1 引言

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT），最早的概念出現(xiàn)在1995年比爾蓋茨撰寫的《未來之路》（The Road Ahead）一書中。在該書中，遺失的物件會發(fā)信息給用戶，告知其所在位置。這在當(dāng)時是一個完全嶄新的科技概念，以目前的科技發(fā)展水平來看，雖并未發(fā)展到普遍應(yīng)用此概念，但利用電子標(biāo)簽等技術(shù)來鎖定貨物所在位置，已應(yīng)用于供應(yīng)鏈、貨運及物流等行業(yè)。1999年，麻省理工學(xué)院自動識別中心（MIT，Auto－ID）的Kevin Ashton教授將RFID 及傳感器應(yīng)用于日常生活，將物品標(biāo)記應(yīng)用。提出“萬物皆可通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)”，闡明了物聯(lián)網(wǎng)的基本含義。近年來，隨著網(wǎng)際網(wǎng)路越來越發(fā)達(dá)，云端技術(shù)的應(yīng)用日趨成熟，使物聯(lián)網(wǎng)由云端技術(shù)產(chǎn)生更多的應(yīng)用面。隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生了較大變化。

國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布的《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，對物聯(lián)網(wǎng)做了如下定義：通過二維碼識讀設(shè)備、射頻識別（RFID） 裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

2 專利分析策略

本分析報告采用國際電信聯(lián)盟對物聯(lián)網(wǎng)的定義，以物聯(lián)網(wǎng)、M2M（人到人、人到機器、機器到機器）、電子標(biāo)簽、射頻識別（RFID）、二維碼 、無線通信、全球定位、傳感器 和IPv作為技術(shù)相關(guān)關(guān)鍵詞，同時參考國際專利分類號，在全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫共檢出相關(guān)專利族＊469926個（檢索截至2016年1月31日），其中在中國申請公開專利族236078個，在美國申請公開專利族148983個。

引入了專利族的概念，這種檢索及分析方法能在最大程度上避免等同專利及專利文件由于處在不同階段形成不同的專利號造成的噪音數(shù)據(jù)問題，提高了分析的準(zhǔn)確性。

3 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專利分析

3．1 申請趨勢

專利申請優(yōu)先權(quán)項中的申請日是最早申請專利時間，對優(yōu)先權(quán)申請日進(jìn)行排序，以統(tǒng)計年度專利申請量，并得到芯片領(lǐng)域的年申請數(shù)量分布圖。由于專利從申請到公開一般需要持續(xù)一段時間，甚至可能長達(dá)18個月，如果申請人通過PCT程序提出國際申請，則進(jìn)入國家階段的周期還可延長到30個月。因此，2015年及以后的專利申請有部分還沒有被公開。

圖1：物聯(lián)網(wǎng)專利的申請總體趨勢分析圖

從1996年至2000年，開始出現(xiàn)少數(shù)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專利申請，物聯(lián)網(wǎng)概念剛剛興起。

自2000年，隨著無線傳感器、視頻監(jiān)控、M2M等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用的興起專利申請開始逐年上升。與此同時，日本、韓國、歐盟、美國政府相繼公布了自己的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展計劃。

2010年后申請量顯著增加。中國于2009年將物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，寫入“政府工作報告”，物聯(lián)網(wǎng)在中國受到了全社會極大的關(guān)注，其受關(guān)注程度是在美國、歐盟、以及其他各國不可比擬。而專利的申請公開略有滯后性，隨后專利申請公開量顯著增加。

3．2 全球技術(shù)分布

從全球?qū)＠脑忌暾垏覀兛梢钥闯鑫锫?lián)網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)分布趨勢，專利申請人一般首先在其所在國申請專利，然后在一年內(nèi)利用優(yōu)先權(quán)申請國外專利。下圖中，專利優(yōu)先權(quán)項的國家顏色深淺表示所在國的本國專利申請數(shù)量的多少。從專利申請人優(yōu)先權(quán)所屬國的數(shù)量分布上可以了解各國家在該領(lǐng)域的技術(shù)實力。

圖2：優(yōu)先權(quán)專利申請的國家分布

圖2為優(yōu)先權(quán)專利申請的國家分布，從中可見，中國的顏色最深，在數(shù)量上中國占據(jù)第一位，標(biāo)志著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)正在國內(nèi)迅速崛起和發(fā)展壯大，我們將在下文對專利質(zhì)量做進(jìn)一步研究。其次，是美國，作為物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生和最早應(yīng)用的國家，其擁有非常大的專利優(yōu)勢。然后是日本、韓國、德國、法國、英國等。

3．3 行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)

通過對物聯(lián)網(wǎng)專利進(jìn)行分類排序，考察該領(lǐng)域?qū)＠暾埩孔疃嗟钠髽I(yè)，從中可知行業(yè)中知識產(chǎn)權(quán)投資領(lǐng)先的企業(yè)。

圖3：前30位專利權(quán)人構(gòu)成分析圖

圖3是物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)專利前30位專利權(quán)人構(gòu)成分析圖，從圖中可以看出，擁有物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)專利數(shù)量最多的專利權(quán)人來自韓國、美國、日本和歐洲，如LG、高通、三星、松下、愛立信、NEC、IBM等。中國企業(yè)有國家電網(wǎng)、華為和中興。

3．4 技術(shù)領(lǐng)域分布

圖4：物聯(lián)網(wǎng)專利技術(shù)概念樹狀分布圖

圖4是物聯(lián)網(wǎng)專利技術(shù)概念的樹狀分布圖，可以看到，雖然物聯(lián)網(wǎng)專利技術(shù)概念的分布較為分散，但仍然可以觀察到幾大重點技術(shù)概念的分布，比如傳感網(wǎng)、傳感器、藍(lán)牙、天線射頻、視頻監(jiān)控等技術(shù)。

3．5 主要企業(yè)技術(shù)定位

圖5：主要企業(yè)技術(shù)定位

無線通信技術(shù)是眾多企業(yè)爭相布局的主要技術(shù)，其次是RFID，電子標(biāo)簽，ZIGBEE等技術(shù)。高通在各個細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)都有大量專利布局，此外三星和LG也有較多的專利布局。

3．6 專利權(quán)人引證關(guān)系分析

圖6：主要引用關(guān)系分析圖

分析參與者間的相互引用，可以看出高通得到了最多其他參與者的引用，說明其專利技術(shù)重要性非常高，其次是三星和LG。國家電網(wǎng)引證關(guān)系比較獨立，較少引用其它外國公司的專利，也不被其它外國公司引用。

3．7 專利聚類分析

圖7顯示了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域全部專利族的技術(shù)總體分布，每個技術(shù)領(lǐng)域使用了關(guān)鍵詞表示相關(guān)技術(shù)。每個點代表一個專利族，分類成簇，主要取決于概念。最密集是紅色簇，顯示的是物聯(lián)網(wǎng)在停車管理方面的應(yīng)用。其次，是粉紅色的幾個簇，分別是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于自動灌溉（Automatic dispensing irrigation）、防盜（Anti－theft）、鍋爐系統(tǒng)監(jiān)控（boiler system monitor）。還有棕色的簇，代表是物聯(lián)數(shù)據(jù)采集（Thing data acquisition）方面的創(chuàng)新活動。

圖7：物聯(lián)網(wǎng)專利聚類圖

4 中國專利分析

4．1 申請趨勢

圖8：中國專利申請趨勢分析圖

從圖8 中可以看出從2004 年之前，國內(nèi)有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的專利申請還比較少，到了2010 年其專利申請量大幅度的增長，到2015年年專利申請量已經(jīng)超過40000個，專利申請量激增，出現(xiàn)了迅猛發(fā)展的態(tài)勢。

對比國內(nèi)外有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)專利申請的情況我們不難看出，我國物聯(lián)網(wǎng)起步較早，國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)大力發(fā)展的時期是相同的，但國內(nèi)申請量要多于國外申請量。

4．2 國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)

圖9：中國專利前30位專利權(quán)人構(gòu)成分析圖

圖9是物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)中國專利前30位專利權(quán)人構(gòu)成圖，在專利數(shù)量排名前30的專利權(quán)人中，國內(nèi)專利權(quán)人占了40％，其中大學(xué)9所，科研機構(gòu)1所，企業(yè)4家。這反映了目前中國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究主要集中在高校及科研機構(gòu)，與其余16家外國專利權(quán)人都是企業(yè)相比，中國企業(yè)除國家電網(wǎng)、中興、華為、海爾外，研發(fā)參與程度仍然較低。另外16家外國企業(yè)，我們看到了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全球領(lǐng)先企業(yè)，高通、LG、三星、交互數(shù)字技術(shù)公司（Interdigital）等。

4．3 技術(shù)概念和IPC號分布

圖10：中國專利技術(shù)概念分布圖

圖11：中國專利IPC分類排名表

中國專利的技術(shù)概念主要集中在RFID、BASE STATION、ZIGBEE和GPS。結(jié)合IPC號排名表來看，專利申請集中在H04W（無線通信網(wǎng)絡(luò)）、H04L（數(shù)字信息傳輸）、H04B（傳輸）、G06K（數(shù)據(jù)識別、數(shù)據(jù)表示）、G06F（電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理）、G06Q（數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或方法）、G05B（系統(tǒng)或單元的監(jiān)視或測試）、G08C（測量值、控制信號或類似信號的傳輸系統(tǒng)）、H04M（電話通信）、H04N（圖像通信）等。目前國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的研究集中在G部（物理）和H部（電學(xué)），分別涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)原理的研究和物聯(lián)網(wǎng)在電學(xué)方面的應(yīng)用。中國在基本電器元件和電通信技術(shù)領(lǐng)域的專利申請較多，中國申請涉及的技術(shù)主題更多是使用底層芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取以及存儲等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的二次開發(fā)，這間接反映了我國在傳感器和芯片設(shè)計制造能力較薄弱的現(xiàn)狀。

5 國內(nèi)企業(yè)專利組合的質(zhì)量評估

接下來，我們將選取行業(yè)內(nèi)專利數(shù)量排名靠前企業(yè)，中興和海爾作為分析對象，以評估其專利組合的價值。

任何專利戰(zhàn)略的基礎(chǔ)都在于該企業(yè)或機構(gòu)擁有的專利組合（專利包），成功的知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略應(yīng)基于充分了解和評價自身專利組合，最大化自己專利組合的價值，達(dá)成技術(shù)，專利和產(chǎn)品市場的統(tǒng)一。為了獲得科學(xué)的評價結(jié)果，通過在相應(yīng)的知識產(chǎn)權(quán)環(huán)境中比較定位的方式來評估專利的法律，技術(shù)和市場價值。

下面按照46個分析指標(biāo)來對比評估中興的專利組合（2893個有效專利族）和海爾專利組合（490個有效專利族）。

5．1 中興與海爾

5．1．1 有效性和所有權(quán)

第一組度量指標(biāo)包括11個指標(biāo)，這些指標(biāo)與被分析的專利組合的有效性和所有權(quán)有關(guān)，紅線表示了中興的專利組合，藍(lán)線表示了海爾的專利組合。如果這條紅線或藍(lán)線恰好是在淺橙色區(qū)域內(nèi)，這表明專利技術(shù)高于平均水平；處于深橙色區(qū)域表示低于平均水平，處于白色區(qū)域表示非常杰出。

圖12：中興VS海爾專利有效性和所有權(quán)度量雷達(dá)圖

中興和海爾的專利組合與市場中現(xiàn)有技術(shù)相比，要年輕得多，有限的專利權(quán)期限較長，這是一個顯著的優(yōu)勢。引用現(xiàn)有技術(shù)的專利數(shù)高于行業(yè)平均水平，將在訴訟中處于優(yōu)勢。同時，中興和海爾的專利組合在共同專利權(quán)人和發(fā)明人平均數(shù)方面，均優(yōu)于行業(yè)平均水平。兩者相比，中興的指標(biāo)更強一些。

中興和海爾的物聯(lián)網(wǎng)專利復(fù)審計數(shù)和無效計數(shù)都缺失，兩者的大部分專利都未經(jīng)歷復(fù)審和無效程序。

5．1．2 技術(shù)和使用

圖13：中興VS海爾專利技術(shù)和使用度量雷達(dá)圖

第二組指標(biāo)針對的是專利自身的結(jié)構(gòu)。計算權(quán)力要求的長度、前向引證和后向引證以及類別，從而可以表明專利組合的績效與可比專利組合績效的差異。該雷達(dá)圖顯示中興和海爾的專利組合與世界范圍內(nèi)的業(yè)界平均水平相比，選定的專利組合表現(xiàn)出一些優(yōu)勢和劣勢。

總體而言，藍(lán)線大部分位于淺橙色和白色區(qū)域——表明了中興專利組合高于業(yè)界平均水平，也高于可比的海爾的專利組合。在通用性（Generality，不同技術(shù)分類中的廣泛應(yīng)用）、原創(chuàng)性（Originality，更多突破性技術(shù)）、輻射度指標(biāo)（Radicalness，更激進(jìn)的突破技術(shù)）上，中興專利組合的指數(shù)均高于平均值。這是一積極的跡象，因為這些指標(biāo)表明了中興的技術(shù)不僅與多個技術(shù)領(lǐng)域中的后期發(fā)明相關(guān)，而且對于其它行業(yè)中的其它應(yīng)用具有相關(guān)性。

“鯊魚”（Shark presence， 選定的技術(shù)被另外實體／專利權(quán)人引用的次數(shù)超過總引用次數(shù)的30％）和“捕食者”（Predator presence，選定的技術(shù)被另外實體／專利權(quán)人引用的次數(shù)超過總引用次數(shù)的15％ ）指標(biāo)表明，中興的技術(shù)在該行業(yè)是一些企業(yè)的參考標(biāo)準(zhǔn)，再次顯示了專利組合中的價值。IPC的多元性表明了大疆技術(shù)的廣泛性，這在對外許可方面提供了更多的機會。

另外，我們看到中興在“公司圍墻”（Company fences， 30％的前引專利來自于專利權(quán)人自己）、權(quán)利要求長度（Avg． claim length）和近5年內(nèi)的新專利（New in last five years）方面也高于平均水平。

最后，我們看到在技術(shù)和使用維度，海爾的專利組合與中興的專利組合在對比中，處于下風(fēng)，除了在通用性（Generality，不同技術(shù)分類中的廣泛應(yīng)用）方面略勝中興。

5．1．3 地理度量指標(biāo)

圖14：中興VS海爾專利地理度量雷達(dá)圖

中興的技術(shù)得益于各個主要市場上廣泛的保護(hù)范圍（參見圖14）：中國、法國、德國、美國，在大部分發(fā)達(dá)國家的覆蓋率都很高。另一方面，中興的專利組合在專利家族數(shù)、授權(quán)或申請中的專利數(shù)、授權(quán)百分比等指標(biāo)，都高于業(yè)界平均水平，同時也高于海爾的專利組合，雖然海爾的專利組合在部分指標(biāo)也表現(xiàn)不錯，如授權(quán)或申請中的專利數(shù)、專利在第一梯度國家和金磚國家的覆蓋。

總體而言，中興在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的專利組合具有地理意義上的重要價值，因為它覆蓋了那么多國家，而這些國家可能對于中興這樣把產(chǎn)品銷售到全世界的企業(yè)具有重大意義。

5．1．4 中興的高價值專利

進(jìn)一步，通過計算專利家族大小、前向引證、捕食者、通用性、原創(chuàng)性和有效性，我們評估了中興專利組合中2893個專利族，按照分值高低排列了這些高價值專利族，見圖15。

圖15：中興專利組合單個專利族價值排名表

6 國內(nèi)企業(yè)與國外企業(yè)的對比

下面我們選三星的專利組合（8501個有效專利）和中興的專利組合（2893個有效專利）進(jìn)行技術(shù)和使用維度的對比，了解一下，國內(nèi)企業(yè)和國外企業(yè)在專利技術(shù)上的差距。

6．1 三星與中興

6．1．1 有效性和所有權(quán)

圖16：三星VS中興專利有效性和所有權(quán)度量雷達(dá)圖

藍(lán)線代表中興，紅線代表三星。我們看到，在有效性和所有權(quán)維度，中興在與三星的對比中，占有優(yōu)勢。中興在專利平均年齡、引用現(xiàn)有技術(shù)的專利數(shù)、同期審查中的現(xiàn)有技術(shù)、共同專利權(quán)人、發(fā)明人平均數(shù)等指標(biāo)優(yōu)于三星；而三星僅在超過5年有效期的專利指標(biāo)優(yōu)于中興。

6．1．2 技術(shù)和使用

圖17：三星VS中興專利技術(shù)和使用度量雷達(dá)圖

在技術(shù)和使用維度，中興與三星則互有優(yōu)勢，中興專利組合在原創(chuàng)性、輻射度指標(biāo)優(yōu)于三星專利組合，并在各種前向引證指標(biāo)（如“鯊魚”、“捕食者”和“公司圍墻”）優(yōu)于三星專利組合。但三星專利組合在IPC多元性和通用性等指標(biāo)優(yōu)于中興專利組合。可見，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，以中興為代表的中國公司在全球市場上同其他跨國大企業(yè)競爭中不落下風(fēng)，至少是互有優(yōu)勢。

6．1．3 地理度量指標(biāo)

圖18：三星VS中興專利地理度量雷達(dá)圖

在地理維度的對比中，三星專利組合占據(jù)較大優(yōu)勢，在第一梯度國家和金磚國家的覆蓋率都高于中興專利組合。并且在專利家族數(shù)、授權(quán)或申請中的專利數(shù)指標(biāo)上也優(yōu)于中興專利組合。中興專利組合僅在中國和法國的覆蓋率超過三星專利組合。

7 結(jié)論

1．隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生了較大變化。本報告采用國際電信聯(lián)盟對物聯(lián)網(wǎng)的定義，在全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫共檢出相關(guān)專利族＊469926個（檢索截至2016年1月31日），其中在中國申請公開專利族236078個，在美國申請公開專利族148983個。

2．從1996年至2000年，開始出現(xiàn)少數(shù)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專利申請，物聯(lián)網(wǎng)概念剛剛興起。自2000年，隨著無線傳感器、視頻監(jiān)控、M2M等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用的興起專利申請開始逐年上升。與此同時，日本、韓國、歐盟、美國政府相繼公布了自己的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展計劃。中國也于2009年將物聯(lián)網(wǎng)列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，2010年后申請量顯著增加。

3．優(yōu)先權(quán)專利申請的國家分布中，中國的數(shù)量占據(jù)第一位，標(biāo)志著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)正在國內(nèi)迅速崛起和發(fā)展壯大。其次是美國，作為物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生和最早應(yīng)用的國家，其擁有非常大的專利優(yōu)勢。

4．擁有物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)專利數(shù)量最多的專利權(quán)人來自韓國、美國、日本和歐洲，如LG、高通、三星、松下、愛立信、NEC、IBM等。中國企業(yè)有國家電網(wǎng)、華為和中興。

5．物聯(lián)網(wǎng)專利概念分布較為分散，可以看到幾大重點技術(shù)概念的分布，比如傳感網(wǎng)、傳感器、藍(lán)牙、天線射頻、視頻監(jiān)控等技術(shù)。 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用最多是在停車管理方面，其次是自動灌溉、防盜、鍋爐系統(tǒng)監(jiān)控。

6．對比國內(nèi)外有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)專利申請的情況我們不難看出，我國物聯(lián)網(wǎng)起步較早，國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)大力發(fā)展的時期是相同的。中國物聯(lián)網(wǎng)專利的中國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究主要集中在高校及科研機構(gòu)，中國企業(yè)除國家電網(wǎng)、中興、華為、海爾外，研發(fā)參與程度仍然較低。中國物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專利申請更多來自外國企業(yè)。

7．國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的研究集中在G部（物理）和H部（電學(xué)），分別涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)原理的研究和物聯(lián)網(wǎng)在電學(xué)方面的應(yīng)用。中國在基本電器元件和電通信技術(shù)領(lǐng)域的專利申請較多，中國申請涉及的技術(shù)主題更多是使用底層芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取以及存儲等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的二次開發(fā)，這間接反映了我國在傳感器和芯片設(shè)計制造能力較薄弱的現(xiàn)狀。

8．國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)的對比研究中，中興的專利組合優(yōu)于海爾的專利組合，無論從有效性和所有權(quán)維度，技術(shù)和使用維度，還是地理維度?；谥信d專利組合與三星專利組合的對比研究，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，以中興為代表的中國公司在全球市場上同其他跨國大企業(yè)競爭中不落下風(fēng)，至少是互有優(yōu)勢。