馬建霞，王 芳，張 晶 ，胡文靜

(1.中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻(xiàn)情報(bào)中心，蘭州 730000；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院圖書情報(bào)與檔案管理系，北京 101408；3.中國(guó)科學(xué)院地理資源所與科學(xué)研究所，北京 100101)

水資源緊缺是一個(gè)世界性的問(wèn)題，農(nóng)業(yè)是最主要的水資源消耗對(duì)象。農(nóng)業(yè)用水占全球總用水量的70%，在一些非洲和亞洲國(guó)家，農(nóng)業(yè)用水比例高達(dá)85% ～90%，因此水資源高效利用的核心是農(nóng)業(yè)水資源高效利用[1]。隨著世界性水資源、能源的日趨緊張，采用節(jié)水、節(jié)能的灌溉方法已經(jīng)成為全球農(nóng)業(yè)用水灌溉的總趨勢(shì)，推廣高效的節(jié)水灌溉措施已經(jīng)成為世界各國(guó)緩解水資源危機(jī)和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必由之路[2]。

節(jié)水灌溉工程技術(shù)包括了對(duì)各種水資源，如地表水、地下水、灌溉回歸水、經(jīng)過(guò)處理以后的污水以及土壤水和大氣水等的充分、合理地利用，以提高水的有效利用率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物高產(chǎn)而采取的技術(shù)措施[3]。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)可以歸納為3種：工程節(jié)水、農(nóng)藝節(jié)水和生物節(jié)水技術(shù)[4]?？紤]到文獻(xiàn)[5]已對(duì)生物節(jié)水技術(shù)的專利進(jìn)行分析；文獻(xiàn)[6]對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水進(jìn)行了專利分析；文獻(xiàn)[7]對(duì)滴灌技術(shù)進(jìn)行了專利分析，但尚沒(méi)有對(duì)節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行專利分析的報(bào)道，本文將重點(diǎn)關(guān)注節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域的專利分析。

當(dāng)前全球各國(guó)都有哪些節(jié)水灌溉工程相關(guān)的技術(shù)？這些技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)怎樣？節(jié)水灌溉工程技術(shù)研發(fā)的熱點(diǎn)國(guó)家和區(qū)域如何？哪些企業(yè)是該領(lǐng)域的核心技術(shù)擁有者？領(lǐng)先的節(jié)水灌溉工程企業(yè)的技術(shù)布局如何？我國(guó)節(jié)水灌溉工程技術(shù)在全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)研發(fā)界的位置和影響力如何？未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)哪方面的技術(shù)研發(fā)？這些問(wèn)題是推進(jìn)節(jié)水灌溉工程技術(shù)發(fā)展不可回避的問(wèn)題。

本文從專利分析的角度對(duì)全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行了梳理，對(duì)全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)專利的年度申請(qǐng)態(tài)勢(shì)、專利類型和法律狀態(tài)、研發(fā)活躍的國(guó)家、技術(shù)布局、研發(fā)活躍的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析，并重點(diǎn)介紹了RAIN BIRD、HUNTER INDUSTRIES、NETAFIM的專利概況及區(qū)域布局、技術(shù)布局和重點(diǎn)專利，最后分析了國(guó)外節(jié)水灌溉工程技術(shù)的重點(diǎn)專利，并結(jié)合專利分析總結(jié)了節(jié)水灌溉工程技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)發(fā)展節(jié)水灌溉工程技術(shù)的建議。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

本報(bào)告利用智慧芽專利分析平臺(tái)，對(duì)中外節(jié)水灌溉工程技術(shù)專利進(jìn)行系統(tǒng)檢索。

所采用的關(guān)鍵詞：(((( (灌溉 OR 澆水 OR (管道 AND 灌溉)) AND (節(jié)水 OR 省水 OR 節(jié)約用水)))) OR (管道防滲 OR 渠道防滲 OR 噴灌 OR 滴灌 OR 滲灌 OR 微灌 OR ((膜上 or 膜下) and灌)or 膜灌 )。

在獲取初步檢索結(jié)果后，利用IPC進(jìn)行篩選，并將明顯噪音專利剔除，進(jìn)行專利數(shù)據(jù)的二次標(biāo)引，利用Excel、智慧芽等對(duì)該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。檢索時(shí)間為2020年6月，申請(qǐng)時(shí)間為2000-2020年，在116個(gè)國(guó)家/組織中共得到申請(qǐng)專利信息87 082件。

2 結(jié)果分析

2.1 年度專利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)

如圖1所示，節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域的專利年申請(qǐng)量從2000-2009年緩慢增長(zhǎng)，年申請(qǐng)量在2 000 件左右，從2010年以后，進(jìn)入快速增長(zhǎng)時(shí)期。2017年申請(qǐng)量達(dá)到13 358 件的最大值。2018年申請(qǐng)量少許下降，可能與我國(guó)逐步重視專利申請(qǐng)質(zhì)量的措施有關(guān)。一般情況下, 專利申請(qǐng)自受理起18個(gè)月才會(huì)公開(kāi)，本文數(shù)據(jù)檢索時(shí)間為2020年6月，因此申請(qǐng)量在2019年開(kāi)始明顯下降是合理現(xiàn)象。

圖1 全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠甓壬暾?qǐng)態(tài)勢(shì)Fig.1 Annual patent application status of water saving irrigation engineering technology in the world

2.2 專利類型和法律狀態(tài)

全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域申請(qǐng)的專利中有效專利占32%；失效專利占40%；審中專利占21%；從申請(qǐng)專利的類型來(lái)看，發(fā)明專利申請(qǐng)占63%；實(shí)用新型專利占37%。從各類型有效專利占比看，有效的發(fā)明專利占23.2%，實(shí)用新型專利占76.8%(見(jiàn)圖2)。

圖2 全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠蔂顟B(tài)及有效專利類型分布Fig.2 Legal status and type of patents in the field of water-saving irrigation engineering technology

可見(jiàn)該技術(shù)領(lǐng)域的有效專利以實(shí)用新型專利為主，偏重于應(yīng)用，失效專利占比較大，該領(lǐng)域的專利維護(hù)情況不太好。

2.3 全球研發(fā)活躍國(guó)家

節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)活躍的國(guó)家情況(專利技術(shù)來(lái)源國(guó))如圖3所示，中國(guó)機(jī)構(gòu)的專利申請(qǐng)量64368件，占該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量的73.9%排在第一位，遠(yuǎn)高于其他國(guó)家，這與2010年以來(lái)我國(guó)大力發(fā)展專利技術(shù)創(chuàng)新的政策有關(guān)。從全球來(lái)看，美國(guó)、俄羅斯、日本、韓國(guó)、德國(guó)、以色列、西班牙、法國(guó)、意大利都是灌溉工程技術(shù)專利申請(qǐng)活躍前10的國(guó)家。

圖3 全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)活躍國(guó)家Fig.3 TOP 10 Countries with most patent applications in the field of water-saving irrigation engineering technology in the world

2.4 技術(shù)區(qū)域布局狀況

從專利的受理國(guó)分布可以分析全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)的區(qū)域布局狀況。全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)專利的主要受理局除了中國(guó)43 859 件，排第1外，美國(guó)以4 082 件排第2，世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織2 429 件排第3；俄羅斯、日本和韓國(guó)分別排第4、5、6。從該領(lǐng)域?qū)＠奈寰至飨虮砜?，中?guó)機(jī)構(gòu)大多數(shù)在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)專利，僅有57件在美國(guó)申請(qǐng)、14件在歐洲申請(qǐng)、17件在日本申請(qǐng)、9件在韓國(guó)申請(qǐng)。而美國(guó)機(jī)構(gòu)在中國(guó)申請(qǐng)了322 件，在歐洲申請(qǐng)了471件、日本申請(qǐng)了172 件?？梢?jiàn)，該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)的專利國(guó)際布局仍有較大的提升空間(表1)。

表1 全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)專利五局流向表Tab.1 Application direction of world water saving irrigation engineering technology patent between 5 main Patent Licensing Offices

2.5 全球?qū)＠夹g(shù)布局

由于中國(guó)機(jī)構(gòu)申請(qǐng)專利占70%以上，中國(guó)和美國(guó)專利布局的特點(diǎn)，代表了該領(lǐng)域全球?qū)＠季值奶攸c(diǎn)。表2展示了中美兩國(guó)專利的TOP10 IPC分類占比。

表2 節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域中美專利的IPC技術(shù)布局Tab.2 Comparison between China and USA patents in the field of water-saving irrigation engineering technology

美國(guó)申請(qǐng)專利占比最高的是澆水的控制(A01G25/16)，占比為17%，與之相關(guān)的比率控制(G05D11/00)、流量控制(G05D7/00)、以使用電裝置為特征的流量控制(G05D7/06)、具有活動(dòng)出口部件或活動(dòng)偏轉(zhuǎn)部件的噴灑裝置(B05B15/00)、電的噴射設(shè)備或裝置(G05B15/02)、用于控制流量，如備有可調(diào)通道(B05B1/30)等類目，美國(guó)專利占比分別為4%、3%和2%，而中國(guó)沒(méi)有布局。

美國(guó)申請(qǐng)的專利在水、廢水或污水的處理(C02F1/00)和使用數(shù)字處理裝置控制(G05B19/042)占比均為3%，中國(guó)專利占比為1%。

中國(guó)申請(qǐng)專利占比最高的是用多孔管道或帶噴頭管道安裝在地上的澆水裝置(A01G25/02)，占比16%。中國(guó)申請(qǐng)的專利在取自雨水的集水方法(E03B3/02)占比為5%，美國(guó)沒(méi)有布局；在加壓撒布；撒布泥肥；施用液肥的澆水系統(tǒng)(A01C23/04)和施肥方法(A01C21/00)占比分別為8%和6%，美國(guó)申請(qǐng)專利僅占其申請(qǐng)總量的1%；中國(guó)專利在溫室、促成溫床或類似物等用的加熱、通風(fēng)、調(diào)溫或澆水裝置(A01G9/24)的專利占比(5%)略高于美國(guó)(3%)。

經(jīng)對(duì)該領(lǐng)域申請(qǐng)專利進(jìn)行人工標(biāo)引分析，滴灌相關(guān)專利申請(qǐng)量最高，為17 074 件；其次是精準(zhǔn)灌溉相關(guān)專利，有10 413 件；排在第三位的是噴灌相關(guān)專利。集雨灌溉受到業(yè)內(nèi)重視有5 100 件左右；太陽(yáng)能灌溉近年來(lái)也受到關(guān)注，有3 193 件。膜灌、地下滴灌、微灌均有1 000 件左右的申請(qǐng)量；可再生水灌溉也得到關(guān)注，有1 713 件申請(qǐng)(見(jiàn)圖4)。

圖4 各種灌溉工程技術(shù)專利申請(qǐng)量Fig.4 Number of patent applications of different kinds of water-saving irrigation engineering technology

2.6 全球?qū)＠邪l(fā)活躍機(jī)構(gòu)

從全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域申請(qǐng)活躍的機(jī)構(gòu)來(lái)看，雨鳥(niǎo)公司排第1，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所排第2；內(nèi)塔芬有限公司排第3位；中國(guó)企業(yè)甘肅大禹節(jié)水股份有限公司和山東勝偉園林科技有限公司在該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)活躍，分別排申請(qǐng)活躍機(jī)構(gòu)的第4、第5位。從有效專利的持有者排名來(lái)看，第1位的是RAIN BIRD, 甘肅大禹節(jié)水股份有限公司排第2位；內(nèi)塔芬有限公司排第3位。從審中專利活躍機(jī)構(gòu)看，恩普樂(lè)股份有限公司、中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)田灌溉研究所、山東勝偉園林科技有限公司是近年來(lái)申請(qǐng)活躍的機(jī)構(gòu)(見(jiàn)表3)。

表3 節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)活躍機(jī)構(gòu)Tab.3 Active patents R&D organization in the field of water-saving irrigation engineering technology

圖5展現(xiàn)了國(guó)外機(jī)構(gòu)在全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域持有有效專利的TOP10機(jī)構(gòu)，TOP10機(jī)構(gòu)全部是企業(yè)。其中美國(guó)的RAIN BIRD排第1；以色列內(nèi)塔芬有限公司排第2；美國(guó)獵人工業(yè)股份有限公司排第3；日本恩普樂(lè)股份有限公司(ENPLAS) 排第4；美國(guó)的托羅公司和琳賽股份有限公司排第5和第6；瑞典的HUSQVARNA排第7；俄羅斯的GOLUBENKO MIKHAIL IVANOVICH排第8；韓國(guó)的農(nóng)村發(fā)展管理局排第9；美國(guó)的瓦爾蒙特工業(yè)股份有限公司排第10。

圖5 節(jié)水灌溉工程技術(shù)有效專利國(guó)外持有機(jī)構(gòu)TOP10Fig.5 Top10 Foreign patentee of valid patents in the field of water-saving irrigation engineering technology

2.7 重要節(jié)水灌溉工程技術(shù)公司

2.7.1 雨鳥(niǎo)公司(RAIN BIRD)

(1)概況。美國(guó)雨鳥(niǎo)公司(RAIN BIRD)成立于1933年，總部位于美國(guó)加州洛杉磯附近GLENDORA市。雨鳥(niǎo)總計(jì)申請(qǐng)876件專利。該公司生產(chǎn)四千多種噴灌、微灌設(shè)備。

(2)專利的技術(shù)布局。RAIN BIRD公司申請(qǐng)專利的主要概念包括：灌溉控制器、噴灑器、發(fā)射器、偏轉(zhuǎn)器、數(shù)據(jù)通信、壓力調(diào)節(jié)器、濕度傳感、根部澆水單元?？梢?jiàn)，該公司專利重點(diǎn)關(guān)注灌溉控制系統(tǒng)、噴灑器、偏轉(zhuǎn)器、發(fā)射器等灌溉組建等。

(3)重點(diǎn)專利主題分析。RAIN BIRD公司的高被引專利中，多噴嘴(US4618100)被引用192次；灌溉控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)(US20090099701A1)被引用132次；其次是無(wú)線灌溉控制設(shè)備及相關(guān)方法(US6782310)，被引用117次；流量控制可調(diào)的電磁閥(US5213303)和灌溉控制和流量管理系統(tǒng)(US5229937)均被引用114次。灌溉控制器的開(kāi)放模塊化架構(gòu)、模塊化可擴(kuò)展的灌溉控制器、齒輪傳動(dòng)噴水器、深根澆水單元、滴頭、滾珠傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴灌機(jī)、基于天氣的灌溉控制系統(tǒng)與方法、彈出式噴頭的組合噴嘴裝置和提升工具、中斷灌溉傳感器裝置等也是倍受業(yè)界關(guān)注的專利。

RAINBIRD近5年申請(qǐng)了86件專利，其主題集中于基于傳感器、無(wú)線適配器、微控制器的灌溉控制器，并注重在控制電路、解碼器電路等方面布局；在基于壓力補(bǔ)償?shù)臉?gòu)件，滴灌線、噴嘴、噴灑器方面的專利申請(qǐng)也都有近10件。

2.7.2 內(nèi)塔芬有限公司(NETAFIM)

(1)概況。 耐特菲姆于1965年成立，目前在全球擁有29家子公司，17家工廠，近5 000 名員工，在110個(gè)國(guó)家開(kāi)展業(yè)務(wù)。NETAFIM 的灌溉技術(shù)相關(guān)專利中，與滴灌相關(guān)的專利申請(qǐng)有301組共427條；與噴灌相關(guān)的46組共77條。

(2)技術(shù)布局。NETAFIM的以有效專利在滴灌方面，涉及滴灌的噴頭、迷宮式滴灌管道、灌溉管道連接器、灌溉閥、滴灌管的管壁、交叉層壓管、可生物降解的管道、噴灌方面涉及管道中水的脈動(dòng)、旋轉(zhuǎn)式噴頭、旋轉(zhuǎn)式噴灌機(jī)等、在精準(zhǔn)灌溉方面，關(guān)鍵技術(shù)涉及用于精準(zhǔn)灌溉測(cè)量土壤張力和壓力的壓力計(jì)、灌溉控制等。

(3)重點(diǎn)專利主題分析。NETAFIM的有效專利被引用最多的專利中，US8141589[8]設(shè)計(jì)了一種迷宮式通道，用于降低在通道中流動(dòng)的液體中的壓力和/或流速；US8511585[9]滴灌發(fā)射器、軟管噴嘴(USD382936)、圓盤形滴頭US7270280[10]是其滴灌的核心專利。AU2014202521B2[11]是灌溉控制系統(tǒng)，核心是一種用于測(cè)定土壤基質(zhì)電位的張力計(jì)，而自動(dòng)測(cè)定土壤濕度和張力是精準(zhǔn)灌溉的關(guān)鍵技術(shù)。US10143130[12]廢水灌溉的方法和設(shè)備等。其高被引專利的主題集中在滴灌發(fā)射器、灌水器、閥門、管道、旋轉(zhuǎn)噴頭、柔性隔膜等方面。

近5年來(lái)，Netafim公司的專利關(guān)注滴灌發(fā)射器、灌溉管道、織物層、滴灌發(fā)射器的膜、區(qū)域閥、控制頭等。

2.7.3 獵人工業(yè)股份有限公司(HUNTER INDUSTRIES)

(1)概況。Hunter Industries是一家美國(guó)的家族企業(yè)，1983年，該公司將PGP齒輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子引入灌溉領(lǐng)域。其產(chǎn)品線包括從短距離和長(zhǎng)距離的轉(zhuǎn)子、噴霧器、閥門和控制器等。

(2)技術(shù)布局。Hunter Industries的專利集中于具有活動(dòng)出口部件或活動(dòng)偏轉(zhuǎn)部件的噴灑裝置。

近5年該公司關(guān)注電子灌溉控制器、包括齒輪傳動(dòng)裝置、換向機(jī)構(gòu)、密封件、旋轉(zhuǎn)軸等的噴灑器，并關(guān)注照明控制模塊和LED顯示器。

(3)重點(diǎn)專利主題分析。Hunter Industries的被引次數(shù)高于50次的專利有71件；從Hunter Industries的高被引專利可知，該公司的核心技術(shù)主要在于灌溉控制器、可調(diào)節(jié)流量、弧度、流速的噴頭，溫度傳感器、濕度傳感器以及包括驅(qū)動(dòng)噴灑器、噴灑頭、偏轉(zhuǎn)器、反射器、噴嘴、阻尼裝置、旋轉(zhuǎn)分配器、流動(dòng)控制單元等在內(nèi)的噴灑器單元方面。

2.8 基于重點(diǎn)專利的研究熱點(diǎn)

2.8.1 高被引專利

該領(lǐng)域被引用次數(shù)超過(guò)50次的專利有213件，其中美國(guó)機(jī)構(gòu)的專利有177件，占83%；中國(guó)申請(qǐng)的專利有16件，占7.51%?？梢?jiàn)從專利反映的技術(shù)熱點(diǎn)的角度看，中國(guó)專利任重道遠(yuǎn)。

高被引專利的IPC類目除了花園、田地、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等的澆水70件，占28%外，與灌溉控制相關(guān)的流量控制(45件，占18%)、比率控制(34件，占13.6%)、自動(dòng)控制器(24件，占9.6%)、程序控制系統(tǒng)(15件，占6%)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(9件，占3.6%)，可見(jiàn)，灌溉控制，尤其是自動(dòng)控制是該領(lǐng)域的熱點(diǎn)領(lǐng)域；此外噴射設(shè)備零件、噴灑裝備等也受到業(yè)界關(guān)注。

從高被引專利的高頻關(guān)鍵詞看，基于灌溉計(jì)劃的灌溉控制器、無(wú)線灌溉；具有控制系統(tǒng)的灌溉發(fā)射器、根據(jù)天氣數(shù)據(jù)調(diào)整的灌溉計(jì)劃和灌溉調(diào)度、具有閥裝置、無(wú)線控制單元的噴灑器以及基于網(wǎng)絡(luò)和灌溉控制器的灌溉管理系統(tǒng)；基于機(jī)器人的自動(dòng)灌溉、溫室大棚的灌溉系統(tǒng)；調(diào)節(jié)土壤pH值、柔性膜、壓力傳感器、精準(zhǔn)灌溉等關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率較高。

表4展現(xiàn)了部分節(jié)水灌溉工程技術(shù)高被引的專利，由此可以看到節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域近年來(lái)的研發(fā)熱點(diǎn)：

表4 節(jié)水灌溉工程技術(shù)高被引專利Tab.4 Highly cited patens in the field of water-saving irrigation engineering technology

其中US6766817[13]是灌溉技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)的核心專利，該專利使用管狀多孔微結(jié)構(gòu)將流體從較高流體基質(zhì)電位的區(qū)域引導(dǎo)至較低流體基質(zhì)電位的區(qū)域。根據(jù)利用管狀多孔微結(jié)構(gòu)的每個(gè)區(qū)域中的流體基質(zhì)勢(shì)的狀態(tài)，可以從具有差異流體基質(zhì)勢(shì)的不同區(qū)域可逆地輸送流體。以這種方式，可以利用流體進(jìn)行灌溉，排水，過(guò)濾，流體再充注和其他流體輸送用途。該專利被引1 923 次。

表中的其他高被引專利全部是有關(guān)灌溉控制的，尤其是基于互聯(lián)網(wǎng)、基于無(wú)線傳感器、灌溉管理的分布式控制、濕度傳感定時(shí)器等等，體現(xiàn)了節(jié)水灌溉領(lǐng)域精準(zhǔn)灌溉、自動(dòng)灌溉控制的趨勢(shì)。

2.8.2 規(guī)模最大的專利家族

專利家族的規(guī)模越大，該技術(shù)獲投資較多，其保護(hù)范圍也越大，該專利對(duì)相關(guān)申請(qǐng)人的重要性也較高。從表5可以看到該領(lǐng)域?qū)＠易遄畲蟮膶＠?EP3638003A1[14],該專利面向用于設(shè)施農(nóng)業(yè)在特定時(shí)間向生長(zhǎng)莢內(nèi)的植物(包括植物、嫩枝和種子)供應(yīng)精確量的液體(例如水、養(yǎng)分、環(huán)境空氣條件等)，以確保最佳生長(zhǎng)，避免過(guò)多液體，該專利公開(kāi)了用于在裝配線生長(zhǎng)吊艙中提供預(yù)訂量流體的裝置、系統(tǒng)和方法。

表5 節(jié)水灌溉工程技術(shù)TOP5專利家族的專利Tab.5 Top5 patent families in the field of water-saving irrigation engineering technology

KR101579067B1[15]，用于工業(yè)目的的水處理方法和系統(tǒng)；此外雨鳥(niǎo)的可擴(kuò)展灌溉控制器有75個(gè)專利家族；利發(fā)利希奧公司的向植物根部灌溉含氧水的專利有74個(gè)專利家族；ENPLAS的發(fā)射器和滴灌管[16]有57個(gè)專利家族；NETAFIM的灌溉管道有54個(gè)專利家族；這些專利對(duì)相關(guān)申請(qǐng)人重要性較高，是申請(qǐng)人的核心技術(shù)。

2.8.3 權(quán)利要求數(shù)量最多的專利

表6展現(xiàn)了國(guó)外節(jié)水灌溉工程技術(shù)權(quán)利要求最多的專利。權(quán)利要求數(shù)量最多的專利，其技術(shù)的涉及范圍更廣。大量的權(quán)利要求項(xiàng)是為了保護(hù)多項(xiàng)技術(shù)，相應(yīng)起草交底書的工作量也會(huì)很大，專利質(zhì)量也會(huì)較高。

表6 節(jié)水灌溉工程技術(shù)權(quán)利要求數(shù)量TOP5的專利Tab.6 Top5 patents with the most number of right claims in the field of water-saving irrigation engineering technology

從權(quán)利要求數(shù)量角度看，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中具有大數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)收集環(huán)境下的檢測(cè)方法和系統(tǒng)(CN110073301A)有1 442項(xiàng)權(quán)利要求，該專利的示例工業(yè)系統(tǒng)包括用于田地或田地系統(tǒng)的灌溉系統(tǒng)。

自主的集成農(nóng)作系統(tǒng)(WO2017106874A1)有349項(xiàng)權(quán)利要求；Hunter Industries的有關(guān)自動(dòng)水量、灌溉用時(shí)、季節(jié)調(diào)整自動(dòng)調(diào)節(jié)和管理的節(jié)水灌溉工程技術(shù)的專利權(quán)利要求數(shù)達(dá)到184項(xiàng)和134項(xiàng)；中國(guó)的新疆坎兒井灌溉技術(shù)有限責(zé)任公司申請(qǐng)的CN201510099591.7利用液壓控制輪灌的方法其權(quán)利要求數(shù)為97項(xiàng)，是中國(guó)機(jī)構(gòu)專利中權(quán)利要求較多的。

從節(jié)水灌溉工程技術(shù)重點(diǎn)專利來(lái)看，中國(guó)機(jī)構(gòu)申請(qǐng)的專利在高被引專利、專利家族規(guī)模、專利權(quán)利要求、高價(jià)值專利等指標(biāo)方面均罕見(jiàn)進(jìn)入前列，說(shuō)明中國(guó)機(jī)構(gòu)申請(qǐng)的專利雖然數(shù)量眾多，質(zhì)量有待提升。

從節(jié)水灌溉工程技術(shù)的重點(diǎn)專利看，未來(lái)在基于互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲得作物生長(zhǎng)環(huán)境狀況基礎(chǔ)上,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度，根據(jù)季節(jié)，自動(dòng)控制灌溉用水量、用時(shí)的精準(zhǔn)灌溉技術(shù)、設(shè)施農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)灌溉是未來(lái)發(fā)展的熱點(diǎn)和趨勢(shì)；污水處理用于灌溉的技術(shù)、水肥一體化技術(shù)也受到業(yè)內(nèi)研發(fā)機(jī)構(gòu)的重視。

3 結(jié)論與討論

基于專利文獻(xiàn)梳理節(jié)水灌溉領(lǐng)域的研發(fā)態(tài)勢(shì)是一個(gè)較新的視角，有助于對(duì)世界各國(guó)節(jié)水灌溉工程技術(shù)研發(fā)實(shí)力進(jìn)行客觀把握。通過(guò)對(duì)專利的熱點(diǎn)領(lǐng)域和重點(diǎn)專利的分析，有助于幫助相關(guān)研發(fā)人員把握該領(lǐng)域的研發(fā)態(tài)勢(shì)，發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)，并進(jìn)而遴選亟待加強(qiáng)的研發(fā)領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外研發(fā)活躍機(jī)構(gòu)的分析，也有助于相關(guān)機(jī)構(gòu)關(guān)注潛在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，發(fā)現(xiàn)未來(lái)合作對(duì)象。通過(guò)分析核心技術(shù)擁有者，并進(jìn)行其專利布局的分析，有助于開(kāi)闊我國(guó)研發(fā)機(jī)構(gòu)和人員的視野。本文重點(diǎn)對(duì)以工程節(jié)水和農(nóng)藝節(jié)水和為主的節(jié)水灌溉工程技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的基于專利的分析。分析結(jié)論如下：

當(dāng)前，全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。中國(guó)是全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠芾韲?guó)中排名第1的國(guó)家。美、俄、日、韓、德、以等國(guó)是國(guó)外灌溉技術(shù)專利申請(qǐng)較為活躍的國(guó)家。從五局流向看，國(guó)外機(jī)構(gòu)申請(qǐng)的專利除了在本國(guó)申請(qǐng)外，均重視在國(guó)外市場(chǎng)的布局，國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)的專利國(guó)際布局仍有較大的提升空間。國(guó)內(nèi)企業(yè)中，大禹節(jié)水集團(tuán)、濰坊友容實(shí)業(yè)有限公司、山東勝偉鹽堿地科技有限公司等機(jī)構(gòu)研發(fā)活躍；中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)田灌溉研究所、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、河海大學(xué)、江蘇大學(xué)等在節(jié)水灌溉相關(guān)領(lǐng)域有較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力。國(guó)外的節(jié)水灌溉工程技術(shù)有效專利持有機(jī)構(gòu)中美國(guó)的RAIN BIRD、HUNTER INDUSTRIES、以色列NETAFIM、日本ENPLAS和美國(guó)的托羅公司等機(jī)構(gòu)是全球節(jié)水灌溉工程技術(shù)領(lǐng)域的佼佼者。高被引專利中，80%以上是美國(guó)專利，中國(guó)機(jī)構(gòu)申請(qǐng)的專利雖然數(shù)量眾多，質(zhì)量有待提升。

在專利技術(shù)布局方面，美國(guó)申請(qǐng)專利占比最高的是澆水的控制，與之相關(guān)的比率控制(G05D11/00)、流量控制(G05D7/00)、以使用電裝置為特征的流量控制(G05D7/06)、具有活動(dòng)出口部件或活動(dòng)偏轉(zhuǎn)部件的噴灑裝置(B05B15/00)、電的噴射設(shè)備或裝置(G05B15/02)、用于控制流量，如備有可調(diào)通道(B05B1/30)等類目美國(guó)申請(qǐng)專利占比較高，而中國(guó)沒(méi)有布局。

中國(guó)申請(qǐng)的專利在取自雨水的集水方法(E03B3/02)、在加壓撒布；撒布泥肥；施用液肥的澆水系統(tǒng)(A01C23/04)和施肥方法(A01C21/00)、在溫室、促成溫床或類似物等用的加熱、通風(fēng)、調(diào)溫或澆水裝置(A01G9/24)方面比較有特色。

雨鳥(niǎo)公司的專利重視灌溉的自動(dòng)控制及基于環(huán)境傳感器的精準(zhǔn)灌溉；Hunter公司的專利重視灌溉控制器和噴灑器單元；NETAFIM的專利特色在滴灌方面，并關(guān)注溉測(cè)量土壤張力和壓力的壓力計(jì)、灌溉控制等。

未來(lái)，一方面基于互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)、傳感網(wǎng)實(shí)時(shí)獲得不同作物生長(zhǎng)環(huán)境狀況基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)灌溉控制的精準(zhǔn)灌溉技術(shù)是未來(lái)發(fā)展的熱點(diǎn)和趨勢(shì)；另一方面灌溉設(shè)備的噴灑器、管道、閥門、噴頭、旋轉(zhuǎn)分配器、偏轉(zhuǎn)器等部件的精巧設(shè)計(jì)也是研發(fā)的重點(diǎn)；此外，太陽(yáng)能灌溉、可再生水灌溉等也受到業(yè)內(nèi)研發(fā)機(jī)構(gòu)的重視，建議國(guó)內(nèi)相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)關(guān)注這幾個(gè)領(lǐng)域，加大研發(fā)力度。

通過(guò)上述分析，我們也對(duì)我國(guó)節(jié)水灌溉工程技術(shù)的研發(fā)提出如下建議：

(1)關(guān)注專利這一關(guān)鍵的研發(fā)信息源，重視對(duì)國(guó)外生物節(jié)水專利文獻(xiàn)的閱讀、專利的檢索和專利技術(shù)的利用。

(2)建議研發(fā)企業(yè)和院所關(guān)注國(guó)外重點(diǎn)研發(fā)機(jī)構(gòu)的布局策略和技術(shù)動(dòng)向，一方面做好新技術(shù)的監(jiān)測(cè)跟蹤和預(yù)警，另一方面注重自有核心技術(shù)的專利保護(hù)。關(guān)注國(guó)外重點(diǎn)研發(fā)機(jī)構(gòu)尚未在國(guó)內(nèi)布局的專利，及時(shí)部署力量開(kāi)展針對(duì)性研發(fā)和專利布局。分析重點(diǎn)機(jī)構(gòu)的失效專利，從中提取有益信息，啟發(fā)研發(fā)思路。

(3)促進(jìn)國(guó)內(nèi)高校及科研院所與企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中要解決的問(wèn)題，針對(duì)現(xiàn)實(shí)需求，研發(fā)申請(qǐng)解決問(wèn)題的專利，提升專利質(zhì)量。

(4)做好國(guó)外專利的布局，以專利走出去保障企業(yè)市場(chǎng)走出去。