矿山AI大模型行业报告：智能化形成商业闭环

证券研究报告通信行业/行业深度报告领先大市-A（维持） 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 华金证券客户中的专业投资者参考 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 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 投资逻辑及空间 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 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 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。 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 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：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 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 八部委发改委、国家能源局、应急 2020.02 财政部、科技部部、教育部 2020.11 2021.05 关于加快煤矿智能化发展的指导意见 2021年建成智能示范矿，基本实现无人值守与远程监控，2025年大型煤矿基本实现智能连续作业和无人化运输，2035年前，各类煤矿完成智能化改造 《关于开展首批智能化示范煤矿建设的通知》 《煤矿智能化建设指南（2021年版）》 按照《意见》要求，审核确定71处首批智能化示范建设煤矿 建设井上井下5G网络基础系统，打造“云—边—端“的矿山工业互联网体系架构，加快建成智能化煤矿 国家矿山安监局 国家矿山安监局 国家能源局 2023.06 2022.11 2021.12 部、国家煤监局、工信部、 国家矿山安监局、国家能源局国家能源局 图表1智能煤矿时间线 2020 元年 国家政策推进智能化建设 《智能化矿山数据融合共享规范》 推动矿山各类数据的互联互通，打通“数据孤岛”，包含基础共性、数据编码、数据采集、数据治理、数据安全、数据应用6大专题、40项规范 《煤矿及重点非煤矿山重大灾害风险防控建设工作总体方案》 2026年全国所有在册煤矿、2400座重点非煤矿山建设AI视频智能辅助监管监察、应急处置视频智能通讯和重大违法行为智能识别分析系统 2020-2023 矿产量重点省 《煤矿智能化建设实施意见》 《智能化示范煤矿验收管理办法（试行）》 分级分类：针对高级、中级、初级智能化煤矿标准；标准：5G、综合管控平台、数据中心等信息基础设施纳入验收标准 2021 2025 短期 多种类型、不同模式的智能化示范矿井 中期 大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化 •山西：2025年，生产煤矿智能改造全部开工，大型和灾害严重煤矿基本智能化，2027年，山西各类煤矿智能化。 ………… •内蒙：2023年所有具备条件正常生产煤矿全部实现智能化，并“责令31矿停产推进智能化建设，2022年度任务完成前不得恢复生产” •陕西：15处煤矿入选首批国家智能化示范矿 •安徽：2025年45%左右的煤矿基本实现智能化 •贵州：2022年底力争建成智能化采掘工作面60个以上 •河南：60万吨以上煤矿全面完成智能化建设 2035 长期 各类煤矿基本实现智能化 行业痛点 •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 •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 图表222021全国矿山安全事故情况 图表3煤炭从业人员年龄分布 图表4采矿业从业人员数量/万人 26% 74% 356起503人 35% 65% 非煤矿煤矿 30岁以下 11% 23% 26% 40% 30-40岁 40-50岁 596.0 611.3 347.3 1035.0 20132018 事故数 死亡人数 50岁以上 采矿业煤炭开采和洗选业 行业诉求 技术进步 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 危险工作面少人、无人 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 符合环保要求 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 华为煤矿军团 三大运营商军团 背景受美国实体清单影响，2C下滑严重，通过5G抢占业务制高点，情况 打破固有组织架构，短链条运作，挖掘2B行业价值潜能 行业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选择的行业，2021年4月成立煤矿军团，200+煤炭ICT技术专家 •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 组织成立 2021年6月，山西太原布局煤炭军团全球总部 方案架构 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 •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 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 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。 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 100亿参数预训练，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% AI模块 智能小站 AI服务器 紫光股份拓维信息三旺通信卓易信息 AI 硬件 图表5华为矿山AI大模型架构图 •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 •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 图表6华为矿山大模型边缘算力图谱梳理 AI煤流检测全景视频拼接智能选洗煤 梅安森云鼎科技龙软科技科达自控山源科技 华夏天信华洋通信阳光三极精英数智江苏三恒 智能应用 矿鸿OS系统 数字平台 统 系 趋势：智能化短期目标是实现AI、区块链、机器人等场景应用 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 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 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 2025 2035 2050 近期目标中期目标远期目标 •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 •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 •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 图表7生产煤矿智能化改造技术路径图表8新建矿井智能化建设技术路径 网络 管理 环境过程信息 运营信息化 采用先进设备 融入知识经验 煤矿智能化系统 网络 综合自动化 生产工艺协调 标准 智能生产应用服务及生产调度平台 智慧园区管控平台 大数据分析平台 数据治理平台 生产执行平台 底层控制平台 工作 面系统 掘进 面系统 … 通风 系统 水处水处理系…理系统统 ERP 子系统 安防 子系统 … 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。 图表9华为盘古矿山大模型应用 主运系统AI智能监测 全时段智能检测，减少20%井下巡检人员，精确识别大块煤、锚杆等异常，皮带异物识别 精度达98%。 人工智能全景视频拼接 将实时回传的上百路高清视频拼接为40米全景画面，边缘侧基于华为云Stack云边协同方 案完成视频数据推理，给出操作建议，保障采煤机远程精准操控。 洗选煤、配煤智能应用 通过山能厂矿实际数据进行建模，协助相关参数预测与控制，提升精煤回收率。预期调 试稳定后，精煤回收率能提升0.1%-0.2%，配煤环节1-2天的人工耗时可缩短到1-2分钟。 防冲卸压工程打钻深度监借助专用摄像仪对施工过程动态监管，实时上传视频并进行智能核验，发现孔深不足等管状况时，及时进行声光告警，可降低80%的人工核验工作量。 AI掘进作业序列智能监测精准识别掘进作业规范，如钻眼深度、搅拌时间等，掘进动作规范识别准确率达95%，保障井下人员作业安全。 煤仓运行异常状态监控 对煤仓状态进行实时监测与智能分析，从而提前预警