企业竞争图谱：2024年智能化采矿 头豹词条报告系列

企业竞争图谱：2024年智能化采矿 头豹词条报告系列 文上·头豹分析师2024-08-01未经平台授权，禁止转载 版权有问题？点此投诉 行业：能源、采矿业/能源设备与服务 摘要智能化采矿通过融合物联网、云计算等现代技术，实现矿山全过程的智能化运行，提高安全性和效率。行业面临准入、技术、人才和品牌壁垒，但技术升级和政策支持推动其发展。预计2024-2028年市场规模将大幅增长，主要因矿山作业风险高、招工难、成本上升及环保要求提高。国家政策推动矿山智能化，预计2026-2028年矿山智能化将实现初步规模化落地，渗透率将加速提升。 行业定义[1] 智能化采矿是基于现代煤矿智能化理念，将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、工业互联网、机器人化装备等与现代矿山开发技术深度融合，形成矿山全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的完整智能系统，实现矿井开拓、采掘、运通、分选、安全保障、生态保护、生产管理等全过程的智能化运行。传统矿山通过智能化建设、智能装备、软硬件建设等开发技术与系统相互衔接与融合，形成完整的智能系统，从开拓到生产管理对矿山实现全过程智能化运行。 行业分类[2] 按照发展路径的分类方式，智能化采矿行业可以分为如下类别：地质与测量工作的智能化、矿产资源储量管理的智能化、矿产资源开采过程的智能化、选矿加工过程的智能化、资源节约与综合利用的智能化、生态环境保护修复的智能化、综合协调管控的智能化；按照矿山类型的分类方式，智能化采矿行业可以分为如下类别：金属矿山、煤矿、钻石矿山、盐矿；按照应用场景的分类方式，智能化采矿行业可以分为如下类别：井下矿山、露天矿山。 智能化采矿行业基于发展路径的分类： 算法，优化经营管理流程，实现决策的协同化和智能化。 行业特征[3] 智能化采矿行业的特征包括进入壁垒高、技术升级带动发展、政策支持直接推动发展。 1进入壁垒高 1）准入壁垒：国家对矿用产品设置严格的准入条件，公司进入智能矿山行业需按照国家有关规定取得相应业务资质如防爆证、安标证等；2）技术壁垒：需掌握识别与感知、网络通信、数据挖掘等高新技术，随智能化发展，技术要求不断提升；3）人才壁垒：需要专业素质高、经验丰富的技术人才，由于智能矿山的核心技术工业物联网技术等在中国起步较晚，综合型专业人才较为缺乏；4） 品牌壁垒：由于涉及人员、财产安全，客户选择供应商时倾向于选择有良好品牌声誉的企业 2技术升级带动发展 技术升级正推动智能化采矿行业的发展，将人工智能、工业互联网、智能装备等新一代信息技术融入矿山作业，实现自动化和无人化操作，提高生产效率和安全性。这些技术的应用不仅优化矿山的数据收集与分析，还通过传感器技术全面监控矿山环境和设备状态。增强现实和虚拟现实技术的应用，使得远程操控和操作训练变得更加安全和高效。同时，云计算和人工智能的结合，为智能生产调度和决策提供支持。5G通信技术的引入，确保矿山通信网络的高速率和稳定性，为数据的实时传输和处理提供了保障。整体来看，这些技术的融合正在加速矿山场景的智能化进程，助力矿企业主实现降本增效的目标。 3政策驱动发展明显 煤炭智能化开采作为国家重点支持的能源技术创新方向，已得到明确的政策支持和发展目标。从2016年6月1日国家发展改革委和国家能源局制定的2030年实现智能化开采，全国煤矿采煤机械化程度达到95%以上的目标，到2020年国家发改委等8部委联合发布的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，体现中国政府对煤炭行业智能化转型的坚定决心和明确规划。同时，重点省份出台政策支持智能开采，河南2026年底前计划年产能120万吨以上的煤矿基本建成智能化煤矿；山东提出“到2025年，全省煤矿基本完成智能化建设，煤炭开采实现自动化、信息化和智能化”目标，全面助力智能化采矿行业的发展。总体来看，无论是中央还是地方政府，对于智能化采矿均提出明确发展目标。 发展历程[4] 中国智能化采矿行业的发展与技术发展、国家政策支持密切相关，大致可以分为3个历史时期：萌芽期（1980-1990年）、启动期（1990-2020年）、高速发展期（2020-至今）。目前，矿山已实现智能化，但真正做到云计算技术还需进一步突破。 萌芽期 1980~1990 高可靠性采掘装备是实现工作面自动化、智能化开采的基本保障。“十一五”以来，国产大型煤机装备发展迅速，攻克了一系列技术瓶颈，逐步建立了采、掘、运、支成套装备，成功研发了成套系列化国产煤机装备，采煤机装机总功率达到近3000kW，截割功率达到1150kW，截割高度突破8.8m，生产能力达到4500t/h，达到世界领先水平。 机械化 人工手动操作 启动期1990~2020 为满足煤矿开采技术要求，必须运用电气自动化控制技术对采煤机性能进行相应改良，逐步形成自动化控制程度更高的滚筒式采煤机。随着电气自动化技术的不断更新，在机械设备的操控方面，电液控制技术不断发展。采煤自动化技术不仅可提高煤炭企业自身的生产效率，也减少人工成本，得到广泛应用。 21世纪初期，综合集成平台与3DGIS数字平台得到应用、高速网络通道形成，实现了初级数据处理、初级系统联动、信息综合发布。 自动化、数字化 有人跟机操作 高速发展期2020~ 智慧煤矿逐步由单个系统智能化向多系统智慧化方向发展，建立“感知→互联→分析→自学习→预测→决策→控制”的基本运行框架，初步形成空间数字化、信息集成化、设备互联化、虚实一体化和控制网络化的智能化采矿。智能化管控平台在大数据技术的支持下可以对整个矿山运行的状况进行分 析，并通过互联网上传到云平台，但真正做到云计算、达到为生产决策和管理服务还需进一步突破数据结构优化、分布式计算等核心技术。 智能化 工作面内无人操作 产业链分析[5] 智慧化采矿行业上游为管理与生产环节，包括网络层、平台层、生产系统与设备层、辅助生产系统等；中游为矿山企业、下游为相关应用厂商。[7] 智能化采矿行业产业链主要有以下核心研究观点：[7] 中国电信运营商运用5G技术布局智能化采矿行业，加速应用创新。 中国电信运营商借助5G网络为传统矿业数字化转型赋能，加速推进矿山智能化。1）中国联通：通过提升网络维护、平台开放性、场景应用和生态整合四项关键能力，引领矿用5G安全基站、5G智能BBU、5G煤机网关和5G煤机交换机"四个首创"，在山西霍煤庞庞塔煤矿应用5G专网，实现效率提升和成本降低，获得"5G融合应用揭榜赛一等奖"；2）中国移动：组建"5G智慧矿山联盟"，推动5G技术在山西煤矿智能化的成功应用。陕西移动与中煤大海则合作创建首个双频段5G智能化采矿，获得“5G能源挑战奖”；3）中国电信：基于"应用场景+平台+5G定制网+N个终端"架构，开发5G+煤矿解决方案，与国家能源集团等合作，中标准能集团、神东煤炭集团等5G智能化采矿项目，成为行业标杆。 国家战略转型推动微小型矿山合并，大型矿山占比上升，国有企业在矿产值和利润上占优，民营企业则在微小型矿山开发中更具优势。 2022年，中国矿业公司数量为11,620个，全球50强矿业公司中中国企业数量位居第一。5G技术在矿业领域的应用迅速扩展，200+座矿山实现了5G技术应用，无人驾驶项目也在超过50个矿区落地。2023年，中国矿山总数约为4.2万座，大型矿山数量占比上升，而微小型矿山数量下降，露天矿占总数的60%。这一变化趋势反映国家战略转型升级和对微小型矿山监管加强的影响，促进矿业的产能扩大和安全、资源效率的提升。[7] 产业链上游 生产制造端 管理与生产环节，包括网络层、平台层、生产系统与设备层、辅助生产系统等。 上游厂商 产业链上游说明 中国电信运营商三大巨头加速5G智能化采矿创新。 中国电信运营商的三大巨头——中国联通、中国移动和中国电信，正加速5G技术在智能化采矿领域的应用创新。1）中国联通：通过提升网络维护、平台开放性、场景应用和生态整合四项关键能力，与科研院所和行业领军企业合作，引领矿用5G安全基站、5G智能BBU、5G煤机网关和5G煤机交换机"四个首创"。其中在山西霍煤庞庞塔煤矿，中国联通利用5G专网技术，对煤矿生产的关键环节进行数字化改造，年度持续工作时间提升 3.6%，煤炭产出增加10万吨，综采工作面单班工作人员降低25%，荣获世界5G 大会“5G 融合应用揭榜赛一等奖”；2）中国移动：携手清华大学、中国矿业大学（北京）、阳煤集团、中煤科工集团和华为等70家机构，组建“5G智能化采矿联盟"，推动5G技术在山西煤矿智能化领域的首次成功应用。陕西移动与中煤大海则合作创建国内首个采用700MHz和2.6GHz双频段组网的5G智能化采矿，在巴塞罗那世界移动通信大会上荣获“5G能源挑战奖”；3）中国电信：基于"应用场景+平台+5G 定制网+N 个终端"架构，运用"比邻"和"如翼"两种5G定制网络，开发5G+煤矿解决方案。中国电信与国家能源集团等签订战略合作，连续中标准能集团、神东煤炭集团等多个5G智能化采矿项目，成功实施并复制上百个5G智能化采矿项目，成为行业标杆。 矿山电气装备市场中，无人驾驶技术领先，线控底盘是关键难点。 智能化采矿产业链上游中有关于电气装备关键环节主要包括五方面：1）露天矿场景中无人驾驶矿车；2）井工矿场景中自动化井下轨道交通；3）无人值守场景的系统与设备；4）远程控制；5）其他装备，例如挖掘机、装载机、采煤机、掘进机。 在矿山电气装备市场规模中，无人驾驶细分领域位居第一，线控底盘是其核心及难点，其中线性底盘最关键的环节为线控转向和线控制动。电子电气装备细分领域位居第二，为偏底层逻辑的核心控制环节，通过电气装备智能化的改造，从而实现远程控制。 线性底盘是矿山无人驾驶中的难点之一，主要原因包括：1）矿卡质量大，产品性能有待提高：商用车线控制动响应时间比乘用车慢，在指令下达后半秒才会响应，而矿山用车总质量大（满载超100吨），因此产品一致性和线控制动响应比商用车更低；2）线性底盘关注度有待提高：在过去两年，卡车无人驾驶公司及投资机构将关注点放在算法、芯片、传感器等环节，对底盘等传统部件的关注度不够，因此线控底盘成为实现矿卡L4最大瓶颈之一。 产业链中游 品牌端 矿山企业，包括国有矿山企业、民营矿山企业。 中游厂商 国家能源投资集团有限责任公司 鞍钢集团有限公司 中国石油化工集团有限公司 产业链中游说明 2016-2023年，中国矿山数量减少，受国家战略转型升级影响，微小型矿山逐渐合并，大型矿山占比增加。 2023年中国矿山总数量约4.2万座，相比较2016年，中国矿山数量整体呈现逐渐下降趋势；其中，大型矿山数量占比呈现上升趋势，从2016年占比仅5.3%上涨至10.0%，而相反微小型矿山数量呈现下降趋势，2016年微小型矿山占比高达86.4%到2023年占比下降至约30.0%。此外，中国矿山数量中，露天矿较多，占比约60%。 2016-2023年中国矿山数量变化走势的主要原因包括：1）国家战略转型升级，矿业逐步扩大产能，微小型矿山面临合并，因此小型矿山逐渐减少；2）微小型矿山多为民营企业所开发，易造成人身安全等危险事故，并且开发利用率较低，对国家资源造成流失，因此目前微小型矿山逐渐转为国有企业监管。 矿山企业中，国有企业矿产值和利润率高，民营企业在微小型矿山开发上更具优势。 根据自然资源部矿业权管理数据，全国采矿权总数为41,137个，其中民营矿山数量较多，共35,157个，占比高达85.5%，但民营矿山矿石产量仅占矿石总产量50.8%。在矿业总产值中，相比较民营企业，国有矿业企业产值较大，占比达到64.8%，矿产品营收占总值的64.5%。总体来看，国有企业矿产值更大，由于资源开发率更大，因此国有企业利润率高于民营企业利润率在微小型采矿方面，民营企业占据优势。原因如下：1）以砂石类矿产为例，该类矿产分布普遍，且运距不远，具有广泛、分散分布特点；2）小型矿山对于规模较大的国有企业吸引力较