（一）技术范畴  

本报告是在工业互联网产业联盟推出的体系框架（见图 1-1-1）基础 上，从网络互联、网络标识解析和应用支撑三大体系入手，分别选取关键 技术进行知识产权研究。 

网络互联体系中选取的关键技术包括：现场总线、工业以太网、 OPC/OPCUA，并且由于时间敏感网络（TSN）技术在工业互联网产业发展 过程中重要性日益凸显，在网络互联体系内，新增 TSN 技术并对其专利 布局进行态势分析；

网络标识解析体系中选取的关键技术包括：对象名解析服务（Object  Name Service, ONS）、Handle、对象标识符（Object Identifier, OID） 和物联网统一物品编码（Entity Code, Ecode）； 

应用支撑体系从工业云入手，选取的关键技术包括：边缘计算/雾计算、平台即服务(Platform-as-a-Service,PaaS)技术和多租户技术。

数据来源：工业互联网产业联盟《工业互联网体系架构报告》

图 1-1-1 工业互联网整体网络体系目标框架 

（二）专利数据范围  

检索关键词依托工业互联网三大体系中的关键技术确定；检索平台 以德温特、PatentStrategies 和 PatSnap 为主；检索数据源自全球 105 个国家/地区的官方知识产权局；检索时间是从 2000 年申请日开始，截 至 2018 年 10 月 22 日之前公开的专利。

工业互联网专利分析

 (一) 整体专利态势分析

 1.工业互联网全球专利申请趋势有所加快 从 2000 年至 2018 年 10 月，全球工业互联网未合并同族专利申请近 5 万件，其中，北美洲、欧洲、亚洲、大洋洲的工业互联网专利申请较多。 从国家视角看，美国、中国、德国、日本是重要国家，这些国家的工业互 联网相关专利布局活跃且申请量较大。

数据来源：各国知识产权局 

数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 

图 2-1-1 工业互联网全球申请趋势

2.工业互联网全球专利技术布局地域多集中在美国和中国 在 2000 年至 2018 年期间，PCT 专利申请和欧专局的专利申请除外， 全球工业互联网的专利主要布局在美国、中国、日本和德国，这些国家的 工业互联网专利布局数量占比全球 76%。这与这些国家对工业互联网的 政策和产业发展较为相关。例如，美国和中国推出聚焦于依托工业互联网 发展的先进制造发展战略。在具体实践上，美国和中国工业互联网核心企 业将互联网特征用于经营生产服务全过程。在产业上，中美以工业互联网 产业联盟为重要抓手。美国由 GE、Intel、AT&T、思科和 IBM 联合成立 了工业互联网产业联盟（Industriallnternet Consortium，IIC），目前有近 40 个国家约 300 位正式会员。中国的工业互联网产业联盟则在工信部指导 下于 2016 年初成立，侧重研究工业互联网顶层设计、技术研发、标准定 制、测试床、产业实践等工作，目前成员队伍不断扩大，会员数量接近 1000 家。无论是中国还是美国的工业互联网产业联盟，都吸引了全球最 领先的工业企业、ICT 企业、高校及研究机构积极参与。日本工业价值链 促进会（Industrial Value Chain IniTIaTIve，IVI）立足日本制造业，制定了 与工业4.0平台类似的智能工厂基本架构《工业价值链参考架构（Industrial  Value Chain Reference Architecture,IVRA）》；德国最早提出“工业 4.0”战略， 并成立“工业 4.0”合作平台，资助了 300 余个“工业 4.0”项目。

 数据来源：各国知识产权

 数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心

 图 2-1-2 工业互联网全球布局地域 

3.外国工业云和工业平台服务商工业互联网专利布局领先 

在全球 TOP10 专利申请人排名中，外国企业占据明显优势，中国企 业持有专利数量普遍相对较少，较难跻身全球前十。

目前全球工业互联网专利排名前十的申请人包括：IBM、Microsoft、 Oracle、salesforce、Siemens、Amazon、Symantec、华为、Wal-Mart Stores 和 Veritas Technologies。其中，IBM 的相关专利数量最多，排名第一； Microsoft 和 Oracle 的专利多为 PaaS 和多租户技术；salesforce 的专利多 为多租户相关技术；Wal-Mart Stores 的实力也不容小觑，因为其一方面加 强 O2O 线上线下融合，一方面强化云计算和 PaaS 专利布局，在重资产 模式下强力发展电子商务，潜力较大，值得关注其专利布局动态。 

数据来源：各国知识产权局 

数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心

图 2-1-3 工业互联网全球专利申请人

TOP10 在中国积极布局工业互联网专利并且排名靠前的申请人包括 IBM、 Microsoft、Siemens、国家电网、中科院、华为、中兴、Oracle、浙江大学 和 Emerson。IBM、Microsoft、Siemens、Oracle 和 Emerson 非常重视中国 市场，在中国布局了较多工业互联网专利。中国申请人中，国家电网、华 为和中兴在工业互联网方面专利申请态度积极，专利较多，中国科研院校 则有中科院和浙江大学，申请的工业互联网专利跻身中国前十。

数据来源：各国知识产权局

数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心

图 2-1-4 工业互联网中国专利申请人TOP10

 (二) 网络互联关键技术专利分析 

1、现场总线

1.1 现场总线仍掌控较多市场份额，专利应用领域广泛，专利增长放缓

现场总线在工业自动化系统中广泛应用且成熟，近年来，虽然已有部分支持工业以太网通信接口的现场设备，但仍有大量的现场设备依旧采 用电气硬接线直接控制器的方式连接。目前市场上常见的现场总线技术 有几十种之多，主要包括 Profibus，Modbus，HART,CANopen，LonWorks， DeviceNet、ControlNet、CC-link 等。经过多年发展，现场总线相关专利 总量多，专利申请从核心基础技术扩展到应用类，工业互联网现场总线技 术专利全球共计近 9500 个专利，6564 个专利族，2018 新增专利多用在 核电站、无人驾驶、机器人、油田、冶金、矿山、农业和林业。

整体来看，2012-2017 年期间现场总线专利的申请进入平稳期。但是，与其他工业互联网网络连接技术相比，现场总线技术普遍存在通信能力低，距离短，抗干扰能力较差等问题，而且总线技术的开放性和兼容性不够， 未来越来越影响了相关设备和系统之间的互联互通。随着工业以太网以及 TSN 技术的快速发展，现场总线领域的专利申请量增长趋势将放缓或下降。

数据来源：各国知识产权局

数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心

图 2-2-1 现场总线技术专利申请趋势

1.2 中国现场总线专利应用范围广，欧洲 FIELDBUS 市场拓展带动专利增多

数据来源：各国知识产权局

数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心

图 2-2-2 现场总线技术全球专利地域分布

从专利技术地域来看，截止 2018 年，中国的现场总线专利全球份额 占比仍然稳定保持在 60%左右，这是由于中国市场规模大，现场总线应 用领域不断拓展所致；在欧洲，以 FIELDBUS 为代表产品正在迅猛发展 和扩大，成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统, FIELDBUS 在欧洲市场占有率大于 40%,广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程自动化、 发电输配电等领域。而美国的现场总线专利则从 21%将至 12%。部分原 因在于在美国，Ethernet／IP 已经取代了 DeviceNet 的市场份额。

1.3 Siemens 把控全球市场，现场总线专利量遥遥领先

数据来源：各国知识产权局

数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心

图 2-2-3 现场总线技术全球和中国专利前十申请人排名 

从申请人持有专利变化情况来看，SIEMENS 仍然稳稳占据全球和中 国的现场总线专利量排名第一位置，其次是 ABB 在全球的专利地位也较 高，专利排名第二。施耐德在 2018 年排名略有下降，而 Rockwell 布局数 量提升，排名全球第三。 

从中国的现场总线专利申请人排名变化来看，中国科学院沈阳自动从第 4 上升至中国申请人第 3 位。 

1.4 现场总线专利主要围绕 Field Bus 产生创新 

现场总线专利热点技术聚焦于数据采集（RS232、远程监控、Can 总 线、数据采集器）、RS485、Field Bus（网络和协议、通信接口和网关）、 Field Device 和过程控制，与截止 2017 年底的数据相比，截止 2018 年底， Field Bus 的专利量有所提升，Can 总线专利量有所下降。 

数据来源：各国知识产权局 

数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 

图 2-2-4 现场总线技术的热点分布 

2.工业以太网 

2.1 工业以太网市场快速增长导致申请量持续增长，未来应用领域广泛 

以太网技术凭借其传输速率高、开放性好、造价便宜等优势，越来越 多的在工业领域受到青睐和应用。工业以太网是将以太网应用于工业控 910 制和管理的一系列技术，通过借鉴以太网的帧结构，修改协议和实现方式， 实现工业控制信息传输的确定性和实时性。目前主要的工业以太网技术 有：PROFINET、Ethernet/IP、HSE、EtherCAT、PowerLink、Modbus-TCP 等。 

工业以太网技术专利全球共计 5776 个专利，3552 个专利族，2018 新 增专利多为应用类专利，应用场景较为广泛，包括油田、机器人、农林、 工控系统和楼宇等。 

工业以太网专利量近年仍然呈现增长趋势，因其逐渐克服实时性、环 境适应性、总线馈电等问题，应用范围逐渐拓展，专利量增长势头也超过 现场总线，工业以太网用于工业现场设备间通信已成趋势，迅速普及到工 控系统各级网络。在一些关键领域，工业以太网的普及已经开始反超现场总线成为主流网络技术。 

HMS 工业网络有限公司在工业网络市场年度研究报告指出，2018 年 初就工厂自动化新安装节点而言，工业以太网市场份额已经超越传统的现场总线。 

数据来源：各国知识产权局 

数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 

图 2-2-5 工业以太网技术专利申请趋势

2.2 中国工业以太网专利占比不断攀升，中国市场步入快车道模式 

从专利技术地域来看，截止 2018 年，中国工业以太网的专利申请量 全球份额占比有所下降，2017 年相对 2016 年的 40%，提升到 67%，2018 年下降到 58%，但专利申请量占比仍然全球第一。这充分体现了中国市 场规模大且未饱和，新增节点不断增加，应用领域不断拓展。工业以太网 的市场在未来几年内预计将以 30％～40％的年复合增长率增长。在中国 市场，可能增长率更大，应用前景更加广泛。近些年来，中国工业以太网 交换机市场需求量日益倍增，重点应用在了电力和轨道交通领域，市场占 有率高达 70%。目前市场活跃的厂商大约30 家，其中国内企业16家左右。

数据来源：各国知识产权局 

数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心 

图 2-2-6 工业以太网技术全球专利地域分布

 2.3 工业以太网专利外企占优，中国企业和科研院校积极布局 

数据来源：各国知识产权局 

数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心

图 2-2-7 工业以太网技术全球和中国专利前十申请人排名 

从申请人来看，SIEMENS 非常重视工业以太网技术的专利布局，其 全球专利量排名第一，在中国申请的专利排名第二。2018 的排名相对 2017 排名来说，沈自所在中国的工业以太网领域专利布局有所增加，排名上升， 同时科研院校在此领域较为积极布局专利，2018 年，浙江大学、东南大 学的中国排名都有提升。 

2.4 工业以太网创新聚焦交换机、控制单元、自动化系统和数据采集 

工业以太网技术专利热点聚焦在工业以太网交换机（层交换机、控制 站、电源、网络拓扑）、控制单元（伺服电机、现场设备、数据传输、PLC 控制器）、自动化系统、数据采集（远程监控、故障诊断、接口电路、运 行状态）、输入输出控制和数据转换。

数据来源：各国知识产权局

数据统计：中国信息通信研究院知识产权中心

图 2-2-8 工业以太网技术的热点分布

全文下载： 工业互联网关键技术专利态势分析（2019）.pdf