传感网技术领域论文、专利的科学技术互动研究

袁 润 钱 过

(江苏大学科技信息研究所 镇江 212013)

·情报分析·

传感网技术领域论文、专利的科学技术互动研究

袁 润 钱 过

(江苏大学科技信息研究所 镇江 212013)

通过Thomson Innovation专利地图、CiteSpaceⅡ知识图谱对传感网技术领域的专利研究热点和科学文献研究重点进行比较分析，探讨专利引用论文的科学规律，表明论文与专利存在互动。

传感网 专利地图 知识图谱

1 引言

物联网(Internet of Things，简称IOT)的概念最早由麻省理工学院Auto-ID中心的Ashton教授于1999年在研究RFID时提出。所谓物联网，即物物相连的网络。国际电信联盟对物联网定义为：“物联网是一种人和物之间、物和物之间的新通讯形式，实现了从短距离的移动收发器扩展到长距离的器件和日常用品的通信”[1]。物联网涉及的新技术很多，其中的关键技术主要有射频识别技术、传感网技术、M2M技术和两化融合技术。国家“十二五”规划中，物联网技术作为新一代信息技术的重要组成部分已经被列为国家重点培育的战略性新兴产业，这标志着物联网已正式进入中国国家战略层面[2]。

据世界知识产权组织统计，每年科研成果的95%以上以专利文献的形式公布于世。专利数量和发展变化趋势可以反映一个国家(地区)科技发展的最新动态。专利情报分析是对专利说明书、专利公报中大量零碎的专利信息进行加工、分析、组合，并利用统计学方法和技巧使这些信息转化为具有总揽全局及预测功能的竞争情报，从而为企业的技术革新、产品研发与服务开发中的决策提供参考[3-5]。

学者刘毅[6]等从专利分析角度介绍我国RFID技术的发展现状，以专利地图作为分析工具，在获得该技术现状的基础上对其发展趋势进行预测，重点讨论该项技术的专利分布情况；马虎兆[7]用定量和定性的方法从生命周期、专利权人、技术领域、区域布局等角度对RFID技术领域专利进行计量分析；赵莉晓[8]应用技术生命周期理论和Logistic模型，针对RFID技术开展预测研究，结果表明全球RFID技术领域经过了漫长的萌芽期，目前处于成长期；潘颖[9]等对中美两国物联网产业的成长历程、发展现状以及变化趋势进行了分析、预测和对比研究；李彬[10]等对国内RFID技术的专利数据进行比对,分析和研究了RFID技术的集中度、技术发展方向、潜在技术发展点；李航[11]分析了射频识别、传感器、网络通信和云计算等技术应用前景；张运鸿[12]等对物联网领域MEMS技术的专利态势进行了分析。综合上述文献表明：现有研究集中在RFID技术领域和物联网总体态势的专利情报分析上，作为物联网关键技术之一的传感网技术领域的专利情报分析未见报道，并且从专利与科学文献互动的角度分析也未见报道。

2 数据来源和研究方法

本文从专利与论文科学互动的角度对传感网技术领域进行专利情报分析，了解传感网技术领域的专利与科学文献发展情况，挖掘传感网的核心技术领域，为中国传感网的研究和发展提供有价值的情报，特别是为传感网技术领域的专利预警提供决策支持。

以Thomson Innovation(以下简称TI)为检索和分析工具，TI包含德温特专利数据库、美国、德国、英国、中国、日本、韩国、欧洲局等国家和地区的专利数据库。根据EI叙词表以及相关参考资料,最终确定“sensor”、“sensor network”、“sensor node”、“data transmission”、“wireless sensor network”、“sensor networks”等为检索关键词，检索时间为2002年1月1日至2012年12月31日。经同族专利合并，数据去重处理后，获得4 550件专利。由于专利申请到专利公开有18个月的滞后期，以及从公开到收入数据库也有一定的延迟，因此，2011年和2012年的数据可能不全，仅供参考。

3 论文与专利研究热点分析

3.1 专利研究热点分析

图1是利用TI的ThemeScape文本挖掘技术绘制出的传感网技术领域主题分布图，通过技术主题分布图可以快速了解技术总体分布以及技术研发重点，图中每一个点代表1篇专利，点与点的距离表示专利主题的近似程度。从图中可以看出，传感网技术领域的研发重点集中在无线射频识别、传感器、数据传输、无线传感网、同步传输、目标位置跟踪、站点监控、数据连接、数据存储管理、用户访问、距离测定、环境温度监控、传感器节点的连接等。上述研究重点是传感网的核心技术领域，这些领域的专利申请量较大，同时根据这些研究重点，本领域的专业人员可以挖掘出技术空白点，在空白区域有所创新。

图1 传感网技术领域主题分布图

3.2 中文论文研究热点分析

以CNKI为检索平台，检索到1 042篇传感网相关学术论文，经过数据格式的转换，利用CiteSpaceII可视化软件绘制知识图谱，选取网络节点类型“keywords”，同时选择关键路径算法，绘制中文关键词共现网络知识图谱。如图2所示，图谱中共有201个节点，449个连接，除中心区域的核心聚类以外，周围还分布着很多规模较小(关键词节点较少)、彼此联系较少(聚类间的关键词节点连接较少)的边缘聚类，共词网络的密度仅为0.022 3，说明网络的凝聚程度较低，这反映出目前传感网技术领域的研究正在向交叉性多学科研究方向发展，研究的面较广。

与专利文献研究的热点和重点上具有差异性，传感网学术研究侧重基础方面，如国家标准的制定、介质接入控制协议、几何路由协议、mac层协议、配置模型、编码模型、路由算法、聚类算法等等；同时对传感网技术的实际应用研究也较多，比如无线传感网络的构建、无线射频技术的使用、无线传感网的应用、电子标签、数据融合技术的使用等等；但专利和学术论文的研究点还是有交叉的，比如无线传感网络、传感器、RFID技术等等，这说明专利和学术论文的研究存在一定的互动规律，专利研究的热点在一定程度上是基于学术论文的研究的，学术论文的研究是为专利应用服务的，在学术研究和专利研发活动中应注重两者的结合。

图2 中文论文关键词共现网络图

3.3 外文论文研究热点分析

检索传感网技术领域的外文学术论文，以ISI Web of Science为检索平台，检索到18 095篇传感网相关学术论文，利用CiteSpaceII可视化软件绘制知识图谱，选取网络节点类型“keywords”，同时选择关键路径算法，绘制关键词共现网络知识图谱。如图3所示，图谱中共有102个节点，162个连接，除中心区域的核心聚类以外，周围还分布着很多规模较小(关键词节点较少)、彼此联系较少(聚类间的关键词节点连接较少)的边缘聚类，共词网络的密度仅为0.031 5，说明网络的凝聚程度较低。

和中文的关键词共现图相比，外文文献的研究和专利文献的研究热点相似，重在实际应用，比如关键词“localization”、“channel”、“sensor network”、“wireless networks”、“energy”、“detection”、“connectivity”、“clustering”等是外文文献的研究热点，专利主题分布图中也出现了上述一些关键词，外文科学文献与专利活动存在一定的互动性。

图3 外文论文关键词共现网络图

4 专利引用论文分析

专利引文包括科学文献和专利文献，科学文献常用于判断科学知识对技术发展的影响，即寻找专利技术诞生的科学基础[14-15]，专利文献则常用于跟踪技术扩散的路线，即寻找专利技术发展的技术轨迹。通过TI检索传感网技术领域专利引用科学文献的情况有助于挖掘传感网技术领域专利诞生的科学基础，表1为引用论文数排名前20的专利，排名第一的专利引用科学文献数达到102篇，且前20位专利除了一个专利以外其余均来自美国申请，说明美国注重科学知识与技术发展的互动，专利申请文件引用大量的科学文献。

值得关注的是，前20位的专利权利要求数均较高，被引频次和同族专利数相对来说较低。从专利申请的角度来分析，作为专利最重要的部分，权利要求书所反映的是对现有技术的改进，一篇专利大量引用科学文献，说明对现有技术的改进较大，那么相应的权利要求保护的范围也较大，权利要求数也较多；但这些专利被引频次和同族专利数均较低，说明这些专利还没有引起同一领域更多专利的关注，且专利权人没有寻求更多国家的保护，专利的价值还不够高，说明传感网技术领域科学文献对专利技术的发展有一定的影响，但影响不大。

再从专利被引频次的角度分析，表2为被引频次前10的专利，同样他们的权利要求数较高，而引用的科学文献却不高。如果一个专利被另外一个专利所引用次数越多，说明这个专利本身存在一定的技术缺陷，可以改进的空间很大；而一个专利如果引用的科学文献较多，说明对现有技术存在的缺陷做了很大改进。因此专利文献和科学文献之间要存在一定的互动，在专利研发活动过程中应注重科学文献的阅读，这样有利用科学技术的不断发展和进步。

表1 引用论文数前20的专利

表2 专利被引频次前10的专利

5 结论

本文从专利与论文研究热点分析和专利引用论文分析两个角度对传感网技术领域进行专利、论文科学互动性研究，得出以下结论：①中文文献与专利文献研究的热点和重点上具有差异性，传感网学术方面侧重基础研究，在技术的实际应用上与专利文献存在交叉，外文文献与专利文献研究的热点和重点较相似，另外外文文献也注重基础性的研究；②引用科学文献数较多的专利，权利要求数较多，被引频次较多的专利，权利要求数也较多，但同族专利数不高，传感网技术领域的专利和论文的互动性不够，科学文献对专利的影响不大。

专利与科学文献应相辅相成，相互促进，科学文献为专利研发提供基础技术支持，在专利研发中要注重科学文献的研读，结合科学文献研发的专利才更有价值。对基于论文、专利的科学技术互动发展趋势的研究还可做进一步探讨，如将专利技术热点和论文热点在一张图中可视化、专利和论文之间的互引关系可视化等。

[1] 沈振兴,叶 茂,钟永恒. 基于专利分析的我国物联网发展研究[J]. 价值工程,2012(10):167-168.

[2] 国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要[EB/OL]. [2013-03-16].http//www.gov.cn/2011lh/content_1825838.htm.

[3] 毛金生,冯小兵,陈 燕,等．专利分析和预警操作实务[M]．北京:清华大学出版社,2009:31-32.

[4] 郭婕婷,肖国华．专利分析方法研究[J]．情报杂志,2008,27(1):12-14.

[5] 张 静,刘细文,柯贤能,等. 国内外专利分析工具功能比较研究[J]. 情报理论与实践，2008,31(1):141-145.

[6] 刘 毅,罗宗敏. 基于专利地图的RFID技术情报分析[J]. 科技管理研究,2010(16):173-175,45.

[7] 马虎兆,何 静,李春成. 基于专利地图的我国RFID技术领域专利态势分析[J]. 情报杂志,2012(8):50-56.

[8] 赵莉晓. 基于专利分析的RFID技术预测和专利战略研究——从技术生命周期角度[J]. 科学学与科学技术管理,2012(11):24-30.

[9] 潘 颖,卢章平. 基于专利视角的中、美物联网产业比较研究[J]. 情报杂志,2012(9):30-35,24.

[10] 李 彬,陈 攀. 基于专利数据的RFID技术趋势分析[J]. 现代情报,2011(7):81-84.

[11] 李 航,陈后金. 物联网的关键技术及其应用前景[J]. 中国科技论坛,2011(1):81-85.

[12] 张运鸿,张善杰. 物联网核心技术专利态势分析——以MEMS技术为例[J]. 物流科技,2012(5):48-53.

[13] Meyer M，Debackere K，GlanZel W. Can applied science be ‘good science’? Exploring the relationship between patent citations and citation impact in nanoscience[J]. Scientometrics,2010,85(2):527-539.

[14] Noh K,Kim W,Kwon 0,et al.Tracing knowledge flows using science and technology indicators [J]. Information-an International Interdisciplinary Journal,2007,10(3):327-337.

(责任编校 骆雪松)

Technology-relatedInteractionbetweenthePatentsandtheAcademicPapersintheFieldofSensorNetworkTechnology

Yuan Run, Qian Guo

Institute of Science and Technology of Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China

Based on a comparative analysis of the foci of patent researches and those of the literature in the field of sensor network technology by means of the Thomson Innovation patent map and CiteSpaceⅡ, the present article explores the law of citation of the papers on patents and shows the interaction between the papers and the patents.

sensor network; patent map; CiteSpaceⅡ

G353 G306

袁 润，男，1965年生，博士，教授，硕士生导师，江苏大学图书馆党总支书记、副馆长，研究方向为数字图书馆、专利情报分析，发表论文40余篇；钱 过，男，1988年生，2011级情报学硕士研究生，研究方向为专利情报分析，发表论文7篇。