王闪?管佳林

摘 要：近年来无人机技术发展迅猛，消防应急无人机作为细分应用领域也取得了长足进步。为此，采用国家知识产权局专利检索与服务系统分析了灭火无人机全球专利申请情况，统计分析了灭火无人机专利申请区域分布情况，同时统计分析了国内专利申请人分布情况，进而梳理了灭火无人机的专利技术演进路线。以期为相关技术研发人员提供专利分析参考。

关键词：消防;灭火无人机;专利;技术演进

中图分类号：G306;V19文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2020）24-0152-04

1 引言

当前，我国经济和城市建设快速发展，火灾形势面临复杂多变，如何准确、快速、及时、高效地获取现场信息，对消防部队提出新要求。近几年来，受到多方面因素的影响，火灾救援任务日益复杂，消防部队承担任务的同时，需要面临的风险也逐渐增加。不仅如此，传统消防救援设施的局限性也日益突出，必须要得到广泛关注。近年来无人机技术发展迅猛，消防应急无人机作为细分应用领域也取得了长足进步[1-5]。而随着无人机技术逐渐成熟，无人机逐渐被应用于各行各业，多旋翼无人机以其操作简单、机动灵活、可靠性强等特点被用于消防灭火救援工作中[6-9]。将无人机技术应用到消防灭火救援工作中，对提高灭火效率、救援安全性等方面具有十分重要的现实意义。

无人机作为重要的消防灭火救援方式，随着技术进步也有了新的发展。在消防救援中，利用无人机在辅助救援中的应用、灾情监控中的应用、灾情侦查中的应用，可以帮助消防救援人员更好的应对火灾火情。随着现代火灾产生因素日趋复杂，很多火灾现场难以实现消防救援人员的快速安全进入，利用无人机能够更好地为开展火灾救援提供支持。无人机的开发利用，已经成为社会发展的必然要求，积极探索无人机技术，深入挖掘无人机的消防灭火救援潜力，对我国消防事业有着重要意义。

结合国内外消防应急无人机研究文献，分析当前灭火无人机技术进展情况。此外，采用国家知识产权局专利检索与服务系统也分析了灭火无人机全球专利申请情况。本文采用的专利文献数据主要来自国家知识产权局专利检索与服务系统（简称S系统），检索数据库包括DWPI、SIPOABS和CNABS。使用的分类号包括IC分类号A62C（消防）、B64D1（在飞行中抛投、弹射、释放或接收物品、液体或类似物资）、B64C39/02（以特殊用途为特点的其他飞行器）;中文关键词包括：无人机、无人飞行、灭火等，英文关键词包括：UAV、unmanned aerial vehicle、fire extinguish+等，检索截止时间为2019年12月31日。

2 专利申请概况

2.1 灭火无人机全球专利申请分析

全球灭火无人机专利申请数量变化趋势可分为两个阶段。第一阶段为1972年至2014年，此时灭火无人机技术处于萌芽阶段，1972年德国首次申请了应用固定翼无人机进行灭火的专利技术，此后，由于无人机技术、信息采集技术及灭火技术的限制，无人机灭火技术进展缓慢，间隔式的某些年份有几项或十几项专利申请，无人机灭火技术在2003年于我国首次出现。第二阶段为2015年至2019年，无人机灭火技术进入高速发展期，全球申请量快速增长，在2018年全球灭火无人机专利年申请量高达317项，在此阶段，我国申请量远超同时期的国外申请量，且2015年至2018年间申请量每年都在大幅上涨之中，显示了我国在该领域的后发技术优势。在经历了高速发展期之后，于2019年，无人机灭火技术发展遇到了瓶颈，申请量有所降低，如图1所示。

2.2 专利申请区域分布

就全球的灭火无人机的专利申请而言，中国的专利申请布局虽然起步较晚，但是技术发展势头强劲，目前，在中国的专利申请布局处于领先的地位，数量位居第一，占全球专利申请总量的83.5%。随后是美国、韩国的申请，分别占申请总量的11.5%、9.3%。由图2可见，中国、美国、韩国、欧洲是各国企业及组织进行专利战略布局的主要市场。

2.3 国内专利申请人分布

对在中国的灭火无人机专利申请的主要申请人进行统计分析。从图3中可以看出，由于灭火无人机的申请人以国内为主，因此，国内灭火无人机技术专利申请量排名前10位均为国内申请人，且前10位中只有2位为高校，其余均为公司。而申请量方面，由于无人机灭火技术较多地应用在现有灭火设备或消防人员无法进入的火灾场所，而高空架设的输电线缆、隧道线缆以及供电设备场所等都是易发生火灾的场所，且这些场所利用现有的灭火設备或消防人员无法进行有效灭火，对无人机灭火技术的需求度较高，而国家电网公司作为电网领域的巨头之一，其占据了我国大部分省市的电网运营服务和基础建设，为了解决上述场所的火灾问题，刺激其在该领域的研发投入最多，申请量最大，涉及相关技术也最广。排名第2、4位的芜湖元一航空科技有限公司、西安旋飞电子科技有限公司，二者作为与无人机技术紧密相关的企业，在将无人机技术应用于灭火研发方面较为活跃，且积极进行相关研究的专利申请和专利布局。而作为无人机技术和消防灭火技术紧密相关的高校，西北工业大学和南京航空航天大学利用其在无人机和消防领域相关的成熟技术，在该领域也进行了一定数量的专利申请。此外，申请量前10位的其他申请人，比如安徽扫宝智能科技有限公司、深圳市大疆创新科技有限公司、重庆成吉消防材料有限公司、四川迪威消防设备制造有限公司等，因为他们均为无人机技术和消防灭火领域密切相关的企业，因此，在该领域也进行了相关技术研究和专利申请。

3 灭火无人机专利技术演进

对灭火无人机的专利技术演进路线进行了梳理，如图4所示。

全球利用无人机进行灭火的技术源于1972年，随后的15年全球仅有几项无人机灭火的专利申请，主要采用固定翼无人机在森林、高层建筑火灾中的简单应用，此时由于无人机信息采集技术发展不完善，导致无法精确探测火源，无法精准灭火，且固定翼无人机存在无法悬停、起降场地要求高等缺点。1998年至2003年间，无人伞翼机应用于消防灭火以提高载荷，无人直升机应用于消防灭火以克服固定翼无人机无法悬停、起降场地要求高的缺点。2004年至2009年间，多旋翼无人机应用到了消防灭火领域，且随着无人机传感器技术的发展，对火源的传感测量精度有了一定的提高。在该阶段，对旋翼无人机的续航短的问题提出了改进手段，且首次提出使用无人机载灭火弹进行灭火。2004年至2015年间，由于在喷射灭火物质或发射灭火弹时会对无人机产生一定的反冲力，于是在该阶段提出了提高无人机后坐力的改进手段，以及随着应用的需要，逐渐发展了多机协同作业、多栖无人机灭火等技术。而2016年至2019年是灭火无人机技术的高速发展期，在此期间，对火灾探测、灭火的精度，无人机后坐力、续航、稳定性，多机协同等进行了进一步的改进和完善，并发展了一些创新技术，比如，无人机的防撞、耐高温、灭火弹的连发等。

总体来说，经过接近50年的发展，灭火无人机技术已从大型的固定翼無人机发展为小型灵活的多旋翼无人机，且对无人机自身结构进行了适应灭火作业的改进，无人机机载灭火设备灭火的精准度有了很大提高。可以预见，未来灭火无人机的发展方向是自主控制、智能化，并且安全性、可靠性和灵活性将大大提高。

4 结语

全球灭火无人机专利申请数量变化趋势可分为两个阶段。第一阶段为1972年至2014年，此时灭火无人机技术处于萌芽阶段。第二阶段为2015年至2019年，无人机灭火技术进入高速发展期，全球申请量快速增长，在2018年全球灭火无人机专利年申请量高达317项，在此阶段，我国申请量远超同时期的国外申请量。就全球的灭火无人机的专利申请而言，中国的专利申请布局虽然起步较晚，但是技术发展势头强劲，目前，在中国的专利申请布局处于领先的地位，数量位居第一，占全球专利申请总量的83.5%。

2004年至2009年间，多旋翼无人机应用到了消防灭火领域，且随着无人机传感器技术的发展，对火源的传感测量精度有了一定的提高。而2016年至2019年是灭火无人机技术的高速发展期，在此期间，对火灾探测、灭火的精度，无人机后坐力、续航、稳定性，多机协同等进行了进一步的改进和完善，并发展了一些创新技术，灭火无人机技术已从大型的固定翼无人机发展为小型灵活的多旋翼无人机，且对无人机自身结构进行了适应灭火作业的改进，无人机载灭火设备灭火的精准度有了很大提高。

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