电子控制模块在爆破领域的应用
思瀚产业研究院 盛景微    2024-01-23

在爆破领域，电子控制模块是电子雷管的核心组件，与起爆控制器构成电子雷管起爆系统的关键组成部分，实现电子雷管精准起爆。

（1）电子雷管较传统工业雷管具备明显优势

电子雷管又称数码电子雷管、数码雷管或工业数码电子雷管，即采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电雷管。传统工业雷管主要为导爆管雷管、工业电雷管，通过内置的化学延期药剂实现延期。

电子雷管采用电子控制模块替代化学延期药剂实现延期，相较传统工业雷管具有更高的安全性、可靠性与爆破效率。

（2）电子控制模块是电子雷管的核心组件

电子控制模块是电子雷管的核心组件，电子雷管通过电子控制模块实现可靠通信、身份识别、状态检测、精准延时、起爆控制等关键功能。同时，电子控制模块能够内置密码和身份码，使得电子雷管起爆系统具有安全管控功能，行业主管部门已建立电子雷管的安全管控机制，能够实现电子雷管在生产、存储、流通和使用各环节的闭环管控，特别是通过密码与授权控制起爆的功能有效杜绝了涉爆危险品的非法使用，有利于提高社会公共安全水平。

典型的电子控制模块主要由芯片、储能元器件、开关元器件、防护元器件及点火元器件组成。电子控制模块获取起爆控制器提供的电源，可执行身份识别、在线检测、授时延时、起爆控制等多种指令。起爆时，芯片接收到指令并通过身份识别后，按照指令进行高精度延期，延期结束后控制电子开关导通，储能元器件的能量通过开关元器件释放至点火元器件上完成电子雷管起爆。典型的电子控制模块的各组成部分及相应功能如下图所示：

（3）电子控制模块在爆破领域的市场发展概况

①民爆行业转型升级的需求推动电子控制模块细分行业发展

传统工业雷管通过内置的化学延期药剂实现延期，安全性、可靠性较差，爆破效率较低。随着芯片与电子元器件行业的快速发展，国外从 20 世纪 80 年代初开始研究开发爆破专用电子控制模块，于 80 年代中期形成了电子雷管产品，但总体处于研发和应用试验阶段。

20 世纪 90 年代，凭借安全、精准、高效爆破等优势，嵌入电子控制模块的电子雷管大量替代传统工业雷管，获得了较快发展，下游电子雷管市场逐渐趋于成熟。这一阶段，瑞典诺贝尔公司、南非 AEL 公司凭借出色的研究能力在竞争中获得了领先地位，同时市场也涌现了多家开发、生产爆破专用电子控制模块和电子雷管的企业。

2006 年，三峡大坝围堰拆除采用 Orica 公司的电子雷管产品，系国内首次采用电子雷管进行爆破。随后，国内企业开始研发电子控制模块，经过十多年的研发、验证和工程应用，技术水平日臻成熟，推动了国内电子控制模块细分市场的逐步发展。

②近年来电子雷管市场迅速发展，拉动电子控制模块市场快速增长

随着技术实力的提升和爆破工程实践验证，国内企业生产的电子控制模块性能逐步提升、制造成本下降，有效降低了电子雷管使用成本，使得电子雷管具备良好的经济性，可广泛用于各类爆破场景，如一般露天爆破、隧道爆破、地下金属矿开采和大型抛掷爆破等。对爆破用户而言，使用电子雷管可以显著提升安全性、可靠性与爆破效果，并使得爆破综合成本明显下降；对监管部门而言，使用电子雷管使得安全管控更加便捷、高效，为电子雷管的广泛推广应用奠定了基础。

近年来，国家颁布了各种政策，大力支持电子雷管的推广应用。工业和信息化部于 2018 年颁发《关于推进民爆行业高质量发展的意见》，加大对数码电子雷管的推广应用力度；并于 2021 年 11 月发布《“十四五”民用爆炸物品行业安全发展规划》，要求除保留少量产能用于出口或其它经许可的特殊用途外，2022年 6 月底前停止生产、8 月底前停止销售除工业数码电子雷管外的其它工业雷管。

在政策和市场的推动下，电子雷管市场迎来爆发式增长，相应推动了爆破专用电子控制模块市场的快速增长。2018 年以来，电子雷管产量从 2018 年的 0.16亿发增长至 2022 年的 3.44 亿发，平均年化复合增长率为 115.33%；电子雷管替代率（电子雷管产量/工业雷管总产量）逐年上升，从 2018 年的 1.28%提升至 2022年的 42.73%。2023 年 1-6 月，电子雷管产量为 3.03 亿发，同比增长 219.17%；电子雷管替代率为 91.27%，较上年同期提高 71 个百分点。目前，我国电子雷管已基本实现全面替代。

（4）电子控制模块在爆破领域的应用场景

电子控制模块作为电子雷管的核心组件，主要结合电子雷管的不同应用场景进行设计、开发，下游民爆企业将电子控制模块置入电子雷管中，最终销售并应用于各类矿山开采与大型基础设施建设领域。在经济上行周期，煤、铁、铜等各类矿产品的需求相应增加，加上“双碳”目标下新能源汽车等产业对锂、镍等矿产资源的需求大幅上升，将使得矿产资源开采量有所增加，相应推动电子雷管的市场需求。

在经济下行周期，国家将统筹加大交通运输（铁路、公路等）、能源、通信、水利等基础设施建设，也将带动电子雷管等民用爆炸物品行业发展。因此，矿山开采与基础设施建设互为补充，为电子雷管等民用爆炸物品提供了较为稳定的市场需求，相应支撑了电子控制模块与起爆控制器市场的发展。

此外，煤矿许用电子雷管预计将投入市场，成为电子控制模块市场新的增长点。根据《“十四五”民用爆炸物品行业安全发展规划》，要发展高稳定性、可靠性工业数码电子雷管，适应煤矿井下等特殊场所应用的工业数码电子雷管。

由于煤矿许用电子雷管应用于存在可燃气和煤尘爆炸危险的矿井爆破作业，对电子控制模块技术准入条件要求较高，需要确保电路具有足够高的安全设计。目前，使用发行人电子控制模块的部分民爆企业已通过国家专门煤矿用产品检验机构的安全认证。未来，随着煤矿许用电子雷管投入市场，相应的电子控制模块市场也将迎来增长。

（5）国内爆破企业在海外市场的发展

民爆行业在“十三五”期间积极响应“一带一路”号召，积极推进民爆生产、爆破服务的一体化发展，加强国际交流合作。民爆企业不断提高“走出去”能力，与矿山企业、工程建设企业等采取联合投标、共同开发的方式，大力开拓国际市场，同时，积极到国外投资建设生产设施，提供爆破作业一体化服务。

2021年初，民爆行业生产总值前 20 名生产企业集团中，有 8 家分别在亚洲、非洲、南美洲的 14个国家有建厂或并购等投资计划，总投资额近 7.1 亿元。国内电子雷管生产企业拓展海外市场，将给电子控制模块细分市场带来新的增长点。

随着技术、产品的不断成熟，国内电子控制模块在产品性能上与国外同类产品相比差距逐步缩小，而销售价格远远低于国外同类产品。因此，电子控制模块已具备走出国门、走向国际市场的条件，在南非、南美与澳洲等矿产资源丰富的国家和地区具备中高端应用市场的竞争力，海外市场具有良好的发展空间。