基于專利角度的防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)態(tài)勢分析

季婉婧,宋姍姍,蘇小蕓

(1.甘肅省地震局,甘肅 蘭州 730000;2.中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院,甘肅 蘭州 730000;3.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

0 引言

地震是影響人類生活的自然災(zāi)害之一,全球每年發(fā)生7級以上強(qiáng)烈地震十余次,造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡十分嚴(yán)重。我國是一個(gè)受地震災(zāi)害影響十分嚴(yán)重的國家,20世紀(jì)以來我國地震死亡總?cè)藬?shù)約占全球地震死亡人數(shù)的1/2。2018年12月,全球地震模型(Global Earthquake Model Foundation)發(fā)布了一份有關(guān)全球地震災(zāi)害和風(fēng)險(xiǎn)的估算報(bào)告[1],報(bào)告指出中國是全球地震造成經(jīng)濟(jì)損失第二大的國家,排在第一的是日本,美國排在第三位。實(shí)踐證明,不管是準(zhǔn)確的地震預(yù)測、災(zāi)情評估還是及時(shí)高效的應(yīng)急救援,不僅需要快速的聯(lián)動反應(yīng),更需要高科技的支撐。因此,依靠科技進(jìn)步成為防震減災(zāi)事業(yè)發(fā)展的根本原則和必由之路。

《國家地震科學(xué)技術(shù)發(fā)展綱要(2007—2020年)》指出,我國地震科學(xué)技術(shù)工作目前依賴國外技術(shù)和產(chǎn)品的局面尚未完全改變,觀測技術(shù)和儀器儀表方面的原創(chuàng)性成果不多。因此,加快地震科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,最大限度地提升防震減災(zāi)工作中各個(gè)環(huán)節(jié)的科技含量,創(chuàng)造更多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的科學(xué)技術(shù)及裝備,是提高我國防震減災(zāi)能力的迫切需求。近年來,我國政府有關(guān)部門積極致力于推廣抗震專利技術(shù)。汶川地震后,國家知識產(chǎn)權(quán)局及時(shí)發(fā)出《關(guān)于繼續(xù)做好知識產(chǎn)權(quán)抗震救災(zāi)工作的緊急通知》[2],要求各地加大工作力度,采取政策引導(dǎo)、開辟專利轉(zhuǎn)讓登記和專利實(shí)施許可合同備案“綠色通道”等多種有效途徑,推動抗震救災(zāi)專利技術(shù)的許可或轉(zhuǎn)讓,促進(jìn)有關(guān)技術(shù)快速應(yīng)用到抗震救災(zāi)中。因此把握防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)的國際和國內(nèi)發(fā)展態(tài)勢,既符合國家防震減災(zāi)規(guī)劃(2006—2020年)[3](以下簡稱《規(guī)劃》)里提出的“‘十三五’時(shí)期,迫切需要聚焦防震減災(zāi)關(guān)鍵技術(shù)、重大科技問題和基礎(chǔ)科學(xué)研究”的目標(biāo)要求,又符合我國的長遠(yuǎn)戰(zhàn)略規(guī)劃。

目前我國對防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)行專利分析的學(xué)者并不多,張晉輝[4]利用TDA和TI,對地震預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域的專利數(shù)據(jù)展開了多角度的專利情報(bào)分析;殷媛媛[5]利用全球?qū)＠夹g(shù)信息資源,分析了國內(nèi)外地震預(yù)警技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀,并將專利具體信息以列表的形式進(jìn)行了展現(xiàn);楊林等[6-7]從專利角度對國內(nèi)外建筑隔震支座技術(shù)進(jìn)行了分析研究,指出了全球發(fā)展趨勢,并指明了我國隔震支座技術(shù)今后的發(fā)展方向。從專利分析的角度深入認(rèn)識防震減災(zāi)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展趨勢,是推動防震減災(zāi)事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。因此本研究基于北京合享智慧科技有限公司開發(fā)的incoPat全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫,對防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)行專利文獻(xiàn)分析。該數(shù)據(jù)庫目前收錄了全球120個(gè)國家/組織/地區(qū)的超過1億余件專利信息,將專利著錄信息、法律、運(yùn)營、同族、引證等信息進(jìn)行深度加工及整合,所有數(shù)據(jù)采購自官方和商業(yè)數(shù)據(jù)提供商[8]。根據(jù)《規(guī)劃》,防震減災(zāi)分為地震監(jiān)測預(yù)報(bào)、震災(zāi)預(yù)防、緊急救援三大工作體系,因此構(gòu)建如下檢索式:TIAB=(((earthquak* or seism*)and (monitor* or warning or predict* or forecast* or rescue* or relief* or reliev* or emergency or quakeproof or shockproof or antiknock or resistance or ‘disaster prevention’or ‘disaster reduction’or ‘disaster alleviation’or ‘disaster mitigation’))not (‘seismic method’or ‘earthquake method’or mining or mine or mineral* or log* or "well shooting" or oil or petroleum or gas or methane or hydrocarbon* or hydrogen* or hydrat* or "nature gas")),首次檢索獲得19 413條數(shù)據(jù)。經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選和清洗,最終獲得符合檢索條件的數(shù)據(jù)18 840條。檢索時(shí)間為2020年5月14日。由于專利從申請到公開具有一定的滯后性(一般發(fā)明專利在申請后3～18個(gè)月公開,實(shí)用新型專利和外觀設(shè)計(jì)專利在申請后6個(gè)月左右公開),因此2018年和2019年的數(shù)據(jù)可能不能代表這兩年的實(shí)際情況。

1 防震減災(zāi)專利時(shí)序分布

從全球?qū)＠暾垟?shù)量的變化可以看出(圖1),自1948年防震減災(zāi)領(lǐng)域第一件專利誕生以來,經(jīng)歷了大約30年的緩慢發(fā)展期。20世紀(jì)90年代后,經(jīng)過十幾年的調(diào)整,從2004年開始呈現(xiàn)快速增長趨勢。

圖1 防震減災(zāi)領(lǐng)域?qū)＠暾垟?shù)量年度分布Fig.1 Annual distribution of the number of patent applications in the field of earthquake disaster reduction

2 防震減災(zāi)專利國家/地區(qū)分布

2.1 國家/地區(qū)專利申請數(shù)量分布及趨勢

全球防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)專利申請主要分布在中國(49.0%)和日本(28.4%)這兩個(gè)受地震災(zāi)害影響較大的國家,專利申請總和占全球申請量77.4%。此外,專利受理量排名前10位的國家和地區(qū)還包括韓國、美國、俄羅斯、世界知識產(chǎn)權(quán)組織、中國臺灣、歐洲專利局、英國和加拿大(圖2)。中國專利申請量迅速增長出現(xiàn)在2008年汶川地震以后;且2013年雅安地震后再次激增。2013年1月,美國阿拉斯加州克雷格以西海域發(fā)生里氏7.7級強(qiáng)烈地震,并引發(fā)海嘯,美國專利申請數(shù)量在2013年也出現(xiàn)了一次峰值。日本地震頻發(fā),在防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)專利一直有所產(chǎn)出,2007年達(dá)到峰值;2011年3月11日日本東北部海域發(fā)生9級強(qiáng)烈地震,引發(fā)舉世矚目的福島核電站事故,次年日本、中國的專利申請量均出現(xiàn)上升趨勢。近五年來,韓國地震增多,同時(shí)受日本地震影響,韓國在防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)方面增長十分迅速,相關(guān)專利申請量緊隨中國之后。而俄羅斯、世界知識產(chǎn)權(quán)組織、中國臺灣等一直保持平穩(wěn)狀態(tài)。2015—2017年,中國、韓國和世界知識產(chǎn)權(quán)組織專利申請量占比較高,中國臺灣、歐洲專利局、俄羅斯和美國活躍情況比較接近(表1)。

圖2 防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)主要申請國家/地區(qū)分布Fig.2 Distribution of major countries and regions applying technologies in the field of earthquake disaster reduction

表1 防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)主要申請國家/地區(qū)專利申請量(排名前10位)Table 1 Number of patent applications of major countries/regions in the field of earthquake disaster reduction (top 10)

2.2 主要國家/地區(qū)專利價(jià)值度

采用incoPat的專利價(jià)值度指標(biāo)(1)incoPat專利價(jià)值度是北京合享智慧科技有限公司自主研發(fā)的一個(gè)綜合專利分析領(lǐng)域內(nèi)20多個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)的專利價(jià)值模型,通過指標(biāo)權(quán)重設(shè)定等將專利劃分為1～10分,分?jǐn)?shù)越高代表專利價(jià)值越高。分析了已申請防震減災(zāi)領(lǐng)域?qū)＠膬r(jià)值情況。結(jié)果見圖3,價(jià)值度為10的專利數(shù)量最多的國家是日本,數(shù)量為349件,占比為6.5%,主要集中在地震報(bào)警、抗震等方向;其次是美國,價(jià)值度為10的專利數(shù)量為276件,在其所有專利中占比最高,為41.8%,遠(yuǎn)超其他國家和地區(qū),專利主要集中在地震監(jiān)測、粒子輻射等領(lǐng)域;然后是加拿大、世界知識產(chǎn)權(quán)組織和歐洲專利局,價(jià)值度為10的專利數(shù)量占比分別為23.6%、16.8%和16.4%。中國專利價(jià)值度為10的專利數(shù)量是97件,占比較低,僅為1.1%。專利價(jià)值度為9的專利數(shù)量最多的國家是中國,專利數(shù)量1 140件,其次是日本,專利數(shù)量為591件。統(tǒng)計(jì)各個(gè)國家或地區(qū)專利數(shù)量隨專利價(jià)值度的變化情況,只有美國的專利是專利價(jià)值度越高,專利數(shù)量越多,說明美國防震減災(zāi)專利整體價(jià)值度較高;世界知識產(chǎn)權(quán)組織、歐洲專利局和加拿大的專利價(jià)值度整體情況良好,專利數(shù)量基本能達(dá)到隨著專利價(jià)值度的升高而增加。

圖3 防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)主要申請國家/地區(qū)專利價(jià)值度分布(排名前10位)Fig.3 The patent value distribution of major countries and regions applying for technologies in the field of earthquake disaster reduction (top 10)

3 防震減災(zāi)專利申請人分析

3.1 專利申請人分布

防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)排名前十位的專利申請人主要來自中國和日本(表2),排名第一的是北京工業(yè)大學(xué),專利申請數(shù)量為177件。從近3年專利申請活躍度可以看出,最活躍的是來自挪威的PGS地球物理公司,這是一家國際領(lǐng)先的海洋地球物理公司,主要業(yè)務(wù)是在技術(shù)驅(qū)動下提供廣泛的地震和油藏服務(wù),同時(shí)擁有目前業(yè)內(nèi)規(guī)模最大的現(xiàn)代化數(shù)據(jù)庫。其次是同濟(jì)大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)和北京工業(yè)大學(xué)。日本機(jī)構(gòu)近三年來整體活躍度不高。

表2 防震減災(zāi)領(lǐng)域主要專利申請人(排名前10位)Table 2 The main patent applicants in the field of earthquake disaster reduction (top 10)

3.2 主要專利申請人專利申請年度數(shù)量分布

防震減災(zāi)領(lǐng)域主要專利申請人中,中國機(jī)構(gòu)和日本機(jī)構(gòu)呈現(xiàn)出截然不同的變化趨勢。中國各機(jī)構(gòu)在2008年前專利產(chǎn)出較少,從2008年開始專利申請數(shù)量呈現(xiàn)飛速增長的變化趨勢,其中北京工業(yè)大學(xué)在2009—2014年的專利數(shù)量變化幅度最大,沈陽建筑大學(xué)在2013—2018年間變化幅度較大,并在2018年達(dá)到了所有機(jī)構(gòu)年專利產(chǎn)出最高值,為37件,同比其他機(jī)構(gòu),專利市場占有份額大幅度增加。同濟(jì)大學(xué)則比較穩(wěn)定,自2008年開始每年都有一定數(shù)量的產(chǎn)出。相比而言,日本機(jī)構(gòu)專利研發(fā)相對具有比較長的歷史,在2001—2013年間產(chǎn)出較多(圖4)。

3.3 主要專利申請人專利價(jià)值度

在排名前10位的專利申請人中,國外機(jī)構(gòu)申請的專利都具有較高的價(jià)值度,在價(jià)值度為10的專利中,PGS地球物理公司有25件,占到該機(jī)構(gòu)全部申請專利數(shù)量的32.5%,主要集中在信息的采集、成像、解釋和現(xiàn)場評估等;日本的三菱電機(jī)株式會社和株式會社日立製作所各有11件,主要為地震報(bào)警方向;而幾個(gè)中國機(jī)構(gòu)的專利價(jià)值整體表現(xiàn)不高,專利價(jià)值度為10的專利數(shù)量較少,專利價(jià)值度為9的專利數(shù)量較多,其中北京工業(yè)大學(xué)專利價(jià)值度為9的專利數(shù)量49件,占比為27.7%,其次是同濟(jì)大學(xué)和西安建筑科技大學(xué),分別為29和23件,占比分別為31.9%和29.1(圖5)。

圖5 防震減災(zāi)領(lǐng)域主要專利申請人專利價(jià)值度分布(排名前10位)Fig.5 Distribution of patent value of main patent applicants in the field of earthquake disaster reduction (top 10)

3.4 主要專利申請人技術(shù)研發(fā)布局

從具體技術(shù)分類角度分析(表3),各機(jī)構(gòu)專利主要集中在E04H9/02、E04B1/98和G08B21/103個(gè)方向。在E04H9/02技術(shù)方向,清水建設(shè)株式會社具有較高的申請量;在E04B1/98技術(shù)方向,北京工業(yè)大學(xué)具有較高申請量。中國機(jī)構(gòu)主要集中在E04H9/02和E04B1/98;日本機(jī)構(gòu)則主要集中在E04H9/02和B66B5/02。各機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢技術(shù)方向列于表4。

表3 防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)專利申請核心機(jī)構(gòu)主要技術(shù)類型Table 3 Main technical types of core organizations applying for technical patents in the field of earthquake disaster reduction

表4 防震減災(zāi)領(lǐng)域主要專利申請人技術(shù)研發(fā)布局Table 4 Technical R &D layout of main patent applicants in the field of earthquake disaster reduction

4 防震減災(zāi)專利技術(shù)方向分析

4.1 不同時(shí)間段技術(shù)研發(fā)布局

根據(jù)incoPat提供的聚類功能,可以分析不同時(shí)期防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)的研發(fā)熱點(diǎn),根據(jù)研發(fā)熱點(diǎn)可以總結(jié)不同時(shí)期的技術(shù)演進(jìn)方向(表5)。由圖1可知,20世紀(jì)90年代前防震減災(zāi)技術(shù)專利一直處于比較平穩(wěn)的申請狀態(tài),而絕大多數(shù)專利主要集中在2000年以后,因此根據(jù)專利申請趨勢和專利申請數(shù)量將其劃分為5個(gè)時(shí)間段,分別是:1999年以前、2000—2009年、2010—2013年、2014—2016年、2017—2019年。

表5 防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)演進(jìn)Table 5 Technology evolution in the field of earthquake disaster reduction

(1)1999年以前,防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)主要集中于地震監(jiān)測勘測(包括地震預(yù)測裝置、地震臺站建設(shè)、地震監(jiān)測裝置,如地震傳感器、地震儀等)和建筑防震抗震系統(tǒng)(包括電梯減震系統(tǒng)、避震箱、抗震防護(hù)艙等),對于地震應(yīng)急操作(包括地震報(bào)警系統(tǒng)、應(yīng)急照明等)和地震救災(zāi)(包括救災(zāi)機(jī)器人、避難所、救援信號發(fā)射器等)開始有所關(guān)注。

(2)2000—2009年,研發(fā)熱點(diǎn)更加集中于地震監(jiān)測預(yù)報(bào)(包括地震勘探數(shù)據(jù)采集、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測、地震前兆信息等)和建筑結(jié)構(gòu)抗震(包括建筑支撐系統(tǒng)、鋼板剪力墻、鋼筋砼空心樓板等),對于地震應(yīng)急救援(包括地震報(bào)警器、應(yīng)急門、地震模擬器、緊急切斷閥等)也愈加重視,各主要技術(shù)方向之間開始緊密關(guān)聯(lián)。

(3)2010—2013年,研發(fā)熱點(diǎn)開始重點(diǎn)關(guān)注地震緊急救援(包括緊急避難、救援人員等)和地震報(bào)警系統(tǒng)(包括地震海嘯預(yù)警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理工作站等),對于地震監(jiān)測預(yù)報(bào)(包括遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測、地震源、地震傳感器、地震預(yù)報(bào)儀等)和建筑抗震(包括建筑結(jié)構(gòu)整體性、摩擦阻尼器、鋼結(jié)構(gòu)立柱等)也在持續(xù)關(guān)注,各主要技術(shù)方向之間的關(guān)聯(lián)明顯更加緊密。

(4)2014—2016年,研發(fā)熱點(diǎn)重點(diǎn)關(guān)注建筑抗震隔震(如隔震層、建筑結(jié)構(gòu)體系、建筑材料等)、地震監(jiān)測勘測(包括地震數(shù)據(jù)采集、地震檢測傳感器、氡監(jiān)測等)和地震救援(包括報(bào)警裝置、救援車、救援人員等)三個(gè)領(lǐng)域。

(5)2017—2019年,地震監(jiān)測預(yù)報(bào)(包括納米機(jī)電傳感器、海底地震勘測等)、建筑物防震抗震(包括抗震結(jié)構(gòu)和材料、橋梁抗震、隔震技術(shù)等)及地震應(yīng)急救援(包括地震應(yīng)急信息系統(tǒng)、地震救援裝置、地震預(yù)警系統(tǒng)等)共同形成當(dāng)前防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)的3大分支,不同技術(shù)研發(fā)方向的關(guān)系更加密切。

4.2 高價(jià)值專利分析

通過incoPat的合享價(jià)值度和被引證次數(shù)兩個(gè)指標(biāo)綜合分析,篩選出防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)的高價(jià)值專利。研究顯示,防震減災(zāi)高價(jià)值專利主要分布在美國、日本和中國,其中美國和日本在同族專利數(shù)量方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國家和地區(qū),同時(shí)美國專利的綜合指標(biāo)排名都比較靠前,前100個(gè)高價(jià)值專利中有84%來自美國。中國同族專利數(shù)量排在第五位,位于歐洲專利局和世界知識產(chǎn)權(quán)組織之后。高價(jià)值專利的申請人主要包括三菱電機(jī)株式會社、北京工業(yè)大學(xué)、西方奇科公司、株式會社日立製作所、同濟(jì)大學(xué)、清水建設(shè)株式會社等。根據(jù)防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)分類,這里按照監(jiān)測預(yù)報(bào)、震災(zāi)預(yù)防、緊急救援三大類具體分析各自的技術(shù)走向。

(1)監(jiān)測預(yù)報(bào)

雖然目前全球都無法做到準(zhǔn)確的地震預(yù)測,但地震預(yù)警被證明是可以實(shí)現(xiàn)的。地震預(yù)警技術(shù)作為地震監(jiān)測的新技術(shù),已經(jīng)取得了部分成功預(yù)警的實(shí)例,如墨西哥的SAS系統(tǒng)成功地對1995年7.3級地震進(jìn)行了預(yù)警,日本的預(yù)警系統(tǒng)成功地對2005年宮城7.2級地震進(jìn)行預(yù)警[9]。經(jīng)分析,監(jiān)測預(yù)報(bào)高價(jià)值專利主要包括振動傳感器和加速度計(jì)、地震監(jiān)測勘測、地震預(yù)警系統(tǒng)和報(bào)警器、地震信號采集與傳輸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測等方面的技術(shù)。振動傳感器和加速度計(jì)方面,英國電信公共有限公司[10]通過振動傳感器電耦合的發(fā)射器單元發(fā)射的聲波來感測海底地震事件。地震監(jiān)測勘測方面,華中科技大學(xué)[11]提供一種適應(yīng)性強(qiáng)、多參數(shù)和高精度的地震監(jiān)測裝置,該裝置由中央控制終端和地下傳感探頭組成,可以實(shí)現(xiàn)深地振動、應(yīng)變和溫度參量的實(shí)時(shí)監(jiān)測和報(bào)警;西方奇科公司[12]在給定時(shí)間內(nèi)通過測量從貯存庫和圍巖體獲取相關(guān)的地震數(shù)據(jù)以完成地震勘測。地震預(yù)警系統(tǒng)和報(bào)警器方面,鹿島建設(shè)株式會社和応用地震計(jì)測株式會社[13]提供一種地震早期報(bào)警系統(tǒng),即在地震發(fā)生時(shí),在S波到達(dá)之前預(yù)測其搖晃的大小并發(fā)出警報(bào);松下集團(tuán)[14]提供一種便攜式無線電通信終端和緊急廣播收發(fā)系統(tǒng),能夠在地震等災(zāi)害發(fā)生情況下發(fā)送和接受通過數(shù)字電視廣播發(fā)送的緊急廣播,并減少在不發(fā)送緊急廣播待機(jī)狀態(tài)下所消耗的電力。地震信號采集與傳輸方面,QUAKEFINDER有限責(zé)任公司[15]提供了一種基于空間的極低頻(ELF)磁場檢測器和基于地面網(wǎng)絡(luò)的極低頻磁場檢測器相結(jié)合,其中基于空間的極低頻磁場監(jiān)測系統(tǒng)可用于在已知和未知地震區(qū)域中執(zhí)行廣域搜索并尋找前兆地震信號,而基于地面網(wǎng)絡(luò)的極低頻磁場檢測器可用于驗(yàn)證這些信號確實(shí)是地震產(chǎn)生的信號。

(2)震災(zāi)預(yù)防

在對公共建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注重抗震設(shè)計(jì),提高結(jié)構(gòu)的抗震性能,從而減輕地震災(zāi)害影響。經(jīng)分析,震災(zāi)預(yù)防高價(jià)值專利主要包括抗震墻和抗震結(jié)構(gòu)、隔震支座、電梯控制裝置、抗震用低屈服點(diǎn)鋼、聚四氟乙烯防震板等?？拐饓涂拐鸾Y(jié)構(gòu)方面,WPFY股份有限公司等[16]提供的建筑框架由矩形鋼管構(gòu)成,端壁模塊沿著相鄰邊緣螺栓連接在一起并連接到側(cè)壁模塊的端部,形成周邊框架壁;北京工業(yè)大學(xué)[17]提供了一種新型震后易修復(fù)鋼異形柱-中心支撐架,雙槽鋼梁通過梁端封板,與異形柱連接,形成無焊縫全螺栓的連接形式,中心支撐使結(jié)構(gòu)具有更好的抗側(cè)能力;株式會社竹中工務(wù)店[18]提供了一種由波紋鋼板組成的抗震建筑墻體,該墻壁具有足夠的剛性和強(qiáng)度,克服了以往混凝土墻很難控制強(qiáng)度和剛性的問題。隔震支座方面,中南大學(xué)[19]提供了一種多維減隔震支座,解決了傳統(tǒng)支座不能有效進(jìn)行三維減隔震的問題,并實(shí)現(xiàn)在不同強(qiáng)度地震作用下的多重減隔震目的,同時(shí)具有抗拔、抗扭功能。電梯控制方面,鹿島建設(shè)株式會社[20]提供的電梯控制運(yùn)轉(zhuǎn)裝置能夠使電梯在地震或強(qiáng)風(fēng)發(fā)生過程中暫停運(yùn)行,可避免電梯繩索過大搖晃時(shí)繩索掛鉤事故的發(fā)生。

(3)緊急救援

傳統(tǒng)救援方式耗時(shí)耗力,且救援率極低,而機(jī)器人、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遙感技術(shù)、生命探測儀等現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用可以使受災(zāi)群眾在黃金時(shí)間里得到救助,與傳統(tǒng)救援方式相比極大地降低了傷亡率。經(jīng)分析,緊急救援高價(jià)值專利主要包括地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)、地震應(yīng)急處置和逃生裝置、救災(zāi)機(jī)器人、生命探測儀等。地震應(yīng)急處置和逃生裝置方面,中國鐵路總公司等[21]提供一種高速鐵路地震緊急處置裝置,在地震監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)發(fā)布警報(bào)時(shí),該裝置可通過鐵路無線通信系統(tǒng)接收地震警報(bào)信息,并根據(jù)地震警報(bào)級別采取相應(yīng)的緊急處置措施。救災(zāi)機(jī)器人方面,Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho[22]提供了一種能夠防止在陡坡上墜落、可以在遭受大面積災(zāi)難的越野地點(diǎn)行走的救災(zāi)機(jī)器人,同時(shí)在救災(zāi)設(shè)備、物資等的野外運(yùn)輸過程中,能確保操作人員的安全,還涉及一種用于機(jī)器人的操作控制器;哈爾濱工業(yè)大學(xué)[23]提供了一種移動式頂撐機(jī)器人,可以進(jìn)入震后廢墟狹窄空間,代替救援人員執(zhí)行救援通道的打通任務(wù),還可以在機(jī)器人上配置多種傳感器,實(shí)現(xiàn)對廢墟狹窄空間中復(fù)雜環(huán)境的特征探測和危險(xiǎn)性評估。

5 結(jié)論

本文利用incoPat全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫對國際防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)專利文獻(xiàn)進(jìn)行分析。分析過程中,按照監(jiān)測預(yù)報(bào)、震災(zāi)預(yù)防、緊急救援三大類從宏觀層面對國家/地區(qū)進(jìn)行了總體分析,從中觀層面對主要專利申請人進(jìn)行了全面分析,最后對不同時(shí)間段技術(shù)研發(fā)布局、高價(jià)值專利等微觀層面進(jìn)行了詳細(xì)分析。分析結(jié)果顯示:

(1)全球范圍內(nèi)對于防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)一直在持續(xù)增加,我國在專利總量和增長率方面遠(yuǎn)超其他國家,但是我國的專利價(jià)值度整體不高,專利質(zhì)量有待進(jìn)一步提升。相比而言,美國在防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)專利質(zhì)量最高。

(2)專利申請人方面,專利申請數(shù)量最多的是北京工業(yè)大學(xué),其次是日本的三菱電機(jī)株式會社和株式會社日立製作所。

(3)目前防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)高價(jià)值專利主要集中分布在美國、日本和中國。監(jiān)測預(yù)報(bào)高價(jià)值專利主要包括振動傳感器和加速度計(jì)、地震監(jiān)測勘測、地震預(yù)警系統(tǒng)和報(bào)警器等,震災(zāi)預(yù)防高價(jià)值專利主要包括抗震墻和抗震結(jié)構(gòu)、隔震支座、電梯控制裝置等,緊急救援高價(jià)值專利主要包括地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)、地震應(yīng)急處置和逃生裝置、救災(zāi)機(jī)器人、生命探測儀等。

(4)綜合分析結(jié)果,未來全球防震減災(zāi)專利技術(shù)將繼續(xù)圍繞地震監(jiān)測預(yù)警、房屋設(shè)施抗震加固、減隔震、地震應(yīng)急救援等領(lǐng)域重點(diǎn)開展;我國防震減災(zāi)工作將緊緊圍繞《新時(shí)代防震減災(zāi)事業(yè)現(xiàn)代化綱要(2019—2035年)》的要求,在繼續(xù)推進(jìn)“透明地殼”“解剖地震”“韌性城鄉(xiāng)”“智慧服務(wù)”四大科學(xué)計(jì)劃的同時(shí),更多地利用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù),加強(qiáng)國際合作,全面提升我國防震減災(zāi)領(lǐng)域技術(shù)水平和創(chuàng)新能力,為推進(jìn)防震減災(zāi)事業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)奠定更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。