面對中國「富煤、貧油、少氣」的資源稟賦，煤炭行業在過去幾十年間充分發揮能源「壓艙石」作用，為中國社會、經濟、工業、民生等方面的發展提供了強大的支持。
新時期，國民經濟步入新常態，而煤炭行業正面臨四期疊加局面，即「需求增速放緩期、過剩產能和庫存消化期、環境制約強化期、結構調整攻堅期」；如何有效實現產業轉型升級，做好煤炭這篇大文章成為發展重點。
#智慧礦山#的興起，為煤炭行業轉型升級提供了優質解決方案。通過將新一代智能科技與傳統煤炭生產工藝創新融合，提升行業整體科技實力、轉變煤炭行業傳統形象，促進行業提質增效，是重塑煤炭產業價值體系的一次重要機遇。
01上位政策支持智慧礦山建設
國家著力推動煤炭數位化轉型升級，各省助力智慧礦山項目落地發展。2020年3月，國家發改委、能源局等8部委聯合印發《關於加快煤礦智能化發展的指導意見》，同年5月起，山西、內蒙古、山東、貴州、河南等省份皆已發布《山西省煤礦智能化建設實施意見》《河南省煤礦智能化建設實施方案》等具體的煤礦智能化階段性實施細則，明確提出加快推進煤炭行業供給側結構性改革，推動智能化技術與煤炭產業融合發展，為煤礦智能化水平奠定基礎。
02何為智慧礦山
智慧礦山是在現有煤炭綜合機械化基礎上，進一步實現智慧化發展的整合過程，是一個多學科交叉融合的複雜問題，涉及多系統、多層次、多技術、多專業、多領域、多工種相互匹配融合的複雜巨系統。
國家八部委《指導意見》對礦山智能化給出了初步定義：
即煤炭智能化是煤炭工業高質量發展的核心技術支撐，是將人工智慧、工業物聯網、雲計算、大數據、機器人、智能裝備等與現代煤炭開發利用深度融合，形成全面感知、實時互聯、分析決策、自主學習、動態預測、協同控制的智能系統，實現煤礦開拓、採掘、通風、洗選、安全保障、運輸、管理等多過程的智能化運行。
當前煤礦智能化發展尚處於初級階段，發展理念和技術體系不夠成熟，行業標準體系有待統一。安永以國家智慧礦山《指導意見》為基礎，同時綜合借鑑智慧礦山領軍專家王國法院士《煤礦智能化標準體系框架與建設思路》界定智慧礦山標準體系框架如下圖：
由圖可見，智慧礦山體系由通用基礎、技術平臺、智能控制系統及裝備、安全監控及防控裝備、信息網際網路與生產保障六大模塊組成，涵蓋煤礦設計標準、硬體設備、軟體平臺、通訊技術、後期運維等多方面環節；通過對各環節進行升級改造，最終實現煤礦的智慧化轉型。
03建設智慧礦山有何優勢？
安永認為，礦山智能化正在成為全球煤炭行業公認的發展趨勢，必將帶來前所未有的革命性變化。其主要優勢可體現為五大方面：
（1）助力煤礦企業降本增效
智慧礦山將助力礦井下智能化、數位化技術和裝備的推廣運用，井下各生產系統之間聯動控制和全數位化傳輸，通過煤礦智慧大腦進行統一指揮調度，推動煤礦場景從自動化向智能化的轉變，基於智慧化決策大幅提升煤礦井下各場景的生產效率，得以實現井下「用人少、效率高」的智能化發展，推動全國煤礦企業降本增效。
（2）有效保障礦井人員安全
近年來我國煤炭安全已取得了長足進步，但礦井作業工人的職業風險依然較高，人員死亡率仍是建築行業的兩倍之多，相較部分發達國家仍存在較大差距。而智慧礦山能夠通過應用5G、物聯網技術，實現井下裝備與系統的遠程操控、風險提前預警等一系列智能化功能，從源頭根除礦井事故發生風險，有效保障井下工人的人身安全。
（3）促進智慧產業集群發展
智慧礦山的升級改造，能夠間接拉動煤炭行業智能工廠和數位化車間建設，加速推進大型煤機裝備、煤礦機器人研發及產業化應用，提高智能裝備的成套化和國產化水平，能夠有效集聚區域內外優質產業資源，促進形成千億級智慧產業集群，能夠與國家新型工業化產業示範基地、國家智慧礦山產業集群品牌建設示範區等重點項目形成聯動，充分推動國內智慧產業發展。
（4）改變煤炭行業傳統形象
智慧礦山通過優化改造煤炭產出方式，能夠有效改善煤炭行業傳統髒、亂、差的中低端從業形象，推動行業向綠色低碳轉變、向中高端轉變、向創新驅動轉變，同時助力區域加速新舊動能轉化，培育戰略性新興產業，推進 「綠水青山就是金山銀山」生態文明建設，促進煤炭生產區域的產業結構調整，逐步從高度資源依賴向綠色可持續方向轉變。
（5）借勢落地布局「新基建」
依託區域建設智慧礦山的創新勢能，藉助新基建發展大勢，推動工業網際網路、大數據中心、5G基站建設應用，著力培育融合井工前沿技術，加快現代信息技術在煤炭工業領域的推廣應用，形成以智慧生態「朋友圈」撬動產業創新力，大幅度提高煤炭開發過程的創新實力，助推煤炭產業加速「新基建」的深度布局。
04智慧礦山催生萬億級市場空間
建設智慧礦山蘊含了萬億級的廣闊市場空間。安永依據標準體系框架並結合煤礦實際升級改造案例，估算單礦投資改造費用，並在煤礦種類方面，劃分為新建礦井及生產礦井兩種類型，在年產能方面，以120萬噸和500萬噸為線，劃分為三種產能等級。經測算，已有生產型礦井單礦智能化改造升級費用約在1.49億元人民幣至2.63億元人民幣之間，而新建型礦井單礦改造費用約在1.95億元人民幣至3.85億元人民幣之間。
根據國家能源局於2019年發布的《全國煤礦生產能力情況統計》，排除產能過低和已經整改關停的煤礦後，全國煤礦數量近4,500座，依照不同產能等級進行改造金額測算後，智慧礦山整體市場規模超過一萬億元人民幣，發展前景廣闊。
05智慧礦山建設具備多樣機遇
安永認為，當前智慧礦山領域具備三大發展趨勢：
智慧礦山整體解決方案仍為空白，缺乏全球領先的智慧礦山解決方案服務商。目前智慧礦山領域的解決方案提供商多致力於深耕單個領域，尚無可提供智慧礦山整體解決方案的企業出現。縱觀行業整體，當前尚未形成明確的龍頭企業，能夠引領我國煤炭行業數位化、智慧化轉型、高質量發展。
礦用5G通信成為智慧礦山行業的重點突破方向，應用研發正在不斷加速。速度更快、時延更小、連接更多、跨區連接速度快、可實現跨區網絡無縫切換是5G的特性，井下水、火、瓦斯、煤塵、頂板、衝擊地壓、熱害七大災害的防範急需高速、大帶寬5G的支撐。當前煤礦領域的企業陸續與通信技術服務商開展跨界合作，旨在突破礦用5G技術搶佔市場。
國內眾多煤企積極推廣煤機裝備的智能升級，加快智能生產線的建設。國內各大煤機裝備企業大力推廣精益生產理念，加大新興智能科技應用，加快智能生產線、智能車間、智能工廠的建設，積極打造煤機裝備、鑽機、安全儀器儀表智能製造基地，形成數據驅動的智能製造模式，快速彌補與國際先進產品在產品設計、工藝、質量、性能等方面的差距，持續提高產品附加值，並爭取在智能綜採成套設備、智能快速掘進設備、連續化輔助運輸、煤礦機器人等核心裝備技術領域取得率先突破，推動行業整體突破。
結合上述三大趨勢，以及對智慧礦山行業綜合研判，安永認為，入局智慧礦山相關領域企業可重點關注智慧礦山綜合解決方案、5G通信及智能裝備三大領域，圍繞具備良好發展前景的產品開展布局。
06智慧礦山綜合解決方案
智慧礦山解決方案可分為三大服務範圍：設計諮詢、項目集成工程、後端運維服務。
設計諮詢
主要為煤礦智能化升級建設的頂層科學規劃與實施方案設計，通過應用地理信息系統（GIS, Geographic Information System）、建築信息模型（BIM, Building Information Modeling）、城市信息模型（CIM, City Information Modeling）等數位化技術，完成對智能化控制系統、綜採工作面升級、智能裝備等方面與煤礦智能化升級改造相關的設計諮詢服務，主要針對新建礦井及生產型礦井改造升級提供支持。
項目集成工程
通過集成數據採集、存儲、加工、建模、應用分析等環節，形成煤礦工業網際網路大數據平臺，並基於SCADA等技術軟體，開發形成煤炭生產系統間的多級分布式中央控制系統，推動生產過程自動控制與自主調度。
後端運維服務
為客戶提供系統性的專業化服務，主要包括後端軟體平臺的日常維護與更新迭代、數據安全、數據資產保護、網絡邊界安全的態勢感知服務，以及控制器、傳感器、執行器等智能裝備的日常維護、定期更換等業務。
5G通信
5G通信作為新一代智慧礦山信息技術，在智慧礦山應用主要包括三方面：雲網融合、基於5G組網的智慧礦山調度平臺、5G工業網際網路模組。
5G組網
混合組網超融合軟體，推進5G、4G、WIFI6等網絡技術結合，打造雲-邊-端協同的智能化5G組網，打通有線網絡與無線網絡間的通信，基於5G技術實現井下自控智能化，同時未來融合基於蜂窩組網的NB-IoT技術，和LoRa等遠距離傳輸技術，以及短距傳輸的ZigBee技術，有效應對井下複雜環境，提升井下物聯網水平，實現井下煤礦人、機、物、環等全生產要素的智能互聯管理。
基於5G組網的智慧礦山調度平臺
以5G組網的超融合軟體為技術基礎支撐，集成井下全部安全監控相關的系統，包括安全監控系統、人員監測系統、人員定位系統、智能礦井通風排運系統、礦燈充電櫃及管理系統、膠帶機監控系統、機車監控儀系統、工業電視系統，同時完成設備遠程控制與檢測維護、預測性保護、設備3D可視化管理、無人駕駛與操控、環境監控預警等，通過對數據的融合、聯動、分析，打造形成井下應急聯動一體化調度平臺和數據中心。
5G工業網際網路模組
基於井下設備智能化改造需求，布局5G工業網際網路模組，即將終端設備接入5G網絡的關鍵部件。通過其與控制器、傳感器、攝像頭、井下大型設備進行結合，使得現有的前端設備均具備5G邊緣計算、5G通信、千兆傳輸等能力，保障完成井下信息接入，保障調度平臺對整個礦井的實時檢測監控。
智能裝備
智能裝備作為智慧礦山主要應用設備，目前三類產品具備較強發展前景，其一是自動化控制裝備，其二是關鍵共性技術裝備，其三是煤機裝備與智慧機器人。
自動化控制裝備
主要布局產品包括各類礦用控制器、傳感器、執行器及井下監控儀器，通過將自動化控制裝備與井下大型生產設備進行集成，有效保障井下開採環境、數據信息，能夠實時傳輸至控制平臺，實現採－掘－機－運－支等環節安全高效運行，實現煤礦遠程監視、自主決策。
關鍵共性技術裝備
由於未來礦用機器進一步替代人員，對電力能源穩定供應要求進一步提升，井工電力分配、輸送、變頻、存儲等產品關鍵共性技術裝備需求逐步提升。可著眼布局：井下變配電設施，如移動變電站、變頻調速裝置；井下開關，如高壓開關櫃、磁力啟動開關、隔爆饋電開關等；電機設備，如永磁電機、防爆型電機等產品。
煤機裝備與智慧機器人
依照國家煤監局發布的《煤礦機器人重點研發目錄》，新型智能化煤礦機器人成為發展重點，煤炭企業可進一步完成對採、掘、機、運、支、安全巡檢等環節優質產業經驗技術的總結，促進相關產品研發，推動實現井下多工種設備協同工作，實現機器人群組有效控制聯動，最終實現井下少人化與無人化作業。
智慧礦山發展思路
安永認為，智慧礦山領域具備廣闊前景，傳統煤炭企業在入局時，需酌情考慮從四方面入手，以「標準制訂、創新突破、服務集成、智慧賦能」為發展思路，整合內外部智慧科技、裝備、人才等資源，並最終發展形成煤礦全產業鏈、全場景的智慧礦山發展體系。
標準制訂：布局智慧礦山需優先依託強大技術基礎和人才實力，加強對煤礦智能化建設術語、通信傳輸協議、數據存儲、數據融合管理等的技術規範與標準制訂，推進智慧礦山行業標準的制訂和實施，儘量爭取掌握行業話語權。
創新突破：發揮智慧礦山引領示範作用，聯合區域大型煤炭集團共同打通各要素、流程、價值鏈，在智慧礦山前沿領域突破行業共性的核心關鍵技術，強化科技創新實現攻克解決行業痛點，搶佔競爭先機。
服務集成：對標國內、國際一流企業，利用智能化升級帶來的數據紅利，挖潛裝備故障預測、健康評估、能耗管理、遠程維護等服務增值空間，帶動智慧礦山增量市場，促進業務增長和服務提升，向客戶提供從裝備到服務的「全生命周期一站式」服務，提高客戶粘性，構建持續穩定的收益來源。
智慧賦能：結合企業自身優勢產業，率先推進智慧化升級，待具備一定發展實力，形成一定產業品牌後，逐步向全行業輸出綜合解決方案，賦能於全國礦山智能化改造，促進行業高質量發展。
相信未來會有更多智慧礦山企業在轉型浪潮中脫穎而出，共同推動煤炭行業步入智慧新篇章。
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