2021年煤矿智能化产业分析

来源：东方证券，浦俊懿

一. 多重有利条件共振，煤矿智能化开启新篇章

1.1 煤矿生产模式进入全面智能时代

目前，国内能源消费结构中，原煤仍然占据较高比例。据统计，2020 年全国煤炭消费量 占能源消费总量的 56.8%，较 2019 年下降 0.9 个百分点。2011 年至 2020 年的 10 年 间，煤炭在我国能源消费结构中的比重从 70%降至 56.8%，但占比仍然超过 50%，是 目前国内消耗最多的能源。

双碳工作推进，新能源消费比重有望明显提升，但传统能源仍将在较长一段时间占据较 高比重。2020 年，水电、核电、风电、光伏等非化石能源消费比重为 15.9%，相比 2011 年提升超过 7 个百分点。到 2030 年，非化石能源消 费比重达到 25%左右，风电、太阳能发电总装机容量达到 12 亿千瓦以上，二氧化碳排 放量达到峰值并实现稳中有降；到 2060 年，非化石能源消费比重达到 80%以上，碳中 和目标顺利实现。由此可见，国内非化石能源消费比重有望在 2021-2025 年间提升约 9 个百分点。但火力发电、钢铁冶炼、供暖等诸多行业仍依赖煤炭能源，传统能源仍将在 较长一段时间占据较高的比重。

双碳和数据智能要素叠加，驱动煤矿生产模式进入全面智能化时代。我们认为，煤矿生 产模式经历了纯人力、机械化、设备数字化的发展阶段，正步入全面智能化的阶段，生 产效率、管控精细度都有望实现明显提升。双碳时代，对煤矿生产的高效率、精细化程 度提出更高要求，传统的机械式、半自动化式的方式难以实现精细管控、即时响应的需 求，而数据智能化则恰好为实现精细化和高度自动化提供了有力的技术支撑。

1.2 煤矿智能化已具备多个现实有利条件和政策催化剂

我们认为，煤矿智能化建设已经具备了 4 个现实基础条件和 1 个关键催化剂。4 个现实条件是：1）落后产能出清，头部集中化趋势加强，有利于集中管控；2）大型 煤矿的机械化程度已经较高，设备自动化是数字化、智能化的前提；3) 5G、边缘计算、 物联网相关技术迭代升级，具备了复杂场景一体化数字平台的应用能力。4）行业政策 和标准陆续出台。（报告来源：未来智库）

1 个关键催化剂：华为鸿蒙入场，有望成为智慧矿山生态建设的中坚力量。 原煤产能头部集中趋势加强，客观上有助于行业政策及标准更有效的实施。“十三五” 期间，全国累计退出煤矿 5500 处、退出落后煤炭产能 10 亿吨/年以上。截至 2020 年 底，全国煤矿数量减少到 4700 处以下，平均单井（矿）产能提高到 110 万吨/年以上。大型现代化煤矿成为全国煤炭生产的主体：年产 120 万吨以上大型煤矿 1200 处以上， 产量占全国 80%左右，其中，年产千万吨级煤矿 52 处，产能 8.2 亿吨/年；年产 30 万 吨以下的小煤矿数量、产能下降到 1000 处以下和 1.1 亿吨/年。前 8 家大型企业原煤 产量占全国的 47.6%，亿吨级以上企业煤炭产量占全国 43%；千万吨级以上企业煤炭产 量 30.0 亿吨，占全国的 77%。

而且，煤矿资源的自然分布本身就具有较强的区域集中性，内蒙古、山西、陕西原煤产 量达 10.6 亿吨、10.1 亿吨、6.8 亿吨，占规模以上企业原煤产量比重分别为 26%、27%、 17%，3 个省份合计占比达 70%。我们认为，煤矿产能向头部集中，客观上为产业政策 及标准的有效实施提供了较好的基础，有助于更加清晰有效的整体调控。煤矿产能集中化提升的同时，煤矿机械化程度也随之不断提升，行业规范性和安全性得 到有效改善。2020 年，国内大型煤炭生产企业机械化程度已经达到 98.86%，大型煤炭 企业原煤生产人员效率达到 8.656 吨/工，百万吨死亡率降低至 0.059 人/百万吨。

5G、边缘计算、工业物联网、GIS 等技术的迭代升级，为实现高度数字化、一体化的智 慧矿山软件平台提供了坚实的技术基础。进入 2021 年，5G 技术已经广泛向各个场景渗 透，包括交通、安防、医院、教育、电力、车联网、智能家居等诸多领域，相关配套技 术群、产业链、行业标准也都得到了充分的实践验证，从而开始向更复杂、要求更高的 工业生产领域渗透，尤其是终端智能化、数字化得到充分发展。

边缘计算的发展，使得 智能终端得到有效的整体协同控制，降低后端数据负载压力同时确保了终端的即时响应；工业物联网技术群、GIS 等相关技术的发展，则使得具体场景的流程、规格等复杂需求 有了落地的可能。整体来看，智慧矿山是基于现有各项先进技术对矿山工作流程和管控 的数字化实现。

近年来，一系列的相关政策逐渐推进，使得智慧煤矿建设逐渐获得了较为成熟的政策基 础和规范指引。2016 年，《全国矿产资源规划(2016～2020 年)》发布，明确提出未来 五年要大力推进矿业领域科技创新，加快建设数字化、智能化、自动化矿山，大力发展 “互联网+矿业”。2018 年 5 月，国家标准《智慧矿山信息系统通用技术规范》 (GB/T34679-2017)正式颁布实施，标志着我国智能化矿山建设已开始真正落地。

2019 年，国家煤矿安全监察局发布《煤矿机器人重点研发目录》，明确将大力推动煤矿现场作业的少人化和无人化。2020 年以来，相关政策出台的频次、范围、详细程度都较前几 年有明显提升，我们认为行业有望受政策驱动进入加速落地和发展阶段。

2021 年 6 月 5 日，国家能源局、国家矿山安全监察局研究制定了《煤矿智能化建设指 南（2021 年版）》智能化煤矿应基于工业互联网平台的建设思路，采用一套标准体系、 构建一张全面感知网络、建设一条高速数据传输通道、形成一个大数据应用中心， 面向 不同业务部门实现按需服务。煤矿智能化建设积极启动，工作面的智能化改造快速推进。

2017 年全国煤矿仅 47 个智 能化采掘工作面，2020 年增至 494 个；已有采煤、钻锚、巡检等 19 种机器人在煤矿现 场实施应用。据中国煤炭工业协会预计，到十四五末，全国有望建成智能化生产煤矿数 量 1000 处以上，煤矿采煤机械化程度达到 90%以上，掘进机械化程度达到 75%以上。

2021 年 9 月 14 日，国家能源集团、华为共同举办“矿鸿操作系统”发布会。矿监局、 工信部、科技部、能源局、煤炭工业协会、国家能源集团、华为等政府机构与企业代表 出席。我们认为，矿鸿有望成为智慧矿山底层架构，成为打通各个设备、实现统一协调 的基础，有望带动整个生态系统健康有序发展。

华为联合生态伙伴提出“3 个 1+N+5”（一网、一云、一平台、N 应用、五中心）的智 能矿山整体架构，利用 5G+AI+鲲鹏云等先进的 ICT 技术与矿业生产融合，助力实现少 人开采、智能运输、无人值守、无人驾驶、智能管控等目标，从而提升煤矿企业本质安 全生产水平，帮助矿业企业加速走向智能化，最终实现少人化、无人化的愿景目标。

数字平台是华为智慧矿山解决方案的核心，通过融合 NewICT 技术，包括 AI、大数据、 物联网、视频云、GIS、融合通信等平台能力，并基于 ROMA 将平台能力封装成各类服 务，为业务应用提供共性平台能力的支撑，将各类智慧应用从平台重复建设和繁复对接 中解脱出来，聚焦在业务实现即可；同时通过 WeLink 实现各类业务应用的统一入口， 使能智慧应用的建设。

二. 煤矿智能化软件公司崛起

2.1 工大高科：井下轨道信号控制与智能调度龙头

工大高科成立于 2001 年，于 2021 年在科创板上市。公司是工业铁路、智能化矿山领 域信号控制与安全调度完整解决方案提供商，提供物流智能化管理、矿井无人驾驶、矿 井机车车辆运输智能调度指挥、移动目标精确定位与管控一体化、无线通信（5G/WiFi6） 等解决方案，产品已经广泛应用于冶金、矿山、石化、港口、电力等行业，覆盖国内 31 个省、市、自治区。

公司矿井井下窄轨信号控制与智能调度产品以自研的矿用轨道运输监控系统为核心，通 过构建多网合一的矿山井下高速信息传输通道，采用先进的工业物联网技术，在矿井综 合自动化系统的基础上，将井下机车、人员、胶轮车、矿车、物料、设备等移动对象的 目标身份识别、移动轨迹跟踪、联锁协同控制、运行状态监测、流转过程管理、设备信 息交互、远程信息发布等功能综合集成，实现统一技术平台下的矿井移动目标综合安全 监控与信息管理。产品既可以为客户提供具有全面功能的矿井井下窄轨信号控制与智能 调度的综合业务平台，也可以根据客户需要提供定制化的各个分项系统产品。

公司矿用产品的基础和核心是 KJ293（A）矿用轨道运输监控系统，这是一套用于恶劣 环境的分布式工业控制系统。系统以二级计算机网络为核心，可在地面主控室对矿井的 轨道运输实现监控，在调度终端实时显示井下各列车位置、车号及信号灯、道岔状态和 区段占用情况。系统能随时反映全部设备和传感器的工作状态，且能进行故障自动诊断、 报警，记录运行过程数据，生成管理报表和列车循环图。目前，这一系统在国内市场占 有率高达 80%以上，是井下无人驾驶系统和车皮物料跟踪系统的基础。（报告来源：未来智库）

2.2 龙软科技：智慧矿山 GIS 龙头，拓展整体解决方案

龙软科技成立于 2002 年，总部位于北京中关村国家自主创新示范区，为北京市 A 类高 新技术、双软认证企业。公司以自主研发的“龙软地理信息系统”为核心，为企业、政 府、公众提供智慧矿山、智慧安监、智慧城市整体解决方案。公司成立二十年来，始终 贴合煤炭工业，自主研发并依托北京大学战略合作背景，强化协同。

公司技术实力雄厚，获得行业主流客户认可，市场占有率较高。目前，公司的技术和产 品已在全国 18 省市、90 多家能源集团、1400 余家煤炭单位和部分城市、石油天然气 及行业监管单位得到成功应用。其中，大中型矿业集团 120 万吨及以上生产矿井的用户 比例达 82.9%，居全行业首位，2020 年中国煤炭企业 50 强中有 44 家为公司客户。公 司及其研发团队主持或参与国家级项目 9 项，荣获国家科技进步奖 2 项，煤炭工业协会 及教育部科技进步一等奖 5 项，其他省部级奖和行业奖数十项，获专利和软件著作权 100 余项。

公司拥有智能矿山信息化领域最为完整的技术体系、产品体系及研发储备。公司提供从 GIS 软件、 MES 到基于分布式协同“一张图” 的安全生产管理平台、“透明化矿山” 管控平台等专业解决方案，实现了公司软件产品的模块化、系统化、平台化、服务化。

应用的行业从煤炭单一行业，拓展到石油天然气、应急救援、政府安监、科研院所及高 校等多行业、多领域，实现了以 LongRuan GIS 为基础平台的持续创新研发及应用。公司将核心产品和服务标准化、模块化，并可根据客户需求进行定制化开发。公司以自 主研发的“龙软专业地理信息系统”为底层开发平台，主要产品包括 LongRuan GIS、 LongRuan GIS“一张图” 、 LongRuan 安全云三大基础技术平台及在其基础上开发 的系列专业应用软件。

Longruan GIS 是构建“数字矿山”、“智能矿山”的基础空间数据集成和管理平台。Longruan GIS 平台软件具有通用 GIS 平台的大部分特征，由于矿山行业的特殊性和 井下采矿的复杂性，需要融入地质学、测量学、采矿学等大量的煤矿专业技术。Longruan GIS 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，既考虑 到了煤矿井上下空间对象的复杂性、空间变量的动态变化性，也考虑到了大量空间信息 的灰色性和模糊性，适合于处理煤矿专业数据。（报告来源：未来智库）

公司的智能矿山解决方案包括自主知识产权基础平台、智能管控综合解决方案、智能开 采技术解决方案、互联网+矿山监管解决方案、智能矿山工业物联网设备等，涵盖了矿 山生产和管控的多个重要环节。

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