滅火無(wú)人機(jī)專利技術(shù)綜述

王閃?管佳林

摘 要：近年來(lái)無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，消防應(yīng)急無(wú)人機(jī)作為細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。為此，采用國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)分析了滅火無(wú)人機(jī)全球?qū)＠暾?qǐng)情況，統(tǒng)計(jì)分析了滅火無(wú)人機(jī)專利申請(qǐng)區(qū)域分布情況，同時(shí)統(tǒng)計(jì)分析了國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)人分布情況，進(jìn)而梳理了滅火無(wú)人機(jī)的專利技術(shù)演進(jìn)路線。以期為相關(guān)技術(shù)研發(fā)人員提供專利分析參考。

關(guān)鍵詞：消防;滅火無(wú)人機(jī);專利;技術(shù)演進(jìn)

中圖分類號(hào)：G306;V19文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2020）24-0152-04

1 引言

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)快速發(fā)展，火災(zāi)形勢(shì)面臨復(fù)雜多變，如何準(zhǔn)確、快速、及時(shí)、高效地獲取現(xiàn)場(chǎng)信息，對(duì)消防部隊(duì)提出新要求。近幾年來(lái)，受到多方面因素的影響，火災(zāi)救援任務(wù)日益復(fù)雜，消防部隊(duì)承擔(dān)任務(wù)的同時(shí)，需要面臨的風(fēng)險(xiǎn)也逐漸增加。不僅如此，傳統(tǒng)消防救援設(shè)施的局限性也日益突出，必須要得到廣泛關(guān)注。近年來(lái)無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，消防應(yīng)急無(wú)人機(jī)作為細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步[1-5]。而隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)逐漸成熟，無(wú)人機(jī)逐漸被應(yīng)用于各行各業(yè)，多旋翼無(wú)人機(jī)以其操作簡(jiǎn)單、機(jī)動(dòng)靈活、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)被用于消防滅火救援工作中[6-9]。將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到消防滅火救援工作中，對(duì)提高滅火效率、救援安全性等方面具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

無(wú)人機(jī)作為重要的消防滅火救援方式，隨著技術(shù)進(jìn)步也有了新的發(fā)展。在消防救援中，利用無(wú)人機(jī)在輔助救援中的應(yīng)用、災(zāi)情監(jiān)控中的應(yīng)用、災(zāi)情偵查中的應(yīng)用，可以幫助消防救援人員更好的應(yīng)對(duì)火災(zāi)火情。隨著現(xiàn)代火災(zāi)產(chǎn)生因素日趨復(fù)雜，很多火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)難以實(shí)現(xiàn)消防救援人員的快速安全進(jìn)入，利用無(wú)人機(jī)能夠更好地為開(kāi)展火災(zāi)救援提供支持。無(wú)人機(jī)的開(kāi)發(fā)利用，已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的必然要求，積極探索無(wú)人機(jī)技術(shù)，深入挖掘無(wú)人機(jī)的消防滅火救援潛力，對(duì)我國(guó)消防事業(yè)有著重要意義。

結(jié)合國(guó)內(nèi)外消防應(yīng)急無(wú)人機(jī)研究文獻(xiàn)，分析當(dāng)前滅火無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)展情況。此外，采用國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)也分析了滅火無(wú)人機(jī)全球?qū)＠暾?qǐng)情況。本文采用的專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)主要來(lái)自國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱S系統(tǒng)），檢索數(shù)據(jù)庫(kù)包括DWPI、SIPOABS和CNABS。使用的分類號(hào)包括IC分類號(hào)A62C（消防）、B64D1（在飛行中拋投、彈射、釋放或接收物品、液體或類似物資）、B64C39/02（以特殊用途為特點(diǎn)的其他飛行器）;中文關(guān)鍵詞包括：無(wú)人機(jī)、無(wú)人飛行、滅火等，英文關(guān)鍵詞包括：UAV、unmanned aerial vehicle、fire extinguish+等，檢索截止時(shí)間為2019年12月31日。

2 專利申請(qǐng)概況

2.1 滅火無(wú)人機(jī)全球?qū)＠暾?qǐng)分析

全球滅火無(wú)人機(jī)專利申請(qǐng)數(shù)量變化趨勢(shì)可分為兩個(gè)階段。第一階段為1972年至2014年，此時(shí)滅火無(wú)人機(jī)技術(shù)處于萌芽階段，1972年德國(guó)首次申請(qǐng)了應(yīng)用固定翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行滅火的專利技術(shù)，此后，由于無(wú)人機(jī)技術(shù)、信息采集技術(shù)及滅火技術(shù)的限制，無(wú)人機(jī)滅火技術(shù)進(jìn)展緩慢，間隔式的某些年份有幾項(xiàng)或十幾項(xiàng)專利申請(qǐng)，無(wú)人機(jī)滅火技術(shù)在2003年于我國(guó)首次出現(xiàn)。第二階段為2015年至2019年，無(wú)人機(jī)滅火技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展期，全球申請(qǐng)量快速增長(zhǎng)，在2018年全球滅火無(wú)人機(jī)專利年申請(qǐng)量高達(dá)317項(xiàng)，在此階段，我國(guó)申請(qǐng)量遠(yuǎn)超同時(shí)期的國(guó)外申請(qǐng)量，且2015年至2018年間申請(qǐng)量每年都在大幅上漲之中，顯示了我國(guó)在該領(lǐng)域的后發(fā)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在經(jīng)歷了高速發(fā)展期之后，于2019年，無(wú)人機(jī)滅火技術(shù)發(fā)展遇到了瓶頸，申請(qǐng)量有所降低，如圖1所示。

2.2 專利申請(qǐng)區(qū)域分布

就全球的滅火無(wú)人機(jī)的專利申請(qǐng)而言，中國(guó)的專利申請(qǐng)布局雖然起步較晚，但是技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，目前，在中國(guó)的專利申請(qǐng)布局處于領(lǐng)先的地位，數(shù)量位居第一，占全球?qū)＠暾?qǐng)總量的83.5%。隨后是美國(guó)、韓國(guó)的申請(qǐng)，分別占申請(qǐng)總量的11.5%、9.3%。由圖2可見(jiàn)，中國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)、歐洲是各國(guó)企業(yè)及組織進(jìn)行專利戰(zhàn)略布局的主要市場(chǎng)。

2.3 國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)人分布

對(duì)在中國(guó)的滅火無(wú)人機(jī)專利申請(qǐng)的主要申請(qǐng)人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。從圖3中可以看出，由于滅火無(wú)人機(jī)的申請(qǐng)人以國(guó)內(nèi)為主，因此，國(guó)內(nèi)滅火無(wú)人機(jī)技術(shù)專利申請(qǐng)量排名前10位均為國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人，且前10位中只有2位為高校，其余均為公司。而申請(qǐng)量方面，由于無(wú)人機(jī)滅火技術(shù)較多地應(yīng)用在現(xiàn)有滅火設(shè)備或消防人員無(wú)法進(jìn)入的火災(zāi)場(chǎng)所，而高空架設(shè)的輸電線纜、隧道線纜以及供電設(shè)備場(chǎng)所等都是易發(fā)生火災(zāi)的場(chǎng)所，且這些場(chǎng)所利用現(xiàn)有的滅火設(shè)備或消防人員無(wú)法進(jìn)行有效滅火，對(duì)無(wú)人機(jī)滅火技術(shù)的需求度較高，而國(guó)家電網(wǎng)公司作為電網(wǎng)領(lǐng)域的巨頭之一，其占據(jù)了我國(guó)大部分省市的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)和基礎(chǔ)建設(shè)，為了解決上述場(chǎng)所的火災(zāi)問(wèn)題，刺激其在該領(lǐng)域的研發(fā)投入最多，申請(qǐng)量最大，涉及相關(guān)技術(shù)也最廣。排名第2、4位的蕪湖元一航空科技有限公司、西安旋飛電子科技有限公司，二者作為與無(wú)人機(jī)技術(shù)緊密相關(guān)的企業(yè)，在將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于滅火研發(fā)方面較為活躍，且積極進(jìn)行相關(guān)研究的專利申請(qǐng)和專利布局。而作為無(wú)人機(jī)技術(shù)和消防滅火技術(shù)緊密相關(guān)的高校，西北工業(yè)大學(xué)和南京航空航天大學(xué)利用其在無(wú)人機(jī)和消防領(lǐng)域相關(guān)的成熟技術(shù)，在該領(lǐng)域也進(jìn)行了一定數(shù)量的專利申請(qǐng)。此外，申請(qǐng)量前10位的其他申請(qǐng)人，比如安徽掃寶智能科技有限公司、深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司、重慶成吉消防材料有限公司、四川迪威消防設(shè)備制造有限公司等，因?yàn)樗麄兙鶠闊o(wú)人機(jī)技術(shù)和消防滅火領(lǐng)域密切相關(guān)的企業(yè)，因此，在該領(lǐng)域也進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)研究和專利申請(qǐng)。

3 滅火無(wú)人機(jī)專利技術(shù)演進(jìn)

對(duì)滅火無(wú)人機(jī)的專利技術(shù)演進(jìn)路線進(jìn)行了梳理，如圖4所示。

全球利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行滅火的技術(shù)源于1972年，隨后的15年全球僅有幾項(xiàng)無(wú)人機(jī)滅火的專利申請(qǐng)，主要采用固定翼無(wú)人機(jī)在森林、高層建筑火災(zāi)中的簡(jiǎn)單應(yīng)用，此時(shí)由于無(wú)人機(jī)信息采集技術(shù)發(fā)展不完善，導(dǎo)致無(wú)法精確探測(cè)火源，無(wú)法精準(zhǔn)滅火，且固定翼無(wú)人機(jī)存在無(wú)法懸停、起降場(chǎng)地要求高等缺點(diǎn)。1998年至2003年間，無(wú)人傘翼機(jī)應(yīng)用于消防滅火以提高載荷，無(wú)人直升機(jī)應(yīng)用于消防滅火以克服固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)法懸停、起降場(chǎng)地要求高的缺點(diǎn)。2004年至2009年間，多旋翼無(wú)人機(jī)應(yīng)用到了消防滅火領(lǐng)域，且隨著無(wú)人機(jī)傳感器技術(shù)的發(fā)展，對(duì)火源的傳感測(cè)量精度有了一定的提高。在該階段，對(duì)旋翼無(wú)人機(jī)的續(xù)航短的問(wèn)題提出了改進(jìn)手段，且首次提出使用無(wú)人機(jī)載滅火彈進(jìn)行滅火。2004年至2015年間，由于在噴射滅火物質(zhì)或發(fā)射滅火彈時(shí)會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)產(chǎn)生一定的反沖力，于是在該階段提出了提高無(wú)人機(jī)后坐力的改進(jìn)手段，以及隨著應(yīng)用的需要，逐漸發(fā)展了多機(jī)協(xié)同作業(yè)、多棲無(wú)人機(jī)滅火等技術(shù)。而2016年至2019年是滅火無(wú)人機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展期，在此期間，對(duì)火災(zāi)探測(cè)、滅火的精度，無(wú)人機(jī)后坐力、續(xù)航、穩(wěn)定性，多機(jī)協(xié)同等進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，并發(fā)展了一些創(chuàng)新技術(shù)，比如，無(wú)人機(jī)的防撞、耐高溫、滅火彈的連發(fā)等。

總體來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)接近50年的發(fā)展，滅火無(wú)人機(jī)技術(shù)已從大型的固定翼無(wú)人機(jī)發(fā)展為小型靈活的多旋翼無(wú)人機(jī)，且對(duì)無(wú)人機(jī)自身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適應(yīng)滅火作業(yè)的改進(jìn)，無(wú)人機(jī)機(jī)載滅火設(shè)備滅火的精準(zhǔn)度有了很大提高?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)滅火無(wú)人機(jī)的發(fā)展方向是自主控制、智能化，并且安全性、可靠性和靈活性將大大提高。

4 結(jié)語(yǔ)

全球滅火無(wú)人機(jī)專利申請(qǐng)數(shù)量變化趨勢(shì)可分為兩個(gè)階段。第一階段為1972年至2014年，此時(shí)滅火無(wú)人機(jī)技術(shù)處于萌芽階段。第二階段為2015年至2019年，無(wú)人機(jī)滅火技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展期，全球申請(qǐng)量快速增長(zhǎng)，在2018年全球滅火無(wú)人機(jī)專利年申請(qǐng)量高達(dá)317項(xiàng)，在此階段，我國(guó)申請(qǐng)量遠(yuǎn)超同時(shí)期的國(guó)外申請(qǐng)量。就全球的滅火無(wú)人機(jī)的專利申請(qǐng)而言，中國(guó)的專利申請(qǐng)布局雖然起步較晚，但是技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，目前，在中國(guó)的專利申請(qǐng)布局處于領(lǐng)先的地位，數(shù)量位居第一，占全球?qū)＠暾?qǐng)總量的83.5%。

2004年至2009年間，多旋翼無(wú)人機(jī)應(yīng)用到了消防滅火領(lǐng)域，且隨著無(wú)人機(jī)傳感器技術(shù)的發(fā)展，對(duì)火源的傳感測(cè)量精度有了一定的提高。而2016年至2019年是滅火無(wú)人機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展期，在此期間，對(duì)火災(zāi)探測(cè)、滅火的精度，無(wú)人機(jī)后坐力、續(xù)航、穩(wěn)定性，多機(jī)協(xié)同等進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，并發(fā)展了一些創(chuàng)新技術(shù)，滅火無(wú)人機(jī)技術(shù)已從大型的固定翼無(wú)人機(jī)發(fā)展為小型靈活的多旋翼無(wú)人機(jī)，且對(duì)無(wú)人機(jī)自身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適應(yīng)滅火作業(yè)的改進(jìn)，無(wú)人機(jī)載滅火設(shè)備滅火的精準(zhǔn)度有了很大提高。

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