透过专利分析看物联网环境下电视技术的发展

夏 鹏，于 雷

（国家知识产权局专利局 专利审查协作北京中心，北京 100190）

责任编辑:许 盈

今天，物联网技术刚刚为人们所熟悉，从严格的意义上说，物联网甚至还没有一个准确的概念。目前业界比较认可的一种定义是指利用RFID、红外传感器、全球定位系统等信息传感设备，依托通信网络进行传输和互联，利用计算机实施和软件系统进行信息处理和知识挖掘，最终实现人与物、物与物的信息交互以及生产生活信息的无缝衔接，进而达到对物理世界的实施控制、精确管理和科学决策[1]。而电视技术已经成功发展多年，有着相当成熟的硬件设施和通信网络，更为重要的是，电视广播网络早已深入千家万户，有着极高的普及度。有统计数字表明，我国广播、电视覆盖人口分别达到96.31%和97.23%[2]，这显然是一个极好的新应用的开发平台，如果能将物联网与电视技术结合在一起，必然能够激活现有的电视设备和广播网络，为电视广播相关的企业提供一片新的领域，同时也能够极大地促进物联网的应用。已有人提出，广播电视网络就是一个高端的物联网[1]，并且提出了基于广播电视网络物联网的几大应用，包括交互视频业务、多媒体通信、视频监控、智能家居以及家庭医疗等。可见，在广播电视领域，物联网有着极大的应用前景。专利一向是新兴技术应用的风向标，企业在新产品投放市场之前，往往都会先申请专利以寻求垄断保护，考察当前其他企业申请专利的情况，就能够得出在未来数年内，哪些应用将是市场的热点，哪些技术才是企业应当关注的重点，从而为企业的产品研发提供方向性的参考，但时至今日与物联网有关的专利分析仍然偏少，可见的多是对单个物联网专利的分析[3-5]，没有与具体的应用领域相结合。本文则是将物联网技术与电视技术相结合，着重分析在当前条件下物联网在广播电视领域的一些颇具发展前景的方向，希望通过本文，为电视技术领域相关企业提供一些有益的指导。

1 有线电视网络与物联网的整合

现有的物联网或者传感器网与远程计算机之间的通信主要依靠专有网络，例如，Internet、GSM等，并且在实施过程中需要专门布线、安装，这就带来了两个问题，一个是网络使用成本较高，另一个是需要专门的维护措施，因而物联网应用迫切需要一种成本低、快捷、方便的接入方式。另一方面，在实际生活中，特别是对于广大家庭来说，有线电视网络有着极高的普及率，作为有线电视必备设备的机顶盒除了具有数字电视的功能外，还具有双向数据通信能力，并且由于其具有功能强大的微处理器，还具有进行一定网络应用的潜力，因而利用现有的有线电视网络及终端设备来引导物联网应用成为一种非常具有吸引力的选项。

专利CN102164313A提出了一种整合无线传感模块的电视机顶盒，无线传感模块采用符合ZigBee标准的无线射频收发单元，使得传统的电视机顶盒具有了与家庭中的其他无线设备通信的能力，该机顶盒还具有标准机顶盒模块，在通常的意义上，标准机顶盒模块只是用于完成有线电视的应用，但在本发明中，也将该模块的功能进行了扩展，使其能够与无线传感模块交互，进而承载物联网的应用。具体来说，在微处理器对无线网络数据进行处理后，可将处理后的数据发送给标准机顶盒模块，标准机顶盒模块可根据需要将相关信息显示在电视机上或者通过有线电视网络上传到远端服务器，这就形成了由家庭物联网到远端服务器的传输线路，而由远端服务器到家庭物联网的传输线路则是上述过程的逆过程，只需在标准机顶盒模块中设置一判决装置，用于判断远端服务器传送的数据类型，由此该专利以电视机顶盒为中心构建了家庭物联网，最大限度地利用了现有设备，既降低了物联网的应用成本，又增加了传统电视设备的功能，使其与物联网应用进行了整合。

专利CN101895584A则给出了一种不同的思路，它利用的不是机顶盒经有线电视网络进行双向通信的能力，而是利用机顶盒本身构成了一个自组织网络（见图1），在该专利中，机顶盒向下通过RS-232或者RJ-45与物联网采集模块相连，向上同样通过RS-232或者RJ-45与附近其他的机顶盒相连，机顶盒之间采用“多级跳”的方式传送数据，即RS-232或者RJ-45网络的作用范围之内，数据在相邻的机顶盒之间依次向上传递，直至传递至骨干网接入模块，骨干网接入模块最终将数据发送至后台服务器。

2 电视对物联网应用的承载

家居环境的监测与控制是物联网应用的一个主要方向，其主要关注对居住安全、居住环境的监测与控制，例如房间的入侵检测、异常情况检测，以及对屋内温度、空气、湿度的检测等，其不但能向房屋主人实时提供上述检测结果，还给予房屋主人控制家中设备的能力。而当前的数字电视一般同时具有显示、存储、联网以及交互的能力，基于这些功能上的优势，数字电视成为承载这一应用的重要设备。

专利CN102176747提供了一种基于数字电视的家居视频监控系统，该电视外联一摄像头，可对房间内的情况进行拍照与摄像，数字电视内部增加了模式识别模块与监控模块，模式识别模块用于对摄像头所采集的视频信号进行分析，判断其中是否存在异常，如果判断有异常情况发生，则可触发报警与监控模块，监控模块一方面控制摄像头对异常情况进行跟踪监测，另一方面则将相应信息通过图像或者文字的形式发送给房屋主人，同时数字电视原有的存储设备还可记录对应的视频信号，从而构成了一个完整的家居监控设备。从上述描述可以看出，该新型视频监控系统与传统的数字电视完全兼容，只是增加了一些用于监控的功能模块，并且这些监控功能模块完全可以采用已有技术来实现，例如模式识别模块，便可利用已有的相邻帧差法判断房间内是否有人在走动等，该专利通过这些监控功能模块与数字电视原有的功能模块相配合来共同完成对家居环境的监测任务，因而极大地降低了系统实现的难度与成本。

专利CN101930657提出了一个与前述专利相类似的构思，但是其所关注的不再是房屋的入侵检测，而是家居环境的安全检测，在该专利中使用了更多的环境传感器，例如烟雾、气体以及温度传感器，由于使用了多个传感器终端，电视机顶盒中特别增加了为上述传感器分配地址的网关模块，由此建立传感器与电视机顶盒相连接的局域网，智能传感器采集的数据通过WiFi网络传送至电视机顶盒，机顶盒内的数据处理模块用于处理上述数据，并根据上述数据判别房屋内的环境参数是否已经超过了正常水平，如果是，则一方面将报警信号发送至有线电视网前端的报警服务器，由报警服务器将报警信息通知房屋主人或者对应的应急部门，另一方面将封装为DLAN格式的监测数据发送至控制模块，控制模块依据预设的联动策略启动对应的应急装置。

如果说上述两个专利中的电视设备承载的主要还是安全监控与自动报警功能，那么CN102393707则将监控扩展到了家居生活的方方面面，并允许房屋主人对家中设施进行远程控制，但是该专利的技术方案与上述两个专利之间并不存在技术障碍，只是对应地增加了用于接收用户输入指令的人机界面，这主要是因为在解决了传感器与机顶盒之间连接组网以及机顶盒与前端服务器之间的网络传输问题之后，剩下的只是在现有的机顶盒基础上构建新的应用，这对当前功能强大的机顶盒来说并不是问题。

[1]秦龙，孙国兵，姚琼，等.物联网与广播电视概述[J].广播电视技术，2011（S1）：32-45.

[2]发展广播影视共建美好城市创造美好生活:田进在上海世博会“信息化与城市发展”论坛上的演讲[EB/OL].[2012-03-03].http://www.cctv.com/cctvsurvey/special/01/20100721/102864.shtml.

[3]中国科学研究院.物联网相关专利[J].高科技与产业化，2011（2）：68-69.

[4]中国知识产权研究会专利委员会.物联网射频识别专利技术现状及其发展趋势[M].[S.l.]：中国知识产权研究会专利委员会，2011.

[5]桑芝芳.物联网概念类上市公司中国专利申请统计与分析[J].发明与专利，2011（4）：42-45.