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電子控制模塊在爆破領(lǐng)域的應(yīng)用
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 盛景微    2024-01-23

在爆破領(lǐng)域，電子控制模塊是電子雷管的核心組件，與起爆控制器構(gòu)成電子雷管起爆系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，實(shí)現(xiàn)電子雷管精準(zhǔn)起爆。

（1）電子雷管較傳統(tǒng)工業(yè)雷管具備明顯優(yōu)勢(shì)

電子雷管又稱(chēng)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(duì)起爆過(guò)程進(jìn)行控制的電雷管。傳統(tǒng)工業(yè)雷管主要為導(dǎo)爆管雷管、工業(yè)電雷管，通過(guò)內(nèi)置的化學(xué)延期藥劑實(shí)現(xiàn)延期。

電子雷管采用電子控制模塊替代化學(xué)延期藥劑實(shí)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(guò)電子控制模塊實(shí)現(xiàn)可靠通信、身份識(shí)別、狀態(tài)檢測(cè)、精準(zhǔn)延時(shí)、起爆控制等關(guān)鍵功能。同時(shí)，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(mén)已建立電子雷管的安全管控機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)電子雷管在生產(chǎn)、存儲(chǔ)、流通和使用各環(huán)節(jié)的閉環(huán)管控，特別是通過(guò)密碼與授權(quán)控制起爆的功能有效杜絕了涉爆危險(xiǎn)品的非法使用，有利于提高社會(huì)公共安全水平。

典型的電子控制模塊主要由芯片、儲(chǔ)能元器件、開(kāi)關(guān)元器件、防護(hù)元器件及點(diǎn)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(shí)別、在線(xiàn)檢測(cè)、授時(shí)延時(shí)、起爆控制等多種指令。起爆時(shí)，芯片接收到指令并通過(guò)身份識(shí)別后，按照指令進(jìn)行高精度延期，延期結(jié)束后控制電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，儲(chǔ)能元器件的能量通過(guò)開(kāi)關(guān)元器件釋放至點(diǎn)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(yīng)功能如下圖所示：

（3）電子控制模塊在爆破領(lǐng)域的市場(chǎng)發(fā)展概況

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

傳統(tǒng)工業(yè)雷管通過(guò)內(nèi)置的化學(xué)延期藥劑實(shí)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(guó)外從 20 世紀(jì) 80 年代初開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)爆破專(zhuān)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(yīng)用試驗(yàn)階段。

20 世紀(jì) 90 年代，憑借安全、精準(zhǔn)、高效爆破等優(yōu)勢(shì)，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(chǎng)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(jìng)爭(zhēng)中獲得了領(lǐng)先地位，同時(shí)市場(chǎng)也涌現(xiàn)了多家開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)爆破專(zhuān)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(guó)內(nèi)首次采用電子雷管進(jìn)行爆破。隨后，國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始研發(fā)電子控制模塊，經(jīng)過(guò)十多年的研發(fā)、驗(yàn)證和工程應(yīng)用，技術(shù)水平日臻成熟，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)電子控制模塊細(xì)分市場(chǎng)的逐步發(fā)展。

②近年來(lái)電子雷管市場(chǎng)迅速發(fā)展，拉動(dòng)電子控制模塊市場(chǎng)快速增長(zhǎng)

隨著技術(shù)實(shí)力的提升和爆破工程實(shí)踐驗(yàn)證，國(guó)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(jì)性，可廣泛用于各類(lèi)爆破場(chǎng)景，如一般露天爆破、隧道爆破、地下金屬礦開(kāi)采和大型拋擲爆破等。對(duì)爆破用戶(hù)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(duì)監(jiān)管部門(mén)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(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

近年來(lái)，國(guó)家頒布了各種政策，大力支持電子雷管的推廣應(yīng)用。工業(yè)和信息化部于 2018 年頒發(fā)《關(guān)于推進(jìn)民爆行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見(jiàn)》，加大對(duì)數(shù)碼電子雷管的推廣應(yīng)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(xiāo)售除工業(yè)數(shù)碼電子雷管外的其它工業(yè)雷管。

在政策和市場(chǎng)的推動(dòng)下，電子雷管市場(chǎng)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，相應(yīng)推動(dòng)了爆破專(zhuān)用電子控制模塊市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。2018 年以來(lái)，電子雷管產(chǎn)量從 2018 年的 0.16億發(fā)增長(zhǎng)至 2022 年的 3.44 億發(fā)，平均年化復(fù)合增長(zhǎng)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%。2023 年 1-6 月，電子雷管產(chǎn)量為 3.03 億發(fā)，同比增長(zhǎng) 219.17%；電子雷管替代率為 91.27%，較上年同期提高 71 個(gè)百分點(diǎn)。目前，我國(guó)電子雷管已基本實(shí)現(xiàn)全面替代。

（4）電子控制模塊在爆破領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景

電子控制模塊作為電子雷管的核心組件，主要結(jié)合電子雷管的不同應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)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(xiāo)售并應(yīng)用于各類(lèi)礦山開(kāi)采與大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域。在經(jīng)濟(jì)上行周期，煤、鐵、銅等各類(lèi)礦產(chǎn)品的需求相應(yīng)增加，加上“雙碳”目標(biāo)下新能源汽車(chē)等產(chǎn)業(yè)對(duì)鋰、鎳等礦產(chǎn)資源的需求大幅上升，將使得礦產(chǎn)資源開(kāi)采量有所增加，相應(yīng)推動(dòng)電子雷管的市場(chǎng)需求。

在經(jīng)濟(jì)下行周期，國(guó)家將統(tǒng)籌加大交通運(yùn)輸（鐵路、公路等）、能源、通信、水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，也將帶動(dòng)電子雷管等民用爆炸物品行業(yè)發(fā)展。因此，礦山開(kāi)采與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)互為補(bǔ)充，為電子雷管等民用爆炸物品提供了較為穩(wěn)定的市場(chǎng)需求，相應(yīng)支撐了電子控制模塊與起爆控制器市場(chǎng)的發(fā)展。

此外，煤礦許用電子雷管預(yù)計(jì)將投入市場(chǎng)，成為電子控制模塊市場(chǎng)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。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(yīng)煤礦井下等特殊場(chǎng)所應(yīng)用的工業(yè)數(shù)碼電子雷管。

由于煤礦許用電子雷管應(yīng)用于存在可燃?xì)夂兔簤m爆炸危險(xiǎn)的礦井爆破作業(yè)，對(duì)電子控制模塊技術(shù)準(zhǔn)入條件要求較高，需要確保電路具有足夠高的安全設(shè)計(jì)。目前，使用發(fā)行人電子控制模塊的部分民爆企業(yè)已通過(guò)國(guó)家專(zhuān)門(mén)煤礦用產(chǎn)品檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的安全認(rèn)證。未來(lái)，隨著煤礦許用電子雷管投入市場(chǎng)，相應(yīng)的電子控制模塊市場(chǎng)也將迎來(lái)增長(zhǎng)。

（5）國(guó)內(nèi)爆破企業(yè)在海外市場(chǎng)的發(fā)展

民爆行業(yè)在“十三五”期間積極響應(yīng)“一帶一路”號(hào)召，積極推進(jìn)民爆生產(chǎn)、爆破服務(wù)的一體化發(fā)展，加強(qiáng)國(guó)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(shè)企業(yè)等采取聯(lián)合投標(biāo)、共同開(kāi)發(fā)的方式，大力開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)，同時(shí)，積極到國(guó)外投資建設(shè)生產(chǎn)設(shè)施，提供爆破作業(yè)一體化服務(wù)。

2021年初，民爆行業(yè)生產(chǎn)總值前 20 名生產(chǎn)企業(yè)集團(tuán)中，有 8 家分別在亞洲、非洲、南美洲的 14個(gè)國(guó)家有建廠(chǎng)或并購(gòu)等投資計(jì)劃，總投資額近 7.1 億元。國(guó)內(nèi)電子雷管生產(chǎn)企業(yè)拓展海外市場(chǎng)，將給電子控制模塊細(xì)分市場(chǎng)帶來(lái)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

隨著技術(shù)、產(chǎn)品的不斷成熟，國(guó)內(nèi)電子控制模塊在產(chǎn)品性能上與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比差距逐步縮小，而銷(xiāo)售價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。因此，電子控制模塊已具備走出國(guó)門(mén)、走向國(guó)際市場(chǎng)的條件，在南非、南美與澳洲等礦產(chǎn)資源豐富的國(guó)家和地區(qū)具備中高端應(yīng)用市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，海外市場(chǎng)具有良好的發(fā)展空間。