袁 潤 錢 過

(江蘇大學科技信息研究所 鎮(zhèn)江 212013)

·情報分析·

傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域論文、專利的科學技術(shù)互動研究

袁 潤 錢 過

(江蘇大學科技信息研究所 鎮(zhèn)江 212013)

通過Thomson Innovation專利地圖、CiteSpaceⅡ知識圖譜對傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的專利研究熱點和科學文獻研究重點進行比較分析，探討專利引用論文的科學規(guī)律，表明論文與專利存在互動。

傳感網(wǎng) 專利地圖 知識圖譜

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，簡稱IOT)的概念最早由麻省理工學院Auto-ID中心的Ashton教授于1999年在研究RFID時提出。所謂物聯(lián)網(wǎng)，即物物相連的網(wǎng)絡。國際電信聯(lián)盟對物聯(lián)網(wǎng)定義為：“物聯(lián)網(wǎng)是一種人和物之間、物和物之間的新通訊形式，實現(xiàn)了從短距離的移動收發(fā)器擴展到長距離的器件和日常用品的通信”[1]。物聯(lián)網(wǎng)涉及的新技術(shù)很多，其中的關(guān)鍵技術(shù)主要有射頻識別技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)、M2M技術(shù)和兩化融合技術(shù)。國家“十二五”規(guī)劃中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分已經(jīng)被列為國家重點培育的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，這標志著物聯(lián)網(wǎng)已正式進入中國國家戰(zhàn)略層面[2]。

據(jù)世界知識產(chǎn)權(quán)組織統(tǒng)計，每年科研成果的95%以上以專利文獻的形式公布于世。專利數(shù)量和發(fā)展變化趨勢可以反映一個國家(地區(qū))科技發(fā)展的最新動態(tài)。專利情報分析是對專利說明書、專利公報中大量零碎的專利信息進行加工、分析、組合，并利用統(tǒng)計學方法和技巧使這些信息轉(zhuǎn)化為具有總攬全局及預測功能的競爭情報，從而為企業(yè)的技術(shù)革新、產(chǎn)品研發(fā)與服務開發(fā)中的決策提供參考[3-5]。

學者劉毅[6]等從專利分析角度介紹我國RFID技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，以專利地圖作為分析工具，在獲得該技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上對其發(fā)展趨勢進行預測，重點討論該項技術(shù)的專利分布情況；馬虎兆[7]用定量和定性的方法從生命周期、專利權(quán)人、技術(shù)領(lǐng)域、區(qū)域布局等角度對RFID技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠M行計量分析；趙莉曉[8]應用技術(shù)生命周期理論和Logistic模型，針對RFID技術(shù)開展預測研究，結(jié)果表明全球RFID技術(shù)領(lǐng)域經(jīng)過了漫長的萌芽期，目前處于成長期；潘穎[9]等對中美兩國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的成長歷程、發(fā)展現(xiàn)狀以及變化趨勢進行了分析、預測和對比研究；李彬[10]等對國內(nèi)RFID技術(shù)的專利數(shù)據(jù)進行比對,分析和研究了RFID技術(shù)的集中度、技術(shù)發(fā)展方向、潛在技術(shù)發(fā)展點；李航[11]分析了射頻識別、傳感器、網(wǎng)絡通信和云計算等技術(shù)應用前景；張運鴻[12]等對物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域MEMS技術(shù)的專利態(tài)勢進行了分析。綜合上述文獻表明：現(xiàn)有研究集中在RFID技術(shù)領(lǐng)域和物聯(lián)網(wǎng)總體態(tài)勢的專利情報分析上，作為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一的傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的專利情報分析未見報道，并且從專利與科學文獻互動的角度分析也未見報道。

2 數(shù)據(jù)來源和研究方法

本文從專利與論文科學互動的角度對傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域進行專利情報分析，了解傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的專利與科學文獻發(fā)展情況，挖掘傳感網(wǎng)的核心技術(shù)領(lǐng)域，為中國傳感網(wǎng)的研究和發(fā)展提供有價值的情報，特別是為傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的專利預警提供決策支持。

以Thomson Innovation(以下簡稱TI)為檢索和分析工具，TI包含德溫特專利數(shù)據(jù)庫、美國、德國、英國、中國、日本、韓國、歐洲局等國家和地區(qū)的專利數(shù)據(jù)庫。根據(jù)EI敘詞表以及相關(guān)參考資料,最終確定“sensor”、“sensor network”、“sensor node”、“data transmission”、“wireless sensor network”、“sensor networks”等為檢索關(guān)鍵詞，檢索時間為2002年1月1日至2012年12月31日。經(jīng)同族專利合并，數(shù)據(jù)去重處理后，獲得4 550件專利。由于專利申請到專利公開有18個月的滯后期，以及從公開到收入數(shù)據(jù)庫也有一定的延遲，因此，2011年和2012年的數(shù)據(jù)可能不全，僅供參考。

3 論文與專利研究熱點分析

3.1 專利研究熱點分析

圖1是利用TI的ThemeScape文本挖掘技術(shù)繪制出的傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域主題分布圖，通過技術(shù)主題分布圖可以快速了解技術(shù)總體分布以及技術(shù)研發(fā)重點，圖中每一個點代表1篇專利，點與點的距離表示專利主題的近似程度。從圖中可以看出，傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)重點集中在無線射頻識別、傳感器、數(shù)據(jù)傳輸、無線傳感網(wǎng)、同步傳輸、目標位置跟蹤、站點監(jiān)控、數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)存儲管理、用戶訪問、距離測定、環(huán)境溫度監(jiān)控、傳感器節(jié)點的連接等。上述研究重點是傳感網(wǎng)的核心技術(shù)領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的專利申請量較大，同時根據(jù)這些研究重點，本領(lǐng)域的專業(yè)人員可以挖掘出技術(shù)空白點，在空白區(qū)域有所創(chuàng)新。

圖1 傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域主題分布圖

3.2 中文論文研究熱點分析

以CNKI為檢索平臺，檢索到1 042篇傳感網(wǎng)相關(guān)學術(shù)論文，經(jīng)過數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，利用CiteSpaceII可視化軟件繪制知識圖譜，選取網(wǎng)絡節(jié)點類型“keywords”，同時選擇關(guān)鍵路徑算法，繪制中文關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡知識圖譜。如圖2所示，圖譜中共有201個節(jié)點，449個連接，除中心區(qū)域的核心聚類以外，周圍還分布著很多規(guī)模較小(關(guān)鍵詞節(jié)點較少)、彼此聯(lián)系較少(聚類間的關(guān)鍵詞節(jié)點連接較少)的邊緣聚類，共詞網(wǎng)絡的密度僅為0.022 3，說明網(wǎng)絡的凝聚程度較低，這反映出目前傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的研究正在向交叉性多學科研究方向發(fā)展，研究的面較廣。

與專利文獻研究的熱點和重點上具有差異性，傳感網(wǎng)學術(shù)研究側(cè)重基礎(chǔ)方面，如國家標準的制定、介質(zhì)接入控制協(xié)議、幾何路由協(xié)議、mac層協(xié)議、配置模型、編碼模型、路由算法、聚類算法等等；同時對傳感網(wǎng)技術(shù)的實際應用研究也較多，比如無線傳感網(wǎng)絡的構(gòu)建、無線射頻技術(shù)的使用、無線傳感網(wǎng)的應用、電子標簽、數(shù)據(jù)融合技術(shù)的使用等等；但專利和學術(shù)論文的研究點還是有交叉的，比如無線傳感網(wǎng)絡、傳感器、RFID技術(shù)等等，這說明專利和學術(shù)論文的研究存在一定的互動規(guī)律，專利研究的熱點在一定程度上是基于學術(shù)論文的研究的，學術(shù)論文的研究是為專利應用服務的，在學術(shù)研究和專利研發(fā)活動中應注重兩者的結(jié)合。

圖2 中文論文關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖

3.3 外文論文研究熱點分析

檢索傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的外文學術(shù)論文，以ISI Web of Science為檢索平臺，檢索到18 095篇傳感網(wǎng)相關(guān)學術(shù)論文，利用CiteSpaceII可視化軟件繪制知識圖譜，選取網(wǎng)絡節(jié)點類型“keywords”，同時選擇關(guān)鍵路徑算法，繪制關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡知識圖譜。如圖3所示，圖譜中共有102個節(jié)點，162個連接，除中心區(qū)域的核心聚類以外，周圍還分布著很多規(guī)模較小(關(guān)鍵詞節(jié)點較少)、彼此聯(lián)系較少(聚類間的關(guān)鍵詞節(jié)點連接較少)的邊緣聚類，共詞網(wǎng)絡的密度僅為0.031 5，說明網(wǎng)絡的凝聚程度較低。

和中文的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖相比，外文文獻的研究和專利文獻的研究熱點相似，重在實際應用，比如關(guān)鍵詞“l(fā)ocalization”、“channel”、“sensor network”、“wireless networks”、“energy”、“detection”、“connectivity”、“clustering”等是外文文獻的研究熱點，專利主題分布圖中也出現(xiàn)了上述一些關(guān)鍵詞，外文科學文獻與專利活動存在一定的互動性。

圖3 外文論文關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖

4 專利引用論文分析

專利引文包括科學文獻和專利文獻，科學文獻常用于判斷科學知識對技術(shù)發(fā)展的影響，即尋找專利技術(shù)誕生的科學基礎(chǔ)[14-15]，專利文獻則常用于跟蹤技術(shù)擴散的路線，即尋找專利技術(shù)發(fā)展的技術(shù)軌跡。通過TI檢索傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠每茖W文獻的情況有助于挖掘傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠Q生的科學基礎(chǔ)，表1為引用論文數(shù)排名前20的專利，排名第一的專利引用科學文獻數(shù)達到102篇，且前20位專利除了一個專利以外其余均來自美國申請，說明美國注重科學知識與技術(shù)發(fā)展的互動，專利申請文件引用大量的科學文獻。

值得關(guān)注的是，前20位的專利權(quán)利要求數(shù)均較高，被引頻次和同族專利數(shù)相對來說較低。從專利申請的角度來分析，作為專利最重要的部分，權(quán)利要求書所反映的是對現(xiàn)有技術(shù)的改進，一篇專利大量引用科學文獻，說明對現(xiàn)有技術(shù)的改進較大，那么相應的權(quán)利要求保護的范圍也較大，權(quán)利要求數(shù)也較多；但這些專利被引頻次和同族專利數(shù)均較低，說明這些專利還沒有引起同一領(lǐng)域更多專利的關(guān)注，且專利權(quán)人沒有尋求更多國家的保護，專利的價值還不夠高，說明傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域科學文獻對專利技術(shù)的發(fā)展有一定的影響，但影響不大。

再從專利被引頻次的角度分析，表2為被引頻次前10的專利，同樣他們的權(quán)利要求數(shù)較高，而引用的科學文獻卻不高。如果一個專利被另外一個專利所引用次數(shù)越多，說明這個專利本身存在一定的技術(shù)缺陷，可以改進的空間很大；而一個專利如果引用的科學文獻較多，說明對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷做了很大改進。因此專利文獻和科學文獻之間要存在一定的互動，在專利研發(fā)活動過程中應注重科學文獻的閱讀，這樣有利用科學技術(shù)的不斷發(fā)展和進步。

表1 引用論文數(shù)前20的專利

表2 專利被引頻次前10的專利

5 結(jié)論

本文從專利與論文研究熱點分析和專利引用論文分析兩個角度對傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域進行專利、論文科學互動性研究，得出以下結(jié)論：①中文文獻與專利文獻研究的熱點和重點上具有差異性，傳感網(wǎng)學術(shù)方面?zhèn)戎鼗A(chǔ)研究，在技術(shù)的實際應用上與專利文獻存在交叉，外文文獻與專利文獻研究的熱點和重點較相似，另外外文文獻也注重基礎(chǔ)性的研究；②引用科學文獻數(shù)較多的專利，權(quán)利要求數(shù)較多，被引頻次較多的專利，權(quán)利要求數(shù)也較多，但同族專利數(shù)不高，傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的專利和論文的互動性不夠，科學文獻對專利的影響不大。

專利與科學文獻應相輔相成，相互促進，科學文獻為專利研發(fā)提供基礎(chǔ)技術(shù)支持，在專利研發(fā)中要注重科學文獻的研讀，結(jié)合科學文獻研發(fā)的專利才更有價值。對基于論文、專利的科學技術(shù)互動發(fā)展趨勢的研究還可做進一步探討，如將專利技術(shù)熱點和論文熱點在一張圖中可視化、專利和論文之間的互引關(guān)系可視化等。

[1] 沈振興,葉 茂,鐘永恒. 基于專利分析的我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展研究[J]. 價值工程,2012(10):167-168.

[2] 國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要[EB/OL]. [2013-03-16].http//www.gov.cn/2011lh/content_1825838.htm.

[3] 毛金生,馮小兵,陳 燕,等．專利分析和預警操作實務[M]．北京:清華大學出版社,2009:31-32.

[4] 郭婕婷,肖國華．專利分析方法研究[J]．情報雜志,2008,27(1):12-14.

[5] 張 靜,劉細文,柯賢能,等. 國內(nèi)外專利分析工具功能比較研究[J]. 情報理論與實踐，2008,31(1):141-145.

[6] 劉 毅,羅宗敏. 基于專利地圖的RFID技術(shù)情報分析[J]. 科技管理研究,2010(16):173-175,45.

[7] 馬虎兆,何 靜,李春成. 基于專利地圖的我國RFID技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麘B(tài)勢分析[J]. 情報雜志,2012(8):50-56.

[8] 趙莉曉. 基于專利分析的RFID技術(shù)預測和專利戰(zhàn)略研究——從技術(shù)生命周期角度[J]. 科學學與科學技術(shù)管理,2012(11):24-30.

[9] 潘 穎,盧章平. 基于專利視角的中、美物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)比較研究[J]. 情報雜志,2012(9):30-35,24.

[10] 李 彬,陳 攀. 基于專利數(shù)據(jù)的RFID技術(shù)趨勢分析[J]. 現(xiàn)代情報,2011(7):81-84.

[11] 李 航,陳后金. 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及其應用前景[J]. 中國科技論壇,2011(1):81-85.

[12] 張運鴻,張善杰. 物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)專利態(tài)勢分析——以MEMS技術(shù)為例[J]. 物流科技,2012(5):48-53.

[13] Meyer M，Debackere K，GlanZel W. Can applied science be ‘good science’? Exploring the relationship between patent citations and citation impact in nanoscience[J]. Scientometrics,2010,85(2):527-539.

[14] Noh K,Kim W,Kwon 0,et al.Tracing knowledge flows using science and technology indicators [J]. Information-an International Interdisciplinary Journal,2007,10(3):327-337.

(責任編校 駱雪松)

Technology-relatedInteractionbetweenthePatentsandtheAcademicPapersintheFieldofSensorNetworkTechnology

Yuan Run, Qian Guo

Institute of Science and Technology of Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China

Based on a comparative analysis of the foci of patent researches and those of the literature in the field of sensor network technology by means of the Thomson Innovation patent map and CiteSpaceⅡ, the present article explores the law of citation of the papers on patents and shows the interaction between the papers and the patents.

sensor network; patent map; CiteSpaceⅡ

G353 G306

袁 潤，男，1965年生，博士，教授，碩士生導師，江蘇大學圖書館黨總支書記、副館長，研究方向為數(shù)字圖書館、專利情報分析，發(fā)表論文40余篇；錢 過，男，1988年生，2011級情報學碩士研究生，研究方向為專利情報分析，發(fā)表論文7篇。