一、行业基本概述
智慧矿山是指以地质勘探、煤矿开采、机械电气、安全管理、加工利用等学科专业知识为基础,充分运用云计算、大数据、物联网、工业互联网、人工智能、区块链、虚拟现实和增强现实等先进信息技术结合起来,实现矿山生产流程的智能化决策和管理的过程。
智能矿山基于现代智能化理念,关注效率问题、安全问题和效益问题,将物联网、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。实现智能矿山的核心要素是将现代信息、控制技术与采矿技术融合,在纷繁复杂的资源开采信息背后找出高效、安全及环保的生产路径,对矿井系统进行最佳的协同运行控制,并根据地质环境及生产要求变化自动创造全新的控制流程。
根据观研报告网发布的《中国智慧矿山行业发展趋势研究与未来投资分析报告(2023-2030年)》显示,智慧矿山主要研究领域包含基础支撑系统、生产辅助系统、穿爆系统、采装系统、运输系统、排土系统、地面生产系统、综合管理系统八个方向。其中,细分绿色管理、无人驾驶和信息通讯技术是智慧矿山的重点研究领域。
智慧矿山主要研究领域
研究领域 |
研究内容 |
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基础支撑系统标准 |
信息通讯标准 |
矿井工业以太网、煤矿无线网络、通信系统、5G通信网络、信息安全等 |
数据中心标准 |
煤矿数据分类、煤矿数字治理、煤矿数据管理、数据描述与数据字典、接口协议、数据采集与存储、数据仓库与服务、数据安全等 |
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管控平台标准 |
综合管控平台、调度中心、可视化支撑平台、决策支持模型、大数据分析平台、数字交付平台、GIS平台设计、地质数据可视化处理、地质信息三维建模、数字航拍等 |
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生产辅助系统标准 |
勘探测量标准 |
勘探设备智能化、遥感技术、遥感设备智能化、无人机测量系统、无人测量、自动建模、储量估算等 |
生产协同标准 |
路径优化、边坡设计、进度计划、料流规划、产量计划、矿山规划等 |
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穿爆系统标准 |
钻孔控制标准 |
钻机爆破孔定位、自主导航、自主穿孔、钻机作业监测、钻机远程控制、岩性识别、故障自主检测等 |
爆破控制标准 |
爆破设计规范、爆破孔导航设计、爆堆检测、爆堆评价等 |
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工艺控制标准 |
炮孔定位、装药车工艺控制、智慧装药、自动计量、自主行驶等 |
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采装系统标准 |
电铲控制标准 |
电铲远程操控系统、电铲计量称重、自主装卸、自主挖掘、电铲作业监测、电铲故障诊断等 |
运输系统标准 |
无人驾驶标准 |
无人驾驶系统、精确定位技术、跟驰避障建模、车辆控制决策等 |
辅助驾驶标准 |
卡车调度、燃油监测、胎压监测、路径规划、三维地图、故障检测等 |
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排土系统标准 |
推土机控制标准 |
推土机自动作业、推土机远程控制、推土机故障诊断等 |
地面生产系统标准 |
生产系统标准 |
破碎机无人值守、带式输送机集控、带式机器人巡检、堆取料远程控制、破碎站、堆取料机以及带式输送机视频监控等 |
工艺系统标准 |
设备智能快速对接、自动识别和定位、自动化卡车快速装载、设备智能化诊断等 |
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综合管理系统标准 |
绿色管理标准 |
粉尘智慧化管控、疏干水再利用、生态治理等 |
安全管理标准 |
边坡监测、风险预警、安全巡检、无盲区监测等 |
资料来源:观研天下数据中心整理
二、行业发展历程回顾
智慧矿山是以矿山数字化、信息化为前提和基础,对矿山生产、职业健康与安全、技术支持与后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理,建设智慧矿山,最终实现安全矿山、无人矿山、高效矿山、清洁矿山的建设。智慧矿山建设是资源可持续发展的重要基石,是化解高危行业风险的根本途径。近年来在相关政策利好下,现阶段我国智慧矿山已进入局部智能化阶段。
我国智慧矿山行业发展历程
发展阶段 | 时间 | 特征 |
单机自动化阶段 | 20世纪90年代 | 该阶段的典型特征为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 | 21世纪 | 该阶段的典型特征为综合集成平台与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。 |
局部智能化阶段 | 2010年至今 | 是当前中国矿山所处阶段,此阶段经历了可视化远程干预(1.0时代)和工作面自动找直(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)研究过程中。该阶段的典型特征为BIM、大数据、云计算技术得到应用,实现了局部闭环运行、多个系统联动及专业决策。 |
全面智能化阶段 | 未来 | 智慧矿山4.0时代的到来,达到透明化矿井和全矿井控制协同化的水平。 |
资料来源:观研天下数据中心整理
三、行业市场发展现状
1、市场规模
智慧矿山于 2016 年前后扬帆起航,并在 2020 年后出现实质性拐点。2016年,《能源技术革命创新行动计划》明确了我国能源技术创新的主攻方向,重点煤矿区率先进行机械化、自动化转型。2020 年,《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》首次于国家层面对煤矿智能化发展提出了具体目标,伴随着 71 座智能化示范煤矿的建设方向落地,智慧矿山行业迎来高速增长。另外,受下游行业发展的影响,煤炭行业集中度提高的趋势明确,大型煤矿对于矿山智能化转型更具备经济实力和建设需求。
受益于行业政策和5G 时代及人工智能推动,我国矿山改造数量上升,2021-2022年我国智慧矿山行业进入爆发式增长阶段,2022年市场规模达到647.97亿元。
资料来源:观研天下数据中心整理
2、供应情况
智慧矿山概念由矿山信息化逐步演变而成,而矿山信息化在数十年的发展中衍生出数百家公司。虽然收入体量过亿且能在某一生产环节建立自身优势的厂商较少,但伴随行业持续高景气,相关行业或有可能成长出更多具备竞争力的厂商。目前以华为为首的巨头纷纷建立自身生态,形成统一平台和数字底座,有望改变行业格局,即:从“万国牌”向“统一军团”转变,推动行业标准化进程。
从智慧矿山改造情况来看,在政策推动下,我国智慧矿山渗透率不断提升,2021年煤矿改造数量达到450个,新增改造数量为137个,2022年煤矿改造数量达到615个,新增改造数量为165个。
数据来源:观研天下数据中心整理
3、需求情况
2022年9月,自然资源部发布了《中国矿产资源报告2022》。其中提到截至2021年底,我国已发现173种矿产,其中能源矿产13种,金属矿产59种,非金属矿产95种,水气矿产6种。
资料来源:《中国矿产资源报告2022》,观研天下数据中心整理
能源类矿产是国家经济运转的重要基础,2022年,中国平均每天能源消费量达到1482.19万吨标准煤,每万元GDP能耗为7.21吨标准煤,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。
2021年中国主要能源矿产储量
序号 | 矿产 | 单位 | 储量 |
1 | 煤炭 | 亿吨 | 2078.85 |
2 | 石油 | 亿吨 | 36.89 |
3 | 天然气 | 亿立方米 | 63392.67 |
4 | 煤层气 | 亿立方米 | 5440.62 |
5 | 页岩气 | 亿立方米 | 3659.68 |
资料来源:《中国矿产资源报告2022》,观研天下数据中心整理
2020年3月,由国家发展改革委、能源局、应急部、煤监局、工信部、财政部、科技部、教育部8部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》。对我国煤矿智能化进程提出了发展目标。
资料来源:《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》
从煤矿来看,煤炭工业是国民经济发展的重要基础产业,是关系国计民生的基础产业,我国经济将持续保持健康稳定发展,能源需求保持稳定增长,煤炭作为我国兜底保障能源的地位和作用很难改变。2022年全国原煤产量45.6亿吨、同比增长10.5%,煤炭消费量占全国能源消费总量的 56.0%。
我国煤矿数量从2016年的8960处降至2021年的4500处,截至2022年底,全国煤矿数量约为4480个。
数据来源:观研天下数据中心整理
四、行业竞争格局
我国智慧矿山发展已经超过十年,同时庞大的市场容量吸引了许多企业进入该领域,发展至今,行业竞争格局逐步形成。当前,我国“智慧矿山”产业链已形成了一大批具有较强规模和较强市场优势的龙头企业。在系统集成、方案集成方面,龙头企业尤其受到重视。由于智慧矿山行业主要分为软件产品、硬件产品、集成服务等市场,各细分领域有相对应的龙头企业,因此行业集中度难以具体测算,但随着行业的发展及成熟,行业集中度处于上升阶段。
目前,龙软科技是“智慧矿山”GIS行业的龙头企业,扎根于市场多年,凭借着“一张图”的多维地理信息系统,实现了“分析、控制协同”的一体化管理。数据表明,龙软科技在全国煤炭行业50强中,有44家与其有业务往来。龙软科技是国内第一个全国重点矿山示范项目,目前占据“智慧矿山”GIS行业51%的市场份额,特别是矿鸿操作系统的推出,企业竞争力进一步增强。
梅安森在物联网安全领域发展迅速,一直把矿山、环保和城市经营列为三大业务。梅安森公司的矿井服务业务包括设备和服务,为煤矿企业提供智能传感器、物联网软件平台、传控设备和网络、运维服务以及安全生产整体解决方案。特别是在“智慧矿山”的安全监控和监控方面,梅安森公司在技术力量和市场占有率上都处于领先地位。(WWTQ)
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