矿山AI大模型行业报告：智能化形成商业闭环

AI大模型落户矿山，智能化形成商业闭环 分析师：李宏涛S09105230300032023年8月10日 核心观点 u产业需求及催化 ①需求：一是政策强导向，2025年大型煤矿智能化，2035各类煤矿智能化；二是矿山危险大、招工难，无人化是诉求②催化：一是华为、运营商等ICT商涌入催热市场；二是大模型推动矿山AI开发从“作坊式”到“工厂式”升级③趋势：一是AI应用深入采掘、运输、洗选等纵深环节；二是“机器换人”迫切性高，安控和掘进类机器人提速 ①煤炭的能源消费主体地位+能源安全“兜底保障”；②煤炭保供稳价，诱发行业进入新一轮扩产能周期③高盈利周期下，智能化投资意愿加强，智能矿山建设明显提速；④5G、AI、自动控制等新技术为矿山智能化转型提供关键引擎⑤矿山智能化渗透率低，单矿井投资上亿，市场空间数千亿；⑥矿区无人驾驶+煤矿机器人，具备高速增长潜力 u价值拆解及竞争格局 ①终端侧：复杂环境带电终端需隔爆、本安特殊处理；②网络侧：生产、通信、物联、定位等一张融合专网③平台侧：统一融合的综合管控平台是智能化矿山的核心大脑；④应用侧：安全监测、生产控制、经营管控是矿山智能化的关键环节⑤竞争格局：终端、应用层壁垒较高，ICT厂商竞相涌入网络、平台层市场 u投资建议及相关标的：矿山智能化市场渗透率低，信息基础设施层和采掘、运输等生产环节的智能化市场将保持高速增长，建议优先聚焦煤矿领域，布局网络等信息基础设施、采掘智能化、主运输智能化等关键环节，重点关注北路智控、梅安森、龙软科技、云鼎科技、山源科技、科达自控、天玛智控、精准信息、震有科技。 u风险提示：政策落地不及预期、技术研发稳定性变化、业务拓展不及预期、市场竞争加剧 目录 •需求1：政策强导向，2025年大型煤矿智能化，2035年各类煤矿智能化•需求2：矿山危险大、招工难，诉求是技术进步和少人化•催化1：华为、运营商等头部厂商涌入，催热智能矿山•催化2：盘古大模型推动矿山AI开发从“作坊式”到“工厂式”升级•趋势1：AI应用深入采掘、运输、洗选核心环节，助力智能化走向纵深•趋势2：安全迫切性催生“机器换人”需求，安控和掘进类机器人提速 一、2022年一、2022年一、产业需求及催化因素二、投资逻辑及市场空间三、价值拆解与竞争格局四、相关标的及投资建议 需求1：中央和地方政策密集出台，加速引导矿山行业的智能化发展 国家已出台矿山智能化建设指南和评价标准，要分级分类建设智能矿山，目前正推进首批国家示范煤矿及各地方示范煤矿、工作面的智能化建设，2025年大型煤矿基本智能化，2035年各类煤矿基本智能化 政策导读 需求2：矿山生产危险大、招工难，技术进步和关键环节的少人化是主要诉求 •安全事故频发，安全责任事故将严重影响矿企社会和经济效益。矿山生产中塌方、滑坡、顶板塌陷、瓦斯超标、透水等安全事故易发，2021年，全国矿山共发生事故356起、死亡503人，一方面给人民生命财产造成严重损失，社会影响恶劣；另一方面，矿企面临停工整顿风险，安全标准不达标的矿山会直接关停，造成高达数亿元的经济损失 行业痛点 •年轻人从业意愿低，劳动力紧缺。一线矿工以70后、60后为主，年轻人不愿从事枯燥又充满危险的矿山工作，从业人员老龄化、基础劳工及高质量人才流失是行业共性难题，根据第四次全国经济普查结果，2018年煤炭开采和洗选业从业人员比2013年下降43.2%，解决关键环节的用人问题是引导企业智能化的重要手段 行业诉求 符合环保要求 危险工作面少人、无人 技术进步 国家安全环保要求逐步提高，生态修复治理和2060碳中和目标，绿色矿山是发展趋势 减少下井人员数量，综采、掘进等高危工作面少人无人，本质安全全面提升 自动控制、自动采掘高端装备制造等高新技术提升生产效率 催化1：华为、运营商等头部厂商纷纷发力，催热智能矿山市场 三大运营商军团 华为煤矿军团 针对煤矿等有政策基础、市场空间大、5G或信息化刚性需求强的行业，2021年4月成立煤矿军团，200+煤炭ICT技术专家背景情况受美国实体清单影响，2C下滑严重，通过5G抢占业务制高点，打破固有组织架构，短链条运作，挖掘2B行业价值潜能行业选择 •中国联通：2022年5月，立足山西、山东两大基地成立5G智慧矿山军团•中国移动：2022年5月，聚焦内蒙古、山西、陕西、新疆、河南5省成立矿山军团，抢占市场高地•中国电信：2022年1月，首批设立应急、工业等12个产业研究院，争夺矿山等政企市场业务 组织成立 中兴矿山业务部 •2021年12月底，成立矿山业务部，中兴执行副总裁谢峻石挂帅，聚集包括行业专家、产品研发、市场销售、工程交付、商务采购等全链条人员，专攻矿山行业细分市场 采用分层解耦架构、基于华为云及矿鸿生态，打造端到端解决方案 2021年6月，山西太原布局煤炭军团全球总部 催化2：盘古大模型推动矿山AI开发从“作坊式”到“工厂式”升级 u华为构建以矿鸿、工业承载网、云基础设施、数字平台和智能应用为核心的工业互联网架构智能矿山，基于盘古大模型覆盖矿山采、掘、机、运、通等主业务开发和训练AI算法，目前已经在掘进、综采、运输等16大类256个矿山应用场景展开科研攻关，并取得阶段性成果。 u云边协同架构：集团侧高集群服务器进行训练开发，1000P算力性能；矿侧依托服务器+边缘小站，实时分析处理u100亿参数预训练，短周期低成本开发：“手工作坊式”单场景训练→”社会化工厂式”开发，训练周期从6月→1月，分类精度58%→81% •定制化开发、作坊式开发→“工厂式”•小样本学习强，分类精度58%→81%•机器视觉+AI实现主运输皮带堆煤、跑偏监测 •集群（1000P算力）性能相当于50万台高性能PC•集团+矿侧2级架构，云边协同•数据不出集团，分析不出矿山 趋势：智能化短期目标是实现AI、区块链、机器人等场景应用 u智能矿山近期目标(2025)矿企基本实现数字化转型，中期（2035）建成智能感知、智能决策、自动执行的矿山智能化体系，远期（2050）矿产资源开采、运输、消费、监管实现全流程智能化运行u生产煤矿智能化升级改造分为3个步骤进行，①对具体业务系统进行技术与装备升级，逐步实现核心装备控制系统国产化；②开展网络平台、数据中心等升级改造，汇聚生产工艺、环境过程信息等；③通过大数据、人工智能等建立相关业务智能工作流，再进行系统的整体集成,实现基于智能化综合管控平台的一体化智能协同管控u新建矿井按照高起点、高标准、高水平标准,按照“基础系统全兼容—业务系统全关联—装备系统高可靠—数据应用多场景”的思路分步分阶段开展智能化煤矿建设，涵盖信息基础设施、智能化生产系统、智能化安全管控系统、智能化综合管理系统等 2050 2035 2025 远期目标 中期目标 近期目标 •矿井开拓设计、地质保障、采掘、运通等智能决策和自动协同运行,井下重点岗位机器人作业 •初步构建AI、区块链、机器人等技术在矿山生产经营管理中的应用场景 •井下生产作业全部实现机器人替代,矿产开采、运输、消费、监管全流程智能化 趋势1：AI应用深入采掘、运输、洗选核心环节，助力智能化走向纵深 u盘古矿山大模型可以使用在多个能源开采作业场景中，涵盖采煤、掘进、主运、辅运等9个专业21个应用场景，包括人员误入危险区域、关键岗位行为状态监护、煤矿限员AI监管分析、防冲卸压工程打钻深度监管等等。通过落实万物实时互联、数据驱动决策、软件定义矿山、平台统一支撑、产品服务增值、智能主导创新、组织重构协作“七大转变”，推动全面煤矿智能化的进程。 趋势2：安全迫切性催生“机器换人”需求，安控和掘进类机器人提速 u受国家政策牵引、煤炭资源重要性凸显、“机器换人”迫切性需求拉动等多重因素影响，机器人日益成为中国煤矿行业重点技术发展方向。2021年，国内煤矿机器人销售额已达9.04亿元，国内煤矿机器人企业有368家，较2020年增加25.17%。 u煤矿机器人市场仍处于早期发展阶段，安控类和掘进类煤矿机器人发展较为迅速。2019年，国家煤矿安全监察局制定公布《煤矿机器人重点研发目录》，聚焦关键环节、危险岗位，重点研发应用5类38种煤矿机器人，并对每种机器人的功能提出了基本要求。2022年，国内现场应用的煤矿机器人达到31种、1000台套，约300辆无人驾驶车辆在30余处露天煤矿开展试验。 目录 •产业地位：煤炭的能源消费主体地位+能源安全“兜底保障”•周期驱动：煤炭保供稳价，诱发行业进入新一轮扩产能周期•企业意愿：高盈利周期下，智能化投资意愿加强，智能矿山建设明显提速•技术红利：5G、AI、自动控制等新技术为矿山智能化转型提供关键引擎•市场潜能1：矿山智能化渗透率低，单矿井投资上亿，市场空间数千亿•市场潜能2：矿区无人驾驶+煤矿机器人，具备高速增长潜力 一、2022年一、2022年一、产业需求及催化因素二、投资逻辑及市场空间三、价值拆解与竞争格局四、相关标的及投资建议 行业背景：国内矿产资源种类多总量大，能源矿产是国家经济运转的基础 •根据《国民经济行业分类（GB/T4754—2017）》的定义，采矿业指对固体（如煤和矿物）、液体（如原油）或气体（如天然气）等自然产生的矿物的采掘，主要分类方式包括矿物形态、矿石种类及开采方式等。中国矿产资源储量大、种类丰富，已发现矿产173种，其中，稀土、钨、锡、钼、锑、煤等资源储量均居世界前列，2019年，采矿业增加值达到2.37万亿元，同比增加5%，占GDP的比重达到2.39%，是支撑我国经济社会发展的重要产业 图表172021年中国主要能源矿产储量•能源类矿产是国家经济运转的重要基础，2019年，中国平均每天能源消费量达到1335.6万吨标准煤，单位GDP能耗达到0.55吨标准煤/万元，但能源类矿产储量分布不均，呈“富煤、贫油、少气”的资源禀赋特征图表182020年中国主要能源矿储采比/年 产业地位1：煤炭在我国能源消费中占主体地位，是国家能源安全的重要保障 •国内能源消费结构不断优化，但煤炭依旧在中国能源消费中占据主导地位。据统计，我国煤炭占能源消费总量的比重已经由2010年的69.2%下降到2021年的56%，清洁能源消费占比不断提升，2021年，水电、核电、风电等可再生能源在我国能源消费中占比已达到17%，我国的能源消费结构实现进一步优化。但总体来看，1957年-2021年我国煤炭消费量整体呈上升趋势，煤炭在一次能源生产和消费结构中的占比长期超过55%，这决定了其在能源安全供应中的主体地位，承担着国家能源安全供应的“压舱石和稳定器”的作用 产业地位2：产业升级成效显著，煤炭“兜底保障”根基更加稳固 •煤炭供给体系质量不断提升，大型现代化煤矿成为全国煤炭生产的主体。截止2022年底，全国煤矿数量为4400处以下，平均单井（矿）产能达到120万吨/年以上，其中，120万吨以上大型现代化煤矿1200处以上，数量约占25%，产量占全国的85% •煤炭产能进一步向主产区及头部大型煤企不断集中。2021年，山西、内蒙古、陕西3省煤炭产量29.3亿吨，占全国产能的71.9%；前8家大型企业原煤产量20.3亿吨，占全国煤炭产量的49.1%，煤炭保障能力得到巩固 图表252021年全国各省煤矿产能占比图表262021年前8大煤企煤矿产能/万吨 周期驱动：煤炭保供稳价，诱发行业进入新一轮扩产能周期 •在国家能源保供及煤炭稳价的持续推进下，采矿业保持高速增长，煤炭产能持续扩大。2022年二季度，采矿业增加值同比增长8.4%，其中煤炭开采和洗选业增速超过两位数，均明显快于全部规模以上工业增长。煤炭价格方面，2020-2021年煤炭价格大幅提升，2022年稳价保供虽促使煤炭价格较去年小幅回落，但整体价格仍处于近10年高位水平，矿企获利空间依旧很大；煤炭产能方面，在国内供给偏紧及高利润牵引下，2021年煤炭产能高达41.26亿吨，比2020年增加5.7%，2022年1-8月，全