摘要:近年來,隨著城市地鐵、高速公路等交通建設的不斷發展,越來越多的隧道被建造出來。而對于這些隧道的安全問題,巡檢是必不可少的一環。然而,由于隧道內環境復雜、危險系數高等原因,傳統的人力巡檢方式已經無法滿足現代化建設的需求。通過使用隧道巡檢機器人,彌補了人力不足的缺陷,成為現代化建設中的利器,隨著科技的不斷進步和發展,機器人巡檢將會成為未來趨勢。據統計,2016年我國隧道巡檢機器人行業市場規模10208.7萬元,到2022年隧道巡檢機器人行業市場規模達到了27439.5萬元,年復合增長率達到了17.91%。
一、定義及分類
隧道巡檢機器人是一種通過機械臂和攝像頭等設備對隧道進行巡視、數據采集、安全監測、遠程監控和自主導航的機器人。它可以識別和記錄隧道內的情況,檢測和記錄隧道內的故障情況,監測隧道內的安全情況,實現對隧道的實時監控和調度,提供人機交互界面,提高隧道的安全性和效率。目前主流的隧道巡檢機器人可分為軌道式和無軌道式,具體情況如下:
二、行業政策
1、主管部門和監管體制
隧道巡檢機器人行業主管部門主要是指工業和信息化部,其主要職責包括擬訂實施行業規劃、產業政策和標準;監測工業行業日常運行;推動重大技術裝備發展和自主創新;管理通信業;指導推進信息化建設;協調維護國家信息安全等。在隧道巡檢機器人行業,工業和信息化部負責制定相關政策和標準,推動技術創新和產業發展。
行業協會是指中國機械工業聯合會,其主要負責研究行業發展戰略,向政府部門提出有關經濟政策和立法方面的意見和建議;參與制訂行業規劃、產業政策、行業法規,并監督執行;組織貫徹行業標準,推進行業質量管理和質量認證工作;協調產、學、研活動,組織重大科技項目的開發、攻關和新技術、新工藝、新材料的推廣應用等。
2、行業相關政策
近年來,隧道巡檢機器人逐漸得到國家政府的重視,出臺了一系列政策來推動隧道巡檢機器人發展。如2023年1月,工業和信息化部等十七部門發布《“機器人+”應用行動實施方案》,其中提到要提升機器人對高原高寒、惡劣天氣、特殊地質等特殊自然條件下基礎設施建養以及長大穿山隧道、超大跨徑橋梁、深水航道等大型復雜基礎設施建養的適應性。2024年1月,應急管理部、工業和信息化部發布《關于加快應急機器人發展的指導意見》,其中提到針對國家安全生產應急救援隊伍,強化無人機、礦山排水機器人、礦山(隧道)搶險與救生機器人、大流量遠程滅火系統等裝備配備,增配地震和地質災害救援、抗洪搶險等自然災害救援機器人。
三、發展歷程
從發展歷程來看,20世紀90年代我國隧道巡檢機器人行業開始起步,這一時期,機器人技術開始從制造業逐步擴展到非制造領域,特種機器人也應運而生。隧道巡檢機器人作為特種機器人的一種,在這一時期開始得到關注和研發。進入21世紀,隧道巡檢機器人行業得到了進一步發展。2012年沈陽自動化研究院研制出軌道式巡檢機器人,這標志著國內首款電力隧道巡檢機器人誕生。2020年至今,隨著人工智能、機器學習等技術的快速發展,隧道巡檢機器人正在向更加智能化、自主化的方向發展。這些機器人能夠通過學習和優化,不斷提升自身的巡檢能力和效率,實現更加精準、高效的隧道巡檢工作。
四、行業壁壘
1、技術壁壘
隧道巡檢機器人的研發涉及數學、力學、機構學、材料科學、自動控制、計算機、人工智能、光電、通信、傳感、仿生學等多學科知識,同時,從技術角度來看,屬于多學科綜合的技術密集型行業,受制于多個新興行業的發展狀態;此外,機器人測試與安裝調試環節,不但須掌握多學科融合的技術和知識,還須積累豐富的機器人產品現場實踐經驗。較高的技術門檻,對缺乏技術沉淀和經驗積累的新企業形成一定的技術壁壘。
2、資金壁壘
隧道巡檢機器人的研發、生產和市場推廣都需要大量的資金投入,對于資金實力較弱的企業來說,難以承擔這些費用,從而限制了它們進入該行業的能力。如在研發方面,企業需要投入大量的人力、物力和財力,特別是在技術創新和產品研發階段,企業往往需要承擔較高的研發成本,包括研發人員的工資、實驗設備的購置、測試場地的建設等。可見,隧道巡檢機器人行業的資金壁壘較高。
3、市場壁壘
市場壁壘也是隧道巡檢機器人行業一個重要壁壘。目前市場上已經存在的知名隧道巡檢機器人品牌和企業,通過多年的積累,已經建立了穩固的市場地位和客戶基礎。這些企業擁有強大的技術實力、產品質量和市場推廣策略,使得新進入者難以輕易打破其市場格局。對于新進入者來說,需要投入大量的資金和資源進行市場推廣和品牌建設,才能在激烈的市場競爭中脫穎而出。
五、產業鏈
1、行業產業鏈分析
從隧道巡檢機器人行業產業鏈來看,上游主要包括原材料和零部件供應商,這些供應商提供芯片、伺服系統、控制器、減速器等關鍵零部件,這些零部件是隧道巡檢機器人的核心組成部分,直接影響到機器人的性能和質量。中游是隧道巡檢機器人制造商,主要負責將上游的零部件組裝成完整的機器人,并對其進行測試和優化。下游則是應用領域,包括電力、礦山、軌道交通等領域。隨著這些領域對巡檢效率和安全性的要求不斷提高,隧道巡檢機器人的市場需求也在持續增長。



















2、行業領先企業分析
(1)深圳市賽為智能股份有限公司
深圳市賽為智能股份有限公司是國內領先的人工智能產品及解決方案提供商,主要業務板塊包括人工智能、智慧城市、文化教育三個。其中人工智能板塊中,公司圍繞人工智能核心發展戰略,深耕人工智能核心技術,以市場為導向不斷拓展人工智能產品,目前已形成包括無人機、機器人、圖像及視頻識別產品、軌道交通車載產品為主的產品線。在機器人方面,公司已研制開發出多款工業巡檢機器人,可以面向不同的工業應用場景,替代人工完成巡檢任務,并實現機器代人、無人值守,幫助業主降低人工成本,提高運維效率,保障安全生產,促進節能環保。2023年公司持續對主營業務進行優化,將主營業務進一步聚焦到人工智能領域,并積極拓展軌道交通業務。從經營業績來看,2023年前三季度公司營業收入達到3.26億元,同比上漲35.71%;歸母凈利潤為0.17億元,同比上漲157.42%。
(2)億嘉和科技股份有限公司
億嘉和科技股份有限公司作為機器人智能應用服務商,主要從事特種機器人產品的研發、生產、銷售及智能化服務,充分融合移動、感知、操作、人工智能、數據分析等機器人相關技術,面向電力、商業清潔、新能源充電、軌道交通等行業領域,提供多樣化的智能產品、智能服務和系統解決方案。公司產品主要分為操作類機器人、巡檢類機器人、商用清潔機器人、智能化系統及解決方案、消防類機器人。其中,巡檢類機器人又分為室內巡檢機器人和室外巡檢機器人。2023年公司積極探索操作、巡檢、消防等機器人產品在鋼鐵、煤炭等新行業領域的推廣應用,拓展產品功能及應用場景,進一步提升產品性能和公司競爭力,推動公司多元化發展戰略。據統計,2023年前三季度公司營業收入同比下降35.16%,達3.83億元;歸母凈利潤同比下降562.49%,虧損0.87億元。
六、行業現狀
近年來,隨著城市地鐵、高速公路等交通建設的不斷發展,越來越多的隧道被建造出來。而對于這些隧道的安全問題,巡檢是必不可少的一環。然而,由于隧道內環境復雜、危險系數高等原因,傳統的人力巡檢方式已經無法滿足現代化建設的需求。通過使用隧道巡檢機器人,彌補了人力不足的缺陷,成為現代化建設中的利器,隨著科技的不斷進步和發展,機器人巡檢將會成為未來趨勢。據統計,2016年我國隧道巡檢機器人行業市場規模10208.7萬元,到2022年隧道巡檢機器人行業市場規模達到了27439.5萬元,年復合增長率達到了17.91%。
七、發展因素
1、機遇
(1)國家政策的大力支持
近年來國家相關部門不斷加大對機器人產業的扶持力度,《“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要》中明確提出要推動機器人產業的創新發展。這一綱要的發布為隧道巡檢機器人等機器人細分產品的發展提供了明確的政策導向。工業和信息化部等部門聯合印發的《“十四五”機器人產業發展規劃》中,重點推進了包括特種機器人在內的各類機器人的研制及應用。隧道巡檢機器人作為特種機器人的一種,得到了政策的明確支持,有助于其技術的進一步研發和應用推廣。
(2)技術進步推動行業高速發展
伴隨著傳感器技術、智能控制技術、數據挖掘技術以及人工智能技術等學科知識和技術的積累和應用,隧道巡檢機器人與各種新技術的結合愈加緊密,產生出多種新的功能與應用。與此同時,科學技術的進步帶來相關產品市場價格不斷降低,使應用隧道巡檢機器人的企業各種成本不斷下降,更進一步加快產品的市場普及率,以及隧道巡檢機器人升級換代節奏。受益于不斷延伸和擴展的新技術應用,隧道巡檢機器人行業將長期處于高速發展階段,科技進步將促進隧道巡檢機器人的應用進一步深化。
(3)數字經濟轉型,行業滲透率領域進一步拓展
國內“十四五”規劃綱要明確提出,“要加快數字化發展,建設數字中國”,數字化轉型逐漸成為企業關注的熱點,在此背景下,大批行業開始探索“機器換人”的“智能巡檢”之路。不僅傳統的公路隧道、地鐵隧道等場景開始廣泛應用隧道巡檢機器人,而且煤炭礦場、橋梁、高速公路、水下環境以及能源輸送管道等領域也開始嘗試引入隧道巡檢機器人進行巡檢工作。隨著數字經濟轉型的持續推進,隧道巡檢機器人行業將迎來更加廣闊的發展空間和機遇。
2、挑戰
(1)技術水平難以滿足需求
目前,隧道巡檢機器人主要應用于電力、礦山、軌道交通等場景。在這些場景下,機器人需要具備較高的定位精度、障礙物識別、環境適應性、故障檢測等能力,以滿足客戶的巡檢需求和提高工作效率。然而,目前市場上的隧道巡檢機器人技術水平參差不齊,有些機器人的性能還難以滿足實際需求,這導致了用戶使用體驗不佳,無法實現預期效果。
(2)制造成本較高
隧道巡檢機器人通常集成了多種先進的技術,包括自主導航、圖像識別、氣體檢測、聲音采集等,這些功能的實現需要高性能的處理器、多種傳感器、高清攝像頭以及強大的算法支持,而這些硬件和軟件的成本本身就很高,加上后期的維護與更新等費用,使得隧道巡檢機器人成本較高,可能導致潛在客戶難以承受。同時,市場上同質化的隧道巡檢機器人種類日益繁多,也使得市場競爭激烈化,加大了隧道巡檢機器人制造企業的成本控制壓力。
(3)安全問題嚴重
隧道內相對封閉的特殊環境、整體交通環境的復雜性以及內部空間的狹窄性,給隧道巡檢機器人帶來了不小的挑戰。這些環境因素不僅增加了巡檢的難度,還使得機器人在執行任務時面臨著更高的安全風險。一旦機器人遇到問題,可能會引發嚴重的安全事故,對人員和設備造成不可估量的傷害。因此,機器人的安全性問題一直是市場關注的焦點和亟待解決的痛點。
八、競爭格局
隨著技術的不斷進步和應用場景的不斷拓展,越來越多的企業開始涉足隧道巡檢機器人領域,行業競爭愈發激烈。目前,我國隧道巡檢機器人相關企業主要包括深圳市賽為智能股份有限公司、億嘉和科技股份有限公司、杭州申昊科技股份有限公司、深圳朗馳欣創科技有限公司等。
九、發展趨勢
隧道巡檢機器人憑借自動化、智能化和高效化的優勢,在隧道管理和維護中扮演越來越重要的角色。未來,隧道巡檢機器人將更加注重安全性和可靠性設計,提高機器人在惡劣環境下的穩定運行能力。同時不斷提高智能化和自主化水平,實現對隧道內異常情況的預測和預警。此外,隧道巡檢機器人行業的發展將更加注重行業協作和標準化建設。通過制定統一的行業標準和規范,促進不同廠商之間的產品互通和協作,推動整個行業的健康發展。
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