一周解一惑系列：政策东风起，煤矿智能化加速

本周关注：郑煤机、天地科技、同力股份、宏华数科 煤矿信息化建设是煤矿智能化建设的主线与基础，从20世纪80年代中期至今，我国煤矿信息化建设主要经历了单机（系统）自动化、综合自动化及矿山物联网阶段，且随着工业物联网、云计算、人工智能等技术的快速发展，我国煤矿信息化的发展趋势将向煤矿智慧化方向演化。根据发改委、国家能源局、国家矿山安监局等八部委联合印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》提出的目标，到2025年，我国大型煤矿和灾害严重煤矿需基本实现智能化；而到2035年，各类煤矿需基本实现智能化。 得益于政策基础以及技术创新的双重保障，我国煤矿智能化建设目前正加速进行，并已取得阶段性成果。根据《2022煤炭行业发展年度报告》，煤炭行业发展新动能新优势持续增强，智能化煤矿建设从无到有，截至2022年底，全国建成智能化煤矿572处、智能化采掘工作面1019处，31种煤矿机器人在煤矿现场应用。 2023-2026年煤矿智能化市场空间展望。1）煤炭矿井数量：根据《2022煤炭行业发展年度报告》，截止2022年，我国煤矿总数4407座，《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》规划提到“十四五”末，全国煤矿数量控制在4000处以内，因此我们假设2023-2026年全国煤矿数量分别为4300、4200、4000、4000座。2）智能化渗透率：根据《2022煤炭行业发展年度报告》，截至2022年底全国建成智能化煤矿572处，对应渗透率为13%，我们假设2026年煤矿智能化渗透率达到50%，2023-2025年煤矿智能化渗透率分别为18.2%、25.5%、35%。3）单个矿井智能化改造投资额：根据安永（中国）企业咨询有限公司发布的《智慧赋能煤炭产业新万亿市场》，已有生产型矿井单矿智能化改造升级费用约在1.49亿元人民币至2.63亿元人民币之间，新建型矿井单矿改造费用约在1.95亿元人民币至3.85亿元人民币之间。考虑到未来几年煤矿新增产能较小，且长期内将趋于零，这里忽略新建矿井改造费用，假设智能化市场全部来自已有生产型矿井，我们审慎取最低值，单井改造费用为1.49亿元。我们预计2023-2026年煤矿智能化改造市场规模分别为313亿元、429亿元、492亿元、894亿元，合计对应市场规模2128亿元。 多因素驱动下，煤矿智能化有望加速。1）煤矿生产安全性需求：煤矿是安全生产重点行业领域，安全性是煤矿生产的核心痛点。我国煤矿数量众多，地质赋存和开采技术条件各异、生产工艺条件复杂、灾害类型多、事故危害大、安全管理难度大，事故隐患具有特殊性，因而对生产无人化、少人化存在着更为强烈的诉求。煤矿事故数重抬头，安全形势仍然严峻。2016-2021年，我国煤矿事故次数及死亡人数呈下降趋势，但2022年首次抬头，根据国家矿山安全监察局数据，2022年共发生煤矿事故数量245起，死亡人数达到168人。2）机器替人需求：随着我国老龄化进程加快，人口红利逐渐消失，提升公司生产效率、降低生产成本成为了企业由“制造”向“智造”转型的关键。3）政策频出，推动煤矿智能化建设。 投资建议：建议关注煤矿智能化相关标的：北路智控、天玛智控。 风险提示：1）下游需求波动风险。2）智能化推进不及预期的风险。3）市场竞争加剧的风险。 1煤矿智能化发展历程 1.1煤矿智能化经历四大阶段 煤矿信息化建设是煤矿智能化建设的主线与基础，从20世纪80年代中期至今，我国煤矿信息化建设主要经历了单机（系统）自动化、综合自动化及矿山物联网阶段，且随着工业物联网、云计算、人工智能等技术的快速发展，我国煤矿信息化的发展趋势将向煤矿智慧化方向演化。 图1：我国煤矿信息化建设概况及趋势 （1）单机（系统）自动化阶段 从20世纪80年代中期开始，随着微机技术的发展和普及，我国煤矿信息化建设进入了单机（系统）自动化阶段。该时期矿用自动化设备类型不断增多，如能够实现自动升降的液压支架等，控制设备可靠性及安全性有所提高，这使得我国煤矿安全状况得到初步改善，但由于此时的采集信息均为模拟信号，因此信息传输距离相当有限，只能实现本地采集数据以用于单机的就地控制。而到20世纪90年代中后期，随着数字信息技术和网络技术的发展，信息传输距离大幅增加，煤矿自动化开始出现单系统地面监控。 （2）综合自动化阶段 2000年以后，煤矿企业单机（系统）不断完善，各系统之间协调越来越困难，企业对各系统之间互联互通的需求越来越强烈，借助通信、工业总线及工业以太网技术飞速发展的契机，一些企业推出专用网络来实现煤矿不同系统的集成系统，这使得我国煤矿信息化建设进入了综合自动化阶段。综合自动化实现了各系统之间的网络化集成，使得各系统能够相互联系，解决了信息孤岛问题，但由于各系统中传感器信息只能用于本系统，系统间协同管控能力弱，缺少相互联动和信息融合，因此并未解决系统的认知孤岛问题。 （3）矿山物联网阶段 矿山物联网即工业物联网技术在矿山领域的应用，是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，利用感知技术与智能装置对矿山物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现矿山人与物、物与物信息交互和无缝连接，达到对矿山物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的，发展方向是矿山开采的无人化、智能化。物联网技术推动了物物相联，为解决认知孤岛问题提供了手段。2010-2020年为物联网技术发展的第一阶段，主要研究内容包括物联网平台技术，中心化的安全架构，物理、数字和虚拟融合技术，工业物联网技术及物联网生态的形成。2020-2030年是物联网技术发展的第二阶段，称之为自治网络化的智慧物联网，其主要特征是物联网十人工智能，全分布式、异构网络架构，云、边、端融合的协同，离散式平台，区块链分布式存储技术，自治化物与系统。 （4）矿山智能化阶段 以人工智能为代表的新技术在算法、算力和大数据等方面取得了突破性进展，计算机在视觉、语音和自然语言处理的部分任务中的表现已经超越人类。5G移动通信技术已经成功在部分国家和地区商用，极大提升了海量多源信息的实时互联、共享能力，借助这些新兴技术，矿山智能化成为时代和历史的必然选择。目前，学术界、工业界和政府高度重视我国矿山智能化技术的发展，并在多个省、市的矿山企业进行实践，初步形成了科研攻关、产品研发、技术落地的良性格局。 中国煤炭科工集团首席科学家王国法给出了“智能化煤矿”的定义：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、移动互联网、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、向主学习、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。目前我国尚处于煤矿智能化建设的初级阶段，仅有少量煤矿实现了局部生产环节的智能分析及决策控制，距智慧矿山建设目标甚远，未来发展空间广阔，根据发改委、国家能源局、国家矿山安监局等八部委联合印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》提出的目标，到2025年，我国大型煤矿和灾害严重煤矿需基本实现智能化；而到2035年，各类煤矿需基本实现智能化。 2煤矿智能化现状及市场空间 得益于政策基础以及技术创新的双重保障，我国煤矿智能化建设目前正加速进行，并已取得阶段性成果。根据《2022煤炭行业发展年度报告》，煤炭行业发展新动能新优势持续增强，智能化煤矿建设从无到有，截至2022年底，全国建成智能化煤矿572处、智能化采掘工作面1019处，31种煤矿机器人在煤矿现场应用。 图2：我国煤矿智能化采掘工作面数量 煤矿智能化市场空间广阔，在2026年智能化渗透率达到50%的假设下，我们预计2023-2026年煤矿智能化改造市场规模分别为313亿元、429亿元、492亿元、894亿元，合计对应市场规模2128亿元。测算过程如下： 1）煤炭矿井数量：根据《2022煤炭行业发展年度报告》，截止2022年，我国煤矿总数4407座，《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》规划提到“十四五”末，全国煤矿数量控制在4000处以内，因此我们假设2023-2026年全国煤矿数量分别为4300、4200、4000、4000座。 2）智能化渗透率：根据《2022煤炭行业发展年度报告》，截至2022年底，全国建成智能化煤矿572处，对应渗透率为13%，我们假设2026年煤矿智能化渗透率达到50%，2023-2025年煤矿智能化渗透率分别为18.2%、25.5%、35%。 3）单个矿井智能化改造投资额：根据安永（中国）企业咨询有限公司发布的《智慧赋能煤炭产业新万亿市场》，已有生产型矿井单矿智能化改造升级费用约在1.49亿元人民币至2.63亿元人民币之间，新建型矿井单矿改造费用约在1.95亿元人民币至3.85亿元人民币之间。考虑到未来几年煤矿新增产能较小，且长期内将趋于零，这里忽略新建矿井改造费用，假设智能化市场全部来自已有生产型矿井，我们审慎选取最低值，对应单井改造费用为1.49亿元。 表1：煤矿智能化市场空间测算 3多因素驱动下，煤矿智能化有望加速 3.1安全性是煤矿生产的核心痛点 煤矿是安全生产重点行业领域，安全性是煤矿生产的核心痛点。我国煤矿数量众多，地质赋存和开采技术条件各异、生产工艺条件复杂、灾害类型多、事故危害大、安全管理难度大，事故隐患具有特殊性，因而对生产无人化、少人化存在着更为强烈的诉求。 煤矿事故数重抬头，安全形势仍然严峻。2016-2021年，我国煤矿事故次数及死亡人数呈下降趋势，但2022年首次抬头，根据国家矿山安全监察局数据，2022年共发生煤矿事故数量245起，死亡人数达到168人。 图3：2015-2022年煤炭事故数量及死亡人数 煤矿智能化通过智能监测、智能故障诊断、智能安全管理有效提升煤矿生产安全性。1）智能监测系统：利用AI算法对矿山井下设备进行连续监测和实时预警。通过对数据进行分析和学习，可以检测到设备的异常状态，并及时发出警报。 例如，当设备温度异常升高或振动频率异常增大时，智能监测系统可以立即发出预警，减少事故发生的可能性。2）智能故障诊断：通过AI算法对矿山井下设备的故障进行诊断和排除。智能化设备可以根据历史故障数据和模型，分析设备当前状态并判断可能的故障。这有助于提前采取维护措施，减少设备故障对矿山工作的影响。3）智能安全管理：通过AI算法对矿山井下设备的安全管理进行智能化。例如，利用视频监控和图像识别技术，可以实时检测矿山井下的人员和设备情况，提醒工作人员遵守安全规定。此外，利用智能化设备的数据分析和学习能力，可以对矿山井下的安全风险进行预测和评估，帮助制定相应的安全措施。 3.2人口红利逐渐消失，机器替人需求日益提升 随着我国老龄化进程加快，人口红利逐渐消失，提升公司生产效率、降低生产成本成为了企业由“制造”向“智造”转型的关键。“智造”升级在提升企业效率的同时，同样能够提升生产安全性与稳定性。在劳动力成本持续上升及安全生产要求不断提升的背景下，机器换人的自动化、智能化改造成为了行业发展的必然趋势 3.3政策频出，推动煤矿机械化、自动化、信息化、智能化建设 基于安全性、效率提升需求，政策频出推动煤矿智能化进程。2020年12月国务院发布《新时代的中国能源发展》白皮书，白皮书提出加快建设集约、安全、高效、清洁的煤炭工业体系；加快煤矿机械化、自动化、信息化、智能化建设，推进大型煤炭基地绿色化开采和改造，发展煤炭洗选加工。 2020年3月，国家发改委等8部门联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》明确定义了煤矿智能化发展的3个阶段性目标：到2021年，建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿，初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系，基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控。到2025年，大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化，形成煤矿智能化建设技术规范与标准体系，实现