发明创造名称：围岩不同区域连续性变形实时监测装置及方法
外观设计名称：
决定号：186012
决定日：2019-08-08
委内编号：1F270528
优先权日：
申请（专利）号：201610134917.X
申请日：2016-03-10
复审请求人：四川大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：谢岗
合议组组长：徐丹
参审员：宋艳杰
国际分类号：G01B17/04，G01B17/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求与现有技术之间存在区别，且现有技术中没有给出将上述区别技术特征应用到现有技术中以解决现有技术存在的技术问题的启示，则本领域技术人员在面对该技术问题时，不会有动机改进该现有技术以获得要求保护的发明，则该权利要求具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610134917.X，名称为“围岩不同区域连续性变形实时监测装置及方法”的发明专利申请（下称本申请），本申请的申请日为2016年03月10日，公开日为2016年07月27日，申请人为四川大学。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年11月16日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：本申请权利要求1-7不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定中引用如下1篇对比文件：
对比文件1：CN104533395A，公开日为2015年04月22日
驳回决定所依据的文本为申请人于申请日2016年03月10日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-55段、说明书附图图1-6；以及于2018年07月26日提交的权利要求第1-7项。
驳回决定针对的权利要求书如下：
“1. 围岩不同区域连续性变形实时监测装置，其特征在于，包括阶梯形中空推杆(3)、导向管(4)、数据采集器(9)、围岩变形监测器(8)、探头(5)、计算机(11)及若干个监测基点(2)，探头(5)分别与围岩变形监测器(8)及监测基点(2)相连，数据采集器(9)分别与围岩变形监测器(8)及计算机(11)相连，所述监测基点(2)分别设置于围岩不同区域，监测基点(2)包括内含信号感应芯片的倒棘爪锚头，倒棘爪锚头附着在导向管(4)外部，阶梯形中空推杆(3)能够依次推进延长或依次收回缩短，阶梯形中空推杆(3)中设置有容置导向管(4)及监测基点(2)的容置腔，还包括设置于导向管(4)末端的密封部件，阶梯形中空推杆(3)用于将监测基点(2)及探头(5)推放到待监测围岩的待监测处，导向管(4)用于导向安装监测基点(2)及探头(5)；所述探头(5)包括相互连接的信号发射接收装置及监视单元，所述监视单元用于监测钻孔内监测基点(2)处的连续性变形情况，信号发射接收装置用于接收监视单元发送的监视信号，并将该信号发送给围岩变形监测器(8)，所述信号发射接收装置设置在导向管外并与导向管前端连接；所述监视单元由线状的探头材料组成，探头中的脉冲电流将影响钻孔中监测基点倒棘爪锚头的场强，同时，场强的变化将在探头材料中产生压力脉冲并沿探头材料以声速传递，通过测量压力脉冲达到探头信号发射接收装置的时间得到围岩不同区域监测基点到孔口的距离；所述围岩变形监测器(8)包括实时变形监测模块，所述实时变形监测模块包括依次相连的变形监测子模块、处理子模块、存储子模块、数据传输子模块，所述存储子模块为容量大于等于1TB的大容量存储单元，所述实时变形监测模块还包括预警子模块，所述预警子模块与处理子模块相连，所述预警子模块为报警灯(12)和/或声音报警装置，所述处理子模块中设定有一个阈值，当监测到各监测基点处连续性变形大于阈值时，处理子模块发出预警信息，触发预警子模块报警。
2. 如权利要求1所述的围岩不同区域连续性变形实时监测装置，其特征在于，所述数据采集器(9)包括无线数据接收模块、数据传输模块及存储模块，围岩变形监测器(8)的数据传输子模块为无线数据传输子模块，数据采集器(9)与围岩变形监测器(8)以无线通信方式传输数据，数据采集器(9)与计算机(11)通过数据线(10)相连。
3. 如权利要求1所述的围岩不同区域连续性变形实时监测装置，其特征在于，所述信号发射接收装置为圆柱形信号发射接收装置，围绕信号发射接收装置外侧设置有壳体。
4. 如权利要求3所述的围岩不同区域连续性变形实时监测装置，所述导向管(4)前端的外径设置有螺纹，所述固定螺母(6)包括相连接的圆锥形前部及圆柱体后部，所述圆锥形前部中设置有小螺纹孔，圆柱体后部设有大螺纹孔，大螺纹孔与导向管(4)前端外径上的螺纹相匹配，所述壳体上连接有固定螺杆，固定螺杆与小螺纹孔相匹配，通过固 定螺母(6)将信号发射接收装置固定在导向管前端。
5. 如权利要求1所述的围岩不同区域连续性变形实时监测装置，其特征在于，所述监视单元由线状的探头材料组成，依靠探头材料特性，探头中的脉冲电流将影响钻孔中监测基点倒棘爪锚头的场强，同时，场强的变化将在探头材料中产生压力脉冲并沿探头材料以声速传递，通过测量压力脉冲达到探头信号发射接收装置的时间得到围岩不同区域监测基点到孔口的距离。
6. 基于1至5任意一项权利要求所述的围岩不同区域连续性变形实时监测装置而实时监测围岩不同区域连续性变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.根据实验要求，在待测量巷道内合适位置钻取上行钻孔；
B.待成孔后，将导向管截取到合适的长度，末端用密封部件密封，并将导向管安装到孔底位置；
C.选用若干个倒棘爪锚头，将倒棘爪锚头放置在阶梯形中空推杆的末端，将阶梯形中空推杆沿着导向管向孔内推进，将倒棘爪锚头安装在预设位置，形成监测基点，并对监测基点编号；
D.重复步骤C，直至将所有监测用的倒棘爪锚头安装好，依次形成监测基点1、2…i…n(1≤i＜n,n≤60)，其中监测基点1距离孔口最近，监测基点n距离孔口最远，将预警子模块与处理子模块相连，在处理子模块中设定有一个阈值，当监测到各监测基点处连续性变形大于阈值时，处理子模块发出预警信息，触发预警子模块报警；
E.对钻孔进行封孔，同时将导向管居中固定，将探头沿着导向管安装到钻孔底部，用孔口的固定螺母将探头与导向管固定一起，对监测基点进行监测，将围岩变形监测器与安装好的探头相连，开启围岩变形监测器，通过探头与监测基点倒棘爪锚头感应监测基点的位置，检验监测基点个数，实时监测围岩不同区域连续性变形，第一次测量围岩不同区域监测基点到孔口距离分别为：l1、l2、l3…li…ln，第二次测量围岩不同区域监测基点到孔口距离分别为：l1′、l2′、l3′…li′…ln′，监测基点1到孔口变形量Δl1＝l1-l1′，监测基点2到孔口变形量Δl2＝l2-l2′，监测基点3到孔口变形量Δl3＝l3-l3′，监测基点i到孔口变形量Δli＝li-li′，监测基点n到孔口变形量Δln＝ln-ln′。监测基点1到监测基点2的变形量 Δs1＝Δl2-Δl1，监测基点2到监测基点3的变形量Δs2＝Δl3-Δl2，监测基点i到监测基点n的变形量Δsi＝Δln-Δli；探头包括监视单元，所述监视单元由线状的探头材料组成，探头中的脉冲电流将影响钻孔中监测基点的倒棘爪锚头的场强，同时，场强的变化将在探头材料中产生压力脉冲并沿探头材料以声速传递，通过测量压力脉冲达到探头信号发射接收装置的时间得到围岩不同区域监测基点到孔口的距离；
F.围岩变形监测器将数据传输到数据采集器，数据采集器再将数据传输给计算机。
7. 如权利要求6所述的实时监测围岩不同区域连续性变形的方法，其特征在于，步骤E中的探头包括相互连接的信号发射接收装置及监视单元，所述监视单元由线状的探头材料组成，依靠探头材料的特性，探头中的脉冲电流将影响钻孔中监测基点的倒棘爪锚头的场强，同时，场强的变化将在探头材料中产生压力脉冲并沿探头材料以声速传递，通过测量压力脉冲达到探头信号发射接收装置的时间得到围岩不同区域监测基点到孔口的距离。”
驳回决定认为，权利要求1要求保护的技术方案与对比文件1相比，区别在于：还包括阶梯形中空推杆、导向管、数据采集器、计算机、设置于导向管末端的密封部件，数据采集器分别与围岩变形监测器及计算机相连，倒棘爪锚头附着在导向管外部，阶梯形中空推杆能够依次推进延长或依次收回缩短，阶梯形中空推杆中设置有容置导向管及监测基点的容置腔，阶梯形中空推杆用于将监测基点及探头推放到待监测围岩的待监测处，导向管用于导向安装监测基点及探头，探头的信号发射接收装置设置在导向管外并与导向管前端连接；实时变形监测模块还包括存储子模块，存储子模块为容量大于等于1TB的大容量存储单元，变形监测子模块、处理子模块、存储子模块、数据传输子模块依次相连；实时变形监测模块还包括预警子模块，预警子模块与处理子模块相连，预警子模块为报警灯和/或声音报警装置，处理子模块中设定有一个阈值，当监测到各监测基点处连续性变形大于阈值时，处理子模块发出预警信息，触发预警子模块报警。但是上述区别特征均属于容易想到的内容，因此，权利要求1相对于对比文件1和本领域的常规选择不具备创造性。直接或者间接引用独立权利要求1的从属权利要求2-5的附加特征或者属于容易想到的或者属于常规手段，也不具备创造性。同样，作为独立权利要求6的方法权利要求与对比文件1的区别特征均属于容易想到的内容，也不具备创造性，引用权利要求6的从属权利要求7的附加技术特征已经被对比文件1公开，因此也不具备创造性。
申请人四川大学（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年12月28日向国家知识产权局提出了复审请求，并修改了权利要求1，具体在权利要求1中加入了如下划横线部分的文字内容，其他权利要求2-7无修改。
修改后的权利要求1如下：
“1. 围岩不同区域连续性变形实时监测装置，其特征在于，包括阶梯形中空推杆(3)、导向管(4)、数据采集器(9)、围岩变形监测器(8)、探头(5)、计算机(11)及若干个监测基点(2)，探头(5)分别与围岩变形监测器(8)及监测基点(2)相连，数据采集器(9)分别与围岩变形监测器(8)及计算机(11)相连，所述监测基点(2)分别设置于围岩不同区域，监测基点(2)包括内含信号感应芯片的倒棘爪锚头，倒棘爪锚头附着在导向管(4)外部，阶梯形中空推杆(3)能够依次推进延长或依次收回缩短，阶梯形中空推杆(3)中设置有容置导向管(4)及监测基点(2)的容置腔，还包括设置于导向管(4)末端的密封部件，阶梯形中空推杆(3)用于将监测基点(2)及探头(5)推放到待监测围岩的待监测处，导向管(4)用于导向安装监测基点(2)及探头(5)；所述探头(5)包括相互连接的信号发射接收装置及监视单元，所述监视单元用于监测钻孔内监测基点(2)处的连续性变形情况，信号发射接收装置用于接收监视单元发送的监视信号，并将该信号发送给围岩变形监测器(8)，所述信号发射接收装置设置在导向管外并与导向管前端连接；所述监视单元由线状的探头材料组成，探头中的脉冲电流将影响钻孔中监测基点的倒棘爪锚头的场强，同时，场强的变化将在探头材料中产生压力脉冲并沿探头材料以声速传递，通过测量压力脉冲达到探头信号发射接收装置的时间得到围岩不同区域监测基点到孔口的距离，所述围岩变形监测器(8)包括实时变形监测模块，所述实时变形监测模块包括依次相连的变形监测子模块、处理子模块、存储子模块、数据传输子模块，所述存储子模块为容量大于等于1TB的大容量存储单元，所述实时变形监测模块还包括预警子模块，所述预警子模块与处理子模块相连，所述预警子模块为报警灯(12)和/或声音报警装置，所述处理子模块中设定有一个阈值，当监测到各监测基点处连续性变形大于阈值时，处理子模块发出预警信息，触发预警子模块报警；
通过探头与监测基点倒棘爪锚头感应监测基点的位置，检验监测基点个数，实时监测围岩不同区域连续性变形，第一次测量围岩不同区域监测基点到孔口距离分别为：l1、l2、l3…li…ln，第二次测量围岩不同区域监测基点到孔口距离分别为：l1′、l2′、l3′…li′…ln′，监测基点1到孔口变形量Δl1＝l1-l1′，监测基点2到孔口变形量Δl2＝l2-l2′，监测基点3到孔口变形量Δl3＝l3-l3′，监测基点i到孔口变形量Δli＝li-li′，监测基点n到 孔口变形量Δln＝ln-ln′，监测基点1到监测基点2的变形量Δs1＝Δl2-Δl1，监测基点2到监测基点3的变形量Δs2＝Δl3-Δl2，监测基点i到监测基点n的变形量Δsi＝Δln-Δli。 ”
复审请求人主要认为：（1）本申请要求保护的技术方案为围岩不同区域连续性变形实时监测装置，采用的方式为通过测量不同时间压力脉冲达到探头信号发射装置的时间，以便获得监测基点到空口距离变化，而对比文件1通过计算信号处理模块发出电脉冲的起始时间和电脉冲到达锚头产生扭力波和纵波并转化成电脉冲并返回信号处理模块的时间差，来确定岩层位移 。对比文件1和本申请中的测量方式完全不同，本申请的测量精度更高；对比文件1没有公开阶梯型中控推杆及其相关特征，这些特征的引入也有利于提高精度；权利要求1－7具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年01月17日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中主要认为，一是对比文件1和本申请中的测量方式实质相同，二是关于引入阶梯型中控推杆属于本领域技术人员在现有技术基础上容易想到的手段，权利要求1-7不具备创造性，因此，坚持原驳回决定。
在上述程序的基础上，国家知识产权局依法成立合议组，合议组认为本案事实已经清楚，可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
1、关于审查文本
在复审程序中，复审请求人修改了权利要求书，该修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此，本复审决定针对的文本为：申请日2016年03月10日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-55段、说明书附图图1-6；及于2018年12月28日提交的权利要求第1-7项。
2、对比文件1公开的相关事实认定
一种矿用本质安全型多点位移计，用于矿井巷道顶板岩层的位移监测，并具体公开（参见说明书第1-6段，第22-24段，附图1-3）：包括5个呈倒棘爪形状的磁性锚头，仪表舱，测杆内布置磁致伸缩线和回路闭合导线，起始电脉冲在由磁致伸缩线和回路闭合导线构成的闭环内产生电流，在测杆周边形成电磁场，与磁性锚头形成的电磁场叠加，形成扭力波和纵波，回波换能检测装置分别捕捉扭力波和纵波，并转换成返回电脉冲，测杆贯穿所有磁性锚头，一端固定于矿井巷道顶板岩层，另一端通过端点固定装置与仪表舱相连，5个磁性锚头分别锚固于顶板泥岩层、泥质砂岩层、细砂岩层、泥沙岩互层和泥岩层等5个岩层，发送起始电脉冲，在测杆周边形成电磁场，磁性锚头处形成扭力波和纵波，回波换能检测装置分别捕捉扭力波和纵波，并转换成返回电脉冲，输入到仪表舱内的信号处理模块。仪表舱包括信号处理模块，通过信号处理模块计算电脉冲起始和返回之间的时间差得到矿井巷道顶板岩层位移，信号处理模块包括处理器、ZigBee通讯电路。
基于上述内容可知，对比文件1中仪表舱相当于围岩变形监测器，测杆内布置磁致伸缩线和回路闭合导线相当于监视单元由线状的探头材料组成，回波换能检测装置与测杆内的磁致伸缩线和回路闭合导线相连的组成结构相当于探头的结构，即相当于探头包括相互连接的信号发射接收装置及监视单元，监视单元用于监测钻孔内监测基点处的变形，信号发射接收装置用于接收监视单元发送的监视信号，并将该信号发送给围岩变形监测器。起始电脉冲在由磁致伸缩线和回路闭合导线构成的闭环内产生电流，在测杆周边形成电磁场，与磁性锚头形成的电磁场叠加，形成扭力波和纵波，回波换能检测装置分别捕捉扭力波和纵波，并转换成返回电脉冲实质上相当于探头中的脉冲电流将影响钻孔中监测基点倒棘爪锚头的场强，同时场强的变化将在探头材料中产生压力脉冲并沿探头材料传递，通过测量压力脉冲达到探头信号发射接收装置的时间得到围岩不同区域监测基点到孔口的距离。
3、关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求与现有技术之间存在区别，且现有技术中没有给出将上述区别技术特征应用到现有技术中以解决现有技术存在的技术问题的启示，则本领域技术人员在面对该技术问题时，不会有动机改进该现有技术以获得要求保护的发明，则该权利要求具备创造性。
3.1 权利要求1的创造性
权利要求1要求保护一种围岩不同区域连续性变形实时监测装置，与对比文件1的区别在于：（1）该监测装置还包括阶梯形中空推杆、导向管、倒棘爪锚头附着在导向管外部，阶梯形中空推杆能够依次推进延长或依次收回缩短，阶梯形中空推杆中设置有容置导向管及监测基点的容置腔，阶梯形中空推杆用于将监测基点及探头推放到待监测围岩的待监测处，导向管用于导向安装监测基点及探头，探头的信号发射接收装置设置在导向管外并与导向管前端连接，设置于导向管末端的密封部件；（2）数据采集器、计算机，数据采集器分别与围岩变形监测器及计算机相连，实时变形监测模块还包括存储子模块，存储子模块为容量大于等于1TB的大容量存储单元，变形监测子模块、处理子模块、存储子模块、数据传输子模块依次相连；实时变形监测模块还包括预警子模块，预警子模块与处理子模块相连，预警子模块为报警灯和/或声音报警装置，处理子模块中设定有一个阈值，当监测到各监测基点处连续性变形大于阈值时，处理子模块发出预警信息，触发预警子模块报警；（3）通过探头与监测基点倒棘爪锚头感应监测基点的位置，检验监测基点个数，实时监测围岩不同区域连续性变形，第一次测量围岩不同区域监测基点到孔口距离分别为：l1、l2、l3…li…ln，第二次测量围岩不同区域监测基点到孔口距离分别为：l1′、l2′、l3′…li′…ln′，监测基点1到孔口变形量Δl1＝l1-l1′，监测基点2到孔口变形量Δl2＝l2-l2′，监测基点3到孔口变形量Δl3＝l3-l3′，监测基点i到孔口变形量Δli＝li-li′，监测基点n到 孔口变形量Δln＝ln-ln′，监测基点1到监测基点2的变形量Δs1＝Δl2-Δl1，监测基点2到监测基点3的变形量Δs2＝Δl3-Δl2，监测基点i到监测基点n的变形量Δsi＝Δln-Δli。 ”
基于上述区别特征可确定，该权利要求相对于对比文件1实际要解决的技术问题是：如何准确定位并安装基点/探头以提高测量精度和延长探头寿命以及如何提高监测的智能化和自动化以及如何具体监测计算变形量。
对于区别（1），对比文件1没有公开上述区别，也没有给出任何启示以使得本领域的技术人员有动机在对比文件1的基础上引入该区别以准确定位并安装基点及探头，进而实现提高测量精度的效果，以及保护探头增长寿命。虽然采用推杆将监测点或者监测仪器推送于具体位置属于常规技术手段，但是没有证据表明由阶梯形中空推杆和内置于该阶梯形中空推杆内的且末端密封的导向管一起协同配合来准确定位并安装基点及探头以提高测量精度、延长探头寿命属于常规技术手段或者公知常识。
对于区别（2），对比文件1虽然没有公开上述区别，但是为提高监测的智能化和自动化，引入上述区别（2）的技术手段属于本领域技术人员知识和能力范畴，不需要付出创造性的劳动。
对于区别（3），对比文件1虽然没有明确公开上述区别，但是为具体监测计算变形量，引入上述区别（3）的技术手段属于本领域技术人员知识和能力范畴，不需要付出创造性的劳动。
因此，权利要求1的技术方案相对于对比文件1是非显而易见的，具有突出的实质性特点。
此外，通过该区别技术手段的引入使得权利要求1要求保护的围岩不同区域连续性变形实时监测装置具有能够提高围岩不同区域连续性变形的测量精度且实现延长探头寿命的技术效果，具有显著的进步。
因此，权利要求1所要求保护的技术方案相对于目前的证据具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
3.2 权利要求6的创造性
权利要求6要求保护一种基于权利要求1-5之一的围岩不同区域连续性变形实时监测装置而监测变形的方法，与作为最接近的现有技术的对比文件1之间区别除了上述评价权利要求1时认定的区别外，具体方法中还主要包括利用阶梯形中空推杆和内置于该阶梯形中空推杆内的导向管一起协同配合来准确定位并安装基点及探头，密封导向管末端及钻孔等具体方法。基于对权利要求1的评价可知，现有技术中既没有公开由阶梯形中空推杆和内置于该阶梯形中空推杆内的且末端密封的导向管一起协同配合来准确定位并安装基点及探头以提高测量精度、延长探头寿命的手段，也没有给出技术启示，因此，相应地，权利要求6要求保护的方法相对于目前的证据也具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
3.3 从属权利要求的创造性
由于独立权利要求1、6具备创造性，因此分别直接或者间接从属于独立权利要求1、6的权利要求2-5、7也相应具备专利法第22条第3款规定的创造性。
根据上述事实和理由，本案合议组依法做出以下审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年11月16日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原专利实质审查部门以本决定针对的审查文本为基础继续进行审批程序。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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