智能冰箱食材识别专利分析

彭晓芳，吴洁*，吴月霞，刘沙沙

江苏科技大学经济管理学院（镇江 212003）

随着物联网技术的迅速发展，互联网思维已经渗透到传统家电产业，智能冰箱技术不断发展和升级[1]。2014年是中国智能冰箱“元年”，国内几大品牌家电纷纷推出智能战略。长虹旗下美菱将图像识别技术与云计算、大数据、变频等多种技术相结合，实现CHIQ冰箱的食品管理，拉开智能冰箱的发展帷幕。食材管理技术是利用信息采集技术和信息处理技术识别食材，并确定食材存放温区及调节温度范围，确保食材新鲜营养[2]。食材识别技术是食材管理领域的重要分支，同时也是近年来食材管理领域中发展最为热门的技术[3]。智能冰箱中的很多应用是基于对冰箱中存储食物的识别来开展，然而智能冰箱发展的难点在于食品识别，如何研发新的食材识别关键技术是智能冰箱食材识别研究领域的重要问题。

专利是企业创新活动的关键资源，其作用已从防御性手段转变成战略性工具[4]。研究智能冰箱食材识别领域的专利技术，有利于智能冰箱企业增强核心竞争力、优化专利布局、加快培育高价值专利，以更快促进产业转型升级[5]。基于此，筛选智能冰箱食材识别领域的国外来华布局态势、申请区域态势、申请技术分布及主要申请人等，并对此进行深入分析，找出智能冰箱食材识别领域的不足，以预测产业发展趋势，促进中国智能冰箱关键技术创新和良性发展。

1 申请趋势

食材识别技术大致有三个分支方向：食材图像识别、RFID标签识别、食材条形码识别。采用的专利文献数据主要来自智慧芽全球数据库，通过筛选智能冰箱食材识别领域和其三个技术分支的关键词和IPC分类号，对其初步检索、扩展检索等，以保证数据检索的全面性，最终确定智能冰箱食材识别技术的检索式，检索截至时间为2017年12月31日。共检索出全球1 103件专利，其中国内专利申请697件，国内原创申请638件，国外来华申请59件（发明专利申请通常是在申请日18个月后才能被检索查询，为保证专利分析的准确性，2017年部分专利数据仅供展示之用）。

1.1 中国原创专利申请趋势

专利是企业创新能力和核心竞争力的重要体现。中国原创专利可辐射中国的技术创新水平和竞争态势。在智能冰箱食材识别领域中国专利中，中国原创专利申请占比91.53%。图1（a）显示，智能冰箱食材识别技术在2001年以前出现零星的专利申请。2003—2006年，中国原创申请刚刚起步，处于摸索阶段，增长趋势较为缓慢；继2006年后，由于国家和政府对专利申请的重视程度不够，出现下降趋势；而在2008年后，中国原创申请开始发力，国内原创申请量占中国总专利申请量的80%～96%，进入快速增长期。可见在本国市场竞争中逐渐掌握着主动权，在智能冰箱食材识别领域的新兴市场地位越来越突显。

中国原创申请在全球的申请总量占比分别为食材图像识别53.63%，RFID电子标签识别34.43%，食材条形码识别37.38%。图1（b）给出中国智能冰箱食材识别技术在各分支方向专利申请趋势。近年来3个技术分支方向上均有发展，但发展较不均衡，食材图像识别技术发展趋势较为显著，其他技术分支发展较为薄弱。

图1 食材识别领域中国原创专利申请趋势

1.2 国外来华申请趋势

通过分析智能冰箱食材识别技术国外来华专利的动态，企业能更好把握国外来华在该领域的技术发展趋势和科研方向。图2是智能冰箱食材识别领域国外来华专利的布局趋势。图2（a）显示，国外来华专利1997年及之前仅1件，2001年之后加强来华布局，但绝对数量较少。为更直观地显示国外来华布局的状况，引入来华布局因子（来华布局因子=申请量/（全球申请量-中国申请量），2008年之后，来华布局因子基本维持在10%以上，尤其在2013年达到最高，来华布局因子为28%，可以看出国外巨头非常注重对于中国地区的专利布局，也反映中国市场的吸引力。图2（b）是智能冰箱食材识别领域各分支方向国外来华布局趋势。同中国原创申请一样，食材图像识别技术的专利数量较高，而RFID电子标签和食材条形码识别技术国外来华专利数量较少。

2 申请区域态势

通过对智能冰箱食材识别领域国内原创申请省市进行统计，洞悉该技术领域在省市呈现发展状态。图3（a）是智能冰箱食材识别领域国内原创申请的省市分布。国内原创申请主要分布在安徽、山东和广东，分别占比21.21%，21.21%和14.50%。中国智能冰箱的强企合肥华凌股份有限公司、合肥美菱股份有限公司、青岛海尔股份有限公司分别位于安徽和山东，可以看出智慧芽全球专利数据库检索出的数据与实际情况吻合，然而上海、河南和天津等在智能冰箱食材识别领域的专利战略布局相对弱化。如图3（b）所示，中国大部分省市均有智能食材图像识别技术；安徽省和山东省在智能冰箱食材识别技术分支均有较多专利，但在智能冰箱食材图像识别技术上更具有优势；广东省和四川省相比其他分支，在智能冰箱食材图像识别领域有更强的技术实力，反映中国智能冰箱食材图像识别技术发展势头良好。

图2 食材识别领域国外来华布局态势

图3 食材识别领域国内原创省市分布

3 申请技术分布

专利技术是指处于有效期内的专利所保护的技术。对检索出来的智能冰箱食材识别专利技术数据进行整理，分成国内原创和国外来华两大分支，对比分析两大分支专利技术的差异，准确把握技术动态，从而预测技术发展态势。

图4是智能冰箱食材识别领域中国原创和来华申请的技术分布图。可以看出国内原创申请和国外来华智能冰箱食材识别技术均主要集中在控制或安全设备的配置或安装方向，F25D29（控制或安全设备的配置或安装）的专利科研成果占据较大优势，国内原创占比39.86%，国外来华占比22.60%，发展势头较好。此外F25D11（与冷却机相关的独立可移动的设备）和F25D23（一般结构特征）的国内原创和国外来华申请量也占据一定优势。但中国原创在F25D29的专利数量占比要高于国外来华，F25D11与F25D23的占比较为接近。然而智能冰箱食材识别领域中国原创和国外来华的薄弱技术不尽相同，中国原创在H0429、H04N7、G06K9、H04N5等技术领域较为缺乏，而国外来华在G06K7、H04N5、G06F19、H04L12等技术领域较为匮乏。

图4 食材识别领域中国申请技术分布

4 主要申请人

4.1 主要申请人分析

通过对智能冰箱食材识别领域的我国专利权人进行统计，找出该技术领域的领导者和主要竞争者，企业可以准确把握自身定位，制定合理专利布局。如表1所示，食材图像识别技术和RFID电子标签识别技术的前10名申请人是个人的只有1名，其他均为企业，而食材条形码识别技术的前10名申请人均为企业。美的集团股份有限公司、青岛海尔软件有限公司、合肥华凌股份有限公司是智能冰箱食材识别3个分支方向的佼佼者。美的集团股份有限公司在食材图像识别和RFID电子标签识别的专利申请具有较大优势，青岛海尔股份有限公司在食材条形码识别上专利申请量名列第一。

表1 食材识别领域我国主要申请人

4.2 主要申请人重点技术

食材图像识别领域的重点技术如四川长虹电器股份有限公司涉及信息交互技术，是一种基于多摄像头切换技术的冰箱内部查看方法。RFID电子标签识别领域的重点技术如青岛海尔软件有限公司的基于射频识别的专利技术借助采用射频识别技术的管理系统来识别食材，了解智能冰箱储存食物的信息。合肥华凌股份有限公司和美的集团股份有限公司的智能冰箱通过竖直和水平放置的两套射频天线线圈，使天线线圈与电子标签上的感应线圈在电磁感应过程中产生水平和竖直方向的磁场，从而对来自任何角度的电子标签进行识别，充分扩大识别范围。食材条形码识别领域的重点技术如合肥美菱股份有限公司的智能冰箱凭借可实现远程监控的智能食材管理系统，采用视频摄像头进行条码扫描，将食品信息存储到相应的存储单元中，同时中央控制单元计算食品的到期时间并将提醒信息发送至远程的智能终端。四川长虹电器股份有限公司的智能冰箱食品录入专利技术则通过扫描模块扫描食品包装上的条形码，获得食品信息。

4.3 申请人合作分析

在智能冰箱食材识别领域中国的原创申请中，共有合作申请121件，其中企业与企业合作99件，而其他类型的合作专利申请很少，如企业与高校合作仅1件。可见中国企业的合作研发侧重于与企业合作。企业与高校合作代表一定的产学研结合比例，而中国企业与高校的合作比例较低，这一现象值得政府、企业、高校、科研院所深思。说明在智能冰箱食材识别领域，还需加强科研与产业的结合。

图5 食材识别领域中国原创申请人合作情况

5 法律状态

专利法律状态是专利申请在录入专利文献数据库时所处的状态，专利的法律状态关系着专利的归属，直接影响专利质量和专利交易。专利的法律状态在专利引进、组建专利池和专利联盟中有着不容忽视的作用[6]。

图6对比智能冰箱食材识别领域国外来华申请和国内原创申请的法律状态。国外来华和国内原创的专利授权率在34%左右，专利权人获得技术授权后，需按时缴纳年费来维持专利权，当维持专利权带来的成本高于收益时，专利权人可能不会继续维权。图6显示国外来华未缴年费比率大于国内原创，且在国外来华和国内原创所有法律状态中排名第三，说明中国智能冰箱食材识别领域的核心专利不多，专利品质欠佳，导致专利权人不愿意继续维权。自2009年起中国智能冰箱食材识别领域专利迅速增长，然而专利申请处于公开状态的占比较小，一方面是因为一部分专利进入实质审查期，国外来华占比23.73%，国内原创占比38.84%；另一方面反映出中国专利申请少，申请人积极性不高等问题。国内原创专利无效占比1.03%，可能是因为专利权人未按时缴纳年费、专利审查后未授权以及专利期限届满。处于公开、驳回、撤回、无效状态的专利申请量占比很大，国内17.14%，国外30.50%，说明国内专利质量低下、专利权人资金薄弱，国外占比近乎国内占比的2倍，进一步反映中国智能冰箱食材识别领域设置专利壁垒，国外专利在中国市场上较为被动。

图6 食材识别领域法律状态

6 专利预警

中国在智能冰箱食材识别领域取得了丰硕的成果，但也存在多方面的问题。

1) 专利技术发展不均衡。智能冰箱食材识别领域3个技术分支的发展明显不均衡，自2013年起，食材图像识别技术专利申请量处于迅速增长期，发展势头良好，而RFID电子标签技术和食材条形码识别技术发展趋势较为缓慢；区域分布对3个技术分支的发展也呈现不均衡状态，各省市对智能冰箱食材图像识别技术的研究较为深入，其他2个则较为薄弱。

2) 专利品质低下，存续期短。国内外法律状态处于未缴年费、撤回、驳回、无效均占比较大，国内25.4%，国外42.36%，很多专利品质欠佳，专利权人维权带来的收益小于成本时，便不再愿意缴纳年费，使得专利存续期短。

3) 国外专利在中国市场上较为被动。自2015年来，来华申请专利出现下降趋势，与此同时专利的撤回、驳回、无效所占比重也远大于国内专利。自2011年始，来华食材图像识别技术专利处于迅速增长期，而RFID电子标签技术和食材条形码识别技术专利申请均为0，可见国外专利在中国市场上较为被动。

7 结语与展望

专利技术对于智能冰箱食材识别领域发展的重要性不言而喻，其数量和质量在一定程度上反映企业的技术创新能力。通过分析中国智能冰箱食材识别领域专利技术的申请趋势、区域态势、技术分布和法律状态，更加真实地反映技术研发状况和产业竞争态势，也发现中国智能冰箱食材识别技术创新能力不足和专利品质低下等问题。

基于此，建议在企业层面上，加大智能冰箱食材识别核心技术的研发投入，把握最新的技术动向，突破国外来华布局技术壁垒，占领前沿技术阵地；根据智能冰箱食材识别技术预警分析结果积极布局关键技术核心专利，提升风险防控能力。突出地区优势，鼓励强强联合，推进区域统筹发展，建立集群优势，共享专利成果。在政府层面上，组织企业、高校、研究机构围绕重大核心技术、工艺和关键零部件开展产学研合作，在技术攻关的基础上，培育高价值专利，形成法律价值度、技术价值度和经济价值度高的专利和专利组合；通过项目扶持、技术指导及企业知识产权战略推进计划的实施，使企业普遍建立起企业专利微导航体系。