè)人創(chuàng)新,增強(qiáng)全社會(huì)的創(chuàng)新氛圍,提高個(gè)人激光驅(qū)鳥技術(shù)專利申請(qǐng)的數(shù)量。

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(責(zé)任編輯 侯世春)

Analysis of the current situation of laser bird expelling patent technology

XIONG Jing

(Patent Examination Cooperation Center of the Patent Office, SIPO, Guangdong, Guangzhou 510530, China)

In order to eliminate the hidden danger and loss of the airport transmission equipment caused by birds, the author analyzed the general situation, on the basis of the relevant patents of laser bird expelling technologies published before March of 2015, of this field at home and abroad, from the aspects of numbers of patent application, area distribution, patent types, applicants and characteristics of technology development. The analysis result shows that the research on laser bird expelling technology is advancing into the hot spot stage, its attention mainly on the equipment of controllability, automatic and multifunctional.

laser bird expelling; patent application; analysis of the current situation

2015-08-10。

熊 晶(1987—),女,碩士,從事動(dòng)物養(yǎng)殖領(lǐng)域?qū)＠麑彶楣ぷ鳌?/p>

TM752.5

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2095-6843(2016)01-0053-03