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電子控制模塊在爆破領域的應用
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 盛景微    2023-10-07

在爆破領域，電子控制模塊是電子雷管的核心組件，與起爆控制器構成電子雷管起爆系統(tǒng)的關鍵組成部分，實現(xiàn)電子雷管精準起爆。

（1）電子雷管較傳統(tǒng)工業(yè)雷管具備明顯優(yōu)勢

電子雷管又稱數(shù)碼電子雷管、數(shù)碼雷管或工業(yè)數(shù)碼電子雷管，即采用電子控制模塊對起爆過程進行控制的電雷管。傳統(tǒng)工業(yè)雷管主要為導爆管雷管、工業(yè)電雷管，通過內(nèi)置的化學延期藥劑實現(xiàn)延期。

電子雷管采用電子控制模塊替代化學延期藥劑實現(xiàn)延期，相較傳統(tǒng)工業(yè)雷管具有更高的安全性、可靠性與爆破效率。

（2）電子控制模塊是電子雷管的核心組件

電子控制模塊是電子雷管的核心組件，電子雷管通過電子控制模塊實現(xiàn)可靠通信、身份識別、狀態(tài)檢測、精準延時、起爆控制等關鍵功能。同時，電子控制模塊能夠內(nèi)置密碼和身份碼，使得電子雷管起爆系統(tǒng)具有安全管控功能，行業(yè)主管部門已建立電子雷管的安全管控機制，能夠?qū)崿F(xiàn)電子雷管在生產(chǎn)、存儲、流通和使用各環(huán)節(jié)的閉環(huán)管控，特別是通過密碼與授權控制起爆的功能有效杜絕了涉爆危險品的非法使用，有利于提高社會公共安全水平。

典型的電子控制模塊主要由芯片、儲能元器件、開關元器件、防護元器件及點火元器件組成。電子控制模塊獲取起爆控制器提供的電源，可執(zhí)行身份識別、在線檢測、授時延時、起爆控制等多種指令。

起爆時，芯片接收到指令并通過身份識別后，按照指令進行高精度延期，延期結束后控制電子開關導通，儲能元器件的能量通過開關元器件釋放至點火元器件上完成電子雷管起爆。典型的電子控制模塊的各組成部分及相應功能如下圖所示：

（3）電子控制模塊在爆破領域的市場發(fā)展概況

①民爆行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需求推動電子控制模塊細分行業(yè)發(fā)展

傳統(tǒng)工業(yè)雷管通過內(nèi)置的化學延期藥劑實現(xiàn)延期，安全性、可靠性較差，爆破效率較低。隨著芯片與電子元器件行業(yè)的快速發(fā)展，國外從 20 世紀 80 年代初開始研究開發(fā)爆破專用電子控制模塊，于 80 年代中期形成了電子雷管產(chǎn)品，但總體處于研發(fā)和應用試驗階段。

20 世紀 90 年代，憑借安全、精準、高效爆破等優(yōu)勢，嵌入電子控制模塊的電子雷管大量替代傳統(tǒng)工業(yè)雷管，獲得了較快發(fā)展，下游電子雷管市場逐漸趨于成熟。這一階段，瑞典諾貝爾公司、南非 AEL 公司憑借出色的研究能力在競爭中獲得了領先地位，同時市場也涌現(xiàn)了多家開發(fā)、生產(chǎn)爆破專用電子控制模塊和電子雷管的企業(yè)。

2006 年，三峽大壩圍堰拆除采用 Orica 公司的電子雷管產(chǎn)品，系國內(nèi)首次采用電子雷管進行爆破。隨后，國內(nèi)企業(yè)開始研發(fā)電子控制模塊，經(jīng)過十多年的研發(fā)、驗證和工程應用，技術水平日臻成熟，推動了國內(nèi)電子控制模塊細分市場的逐步發(fā)展。

②近年來電子雷管市場迅速發(fā)展，拉動電子控制模塊市場快速增長

隨著技術實力的提升和爆破工程實踐驗證，國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的電子控制模塊性能逐步提升、制造成本下降，有效降低了電子雷管使用成本，使得電子雷管具備良好的經(jīng)濟性，可廣泛用于各類爆破場景，如一般露天爆破、隧道爆破、地下金屬礦開采和大型拋擲爆破等。對爆破用戶而言，使用電子雷管可以顯著提升安全性、可靠性與爆破效果，并使得爆破綜合成本明顯下降；對監(jiān)管部門而言，使用電子雷管使得安全管控更加便捷、高效，為電子雷管的廣泛推廣應用奠定了基礎。

近年來，國家頒布了各種政策，大力支持電子雷管的推廣應用。工業(yè)和信息化部于 2018 年頒發(fā)《關于推進民爆行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》，加大對數(shù)碼電子雷管的推廣應用力度；并于 2021 年 11 月發(fā)布《“十四五”民用爆炸物品行業(yè)安全發(fā)展規(guī)劃》，要求除保留少量產(chǎn)能用于出口或其它經(jīng)許可的特殊用途外，2022年 6 月底前停止生產(chǎn)、8 月底前停止銷售除工業(yè)數(shù)碼電子雷管外的其它工業(yè)雷管。

在政策的大力支持下，電子雷管市場迎來爆發(fā)式增長，相應推動了爆破專用電子控制模塊市場的快速增長。2018 年以來，電子雷管產(chǎn)量從 2018 年的 0.16 億發(fā)增長至 2022 年的 3.44 億發(fā)，平均年化復合增長率為 115.33%；電子雷管替代率（電子雷管產(chǎn)量/工業(yè)雷管總產(chǎn)量）逐年上升，從 2018 年的 1.28%提升至 2022年的 42.73%。盡管電子雷管替代率提升較快，但距離政策要求的 100%替代率仍存在一定差距，爆破專用電子控制模塊及電子雷管的市場空間較為廣闊。

（4）電子控制模塊在爆破領域的應用場景

電子控制模塊作為電子雷管的核心組件，主要結合電子雷管的不同應用場景進行設計、開發(fā)，下游民爆企業(yè)將電子控制模塊置入電子雷管中，最終銷售并應用于各類礦山開采與大型基礎設施建設領域。

在經(jīng)濟上行周期，煤、鐵、銅等各類礦產(chǎn)品的需求相應增加，加上“雙碳”目標下新能源汽車等產(chǎn)業(yè)對鋰、鎳等礦產(chǎn)資源的需求大幅上升，將使得礦產(chǎn)資源開采量有所增加，相應推動電子雷管的市場需求。在經(jīng)濟下行周期，國家將統(tǒng)籌加大交通運輸（鐵路、公路等）、能源、通信、水利等基礎設施建設，也將帶動電子雷管等民用爆炸物品行業(yè)發(fā)展。

因此，礦山開采與基礎設施建設互為補充，為電子雷管等民用爆炸物品提供了較為穩(wěn)定的市場需求，相應支撐了電子控制模塊與起爆控制器市場的發(fā)展。

此外，煤礦許用電子雷管預計將投入市場，成為電子控制模塊市場新的增長點。根據(jù)《“十四五”民用爆炸物品行業(yè)安全發(fā)展規(guī)劃》，要發(fā)展高穩(wěn)定性、可靠性工業(yè)數(shù)碼電子雷管，適應煤礦井下等特殊場所應用的工業(yè)數(shù)碼電子雷管。由于煤礦許用電子雷管應用于存在可燃氣和煤塵爆炸危險的礦井爆破作業(yè)，對電子控制模塊技術準入條件要求較高，需要確保電路具有足夠高的安全設計。

（5）國內(nèi)爆破企業(yè)在海外市場的發(fā)展

民爆行業(yè)在“十三五”期間積極響應“一帶一路”號召，積極推進民爆生產(chǎn)、爆破服務的一體化發(fā)展，加強國際交流合作。民爆企業(yè)不斷提高“走出去”能力，與礦山企業(yè)、工程建設企業(yè)等采取聯(lián)合投標、共同開發(fā)的方式，大力開拓國際市場，同時，積極到國外投資建設生產(chǎn)設施，提供爆破作業(yè)一體化服務。

2021年初，民爆行業(yè)生產(chǎn)總值前 20 名生產(chǎn)企業(yè)集團中，有 8 家分別在亞洲、非洲、南美洲的 14個國家有建廠或并購等投資計劃，總投資額近 7.1 億元。國內(nèi)電子雷管生產(chǎn)企業(yè)拓展海外市場，將給電子控制模塊細分市場帶來新的增長點。

隨著技術、產(chǎn)品的不斷成熟，國內(nèi)電子控制模塊在產(chǎn)品性能上與國外同類產(chǎn)品相比差距逐步縮小，而銷售價格遠遠低于國外同類產(chǎn)品。因此，電子控制模塊已具備走出國門、走向國際市場的條件，在南非、南美與澳洲等礦產(chǎn)資源豐富的國家和地區(qū)具備中高端應用市場的競爭力，海外市場具有良好的發(fā)展空間。