激光驱鸟专利技术现状分析

熊 晶

(国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心,广州 510530)



激光驱鸟专利技术现状分析

熊 晶

(国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心,广州 510530)

为了消除鸟类在机场、输电设备造成的安全隐患和损失,笔者基于2015年3月前已公开的激光驱鸟技术相关专利,从专利申请量、地域分布、专利类型、申请人和技术发展特点等角度,对国内外该领域研究的总体状况予以分析。分析结果表明,激光驱鸟技术的研究 正在进入热点期,其关注点主要在设备的可控性、自动化和多功能上。

激光驱鸟;专利申请;现状分析

近年来,随着人类活动范围的不断扩大,适合鸟类生活、栖息、繁衍的自然环境大幅度减少[1]。在此情况下,大量鸟类开始在机场、输电铁塔、变电站、高压塔杆等地生活、栖息、筑巢和繁衍,造成了以航空、电力为代表的各行业极大的安全隐患和损失,如1995—2005年鸟撞事件造成的航空事故超过6万例,仅美国民航方面因鸟撞造成的直接经济损失每年就超过600万美元[2-3]。而且鸟类在输电线路或电站塔头上的频繁活动,极易造成线路故障。国内外驱鸟方法主要有环境驱鸟、天敌驱鸟、音响驱鸟、煤气炮驱鸟、网捕与枪射、激光驱鸟、化学驱鸟、图案驱鸟等方法[1, 4, 5]。其中,激光驱鸟由于其较高的安全性和对鸟类而言较低的适应性,其有关技术和设备在近些年得到快速发展,相关专利申请量也大幅上升。因此,本文通过对国内外专利数据库中有关信息进行检索,在检索过程中将相关的同族专利予以去除,分析了激光驱鸟装置的专利申请情况,根据该技术专利在不同地区、年份、申请人和技术发展特点等,得到了激光驱鸟技术领域的研究发展方向。

1 历年申请量分析

激光驱鸟技术相关专利申请数量随年份的变化情况如图1所示。

图1 不同年份激光驱鸟装置相关专利申请数量

由图1可知,国际上对于激光驱鸟装置的研究于20世纪80年代后期逐步开始,在1987年出现第一件相关专利的申请。在随后的27a间,国际专利年申请量基本上呈增长趋势,在2011—2014年相关专利的国际申请数量已经达到72件,与1987年相比增长了710%。相比于激光驱鸟装置的国际专利申请,中国大陆的专利申请在2005年才开始出现,这反映出中国对于该领域研究的滞后性。在2011—2014年申请量发生跳跃性增长,年均申请量达到14.8件,相比于2003—2010年的总申请量提高了555.6%。截至2015年3月31日的公开数据,有关激光驱鸟装置的国际专利申请共达到116件,中国大陆申请量达到68件。由此可以看到,随着人类对机场、电力设施等场所安全性要求的增强,对不影响鸟类生存又能有效驱鸟的相关技术需求度的提高,激光驱鸟装置的相关研究开始进入热点期。

2 专利申请区域及类别分析

有关激光驱鸟装置的所有国际专利申请中,不同国家与地区的申请数量差别较大,如图2所示。

图2 不同地区及类别激光驱鸟装置相关专利申请数量

从图2可以看到,中国明显是该项专利申请的大国,其总申请量达到68件,比其他全部国际申请案件总量高出41.7%。除中国以外,对激光驱鸟装置的专利申请都集中在发达国家和地区,显然,这一领域的研究与国家经济发展水平是有所关联的。

从专利类别上看,在116件相关国际专利申请中,发明专利为65件,实用新型专利为51件,它们分别占到总申请量的56.0%和44.0%。其中,大部分实用新型专利申请出现在中国,占总量的84.3%。发明专利则主要集中在东亚地区,中、日、韩、台等国(地区)的申请量占到全部发明专利的73.8%。由此可以看出,尽管中国的科技研发实力迅速提高,但在科技创造的深度创新能力比其他发达国家仍有进一步提升的空间。

3 申请人身份分析

对专利申请人的分析可以判断该领域相关研发能力的分布情况。主要申请人专利申请数量及排名、不同区域与团队(个人)专利申请量汇总如表1和表2所示。

表1 主要申请人专利申请数量及排名

表2 不同区域与团队(个人)专利申请量汇总

由表1和表2可知,中国对激光驱鸟装置相关专利的申请主要集中在14个有关组织或个人中。其中,国家电网公司申请量为12件,排名第一,远高于其他申请人和组织。而其他申请人和组织的申请数量都小于8件,都集中在5件以下。这表明中国国有企业在研发能力上拥有较强的实力。总体来看,国际申请中以个人、科研单位和团体作为申请人的比例分别占到23.3%、20.7%和56.0%;而在中国的申请中,三者比例则分别占到总申请数量的13.3%、20.6%和66.2%。由此可见,对于激光驱鸟装置相关专利的申请主体都集中在科研单位和社会团体。这主要是因为激光驱鸟装置相关专利的设计难度、创新性要求较高,需要有雄厚的资金、组织支撑以及较强的团队协作。所以,将中国专利申请人分布特点与国际申请相比,国际申请中的个人申请的百分比要比中国高出10.0%,这说明中国在激光驱鸟装置领域的研究更加依靠于科研单位与社会团体,个人在其中所发挥的作用相对较小。

4 从专利看中国激光驱鸟技术发展特点

4.1 激光驱鸟技术基本原理

光是由原子处于激发状态时将能量以光子的形式发射出去形成的,激光则是经过连续的受激辐射过程而被引诱(激发)出来的光子队列[6]。由于鸟眼中角膜和晶状体的会聚效应,激光在视网膜上会聚的光斑直径很小,产生的强度却足可以损伤视网膜,对鸟眼实现刺激。江超等[5]根据高亮度激光束与飞鸟眼睛的相互作用机理,研究了激光波长与激光对鸟眼刺激强度之间的关系以及激光驱鸟的有效性。由于激光波长、入射光辐射度和光的亮度是对鸟眼睛造成伤害和惊吓的主要因素,因此,目前激光驱鸟装置大多数基于这一原理进行设计,采用高亮度激光束对鸟眼进行照射后所产生的强烈刺激作用,惊吓飞鸟,使鸟产生恐惧感而迅速离开保护区域[5]。

4.2 激光驱鸟技术发展特点

2005年中国的第一件有关激光驱鸟装置专利的申请CN2812589Y基于激光视觉驱鸟的原理,设计了一种激光驱鸟灯。其特点在于驱鸟效果显著、驱赶区域较大、无噪音污染。随后,该领域的专利研发数量明显加快,专利研发的方向主要集中在以下三个方面。

1) 可控化。由于鸟类栖息地不平整,而激光驱鸟装置的发射角度通常是固定的,这就使激光驱鸟过程中存在许多盲区,对驱鸟效果有所影响。因此,部分专利申请对激光驱鸟装置进行了改进。专利CN10398831A中所设计的激光驱鸟器通过在发射器底部设置角度调节单元和水平传感器,实现了对激光发射角度的自由调整,减少了发射盲区。专利CN204032166U提供的激光驱鸟器则通过调节激光发射高度及角度,增加了激光的照射范围,提高了仪器的驱鸟效果。专利CN204120059U提供的激光器通过光纤控制激光发射管,并可以控制激光筒做旋转运动的全方位式激光驱鸟器。专利CN102812945A则发明了一种可在地面和空中同时通过振镜控制输出的全彩色激光器,该设备一定程度上解决了现有激光驱鸟方式中激光颜色单一、扫描方式单一、无法阶梯式驱鸟的问题。总体上,这些专利通过从空间角度和激光波长两方面可控性的调整,使激光驱鸟装置的驱鸟效果得以大幅提升。

2) 自动化。现有的激光技术通常比较盲目,仅依靠激光扫射或手持瞄准式激光枪进行驱鸟。这种方式人力成本较高,瞄准精度低,驱鸟效果差。因此,专利CN202890328U设计了一种自动瞄准的多点激光驱鸟装置,该设备可以在短时间内对多只鸟实现自动检测、跟踪和瞄准,并利用低功率激光分时对多只鸟照射,实现驱鸟目的。专利CN202476328U则基于图像识别系统提供了一种自动化程度高、抗干扰能力强且成本低廉的机场激光驱鸟系统。专利CN204132233U设计了一种针对低空、低光条件的激光驱鸟器,该装置可以全自动全天候运转,驱鸟人员可通过摄像头远程监视鸟情,远程设定激光扫描轨道参数,变更激光扫描强度、速度和角度,彻底解决鸟类易产生适应性的问题。专利CN204014870U提供了一种能够吸收太阳能并将其转化成电能予以储存,并供电给激光发射的变电站智能激光驱鸟装置。专利CN104430293A则发明了一种自感应智能激光驱鸟装置,该设备可通过智能识别技术探测输鸟类活动,自动联动智能云台,开启激光器驱赶鸟类。总体而言,这些专利主要是减少人力投入,提供设备的自动化能力,提高激光扫描、驱鸟的精确度。

3) 多功能。一些发明人认识到目前市场中的驱鸟器方式单一,在保留激光驱鸟本身优势的同时,将其与其他驱鸟方式相结合,设计出一些多功能驱鸟器,试图提高驱鸟效果,如专利204032167U提供了一种多功能变电站声光驱鸟器,该装置采用发射激光和扬声器发声的方式从听觉、视觉两个角度同时控制的方法,实现驱鸟目的。CN103651326A则设计了一种适用于高压输电线,利用鸟类对超声波和激光敏感的方式来实现驱鸟的装置。

5 结 论

通过上述分析与探讨,得出了当下对驱鸟装置的需求及今后驱鸟装置的关注点。

1) 近年,专利申请数量的变化趋势表明,国际有关激光驱鸟技术的研究正在进入热点期,随着交通、输电等基础设施的进一步兴建,对该领域相关设备的市场需求将会增加,势必创造出更有效的激光驱鸟装置。

2) 激光驱鸟技术领域专利研发的关注点主要在其可控性、自动化和多功能性上,而这三个方面必将是未来值得继续改进、实现技术突破的重点。

3) 在中国建设创新型国家的过程中,要继续发挥中国各种科研单位、社会组织大而强的集体优势,促进团队协作,保持这些团体在该领域专利申请数量的优势;要鼓励个人创新,增强全社会的创新氛围,提高个人激光驱鸟技术专利申请的数量。

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(责任编辑 侯世春)

Analysis of the current situation of laser bird expelling patent technology

XIONG Jing

(Patent Examination Cooperation Center of the Patent Office, SIPO, Guangdong, Guangzhou 510530, China)

In order to eliminate the hidden danger and loss of the airport transmission equipment caused by birds, the author analyzed the general situation, on the basis of the relevant patents of laser bird expelling technologies published before March of 2015, of this field at home and abroad, from the aspects of numbers of patent application, area distribution, patent types, applicants and characteristics of technology development. The analysis result shows that the research on laser bird expelling technology is advancing into the hot spot stage, its attention mainly on the equipment of controllability, automatic and multifunctional.

laser bird expelling; patent application; analysis of the current situation

2015-08-10。

熊 晶(1987—),女,硕士,从事动物养殖领域专利审查工作。

TM752.5

A

2095-6843(2016)01-0053-03