摘要:基于incoPat數(shù)據(jù)庫收錄的專利數(shù)據(jù)，對(duì)1999—2018年全球精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)情況進(jìn)行分析。結(jié)合定量分析和定性研究，探討精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的全球?qū)＠芯繎B(tài)勢(shì)、技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)、主要的科研水平、重要專利申請(qǐng)人的研發(fā)布局。研究發(fā)現(xiàn)，近二十年，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)處于快速增長階段，信息采集傳感器和變量作業(yè)裝備是研發(fā)熱點(diǎn);、美國、日本是最重要的技術(shù)來源國，進(jìn)入該技術(shù)領(lǐng)域較晚但取得了重大進(jìn)步;國外機(jī)構(gòu)在信息采集技術(shù)和變量作業(yè)技術(shù)主題占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)努力的方向是形成核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)、提高專利影響力、增強(qiáng)專利海外布局和促進(jìn)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。

　　關(guān)鍵詞:精準(zhǔn)農(nóng)業(yè);處方農(nóng)業(yè);專利分析

　　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(PrecisionAgriculture)主要基于3S技術(shù)、傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)耕種過程進(jìn)行精準(zhǔn)控制，對(duì)作物長勢(shì)、受災(zāi)等各方面的情況進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況精準(zhǔn)調(diào)節(jié)耕作投入，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)耕作、精準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)施肥施藥、精準(zhǔn)播種、精準(zhǔn)收獲，以最少的投入實(shí)現(xiàn)同等收入或更高收入［1］。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域主要技術(shù)包括遙感技術(shù)(ＲemoteSensing，ＲS)、地理信息技術(shù)(GeographicInformationSystems，GIS)、全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem，GPS)、專家系統(tǒng)(ExpertSystem，ES)、決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystem，DSS)、作物生長模擬系統(tǒng)(SimulationSystem，SS)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(InternetofThingsTechnology，ITT)和變量投入技術(shù)(VariableＲateTechnology，VＲT)等，根據(jù)其功能可以分為信息采集和傳輸、信息處理、變量作業(yè)、集成系統(tǒng)和裝備自動(dòng)化五大類［2］。

　　1數(shù)據(jù)來源與方法

　　本文以北京合享智慧科技有限公司的incoPat專利數(shù)據(jù)庫作為檢索來源，通過關(guān)鍵詞和專利分類號(hào)進(jìn)行組合檢索，選用發(fā)明專利文本作為研究對(duì)象，進(jìn)行申請(qǐng)?zhí)柡喜⒆鳛閷＠獢?shù)(件)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行簡單同族合并進(jìn)行專利家族數(shù)(項(xiàng))統(tǒng)計(jì)，專利申請(qǐng)時(shí)間選擇是1999—2018年，檢索日期為2019年6月13日。

　　2結(jié)果與討論

　　2．1專利申請(qǐng)年度趨勢(shì)

　　1999—2018年期間，全球申請(qǐng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠灿?jì)6985項(xiàng)(9455件)，專利申請(qǐng)趨勢(shì)如圖1所示。1999—2012年期，相關(guān)專利數(shù)量增長緩慢，其主要驅(qū)動(dòng)因素是GPS、GIS和ＲS技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)的支撐作用日漸明顯;2013年后，隨著傳感器技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)一步迭代更新，專利數(shù)量大幅度增長，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)入繁榮發(fā)展階段。由于專利申請(qǐng)到公開最長有18個(gè)月遲滯，截至檢索日，2018年還有部分專利申請(qǐng)尚未公開。

　　2．2關(guān)鍵專利技術(shù)本研究

　　根據(jù)功能將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)分為5大分支，分別為信息采集和傳輸、信息處理、變量作業(yè)、集成系統(tǒng)和裝備自動(dòng)化技術(shù)。所有精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠行畔⒉杉蛡鬏數(shù)膶＠麛?shù)量最多(3327項(xiàng))，排名第二的是變量作業(yè)(2867項(xiàng))，其次是集成系統(tǒng)(1158項(xiàng))和裝備自動(dòng)化(805項(xiàng))，最后是信息處理系統(tǒng)(759項(xiàng))。

　　各類型的專利申請(qǐng)趨勢(shì)如圖2所示，總體看來，五種類型的專利數(shù)量增長趨勢(shì)與專利總數(shù)趨勢(shì)保持一致，專利數(shù)量前期增長緩慢，2013年后增長明顯。其中信息采集和傳輸技術(shù)、變量作業(yè)技術(shù)兩類的專利數(shù)量占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，增長趨勢(shì)最為明顯，特別是2014年之后增長迅速;集成系統(tǒng)、裝備自動(dòng)化和信息處理技術(shù)專利數(shù)量并駕齊驅(qū)，增長也較為明顯。

　　3結(jié)論與展望

　　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)通過信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確、更細(xì)致的農(nóng)作物管理，主要利用嵌入式和遠(yuǎn)程傳感器在時(shí)間和空間上測(cè)量土壤和作物參數(shù)，通過軟件分析變化相關(guān)性和趨勢(shì)，為物料投入提供信息，從而更準(zhǔn)確和更有針對(duì)性地應(yīng)用種子、肥料、農(nóng)藥和其他投入。其總體目標(biāo)是在減少投入的情況下增加(或維持)產(chǎn)量、降低成本、減少環(huán)境污染、節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。近年來，氣候問題導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，糧食短缺問題日益突出，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)也受到越來越多的關(guān)注，各國都紛紛制定精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展政策，其專利技術(shù)研發(fā)熱度也不斷攀升。經(jīng)過分析全球范圍內(nèi)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)相關(guān)專利，得到如下結(jié)論與啟示:

　　1)在過去的20年，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，相關(guān)專利產(chǎn)出呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，說明精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用仍然在快速發(fā)展之中，市場(chǎng)前景廣闊。2010年之前，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)由美國和日本主導(dǎo)，進(jìn)入該領(lǐng)域較晚;2010年之后，在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)政策扶持下我國積極推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心等精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)紛紛建立并取得階段性成果，的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量也出現(xiàn)明顯增長，趕超美國和日本，成為專利數(shù)量排名第一的，并遙遙領(lǐng)先于其他，這說明我國在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的專利研發(fā)上已取得了巨大進(jìn)步和發(fā)展。然而，我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用大部分局限于GIS、GPS、ＲS等單項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的結(jié)合，沒有形成精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)完整的技術(shù)體系，目前我國關(guān)于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的研究應(yīng)用還處于起步階段。

　　2)從專利技術(shù)布局來看，變量作業(yè)裝備是當(dāng)前研發(fā)熱點(diǎn)，技術(shù)分支布局廣泛，各國的專利申請(qǐng)都較多，日本井關(guān)農(nóng)機(jī)株式會(huì)社、洋馬株式會(huì)社、CNH全球有限公司等機(jī)構(gòu)均擁有較多的專利申請(qǐng)，重復(fù)研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)非常高，分析當(dāng)前專利特點(diǎn)，此類研發(fā)可關(guān)注實(shí)現(xiàn)構(gòu)造簡單化與便攜化。與之相配合的變量作業(yè)導(dǎo)航技術(shù)也是各專利申請(qǐng)人技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)，其中速度傳感器、紅外傳感器、激光傳感器、慣性傳感器、超聲傳感器和雷達(dá)都有較多專利布局，可挖掘其他傳感器或者多傳感器組合改進(jìn)變量作業(yè)的準(zhǔn)確性和安全性。信息采集傳感器也存在較高的重復(fù)研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，具備較多的發(fā)明人和申請(qǐng)人，各國都有較多市場(chǎng)布局，其中氣象信息傳感器是研發(fā)重點(diǎn)，作物流量傳感器和產(chǎn)品信息傳感器專利數(shù)量還未形成優(yōu)勢(shì)，可以增加關(guān)注度，提高信息采集的靈敏度和準(zhǔn)確性是該技術(shù)分支的努力方向。未來機(jī)器視覺在圖像處理算法上尚有很大改進(jìn)空間，需要新理論、新方法的進(jìn)一步有機(jī)結(jié)合，以便進(jìn)一步提高結(jié)果的精準(zhǔn)度和實(shí)時(shí)性。在決策支持系統(tǒng)類專利技術(shù)中，以專家系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)為主，在研發(fā)中可適當(dāng)關(guān)注一些新的決策支持方法和系統(tǒng)開發(fā)。關(guān)于系統(tǒng)集成方面，可重點(diǎn)考慮提高安全性、增強(qiáng)穩(wěn)定性和降低功耗等需求。

　　3)從重要專利申請(qǐng)人類型的角度看，主要優(yōu)勢(shì)研發(fā)機(jī)構(gòu)是高校和研究所，其他優(yōu)勢(shì)研發(fā)機(jī)構(gòu)以企業(yè)為主，日本井關(guān)農(nóng)業(yè)株式會(huì)社、日本洋馬株式會(huì)社、CNH全球公司和DEEＲE公司是該領(lǐng)域的領(lǐng)先者。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠膬r(jià)值更多體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上，因此，我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)與企業(yè)的合作，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，進(jìn)一步提高在該領(lǐng)域的競(jìng)爭力。相關(guān)部門需要大力推進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)研發(fā)、轉(zhuǎn)化、推廣和應(yīng)用，例如啟動(dòng)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范項(xiàng)目，研發(fā)適合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)產(chǎn)品;加快精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)基地建設(shè)，主要支持建設(shè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化中試基地和生產(chǎn)基地;精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)涉及面廣，資源整合和共享問題突出，為了減少重復(fù)投資，需要進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃，建立“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化聯(lián)盟”，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造良好環(huán)境。

　　4)對(duì)比國內(nèi)外重要專利申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，主要專利申請(qǐng)人進(jìn)入該領(lǐng)域較晚，近五年活躍度高，但未形成明顯優(yōu)勢(shì)技術(shù)主題，專利影響力中等，專利海外布局嚴(yán)重不足;歐美的主要專利申請(qǐng)人研發(fā)較早，在變量作業(yè)和信息采集技術(shù)主題上占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，影響力顯著，國際布局明顯。面對(duì)愈加激烈的競(jìng)爭形勢(shì)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)整合當(dāng)前已有研發(fā)基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前的國情，利用我國5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，集中力量加強(qiáng)公關(guān)，突破核心技術(shù)和重大共性關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)符合我國農(nóng)業(yè)不同應(yīng)用目標(biāo)的高可靠、低成本、適應(yīng)惡劣環(huán)境的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品。同時(shí)專利申請(qǐng)人應(yīng)重視制定有效的專利申請(qǐng)策略，加強(qiáng)專利的國際保護(hù)，重視我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的全球化發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)

　　［1］熊松寧，楊霄璇，楊俊剛，等．從精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)演進(jìn)［J］．衛(wèi)星應(yīng)用，2017(4):47-51．

　　XIONGSongning，YANGXiaoxuan，YANGJungang，etal．EvolutionfromPrecisionAgriculturetoIntelligentAgriculture［J］．SatelliteApplication，2017(4):47-51．

　　［2］肖志剛，張曙光，么永強(qiáng)，等．精確農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的研究［J］．河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，026(0z1):256-259．

　　XIAOZhigang，ZHANGShuguang，YAOYongqiang，etal．ThePresentSituationandTendencyofPrecisionAgricultureinChina［J］．

　　JournalofAgriculturalUniversityofHebei，2003，026(0z1):256-259．

　　［3］劉海啟，金敏毓，龔維鵬．美國農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)應(yīng)用狀況概述［J］．農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，1999，020(002):56-60．

　　LIUHaiqi，JINMinyu．ApplicationsofＲemoteSensinginAgricultureintheUnitedStates［J］．JournalofChinaAgriculturalＲesourcesandＲegionalPlanning，1999，020(002):56-60．

　　［4］NationalＲesearchCouncil．PrecisionAgricultureinthe21stCentury:GeospatialandInformationTechnologiesinCropManagement［M］．

　　Washington，DC:TheNationalAcademiesPress，1997．