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1、煤矿智能化产业研究与投资分析报告1、 国家政策大力支持矿山智能化开采1.1、 我国已从数字化矿山发展到智能矿山阶段智能矿山是基于最新的云计算、大数据、3DGIS、TGIS、虚拟矿井、专家系 统及动态决策技术，实现矿山生产流程智能化管理的一整套解决方案。通过全面 感知和分析矿山生产流程涉及的对象，包括各种机电设备及其状态、井下重大危 险源（如水、火、瓦斯、顶板等）相关信息及工程技术与管理人员等，实现人与 人、人与物和物与物之间无障碍互联互通，实现安全生产全流程的智能分析和远 程管控，确保矿山的安全生产和高产高效。智能矿山是一个新兴概念，其发展是建立在矿山自动化、信息化、数字化所 取得成果的基础上
2、，所以建设智能矿山，必须在建设自动化矿山、信息化矿山、 数字化矿山等基础之上，利用先进的物联网技术、GIS 技术、AI 人工智能等技术 深度学习，实现煤矿全息业务的闭环运行体系、远程控制和诊断维护、智能决策 分析、系统预测预判。中国智能矿山的发展历程大致可分为以下 3 个阶段。 单机自动化阶段。时间大约为 20 世纪 90 年代，该阶段的典型特征：分 类传感技术和二维 GIS 平台得到应用、单机传输通道得以形成，实现了可编程控 制、远程集控运行、报警与闭锁。综合自动化阶段。时间大约为 21 世纪初期，该阶段的典型特征：综合集 成平台与 3DGIS 数字平台得到应用、高速网络通道形成，实现了初级
3、数据处理、 初级系统联动、信息综合发布。局部智能化阶段。是当前中国矿山所处的阶段，该阶段的典型特征：大数 据、云计算技术逐步得到应用，实现了局部闭环运行、多个系统联动及专业决策。按照国际通用的 IT 技术架构，对应智能矿山行业，主要分为五个层次，分 别为设备层、控制层、生产执行层、经营管理层和决策支持层，五个层次呈金字 塔结构。第一个层面：设备作业层该层以矿山生产设备智能化、生产安全环境数 据采集智能化作为建设目标。第二个层面：控制层该层以矿山生产工艺过程、生产环境的安全与环保 的自动化监测与监控作为建设目标。第三个层面：生产执行层该层是智能矿山建设的核心，主要包括四个方 面：矿山生产平行系统
4、、矿山生产执行系统、资源管理系统和矿业工具软件。第四个层面：企业管理层该层以人、财、物、产、供、销为主体的 ERP 系统、企业制度、知识库、办公化自动化为基础的企业管理平台作为建设目标。第五个层面：经营决策层面该层以企业经营计划管理、绩效考核管理、 业务智能分析、决策支持作为建设目标。1.2、 国家政策大力支持矿山智能化开采2016 年 3 月国家发展改革委、国家能源局发布的能源技术革命创新行动 计划（20162030 年）要求，2030 年实现智能化开采，重点煤矿区基本实现 工作面无人化、顺槽集中控制，全国煤矿采煤机械化程度达到 95%以上，掘进 机械化程度达到 80%以上。对 2050 年
5、的展望是全面建成安全绿色、高效智能 矿山技术体系，实现煤炭安全绿色、高效智能生产。2016 年 11 月，国土资源部发布了全国矿产资源规划（20162020 年）， 明确提出未来 5 年要大力推进矿业领域科技创新，加快建设数字化、智能化、信 息化、自动化矿山。 按照绿色开发、节约集约、智能发展的思路，推动形成矿 产资源精细高效勘查、智慧矿山技术装备、生态矿山与资源节约、矿山绿色开采 提取关键技术。2016 年 12 月国家发展改革委、国家能源局发布的煤炭工业发展“十三 五”规划要求，到 2020 年，建成集约、安全、高效、绿色的现代煤炭工业体 系，煤矿信息化、智能化建设取得新进展，建成一批先进
6、高效的智慧煤矿，促使 煤炭企业生产效率大幅提升，全员劳动工效达到 1300 吨/人年以上。2017 年国家发改委发布安全生产“十三五”规划，要求在矿山领域实 施“机械化换人、自动化减人”，推广应用工业机器人、智能装备等，减少危险 岗位人员数量和人员操作。推动矿山企业建设安全生产智能装备、在线监测监控、 隐患自查自改自报等安全管理信息系统。推动企业安全生产标准化达标升级。推 进煤矿安全技术改造；创建煤矿煤层气（瓦斯）高效抽采和梯级利用、粉尘治理， 兼并重组煤矿水文地质普查，以及大中型煤矿机械化、自动化、信息化和智能化 融合等示范企业，建设智慧矿山。2、 智能化改造，煤矿先行根据应急管理部的数据，
7、现在全国非煤矿山大体 3 万多座，其中小型非煤 矿山占 95%。根据国家矿山安全监察局数据显示， 2020 年，全国共发生矿山事故 434 起、死亡 573 人。其中，煤矿事故 122 起、 死亡 225 人。煤矿虽然数量上不占优，但是煤矿事故及事故造成人员伤亡却十 分惨重。而且煤炭仍然是我国目前最主要的能源消费品种，通过信息化、自动化 和智能化手段来提升煤矿开采效率，降低煤矿事故带来的损失势在必行。2020 年 2 月 25 日，国家发改委、国家能源局等八部门联合印发了关于 加快煤矿智能化发展的指导意见，这是首次从国家层面对煤矿智能化发展提出 了具体目标，主要任务和保障措施，煤矿智能化建设提
8、速。指导意见提出，到 2021 年，建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿；到 2025 年，大型煤矿 和灾害严重煤矿基本实现智能化；到 2035 年，各类煤矿基本实现智能化，构建 多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统，建成智能感知、智能决策、自动执行 的煤矿智能化体系。2020 年 4 月 1 日，国务院安委会正式印发了全国安全生产专项整治三年 行动计划，提出要提高煤矿的机械化、信息化、自动化和智能化水平，统称为 煤矿的“四化”，使煤矿的采煤、掘进智能化的工作面由目前的 280 处达到 2022 年的 1000 处。另外，到 2022 年全国大型煤矿的占比将达到 70%以上。2020 年 1
9、1 月 25 日，国家能源局、国家煤矿安全监察局发布关于开展首 批智能化示范煤矿建设的通知提到，审核确定内蒙古双欣矿业有限公司杨家村 煤矿等 71 处煤矿，作为国家首批智能化示范建设煤矿。2021 年 3 月，国家能源局发布智能化煤矿建设指南（征求意见稿）， 后续有望发布正式版，加强了行业的规划，为后续智能化煤矿的验收和评级提供 基础，推动行业进一步快速发展。各主要产煤省区结合实际相继制定了本地区煤矿智能化发展的政策文件。 2020 年 9 月 24 日，全国煤矿智能化建设现场推进会在山东召开，71 处煤矿进 入国家首批智能化示范煤矿建设名单。近年来部分煤炭企业也在加速智能化的布局。3、 华为
10、加大煤矿智能化投入2021 年 1 月，华为在企业业务之外单独成立煤矿军团，这是华为唯一采用 军团模式的企业垂直领域，足以彰显华为对煤矿智能化的重视。2019 年，华为 与国内多家煤矿行业合作伙伴进行了智能化转型探索，研发了防潮、防尘、防爆、 小型化且上下行带宽配比为 3:1 的无线基站，井下设备运行控制精度可从 99.9 提高到 99.99。2021 年 2 月 9 日，华为又与山西省政府及多家煤炭生产科研 单位联合成立了“智能矿山创新实验室”，目标是让智能化采煤工作面人数减少 60，井工煤矿单班入井人数减少 10-20,实现井下“三无一减”，也就是 无安全事故、无人值班、无人巡检、配置减员
11、。华为联合业内伙伴于 2020 年 7 月 10 日隆重对外发布华为智能矿山联合解 决方案。该方案构建中，华为联合龙软科技、精英数智、上海山源、和利时、华 洋通信、睿呈时代等合作伙伴，引入先进的 5G+AI+云等先进的 ICT 技术，并提 出了“3 个 1+N+5” 的智能矿山整体架构。“3 个 1+N+5”即矿山一张网、矿山一朵云、矿山一平台、以及 N 个应用 与 5 个中心。通过“矿山一张网”，构建互联互通、统一高效、综合承载的矿山 融合网络；通过“矿山一朵云”，构建安全可信、弹性灵活、运维高效的数字化 底座；通过“矿山一平台”，打破烟囱式系统，形成数据共享、能力共享、开放 统一的矿山数字
12、平台，以此支撑矿山在采、掘、机、运、通等环节的几十个到数 百个各类应用系统，支撑矿山打造各类智慧业务应用，以及形成决策指挥中心、 安全生产中心、综合集控中心、智能巡检中心以及经营管理中心。目前，智能矿山联合解决方案正在全国各地煤炭矿企以及非煤矿企积极推进 落地中，部分重要板块已在相关矿企取得先行落地。比如，山东黄金采用华为数 字平台支撑其核心生产业务，采用 ROMA、DAYU 等技术与其业务深度融合，支 撑构建智能矿山；山西焦煤庞庞塔矿采用 5G、LTE、NB-IoT 等技术实现井下全 域无线覆盖，构建井下一张网，进而下一步将在一网基础上，实现“一云、一平 台”来支撑矿山各类业务系统；内蒙古白
13、云鄂博矿采用华为 5G、eLTE、机器视 觉、数字平台等技术构建露天矿山无人驾驶，以此作为突破口来推进智能矿山建 设；斜沟矿采用华为 eLTE 等技术，打造了智能矿山，实现“信息采集全覆盖、 生产过程全记录、人机环境全监控、数据资源全共享、统计分析全自动、业务管 理全透明”，加快信息化和自动化深度融合。4、 煤矿智能化改造加速推进4.1、 煤矿智能化的内涵、优势及未来发展趋势定义：智能化煤矿是将人工智能、工业互联网、云计算、大数据、机器人、 智能装备等与现代煤矿开发技术进行深入融合，形成全面感知、实时互联、分析 决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统，实现煤矿开拓、采掘（剥）、 运输、通
14、风、洗选、安全保障、经营管理等全过程的智能化运行。其总体架构包 括多个智能系统，如：1、地下精准定位导航系统；2、随掘随采精准探测地质 信息系统；3、智能化煤矿综合管控平台；4、智能综采（放）；5、智能快速掘 进；6、智能主辅运输；7、智能安全监控；7、智能选煤厂；8、智能机器人等。智能化可以大幅提升煤矿企业的利润率，正在成为煤矿行业的公认的未来发 展趋势。根据麦肯锡的相关调研，全面释放大规模智能化潜力的煤矿企业能够将 销售利润率提升 7-12 个百分点，投资回报率也将提升 2-3 个百分点。行业发展趋势：我国煤矿智能化开采技术从 2010 年起分别经历了可视化远 程干预（1.0 时代）和工作
15、面自动找直（2.0 时代）两个技术阶段，目前正处于 向透明工作面（3.0 时代）转变过程中，最终将进入透明矿井（4.0 时代）的技 术阶段。随着智能化开采的常态化应用，地质资料不明、煤岩识别困难、信息耦合不 畅、传感器数量少且可靠性低等问题日益凸显，传统的记忆截割工艺越来越难以 应对复杂地质条件下的智能生产。加快探索应用透明开采，实现采煤机在复杂地 质条件下的自适应截割成为智能开采的发展新趋势。在常规地质勘探成果基础上，以地质雷达、电磁波 CT 等精细工程物探成果 和巷道激光扫描数据构建初始地质模型，以煤岩识别等数据实时修正形成动态地 质模型，融合设备位置姿态和环境状态等实时数据形成动态透明工
16、作面。智能化开采技术 3.0 时代在 2016 年开始准备的国家重点研发计划“煤矿智 能开采技术研究与装备研发”中提出，按照“产学研用”模式，由天地科技股份 公司牵头，联合神华神东煤炭公司、北京大学、陕煤化黄陵矿业公司、兖矿集团、 阳煤集团和龙软科技等国内相关领域实力强大的 19 个单位开展基于煤矿“透明 工作面”的智能开采技术研究与装备的研制。智能化开采技术 3.0 时代是针对煤矿井下围岩状态感知及生产装备控制难 题，主要研究基于透明工作面的高精度三维地理模型构建、智能开采控制和超前 巷道智能化协同支护等技术，研制支撑智能化安全生产的地理信息系统和设备定 位装置、综采成套装备智能控制系统、智
17、能化超前支护等装备。4.2、 煤矿智能化改造加速推进且市场空间巨大近年来我国煤矿智能化建设取得积极进展，工作面的智能化改造快速推进。 2015 年全国煤矿仅有 3 个智能化采掘工作面，2019 年达 275 个，2020 年增至 494 个、同比增加 80%；已有采煤、钻锚、巡检等 19 种机器人在煤矿现场实施 应用。根据招标网的数据，近期煤矿智能化改造项目明显增加而且项目金额较大， 神延煤炭西湾煤矿选煤厂智能化提升技改项目（EPC）、兖煤鲍店煤矿智能化选 煤厂建设工程总承包(EPC)和东滩煤矿选煤厂智能化建设二期工程总承包(EPC) 项目金额分别为 3686、3877 和 7988 万元，上
18、述总包项目项目金额平均为 5184 万元。其中软件建设的项目金额相对较少，如延安市车村煤矿一号井煤层首采薄 煤层智能化综采工作面智能化控制系统、神东煤炭大采高工作面智能开采安全技 术集成与示范“透明化工作面”高精度地质模型与设备精确定位项目金额分别 为 547 和 270 万元，合计 817 万元。根据 2020 年 2 月八部委联合发布的关于加快煤矿智能化发展的指导意 见，煤矿智能化发展有 3 个阶段性目标：目前是政策推动示范矿建设期（2021 年要建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿），各矿业集团近两年陆续招标。 示范矿结束以后全面推广，2023、2024、2025 年将是建设高峰期（2
19、025 年， 大型煤矿和灾害严重煤矿要基本实现智能化）；按照国家相关政策，2035 年国 内矿山要实现全行业智能化。截至 2019 年末，全国煤矿数量为 5300 处左右，如果按照每个矿 5000 万 左右的项目总包计算，煤矿智能化改造的整体市场空间达到 2650 亿左右；其中 软件部分按照每个矿 800 万左右计算，软件部分市场空间为 424 亿左右，市场 空间巨大。5、 风险分析煤炭价格波动风险。煤炭价格下降将会减少煤炭企业的经营业绩，从而引起煤矿行业企业固定资产投 资的减少。政策落地不及预期。国家近年来加速推进煤矿智能化改造，政策有落地不及预期的风险。行业竞争加剧。受益于政策推动，煤矿智能化改造投入加速，华为、中国联通等巨头和创业公司 纷纷加入，行业有竞争加剧的风险。产能不足风险。煤矿智能化改造加速发展，面对行业需求的高速增长，相关公司不能迅速增加产 能应对市场需求的风险。报告链接：煤矿智能化产业研究与投资分析报告