温室加热系统专利技术综述

王瑞君 何玉玲

摘要：本文以行业分类标准为基础，从申请量年度分布、区域分布、重点申请人及技术发展演进等方面对温室加热系统领域的技术整体发展状况和发展趋势进行梳理，为行业发展提供参考。

关键词：温室;加热系统;专利

中图分类号：S625文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）27-0051-02

Abstract： Based on the industrial classification standards， from the aspects of the annual distribution of applications， regional distribution， key applicants and technological evolution in this field， the overall development and development trend of technology in the field of greenhouse heating system were combed， to provide reference for the development of the industry.

Key words：greenhouse;heating system;patents

设施农业是现代农业的具体体现，是高产、优质、高效农业的必然要求。温室生产作为设施农业的一项重要内容，引起了人们的普遍关注。随着我国国民经济和科学技术的发展，农业逐步向现代化农业迈进，温室面积增长速度很快[1]。

光照、温度、湿度、气体和土壤是园艺作物生长发育必不可少的5个环境因子。其中，温度条件是作物生命活动最基本的环境条件。与其他环境因子相比，温度在设施栽培中相对容易调节，如果对温室内的温度环境能够方便、灵活地进行控制，并满足一定经济性要求，温室生产将不再受气候的影响，经济效益也将更加可观[2]。

1 温室加热系统的基本分类

园艺设施内温度的调节和控制包括保温、加温和降温3个方面。其中，加温是温度调节中最为重要的方面。在我国北方地区，冬季气温明显偏低，温室需进行加热才能满足作物生长发育的需要。在维持温室正常运行的费用中，室内加温占了温室冬季运行费用的主要部分。因此，本文主要针对温室加热系统进行研究和分析，结合相关专利文献、非专利文献及行业分类标准，将温室加热系统的技术分支进行如下分解，详见表1。

2 技术发展概况

本文选择国家知识产权局专利检索系统的CNABS和DWPI数据库，检索了截至2017年4月的温室加热系统的相關专利情况。

2.1 申请量年度分布

温室加热系统的发展过程大致可分为3个时期。

2.1.1 萌芽期（2003年以前）。全球范围内关于温室加热系统的专利申请起源于20世纪70年代，并在随后的30年间保持较平稳的申请量。这一时期，每年全球专利数量基本维持在10件以内，而且主要集中于欧美国家，此时温室加热技术处于技术摸索阶段。我国在温室加热领域起步较晚，相关专利申请最早出现在1998年，主要原因是我国专利制度实施较晚以及我国设施园艺的发展较为缓慢。然而自改革开放以来，在人均自然资源相对短缺的情况下，我国农业生产取得了长足的进步，设施园艺面积大幅度增加，并开始学习西方先进的现代农业技术，从而出现了温室环境调控技术的专利申请。

2.1.2 平稳增长期（2004—2010年）。这一时期的专利申请量平稳增长，申请量每年平均稳定在10～30件。随着我国专利制度的发展与普及，以及我国现代农业技术水平的不断提高，我国的专利申请量在全球的占比逐渐增加。2008—2010年，受到金融危机的影响，全球专利申请量出现了小幅下降，但总体态势平稳。

2.1.3 快速增长期（2011年至今）。从2011年开始，温室加热系统领域的申请量进入快速增长阶段，短短几年从几十件迅速增长至上百件，其中我国申请占比90%左右。由此可见，我国专利申请量的快速增长是促使全球申请量增加的重要原因。这一时期，虽然全球总体的申请量出现了快速增长，但是国外申请量却在逐渐减少，这说明温室环境调控领域的技术发展已经趋于成熟与稳定，但技术改进点及发展空间不大。反观我国，由于政策导向、农业技术的发展以及“科技兴农”的号召，各种因素的综合作用促使我国申请量出现快速增长。

2.2 申请区域分布

中国、韩国、日本、苏联、法国和德国是主要申请国。其中中国、韩国和日本是主要申请大国，共同占据了所有专利申请的84%，可见亚洲是设施农业的主要发展区域。相关资料显示，中国、日本和韩国的温室面积分别为90.00万hm2、5.20万hm2、4.75万hm2，位于世界前三位，可见中国、日本和韩国三国在温室加热系统领域的专利申请量与其温室面积在全球的排名是一致的。

2.3 重点申请人

温室加热系统领域的申请人较为分散，申请量均不多，且多数为个人申请，并不存在行业巨头现象。韩国RURAL Dev公司的申请分布相对而言较为均衡，在5个技术分支中均有专利申请，说明该公司对于温室加热方式的创新研究较为充分、全面。其中以热风加热方式为主的申请量最多，接近总申请量的50%。苏联TSELINOGRAD公司的申请主要集中在以热水加热方式为主的温室加热系统上，而且申请日较早。日本2家公司的申请均主要集中在热水加热和热风加热。北京农众物联科技有限公司分别在热水加热、热风加热、电加热和太阳能蓄热方式上有专利申请，但申请量均较少。而对于3种新能源加热方式，本领域的重点申请人均涉及较少，说明新加热方式的发展潜力较大，代表了温室加热领域的研究发展方向。

2.4 技术发展的演进

早期的专利主要涉及热水和热风2种加热方式，这是20世纪70年代至80年代在温室加热领域的研究重点，并且出现了将热风和热水相结合的加热模式，在一定程度上丰富了温室环境调控领域的加热方式。20世纪80年代末至90年代初，开始出现电加热方式，利用电加热来控制土壤温度，以提供植物根系生长所需的温度。进入20世纪90年代后，电加热模式得到进一步发展，开始在苗床上安装电热丝。随着能源利用技术的发展，热泵技术开始进入温室加热领域。进入21世纪，热泵技术得到进一步扩展，完成了从水源热泵到地源热泵的过渡。2010年后，随着计算机技术的飞速发展，自动控制技术逐渐应用到温室加热领域，无论是热风加热、热水加热还是电加热，在其中加入控制系统进行温室环境的自动调控已成为新的研究热点。与此同时，开始出现地下蓄热方式，太阳能技术也趋于成熟，在原有基础上结合了自动控制技术，逐渐成为主要的能源利用方式。

3 结语

随着科技进步以及环保意识的增强，相继出现各种新型加热方式，改进点着眼于如何利用新能源，从而降低能源消耗、保护环境，并提高加热效率。同时，各种加热方式出现了交叉，不同方式及技术的相互结合，丰富了温室加热方式。通过设置处理器、传感器及远程控制设备，促使该领域逐渐向温室环境智能化综合控制系统的方向演进，并最终实现智能化反馈调节。

参考文献：

[1] 李进京，刘雪美.华北型日光温室升温系统的节能设计专家系统[J].农机化研究，2004（2）：140-142.

[2] 刘旭.节能环保温室采暖系统设计[D].山东：山东农业大学，2005.