红外人体检测技术专利分析

摘  要：对红外人体检测技术的原理、发展现状进行了详细的介绍，并且以CNABS中公开的专利文献为基础，在CNABS中利用检索式“人s红外s（检测or感应or识别）”对2001年—2020年公开的涉及红外人体检测技术的专利进行了检索，利用incoPat专利分析软件对检索结果进行了筛选，获得与红外人体检测技术密切相关的专利数据，以此为基础，对专利申请量的发展趋势、申请人的分布概况以及所涉及到的主要技术分支进行了介绍，并结合技术发展的客观规律进行了分析。

关键词：红外人体检测;专利;申请量;申请人;技术分支

Abstract：The principle and development status of infrared human detection technology are introduced in detail，and based on the patent literature published in CNABS，the retrieval type “human s infrared s （detection or induction or recognition）” is used in CNABS searches for patents related to infrared human detection technology published from 2001 to 2020，and uses the incoPat patent analysis software to screen the search results to obtain patent data closely related to infrared human detection technology. Based on this，The development trend of the number of patent applications，the distribution of applicants and the main technical branches involved are introduced，and the analysis is combined with the objective laws of technological development.

Keywords：infrared human detection;patents;application volume;applicants;technical branches

0  引  言

物联网（The Internet of Things，简称IOT）连接的是世間万物，通过先进的识别、传感技术，把所有物体的状况转化为各种参数，再通过互联网实现信息共享，形成一个关联万物的网络。物与人之间的交互关联是物联网技术发展的一个重要分支。近年来，随着物联网技术的发展，红外传感器在人体检测方面的应用得到了广泛的开发。

常用的红外探测器有主动式红外探测器、被动式红外探测器。主动式红外探测器的工作原理是红外射线被探测器的发射端发出并被接收端接收，当有物体经过发射端与接收端之间时，红外信号被阻断，接收端无法接收到红外射线，产生报警信号[1]。该种探测技术不能对入侵对象进行区分，尤其是无法区分人体和非人体。

被动式红外探测器一般由光学系统、热释电红外传感器、处理电路组成。其中热释电红外传感器检测的原理是：在温度发生变化时，晶体内部自发极化强度发生改变，在晶体表面产生电荷集聚。被动式红外探测器包括两个反向串联的热释电元件，环境背景红外辐射对两个热释电元件具有相同的作用，由于晶体元件产生的电荷将相互抵消，消除了环境因素干扰。热释电红外检测只有在红外辐射强度变化时，才有信号输出;如果红外辐射稳定不变，检测器输出信号将为零。因此，必须对红外辐射进行调制，使其产生辐射变化，常用的调制器件为菲涅尔透镜。菲涅尔透镜由多层、不同焦距的透镜组成，各透镜的法线汇聚于热释电元件中心，以形成等间距视场分布。当人体进入任何一个视场时，热释电元件接收的热能发生变化，原有热平衡被打破，产生电信号输出[2]。通过对被动式红外探测器输出信号的频率、图像信息等进行处理，可以准确地识别出人体热源，因此，基于被动式红外探测器的人体检测技术在安防、智能家居等领域被广泛采用。

近年来，我国红外人体检测技术领域发展迅速，专利申请量大幅提高，对这些专利数据的分析，可以揭示我国红外人体检测技术目前的专利现状和预示未来的发展趋势，为相关企业和个人的技术研发和专利申请提供参考。

1  红外人体探测专利技术分析

作者就职于国家知识产权局专利审查协作广东中心，长期从事光学领域的发明专利实质审查工作，尤其是红外检测技术领域。下面在中国专利文摘（CNABS）数据库中对2001年—2020年期间涉及红外人体检测技术的专利进行统计，通过在数据库中检索“人s红外s（检测or感应or识别）”获取分析样本，并利用incoPat专利分析软件对分析样本进行筛选后，对专利申请量的发展趋势、申请人的分布概况以及所涉及到的主要技术分支进行分析。

2001年—2020年间CNABS数据库中公开的涉及红外人体检测技术的专利申请量发展趋势如图1所示，从图中可知，涉及红外人体检测的专利申请量整体呈逐年上升趋势。其中，2006年—2017年是该技术的飞速发展期，专利申请量增长迅猛。主要原因是：这些年来物联网作为新一代技术发展方向，吸引了众多企业和科研机构在该领域大力投入，直接促进了智能家居、人工智能、安防等技术的飞速发展;同时，国家深入实施知识产权强国战略，颁布了众多激励政策，并逐步加大了对知识产权的保护力度，直接提高了社会公众的知识产权保护意识，刺激了社会各界的专利申请积极性。自2017年后申请量逐年下跌，一方面原因是，红外人体检测技术自身技术门槛不高，专利申请所涉及的技术分支主要侧重于实际应用而非红外检测技术本身，在相关应用技术专利申请经过飞速发展期之后趋于饱和;另一方面在于，社会各界对于专利申请质量的要求越来越高，从重视量的阶段进入重视质的阶段。

图2示出了该技术领域内的重点申请人分布，从图中可以看出该技术领域内的重点申请人集中度非常低，专利持有非常分散，这与红外人体检测技术领域的专利申请偏重应用有关。例如国家电网公司、国网河北省电力公司所申请的专利主要涉及红外人体检测技术在变电站以及高压传输线路上的应用，用于避免人员触电，提高生产安全性;另外，長虹电器、巨扬电器、格力电器等公司所申请的专利集中于家电领域，如空调、冰箱、空气净化器、电视、照明等，主要用于智能家居自动检测人体以智能控制和调节家用电器。

图3为利用incoPat专利分析软件对检索结果进行分析，智能提取的技术领域分支，中间圆环代表该技术领域的粗略分支，外环是对各粗略技术领域的进一步细分，各区域的大小代表该技术分支下申请量的占比。从图中可以看出红外人体感应技术的主要涉及领域包括：（1）人体红外感应系统，主要涉及新的红外传感器结构、人体红外信号处理方法等，主要目的是提高人体检测的准确性、灵敏性;（2）智能家居，如空调、智能垃圾桶、红外人体感应开关、感应发光、饮水机、自动冲水、自动广告等，主要用于根据人体进入或离开来智能开启或关闭家用电器;（3）安防系统，如报警系统、门禁系统等，主要用于防盗、防窃，以及避免或提醒人员进入危险场所。

从图4中可以看出，红外人体检测技术专利主要集中的分类领域为：（1）“G08B信号装置或呼叫装置、指令发信装置、报警装置”“G05B一般的控制或调节系统，用于这种系统或单元的监视或测试装置”，涉及内容主要为安防报警器;（2）“F21V照明装置或其系统的功能特征或零部件”“F21S非便携式照明装置或其系统”“F21Y涉及到光源的构成，与F21L、F21S和F21V相结合的引得分类表”，涉及内容主要为根据人员进入或离开控制照明装置开关、明暗、色温、颜色等参量，以实现节能、氛围照明等智能控制;（3）“H04N图像通信，如电视”“G06K数据识别、数据表示”“G09F显示、广告、标记”，涉及内容主要为智能控制电视、多媒体设备的开关、明暗、色彩、播放模式、角度等，以提高用户的观影体验;（4）“G07C时间登记器或出勤登记器、登记或指示机器的运行”，涉及内容主要为门禁系统、计数系统、统计系统等，用于提高门闸的智能性，以及用于公共场合，如公园、商场、景点、展厅、道路交通等的人数统计、人流控制等;（5）“F24F空气调节、空气增湿、通风、空气流作为屏蔽的应用”，涉及内容主要为依据人员自身状态进行空调、空气净化器、通风换气装置、加湿器等的智能开关、风向风力调节、温度调节、湿度调节等。

图5示出了各分类领域下专利申请量的发展趋势，图中气泡的大小表示申请量的多少。从图中可以看出，各技术分支下专利申请量的发展趋势整体相似，前面提到2006年—2017年是飞速发展期，2017年各分支下申请量均达到峰值，2017年后申请量逐年下跌，与该技术领域整体的申请量发展趋势也相符。

2  结  论

综上所述，近年来我国在红外人体检测技术上取得了较大的发展，本文对红外人体感应技术的原理进行了介绍，对涉及红外人体检测技术的专利进行了统计，对专利申请的趋势、申请人的分布、涉及的技术分支等进行了深入的分析，对我国企业进行红外人体检测技术的研发和专利申请工作具有重要的参考意义。

参考文献：

[1] 李峻薇，占志彪.一种主动红外探测报警系统的设计 [J].安防科技，2008（4）：30-32.

[2] 李博雅，李方敏，刘新华，等.基于PIR Sensor的单目标跟踪系统的设计与实现 [J].传感技术学报，2014，27（9）：1214-1220.

作者简介：武晓卫（1986—），男，汉族，河南洛阳人，助理研究员，工程硕士，毕业于华南师范大学信息光电子科技学院，主要研究方向：光学领域的发明专利实质审查。