在智慧的田野上——“土味”通信專利創(chuàng)新

自動化新農(nóng)業(yè)

專利的戰(zhàn)略布局與應用轉(zhuǎn)化，正成為推動智慧農(nóng)業(yè)全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心動力，它不僅定義了市場競爭的格局，更催生了農(nóng)業(yè)服務的新模式。

中國廣袤的農(nóng)田，是承載著國家糧食安全的基石，亦是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的廣闊舞臺。伴隨數(shù)字經(jīng)濟浪潮的滌蕩，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)正經(jīng)歷一場由機械化向智能化、數(shù)字化邁進的深刻變革，尤其在提升農(nóng)機裝備研發(fā)應用能力與加快數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)方面，通信技術(shù)的重要性被提至前所未有的高度。

2022年2月11日，《“十四五”推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化規(guī)劃》發(fā)布，在規(guī)劃中明確了戰(zhàn)略導向，同時也進一步細化了強化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技支撐、提高農(nóng)機裝備研發(fā)應用能力、加快數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)等方面的具體要求，強調(diào)了農(nóng)業(yè)科技力量對農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的重要作用。

然而，當先進的通信技術(shù)，如5G技術(shù)試圖扎根于這片古老而復雜的土地時，其應用并非坦途。

農(nóng)田里的信號困境

得益于一系列政策的精準發(fā)力與農(nóng)業(yè)科技的持續(xù)投入，我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村的現(xiàn)代化進程已然駛?cè)肟燔嚨溃〉昧伺e世矚目的實質(zhì)性進展。根據(jù)2025年1月中國農(nóng)業(yè)大學國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展研究院發(fā)布的《2025中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展趨勢報告》，2024年前三季度，農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值累計103774.4億元，我國糧食產(chǎn)量再創(chuàng)歷史新高，農(nóng)民收入較快增長，農(nóng)村社會和諧穩(wěn)定，夯實了基本盤。

然而，在這激動人心的轉(zhuǎn)型浪潮背后，一股無形卻強大的阻力——“數(shù)字鴻溝”，正悄然橫亙于田野之間，當通信技術(shù)遇上黑土地，當先進通信遇上傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，必然會出現(xiàn)新技術(shù)應用實施上的障礙和阻力。

近幾年，北大荒農(nóng)墾集團總公司建三江分公司大力推進智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程向信息化、自動化、數(shù)字化、智能化發(fā)展，實現(xiàn)了“無人化農(nóng)場”，比如秧田無人植保、無人攪漿整地、無人駕駛插秧、無人駕駛割曬、無人機車翻地等等，為中國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展注入強大動力。

在這幾年不斷探索實現(xiàn)“無人化農(nóng)場”的無數(shù)次實驗中，有這樣一種情況，在萬畝稻田里，農(nóng)機手李師傅的智能化收割機配備了最新款的無人駕駛系統(tǒng)，他正在使用控制終端操控收割機自動作業(yè)，當機械深入稻田中央時，控制終端頻繁顯示“信號丟失”的警告，如此一來，花費大價錢配置的設(shè)備因為信號問題成了擺設(shè)。這不僅是單個案例的縮影，更是當下中國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展中普遍面臨的通信“痛點”與瓶頸的集中體現(xiàn)。

根據(jù)工業(yè)和信息化部《2024年通信業(yè)統(tǒng)計公報》，截至2024年底，全國移動電話基站總數(shù)達1265萬個，其中，5G基站為425.1萬個，5G基站占移動電話基站總數(shù)33.6%，可以想到的是，在廣大鄉(xiāng)村地區(qū)，由于地理分散、人口密度低以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本高等因素，5G網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)速度遠不及城市，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋率遠低于城市，形成了一個顯著的數(shù)字服務落差。

這種區(qū)域性的網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足，無疑成為制約智能農(nóng)業(yè)裝備性能發(fā)揮、阻礙智慧農(nóng)業(yè)大規(guī)模推廣應用的關(guān)鍵瓶頸。即便在網(wǎng)絡(luò)信號可及的區(qū)域，傳統(tǒng)農(nóng)機設(shè)備本身的物理特性也為通信帶來了額外挑戰(zhàn)，比如農(nóng)機設(shè)備龐大笨重的金屬外殼，猶如一個天然的法拉第籠，嚴重的信號損耗將嚴重影響智能農(nóng)業(yè)裝備的性能發(fā)揮。

破解農(nóng)業(yè)通信的“不可能三角”

在農(nóng)田這片特殊的“通信考場”上，通信設(shè)備必須同時應對腐蝕、震動與信號遮擋三大“不可能三角”的嚴峻考驗。正是為了攻克這些源于泥土的挑戰(zhàn)，一系列聚焦于實用場景的“土味”專利創(chuàng)新應運而生，為智慧農(nóng)業(yè)的通信韌性提供了強有力的技術(shù)支撐。

防腐蝕是首先要面對的化學戰(zhàn)役。農(nóng)田環(huán)境中高濃度的化肥、農(nóng)藥以及土壤中的酸堿物質(zhì)，對暴露在外的通信設(shè)備構(gòu)成了持續(xù)的化學侵蝕，因此，通信設(shè)備防腐是各大技術(shù)廠商和包括工業(yè)防腐在內(nèi)的行業(yè)用戶所應關(guān)注的要點之一。

為此，專利ZL202011320572.X提出了一種基于復合陶瓷材料的防護技術(shù)，采用氮化硅陶瓷基材配合特殊涂層，使得通信設(shè)備即使極端環(huán)境下也能保持穩(wěn)定，可以顯著降低農(nóng)田環(huán)境下傳統(tǒng)鍍鋅外殼的銹蝕率。專利ZL20231125696.6以SiC@Si3N4/MXene為改性劑，通過原位聚合法獲得低溫固化改性聚酯樹脂，實現(xiàn)SSM復合導熱吸波助劑在低溫固化聚酯樹脂中的均勻分布，提出一種專用于5G通信基站防腐粉末涂料的具有導熱吸波功能的低溫固化聚酯樹脂，使改性聚酯粉末涂層在5G通信基站應用中實現(xiàn)防腐蝕、散熱、吸波一體化，對通訊信號的持續(xù)和穩(wěn)定有重要意義。專利CN214324434U則通過結(jié)構(gòu)上的改進設(shè)計，解決現(xiàn)有技術(shù)中大多數(shù)5G基站、風力發(fā)電基站、太陽能發(fā)電基站的熱交換器以及太陽能發(fā)電基站的降溫器外端的涂層結(jié)構(gòu)的防腐蝕效果較差，導致長期使用涂層結(jié)構(gòu)容易老化，防護效果較弱的問題。

抗震動是讓精密通信設(shè)備經(jīng)受住“鐵牛”考驗的關(guān)鍵。現(xiàn)代農(nóng)機裝備在田間作業(yè)時產(chǎn)生的劇烈震動，對通信模塊及信號穩(wěn)定性構(gòu)成嚴重威脅，為應對此挑戰(zhàn)，專利ZL20241096865.6通過鐵塔與隔震基座的配合使用，在非地震時間段，鐵塔與承重柱共同分擔鐵塔整體重量，使通信鐵塔更加穩(wěn)固，而在地震時，承重柱承擔大部分重量，在地面晃動時，通過滑塊將上安裝座與下安裝座隔開，避免震動傳遞給鐵塔，能大大提高地震時的穩(wěn)定性。專利ZL20201099658.0將基站模塊嵌入農(nóng)機控制系統(tǒng)，巧妙地利用農(nóng)機原有的防震設(shè)計，不僅解決了震動問題，還將降低通信延遲，完美契合了精準農(nóng)業(yè)對實時控制的嚴苛需求，實現(xiàn)了通信與農(nóng)機的無縫集成。

最后，信號覆蓋則是突破“綠色屏障”的硬核攻堅。在作物豐收季，茂密的作物無疑構(gòu)成了天然的信號屏障，為破解這一難題，專利ZL20241162777.4提出根據(jù)節(jié)點部署數(shù)據(jù)，設(shè)計農(nóng)田區(qū)域內(nèi)的通訊網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，考慮距離、信號干擾因素、信號強度、數(shù)據(jù)傳輸延遲等因素，在各節(jié)點間配置無線通信連接 (如LoRa、Zigbee、Wi-Fi等 )，確保傳感器節(jié)點能夠穩(wěn)定、高效地通信，通過信號覆蓋范圍分析和通信協(xié)議選擇，確保在農(nóng)田中合理分布的節(jié)點能夠有效地覆蓋監(jiān)測區(qū)域，減少盲區(qū)和重疊覆蓋，提高信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準確性。

專利ZL20181078341.4面對農(nóng)田復雜環(huán)境，在農(nóng)田的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概率信道模型的基礎(chǔ)上，對接收端信號強度、信噪比等進行估計，確定無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的連通概率，進而確定進行機會路由傳輸還是確定性路由傳輸，在盡可能降低傳輸能耗的同時避免低能量節(jié)點的過快能量消耗，保證農(nóng)田復雜環(huán)境非可靠信道的高效可靠傳輸。

專利ZL20241076956.8在為5G基站選址規(guī)劃時，提供一種在農(nóng)村地區(qū)，通過Okumura-Hata模型預測頻率在150至1500MHz之間，天線高度在30至200米的情況，在不同地形和植被條件下的信號強度分布，從而實現(xiàn)對廣闊農(nóng)田和村落的有效覆蓋，提高基站布局的準確性。這些技術(shù)都為農(nóng)田邊緣地帶的信號覆蓋帶來了革命性的改變，將通信觸角延伸至農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的每一個角落。

專利推動農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

在解決了農(nóng)田通信的技術(shù)瓶頸之后，專利的戰(zhàn)略布局與應用轉(zhuǎn)化，正成為推動智慧農(nóng)業(yè)全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心動力，它不僅定義了市場競爭的格局，更催生了農(nóng)業(yè)服務的新模式。

根據(jù)中研普華研究院《2023-2028年中國智慧農(nóng)業(yè)行業(yè)發(fā)展前景及投資風險預測分析報告》顯示，當前全球智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢，整體行業(yè)發(fā)展態(tài)勢迅猛，初步預測到2025年全球智慧農(nóng)業(yè)市場規(guī)模將進一步上升至325億美元，在2022-2025年期間，年平均增長率達到約30.4%，智慧農(nóng)業(yè)通信市場也正經(jīng)歷著前所未有的爆發(fā)式增長，全球各國均進行積極布局。

IncoPat數(shù)據(jù)顯示，中國農(nóng)業(yè)數(shù)字化專利申請數(shù)量由2018年開始有了明顯提升。有的企業(yè)深諳此道，他們建立起農(nóng)業(yè)通信專利地圖，實時跟蹤技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，并圍繞“5G+智慧農(nóng)業(yè)”多方位布局。一些通信巨頭比如華為、中興等與中聯(lián)重科、一拖等農(nóng)機企業(yè)之間形成了日益緊密的交叉許可協(xié)作模式。這種模式通過技術(shù)授權(quán)的互通有無，例如農(nóng)機企業(yè)以自身控制專利換取通信企業(yè)的5G技術(shù)授權(quán)，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈上下游的深度融合與共贏，加速了創(chuàng)新成果的商業(yè)化落地。在農(nóng)業(yè)通信標準化進程中，標準必要專利（SEP）的爭奪日趨激烈，其掌握者往往能主導行業(yè)話語權(quán)。

“物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)機通信協(xié)議”專利族被納入國際標準（ISO/IEC11783等）后，全球相關(guān)設(shè)備制造商均需支付專利許可費，這直接影響著產(chǎn)業(yè)鏈的成本與發(fā)展。面對這種壁壘，華為在農(nóng)業(yè)通信領(lǐng)域（如NB-IoT、5G RedCap等低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）積累了大量SEP，并積極參與國際標準組織（如3GPP、ITU）的農(nóng)業(yè)通信標準制定；中國電信積極參與CCSA（中國通信標準化協(xié)會）農(nóng)業(yè)通信標準工作組，參與制定《基于廣域網(wǎng)通信的智能農(nóng)業(yè)遠程測控應用總體技術(shù)要求》等，以及中國移動、中國聯(lián)通、大疆、阿里巴巴等企業(yè)積極作為，共同推動農(nóng)業(yè)通信技術(shù)的開放與普及，構(gòu)建了更具韌性的創(chuàng)新生態(tài)。

最終，這些技術(shù)與專利的價值，體現(xiàn)在其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實際應用落地與商業(yè)模式的創(chuàng)新。根據(jù)中國信通院《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展實踐白皮書（2024年）》，數(shù)字技術(shù)大大提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和保障能力，如江蘇南京浦口區(qū)通過數(shù)字化技術(shù)，節(jié)省養(yǎng)殖人工成本15%以上，節(jié)約倉儲加工物流配送成本20%以上，同時通過無人駕駛拖拉機等智能農(nóng)機裝備，讓耕作更加規(guī)范化、標準化，提高了產(chǎn)量降低了能耗和成本。

海爾卡奧斯以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推動設(shè)施農(nóng)業(yè)智能化，通過物聯(lián)網(wǎng)賦能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)了交互模式創(chuàng)新和生產(chǎn)模式創(chuàng)新，搭建起從農(nóng)田到餐桌零距離的交互定制平臺，實現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)共創(chuàng)共贏。

托普云農(nóng)是國內(nèi)先行的數(shù)字農(nóng)業(yè)綜合服務商，在數(shù)字農(nóng)業(yè)領(lǐng)域深耕十余年間。托普云農(nóng)利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等數(shù)字技術(shù)，為助推農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供了不少技術(shù)支撐與數(shù)據(jù)服務，其惠農(nóng)服務（低收入幫促）和“親農(nóng)在線”解決了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中涉農(nóng)補貼的發(fā)放、農(nóng)技指導、農(nóng)產(chǎn)品交易免稅發(fā)票開具及農(nóng)保、農(nóng)貸等農(nóng)戶的“心頭事”問題，受到了仙居10萬梅農(nóng)的普遍歡迎。

這些創(chuàng)新模式使得先進技術(shù)更易觸達廣大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者，這不僅為專利的價值衡量提供了更量化的標準，也激勵了更多貼近農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際需求的“土味”創(chuàng)新涌現(xiàn)。

打通創(chuàng)新“最后一公里”

在這場“農(nóng)田里的戰(zhàn)爭”中，打通創(chuàng)新“最后一公里”面臨多重挑戰(zhàn)，同時也有賴于政策的精準發(fā)力與生態(tài)的協(xié)同構(gòu)建。其中一個顯著的挑戰(zhàn)源于認知差距與應用瓶頸，事實上，我國廣大農(nóng)村地區(qū)依然普遍存在信息基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、農(nóng)村居民數(shù)字技術(shù)接觸率偏低、數(shù)字素養(yǎng)水平有限等問題。

國家網(wǎng)信辦信息化發(fā)展局發(fā)布的《全民數(shù)字素養(yǎng)與技能發(fā)展水平調(diào)查報告（2024）》顯示，農(nóng)村居民數(shù)字素養(yǎng)比城市居民低15.35%，城鄉(xiāng)之間依然存在明顯的信息逆差，有的農(nóng)戶對通信專利技術(shù)不關(guān)心不了解，大多數(shù)對5G與4G等技術(shù)更是認知空白，直接影響了先進技術(shù)的推廣與應用，亟需加大科普力度，讓技術(shù)的價值以更直觀、更易理解的方式觸達基層。另一個突出難題是專利碎片化，智慧農(nóng)業(yè)項目往往涉及多個技術(shù)領(lǐng)域，可能需要協(xié)調(diào)來自不同企業(yè)的數(shù)十項專利授權(quán)，漫長的談判周期和高昂的授權(quán)成本，嚴重制約了系統(tǒng)集成的效率與規(guī)模化推廣。

面對當前復雜的國內(nèi)外形勢與不斷增多的不確定性，夯實“三農(nóng)”工作基礎(chǔ)以應對風險挑戰(zhàn)顯得尤為重要。2025年初，中共中央、國務院發(fā)布《關(guān)于進一步深化農(nóng)村改革 扎實推進鄉(xiāng)村全面振興的意見》，為農(nóng)村地區(qū)通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)指明了方向，明確提出要全面提升農(nóng)村地區(qū)電信普遍服務水平，擴大4G/5G網(wǎng)絡(luò)及固網(wǎng)寬帶覆蓋范圍，并加強網(wǎng)絡(luò)維護管理。

政策鼓勵運營商聯(lián)合地方政府申報“數(shù)字鄉(xiāng)村”示范工程，爭取稅收減免或低息貸款，并通過PPP模式（政府和社會資本合作）參與農(nóng)村基建項目，這將有力推動“縣縣通千兆、鄉(xiāng)鄉(xiāng)通5G、村村通寬帶”目標的落地，尤其有助于優(yōu)化偏遠山區(qū)網(wǎng)絡(luò)信號穩(wěn)定性，從根本上解決覆蓋盲區(qū)問題，為“土味”創(chuàng)新的蓬勃發(fā)展提供了堅實的政策沃土。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部開展的“數(shù)字農(nóng)田”建設(shè)試點，更是將通信專利技術(shù)納入考核指標，直接驅(qū)動了技術(shù)應用的落地。

在全球競爭日益激烈的背景下，破局之路則需要雙軌并進。

其一，向內(nèi)扎根，強化自主創(chuàng)新的“源頭供給”。我們必須清醒地認識到，單純的專利申請數(shù)量增長已不足以支撐高質(zhì)量發(fā)展，未來的創(chuàng)新必須更加聚焦于基礎(chǔ)研究和核心技術(shù)，中國的核心優(yōu)勢在于無與倫比的、多樣化的應用場景——從東北的萬畝平原到西南的梯田丘陵，從設(shè)施農(nóng)業(yè)到大田種植，這些“土味”場景中蘊含的獨特技術(shù)挑戰(zhàn)，如復雜地形下的信號補償、高密度種養(yǎng)殖環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)容量優(yōu)化等，恰恰是催生顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的最佳土壤。我們要將這些“土味”難題轉(zhuǎn)化為世界級的科研課題，形成具有中國特色且難以被模仿的核心專利組合。

其二，向外拓展，積極主導和參與國際標準的制定。在這場沒有硝煙的“農(nóng)田戰(zhàn)爭”中，專利是“彈藥”，而標準則是定義戰(zhàn)場的“游戲規(guī)則”。僅僅擁有專利，就只是一個技術(shù)參與者，而掌握了標準，則意味著掌握了行業(yè)的話語權(quán)和產(chǎn)業(yè)鏈的制高點。中國必須從一個“標準的使用者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皹藴实闹贫ㄕ摺保e極向國際電信聯(lián)盟（ITU）、3GPP等國際標準組織輸送融合了自身專利技術(shù)的解決方案，推動將我們在自適應天線、移動中繼無人機等領(lǐng)域的創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為國際標準必要專利（SEP），為中國企業(yè)“出海”掃清障礙，更能讓全球產(chǎn)業(yè)鏈分享中國智慧，構(gòu)建以我為主的創(chuàng)新生態(tài)。

隨著技術(shù)的持續(xù)突破和應用的不斷深入，數(shù)字農(nóng)業(yè)的廣闊前景正在我們眼前徐徐展開。（作者單位：國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心）

（文章來源：《創(chuàng)意世界》2025年10月號）

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