聶珍 張婧

摘?要：運(yùn)用專(zhuān)利地圖對(duì)煤礦瓦斯檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，中國(guó)煤礦瓦斯檢測(cè)技術(shù)正處于發(fā)展期，專(zhuān)利申請(qǐng)量呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，該領(lǐng)域?qū)＠园l(fā)明和實(shí)用新型專(zhuān)利為主，創(chuàng)新主體以煤炭行業(yè)高校為主;新技術(shù)特征較強(qiáng)，仍有較大發(fā)展空間。建議抓住煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)機(jī)遇，強(qiáng)化煤炭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新主體地位和知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)，加大研發(fā)投入，在提高專(zhuān)利數(shù)量的同時(shí)提升質(zhì)量;加強(qiáng)原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，突出技術(shù)微型化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)以及集成化、多功能化、微功耗無(wú)源化、高精度及高可靠性等新特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：專(zhuān)利地圖;瓦斯;檢測(cè)技術(shù);煤炭產(chǎn)業(yè);創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH?701

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1672-7312（2020）01-0051-05

Research?on?Patent?Map?of?Gas?Detection?Technology?in?Coal?Mine

NIE?Zhen1，ZHANG?Jing2

（1.School?of?Mechanical?Engineering，Xian?University?of

Science?and?Technology，Xian?710054，China;

2.College?of?Computer?Science?and?Technology，Xian?University?of?Science?and?Technology，Xian?710054，China）Abstract：The?patent?map?was?used?to?study?the?gas?detection

technology?in?coal?mine.The?results?show?that?the?gas

detection?technology?in?Chinas?coal?mine?is?in?development

stage，and?the?number?of?patent?applications?shows?a?rapid

growth?trend.Patents?in?gas?detection?technology?field?mainly

are?inventions?and?utility?model?ones，and?the?main?body?of

innovation?is?colleges?and?universities?in?the?coal

industry.New?technology?has?strong?characteristics，and?there

is?still?much?room?for?development，The?paper?recommended?to

seize?the?opportunities?for?transformation?and?upgrading?of

the?coal?industry，strengthen?the?status?of?coal?companies

technological?innovation?and?intellectual?property?rights，

increase?investment?in?research?and?development，and?increase

quality?while?increasing?the?number?of?patents;strengthen

original?innovation?and?integrated?innovation，and?highlight

technology?miniaturization，intelligence?Networking

development?trends?and?new?features?such?as?integration，

multi-functionality，passive?micro-power?consumption，high

accuracy?and?high?reliability.

Key?words：patent?map;gas;detection?technique;coal

industry;innovation?driving

0?引言瓦斯災(zāi)害是煤礦生產(chǎn)五大災(zāi)害之一，居特大事故之首[1]，做好瓦斯檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。從1915年美國(guó)在井下用瓦斯檢定燈檢測(cè)瓦斯到1927年日本試制成功光干涉瓦斯檢定器以后，世界上很多采煤國(guó)家都在不斷研究新的瓦斯檢測(cè)技術(shù)[2]。我國(guó)是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，瓦斯檢測(cè)技術(shù)隨著能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而越發(fā)重要。為了進(jìn)一步改進(jìn)和創(chuàng)新瓦斯檢測(cè)技術(shù)，很有必要對(duì)瓦斯檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和整理。專(zhuān)利作為有關(guān)技術(shù)的主要承載工具，是用來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)瓦斯檢測(cè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展能力的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)。為此，將從專(zhuān)利分析的視角對(duì)瓦斯檢測(cè)技術(shù)的技術(shù)分布和發(fā)展趨勢(shì)等進(jìn)行梳理評(píng)價(jià)，為這一領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供參考和借鑒。

1?研究方法和數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1?研究方法全球90%以上的最新科技情報(bào)都反映在技術(shù)專(zhuān)利文本中，專(zhuān)利所提供的技術(shù)信息比一般出版刊物早5～6年[3]。專(zhuān)利地圖主要是以統(tǒng)計(jì)分析的方法對(duì)專(zhuān)利情報(bào)當(dāng)中所蘊(yùn)含的科技、法律等相關(guān)信息進(jìn)行分析，并且在此基礎(chǔ)上制定成能夠供他人進(jìn)行研究分析的圖表，為研究技術(shù)發(fā)展方向、評(píng)估技術(shù)發(fā)展優(yōu)劣、探尋技術(shù)發(fā)展新方向以及在制定相關(guān)技術(shù)決策過(guò)程中提供更為科學(xué)的情報(bào)數(shù)據(jù)[4]。作為一種定性和定量相結(jié)合的專(zhuān)利分析研究方法和表現(xiàn)形式，專(zhuān)利地圖被廣泛運(yùn)用于技術(shù)預(yù)測(cè)等領(lǐng)域的研究。由于所制定的專(zhuān)利地圖使用的層面以及最初的制定目標(biāo)不同，可以將其大致分為專(zhuān)利管理圖和專(zhuān)利技術(shù)圖2類(lèi)，其中第一類(lèi)主要是指對(duì)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量、申請(qǐng)人等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行探究，并且繪制專(zhuān)利動(dòng)向圖、IPC分布圖等，并且以知識(shí)產(chǎn)權(quán)宏觀管理角度為入手點(diǎn)對(duì)其中任何一個(gè)特定的技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展情況進(jìn)行分析，對(duì)其發(fā)展情況有一個(gè)全面、真實(shí)的了解，為宏觀決策提供參考;專(zhuān)利技術(shù)地圖是從技術(shù)預(yù)見(jiàn)的角度，對(duì)專(zhuān)利的技術(shù)類(lèi)別、功效類(lèi)別、學(xué)科分布等指標(biāo)進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)特定的技術(shù)動(dòng)向、研發(fā)熱點(diǎn)，為研發(fā)人員提供技術(shù)路線的參考坐標(biāo)，從而避開(kāi)“技術(shù)陷阱”[5-6]。文中側(cè)重于從技術(shù)預(yù)見(jiàn)的角度對(duì)煤礦瓦斯檢測(cè)技術(shù)來(lái)進(jìn)行探究，并且在這一過(guò)程中也對(duì)其整體發(fā)展情況進(jìn)行了分析，力求為技術(shù)開(kāi)發(fā)路線的設(shè)定提供方向性參考。

1.2?數(shù)據(jù)來(lái)源在文中研究過(guò)程中，所有數(shù)據(jù)來(lái)源均來(lái)自于中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)，并借助SOOPAT系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行相關(guān)專(zhuān)利的檢索，其主要包括了發(fā)明專(zhuān)利、實(shí)用新型專(zhuān)利、外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利等。具體檢索時(shí)間為2019年1月18日，考慮到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的滯后性，本次檢索數(shù)據(jù)截至2017年12月30日。檢索具體步驟為：首先，選取關(guān)鍵詞“瓦斯”在小范圍內(nèi)（最近一年的數(shù)據(jù)）進(jìn)行初步檢索，整理初步檢索結(jié)果，再對(duì)檢索范圍和關(guān)鍵詞進(jìn)行改進(jìn)，逐步完善檢索表達(dá)式，最終將

涉及“煤礦瓦斯檢測(cè)”內(nèi)容的專(zhuān)利全部進(jìn)入分析范圍。

2?專(zhuān)利地圖及其分析

2.1?專(zhuān)利發(fā)展動(dòng)向圖截至2017年12月30日，中國(guó)煤礦瓦斯檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域共檢索到專(zhuān)利699件，申請(qǐng)人數(shù)為419人，平均專(zhuān)利數(shù)為1.67件，參與發(fā)明人數(shù)為1?931人，平均專(zhuān)利數(shù)為036件，從圖1可以看出，該領(lǐng)域多年以來(lái)的申請(qǐng)情況。通過(guò)對(duì)上圖進(jìn)行分析以后可以發(fā)現(xiàn)，在這一技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展過(guò)程中，其主要經(jīng)歷過(guò)了以下幾個(gè)階段。首件專(zhuān)利產(chǎn)生于1985年，由此至2004年為初級(jí)發(fā)展階段;該階段專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量相對(duì)較少，年均申請(qǐng)量不超過(guò)3件。2005—2009年為平穩(wěn)發(fā)展階段，在這期間，煤礦瓦斯檢測(cè)技術(shù)逐漸得到關(guān)注，申請(qǐng)數(shù)量穩(wěn)步上升，年均申請(qǐng)量達(dá)到了17件。從2010年開(kāi)始，正式步入快速發(fā)展階段;在這一時(shí)期的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量開(kāi)始出現(xiàn)了明顯的增加，并且增速不斷加快，特別是2015年專(zhuān)利申請(qǐng)量達(dá)到峰值，為90件，是2009年的4倍多。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，我國(guó)煤礦瓦斯檢測(cè)技術(shù)發(fā)展和煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)高度一致，我國(guó)整個(gè)煤炭產(chǎn)業(yè)從2002年左右開(kāi)始走出發(fā)展低谷，進(jìn)入了飛速發(fā)展的“黃金十年”，煤炭產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展激發(fā)了煤礦瓦斯檢測(cè)技術(shù)的需求，導(dǎo)致該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量的大幅增加，另一方面，煤礦瓦斯檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展也保障了煤炭產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展。經(jīng)測(cè)算，我國(guó)2001—2014年專(zhuān)利數(shù)量和煤炭產(chǎn)量之間的相關(guān)系數(shù)為0.895.但是黨的十八大以后，中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)，從高速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)向中高速增長(zhǎng)、從結(jié)構(gòu)不合理轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)優(yōu)化、從要素投入驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，綠色發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)空前重視。在外部市場(chǎng)需求下滑和產(chǎn)業(yè)內(nèi)部綠色安全轉(zhuǎn)型的雙重壓力之下，煤炭產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)要求更加迫切，技術(shù)創(chuàng)新的內(nèi)在動(dòng)力和外部需求同向發(fā)力，導(dǎo)致全國(guó)煤炭產(chǎn)量從2014年達(dá)到38.7億t后逐漸下滑，而每年申請(qǐng)的煤礦瓦斯檢測(cè)專(zhuān)利數(shù)量明顯增加，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.從這個(gè)角度看，煤炭產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)張會(huì)內(nèi)生地帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新，煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)更會(huì)拉動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，而且這種需求拉動(dòng)型技術(shù)創(chuàng)新在煤炭產(chǎn)業(yè)里的效果更顯著。

2.2?專(zhuān)利結(jié)構(gòu)圖在699項(xiàng)專(zhuān)利中，發(fā)明專(zhuān)利和實(shí)用新型專(zhuān)利分別為301件和377件，占比為43%和54%.而外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利數(shù)僅為21件，屬于以發(fā)明專(zhuān)利和實(shí)用新型專(zhuān)利為主的專(zhuān)利構(gòu)成結(jié)構(gòu)，外觀專(zhuān)利極少;說(shuō)明在這

一技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中，注重技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)展重心主要集

中

在解決存在的技術(shù)難題方面，在外觀設(shè)計(jì)等提升產(chǎn)品的美學(xué)價(jià)值方面，通常在產(chǎn)品進(jìn)行市場(chǎng)推廣階段才會(huì)受到人們的重視。從發(fā)明專(zhuān)利和實(shí)用新型專(zhuān)利申請(qǐng)量的變化趨勢(shì)看，2009年之前兩類(lèi)專(zhuān)利年度請(qǐng)量變化趨勢(shì)基本一致，發(fā)明專(zhuān)利的申請(qǐng)量相對(duì)于實(shí)用新型專(zhuān)利來(lái)說(shuō)，其數(shù)量更多一些;進(jìn)入2010年之后，這一數(shù)量關(guān)系開(kāi)始發(fā)生了變化，但2類(lèi)專(zhuān)利年度申請(qǐng)量均呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，表明該領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)趨于活躍，且技術(shù)研發(fā)的應(yīng)用導(dǎo)向有所增強(qiáng)，如圖2所示。

2.3?專(zhuān)利權(quán)人分布圖各研發(fā)主體的技術(shù)實(shí)力可以從核心技術(shù)的專(zhuān)利權(quán)分布上反映出來(lái)，前20名專(zhuān)利權(quán)人統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表2.20位專(zhuān)利權(quán)人共申請(qǐng)專(zhuān)利237件，占專(zhuān)利申請(qǐng)總數(shù)的33.9%.申請(qǐng)量排名前20位的專(zhuān)利權(quán)人中，12家煤炭行業(yè)高校共申請(qǐng)專(zhuān)利154件;6家企業(yè)共申請(qǐng)50件、2家科研院所共申請(qǐng)21件。在排名前10位專(zhuān)利權(quán)人中，煤炭行業(yè)高校占7家，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、西安科技大學(xué)和河南理工大學(xué)的專(zhuān)利申請(qǐng)量居前3甲，共申請(qǐng)專(zhuān)利70件，占總量的8.76%.這一現(xiàn)象反映了傳統(tǒng)煤炭行業(yè)高校是這一領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的主力軍，其技術(shù)儲(chǔ)備能力和后續(xù)研發(fā)潛力比較強(qiáng)。另外，從專(zhuān)利類(lèi)別來(lái)看，企業(yè)申請(qǐng)的專(zhuān)利以實(shí)用新型居多，而高校和科研院所以發(fā)明專(zhuān)利為主，反映了專(zhuān)利權(quán)人的技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略定位和研發(fā)工作特點(diǎn)。另外，專(zhuān)利權(quán)人自然人較少和發(fā)明人均專(zhuān)利數(shù)只有036件，反映出該領(lǐng)域的技術(shù)復(fù)雜，技術(shù)研發(fā)所需條件較高和難度較大，大部分專(zhuān)利都是職務(wù)發(fā)明，需要研究團(tuán)隊(duì)協(xié)同創(chuàng)新。

2.4?專(zhuān)利IPC分布圖IPC分布圖在進(jìn)行分類(lèi)過(guò)程中主要以功能性為主要分類(lèi)原則，應(yīng)用性為輔助原則，將其內(nèi)容劃分為若干個(gè)不同的等級(jí)，即部、大類(lèi)、小類(lèi)、大組和小組[7]。通過(guò)對(duì)某一技術(shù)進(jìn)行IPC分析以后可知其主要集中在在那些區(qū)域，以及其在不同區(qū)域所占的比重，從而發(fā)現(xiàn)哪些為技術(shù)密集區(qū)域，哪些為空白區(qū)域[8]。從煤礦瓦斯檢測(cè)技術(shù)專(zhuān)利分類(lèi)來(lái)看，固定建筑物和物理2類(lèi)占到77.16%.按照分類(lèi)號(hào)小組分析，E21F17/18，E21F7/00等小組專(zhuān)利產(chǎn)出量相對(duì)較高，排名前10位小組的專(zhuān)利產(chǎn)出量占到專(zhuān)利總量的40%左右。

通過(guò)對(duì)其技術(shù)原理分析以后得知，目前煤礦瓦

斯檢測(cè)技術(shù)的主要技術(shù)類(lèi)型分為光干涉型、催化型、

熱導(dǎo)型、氣敏半導(dǎo)體型和紅外型5類(lèi)，見(jiàn)表3.各種發(fā)明專(zhuān)利基本上都是在這5類(lèi)技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)外部環(huán)境需要或者檢測(cè)裝置用途的不同，選擇技術(shù)運(yùn)用和改進(jìn)監(jiān)測(cè)裝置，從而確保監(jiān)測(cè)的科學(xué)性和實(shí)用性。

3?結(jié)論及建議我國(guó)煤礦瓦斯檢測(cè)技術(shù)專(zhuān)利起源于1985年，自2004年后相關(guān)專(zhuān)利的申請(qǐng)數(shù)量開(kāi)始出現(xiàn)明顯的提升，同我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展保持了高度一致;在這一技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中，主要申請(qǐng)的專(zhuān)利為發(fā)明專(zhuān)利與實(shí)用新型專(zhuān)利，外觀設(shè)計(jì)微乎其微，這既反映了這一領(lǐng)域整體技術(shù)含量較高技術(shù)特征較強(qiáng)外，還反映了技術(shù)使用環(huán)境惡劣，使用者對(duì)外觀不敏感。從專(zhuān)利權(quán)人分布看，該領(lǐng)域創(chuàng)新主體以煤炭行業(yè)高校為主，企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力弱，仍有較大發(fā)展空間。針對(duì)上述結(jié)論，提出如下建議。1）辯證分析煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與瓦斯檢測(cè)等技術(shù)發(fā)展的關(guān)系，把握住新一輪市場(chǎng)需求推動(dòng)瓦斯檢測(cè)技術(shù)創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。通過(guò)分析煤礦瓦斯檢測(cè)技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)量與煤炭產(chǎn)量變化之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，煤炭產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)張帶動(dòng)瓦斯檢測(cè)技術(shù)發(fā)展，煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型拉動(dòng)瓦斯檢測(cè)技術(shù)進(jìn)步更快。從這個(gè)角度看，煤炭產(chǎn)業(yè)進(jìn)入綠色轉(zhuǎn)型通道后，對(duì)瓦斯檢測(cè)技術(shù)的需求將更加迫切。2）引導(dǎo)企業(yè)加大研發(fā)投入，突出煤炭企業(yè)作為技術(shù)創(chuàng)新的主體地位。從專(zhuān)利人分布來(lái)看，瓦斯檢測(cè)技術(shù)創(chuàng)新主要集中在煤炭行業(yè)高校，煤炭企業(yè)沒(méi)有成為創(chuàng)新主體，這既表明了我國(guó)煤炭企業(yè)并未認(rèn)識(shí)到技術(shù)創(chuàng)新對(duì)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要作用，企業(yè)研發(fā)投入嚴(yán)重不足，同時(shí)反映出企業(yè)自身的技術(shù)水平較低、創(chuàng)新能力低下，也反映出企業(yè)專(zhuān)利申請(qǐng)積極性不高、知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)不強(qiáng)、發(fā)明創(chuàng)造積極性不高。這對(duì)煤炭資源的開(kāi)發(fā)與利用產(chǎn)生了很大的阻礙作用，也與創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、建設(shè)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體系的要求很不相符。因此，國(guó)家應(yīng)該制定相關(guān)政策措施，鼓勵(lì)和引導(dǎo)煤炭企業(yè)強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新主體意識(shí)，加大技術(shù)研發(fā)投入力度，積極進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，提升企業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備，實(shí)現(xiàn)企業(yè)綠色發(fā)展，為煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供新動(dòng)能。3）強(qiáng)化專(zhuān)利質(zhì)量意識(shí)，在擴(kuò)大專(zhuān)利規(guī)模的同時(shí)提升專(zhuān)利質(zhì)量。目前，瓦斯檢測(cè)技術(shù)專(zhuān)利中，實(shí)用新型占到54%，而發(fā)明專(zhuān)利只有43%，說(shuō)明這一領(lǐng)域?qū)＠脑紕?chuàng)新技術(shù)不夠多，專(zhuān)利質(zhì)量有待提升。要規(guī)避專(zhuān)利較集中的技術(shù)，防止重復(fù)研究，選準(zhǔn)突破方向加強(qiáng)原始創(chuàng)新，特別是要突破已經(jīng)廣泛應(yīng)用的5類(lèi)基本技術(shù)原理，尋找更加有效的核心技術(shù)、顛覆性技術(shù)，從而引領(lǐng)這一領(lǐng)域的技術(shù)變革。4）高度關(guān)注“大、智、移、云”等新技術(shù)，在檢測(cè)技術(shù)尋求突破的同時(shí)強(qiáng)化信息化融合創(chuàng)新。大數(shù)據(jù)、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)正在改變著各行各業(yè)的商業(yè)模式和技術(shù)發(fā)展方向。要高度重視這些新技術(shù)與瓦斯檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行集成創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)這一領(lǐng)域技術(shù)的微型化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，提高其集成化、多功能化、微功耗無(wú)源化、高精度及高可靠性等新特點(diǎn)，以適應(yīng)復(fù)雜的井下環(huán)境和安全要求。

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（責(zé)任編輯：張?江）

收稿日期：

2019-09-16

基金項(xiàng)目：陜西省軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目——一般項(xiàng)目（2019KRM021）

作者簡(jiǎn)介：

聶?珍（1984-），女，湖北天門(mén)人，博士研究生，主要從事智能檢測(cè)與控制方面的研究工作.