一种非常规能源技术关键发展路径动态监测方法

摘要

本发明公开了一种非常规能源技术关键发展路径动态监测方法，以解决现有方法主观性强、效率低、不确定性大，且不适用于具有非渐进性和爆发性的非常规能源技术预见与监测的技术难题。本发明涉及能源技术预见和技术监测技术领域，包括如下步骤：采集非常规能源专利申请文件。根据非常规能源专利申请文件，构建非常规能源专利前引引文数据库，构建非常规能源专利前引引文矩阵，计算得到非常规能源专利引文网络中每条有向边权重。使用动态规划算法对引文网络中的所有路径计算全路径权重。根据全路径权重，选取和存储非常规能源技术发展关键路径；根据非常规能源技术发展关键路径，进行动态监测，并输出非常规能源技术发展关键路径演变图。

说明书

技术领域

本发明涉及能源技术预见和技术监测技术领域，具体涉及一种非常规能源技术关键发展路径动态监测方法。

背景技术

新能源(NE)：又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立，过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识，作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用，因此，废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。

相比于传统能源，非常规能源技术的发展呈现明显的跳跃性和爆发性，传统的技术预测方法大多依赖于专家调查，主观性强、效率低、不确定性大，对于这类具有非渐进性和爆发性的非常规能源技术存在较难预测的弱点。

因此，发展更为精准和及时的非常规能源技术监测体系，同时为潜在突破性技术留出合理的规划空间，成为本领域研究人员亟需解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种非常规能源技术关键发展路径动态监测方法，以解决现有方法主观性强、效率低、不确定性大，且不适用于具有非渐进性和爆发性的非常规能源技术预见与监测的技术难题。

为达到上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

采集非常规能源专利申请文件。

根据非常规能源专利申请文件，构建非常规能源专利前引引文数据库。

根据非常规能源专利前引引文数据库，构建非常规能源专利前引引文矩阵。

根据非常规能源专利前引引文矩阵，计算得到非常规能源专利引文网络中每条有向边权重。

根据有向边权重，使用动态规划算法对引文网络中的所有路径计算全路径权重。

根据全路径权重，选取和存储非常规能源技术发展关键路径；

根据非常规能源技术发展关键路径，进行动态监测，并输出非常规能源技术发展关键路径演变图。

进一步地，采集非常规能源专利申请文件，具体包括：设定非常规能源技术名称为关键词，利用关键词检索并收集非常规能源专利申请文件。

进一步地，根据非常规能源专利申请文件，构建非常规能源专利前引引文数据库，具体包括：根据非常规能源专利申请文件中的引用信息，构建包含专利名称及其对应引用的所有引文信息的专利前引引文数据库；引文信息包括引文名称、摘要、引文公开时间及其关键词。

进一步地，根据非常规能源专利前引引文数据库，构建非常规能源专利前引引文矩阵，具体包括：

根据专利前引引文数据库，将专利引用关系网络表示为引文矩阵，引文矩阵中的元素P

有向引用情况具体包括：当P

进一步地，根据非常规能源专利前引引文矩阵，计算得到非常规能源专利引文网络中每条有向边权重，具体包括：

根据非常规能源专利前引引文矩阵，计算专利v的施引次数，记为V

当V

有向边权重具体包括：

W(e

其中，e

进一步地，根据有向边权重，使用动态规划算法对引文网络中的所有路径计算全路径权重，具体包括：

一条技术发展路径上的任一起始专利，记为s；当前技术发展路径中对应的前沿专利，记为t；其中，从s到t共有n条可达的技术发展路径，n≥1。

针对可达的技术发展路径，加总路径上所有的有向边权重，得到的结果记为该条可达的技术发展路径的全路径权重。

进一步地，根据全路径权重，选取和存储非常规能源技术发展关键路径，具体包括：

根据全路径权重，计算从专利s到tn条可达的技术发展路径的n个全路径权重，记为s到t技术发展全路径权重集合PW

存储技术发展关键路径上的所有关键专利信息及有向边；技术发展关键路径上所有专利为关键专利；关键专利信息具体包括，关键专利的名称、摘要、IPC专利分类号、关键词和公开时间。

进一步地，根据非常规能源技术发展关键路径，进行动态监测，并输出非常规能源技术发展关键路径演变图，具体包括：定时更新和监测非常规能源技术发展关键路径，并根据存储的关键路径及其上的关键专利信息，输出可视化的非常规能源技术发展关键路径演变图。

进一步地，一条路径中所有专利为路径节点，起始专利为起始节点，若两个专利间存在一条有向边由专利i指向专利j时，则专利i为父节点，j为子节点。

根据有向边权重，使用动态规划算法对引文网络中的所有路径计算全路径权重，具体采用如下流程：

S1、新建堆栈，将所有节点压入堆栈。

S2、访问栈顶节点，记为节点C。

S3、判断节点C是否已被访问过，若是，则进入S4，否则进入S5。

S4、从节点C的路径列表中获取全路径权重最大的路径，并将全路径权重最大的路径添加到节点C的父节点P的路径列表中；执行S8。

S5、判断节点C是否有子节点，若有则进入S6，否则进入S7。

S6、判断节点C的所有子节点是否全被访问过，若是，则计算并获取节点C的路径列表中全路径权重最大值，并将节点C标记为已被访问过；执行S8；

若节点C的所有子节点没有全被访问过，则将节点C的所有子节点压入堆栈，并且为压入堆栈的所有子节点标记为父节点为节点C，返回S2。

S7、节点C为重点，计算节点C与当前父节点P之间的路径长度，并在父节点P的路径列表中添加一条到节点C的路径；将节点C标记为已被访问过，执行S8。

S8、节点C出栈；判断堆栈是否为空，若是则结束本流程，否则返回S2。

有益效果：

本发明通过采集非常规能源专利申请文件，根据专利申请文件的引用信息，构建非常规能源专利前引引文数据库，并根据非常规能源专利前引引文数据库，构建非常规能源专利前引引文矩阵，同时计算得到非常规能源专利引文网络中每条有向边权重，然后通过使用动态规划算法对引文网络中的所有路径计算全路径权重，并根据计算得到的全路径权重，选取和存储非常规能源技术发展关键路径，最后对得到的非常规能源技术发展关键路径，进行动态监测，并输出非常规能源技术发展关键路径演变图，具有自动化程度高、客观性强、不确定性低、效率高等优点，可以实现非常规能源关键技术监测，为非常规能源技术长远布局提供方向指导。

附图说明

图1为本发明实施例一种非常规能源技术关键发展路径动态监测方法流程图；

图2中的(a)、(b)、(c)分别为本发明实施例输出的技术发展关键路径演变图；

图3为本发明实施例中使用动态规划算法对引文网络中的所有路径计算全路径权重流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种

本发明的目的是提供一种非常规能源技术关键发展路径动态监测方法，以解决现有方法主观性强、效率低、不确定性大，且不适用于具有非渐进性和爆发性的非常规能源技术预见与监测的技术难题。

为使本发明的上述内容、特征、目的和优点更加清晰易懂，具有可操作性，下面结合具体实施方案与实施例的附图对本发明作进一步详细的说明。

图1示出了本发明实施例一种非常规能源技术关键发展路径动态监测方法流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤

101、采集非常规能源专利申请文件；设定非常规能源技术名称为关键词，利用关键词检索并收集非常规能源专利申请文件。

102、根据非常规能源专利申请文件，构建非常规能源专利前引引文数据库；根据非常规能源专利申请文件中的引用信息，构建包含专利名称及其对应引用的所有引文信息的专利前引引文数据库；引文信息包括引文名称、摘要、引文公开时间及其关键词。

103、根据非常规能源专利前引引文数据库，构建非常规能源专利前引引文矩阵；根据专利前引引文数据库，将专利引用关系网络表示为引文矩阵，引文矩阵中的元素P

104、根据非常规能源专利前引引文矩阵，计算得到非常规能源专利引文网络中每条有向边权重。

根据非常规能源专利前引引文矩阵，计算专利v的施引次数，记为V

当V

有向边权重具体包括：

W(e

其中，e

105、根据有向边权重，使用动态规划算法对引文网络中的所有路径计算全路径权重。

一条技术发展路径上的任一起始专利，记为s；当前技术发展路径中对应的前沿专利，记为t；其中，从s到t共有n条可达的技术发展路径，n≥1；

针对可达的技术发展路径，加总路径上所有的有向边权重，得到的结果记为该条可达的技术发展路径的全路径权重。

106、根据全路径权重，选取和存储非常规能源技术发展关键路径。

根据全路径权重，计算从专利s到tn条可达的技术发展路径的n个全路径权重，记为s到t技术发展全路径权重集合PW

从s到t技术发展全路径权重集合PW

存储技术发展关键路径上的所有关键专利信息及有向边；技术发展关键路径上所有专利为关键专。

关键专利信息具体包括，关键专利的名称、摘要、IPC专利分类号、关键词和公开时间。

107、根据非常规能源技术发展关键路径，进行动态监测，并输出非常规能源技术发展关键路径演变图。定时更新和监测非常规能源技术发展关键路径，并根据存储的关键路径及其上的关键专利信息，输出可视化的非常规能源技术发展关键路径演变图。

图3提供了使用动态规划算法对引文网络中的所有路径计算全路径权重流程图，一条路径中所有专利为路径节点，起始专利为起始节点，若两个专利间存在一条有向边由专利i指向专利j时，则专利i为父节点，j为子节点。具体采用如下流程：

S1、新建堆栈，将所有节点压入堆栈。

S2、访问栈顶节点，记为节点C。

S3、判断节点C是否已被访问过，若是，则进入S4，否则进入S5。

S4、从节点C的路径列表中获取全路径权重最大的路径，并将全路径权重最大的路径添加到节点C的父节点P的路径列表中；执行S8。

S5、判断节点C是否有子节点，若有则进入S6，否则进入S7。

S6、判断节点C的所有子节点是否全被访问过，若是，则计算并获取节点C的路径列表中全路径权重最大值，并将节点C标记为已被访问过；执行S8；

若节点C的所有子节点没有全被访问过，则将节点C的所有子节点压入堆栈，并且为压入堆栈的所有子节点标记为父节点为节点C，返回S2。

S7、节点C为重点，计算节点C与当前父节点P之间的路径长度，并在父节点P的路径列表中添加一条到节点C的路径；将节点C标记为已被访问过，执行S8。

S8、节点C出栈；判断堆栈是否为空，若是则结束本流程，否则返回S2。

具体地，本发明实施例以一种非常规天然气——页岩气为例进行详细描述。该方法包括：

步骤101：采集页岩气专利申请文件；

步骤102：根据页岩气专利申请文件，构建页岩气专利前引引文数据库；

步骤103：根据页岩气专利前引引文数据库，构建页岩气专利前引引文矩阵；

步骤104：根据页岩气专利前引引文矩阵，计算得到页岩气专利引文网络中每条有向边权重；

步骤105：根据有向边权重，使用动态规划算法对引文网络中的所有路径计算全路径权重；

步骤106：根据全路径权重，选取和存储页岩气技术发展关键路径；

步骤107：根据页岩气技术发展关键路径，进行动态监测，并输出页岩气技术发展关键路径演变图。

下面对各步骤进行具体描述：

步骤101中，采集页岩气专利申请文件具体包括：

收集和获取包括页岩气技术名称为关键词的专利申请文件，或者收集和获取包括页岩气技术名称为关键词的论文或者政府公告及政府文件等。

其中收集和获取相关文件是在但不限于德温特世界索引数据库、世界知识产权数据库、欧洲专利局数据库、美国专利商标局数据库，以及中国国家知识产权局数据库等专利数据库中开展。

检索方式采用输入关键词检索，以页岩气技术(一种非常规天然气)举例说明，输入的检索关键词包括“shale reservoirs、shale gas、shale layers、shale formation”等，其中各个关键词以布尔算符中的“逻辑或”(or)连接。此外，本发明中的该方法适用于任何主题的检索式。

步骤102中，根据页岩气专利申请文件，构建页岩气专利前引引文数据库，具体包括：

根据专利申请文件中的引用信息，构建包含专利名称及其对应引用的所有引文信息的专利前引引文数据库；引文信息包括引文的名称、摘要、引文公开时间及其关键词。

步骤103中，根据页岩气专利前引引文数据库，构建页岩气专利前引引文矩阵，具体包括，将复杂的专利引用关系网络表示为引文矩阵P，它表示一个有向图，每个专利表示为这个有向图中的一个节点。引文矩阵P中的元素P

具体的，步骤104中，根据页岩气专利前引引文矩阵，计算得到页岩气专利引文网络中每条有向边权重，具体包括：

根据页岩气专利前引引文矩阵中元素的值，计算专利v的施引次数，记为V

当V

当V

有向边权重具体计算公式如下：

W(e

其中，e

步骤105中，根据步骤104得到的每条有向边权重，使用动态规划算法对引文网络中的所有路径计算全路径权重，具体包括：

假设任一起始专利为s，终端专利为t；其中，从s到t共有n条可达的技术发展路径(n≥1)；针对n条技术发展路径中的每一条路径，加总该条路径上所有的有向边权重，得到的结果记为该条路径的全路径权重。

在步骤106中，根据步骤105中得到的全路径权重，汇总得到从专利s到tn条可达的技术发展路径的n个全路径权重，记为s到t技术发展全路径权重集合PW

从s到t技术发展全路径权重集合PW

存储技术发展关键路径上的所有关键专利信息及有向边；其中，若有两条及两条以上的具有相同最大全路径权重值的技术发展关键路径，所有技术发展关键路径都予以保留和存储。

关键专利信息具体包括，关键专利的名称、摘要、IPC专利分类号、关键词和公开时间。

具体地，步骤107中，针对存储的页岩气技术发展关键路径进行动态监测，并输出页岩气技术发展关键路径演变图，如图2(a)、图2(b)和图2(c)所示，具体包括：定时更新和监测页岩气技术发展关键路径，并根据存储的关键路径及其上的关键专利信息，输出可视化的页岩气技术发展关键路径演变图。

图2(a)、图2(b)和图2(c)分别是利用本发明提出的技术方案，识别出的页岩气技术从1960年发展到2005年、2010年和2016年的页岩气技术发展关键路径演变图。本实施实例获取专利申请文件的数据库为德温特世界索引数据库，针对页岩气技术(一种非常规天然气技术)进行技术发展关键路径的动态监测，从复杂的页岩气专利引文网络中，动态监测出9条页岩气技术发展关键路径，分别设计9类关键技术集群：原位转化工艺技术、通过加热或液体进行增产处理、从地下页岩地层中提取有机物、地下储层处理、油页岩干馏技术、用吸附剂分离化合物、井场页岩气开采方法、储层识别与特征分析、页岩气资源/储量测量方法、有机碳含量的计算方法及其装置，将识别出的页岩气技术发展关键路径上的专利看作是突破性技术的载体，对其进行有效的监测，可以达到动态地、高效地识别不同技术发展路径上的潜在突破性技术的技术效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式进行说明，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分可互相参见。

本文中应用了具体的页岩气技术个例对本发明方法的内容以及实施方案进行了详细阐述，以上实施例的说明只用于帮助理解本发明的核心思想及具体操作步骤；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的核心思想，在具体实施方式及应用范围上均会有所异同。因此，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。