1 引言
物聯網（Internet of Things，IoT），最早的概念出現在1995年比爾蓋茨撰寫的《未來之路》（The Road Ahead）一書中。在該書中，遺失的物件會發信息給用戶，告知其所在位置。這在當時是一個完全嶄新的科技概念，以目前的科技發展水平來看，雖并未發展到普遍應用此概念，但利用電子標簽等技術來鎖定貨物所在位置，已應用于供應鏈、貨運及物流等行業。1999年，麻省理工學院自動識別中心（MIT，Auto－ID）的Kevin Ashton教授將RFID 及傳感器應用于日常生活，將物品標記應用。提出“萬物皆可通過網絡互聯”，闡明了物聯網的基本含義。近年來，隨著網際網路越來越發達，云端技術的應用日趨成熟，使物聯網由云端技術產生更多的應用面。隨著技術和應用的發展，物聯網的內涵已經發生了較大變化。
國際電信聯盟（ITU）發布的《ITU互聯網報告2005：物聯網》，對物聯網做了如下定義：通過二維碼識讀設備、射頻識別（RFID） 裝置、紅外感應器、全球定位系統和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
2 專利分析策略
本分析報告采用國際電信聯盟對物聯網的定義，以物聯網、M2M（人到人、人到機器、機器到機器）、電子標簽、射頻識別（RFID）、二維碼 、無線通信、全球定位、傳感器 和IPv作為技術相關關鍵詞，同時參考國際專利分類號，在全球專利數據庫共檢出相關專利族＊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據問題，提高了分析的準確性。
3 物聯網相關專利分析
3．1 申請趨勢
專利申請優先權項中的申請日是最早申請專利時間，對優先權申請日進行排序，以統計年度專利申請量，并得到芯片領域的年申請數量分布圖。由于專利從申請到公開一般需要持續一段時間，甚至可能長達18個月，如果申請人通過PCT程序提出國際申請，則進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：物聯網專利的申請總體趨勢分析圖
從1996年至2000年，開始出現少數物聯網相關專利申請，物聯網概念剛剛興起。
自2000年，隨著無線傳感器、視頻監控、M2M等物聯網技術和應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網發展計劃。
2010年后申請量顯著增加。中國于2009年將物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一，寫入“政府工作報告”，物聯網在中國受到了全社會極大的關注，其受關注程度是在美國、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 全球技術分布
從全球專利的原始申請國我們可以看出物聯網領域的技術分布趨勢，專利申請人一般首先在其所在國申請專利，然后在一年內利用優先權申請國外專利。下圖中，專利優先權項的國家顏色深淺表示所在國的本國專利申請數量的多少。從專利申請人優先權所屬國的數量分布上可以了解各國家在該領域的技術實力。
圖2：優先權專利申請的國家分布
圖2為優先權專利申請的國家分布，從中可見，中國的顏色最深，在數量上中國占據第一位，標志著物聯網技術和產業正在國內迅速崛起和發展壯大，我們將在下文對專利質量做進一步研究。其次，是美國，作為物聯網的產生和最早應用的國家，其擁有非常大的專利優勢。然后是日本、韓國、德國、法國、英國等。
3．3 行業領先企業
通過對物聯網專利進行分類排序，考察該領域專利申請量最多的企業，從中可知行業中知識產權投資領先的企業。
圖3：前30位專利權人構成分析圖
圖3是物聯網相關技術專利前30位專利權人構成分析圖，從圖中可以看出，擁有物聯網相關技術專利數量最多的專利權人來自韓國、美國、日本和歐洲，如LG、高通、三星、松下、愛立信、NEC、IBM等。中國企業有國家電網、華為和中興。
3．4 技術領域分布
圖4：物聯網專利技術概念樹狀分布圖
圖4是物聯網專利技術概念的樹狀分布圖，可以看到，雖然物聯網專利技術概念的分布較為分散，但仍然可以觀察到幾大重點技術概念的分布，比如傳感網、傳感器、藍牙、天線射頻、視頻監控等技術。
3．5 主要企業技術定位
圖5：主要企業技術定位
無線通信技術是眾多企業爭相布局的主要技術，其次是RFID，電子標簽，ZIGBEE等技術。高通在各個細分技術領域內都有大量專利布局，此外三星和LG也有較多的專利布局。
3．6 專利權人引證關系分析
圖6：主要引用關系分析圖
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，說明其專利技術重要性非常高，其次是三星和LG。國家電網引證關系比較獨立，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顯示了物聯網技術領域全部專利族的技術總體分布，每個技術領域使用了關鍵詞表示相關技術。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，顯示的是物聯網在停車管理方面的應用。其次，是粉紅色的幾個簇，分別是物聯網應用于自動灌溉（Automatic dispensing irrigation）、防盜（Anti－theft）、鍋爐系統監控（boiler system monitor）。還有棕色的簇，代表是物聯數據采集（Thing data acquisition）方面的創新活動。
圖7：物聯網專利聚類圖
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，國內有關物聯網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超過40000個，專利申請量激增，出現了迅猛發展的態勢。
對比國內外有關物聯網專利申請的情況我們不難看出，我國物聯網起步較早，國內外物聯網大力發展的時期是相同的，但國內申請量要多于國外申請量。
4．2 國內領先企業
圖9：中國專利前30位專利權人構成分析圖
圖9是物聯網相關技術中國專利前30位專利權人構成圖，在專利數量排名前30的專利權人中，國內專利權人占了40％，其中大學9所，科研機構1所，企業4家。這反映了目前中國物聯網技術研究主要集中在高校及科研機構，與其余16家外國專利權人都是企業相比，中國企業除國家電網、中興、華為、海爾外，研發參與程度仍然較低。另外16家外國企業，我們看到了物聯網技術的全球領先企業，高通、LG、三星、交互數字技術公司（Interdigital）等。
4．3 技術概念和IPC號分布
圖10：中國專利技術概念分布圖
圖11：中國專利IPC分類排名表
中國專利的技術概念主要集中在RFID、BASE STATION、ZIGBEE和GPS。結合IPC號排名表來看，專利申請集中在H04W（無線通信網絡）、H04L（數字信息傳輸）、H04B（傳輸）、G06K（數據識別、數據表示）、G06F（電數字數據處理）、G06Q（數據處理系統或方法）、G05B（系統或單元的監視或測試）、G08C（測量值、控制信號或類似信號的傳輸系統）、H04M（電話通信）、H04N（圖像通信）等。目前國內物聯網的研究集中在G部（物理）和H部（電學），分別涉及物聯網技術原理的研究和物聯網在電學方面的應用。中國在基本電器元件和電通信技術領域的專利申請較多，中國申請涉及的技術主題更多是使用底層芯片進行數據的讀取以及存儲等物聯網設備的二次開發，這間接反映了我國在傳感器和芯片設計制造能力較薄弱的現狀。
5 國內企業專利組合的質量評估
接下來，我們將選取行業內專利數量排名靠前企業，中興和海爾作為分析對象，以評估其專利組合的價值。
任何專利戰略的基礎都在于該企業或機構擁有的專利組合（專利包），成功的知識產權戰略應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，達成技術，專利和產品市場的統一。為了獲得科學的評價結果，通過在相應的知識產權環境中比較定位的方式來評估專利的法律，技術和市場價值。
下面按照46個分析指標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
第一組度量指標包括11個指標，這些指標與被分析的專利組合的有效性和所有權有關，紅線表示了中興的專利組合，藍線表示了海爾的專利組合。如果這條紅線或藍線恰好是在淺橙色區域內，這表明專利技術高于平均水平；處于深橙色區域表示低于平均水平，處于白色區域表示非常杰出。
圖12：中興VS海爾專利有效性和所有權度量雷達圖
中興和海爾的專利組合與市場中現有技術相比，要年輕得多，有限的專利權期限較長，這是一個顯著的優勢。引用現有技術的專利數高于行業平均水平，將在訴訟中處于優勢。同時，中興和海爾的專利組合在共同專利權人和發明人平均數方面，均優于行業平均水平。兩者相比，中興的指標更強一些。
中興和海爾的物聯網專利復審計數和無效計數都缺失，兩者的大部分專利都未經歷復審和無效程序。
5．1．2 技術和使用
圖13：中興VS海爾專利技術和使用度量雷達圖
第二組指標針對的是專利自身的結構。計算權力要求的長度、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。該雷達圖顯示中興和海爾的專利組合與世界范圍內的業界平均水平相比，選定的專利組合表現出一些優勢和劣勢。
總體而言，藍線大部分位于淺橙色和白色區域——表明了中興專利組合高于業界平均水平，也高于可比的海爾的專利組合。在通用性（Generality，不同技術分類中的廣泛應用）、原創性（Originality，更多突破性技術）、輻射度指標（Radicalness，更激進的突破技術）上，中興專利組合的指數均高于平均值。這是一積極的跡象，因為這些指標表明了中興的技術不僅與多個技術領域中的后期發明相關，而且對于其它行業中的其它應用具有相關性。
“鯊魚”（Shark presence， 選定的技術被另外實體／專利權人引用的次數超過總引用次數的30％）和“捕食者”（Predator presence，選定的技術被另外實體／專利權人引用的次數超過總引用次數的15％ ）指標表明，中興的技術在該行業是一些企業的參考標準，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人自己）、權利要求長度（Avg． claim length）和近5年內的新專利（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，除了在通用性（Generality，不同技術分類中的廣泛應用）方面略勝中興。
5．1．3 地理度量指標
圖14：中興VS海爾專利地理度量雷達圖
中興的技術得益于各個主要市場上廣泛的保護范圍（參見圖14）：中國、法國、德國、美國，在大部分發達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、授權或申請中的專利數、授權百分比等指標，都高于業界平均水平，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也表現不錯，如授權或申請中的專利數、專利在第一梯度國家和金磚國家的覆蓋。
總體而言，中興在物聯網領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品銷售到全世界的企業具有重大意義。
5．1．4 中興的高價值專利
進一步，通過計算專利家族大小、前向引證、捕食者、通用性、原創性和有效性，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 國內企業與國外企業的對比
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）進行技術和使用維度的對比，了解一下，國內企業和國外企業在專利技術上的差距。
6．1 三星與中興
6．1．1 有效性和所有權
圖16：三星VS中興專利有效性和所有權度量雷達圖
藍線代表中興，紅線代表三星。我們看到，在有效性和所有權維度，中興在與三星的對比中，占有優勢。中興在專利平均年齡、引用現有技術的專利數、同期審查中的現有技術、共同專利權人、發明人平均數等指標優于三星；而三星僅在超過5年有效期的專利指標優于中興。
6．1．2 技術和使用
圖17：三星VS中興專利技術和使用度量雷達圖
在技術和使用維度，中興與三星則互有優勢，中興專利組合在原創性、輻射度指標優于三星專利組合，并在各種前向引證指標（如“鯊魚”、“捕食者”和“公司圍墻”）優于三星專利組合。但三星專利組合在IPC多元性和通用性等指標優于中興專利組合?？梢?，在物聯網領域，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競爭中不落下風，至少是互有優勢。
6．1．3 地理度量指標
圖18：三星VS中興專利地理度量雷達圖
在地理維度的對比中，三星專利組合占據較大優勢，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、授權或申請中的專利數指標上也優于中興專利組合。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 結論
1．隨著技術和應用的發展，物聯網的內涵已經發生了較大變化。本報告采用國際電信聯盟對物聯網的定義，在全球專利數據庫共檢出相關專利族＊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，開始出現少數物聯網相關專利申請，物聯網概念剛剛興起。自2000年，隨著無線傳感器、視頻監控、M2M等物聯網技術和應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網發展計劃。中國也于2009年將物聯網列為國家五大新興戰略性產業之一，2010年后申請量顯著增加。
3．優先權專利申請的國家分布中，中國的數量占據第一位，標志著物聯網技術和產業正在國內迅速崛起和發展壯大。其次是美國，作為物聯網的產生和最早應用的國家，其擁有非常大的專利優勢。
4．擁有物聯網相關技術專利數量最多的專利權人來自韓國、美國、日本和歐洲，如LG、高通、三星、松下、愛立信、NEC、IBM等。中國企業有國家電網、華為和中興。
5．物聯網專利概念分布較為分散，可以看到幾大重點技術概念的分布，比如傳感網、傳感器、藍牙、天線射頻、視頻監控等技術。 物聯網的應用最多是在停車管理方面，其次是自動灌溉、防盜、鍋爐系統監控。
6．對比國內外有關物聯網專利申請的情況我們不難看出，我國物聯網起步較早，國內外物聯網大力發展的時期是相同的。中國物聯網專利的中國物聯網技術研究主要集中在高校及科研機構，中國企業除國家電網、中興、華為、海爾外，研發參與程度仍然較低。中國物聯網相關專利申請更多來自外國企業。
7．國內物聯網的研究集中在G部（物理）和H部（電學），分別涉及物聯網技術原理的研究和物聯網在電學方面的應用。中國在基本電器元件和電通信技術領域的專利申請較多，中國申請涉及的技術主題更多是使用底層芯片進行數據的讀取以及存儲等物聯網設備的二次開發，這間接反映了我國在傳感器和芯片設計制造能力較薄弱的現狀。
8．國內領先企業的對比研究中，中興的專利組合優于海爾的專利組合，無論從有效性和所有權維度，技術和使用維度，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，在物聯網領域，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競爭中不落下風，至少是互有優勢。
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