智能冰箱食材識別專利分析

彭曉芳，吳潔*，吳月霞，劉沙沙

江蘇科技大學經濟管理學院（鎮江 212003）

隨著物聯網技術的迅速發展，互聯網思維已經滲透到傳統家電產業，智能冰箱技術不斷發展和升級[1]。2014年是中國智能冰箱“元年”，國內幾大品牌家電紛紛推出智能戰略。長虹旗下美菱將圖像識別技術與云計算、大數據、變頻等多種技術相結合，實現CHIQ冰箱的食品管理，拉開智能冰箱的發展帷幕。食材管理技術是利用信息采集技術和信息處理技術識別食材，并確定食材存放溫區及調節溫度范圍，確保食材新鮮營養[2]。食材識別技術是食材管理領域的重要分支，同時也是近年來食材管理領域中發展最為熱門的技術[3]。智能冰箱中的很多應用是基于對冰箱中存儲食物的識別來開展，然而智能冰箱發展的難點在于食品識別，如何研發新的食材識別關鍵技術是智能冰箱食材識別研究領域的重要問題。

專利是企業創新活動的關鍵資源，其作用已從防御性手段轉變成戰略性工具[4]。研究智能冰箱食材識別領域的專利技術，有利于智能冰箱企業增強核心競爭力、優化專利布局、加快培育高價值專利，以更快促進產業轉型升級[5]。基于此，篩選智能冰箱食材識別領域的國外來華布局態勢、申請區域態勢、申請技術分布及主要申請人等，并對此進行深入分析，找出智能冰箱食材識別領域的不足，以預測產業發展趨勢，促進中國智能冰箱關鍵技術創新和良性發展。

1 申請趨勢

食材識別技術大致有三個分支方向：食材圖像識別、RFID標簽識別、食材條形碼識別。采用的專利文獻數據主要來自智慧芽全球數據庫，通過篩選智能冰箱食材識別領域和其三個技術分支的關鍵詞和IPC分類號，對其初步檢索、擴展檢索等，以保證數據檢索的全面性，最終確定智能冰箱食材識別技術的檢索式，檢索截至時間為2017年12月31日。共檢索出全球1 103件專利，其中國內專利申請697件，國內原創申請638件，國外來華申請59件（發明專利申請通常是在申請日18個月后才能被檢索查詢，為保證專利分析的準確性，2017年部分專利數據僅供展示之用）。

1.1 中國原創專利申請趨勢

專利是企業創新能力和核心競爭力的重要體現。中國原創專利可輻射中國的技術創新水平和競爭態勢。在智能冰箱食材識別領域中國專利中，中國原創專利申請占比91.53%。圖1（a）顯示，智能冰箱食材識別技術在2001年以前出現零星的專利申請。2003—2006年，中國原創申請剛剛起步，處于摸索階段，增長趨勢較為緩慢；繼2006年后，由于國家和政府對專利申請的重視程度不夠，出現下降趨勢；而在2008年后，中國原創申請開始發力，國內原創申請量占中國總專利申請量的80%～96%，進入快速增長期。可見在本國市場競爭中逐漸掌握著主動權，在智能冰箱食材識別領域的新興市場地位越來越突顯。

中國原創申請在全球的申請總量占比分別為食材圖像識別53.63%，RFID電子標簽識別34.43%，食材條形碼識別37.38%。圖1（b）給出中國智能冰箱食材識別技術在各分支方向專利申請趨勢。近年來3個技術分支方向上均有發展，但發展較不均衡，食材圖像識別技術發展趨勢較為顯著，其他技術分支發展較為薄弱。

圖1 食材識別領域中國原創專利申請趨勢

1.2 國外來華申請趨勢

通過分析智能冰箱食材識別技術國外來華專利的動態，企業能更好把握國外來華在該領域的技術發展趨勢和科研方向。圖2是智能冰箱食材識別領域國外來華專利的布局趨勢。圖2（a）顯示，國外來華專利1997年及之前僅1件，2001年之后加強來華布局，但絕對數量較少。為更直觀地顯示國外來華布局的狀況，引入來華布局因子（來華布局因子=申請量/（全球申請量-中國申請量），2008年之后，來華布局因子基本維持在10%以上，尤其在2013年達到最高，來華布局因子為28%，可以看出國外巨頭非常注重對于中國地區的專利布局，也反映中國市場的吸引力。圖2（b）是智能冰箱食材識別領域各分支方向國外來華布局趨勢。同中國原創申請一樣，食材圖像識別技術的專利數量較高，而RFID電子標簽和食材條形碼識別技術國外來華專利數量較少。

2 申請區域態勢

通過對智能冰箱食材識別領域國內原創申請省市進行統計，洞悉該技術領域在省市呈現發展狀態。圖3（a）是智能冰箱食材識別領域國內原創申請的省市分布。國內原創申請主要分布在安徽、山東和廣東，分別占比21.21%，21.21%和14.50%。中國智能冰箱的強企合肥華凌股份有限公司、合肥美菱股份有限公司、青島海爾股份有限公司分別位于安徽和山東，可以看出智慧芽全球專利數據庫檢索出的數據與實際情況吻合，然而上海、河南和天津等在智能冰箱食材識別領域的專利戰略布局相對弱化。如圖3（b）所示，中國大部分省市均有智能食材圖像識別技術；安徽省和山東省在智能冰箱食材識別技術分支均有較多專利，但在智能冰箱食材圖像識別技術上更具有優勢；廣東省和四川省相比其他分支，在智能冰箱食材圖像識別領域有更強的技術實力，反映中國智能冰箱食材圖像識別技術發展勢頭良好。

圖2 食材識別領域國外來華布局態勢

圖3 食材識別領域國內原創省市分布

3 申請技術分布

專利技術是指處于有效期內的專利所保護的技術。對檢索出來的智能冰箱食材識別專利技術數據進行整理，分成國內原創和國外來華兩大分支，對比分析兩大分支專利技術的差異，準確把握技術動態，從而預測技術發展態勢。

圖4是智能冰箱食材識別領域中國原創和來華申請的技術分布圖。可以看出國內原創申請和國外來華智能冰箱食材識別技術均主要集中在控制或安全設備的配置或安裝方向，F25D29（控制或安全設備的配置或安裝）的專利科研成果占據較大優勢，國內原創占比39.86%，國外來華占比22.60%，發展勢頭較好。此外F25D11（與冷卻機相關的獨立可移動的設備）和F25D23（一般結構特征）的國內原創和國外來華申請量也占據一定優勢。但中國原創在F25D29的專利數量占比要高于國外來華，F25D11與F25D23的占比較為接近。然而智能冰箱食材識別領域中國原創和國外來華的薄弱技術不盡相同，中國原創在H0429、H04N7、G06K9、H04N5等技術領域較為缺乏，而國外來華在G06K7、H04N5、G06F19、H04L12等技術領域較為匱乏。

圖4 食材識別領域中國申請技術分布

4 主要申請人

4.1 主要申請人分析

通過對智能冰箱食材識別領域的我國專利權人進行統計，找出該技術領域的領導者和主要競爭者，企業可以準確把握自身定位，制定合理專利布局。如表1所示，食材圖像識別技術和RFID電子標簽識別技術的前10名申請人是個人的只有1名，其他均為企業，而食材條形碼識別技術的前10名申請人均為企業。美的集團股份有限公司、青島海爾軟件有限公司、合肥華凌股份有限公司是智能冰箱食材識別3個分支方向的佼佼者。美的集團股份有限公司在食材圖像識別和RFID電子標簽識別的專利申請具有較大優勢，青島海爾股份有限公司在食材條形碼識別上專利申請量名列第一。

表1 食材識別領域我國主要申請人

4.2 主要申請人重點技術

食材圖像識別領域的重點技術如四川長虹電器股份有限公司涉及信息交互技術，是一種基于多攝像頭切換技術的冰箱內部查看方法。RFID電子標簽識別領域的重點技術如青島海爾軟件有限公司的基于射頻識別的專利技術借助采用射頻識別技術的管理系統來識別食材，了解智能冰箱儲存食物的信息。合肥華凌股份有限公司和美的集團股份有限公司的智能冰箱通過豎直和水平放置的兩套射頻天線線圈，使天線線圈與電子標簽上的感應線圈在電磁感應過程中產生水平和豎直方向的磁場，從而對來自任何角度的電子標簽進行識別，充分擴大識別范圍。食材條形碼識別領域的重點技術如合肥美菱股份有限公司的智能冰箱憑借可實現遠程監控的智能食材管理系統，采用視頻攝像頭進行條碼掃描，將食品信息存儲到相應的存儲單元中，同時中央控制單元計算食品的到期時間并將提醒信息發送至遠程的智能終端。四川長虹電器股份有限公司的智能冰箱食品錄入專利技術則通過掃描模塊掃描食品包裝上的條形碼，獲得食品信息。

4.3 申請人合作分析

在智能冰箱食材識別領域中國的原創申請中，共有合作申請121件，其中企業與企業合作99件，而其他類型的合作專利申請很少，如企業與高校合作僅1件。可見中國企業的合作研發側重于與企業合作。企業與高校合作代表一定的產學研結合比例，而中國企業與高校的合作比例較低，這一現象值得政府、企業、高校、科研院所深思。說明在智能冰箱食材識別領域，還需加強科研與產業的結合。

圖5 食材識別領域中國原創申請人合作情況

5 法律狀態

專利法律狀態是專利申請在錄入專利文獻數據庫時所處的狀態，專利的法律狀態關系著專利的歸屬，直接影響專利質量和專利交易。專利的法律狀態在專利引進、組建專利池和專利聯盟中有著不容忽視的作用[6]。

圖6對比智能冰箱食材識別領域國外來華申請和國內原創申請的法律狀態。國外來華和國內原創的專利授權率在34%左右，專利權人獲得技術授權后，需按時繳納年費來維持專利權，當維持專利權帶來的成本高于收益時，專利權人可能不會繼續維權。圖6顯示國外來華未繳年費比率大于國內原創，且在國外來華和國內原創所有法律狀態中排名第三，說明中國智能冰箱食材識別領域的核心專利不多，專利品質欠佳，導致專利權人不愿意繼續維權。自2009年起中國智能冰箱食材識別領域專利迅速增長，然而專利申請處于公開狀態的占比較小，一方面是因為一部分專利進入實質審查期，國外來華占比23.73%，國內原創占比38.84%；另一方面反映出中國專利申請少，申請人積極性不高等問題。國內原創專利無效占比1.03%，可能是因為專利權人未按時繳納年費、專利審查后未授權以及專利期限屆滿。處于公開、駁回、撤回、無效狀態的專利申請量占比很大，國內17.14%，國外30.50%，說明國內專利質量低下、專利權人資金薄弱，國外占比近乎國內占比的2倍，進一步反映中國智能冰箱食材識別領域設置專利壁壘，國外專利在中國市場上較為被動。

圖6 食材識別領域法律狀態

6 專利預警

中國在智能冰箱食材識別領域取得了豐碩的成果，但也存在多方面的問題。

1) 專利技術發展不均衡。智能冰箱食材識別領域3個技術分支的發展明顯不均衡，自2013年起，食材圖像識別技術專利申請量處于迅速增長期，發展勢頭良好，而RFID電子標簽技術和食材條形碼識別技術發展趨勢較為緩慢；區域分布對3個技術分支的發展也呈現不均衡狀態，各省市對智能冰箱食材圖像識別技術的研究較為深入，其他2個則較為薄弱。

2) 專利品質低下，存續期短。國內外法律狀態處于未繳年費、撤回、駁回、無效均占比較大，國內25.4%，國外42.36%，很多專利品質欠佳，專利權人維權帶來的收益小于成本時，便不再愿意繳納年費，使得專利存續期短。

3) 國外專利在中國市場上較為被動。自2015年來，來華申請專利出現下降趨勢，與此同時專利的撤回、駁回、無效所占比重也遠大于國內專利。自2011年始，來華食材圖像識別技術專利處于迅速增長期，而RFID電子標簽技術和食材條形碼識別技術專利申請均為0，可見國外專利在中國市場上較為被動。

7 結語與展望

專利技術對于智能冰箱食材識別領域發展的重要性不言而喻，其數量和質量在一定程度上反映企業的技術創新能力。通過分析中國智能冰箱食材識別領域專利技術的申請趨勢、區域態勢、技術分布和法律狀態，更加真實地反映技術研發狀況和產業競爭態勢，也發現中國智能冰箱食材識別技術創新能力不足和專利品質低下等問題。

基于此，建議在企業層面上，加大智能冰箱食材識別核心技術的研發投入，把握最新的技術動向，突破國外來華布局技術壁壘，占領前沿技術陣地；根據智能冰箱食材識別技術預警分析結果積極布局關鍵技術核心專利，提升風險防控能力。突出地區優勢，鼓勵強強聯合，推進區域統籌發展，建立集群優勢，共享專利成果。在政府層面上，組織企業、高校、研究機構圍繞重大核心技術、工藝和關鍵零部件開展產學研合作，在技術攻關的基礎上，培育高價值專利，形成法律價值度、技術價值度和經濟價值度高的專利和專利組合；通過項目扶持、技術指導及企業知識產權戰略推進計劃的實施，使企業普遍建立起企業專利微導航體系。