近年来我国智慧茶产业文献和专利分析

赖建东，杨建宝，定光平

湖北科技学院，437000

智慧农业是基于互联网平台、云平台的现代农业新业态与新模式[1-2]，集合多门跨领域技术，将农作物生产、管理、运输和销售等环节，通过现代技术连接起来的复杂系统[3]。而智慧茶产业是将智慧农业的理念向茶产业的延伸，充分运用互联网、物联网、人工智能、大数据分析、云计算等现代信息技术，实现茶产业的升级和转型，改造传统模式，带动产业发展，具有前瞻性，也符合近年来政府政策倡导，特别是《全国农业现代化规划（2016—2020年）》提出的“智慧农业引领创新工程”的农业现代化实施战略，对智慧茶产业发展现状的了解和掌握，对于预测茶产业发展走向和工作布局都有重要指导意义。

对智慧茶产业研究的相关文献和专利进行分析，有助于了解当前我国茶产业在智能化智慧化探索中的发展特点和趋势，对指导我国茶行业的提档升级转型发展提供参考借鉴。此前已有学者通过文献分析或专利布局分析对茶行业的其他领域进行过研究分析，如朱永兴等[4-8]通过文献检索和分析，研究了茶学经济、医学、茶多酚类等领域的发展水平和动态；姚明哲[9]以专利信息分析为视角分析了我国茶业技术创新的特点和水平，分析存在问题并提出对策；吕春余等[10]研究了广西梧州茶产业专利现状，对于拉动地方产业发展具有积极意义。对于智慧茶产业这一新概念研究尚不多，韩学伟[11]和杨雅新[12]从茶旅游角度研究了生态茶园的建设，邹华等[13]则研究了智慧茶园中的数据采集系统设计，李珊枝[14]、张路[15]研究了茶行业大数据云平台的构建，提出传统行业与大数据时代结合发展，是大势所趋。谭裴等[16]提出并实现一种智慧茶产业物联网平台，实现茶叶溯源系统的构建。

本文基于万方数据知识服务平台对智慧茶产业相关文献进行检索分析，系统总结该领域整体状况，并通过智慧芽对智慧茶产业专利布局进行了分析研究，试图从这个角度了解行业发展现状和动态，为以后的相关研究提供参考。

一、对象与方法

1.文献检索及来源

分别在CNKI（中国知网）、万方数据知识服务平台和维普资讯这3个常用数据库内，以近些年智慧茶产业热点词汇作为关键词（智慧茶园、智能茶园、数字茶园、茶业物联网、茶园大数据、茶叶互联网、茶业现代化、茶业信息化等40个关键词），智慧茶产业概念还未有明确定义，因此检索词可能较宽泛。截至2019年3月4日，共从CNKI 检索出相关文献840条，万方数据库1 837条，维普数据库786条。因此，选择文献数量最多的万方数据知识服务平台作为本研究的数据来源，进行分析。

2.专利检索及来源

利用智慧芽全球数据库和智慧芽Insights系统，以文献分析出的智慧茶产业热点研究方向词汇智慧茶园、现代茶园、茶智能、茶物联网、茶大数据、茶互联网、茶现代化、茶信息化、茶远程监控等42个词为关键词，检索范围设置为全球数据库“标题/摘要/权利要求”，时间设定为申请日在1999年3月4日—2019年3月4日间，共有智慧茶产业相关专利10 449条。从中排除外观专利后，选取近10年与本研究关联性较高的专利共9 654条进行专利布局分析。

二、结果与分析

1.文献分析结果

（1）收录文献的概况统计

利用前述检索策略，检索到万方总收录智慧茶产业相关中文文献1 837篇，文献类型见表1。

表1 研究文献种类分布统计篇

（2）文献的年份分布

我国智能产业发展较国外发达国家起步晚、发展慢，也影响到智慧茶产业的研究，1990—1999年基本处于停滞阶段，每年收录的智慧茶产业文献在25篇以下；2000—2012年处于快速发展阶段，收录的智慧茶产业文献在2012年达到121篇，达到第一个高峰，这段时间也是我国社会经济蓬勃发展时期；2013年收录量骤降至52篇，随后急剧上升，在2017年达到最高峰为209篇，而2017年被业界称为人工智能商业化、产品化应用元年，国内外巨头纷纷布局人工智能，智慧茶产业也迎来了发展高潮，随后可能由于技术和创新愈发困难，2018年有所回落，但仍有129篇收录（图1）。

图1 1990—2018年智慧茶产业文献数量变化趋势

（3）文献的学科分布

智慧茶产业文献研究内容主要研究领域集中在农业科学、经济、工业技术、生物科学等学科，对文献量排名前9的学科进行分析，各学科文献所占比例如图2，其中农业科学（645篇）、经济（472篇）和工业技术（151篇）文献量排名前3，其余学科文献量少于30篇。

图2 收录文献学科分布情况

（4）发文机构分析

统计发表智慧茶产业文献量排名前8的机构其各自发表文献的比例如图3，其中发表智慧茶产业相关论文前3的机构为安徽农业大学（41篇）、福建省农业科学院（40篇）和湖南农业大学（34篇）。可见，关于智慧茶产业相关的研究探索主要集中于高校和科研院所，尤其是茶学专业实力强劲的高校和科研院所，在茶学科学研究上有着深厚的基础和实力雄厚的科研团队，对推动茶产业发展影响较大。

（5）研究方向及热点分析

关键词反映了文献中最主要内容，与研究方向和研究热点具有较高的关联性。对检索到的智慧茶产业相关文献的关键词进行分析，其中生态茶园（472次）、茶叶生产（134次）等为热频词汇，表明目前的智慧茶产业主要集中在生态茶园建设和茶叶生产等方向，与智慧茶产业研究紧密相关的关键词，如智能化、自动化、物联网、质量溯源系统、无线传感技术、专家系统等出现频率也较高（图4），茶产业有依托高新技术实现智能化自动化的趋势。

图3 智慧茶产业文献发文量排名前8的机构分布

图4 智慧茶产业研究高频关键词分布情况

2.专利分析结果

（1）专利类型和简单法律状态分析

检索结果显示，1999年3月4日—2019年3月4日间，共有智慧茶产业相关专利10 449条，其中发明专利6 362条，占比61%，实用新型专利4 087条。说明智慧茶产业相关领域有更多新的技术方案提出，当然对于现有技术的改造占比也不少。10 449条专利的法律状态上，有效专利3 332条，失效3 480条，在审中3 615条，未确认22条。近些年专利审批更加严格，特别是发明专利审批周期一般需要2年，这可能是在审中专利数量较多的原因之一。而大量的无效专利是专利审批过程中宣告无效或因法律原因而失去法律保护的专利，说明茶行业专利申请还存在经验不足的问题，当然这些无效专利成为免费的公共资源也为茶产业发展提供助力。

（2）专利申请量年度变化

2000—2010年，茶产业还处于传统发展阶段，智能化概念也还未渗透，智慧茶产业相关专利申请量增加相对缓慢，为潜在发展期。2010年以后相关专利申请数量迅速增加，为飞速发展期，这与吕春余等[10]对广西梧州茶业专利分析结果一致。2015年国务院关于印发《中国制造2025》的通知发布，2016年国家发布第十三个五年规划纲要，2017年国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知发布，对整个智能产业发展推动巨大，智慧茶产业专利申请量也达到高峰，2015—2017年分别达到1 392件、1 965件和2 102件，2018年相关专利申请数量有所下降为1 395件。

（3）申请（专利权）人分析

专利数量排名前8的申请主体如表2，智慧茶产业相关专利申请人主要集中于高校和科研机构，其中有4家高校、2家企业和2家科研机构（何寒所属单位为广西田东县现代农业及生物技术开发研究所）。中国农业科学院茶叶研究所申请数量达103件，远高于其他申请人，茶学专业实力较强的高校也名列前茅。

（4）专利申请地区分布

专利申请量排名前10的省份如表3，主要集中于我国茶产业兴旺的产茶大省。其中浙江（1 291条）、福建（1 184条）、安徽（1 068条）排名前3，可能与所在省份有茶学科研实力雄厚的高校或科研院所有关，其余申请数量前10的省份分别为广东、江苏、广西、贵州、湖南、湖北、四川。

（5）专利技术领域分析

智慧茶产业的发展涉及领域广泛，根据国际专利分类（IPC）分类号对各技术领域专利数量进行分析，发现2000—2018年申请数量最多的3个分类领域分别为：提取前的茶处理领域（A23F3/06），达到2 514条，这与李瑞丹等[18]对中国普洱茶专利分析结果类似；氧化、发酵领域（A23F3/08），381条；一种或多种肥料与无特殊肥效组分的混合物领域（C05G3/00），343条。这3个申请领域年度变化趋势如图6，可见提取前的茶处理领域（A23F3/06）专利自2010年后申请数量快速增长，氧化、发酵领域（A23F3/08）和混合物领域（C05G3/00）增速相对较慢。

表2 专利数量排名前8的申请主体件

三、小结与讨论

随着物联网及计算机科学应用技术的发展和国家相关政策的扶持，智慧农业将成为研究热点，并延伸到茶产业。

表3 专利申请量排名前10的省份件

1.茶产业智慧化学术研究方兴未艾

智慧茶产业的发展涉及多学科多领域的交流与合作，需要农业科学、生物科学等传统茶叶科学基础研究领域奠定基础，并在此基础上，利用现代工业技术、互联网技术等智能化研究密切相关领域科研成果，结合经济学、历史学、文化学、政治法律等社会科学，从茶园管理、茶叶生产加工、茶文化、茶经济贸易等多角度进行探究。在保证茶叶品质的前提下，从茶叶种植、生产到流通各环节的智慧化体系探索，从而助推茶产业走向智能化和自动化的转型升级。目前，涉及到智慧茶产业研究的主体仍是以安徽农业大学、福建省农业科学院、湖南农业大学、中国农业科学院茶叶研究所、福建农林大学等茶学研究实力较强的高校和科研机构为主，这与国家对智能领域重点投入密切相关，茶企业对智慧茶产业关注和投入较少。在茶产业智慧化技术落地转化等基础应用的研究上乏善可陈，仍需进一步加强高校和企业深度合作，提升关键基础领域技术攻关和成果转化能力。

目前，涉及到智慧茶产业领域的研究偏向茶园管理、茶叶生产等茶产业链前段。随着人们对健康的关注，茶行业应更加注重茶叶源头的管理和生产过程的标准化，建立质量溯源系统已成为近年研究热点。因此，借助国家发展人工智能、物联网等高新技术与农业融合的政策鼓励，茶产业智慧化发展必成未来趋势，业界需要在此领域进一步加强研究与创新。

2.强化专利战略布局，加强政策扶持、多方合作和人才培养

专利申请数量上经历了2000—2010年的潜在发展期，2010年之后快速发展，2017年达到顶峰，2018年有所下降。《中国人工智能发展报告2018》指出，2017年之后，经历了人工智能发展热潮，国民对人工智能的态度不再盲目乐观或焦虑，更趋于理性。业界对人工智能的认知更加务实，政策更具针对性，视野更加国际化，相关政策偏向制造、农业、物流等重点行业融合创新，导致人工智能相关专利布局从“狂热”变为“理性”，加上国际上对涉及人工智能的跨国投资并购行为及技术合作更为谨慎，如美国已将人工智能列入接受中国政府补贴产品清单，国会拟通过法案严禁向中国出口涉及人工智能和机器人的相关技术和知识产权，因此2017年后专利申请数量的下降是人工智能发展更加理性和国际政策收紧的结果。

图6 IPC分类排名前3申请数量变化趋势

目前，涉及到智慧化茶产业方面的专利的申请主体仍以高校和科研院所为主，其中中国农业科学院茶叶研究所申请数量达103件为最多，排名前8的申请主体中有4所高校且专利数量也较多，有2家均是以机械自动化为主要业务的企业。偏理论研究的高校和科研机构仍是茶产业智慧化当前的强势，企业则以市场先行，更重视技术实用性，在茶叶加工设备上创新投入更多。值得一提的是，茶企业在智慧化研究方面还很欠缺，因此，高校和科研机构仍需加强与企业的双向对接，既要保证技术创新的实用性，也要有前瞻性。此外，茶企急需加强知识产权意识，进行专利申请相关培训，注重在前沿科学上的提前布局和产权保护，提升企业创新能力，保护企业未来发展空间，促进茶产业整体可持续发展。智慧茶产业专利布局和开发仍缺乏各学科人才跨界合作和国际合作，高校茶学教学应增设人工智能通识教育，并通过大学生创新创业训练项目，加强校企合作培养人才，促进产学研协同发展。

由于茶学研究基础差异，江南和华南茶区相对江北和西南茶区在专利申请数量上更多，这在一定程度上反映了各地的茶产业发展水平。未来，需加强各个茶区之间高校、科研机构和企业合作，可通过建立“智慧茶产业发展同盟”等成立技术团体，共同探讨茶产业智慧化发展。

在研究热点上，智慧茶产业领域的专利申请相比科学论文更侧重于实际应用，主要集中在茶叶加工技术和机械、茶园生态建设、复方茶拼配等能更快带来实际收益的领域，在品质控制、茶叶包装、茶具等领域申请数量也较集中。其次为茶园种植肥料研究，茶园管理和茶叶生产加工过程的智能化毋庸置疑是茶产业智慧化发展的重点领域，也有了良好的基础。但也存在大量专利仅为成熟的技术的改进利用，在关键技术和独有技术上创新甚少。因此，未来需着重关注专利布局空白领域和弱势领域，尤其是大健康大文化的背景下，应加强在茶叶深加工、茶文化、茶叶市场营销等方面创新研发，以进一步加快茶产业提档升级，促进茶产业健康发展。