滴灌防堵技术的专利分析

滴灌防堵技术的专利分析

程静

国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心 天津300304

摘要：随着全球水资源短缺和灌溉效益要求的提高，滴灌防堵技术未来具有广阔的前景，本文从专利申请趋势、重要申请人、分类号分布、关键技术多个维度对滴灌防堵技术进行分析，为国内企业专利布局提供参考。

关键字：滴灌，防堵，水预处理，过滤器，灌水器，化学防堵

1 滴灌防堵技术概述

我国气候变化对农业生产具有严重威胁，为了节水，我国的新疆、甘肃、宁夏等地区大量采用节水灌溉技术，滴灌作为一种重要的高效节水灌溉技术，在以色列、美国、西班牙等地区具有较高的发展水平。

滴灌具体指将具有一定压力的水，过滤后经管网和出水管道（滴灌带）或滴头以水滴的形式缓慢而均匀地滴入植物根部附近土壤的一种灌水方法。滴灌系统包括源水供应系统、管路系统、滴灌器、控制系统。滴灌技术的瓶颈之一就是滴灌管道和滴头容易堵塞的问题。经研究发现，造成滴灌堵塞的原因主要有：水质因素（化学堵塞、物理堵塞、生物堵塞）、滴头流道结构、加工制造因素、滴灌系统运行管理因素等。现有技术中针对上述各因素都有一定的改进措施，如滴灌水的预处理、配置过滤设备、灌水器结构改进、化学防堵、研制可溶性肥料等。

2 专利申请趋势分析

如图1，截止2023年7月17日，全球申请总量为2239件（同族合并后），其中，国内申请总量2158件，由此可知，基本以国内申请为主，国外申请量很少。2010年以前该技术发展较为缓慢，年申请量大约为十几件，2011年开始全球申请量开始大幅度上升，呈明显快速增长态势，从2011年的50件增长到2020年的300件。可以预计，未来将保持持续增长的态势。

图1滴灌防堵技术专利申请趋势

3重要申请人分析

如图2，申请量排名前10位的申请人均为国内申请人，说明国内对于滴灌的研究侧重于防堵方面，国外侧重于其他方面，排名前三为科研院所，其中中国农业大学排名第一，为30件申请，中国农业科学院农田灌溉研究所和西北农林科技大学位列第二、第三，分别为28和22件，排名第四、第五的均为公司，为大禹节水和新疆天业。

图2滴灌防堵技术重要申请人排名

4分类号分布

如图3，滴灌防堵技术分类号主要集中在A01G25(花园、田地、运动场等的浇水)，占比63.2%，另外还包括A01C23(专门适用于液体厩肥或其他液体肥料，包括氨水的撒布装置，例如运输罐、喷洒车)、B01D29(过滤器)、A01G29(根部给水器；将肥料注入根部)、A01G9(在容器、促成温床或温室中栽培)、B05B1(带或不带辅助装置，例如阀、加热装置的喷嘴、喷头或其他出口)、B01D35(过滤装置；用于过滤的辅助装置；过滤器外壳结构)、B01D36(过滤回路或过滤器与其他分离装置的组合)等。

图3 滴灌防堵技术分类号分布

5 关键技术分析

滴灌防堵技术主要涉及几个方面：滴灌水的预处理、配置过滤设备、灌水器结构改进、化学防堵、可溶性肥料等。

（1）滴灌水的预处理。这是防止堵塞的最经济有效方法，预处理越严格，物理性堵塞发生的现象就越少。如中国农业大学的专利WO2019178841A1公开了集约化奶牛场养殖废水滴灌系统的水质处理及运行管理方法，以“预处理-深度处理-二级过滤-持续保障”的联合处理模式进行养殖废水再利用，实现养殖废水资源化，有效控制农田回用滴灌系统堵塞问题。

（2）配置过滤设备。经预处理的水质，通过安装砂石过滤器、叠片式、筛网式过滤器或组合使用，作过滤处理，水质一般才能达到滴灌水的使用标准。如
中国农业科学院农田灌溉研究所的专利CN109078374A公开一种滴灌过滤器实现自清洗的方法，利用超声波换能器将过滤体的过滤芯清洗干净。

（3）灌水器。改进灌水器流道结构以提高灌水器抗堵塞性能是防止灌水器堵塞的根本。如Dlhbowles的专利US20180343813A1公开一种抗堵塞直列式涡流滴头和滴灌组件和方法，将涡流发射器结构可以被设计成注塑成部件，然后作为滴灌系统的一部分插入到挤出管中，发射器不仅提供适当的压力衰减，还可抵抗来自可利用的地下水中的砂砾和碎屑的堵塞。

（4）化学防堵。针对滴灌系统中的化学堵塞和生物堵塞，可定期加入氯和酸进行消毒和酸化处理。如中国农业大学的专利CN103752561A公开一种防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法及系统，向滴灌系统中加酸，使滴灌系统处于偏酸性状态，向滴灌系统中加氯，抑制堵塞物质生物膜的生长，促进其脱落。

（5）可溶性肥料。可溶性肥料是一种可以通过滴灌系统供应给植物的肥料形式。与传统的颗粒状或粉状肥料相比，可溶性肥料可以在水中迅速溶解，并通过滴灌系统均匀地向植物供应营养。如山东省农业科学院农业资源与环境研究所的专利CN103896682A公开了一种速溶型大量元素水溶肥料及其制备方法，溶解速率快无堵塞，满足滴灌(或微喷)施肥的需要。

6 结束语

未来滴灌防堵的申请量还将保持稳定增长的态势，但是国内申请人需要更加注重申请质量以及专利布局，另外，国内主要申请人为科研院所，而科研院所的专利转化率低、实施率低，需要提供产业化支撑服务平台，供科技成果转化。此外，国内企业除了在现有的滴灌防堵技术上进行研发以外，可以进一步研究智能化与自动化、故障诊断与预防，如结合人工智能和机器学习算法，开发诊断滴灌系统故障原因的智能分析工具等，进一步提高滴灌系统的效能和可持续性，推动滴灌防堵技术的应用和推广。

参考文献

[1] 张奥齐,张国海,郭洪恩等.滴灌系统灌水器堵塞及防堵措施研究进展[J].农业工程,2021,11(12):59-64.

[2]李晓瑞,汤占岐.农田滴灌系统滴头堵塞及防堵措施的研究进展[J].安徽农业科学,2011,39(36):22871-22873.DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.36.204.