发明创造名称：一种室内土槽试验径流泥沙连续取样测量系统和方法
外观设计名称：
决定号：200260
决定日：2020-01-09
委内编号：1F277642
优先权日：
申请（专利）号：201710467306.1
申请日：2017-06-20
复审请求人：中国水利水电科学研究院 环境保护部环境规划院
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：丁丽君
合议组组长：宋洁
参审员：孙晶晶
国际分类号：G01N1/20；G01N5/04；G01N35/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，如果该区别技术特征中的某部分没有被其他对比文件公开，该最接近的现有技术和其他对比文件也没有给出相应的技术启示，目前也没有证据表明其为本领域的公知常识，且该部分区别技术特征为该权利要求请求保护的技术方案带来了有益的技术效果，则该权利要求具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请人为“中国水利水电科学研究院”及“环境保护部环境规划院”、申请号为201710467306.1、名称为“一种室内土槽试验径流泥沙连续取样测量系统和方法”的发明专利申请（下称本申请），本申请的申请日为2017年06月20日，公开日为2017年10月20日。
经实质审查，国家知识产权局专利实质审查部门以本申请权利要求1-5不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由，于2019年01月11日驳回了本申请。驳回决定所针对的审查文本为：申请日2017年06月20日提交的说明书摘要、说明书第1-52段、说明书附图图1-5、摘要附图；2018年10月16日提交的权利要求第1-5项。驳回决定中引用了如下对比文件，并提供了一篇公知常识性证据：
对比文件1：CN106644598A，公开日为2017 年05月10日；
对比文件2：CN106323694A，公开日为2017 年01月11日；
对比文件3：CN106644579A，公开日为2017 年05月10日。
证据1：土壤侵蚀原理，张洪江 主编，北京：中国林业出版社，第328页，公开日为2008 年01月31日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种室内土槽试验径流泥沙连续取样测量系统，其特征在于，包括：取样子系统、测量子系统、样品存储子系统、控制子系统、清理子系统；所述的取样子系统包括：多个环绕在根据取水状况而间歇转动的环形履带周围的取样桶，所述的取样桶通过自动解锁机构与环形履带连接；所述的取样子系统还设有与土槽径流出水口管道连接的取样口，所述的取样口对准一个取样桶的上口并设有初测水位计，所述的初测水位计与控制子系统电连接，所述的控制子系统与带动环形履带运行的电机连接，所述的控制子系统中设有计算雨水充盈一个取样桶时间的计时器和一场降雨充盈取样桶次数的计次器；所述的测量子系统包括：环形履带下落机构和设置在环形履带一侧的轨道，所述的轨道上设有复测水位计、超声波振动器和称重传感器，所述的取样桶上设有二维码，所述的控制子系统中设有二维码读取器；所述的初测水位计和复测水位计均为超声波水位计；所述的取样桶为上部为倒圆台，下部为圆柱形，底部设有活门，圆柱部分至少设有两个卡固环；各个所述取样桶上口密集并排排列，一个接一个，以便能够将取样口流出的水流完全收集，不洒出取样桶之外；所述的控制子系统记录降雨开始时间t1、降雨强度i、降雨量p，监测小区出水口出流时间t2，取样桶接取水样开始时间t3、结束时间t4；记录复测水位计测定的取样桶内水深h1，记录取样桶 水样重量m总，记录取样桶重量m桶，根据公式计算清水量、泥沙量、含沙量。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的取样桶的圆台部分设有与轨道相配合的凹弧形卡固槽。
3. 根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述的清理子系统包括：设置在一个取样桶停止位上的可开合震动环和自动冲洗器。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述的自动清洗器包括：与供水管道连接的冲洗泵管，所述的冲洗泵与能够自动伸缩的喷头连接。
5. 一种使用权利要求4所述系统的室内土槽试验径流泥沙连续取样测量方法，其特征在于，所述的方法的步骤如下：
启动自动控制子系统的步骤：开启人工降雨时，同时开启自动控制子系统；
取样的步骤：土槽产生径流时，径流经过取样口流入第一个取样桶，初测水位计以至少50次/秒的频率计量取样桶中的水位，控制子系统开始记录出水口产流时间计时，当取样桶中的水位达到设定值时，控制子系统停止计时并驱动环形履带转动，使下一个取样桶进入取样口下方，进入下一轮取样，如此循环往复，控制子系统不断的记录取样桶的取样次数和出水口产流时间，作为计量径流量、含沙量的依据；各个所述取样桶上口密集并排排列，一个接一个，以便能够将取样口流出的水流完全收集，不洒出取样桶之外；
精确计量的步骤：取样桶取水后，在下一个停止位进行精确测定：首先控制子系统的二维码读取器读取取样桶上带有该取样桶重量的二维码，同时环形履带整体下降，使取样桶落在轨道上，轨道上的超声波振动器对取样水进行超声波震动，以排除水中的空气，并粉碎水样中可能存在的大块泥土，震动之后，复测水位计测定取样桶内水深；称重传感器对取样桶称重，去除取样桶重量后得到精确的取样重量；
取样桶中水和泥沙重量的计算公式：
根据取样桶内水深h1计算取得的水和泥沙样总体积：
h1≤h2时：V总=3.14×h2×（D2/2）2
h1＞h2时：V总=3.14×h2×（D2/2）2 1/3π(h1－h2)(（D1）2 （D2）2 D1×D2)/4
根据取样桶 水样质量m总和m桶计算取得的水和泥沙样总质量m样：
m样=m总－m桶
根据公式计算含沙量：
S沙=γ沙/ V总× (m样－γ水× V总) /(γ沙－γ水)
其中：S沙为含沙量，γ沙为取样桶中的泥沙总体积，γ沙和γ水分别为泥沙和水的容重；
清洗的步骤：取样桶沿环形履带进入清洗区，打开取样桶底部活门，放出取样桶中的水和泥沙，可开合震动环夹住取样桶并震动，开启冲洗泵，喷头伸出对取样桶进行清洗，清洗后取样桶随环形履带继续前行，准备下一次取样；
实验结束的步骤：关闭人工降雨后，控制子系统收到降雨停止的信号，控制子系统根据径流状况适时停止运行，进入待机，如果继续进行实验则再次进入工作状态，如果停止实验则进入关闭状态。”
驳回决定认为：1）独立权利要求1与对比文件1的区别在于：a、本申请是室内土槽试验径流泥沙取测量系统，取样桶是环绕在间歇转动的环形履带周围，通过自动解锁结构与履带连接；取样子系统还设有土槽径流出水口管道连接的取样口，取样口对准一个取样桶的上口并设有初测水位计，初测水位计与控制子系统电连接；b、控制子系统和测量子系统的具体构成，取样桶上设置有二维码，控制子系统设置有二维码读取器；还设置有清理子系统且控制子系统记录的具体参数，并根据这些参数计算清水量、泥沙量和含沙量；c、取样桶上部为倒圆台，下部为圆柱形，底部设有活门，圆柱部分至少设有两个卡固环；各个取样桶上口密集并排排列，一个接一个。基于上述区别，本申请实际解决的技术问题是：方便连续取样，且防止径流流到取样桶外；能够清理取样系统并识别每个取样桶。其中，对于区别a，其部分为本领域技术人员在对比文件1公开的技术内容上容易获得的，部分为本领域技术人员在对比文件2公开的技术内容上容易获得的，其余部分为本领域常用技术手段；对于区别b，其部分被对比文件3公开，且其给出了本领域技术人员将其用于对比文件1以解决其技术问题的技术启示，其余部分为本领域技术人员在对比文件1、2公开的技术内容上容易获得的；对于区别c，其部分为本领域的公知常识，其余部分为本领域技术人员在对比文件1、2公开的技术内容上容易获得的。因此，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2）从属权利要求2-4均为本领域的常用技术手段，因此，也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。3）独立权利要求5为采用权利要求4所述的系统进行的取样测量方法，其与对比文件1的区别在于：采用人工降雨，具体的取样步骤、精确计量和清洗的具体步骤。该区别均为本领域的常用技术手段。因此，在权利要求4不具备创造性的基础上，权利要求5相对于对比文件1与对比文件2、3以及本领域常用技术手段的结合也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年03月27日向国家知识产权局提出了复审请求，陈述了本申请具备创造性的理由；未对申请文件进行修改。
复审请求人认为：（1）本申请和对比文件1都是对土壤侵蚀研究中坡面径流的泥沙量进行测量的设备和方法，但对比文件1只是抽样检测，而本案采取的是对整个降雨过程中所有的径流进行连续测量，对一个完整的降雨过程中的所有泥沙进行计量，能在接收大量径流的同时对泥沙和水进行快速分离和计量。连续泥沙测量是本申请与传统泥沙测量的关键性区别：由于进行降雨测试是一个完整的降雨过程，在面对数量十分巨大的径流量时，用有限的取样桶不可能将所有的径流全部收集，也不可能在降雨现场将水和泥沙快速的分离再进行分别计量。而本申请所述的测量是一个连续的过程，对降雨中所有的水的流量、泥沙的数量进行不断的统计计算，通过多个传感器对样品获取时间、重量、水位等多个数据进行检测，再结合取样桶的体积、比重等数据通过计算，实时的获取样品的泥沙量。（2）为了实现连续取样测量，权利要求1所述技术方案采取了一系列措施，且这些措施之间并不是简单的组合，各个措施在功能上是彼此支持的，其目的就是为了能够大量、连续、精确的计量整个降雨过程的径流。（3）本申请中的环形轨道与现有技术中的循环设施作用是不一样的：现有技术中的循环设施仅仅是为了取样瓶的轮流接受样品，而本申请中的环形轨道将一个简单的循环措施形成一个现场实验室，不但要循环接受样品，还利用循环争取的时间，进行两次水位测量，以及称重、振动、倾倒样品、清洗、二维码识别，精确地取得整个降雨过程的泥沙量。因此，权利要求1具有创造性，相应地，权利要求2-5也具有创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年04月08日依法受理了该复审请求，并将其转送至原专利实质审查部门进行前置审查。
原专利实质审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
（一）审查文本的认定
复审请求人在提出复审请求时未修改申请文件，因此本复审请求审查决定针对的审查文本与驳回决定所依据的审查文本相同，即：申请日2017年06月20日提交的说明书摘要、说明书第1-52段、说明书附图图1-5、摘要附图；2018年10月16日提交的权利要求第1-5项。
（二）关于专利法第22条第3款
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。
权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，如果该区别技术特征中的某部分没有被其他对比文件公开，该最接近的现有技术和其他对比文件也没有给出相应的技术启示，目前也没有证据表明其为本领域的公知常识，且该部分区别技术特征为该权利要求请求保护的技术方案带来了有益的技术效果，则该权利要求具备创造性。
1.权利要求1请求保护一种室内土槽试验径流泥沙连续取样测量系统。对比文件1公开了一种旋转型可移动式径流泥沙收集装置，具体公开了如下技术特征（参见说明书第[0016]-[0018]段，图1-3）：旋转型可移动式径流泥沙收集装置包括旋转采样主体1，旋转采样主体1的结构具体包括旋转轴3，旋转轴3上安装有用于驱动旋转轴3的异步伺服电机7，旋转轴3上位于异步伺服电机7的上方设置有旋转圆盘2，旋转轴3连接在旋转圆盘2的中心位置处，旋转圆盘2上沿周向均匀连接多个金属臂5，每个金属臂5的自由端均连接有采样容器6（相当于取样桶，且公开了取样子系统），采样容器6上安装有相互连接的行程开关11及PLC12（相当于控制子系统），PLC12上设置有人工启停按钮13、采样时间设定按钮14及采样数量设定按钮15；取样时，将旋转型可移动式径流泥沙收集装置放置于斜坡17（相当于土槽径流）旁合适位置处，当固定于金属臂5上的采样容器6旋转至斜坡17正下方时（即取样口对准一个取样桶的上口），安装于采样容器6外壁的行程开关11将信号传送至PLC12中，PLC12输出停止信号，变频驱动器8控制异步伺服电机7停止运行，完成装置径流泥沙样本的准备工作。
权利要求1请求保护的技术方案相对于对比文件1公开的技术内容，区别技术特征为：
（1）测量系统还包括样品存储子系统和清理子系统；取样桶上设有二维码，控制子系统中设有二维码读取器；取样桶为上部为倒圆台，下部为圆柱形，底部设有活门；取样桶上口设有初测水位计，初测水位计与控制子系统电连接，初测水位计为超声波水位计；控制子系统记录降雨开始时间t1、降雨强度i、降雨量p，监测小区出水口出流时间t2，取样桶接取水样开始时间t3、结束时间t4；记录复测水位计测定的取样桶内水深h1，记录取样桶 水样重量m总，记录取样桶重量m桶，根据公式计算清水量、泥沙量、含沙量；
（2）本申请的测量系统为室内连续取样，多个取样桶环绕在根据取水状况而间歇转动的环形履带周围，取样桶通过自动解锁机构与环形履带连接；取样口与土槽径流出水口管道连接，控制子系统与带动环形履带运行的电机连接，控制子系统中设有计算雨水充盈一个取样桶时间的计时器和一场降雨充盈取样桶次数的计次器；测量系统还包括测量子系统，测量子系统包括：环形履带下落机构和设置在环形履带一侧的轨道，轨道上设有复测水位计、超声波振动器和称重传感器，复测水位计为超声波水位计；各个取样桶上口密集并排排列，一个接一个，以便能够将取样口流出的水流完全收集，不洒出取样桶之外，取样桶的圆柱部分至少设有两个卡固环。
基于区别技术特征（1），本申请实际解决的技术问题是：如何对取样桶进行清理、识别，以及如何获取样品信息。
首先，对比文件2公开了一种全自动屋面径流分时段采样装置，具体公开了如下技术特征（参见说明书第[0010]-[0011]段，图1）：全自动屋面径流分时段采样装置包括位于采样器箱体内部的转盘式自动采样装置4和电控箱5，转盘式自动采样装置4包括采样托盘41，采样托盘上设有定位器46，电控箱5（相当于控制子系统）包括计时器53和可编程控制器54，定位器46用于感应采样瓶的水量，每个采样瓶装有1个浮球，当采样瓶装满水样时，浮球可漂浮到瓶口，定位器46（定位器与浮球二者相当于初测水位计）可感应其位置，并将信号传递给可编程控制器54（可见，定位器与可编程控制器电连接），进而控制采样拖盘41开始转动；计时器53用于记录各个样品的采集时间，当采样托盘41停止转动时，可编程控制器54将启动计时器53开始计时，当采样瓶装满水样时，可编程控制器54将关闭计时器53（相当于控制子系统记录取样桶接取水样开始时间、结束时间）。上述技术特征在对比文件2中所起的作用与在本申请中相同，也是用于对采样容器中的样品进行监测，并控制采样容器，从而，本领域技术人员有动机将对比文件2公开的上述技术内容用于对比文件1以解决其技术问题。至于将初测水位计设置在取样桶上口、设置样品存储子系统对样品进行储存是本领域的常规设置，进而，本领域技术人员容易想到在取样桶底部设置活门；采用超声波水位计检测水位是本领域的常规选择。
其次，对比文件3公开了一种径流泥沙采样器自动清洗与水量收集利用装置，具体公开了如下技术特征（参见说明书第[0014]-[0016]段，图1-2）：径流泥沙采样器自动清洗与水量收集利用装置包括竖直设置的支撑面板3，支撑面板3的一面上部固接有喷头支架2，喷头支架2上安装有清洗喷头1（相当于清理子系统），清洗喷头1的上端连接有自来水管4，喷头支架2的正下方位置处固接有器具夹10，器具夹10上安装有采样容器9。可见，对比文件3给出了为径流泥沙采样器设置清洗机构的技术启示，从而，本领域技术人员有动机将对比文件3公开的技术内容用于对比文件1以实现对采样容器的清理。至于采用“上部为倒圆台，下部为圆柱形”的取样桶进行泥沙径流取样，其是本领域的常规选择。
再次，在容器上设置二维码以对其进行识别和信息获取是本领域的常用技术手段，本领域技术人员容易想到在取样桶上设置二维码，并在控制子系统中设置二维码读取器，以对各个取样桶进行识别。此外，对泥沙径流的“清水量、泥沙量、含沙量”进行获取是本领域的常规需求，在此基础上，本领域技术人员容易想到对“降雨开始时间t1、降雨强度i、降雨量p，监测小区出水口出流时间t2，取样桶内水深h1，记录取样桶 水样重量m总，记录取样桶重量m桶”进行测量并记录，以对径流中的“清水量、泥沙量、含沙量”进行计算。
基于区别技术特征（2），本申请实际解决的技术问题是：如何提供一种连续取样、测量系统。
驳回决定中指出：对比文件1、2的附图中，各个取样桶是不紧密排列的，但是，对比文件2中还公开了进水管下方连接两个分支管61，调节两个分支管61上的电磁阀62，以控制5-10分钟将一个采样瓶44收集满，因此对比文件2中电磁阀可以控制进水与否，当采样瓶收集满后，可以利用电磁阀控制停止供水，然后更换采样瓶，这样的方式是一种连续采样的方式；对于本领域技术人员来说，为了连续取水，且不让水流出桶外，将取样桶桶口紧密排列，是容易想到的一种替换方式，这不需要付出创造性的劳动；且虽然对比文件2测量的是一次水位，但是，如果需要对取样桶内的水位或者重量进行进一步的准确测量，直接对取样桶进行精确度更高的超声波水位测量和称重测量，是本领域在计量取样后水量的多少时采用的常规的方式，对于称重的方式，对于本领域技术人员来说，可以选用现有技术中的合适的称重方式；在取样后，进行相应的测试或者将水位和称重的测量直接在取样结束后进行测量，这是本领域技术人员都容易想到的。
对此，合议组认为：
首先，对比文件2中通过在采样瓶收集满后，利用电磁阀控制停止供水，然后更换采样瓶，可见，其并不是在持续降雨过程中不间断的采样，而是在采样的过程中存在利用电磁阀控制停止供水的“暂停”过程，且参见对比文件1附图1-2，其采样容器也是采用的间隔设置方式。本申请通过设置与对比文件1-2均不相同的环形履带与取样桶配合的方式进行取样，通过将“各个取样桶上口密集并排排列，一个接一个”的设置方式，能够以不间断的方式将取样口流出的水流完全收集，而不必为了实现水流不洒出取样桶之外，采用停止供水的方式进行取样。即便“为了连续取水，且不让水流出桶外，将取样桶桶口紧密排列”是容易想到的一种替换方式，但本申请的测量系统为了实现连续取样和计算清水量、泥沙量、含沙量，采用了其特定的测量子系统和取样子系统，通过设置履带下落机构和轨道、复测水位计、超声波振动器和称重传感器等，进行整体地、有序地配合，实现连续取样，并在降雨现场实现对清水量、泥沙量、含沙量快速计算的目的，该测量系统与对比文件1公开的径流泥沙收集装置完全不同，本领域技术人员在将对比文件2-3公开的技术内容用于对比文件1并结合本领域常用技术手段的基础上，无法得到本申请的连续取样测量系统。
其次，虽然采用环形履带对物品进行循环传送、超声水位计对水位进行检测、称重传感器对样品进行称重等各个独立的技术手段是本领域的常用技术手段，但将这些手段进行整体地、有序地设置，对土槽径流泥沙全过程进行连续取样，并在取样结束后直接将环形履带整体下落，使得取样桶与轨道结合，由轨道上的称重传感器、复测水位计和超声波振动器对取样桶进行震动和称重，从而对取样桶中的水和泥沙进行全自动化和精确测量，这一整体的技术方案并不是本领域技术人员在上述独立的常用技术手段的基础上容易想到的。因此，依据目前的证据，并不能认为权利要求1中的取样子系统和测量子系统的具体结构为本领域的公知常识。
因此，权利要求1具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
2.在权利要求1具备创造性的基础上，其从属权利要求2-4也同样具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
3.权利要求5请求保护一种使用权利要求4所述系统的室内土槽试验径流泥沙连续取样测量方法，在权利要求4具备创造性的基础上，权利要求5也具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
基于以上事实和理由，合议组作出如下决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2019年01月11日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局专利实质审查部门以本复审请求审查决定针对的文本为基础对本发明专利申请继续进行审查。
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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