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中国雷电预警技术专利计量分析

范文

【摘要】雷电预警是对雷电灾害进行主动防御的有效手段。运用专利计量方法，从专利申请年度趋势、专利发明人、专利申请机构、技术热点及技术发展方向等角度对中国雷电预警领域的专利文献数据进行统计与分析，以揭示中国雷电预警技术的研究现状，为中国雷电预警领域的技术革新和战略制定提供参考。结果表明，中国雷电预警技术领域正处于蓬勃发展阶段，专利申请量较多的省市集中在中国东部地区，各类型企业是雷电预警领域主要的研发力量。目前研究重心集中在雷电监测数据的采集及测量、雷电预警预报等方面。融合多种气象探测资料以及利用数据挖掘、云计算等方法开展雷电监测预警是未来的研究热点。

【关键词】专利计量;雷电预警;发展态势

【中图分类号】P415

【文献标识码】A

雷电是一种破坏力惊人的自然现象。雷电发生时所伴随的强大电流与电磁辐射对人身安全、农业生产和社会经济造成了巨大威胁。通过采用雷电预警预报手段，则可以有效规避雷灾事故的发生。因此，近年来业界和政府部门提高了对雷电预警技术的关注度。中国政府在《国务院办公厅关于加强气象灾害监测预警及信息发布工作的意见》中明确提出要加快雷电监测预警体系的建设，做到防患于未然。国内學者也从雷电预警的方法、装置及系统方面展开相关研究。谷山强等人结合多种雷电探测手段，提出了架空输电线路雷击闪络预警的方法，并证实该方法可以提高雷电预警的准确性和可操作性。柴瑞等人通过统计分析大气电场资料，利用多元回归技术优化了雷电预警方法。俞坤师等人改进并设计了新型的场磨式电场仪。杨世刚等人根据山西省的气象探测资料，针对性的建立了该地区的雷电预警业务系统。

专利作为科研成果的重要载体，对其分析可以挖掘出大量的情报信息。目前国内学者对雷电预警领域的研究重心主要集中在工程技术层面，鲜有学者利用专利计量的方法对该领域的发展态势进行研究，为了给中国雷电预警领域提供多视角的情报支持，促使雷电预警技术突破与创新，本文采用定性与定量分析相结合的方式对中国的雷电预警专利进行研究。

1 数据来源

以国家知识产权局专利数据库为数据源，利用高级检索功能对2008至2018年的专利文献进行检索，通过对检索词进行筛选合并，得到检索式：关键词=（雷电or闪电or雷击）and（预警or预报），经过数据清洗共得到226条数据。在这些专利中外观专利有2件，实用专利有72件，而发明专利有152件，占专利总数的67%.由于发明专利更能代表技术的突破性和先进性，说明雷电预警领域具有较强的技术研发实力。

2 结果与分析

2.1 专利申请趋势分析

专利申请数量的年度分布可以反映某一技术的发展状况和人们知识产权保护意识的强弱。由图1可知，2008年至2018年间，雷电预警领域的专利数量总体上呈逐年增长趋势，并且可分为两个阶段：从2008年到2011年，是中国雷电预警技术的初期阶段。在此期间，该领域的专利增长缓慢且数量较少，年度专利申请数量均在10件以下。从2012年到2018年为快速发展阶段，专利数量呈快速增长趋势，说明近年来相关人员加强了对该领域的研究。整体来看，中国的雷电预警技术虽然起步较晚，但随着中国科技创新宏观环境的改善，以及人们知识产权保护意识的提高，为雷电预警技术的快速发展提供了良机，使新技术不断涌现，未来很长一段时间内中国雷电预警领域的专利数量将会持续增长。

2.2 专利发明人分析

研发者的专利数量可以反映其技术创新水平的高低。表1列出了中国雷电预警领域专利数量排名前10的核心研发者，从表1可知，专利申请数量最高的是宁夏中科天际防雷研究院有限公司的高攀亮，共申请了14件专利，其次为中国石油化工股份有限公司的刘全桢、毕晓蕾、高鑫等人，他们都是中国雷电预警领域的重要发明人，在该领域取得了众多突破性成果，为中国雷电预警技术的发展做出了较大贡献。此外，表1中的3家机构所申请的专利均为合作研发，反映出这3家机构内部研发人员较为集中，协作频繁，拥有智力资源优势。

本文统计了中国雷电预警领域合作研发的专利数量，共有193件，合作率为85%。可见，在雷电预警技术的研发形式中，以合作创新为主。从主观层面来讲，通过合作可以节约成本，提高研发效率;从客观层面来看，雷电预警领域涵盖的知识面较为广泛，在发明创造中需要融合多个学科的知识，促使不同专业背景的人员展开协作沟通。

2.3 研发机构分析

机构申请的专利数量是衡量机构技术研发实力的重要指标。表2是中国雷电预警领域专利申请量在5件以上的研发机构，表中有6家企业，1家科研院所。可以看出，企业是中国雷电预警技术的研发主体，尤其是国家电网公司的研发实力最为强劲，其专利申请量位居第一位，并且其所涉及的技术领域相比其他机构也更加广泛。国家电网公司是关系国家电力安全的骨干企业，拥有众多的研究所和省公司等下属机构，并且各单位的层级划分清晰，有利于技术创新体系的构建，为雷电预警技术的研发与科研成果转化提供了坚实的保障。对于民营企业来说，专利数量更能体现企业竞争实力，企业拥有的专利数量越多就越可能在所处的行业中立于不败之地。表2中，民营企业宁夏中科天际防雷研究院有限公司专利申请量较多，说明该企业具有较强的研发实力，但总体来看，民营企业在技术储备和技术研发能力上都较为薄弱，与国有电力企业有一定差距。

从图2看出，中国雷电预警领域机构的合作形式主要以企业与企业、企业与高校、企业和科研院所为主，其合作申请的专利数量分别为20件、7件和4件。可见企业是协作创新的主体。高校的协作创新意识也较强，通过与企业展开合作有利于科研成果的转化，对雷电预警技术的创新起到了促进作用。但总体来看，专利申请机构的合作关系不紧密，合作率仅为13%，在技术合作研发上存在一定的壁垒，分析其原因有：首先，一些大型的企业和研究机构如国家电网公司、中国石油化工股份有限公司等，因其具有众多优秀的专业人才、充足的科研经费，通过自身就可以实现技术的创新研发。其次，一些研发机构为了拥有长期的技术垄断优势，增强技术的保密性而减少了合作次数。最后，由于地理因素的限制，增加了机构间合作研发的难度。

2.4 申请地区分布

图3列出了专利申请数排名前10的地区，可以看出东部地区是专利的主要申请区域，位居前三位的分别是北京、江苏、广东。西部省份只有四川、宁夏和云南入选，且专利申请量较少。本研究认为造成地域专利申请数量不平衡的原因主要有两点，一方面，东部省份拥有丰富的教育资源，高等院校与科研院所众多，并且科研工作者有充足的经费支持，为防雷技术的研发提供了有力的保障。西部地区则与之相反，教育、经济等资源的落后一定程度上制约了防雷产品的开发及相关研究工作的开展。另一方面，专利申请区域的分布与中国的雷电灾害的分布情况基本上吻合，中国东南地区和华北地区的雷灾最为严重，这促使北京、广东等雷灾频发的地区更加注重雷电预警技术的研发。

2.5 专利技术领域分析

专利分类号（IPC）代表着技术研究的热点领域与技术发展方向。表3是专利申请量在8件以上的技术领域，可以看出，GOIR29/08（电磁场特性的测量）和COIWI/10（预测天气状态的装置）是专利申请量最多的两个技术领域，此外，学者在G08821/10（响应灾难事件的报警器，例如地震、龙卷风）、GOIR29/12（静电场的测量）等技术主题也具有较高的研究活跃度。结合专利文本内容，发现专利技术主要集中于雷电预警系统及装置的研发和雷电预警方法的优化等方面，具体涉及雷电数据采集、数据分析、数据处理、安全存储、无线传输、警报接收、预警信息发布等技术主题。这些技术领域是雷电预警领域中的关键技术或先导技术，对后续技术的更新换代起着推动作用。排在第五位的是C06Q50/06（电力、天然气或水供应），由于电力行业十分重视雷电灾害的防护，并且对防雷产品的需求较大，从而使研发人员对输电线路等电力设备的雷电预警开展了大量研究，这意味着研发人员要紧切关注该领域的技术布局，为抢占市场先机做好准备。

2.6 技术最新动向分析

为帮助后续研究者全方位把握雷电预警技术的发展趋势，本文列出了近3年来中国雷电预警技术领域出现的一些新专利技术（见表4），这些技术领域将是未来雷电预警技术研发的主要方向，可以归纳为如下2方面：①将雷达、大气电场仪、雷电定位系统等多种设备相结合，获得综合探测信息，并组建雷电监测网，扩大雷电监测范围，提高雷电预警精度;②结合数值预报模式产品，将云计算和数据挖掘等方法用于雷电精细化預警，进一步提升雷电预警的实时性、稳定性和准确性。该领域技术的不断革新主要得益于以下两个方面，首先，由于雷电的严重破坏性，政府将防雷上升到了国家安全的高度，使国内研发人员加大了对雷电物理现象与雷电预警技术的研究力度，其次，诸如云计算和大数据等现代化技术逐步融入雷电预警领域，丰富和完善了雷电预测技术，促进了该领域的发展。

3 结论和建议

通过对中国雷电预警领域专利的分析，我们发现：虽然中国雷电预警领域的研究起步较晚，但随着科技的发展和研发人员自主创新能力的提高，雷电预警的时效性和精确度已得到较大提升，目前该领域正处于快速发展阶段。从专利发明人来看，高攀亮、刘全桢等人是中国雷电预警领域的重要发明人，发明人之间的合作率较高，但发明人的合作主要是在同一机构内展开，不利于雷电预警技术的扩散与传播。从专利申请机构来看，申请机构以企业为主，其中以国家电网公司为龙头的国有企业具有垄断地位，而民营企业的占比较小，这种差距使雷电预警技术领域缺乏合理的企业梯队，将有碍该领域的长期发展。另外，申请机构的合作程度较低，合作率只有13%。在地区申请方面，北京、江苏和广东等东部地区的申请量较多，东西部在雷电预警技术水平上存在一定的差距。从技术领域来看，该领域涵盖的技术类型较多，主要涉及雷电监测数据的采集及测量、雷电预警预报等方面。通过融合多种探测资料，并结合数据挖掘等新方法开展雷电监测预警，将是未来该领域的研究方向。今后雷电预警技术会朝着精细化、智能化和高精度的方向发展。

根据中国雷电预警专利技术的研究现状与发展趋势，提出以下3点建议：

（1）提高研发机构间的合作力度。通过合作可以共享技术信息，增强整体研发实力。因此企业、高校与科研院所之间要加强合作，消除制度壁垒，完善科研创新体系，为相关的合作创造良好的外部环境，从而促进中国雷电预警领域知识的传播及技术扩散，使研发机构更有效地实现技术革新及科研成果的转化，将产学研的合作优势真正发挥出来。

（2）提升欠发达地区科研水平。目前中国东西部地区在雷电预警技术的研发上还存在着一定的差距，为了缩小差距需要社会各界的共同努力。政府部门要增强对西部地区的政策倾斜力度，加大财政支持并制定激励政策，鼓励防雷领域的高素质人才和领军企业落户，从而推动落后地区雷电预警防护行业的发展。西部地区的研发机构要增加科研投入，结合本地区的雷电灾害特点，研发适合当地的雷电预警系统，并且扩大雷电监测网的覆盖面积，从而有效促进农村和城镇经济的良性发展。

（3）制定合理的专利战略方针。研究机构要密切注意雷电预警领域技术的发展趋势，重点关注多因素考虑的雷电监测数据的采集与测量，以及云计算等互联网技术在雷电预警技术研发过程中的应用，制定符合自身发展要求的专利战略，逐步掌握雷电预警领域的核心技术。同时相关人员和机构要在提升优势技术领域创新水平的基础上，拓展技术领域的范围，从而保持该领域的技术优势地位，加快中国雷电预警领域技术的发展。

[参考文献]

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[4]杨世刚，赵桂香，潘森，等，中国雷电灾害时空分布特征及预警[J]. 自然灾害学报，2010.19（ 06）：153-159.

[5]郭捷婷，肖国华，专利分析方法研究[J]情报杂志，2008 （1）：12-15.

[6]陈立新，梁立明.技术领域的集成与整合研究：基于美国专利IPC的关联分析[J].情报杂志，2013，32（1）：37-41.

[作者简介]潘建刚（1992-），男，在读硕士研究生，研究方向：信息资源管理、专利分析。

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