煤矿智能化行业市场分析

煤矿智能化行业市场分析1.政策引导煤炭行业投资向智能化领域结构性倾斜1.1.政策频繁出台，煤矿智能化发展逐步受重视基于安全和产能优化需求，煤炭智能化相关政策密集出台。煤炭行业作为我国能源安全的基石，过去主要依靠生产要素的持续大量投入来实现发展，对生态环境造成了严重破坏，同时也无法满足安全和节能的要求。2016年以来，我国煤炭行业经历了供给侧改革，逐步淘汰了落后产能，煤矿数量自2015年的10800处下降至2020年的4700处，煤矿平均单产由34万吨/年提升至83万吨/年。在煤炭产能优化的过程中，煤矿大型化、智能化是其中的主要趋势。自2020年以来，我国发改委、能源局就煤矿智能化发展提出了系列政策：2020年2月，发改委于《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》提出，到2025年，大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化；到2035年，各类煤矿基本实现智能化。2021年6月，能源局印发《煤矿智能化建设指南（2021年版）》，提出矿山发展的三阶段目标，将煤矿智能化分为12大细分系统，形成了设计、建设、评价、验收等系列技术规范与标准体系。首批国家级示范矿即将完成验收，煤矿智能化推广范围有望进一步扩大。2020年12月，国家能源局、煤矿安全监察局发布《关于开展首批智能化示范煤矿建设的通知》，审核确定内蒙古双欣矿业有限公司杨家村煤矿等71处煤矿，作为国家首批智能化示范建设煤矿。由于受到疫情等因素，首批71处示范矿验收预计将于2023年陆续完成。参考《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》提出的目标，我国煤矿智能化渗透率实际仍不足15%，煤矿智能化改造有望进一步拓宽实施范围，进入新一轮发展阶段。地方性政策陆续发布，多个采煤大省对智能化提出了更加明确的目标，有望进一步推动行业景气度上行。2023年，各产煤大省相继发布煤矿智能化改造的相关方案：1）山西：2023年，180万吨/年及以上生产煤矿智能化改造全部开工，确保建成智能化煤矿80座，力争建成90座；大型和灾害严重煤矿智能化采掘工作面改造全部开工，上年度未建成的智能化采掘工作面全部建成，确保建成智能化工作面300处，力争建成470处；2）陕西：2023年，陕西省煤矿智能化建设总体目标任务，全省灾害严重矿井、生产能力120万吨/年及以上煤矿、咸阳市所属生产能力90万吨/年及以上矿井应全部实现智能化建设；3）山东：到2025年，智能化煤矿开采产量达到90%左右。从地方政策上看，各省制定的煤矿智能化改造目标是发改委的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的延续，各省相关政策出台有望掀起煤矿智能化改造的开工浪潮。1.2.煤炭行业固定资产投资结构性调整，智能化改造占比有望提升煤炭仍将长期处于我国主导性能源的地位。我国资源禀赋具备“富煤、贫油、少气”的特征，煤炭是我国能源体系的支柱。根据产业研究，中国目前仍然是煤炭消费量最高的国家，2021年中国煤炭消费量为86.17艾焦，同比增长4.9%，占全球总消费量的53.8%。截至2022年，煤炭占全国能源消费总量的比重为56.2%，即我国仍有超过一半的能源消费来自于煤炭。根据中国煤炭工业协会发布的《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》，到十四五末，我国煤炭产量将控制在41亿吨左右，煤炭仍然将作为我国能源结构中的基础性能源，为经济发展发挥重要作用。受煤炭保供影响，2021-2022年煤炭进行了产能核增，有效稳固了煤炭企业利润。2021-2022年，煤炭价格波动情况较为显著，自2020年4月以来，煤价最高涨幅达到了165%，主要原因为：1）海运价格上升、煤炭进口量减少导致供需失衡；2）煤炭落后产能快速推出，而风光水电短期内无法弥补能源需求缺口。为确保煤炭供应，2021年以来发改委陆续提出措施，推动具备增产潜力的煤矿释放产能：其中，2021年允许153座煤矿核增产能2.2亿吨/年；2022年4月国常会提出全年新增煤炭产能3亿吨，其中1.5亿吨来自新投产煤矿，另外1.5亿吨增量则通过产能核增、停产煤矿复产等方式实现。煤价增长及产能核增极大增厚了煤炭企业利润，2022年煤炭企业利润同比几乎翻倍增长。企业利润的增长为后续煤矿投资改造规模扩张提供了动力。当前核定产能增长暂缓，固定资产投资或转向设备改造、智能化建设等领域。市场曾较为担忧煤价波动影响煤炭企业利润，进而影响固定资产投资和煤矿智能化项目开工情况。我们认为当前时点：1）煤价仍处于历史高位且重现回升之势：尽管较2021年煤价高位相比，当前煤炭价格已出现明显下滑，但参考过去十年的煤炭平均价格，当前煤价仍处于历史高位；另一方面，受宏观数据见底回升以及煤炭库存周期影响，7月以来，煤炭价格处于企稳回升的状态；2）企业利润仍维持较高水平：由于煤价上涨等因素，2022年煤炭企业利润同比几乎翻倍增长，奠定了高基数；2023年以来，尽管企业利润同比增长不明显，但较2021年仍然处于翻倍的状态，企业利润维持高位；3）固定资产投资完成额增速同比放缓，主要以结构性调整为主：从总量看，2022年煤炭企业固定资产投资突破前高，而2023年煤炭行业固定资产投资同比增速大幅放缓，固定资产投资基本维持在2022年同期高位水平；从结构看，煤矿产能核增高峰期已过，新建产能投资下降导致固定资产投资出现结构性倾斜，开采设备更新、煤矿智能化建设等改造类投资占比将持续提升。煤炭企业资本开支与前一年的企业利润显著正相关，或无需担忧近两年的资本开支。我们选取了煤炭（申万）板块，测算了对应企业的营业收入、归母净利润、资本开支及其每年同比增速情况，并进行了复盘。从同比增长率情况来看，煤矿企业资本开支下降出现在2013-2017年，供给过量导致煤矿企业收入、利润均出现下滑，但伴随供给侧改革，2017年以来煤矿企业利润回升，已持续带动资本开支增速恢复。经测算，煤矿企业T年的资本开支与T-1年的企业利润呈现显著正相关。考虑到2022年，煤炭板块整体利润增速高达52%，以及2023年煤价周期性反弹对企业利润形成保障，我们认为近期煤炭资本开支情况将保持高位，对煤矿智能化相关企业的订单形成保障。2.直击煤炭开采行业痛点，智能化不止是政策需求2.1.安全是煤矿开采的核心，智能化开采降低事故发生率煤矿开采行业属于事故频发的高危行业。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。尽管近年来，由于煤炭落后产能不断淘汰，煤矿事故情况较往年相比已实现明显下滑，但煤矿安全生产问题仍然是行业关注的核心痛点问题。煤矿安全监管趋严，负责人对于通过智能化改造降低事故发生率的意愿显著增强。1）根据《煤矿安全监察行政处罚办法（2015年修正）》、《安全生产法》等，煤矿或者施工单位若未取得规定的安全评价、通过安全设施设计审查、并进行安全设施施工及验收，责令停止建设或停产，主管人员或直接负责人处以罚款；若煤矿发生事故，煤矿主要负责人或将承担行政处罚或刑事责任；对重大、特别重大事故负有主要责任的企业，其主要负责人终身不得担任本行业企业的矿长(厂长、经理)。2）2022年4月，国务院安全生产委员会印发《“十四五”国家安全生产规划》，提出将“数字矿井”构建、区域化煤矿重大灾害智能监测预警、煤矿井下精确定位、透明地质、井下辅助运输智能化、尾矿库空天地一体化实时智能监测预警等矿山智能化建设内容列入“十四五”安全生产科技创新优先领域。3）2023年9月6日，中共中央办公厅、国务院办公厅发布《关于进一步加强矿山安全生产工作的意见》，对矿山安全生产准入、转型升级等事项提出意见，要求停止新建产能低于90万吨/年的煤与瓦斯突出、冲击地压、水文地质类型极复杂的煤矿；新建煤与瓦斯突出、冲击地压、水文地质类型极复杂的煤矿原则上应按采煤、掘进智能化设计；推动中小型矿山机械化升级改造和大型矿山自动化、智能化升级改造。一方面，煤矿事故及死亡人数情况对煤矿主要负责人的考核影响较为严重，另一方面，煤矿智能化技术的成熟为煤矿降低事故发生概率、减少事故死亡人数提供了保障，因此政策端及煤矿领导人对于利用智能化技术解决安全问题的意愿逐渐增强。2.2.煤矿开采面临招工难，智能化建设实现少人生产工作环境等因素导致煤矿开采行业员工数持续下滑。根据国家统计局，2022年煤炭开采行业用工人数为259.7万人，较2016年的442万人下降了70%。煤炭企业普遍面临招工难和留工难问题，主要原因为：1）矿区偏远，工作条件艰苦，生活类配套资源有限；2）薪资待遇缺乏吸引力，薪资涨幅水平较低，员工个人发展受限；3）矿区作业生产环境较危险，属于事故多发行业，矿区粉尘治理和职业病防治暂未引起足够重视。煤矿智能化改造顺势而为，实现少人化生产，解决企业招工难问题。近年来，伴随人口老龄化和劳动力结构失衡的趋势，面对煤炭开采企业招工难、留工难的问题，煤炭开采行业亟需通过智能化转型升级改变传统的发展模式。煤矿智能化改造本质是通过物联网、云计算、人工智能、大数据、自动控制、工业互联网、机器人设备与现代矿山开发技术融合，实现矿井发展、采掘、运通、分选、安全保障、生态保护、生产管理等全流程智能运营。煤矿智能化主要从以下四方面实现煤矿的无人化、少人化作业：1）采煤：建设智能采煤工作面，推广应用自适应割煤系统，通过智能设备实现不同煤层的无人、少人化开采；2）掘进：建立更为精确的地理信息系统，应用智能探测、自动导航等先进装备和技术，实现掘进环节无人化；3）运输：通过物联网技术对运输车辆进行安全定位，并开发井下无人驾驶技术优化作业流程；4）安监：实施人员定位、瓦斯检测等系统，对煤矿安全进行实施评估及事故预警。2.3.落后产能尚存，智能化全方位实现煤企降本增效我国煤矿落后产能逐步淘汰，但特殊环境下开采低效问题仍存在。2014-2016年供给侧改革以来，我国煤炭行业持续关停落后产能，煤矿数量由2016年的8000处降低至2021年的4500处，其中年产30万吨以下的落后煤矿产能由2016年的7000处下降至2021年的800处，煤炭企业利润在2017-2020年期间逐步回归正常水平。落后产能的淘汰对煤炭企业利润产生了正向的经济效益，但在某些复杂条件下安全高效建设难度仍然较大：1）对于老矿井，开采深度的增加可能会导致生产分散、负担沉重等问题；2）薄煤层开采仍然较为薄弱，薄煤层工作面仅占达标煤矿工作面总数的5.95%，产量仅占达标煤矿1.1%；3）“三软”煤层、急倾斜煤层等复杂地质条件下仍难以实施高效开采。通过智能化手段实现高校开采和精细化管理是煤炭企业提升经济效益下一步工作的重点。煤炭企业通过智能化有望释放5-10%企业利润，经济效益显著。根据麦肯锡分析报告，煤炭企业全面释放智能化潜力能够将利润提升5%-10%，将投资回报率提升2%-3%；能够实现回收率及总产量提升3-5%；运营支出减少5%，包括降低人员成本和能源消耗3-5%。拆分来看：1)煤矿产能由政府部门进行核定，智能化手段能够优化排产效率，减少工作时间。为了防止煤矿超能力组织生产导致开采事故，我国应急管理部、矿山安监局等部门制定了《煤矿生产能力管理办法》和《煤矿生产能力核定标准》，对煤矿核定生产能力进行了标准的划分，煤矿生产应按照核定产量进行安排，新投产煤矿和已核定生产能力的煤矿原则上3年内不能通过生产能力核定方式提高产能规模。智能化设备和系统的应用能够提升掘进、采煤的效率，大幅降低生产作业时间，由“三班倒”的不间断生产作业转变为间歇性作业，从而优化煤炭开采员工的工作环境，降低人工成本和供水、供电等能耗、运营成本，同时也满足矿山环保、绿色发展的理念。2)智能化生产能够增加煤矿的总产量和回收率，单矿价值提升。一方面，通过地质分析建模，智能化开采设备能够触达更多潜在煤层，实现复杂地质条件下的开采，提升单矿井的总产量；另一方面，物联网、大数据、人工智能等技术能够实现煤炭生产过程中的工艺参数的优化，降低煤炭在运输、洗煤等环节的损耗，提升回收率。智能化建设有望缩短煤矿产能核定时间，并在评定中提升核定产能，进一步扩大经济效益。2021年5月应急管理部、国家矿山安监局、国家发改委、国家能源局联合发布新修订的《煤矿生产能力管理办法》（以下简称办法）和《煤矿生产能力核定标准》。办法中提出：1）新投产煤矿和已核定生产能力煤矿原则上3年内不得通过生产能力核定方式提高产能规模，一井一面、实现智能化开采、一级安全生产标准化煤矿间隔时间可放宽至2年；2）生产能力核增幅度原则上不超过煤炭工业设计规范标准设计井型规模2级级差，一级安全生产标准化煤矿核增幅度可上浮1级级差，一井一面或实现智能化开采的一级安全生产标准化煤矿核增幅度可上浮2级级差；在此基础上，井下单班作业人数少于100人的矿井和全员工效100吨/工以上的露天煤矿，核增幅度可再上浮1级级差。通过智能化开采的部署，矿井可缩短产能核定的间隔年限，且实现智能化开采的矿井在产能核增评定中的增长上限高于普通矿井，能够进一步提升煤矿企业开采的经济效益。以年产1000万吨的井工矿为例，办法中规定的级差为100万吨/年，即实现智能化后，该井工矿可提升核定产能至1200万吨/年，如果在此基础上能够达到矿井少人化要求，则可进一步提升核定产能至1400万吨/年。2.4.数据异构问题严重，大厂入局促进智能化标准统一我国煤矿开采已实现基本的自动化生产，但在数据互联互通及标准统一方面仍存在改进空间。从煤矿智能化程度来看，目前矿山开采已经基本实现综合自动化，借助通信、工业总线及工业以太网技术飞速发展的契机，企业推出专用网络来实现煤矿不同系统的集成系统，实现了各系统之间的网络化集成，解决了部分信息孤岛问题。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。目前经过产学研专家的探讨，数字煤矿及智能化开采基础理论体系现已形成，但矿山智能化建设过程中存在一系列的问题仍需解决。2023年6月，中国工程院院士、中国煤炭科工集团首席科学家王国法在采访中提到，目前煤矿行业数字化、智能化生态脆弱，呈现出产业链不完善、技术链片面、标准不统一等问题，从矿山企业到行业供应链普遍存在信息壁垒、数据孤岛，数据鉴权、数据安全等问题，导致数据无法流动、知识不能共享、矿山智能化和产业链数字化水平不高。当前亟需从行业层面上构建数据标准体系与法规，规范智能化煤矿建设网络通信协议与数据标准，建设煤矿行业云平台，打造行业数据生态圈，构建煤炭企业-煤机企业-软件开发企业-ICT企业间数据流动、交换、共享路径。学术及煤炭工业协会已经对煤矿智能化标准体系框架、信息基础设施标准体系做出了研究，其应用仍需进一步推进和深入。王国法院士等在《煤矿智能化标准体系框架与建设思路》中详细分析了煤矿智能化标准现状的基础，并构建了煤矿智能化标准体系框架；张建明等在王国法院士提出的煤矿智能化标准体系基础上，发表《智能化煤矿信息基础设施标准体系研究》，围绕数据规范、通信接口、信息安全等重点要求，深入研究了智能化煤矿信息基础设施的标准体系。根据《智能化煤矿信息基础设施标准体系研究》，当前无线通信标准、部分煤矿物联标准、数据管理标准已得到国家能源局或煤炭工业学会团体的标准立项，部分有线通信标准、网络系统标准、边缘计算标准、存储交换标准、数据分析标准和信息安全标准仍处于待立项的状态。此外，标准制定完成后，对于已经应用了部分煤矿智能化系统的矿井，其统一接口的改造仍处于起步阶段，标准的落地应用仍需要各煤矿企业持续推进。华为入局智慧矿山业务，助力行业生态构建和统一标准的落地。2021年2月，华为与晋能控股集团有限公司、山西云时代技术有限公司等签署战略合作协议，联合成立“智能矿山创新实验室”并在山西太原揭牌；2021年4月，华为成立一级部门“煤矿军团”，聚焦ICT基础设施，通过打通煤矿所有环节的信息流，实现无人化、智能化。华为提出了“一网一云一平台”总体架构的智能煤矿解决方案，提供包括5G接入网、F5G承载工业环网、Wifi6接入网等多种网络接入方式，实现了无线通信协议的标准化统一。此外，华为打造了包括矿鸿操作系统、矿山综合承载网、矿山云、矿山数字平台、矿山AI大模型的生态，持续推进煤矿行业架构统一、标准统一和数据规范统一，向下赋能矿山装备、向上使能矿山应用。华为生态具体包括：矿鸿OS：基于鸿蒙操作系统，面向煤矿工业领域打造的工业互联网平台。矿鸿系统定义物联接口规范，建立数据标准和框架，最终将所有数据汇入统一的“数据湖”，支撑煤矿领域各业务的数据应用与价值挖掘；向下可实现对各种软硬件资源接入、控制和管理；向上可提供开发接口、存储计算及工具资源等支持，并以工业APP的形式提供各种各样的服务。华为盘古矿山大模型：基于盘古大模型，赋能矿山各类应用场景。围绕人工智能在矿山领域落地难的问题，华为联合矿山行业领先企业、高校和科研机构，进行大规模、广场景的技术研发和方案验证，让AI大规模“下井”。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。矿山5G：实现数据回传、设备远程操控。华为提供的5G无线工业“高速路”方案，以其特有的“大带宽、低时延、高可靠”能力，实现了矿企客户的生产系统、监控系统及物联感知系统在智能化演进中对ICT通信网络的SLA保障诉求。在华为的带动下，未来煤矿开采设备的通讯协议、数据标准化程度有望持续提升，解决数据孤岛和感知孤岛问题，进一步助力煤矿智能化的大规模推广及升级。3.煤矿智能化渗透率不足二成，中期展望市场空间八百亿煤矿智能化改造或催生千亿级市场空间。煤炭生产的智能化水平较低，伴随相关矿山智能化改造政策的出台，我们预计该产业仍有较大市场空间有待释放。对于市场空间的测算，我们做出如下假设：改造单价：《山西省煤矿智能化建设指导手册(2021年版)》中根据煤矿生产能力、埋深、煤层倾角、主采煤层赋存条件、开采技术条件、主要地质灾害类型等对智能化建设条件进行评价分类，并将煤矿智能化划分为初级、中级、高级；对于单个采区的煤矿，初级煤矿智能化投资规模约为0.61-0.93亿元；中级煤矿智能化投资规模约为1.15-1.61亿元；高级煤矿智能化投资规模约为2.12-2.92亿元。对于双采区的煤矿，投资规模约为单采区煤矿的1.5倍。改造数量：根据中国煤炭工业协会，通过关停年产30万吨以下的落后产能，预计到2025年煤矿数量降至4000处；截至2022年底，年产120万吨以上矿山数量超过1200处，年产1000万吨以上矿山79处。市场空间：《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中提到，到2025年大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化，到2035年各类煤矿基本实现智能化。我们假设，到2025年，年产120万吨以上煤矿均实现初级智能化，对应市场空间为733-995亿元；到2035年，年产1000万吨以上的煤矿实现高级智能化，年产120-1000万吨的煤矿实现中级智能化，其余煤矿实现初级智能化，对应市场空间约为3163亿元。智能工作面数量稳步增长，但渗透率不足二成。根据发改委《关于加强煤矿井下生产布局管理控制超强度生产的意见》，原则上一个采（盘）区只布置一个采煤工作面生产，中小型矿井同时生产的采煤工作面不得超过2个，大型矿井同时生产的采煤工作面不得超过3个；采煤工作面与掘进工作面个数的比例原则上为1:2，因通风、运输、排水及瓦斯治理、冲击地压防治等需要，可提高至1:3。从当前矿井的实际情况看，单个矿井对应2-3个采煤工作面，采煤工作面与掘进工作面比例维持在1：3左右。2023年4月，国家能源局召开会议并公布了煤矿智能化的最新进展：全国已累计建成智能化采煤工作面1043个、掘进工作面1277个，其中全国首批示范煤矿累计建成智能化采煤工作面363个、掘进工作面239个，涵盖产能6.2亿吨/年，单面平均生产能力达到500万吨/年；根据中国煤炭工业协会发布的《2022年煤炭行业发展年度报告》，截至2022年底，我国已建成智能化煤矿572处。智能化煤矿建设稳步推进，采煤工作面智能化建设情况整体优于掘进工作面。智能化市场需求的增加有效带动了矿山物联网、煤机装备制造、智能控制系统、安全监测预警等上下游新产业新业态的快速发展。但从建成智能化煤矿数量上看，我国煤矿智能化渗透率约为14.3%。从智能化水平来看，智能化工作面仅对采煤、掘进的智能化程度有所要求，所涉及的细分子系统远少于完整的智能化煤矿；即使看目前已建成的智能化煤矿，其智能化程度也大多处于初级阶段，考虑到中级、高级智能化建设的要求，实际渗透率远低于14.3%。4.关键技术与装备：煤矿智能化多项子系统待部署4.1.煤矿智能化架构及标准确认，涉及勘探设计、开发、生产等多环节政策对我国煤矿智能化的建设内容、技术架构以及验收标准提出了要求：《煤矿智能化建设指南（2021年版）》中提出，重点突破智能化煤矿综合管控平台、智能综采（放）、智能快速掘进、智能主辅运输、智能安全监控、智能选煤厂、智能机器人等系列关键技术与装备，形成智能化煤矿设计、建设、评价、验收等系列技术规范与标准体系，建成一批多种类型、不同模式的智能化煤矿；智能化建设主要面向井工矿、露天矿和选煤厂；《智能化示范煤矿验收管理办法（试行）》中提出，井工煤矿智能化根据建设条件进行分类，根据生产能力、煤层埋深、采煤工作面倾角等16项指标加权打分，并将其分为I\II\III类；根据各分类煤矿实际建设情况对煤矿的10项指标分别打分，加权计算后根据分数验收为高级、中级和初级智能化示范煤矿。煤矿开采可分为勘探、设计、开发、生产以及管理与环保环节。1）勘探：通过对地质体的构造、岩石性质、地形地貌、矿化脉体等进行综合研究，确定矿产的位置、规模和品位等信息；2）设计：根据勘探结果、地形、环境以及开采要求制定设计方案，包括矿井、采场、矿道、矿山设施等；3）开发：包括矿山开挖、爆破、支护、通风、供排水等工程；4）生产：对煤矿进行基本的开发后，可以开始进行掘进工作面和采煤工作面的作业，通过回采、运输系统得到矿产，并送至选煤厂进行煤炭的筛选和初步处理；5）管理与环保：包括矿山设施管理、人员安全监控、物资管理、应急管理、园区环保等环节，为整个煤矿的核心生产提供辅助。煤矿勘探及设计：智能地质保障系统融合地理与工程信息，实现煤矿数字孪生“第一步”。基于“数据驱动”“数字采矿”的理念，智能地质保障系统将地质数据与工程数据进行深度融合，采用地质数据推演、地质数据多元复用、地质数据智能更新等方法，研究建立实时更新的地质与工程数据高精度融合模型，实现矿井地质信息的透明化。通过智能采掘工作面的随采智能探测、随掘智能探测与监测的技术装备，以及智能钻探、智能物探、智能探测机器人等新技术与新装备的应用，智能地质保障系统能够形成以静态为基础，融入自动更新的高精度动态地质模型，为地质勘探、矿产设计提供信息基础，并为后续的煤矿生产作业保驾护航。煤矿开发——掘进：智能掘进系统根据地质条件和技术装备情况实现安全、高效定位与截割。煤矿生产全流程中，掘进是采煤的先导步骤，根据地质勘探结果，开采一条巷道，包含探煤、掘煤、探水、探气等作用。通常掘进环节涉及爆破，且掘进面临无支护、无通风等环境，作业环境危险性高，因此采用智能化系统降低所需人员、提升效率的重要性更高，当前矿山智能化开采也会将智能掘进系统放在改造优先级较高的位置。智能掘进系统根据矿井掘进地质条件与工艺要求，因地制宜确定合理的掘进技术与装备，配套高效的辅助作业系统，逐步实现掘支平行作业；通过应用智能探测、自动定向及导航、巷道断面自动截割成形、自动锚护、高效除尘等先进技术与装备，该系统能够使掘进工作面生产系统具有智能感知、自主决策和自动控制的功能，实现掘进迎头少人或无人、系统高效协同运行。煤矿开发——通风/供电/供水：智能通风与供电供水系统借助物联网设备，对环境形成精准感知并进行检测。煤矿的通风、供电、供排水与作业环境的安全、能耗情况有着密切的相关程度。瓦斯、粉尘的浓度将直接影响煤矿是否面临爆炸、坍塌风险，供电与供排水则影响到采掘能否正常进行，因此智能通风、供电、供排水系统能够对煤矿开采形成安全防护与降本增效的双重效果。智能通风系统能够实现对风速、温度、湿度、气压、瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、粉尘等环境参数的精准感知，通过传感器数据进行测风和瓦斯涌出量的计算，并进行故障自诊断和预警；同时系统中应包含自动风门、矿井主通风机、局部通风机等设备，通过远程集中控制功能进行远程启停。智能供电系统基于供电系统数据、电缆监测数据、继电器保护数据、故障监测数据和电能计量数据，对煤矿供电系统进行全面监测与分析，实现全面智能化监控管理、智能供电决策、故障的预判和预处理和快速故障隔离以及优化能耗成本；智能供排水系统包括主排水系统、主供水系统、污水处理系统，基于压力、液位、流量、温度等监测传感器和电动阀，实现各系统设备的智能运行、用水量预分析、能耗及产能分析和故障诊断。煤炭生产——采煤：智能采煤系统赋能煤炭生产核心环节。采煤工作面是煤炭的第一生产现场，建设智能化采煤工作面能够有效提升煤炭生产的效率，通过无人少人生产，降低煤矿人员安全事故的发生率。智能采煤系统根据煤层赋存条件、工作面设计参数、产能指标等要求建设不同模式的智能化采煤工作面，条件适宜的煤层实现智能化少人开采，逐步推广应用采煤机自适应截割、液压支架自适应支护、智能放顶煤、刮板输送机智能运输、智能供液、综采设备群智能协同控制等技术。煤炭生产——运输：智能主煤流运输系统在实现自动化运输煤矿的基础上，能够对煤量、煤的形态进行智能化识别。煤炭的井下运输主要运用四种交通工具，即皮带、胶轮车、单轨吊机车和井下公路交通，智能主煤流系统主要针对采用带式传输机进行主煤流运输。智能运输系统应当具备传输工具的单机自动控制、多机协同联动、远程集中控制、煤量自动平衡、粉尘浓度检测和自动喷雾降尘、运行工况检测及故障智能预警等功能；并逐步应用基于AI煤量智能识别、人员违规作业智能监测、大块煤/堆煤/异物识别与预警等功能。煤炭生产——选煤：选煤智能化建设带动选煤厂由单机信息化走向全厂设备信息互通。在传统选煤工艺的基础上，自动化技术已经大大提高了分选效率，但当前选煤厂大多处于单机设备自动化或初级信息化的水平，距离全厂设备智能化、系统性感知检测仍有较远距离。当前阶段的选煤厂智能化应实现已建选煤进行基础设施升级，以主要工艺环节、重要装备、安全防控智能化为建设重点，开展无人操作设备、无人值守系统的研发与应用，提高洗选工艺过程的智能化水平；同时鼓励新建选煤厂开展基于BIM技术的数字化设计与施工管理，建设选煤专家知识库，开展重点生产单元、管理过程的智能化，形成完善的洗选过程智能感知、智能控制、智能管理与智能决策，主要工艺环节、主要操作岗位及重要设备实现智能无人操控，建成安全、节能、环保的智能化选煤厂。煤矿管理与环保——安全监测：建设智能安监系统，对人员、采煤环境进行监测，实现风险预警和应急处理。2022年12月，财政部、应急管理部联合印发修订后的《企业安全生产费用提取和使用管理办法》，明确了煤炭生产企业、非煤矿山开采企业等12类企业安全生产费用提取标准和支出范围，其中针对不同煤矿类型，煤炭生产企业依据当月开采的原煤产量，于月末提取企业安全生产费用5-50元/吨不等，该安全费支出范围新增了智能化建设、智能装备及煤矿机器人推广应用等。根据《煤矿智能化建设指南（2021年版）》，智能安监系统根据矿井地质条件和生产条件，建设井下融合通信系统及配套装备，实现煤矿安全监控系统、人员定位管理系统、通信联络系统、智能视频分析系统等系统的统一承载、共网传输；建设具备水、火、瓦斯、顶板、粉尘等灾害监测与防治的综合防控系统，可依据灾变发展趋势，自动触发排水、灭火与除尘等系统；建设基于综合监测的灾害防治平台，具备灾害风险监测预警、智能分析模拟等功能。煤矿管理与环保——辅助系统：针对井工矿轨道运输、无轨胶轮车等运输方式，建设具有智能规划、任务分配功能的辅助智能调度管理系统。煤矿智能辅助运输系统应建设以车辆精确定位信息为基础，以车载智能终端为核心，辅助井下信号灯控制系统、智能调度系统、语音调度系统和地理信息系统；鼓励具备条件的矿井探索应用无人驾驶相关技术，研发应用地面远程遥控驾驶和智能化自动驾驶技术，采用环境感知、定位导航、路径规划等技术；鼓励开展井下辅助作业的机器人替代。煤矿管理与环保——综合管控平台：打通煤矿各智能化系统，实现数据高效互通。智能综合管控平台基于模块化、组件化的技术架构设计思路搭建，集成各业务系统数据及感知层数据，运用新一代信息技术建设业务中台和数据中台，形成具有自感知、自决策、自执行的智能化平台，为上层业务应用提供统一的数据汇聚与技术支撑；平台包含智能生产服务和调度平台、业务综合管理系统、煤矿智能化综合协同控制平台，能够实现矿井各业务系统的数据共享服务与智能协同管控。煤矿管理与环保：煤矿智能化建设还包含信息基础设施、智能化园区、经营管理系统等辅助系统。信息基础设施：统筹建设网络系统和数据中心，打通数据传输和利用通道，统一规划网络和数据安全系统，保障信息内外传输利用的安全冗余，同时强化网络和数据安全意识。智能化园区：整合园区的消防、安防、停车、访客、会议管理、考勤、购物、餐厅等业务系统，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能园区管控系统。经营管理系统：建立统一的智能化经营管理平台，支持煤矿各业务应用的全面一体化集成，打通管理孤岛、数据孤岛；建设数字化决策体系，实现经营数据、生产数据、绩效数据、管理分析数据等实时展现；建设煤矿设备全生命周期管理系统，整合设备台账管理、设备运行数据、设备维护记录等；强化运销体系智能化管理。4.2.初级智能化投资以采煤为核心，中高级智能化侧重于掘进领域布局初级智能化阶段核心在于煤炭生产环节，中级阶段侧重于掘进方面的投入，高级阶段注重煤矿整体管理。参考《山西省煤矿智能化指导手册》对各分项子系统的投资价格，对于初级智能化煤矿，由于智能采煤系统直接与煤矿生产相关，因此是初级阶段投资比重最大的子系统，单矿投资规模约为1585万元，占比达到21%。对于中级智能化煤矿，智能掘进、通风等煤矿开发领域的系统投入提升幅度最为明显，其中智能掘进系统中级阶段投入2450万元，投资占比提升约5pct至17.5%。对于高级智能化煤矿，智能掘进系统、信息基础设施以及智能综合管控平台投资比重相对其他系统上升较明显，其中智能掘进系统投资规模占比进一步提升至20%，成为投资占比最高的系统；信息基础设施投资占比提升至19%，仅次于掘进系统投入。5.重点公司分析5.1.龙软科技：煤矿GIS及智慧矿山软件平台领军企业龙软科技是国内智慧矿山工业软件的领军企业，能够为煤矿提供多种综合信息化解决方案。公司以自研LongRuanGIS平台为基础，利用云计算、大数据、工业互联网与人工智能等技术，为煤炭工业的安全生产、智能开采提供工业应用软件及全业务流程信息化整体解决方案；此外，公司在政府应急救援、工业园区等非煤领域，能够提供智慧安监、应急救援等解决方案。龙软科技目前发展出了以下业务线：智能矿山工业软件：基于LongRuanGIS“一张图”的安全生产智能管控平台，向矿山安全生产各业务流程提供解决方案，具体包括智能管控系列、智能地质保障系列、智能采掘和通风系列、工业物联网应用系列、智能洗选应用系列等。LongRuanGIS软件：产品具有地图绘制、地质建模、空间数据管理、空间分析、空间信息集成、发布与共享的能力，可以无缝支持二三维一体化的空间数据集成和管理。LongRuanGIS软件是针对煤炭行业的特殊专业应用需求和数据处理流程而量身制作开发，适合处理煤矿专业数据，是构建“数字矿山”、“智能矿山”的基础空间数据集成和管理基础软件系统；非煤矿山智能化软件：包括二三维一体化数字采矿软件平台、基于TGIS非煤矿山智能协同管控平台、非煤矿山选矿厂综合数字孪生平台；智慧安监应急救援系统：包括煤矿综合风险动态分析评估系统、煤矿复合灾害监测预警系统、智慧煤炭云服务平台、安全双重预防管理系统、矿山智能化应急救援综合指挥与逃生系统；智慧城市系列：包括面向危化品、矿山、道路交通、消防等行业的智慧应急平台、智慧园区安全环保监管平台、危化企业应急管理和救援辅助决策系统、职业卫生监管信息化系统；教育培训系列：包括面向煤矿行业的虚拟仿真实验室、企业安全生产特种作业仿真教学、生产工艺模拟与仿真培训系统、全员培训考试系统。公司产品在煤矿示范项目中得到了广泛的应用。公司深耕煤矿智能化相关软件，截至2022年，客户遍及中国煤炭企业50强中的40余家，已有1800余对矿井采用龙软科技的软件系统；在首批71对示范矿中，公司管控平台已在40余对矿井得到成功应用，智能地质保障系统上线20余对示范矿；智能洗选系统继上线以来已参与陕西、内蒙5座洗煤厂的智能化建设，并完成了其中的4项，技术能力和实施效果得到行业验证。基于龙软GIS平台，公司不断研发新产品，提升煤矿智能化领域的覆盖面。基于公司GIS产品的内核，公司不断拓展产品的品类：1）云化GIS平台：采用跨平台、自主可控GIS内核和微服务架构，GIS内核从面向组件升级为面向服务，降低了系统内部的强依赖和耦合度，提供Web端、桌面端、移动端等多端统一的产品体系，可以满足智慧矿山、智能开采建设各类场景下的时空GIS需求，进一步提升公司GIS产品的实用性及便捷性；2）自适应割煤系统：包括了精细化物探、透明化地质模型构建及动态修正、设备精确定位及组合导航、5G传输及控制、基于TGIS的智能开采管控等多项关键技术，能够降低采煤作业人员的劳动强度，提高采煤过程中的安全性和智能化水平；3）智能化选煤厂管控平台：将传感监测、大数据、人工智能、物联网、云计算等新兴技术融合到复杂选煤工艺生产过程，实现设备智能运行与运维、状态智能监测、过程智能控制、工艺参数智能设定、管理智能精细和决策智能调节，提升产品质量和经济效益。公司积极推进战略转型，业绩有望加速释放。2022年，公司实现营业收入3.65亿元，同比增长25.4%，在由疫情导致的宏观环境较为艰难的环境中实现了稳步增长；实现归母净利润0.80亿元，同比增长26.9%。分项业务来看，智能矿山工业软件实现收入3.27亿元，占比达到89.72%，主要系公司地质保障系统、智能采煤掘进等产品业绩增速较高导致。公司战略上积极进行调整，或带动业绩持续释放：1）云化转型：4月公司发布新产品龙软云GIS平台，在公司原有智能地质保障、智能采掘、智能通风等产品的基础上对相关软件系统进行了SaaS云化部署；未来公司有望依托云GIS平台，引导客户由授权制采购向订阅制转型，优化公司的商业模式；2）加强生态伙伴合作：6月公司召开智能矿山数字生态大会，将打造龙软云GIS生态圈，构建煤炭数字产业生态合作机制，通过生态合作伙伴加深市场开拓。5.2.北路智控：煤矿通信、监控、集控系统“小巨人”北路智控聚焦智能矿山相关信息系统，针对煤矿生产中安全监测、生产管理等环节，自主开发相应软件，集成具备感知、传输、交换、控制等功能的相关硬件设备，进而满足煤矿信息化、智能化建设的需求。公司目前已经形成了包含智能矿山通信、监控、集控及装备配套四大类系统的较完善产品，能够提供从子系统应用到平台的智能化矿山产品和智能化矿山整体解决方案：智能矿山通信系统：公司建立了一体化的煤矿井下融合通信平台，能够实现煤矿井上、井下语音通信、视频通话、信息传输、应急广播、调度指挥等功能；智能矿山监控系统：包括人员定位、煤矿安全监控、全矿井图像监控、智能辅助运输监控以及矿用打钻管理系统，能够对井下的人员、车辆、环境参数等特性进行监测和预警，保障井下作业的安全；智能矿山集控系统：包括矿用煤流智能集控系统、矿用排水智能集控系统、智能矿山管控平台、风机智能集控系统，分别能够实现对皮带传输、矿井水泵、通风机等设备的集中控制；智能矿山装备配套：包括采煤工作面、掘进工作面的智能化配套装备，能够实现各类工作面的视频监控、音视频通讯、人员定位、煤流控制、参数采集等功能。郑煤机入股，业务合作不断强化。公司股权结构稳定，其中公司前四大股东分别为董事王云兰、董事段若凡、董事长兼总经理于胜利、董事兼副总经理金勇，持股比例为18.15%、13.97%、13.53%、13.29%。2020年9月，公司增资扩股引入新投资者郑煤机，截至目前，郑煤机持股比例为6%。郑煤机作为矿山设备的领军企业，入股后在智能矿山装备配套业务上能够与公司产品形成协同发展，助力公司提升行业影响力和产品覆盖面。原材料涨价影响毛利水平，但整体利润率水平保持稳定。煤矿智能化改造高景气为公司带来较为显著的业绩增长：营收方面，2022年公司实现营业收入7.56亿元，同比增长30.7%，四年复合增长率达38%；利润方面，2022年公司实现归母净利润1.98亿元，同比增长34.4%，连续四年利润增速超过营收。2022年公司毛利率49.66%，同比下降2.52pct，主要系原材料涨价，公司提前备货导致成本提升。毛利率的下滑并未影响到公司整体的盈利水平。净利率水平连续提升，主要系公司规模扩张以及管理能力的提升所致。5.3.云鼎科技：深度参与盘古矿山大模型落地应用，AI+矿山的先行者云鼎科技聚焦工业互联网，为矿山、化工、新能源等行业数字化提供集系统研发、设计、实施、运营、维护于一体的全生命周期服务。云鼎科技已形成工业互联网平台、智慧矿山、智慧洗选、智慧电力新能源和ERP实施及运维服务五大业务主线：工业互联网平台：公司拥有自主研发跨行业跨领域的鼎云工业互联网平台，同时结合自建项目孵化AI服务平台、安全生产技术综合管控平台、市场化精益化融合管理信息系统、基于IT与OT融合的网络安全解决方案等能源行业通用型产品；智慧矿山业务：公司智慧矿山业务产品线齐全，包括智能软件、智能物联、智能定位产品三大类，其中软件部分包含综合信息管控平台、GIS协同设计平台、设备管理系统、地址保障系统、职工健康大数据管理平台等系统，能够实现矿山定位、通信、监控、安全保障、经营管理等全流程的智能数字化运营；智慧洗选业务：包括选煤厂自动化业务、选煤厂智能化解决方案业务和选煤厂智能化配套设备；智慧电力新能源业务：自主设计并研发了电力生产管理系统、光伏智能运维平台系统、工程项目管控系统等产品；ERP实施及运维服务业务：面向山能集团需求，为企业数字化转型提供数字化创新服务、套装软件咨询及实施、IT开发管理解决方案和服务，具备集团级SAP全产品链部署、集成、开发和实施能力，满足客户从咨询、技术实施到运维完整的端到端需求。公司业务经历重组优化，目前已成为山能集团麾下区域型数字化企业。云鼎科技前身为山东地矿局内上市企业，2020年初股东变更为山能集团，并在山东省国资委和山能集团的支持下剥离不良资产，并转型为科技型企业。2022年公司完成向山能集团的定增，资金用于偿还债务和补充流动资金，山能集团持股比例由16.71%增加至35.93%，优化了公司股权结构。在公司业务线调整方面，公司2020年收购北斗天地和国拓科技股权，两家子公司分别负责公司智慧矿山和煤气化专利技术业务；在山能集团的推动下，2021年山能数科成立，专注于集团级ERP的实施；2022年公司完成德通电气57.41%股权的收购，补齐选煤厂智能化领域的业务链条，强化智能矿山领域的综合服务能力。未来在智慧矿山领域，公司将从山东省以及山能集团业务出发，逐步向其他集团及区域渗透。公司联合山能集团，积极拥抱华为，开展AI+煤矿场景化应用验证。7月18日，公司与股东山能集团，联手华为发布盘古矿山大模型，并实现大模型在矿山领域的首次商用落地。公司为山能集团搭建了人工智能训练中心，完成采煤、掘进、主运、辅运、提升、安监、防冲、洗选、焦化等9个专业及21个场景，验证了40多项算法研发和应用，并在兴隆庄煤矿、李楼煤业等多个矿井落地应用。人工智能模型的落地周期由1-2月缩短为2-3周，识别精度在实测场景中提升了20%，减轻超过80%的数据样本标注工作量，从而释放出大量人力资源。此外公司基于矿鸿OS，与华为合作研发了职业大健康系统算法、智能可穿戴设备等，丰富了公司的产品矩阵。煤炭采选板块实现业绩突破。经过业务重组，公司2022年实现营业收入10.91亿元，同比增长114.69%；实现归母净利润0.25亿元，同比增长42.6%；公司煤炭采选行业实现收入6.40亿元，同比增长108.54%，占总营收比例为63%。2023年上半年，煤炭开采及洗选业务仍为公司第一大业务，该业务实现营业收入2.70亿元，同比增长2.13%，占营收比例约为58%。预计未来公司仍将以煤炭智能化建设为主线，逐步实现工业互联网、数字化业务的拓展。5.4.梅安森：煤矿安监细分领域优质企业梅安森基于物联网技术，提供“物联网+安全与应急、矿山、城市管理、环保”整体解决方案和运维服务。公司产品涵盖物联网技术开发与应用，满足矿山、城市管理、环保各领域的相关应用场景：矿山业务：涵盖信息基础设施、智能地质保障、智能主煤流运输、智能辅助运输、智能通风、智能供电与给排水、智能安全监控系统、智能洗选、智慧园区以及经营管理等全链条的智能化矿山建设产品体系；其中，公司智能安全监控系统包含煤矿安全监控、井下人员定