宗艷梅，趙付文，唐學(xué)大，諶志新,3，李國(guó)棟,3

(1.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)展中心，山東 青島 266237；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東 青島266071；3.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092)

漁業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，探魚儀作為重要的探測(cè)裝備，在海洋漁業(yè)精準(zhǔn)探測(cè)、高效捕撈方面有著重要應(yīng)用[1-3]。利用探魚儀可以快速搜索魚類資源，繼而實(shí)現(xiàn)跟蹤聚捕，將極大的提高捕獲量并增加經(jīng)濟(jì)效益[1,4-5]。探魚儀不僅可用來(lái)探測(cè)魚類資源，在極地漁業(yè)資源調(diào)查和基于深度學(xué)習(xí)的水下目標(biāo)識(shí)別及多類魚群統(tǒng)計(jì)、快速跟蹤等方面均有著重要應(yīng)用[6-7]。

中國(guó)對(duì)探魚儀的研究從20世紀(jì)50年代起，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展與技術(shù)革新，已成為現(xiàn)代化海洋漁業(yè)探測(cè)與捕撈必不可少的重要設(shè)備之一[8-9]。國(guó)外早在20世紀(jì)初就開(kāi)始了探魚儀的研究，經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，探魚儀取得了良好的進(jìn)展，但在一些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域中國(guó)與漁業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定的差距[10-12]。專利作為研究關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的重要視角之一，能夠揭示技術(shù)創(chuàng)新情況[13]，通過(guò)對(duì)專利信息的統(tǒng)計(jì)，能夠識(shí)別到該技術(shù)在本領(lǐng)域的發(fā)展情況，并判斷該技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢(shì)[14-15]。國(guó)內(nèi)較多學(xué)者在這方面取得了一定的研究進(jìn)展，但從專利大數(shù)據(jù)視角對(duì)探魚儀技術(shù)發(fā)展進(jìn)行研究的文獻(xiàn)并不多。

IncoPat專利數(shù)據(jù)庫(kù)(簡(jiǎn)稱“IncoPat”)收錄了全球157個(gè)國(guó)家/組織/地區(qū)1億余件專利信息，數(shù)據(jù)覆蓋全面，檢索功能齊全，且更新速度全球領(lǐng)先，可第一時(shí)間掌握最新技術(shù)。本研究采用IncoPat專利數(shù)據(jù)庫(kù)檢索全球探魚儀技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)專利，從申請(qǐng)趨勢(shì)、地域分布、重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域及申請(qǐng)人、申請(qǐng)人專利價(jià)值等方面通過(guò)可視化方法開(kāi)展探魚儀發(fā)展態(tài)勢(shì)研究，來(lái)客觀準(zhǔn)確的分析探魚儀技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)趨勢(shì)，為中國(guó)探魚儀關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和未來(lái)發(fā)展布局提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究采用IncoPat數(shù)據(jù)庫(kù)檢索分析探魚儀技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)的專利，采用了向偉等[16]、劉勤等[17]、楚樹(shù)坡等[18]的研究方法。本研究檢索了1970年1月1日至2021年12月31日期間公開(kāi)的國(guó)內(nèi)外發(fā)明專利，結(jié)合檢索時(shí)間范圍和關(guān)鍵詞等檢索方法，采用IncoPat的高級(jí)檢索功能生成檢索式，首先以“探魚儀或魚探儀”為檢索主題，然后關(guān)鍵詞采用標(biāo)題摘要獨(dú)立權(quán)利要求檢索，以“探魚儀或魚探儀或漁用聲吶或漁用聲納或前視聲吶或fish finder”為檢索詞，逐步完成該技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)的檢索采集。

1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

通過(guò)檢索式檢索出相關(guān)專利共計(jì)434條，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)篩選和同族合并，剔除非相關(guān)專利，共計(jì)得到探魚儀技術(shù)領(lǐng)域全球申請(qǐng)相關(guān)專利365條，其中中國(guó)專利174件。通常，專利從申請(qǐng)到公開(kāi)需要1.5至3年[19-20]，因此本研究中2020和2021年的專利數(shù)據(jù)量將有少部分不能完全檢索出來(lái)。在本次數(shù)據(jù)分析中，主要采用Python數(shù)據(jù)處理及可視化方法進(jìn)行專利數(shù)據(jù)的定性分析和定量分析[21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 申請(qǐng)趨勢(shì)分析

圖1所示為1970年至2021年期間全球探魚儀相關(guān)專利技術(shù)領(lǐng)域申請(qǐng)趨勢(shì)。從專利技術(shù)的發(fā)展過(guò)程分析，可以將探魚儀相關(guān)技術(shù)發(fā)展分為四個(gè)階段。第一個(gè)階段(1950—1975年)為探魚儀技術(shù)孕育階段，該階段專利申請(qǐng)較少，全球?qū)＠暾?qǐng)總量不超過(guò)5件。第二個(gè)階段(1976—1985年)為技術(shù)初步發(fā)展階段，該階段的專利數(shù)量有所上升，尤其在1982年達(dá)到一個(gè)小峰值，這是因?yàn)樵撾A段中國(guó)探魚儀技術(shù)水平達(dá)到了一個(gè)新高度，專利申請(qǐng)量也明顯提高。第三個(gè)階段(1985—2009年)為技術(shù)調(diào)整階段，該階段內(nèi)每年的專利申請(qǐng)量并不高，這是因?yàn)樵撾A段世界海洋捕撈呈現(xiàn)過(guò)渡捕撈趨勢(shì)，導(dǎo)致了海洋漁業(yè)資源的衰竭[5]。第四個(gè)階段(2010年至今)為技術(shù)快速發(fā)展階段，本階段內(nèi)探魚儀專利申請(qǐng)量呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，2015年及以后每年專利申請(qǐng)量保持在15件以上，中國(guó)專利申請(qǐng)量增速較快，因?yàn)樵撾A段中國(guó)加大了對(duì)海洋漁業(yè)的投入力度，中國(guó)海洋漁業(yè)探測(cè)、捕撈等關(guān)鍵技術(shù)得到了快速發(fā)展，中國(guó)申請(qǐng)人已經(jīng)開(kāi)始注重對(duì)探魚儀技術(shù)領(lǐng)域的專利技術(shù)保護(hù)。由此可知，探魚儀技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)專利的申請(qǐng)趨勢(shì)，與世界海洋漁業(yè)探測(cè)及捕撈領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)裝備發(fā)展態(tài)勢(shì)是相似的。

圖1 全球探魚儀專利申請(qǐng)趨勢(shì)Fig.1 Global trends in patent applications of the fish finder

2.2 申請(qǐng)地域分析

2.2.1 全球地域分析

表1展示的是全球?qū)＠暾?qǐng)地的專利數(shù)量分布情況。探魚儀專利申請(qǐng)的發(fā)明人主要分布在14個(gè)國(guó)家、地區(qū)及組織。中國(guó)的發(fā)明人專利數(shù)量最多，占據(jù)48%，其次為日本、韓國(guó)和美國(guó)，其申請(qǐng)數(shù)量分別占比42%、4%和2%，其余國(guó)家的專利申請(qǐng)數(shù)量較少，均不超過(guò)5件。截至2021年底，中國(guó)探魚儀相關(guān)的專利申請(qǐng)量占據(jù)全球申請(qǐng)量接近一半，充分表明中國(guó)對(duì)探魚儀的重視以及市場(chǎng)對(duì)探魚儀的需求量較大。通過(guò)表1 的數(shù)據(jù)可知，探魚儀技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠纳暾?qǐng)主要分布在全球的漁業(yè)發(fā)達(dá)和創(chuàng)新國(guó)家和地區(qū)，目前中國(guó)探魚儀技術(shù)專利申請(qǐng)量也逐年提高。漁業(yè)生產(chǎn)大國(guó)是探魚儀研制及使用的主體，這與漁業(yè)探測(cè)及捕撈對(duì)機(jī)械智能化的需求有密切關(guān)系。現(xiàn)在中國(guó)已成為世界第一漁業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，但進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，中國(guó)探魚儀申請(qǐng)量雖然占據(jù)很大優(yōu)勢(shì)，但是其專利質(zhì)量一般，專利技術(shù)與日本、韓國(guó)和美國(guó)等漁業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，在探魚儀核心技術(shù)及關(guān)鍵技術(shù)上仍需加快創(chuàng)新和布局，在專利質(zhì)量上仍需加大技術(shù)攻關(guān)力度。

2.2.2 中國(guó)地域分析

中國(guó)申請(qǐng)人申報(bào)的探魚儀技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)專利中，發(fā)明專利107件，占比61.49%；實(shí)用新型專利56件，占比32.18%；外觀設(shè)計(jì)專利11件，占比6.33%。探魚儀技術(shù)領(lǐng)域的中國(guó)專利申請(qǐng)地區(qū)構(gòu)成分析如圖2所示，其中上海、江蘇省和山東省3省(市)專利申請(qǐng)數(shù)量排名前3，其專利申請(qǐng)數(shù)量分別為49、29和19件；其次是黑龍江、福建和浙江等省份。新疆、西藏、青海、廣西和云南等地并沒(méi)有申報(bào)相關(guān)專利。由以上數(shù)據(jù)分析可知，中國(guó)探魚儀專利主要分布在漁業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū)以及海洋裝備研究專業(yè)較多的高校、科研院所和企業(yè)所在地區(qū)。

2.3 重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域分析

2.3.1 技術(shù)構(gòu)成分析

從圖3可以看出探魚儀技術(shù)領(lǐng)域申請(qǐng)人排名靠前的主要技術(shù)構(gòu)成分布在G01S、A01K和B63B 3類中。表2顯示了探魚儀技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)專利International Patent Classification 即國(guó)際專利分類(簡(jiǎn)稱IPC)技術(shù)構(gòu)成中前10名的申請(qǐng)量排名，分析可知，全球探魚儀技術(shù)主要分布在G01S、A01K及B63B 3類中，其中每一分類中的專利數(shù)量均超過(guò)了20件，大部分分布在G01S(采用無(wú)線電波的反射或再輻射的定位或存在檢測(cè)；采用其他波的類似裝置)分類中，其中專利申請(qǐng)數(shù)量為261，占比高達(dá)66.08%。圖3 和表2及IPC分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，探魚儀發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)是魚群快速定位、智能識(shí)別和跟蹤及探魚儀海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理及圖像處理等[22-24]。

圖3 申請(qǐng)人技術(shù)構(gòu)成Fig.3 Technical composition of the applicant

表2 探魚儀專利IPC技術(shù)構(gòu)成Tab.2 IPC technical composition of the fish finder patent

2.3.2 國(guó)民經(jīng)濟(jì)分析

圖4展示了探魚儀技術(shù)領(lǐng)域在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的構(gòu)成占比，主要分為4門類(C:制造業(yè)；O:居民服務(wù)、修理和其他服務(wù)業(yè)；I:信息傳輸、軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)；A:農(nóng)、林、牧、漁業(yè))和10大類，專利技術(shù)主要集中在C門類，占比高達(dá)90%，在O、I和A門類占比較小，分別占比4%、3%和3%。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)大類的劃分中，探魚儀技術(shù)的專利主要集中在C39(計(jì)算機(jī)、通訊和其他電子設(shè)備制造業(yè))、C40(儀器儀表制造業(yè))和C43(金屬制品、機(jī)械和設(shè)備修理業(yè))，其占專利總數(shù)的百分比分別達(dá)到34%、34%和7%。結(jié)果表明，探魚儀的核心用途是幫助漁民快速高效探測(cè)海洋魚類，隨著技術(shù)的發(fā)展，基于探魚儀的海洋生物探測(cè)儀器還可進(jìn)行水下海洋生物探測(cè)以及資源調(diào)查等[25]。

圖4 國(guó)民經(jīng)濟(jì)構(gòu)成Fig.4 Composition of the national economy

2.4 主要申請(qǐng)人分析

2.4.1 申請(qǐng)人分析

經(jīng)調(diào)研，中國(guó)有70余家企事業(yè)單位在探魚儀技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域申請(qǐng)了專利，圖5為國(guó)內(nèi)探魚儀領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)人類型，其申請(qǐng)人類型構(gòu)成中，企業(yè)占36%，科研單位和高等院校占比61%。由以上數(shù)據(jù)分析可知，中國(guó)企業(yè)正在積極為探魚儀技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化做準(zhǔn)備，同時(shí)高校和科研單位等研究機(jī)構(gòu)也在針對(duì)探魚儀技術(shù)開(kāi)展基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究工作。由于科研單位、高等院校和企業(yè)在資金、關(guān)鍵技術(shù)和高端人才等方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，因此他們引領(lǐng)中國(guó)探魚儀技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化升級(jí)，比如中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所、哈爾濱工程大學(xué)和佳世達(dá)科技股份有限公司等。

圖5 國(guó)內(nèi)探魚儀領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)人類型Fig.5 Types of the patent applicants in fish finder field in China

圖6顯示了排名前10的申請(qǐng)人專利申報(bào)情況，排名前5位的分別是中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所、JAPAN RADIO CO LTD、FURUNO ELECTRIC CO LTD、FURUNO ELECTRIC CO和哈爾濱工程大學(xué)。佳世達(dá)科技股份有限公司和蘇州佳世達(dá)電通有限公司這兩家公司發(fā)展較快，說(shuō)明中國(guó)的科研機(jī)構(gòu)和高校、企業(yè)等已意識(shí)到探魚儀的潛在市場(chǎng)價(jià)值，加大了對(duì)該技術(shù)領(lǐng)域的資金、技術(shù)和人才等的支持，并且認(rèn)識(shí)到專利保護(hù)的重要性，加大了申請(qǐng)專利保護(hù)力度來(lái)爭(zhēng)取技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

2.4.2 申請(qǐng)人專利價(jià)值分析

IncoPat通過(guò)專利價(jià)值度來(lái)評(píng)價(jià)專利價(jià)值，該值基于自主研發(fā)的專利價(jià)值模型實(shí)現(xiàn)，其值從低到高依次為1～10分[16,26-27]。專利價(jià)值度是參考技術(shù)穩(wěn)定性、技術(shù)先進(jìn)性和保護(hù)范圍3個(gè)方面，對(duì)專利進(jìn)行分析后得出的關(guān)于專利價(jià)值的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)[20,28-29]。研究申請(qǐng)人專利的價(jià)值度評(píng)分分布情況可以宏觀了解申請(qǐng)人的專利質(zhì)量，從而客觀評(píng)價(jià)申請(qǐng)人在專利方面的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力[30-33]。表3展示的是探魚儀技術(shù)領(lǐng)域申請(qǐng)量排名前10的申請(qǐng)人專利價(jià)值度分值分布情況。由該表分析可知，上述申請(qǐng)人中申請(qǐng)的專利其專利價(jià)值度大多超過(guò)4分，其中中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所、JAPAN RADIO CO LTD、FURUNO ELECTRIC CO LTD、FURUNO ELECTRIC CO、哈爾濱工程大學(xué)和INAX CORP其專利價(jià)值度超過(guò)4分的占比超過(guò)50.0%分別為93.75%、94.44%、75.00%、64.29%、94.74%和88.89%；中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所、JAPAN RADIO CO LTD、FURUNO ELECTRIC CO LTD、哈爾濱工程大學(xué)和INAX CORP這5位申請(qǐng)人的專利價(jià)值度超過(guò)5分的占比均超過(guò)50.00%；哈爾濱工程大學(xué)專利價(jià)值度超過(guò)7分的占比高達(dá)73.68%。結(jié)果表明，探魚儀相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域雖然專利申請(qǐng)總量不多，申請(qǐng)人數(shù)量較少，但從事探魚儀技術(shù)研究的申請(qǐng)人申報(bào)的相關(guān)專利的價(jià)值度均較高。

圖6 主要申請(qǐng)人專利申請(qǐng)情況Fig.6 Patent application status of the main applicants

表3 主要申請(qǐng)人專利價(jià)值度分布Tab.3 Distribution of patent value of the main applicants

3 結(jié)論與展望

在短短的幾十年內(nèi)，探魚儀技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，經(jīng)歷了4個(gè)發(fā)展階段，目前處于快速發(fā)展階段。研究表明，中國(guó)探魚儀專利的發(fā)展?fàn)顩r與全球趨勢(shì)基本一致，主要集中在漁業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，自2010年起探魚儀專利技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠_(kāi)數(shù)量呈逐年上升趨勢(shì)，且主要集中在高校、企業(yè)和科研院所。研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)申報(bào)該領(lǐng)域的專利數(shù)量整體上仍較少，且大部分專利集中在少數(shù)申請(qǐng)人中，其專利價(jià)值度整體上并不是很高。分析表明，中國(guó)對(duì)該領(lǐng)域的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度逐年增強(qiáng)。從探魚儀專利布局看，中國(guó)海外專利申請(qǐng)量屈指可數(shù)，較日本、美國(guó)等偏弱；從技術(shù)創(chuàng)新看，中國(guó)部分科研機(jī)構(gòu)和高校取得了一些關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)展，但在世界范圍內(nèi)只是該領(lǐng)域的技術(shù)跟隨者，且仍有部分熱點(diǎn)領(lǐng)域覆蓋不足；從專利強(qiáng)度看，中國(guó)專利申請(qǐng)量雖然很多，大部分為普通專利，而技術(shù)核心專利嚴(yán)重不足，探魚儀專利技術(shù)創(chuàng)新仍需優(yōu)化升級(jí)，亟需解決專利的數(shù)量與質(zhì)量不協(xié)調(diào)等難題。目前，中國(guó)專利質(zhì)量遠(yuǎn)低于日本、韓國(guó)和美國(guó)等漁業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，中國(guó)要追趕甚至超越國(guó)外漁業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，就一定要加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)及前沿技術(shù)研究，引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新，提高專利質(zhì)量，努力成為世界核心技術(shù)的創(chuàng)新高地，需要分別從政府和研究機(jī)構(gòu)層面進(jìn)行推進(jìn)：

一是政府應(yīng)繼續(xù)加大財(cái)政支持力度，在全方位高分辨率寬帶探魚儀等探測(cè)儀器方面給予項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持；積極推進(jìn)國(guó)際交流與合作，引導(dǎo)與日本、韓國(guó)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)單位加強(qiáng)合作；加強(qiáng)人才引進(jìn)，將探魚儀專利的主要發(fā)明人和團(tuán)隊(duì)作為重點(diǎn)引進(jìn)方向，對(duì)漁業(yè)技術(shù)裝備轉(zhuǎn)型升級(jí)給予資金和人才的技術(shù)支持。

二是搭建科研機(jī)構(gòu)、高等院校與企業(yè)間的技術(shù)合作平臺(tái)，如哈爾濱工程大學(xué)、上海海洋大學(xué)及中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所等在探魚儀設(shè)備領(lǐng)域積累了許多技術(shù)成果，推動(dòng)漁業(yè)設(shè)備高質(zhì)量發(fā)展；加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新，重點(diǎn)在寬帶多波束、多頻，深度學(xué)習(xí)及智能識(shí)別跟蹤等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域加強(qiáng)核心技術(shù)攻關(guān)，提高專利創(chuàng)新水平。