翁语擎
国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，100160
摘要 随着物联网技术的房展，智能家居得到越来越广泛的使用，其便捷性和智能行为给用户带来了极大的方便。本文分析了智能家居技术的专利申请状况，为我国相关企业进行专利布局提供参考。
关键词 智能家居 物联网 专利申请
一. 智能家居技术概况
智能家居领域由于其多样性和个性化的特点，也导致了技术路线和标准众多，没有统一通行技术标准体系的现状，从技术应用角度来看主要有三类主流技术：
第一类——总线技术类
总线技术的主要特点是所有设备通信与控制都集中在一条总线上，是一种全分布式智能控制网络技术，其产品模块具有双向通信能力，以及互操作性和互换性，其控制部件都可以编程。典型的总线技术采用双绞线总线结构，各网络节点可以从总线上获得供电，亦通过同一总线实现节点间无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信。
总线技术类产品比较适合于楼宇智能化以及小区智能化等大区域范围的控制，但一般设置安装比较复杂，造价较高，工期较长，只适用新装修用户。
第二类——无线通信技术类
无线通信技术众多，已经成功应用在智能家居领域的无线通信技术方案主要包括：射频（RF）技术（频带大多为315 和433.92MHz）、VESP协议、IrDA红外线技术、HomeRF 协议、Zigbee 标准、Z-Wave 标准、Z-world 标准、X2D 技术等，RF433/315MHz的点对点通信应用最为普遍，Zigbee 标准以及蓝牙进一步提高了通信的稳定性、灵活性与安全性，而WiFi技术成本最低，容易与互联网连接。
无线技术方案的主要优势在于无需重新布线，安装方便灵活，而且根据需求可以随时扩展或改装，可以适用于新装修用户和已装用户。
第三类——电力线载波通信技术
电力线载波通信技术充分利用现有的电网，两端加以调制解调器，直接以50Hz 交流电为载波，再以数百KHz 的脉冲为调制信号，进行信号的传输与控制。
但是电力线载波技术本身的问题，出现在稳定性上，因为电力网络环境实在太糟糕，尤其是国内的电网，如果我们要实现足够稳定地在电力线上通讯，需要花费的代价太大，尽管后来PLC-BUS提高了一定的稳定性，但是仍旧难以达到稳定持续的通讯质量，况且电网环境变化多端，后期维护有点捉襟见肘。除此之外，电力线通讯还涉及到对公共电网的二次污染以及信息安全性的问题等。
根据2012年4月5日中国室内装饰协会智能化委员会《智能家居系统产品分类指导手册》的分类依据，智能家居系统产品共分为二十个分类：控制主机（集中控制器）Smarthome Control Center、智能照明系统Intelligent Lighting System（ILS）、电器控制系统Electrical Apparatus Control System（EACS）、家庭背景音乐Whole Home Audio（WHA）、家庭影院系统Speakers, A/V & Home Theater、对讲系统Video Door Phone（VDP）、视频监控Cameras and Surveillance、防盗报警Home Alarm System、电锁门禁Door Locks & Access Control、智能遮阳（电动窗帘）Intelligent Sunshading System/Electric Curtain、暖通空调系统Thermostats & HVAC Controls、太阳能与节能设备Solar & Energy Savers、自动抄表Automatic Meter Reading System（AMR）、智能家居软件Smarthome Software、家居布线系统Cable & Structured Wiring、家庭网络Home Networking、厨卫电视系统Kitchen TV & Bathroom Built-In TV System、运动与健康监测Exercise and Health Monitoring、花草自动浇灌Automatic Watering Circuit、宠物照看与动物管制Pet Care & Pest Control。
二. 智能家居技术的专利申请状况
本文对国内外智能家居技术的专利申请进行了全面的检索和分析，以期反映智能家居技术的专利分布状况。检索工作所基于的数据库包括CNPAT数据库、WPI数据库，其中，CNPAT数据库收录了自1985年以来的全部中国专利数据，WPI数据库收录了美国、欧洲、日本、韩国、中国等42个国家、地区和组织的专利文献。由于发明专利申请一般在申请日之后18个月公开，因此，部分相关专利申请可能处于未被公开状态而没有被统计。
1.历年申请量
图1 国内智能家居技术历年专利申请量
图1显示了智能家居技术领域全国申请量的年度分布情况。从图1可以看出，在1999年以前，国内智能家居行业还处于一个概念熟悉、产品认知的阶段，这时没有出现专业的智能家居生产厂商。从2000年开始，智能家居行业进入了开创期，国内先后成立了五十多家智能家居研发生产企业，主要集中在深圳、上海、天津、北京、杭州、厦门等地。智能家居的市场营销、技术培训体系逐渐完善起来，智能家居技术在我国快速发展。2005年以后，由于上一阶段智能家居企业的野蛮成长和恶性竞争，给智能家居行业带来了极大的负面影响，2005年-2007年，大约有20多家智能家居生产企业退出了这一市场，各地代理商结业转行的也不在少数。正在这一时期，国外的智能家居品牌却暗中布局进入了中国市场，而活跃在市场上的国外主要智能家居品牌都是这一时期进入中国市场的，如罗格朗、霍尼韦尔、施耐德、Control4等。国内部分存活下来的企业也逐渐找到自己的发展方向，例如天津瑞朗，青岛爱尔豪斯，海尔，科道等，用X10，深圳索科特做了空调远程控制，成为工业智控的厂家。进入2011年以来，智能家居行业进入了一个拐点，由徘徊期进入了新一轮的融合演变期。接下来的三到五年，智能家居一方面进入一个相对快速的发展阶段，另一方面协议与技术标准开始主动互通和融合，行业并购现象开始出来甚至成为主流。接下来的五到十年，将是智能家居行业发展极为快速的时期，这个阶段国内将诞生多家年销售额上百亿元的智能家居企业。进入到2014年以来，各大厂商已开始密集布局智能家居，越来越多的厂商开始介入和参与已使得外界意识到，智能家居未来已不可逆转，智能家居新品将会层出不穷，业内涌现的新案例也会越来越多。
2.主要申请人
图2 智能家居行业前20名主要专利申请人
由图2可知，在全球排名前二十名的排名中，来自于中国的申请人有七家，其中，国家电网公司以很大的优势成为第一名，表明该公司在智能家居领域中取得了较大的成果，具有较强的实力；海尔和TCL是以家电为特色的企业，在该排名中分列第八、十九位，这两家企业在家电智能化方面投入了较大的研发力量，力图在该领域中有所作为，海尔集团还成立了青岛海尔智能家电科技有限公司用于智能家电的研发，体现了海尔集团在该领域的重视程度；中国两家通信行业的企业，中兴和华为在智能家居领域中也有所建树；大学一直走在科研的前线，在智能家居领域中也不甘落后，中山大学和浙江大学分别位列第十二位和第十七位。在排名前二十的申请人当中，来自韩国的申请人有三星、LG，来自日本的申请人有松下、东芝、NEC和惠普，来自美国的申请人有博通、微软、通用电气、IBM、霍尼韦尔国际公司，来自欧洲申请人有西门子、飞利浦。可以看出，在智能家居领域中，主要的外国申请人集中在上述的国家当中。因此，在进行智能家居领域的研究和案件审查中，需要重点关注上述重要的申请人。在排名前二十的申请人当中，国外申请人申请的专利数量占据了大部分，占比达到59，而中国国内企业和科研机构所申请的专利分别占比为35%和6%，可以看出，在智能家居领域中，中国的申请人在该领域还处于弱势的地位。也可以看出，在智能家居领域中，以企业类型申请人为主，科研机构的申请量还比较少，这主要是由于智能家居很多的专利申请倾向于应用，而科研机构更倾向于基础性研究。
三. 智能家居领域重点专利
在大量的专利文献中，可以通过一些有效的分析指标来获得某一技术方向上比较关键乃至于核心的文献，这些文献记载了该技术方向上的核心技术或者基础技术，是值得技术研发单位特别关注的专利文献。在本章中，将在考虑专利文献被引证次数，同族专利规模以及权利要求项数等指标的基础上进一步结合人工筛选来获取智能家居方向的重点专利。
智能节能照明控制系统
节能照明控制系统主要实现对整个居住空间的灯光的智能控制管理，可以用遥控等多种智能控制方式实现对居住空间灯光的遥控开和关，调光，全开全关及“会客、影院”等多种一键式灯光场景效果的实现;并可用定时控制、电话远程控制、电脑本地及互联网远程控制等多种控制方式实现功能，从而达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的功能。
核心专利：
CN2012100812715 涉及一个一对多主从模式LED照明遥控装置, 只需使用一个遥控开关，就可同时控制多个LED灯具，可以单独开启或关闭某个LED灯具，可以单独对某个LED灯具进行调光。
JP2015032469涉及一种照明器具的点亮装置，照明器具具备多个光源，多个光源开关、直流电源电路以及控制电路，各光源的发光颜色互不相同，且在分别流过相同值的电流时的压降值互不相同。控制电路执行第一控制和第二控制这两个控制，在该第一控制中，对上述各光源开关进行分时控制，以该各光源开关为接通状态的接通期间互不重叠的状态使该各光源开关接通断开，在该第二控制中，对在上述各光源开关的接通期间向该各光源流通的目标电流值和/或上述各光源开关的接通期间的目标长度分别进行控制，来调整上述目标电流值与上述接通期间的目标长度之积在上述各光源中的比率，由此将来自各个光源的射出光混合来得到期望的发光颜色的光并有效抑制了电力的消耗。
2. 远程抄表节能控制系统
远程抄表节能控制系统是采用通信、计算机等技术，通过专用设备对各种仪表(如水表、电表、气表等)的数据进行自动采集和处理的系统。它一般是通过数据采集器读取表计的读数，然后通过传输控制器将数据传至管理中心，对数据进行存储、显示、打印。自动抄表主要解决上门入户抄表带来的扰民、数据上报不及时、管理不便等难题。自动抄表在房地产建设项目中的智能小区中与楼宇对讲系统一样，成为一个标准配置。
核心专利：
CN2016104479264涉及一种自来水供水管网自动抄表系统，该系统包含多只水表和控制器及主控器，各水表将测量数据通过电力线通信传送给控制器，各控制器定时对各水表进行扫描登记，发现故障向管理中心报警。各水表及其控制器和主控器均采用步时间保持系统动作一致。
CN2016106674505涉及一种主从机模式的水表集抄设备，包括：GPRS模块、主机、一级主机、二级主机、从机、采集器、终端水表，所述主机分为一级主机和二级主机，一级主机和二级 主机之间通过无线传输模式进行连接，主机最多分为三级，组网最多64个从机，所述主机和从机之间通过无线传输模式进行连接，所述主机上可设置多个从机，所 述GPRS模块与主机之间通过有线485形式连接，所述从机与采集器之间通过有线485连接，所述采集器与终端水表通过MBUS将数据进行传输，所述单个 主机对应一个ID号，单个主机可最大组网16个从机，从机和对应的主机ID号相同，主机配有时钟，定时自动抄表和数据上传。
3. 智能家居网络控制
智能家居系统中指的家庭网络是一个狭义的概念，是指是由家庭内部具备高性能处理和通信能力的设备构成的高速数据网络。两种最流行的家庭网络类型是无线和以太网。在这两种类型中，路由器执行大部分工作，负责控制相互连接的设备之间的通信。通过将路由器连接到拨号、DSL或电缆调制解调器，还可以让多台计算机共享一个互联网连接。许多新型路由器将无线技术和以太网技术结合在一起，并且包含硬件防火墙。家庭网络的常见产品包括：1) 电脑2) 服务器3) 路由器4) ADSL Modem 5) 存储设备。
核心专利：
WO2016182404 涉及一种使用蓝牙低功耗组网传输和接收数据的方法，包括：第一设备通过扫描获得第二设备的广播信息后，依据该广播信息与第二设备建立蓝牙低功耗连接，建立连接后第二设备向第一设备发送请求信息，第一设备响应该信息并为第二设备提供相应的服务。
CN2015105588940涉及一种通过移动组网的智能家居控制系统，包括带有APP的移动终端、移动网服务器、温湿度传感器、中央控制器和空调；所述移动终端传送信号给移动网服务器和接受移动网服务器的信号；所述 的移动网服务器接受移动终端的信息和发送信号给移动终端；所述的移动网服务器接受和传输信号给中央控制器；中央控制器接受温湿度传感器的信号并且控制空调 的温度；使用专用APP，安装、调试简单，成本费用低，系统具有兼容性和开放性。
四.结语
智能家居已发展成为热门技术，相关的专利申请也呈增加之势。本文通过对智能家居的专利分析，研究了历年专利申请趋势、主要技术分支的重要申请人、筛选了主要技术方向的重点专利，希望通过本文能够帮助我国相关企业了解智能家居行业的专利现状，为其进行专利布局提供参考。
参考文献：
[1] 童晓渝，房秉毅，张云勇. 物联网智能家居发展分析[J]. 移动通信，2010,34（9）：16-20.
[2] 黄菲，赵洋. 基于智能移动终端的智能家居技术专利分析[J]. 电视技术，2014,38（21）：70-72.
论文作者:翁语擎
论文发表刊物:《科技新时代》2019年2期
论文发表时间:2019/4/10
标签：智能家居论文; 技术论文; 申请人论文; 专利论文; 三星论文; 主机论文; 专利申请论文; 《科技新时代》2019年2期论文;