安防行业专题研究:AI赋能制造业道路,传统安防龙头估值逻辑切换
(报告出品方/作者:天风证券,潘暕、许俊峰)
1. 大模型突破技术瓶颈,有望加速 AI 场景落地
我们认为,AI 在安防行业商业化落地进程中主要存在两大痛点:第一,传统机器学习模型 精度不足;其次,模型限制成为大数据发展的挑战之一,模型下游应用场景有限。 随着 AI 时代到来,我们看到如下趋势:通过突破技术端瓶颈,或将显著提高模型精度并降 低人工标注成本,拓宽下游应用领域,加速场景落地。具体而言,(1)图像机器学习+大小 模型协同进化,模型精度将显著提升;(2)大模型有效降低标注成本,助力下游场景日渐 丰富;(3)多模态驱动模型精度提升,音频技术助力智能安防。
1.1. 图像机器学习 +大小模型协同进化,模型精度显著提升
我们认为,图像机器学习+注意力机制将提高精度并降低人工标注成本,通过大小模型协 同进化,拓宽下游应用场景。 具体而言:(1)在图像机器学习+注意力机制赋能下,AI 大模型对于复杂图片和场景的识 别能力有望显著提升,降低人工标注成本,提高大模型自我训练的精度;(2)大模型通过 知识蒸馏、量化等方式,在边侧将其沉淀的知识与推理能力向小模型输出,达到训练小模 型的目的。(3)小模型向大模型反馈算法和执行成效,帮助大模型迅速收敛。通过上述流 程,将实现大小模型在云边端协同进化。
1.1.1. 图像机器学习+注意力机制实现降本提精,图像交互方式或被颠覆
Clip 模型是 OpenAI 于 2021 年初发布的开源神经网络,在无需人工标注标签的图像识别上 性能卓越,Clip 开源的特点或将加快国内厂商技术追赶图像机器学习进度,为后续机器视 觉大规模商业化打下技术基础。 Clip 带来图像机器学习关键节点,机器视觉大规模商业化时间线可参考 ChatGPT。Clip 技 术突破带来迅速的下游应用渗透,在 Clip 发布两年后,2022 年 11 月、2023 年 3 月 ChatGPT 与 GPT-4 分别发布,图像机器学习使得 AIGC 大规模商业化成为了可能。参考 ChatGPT, 我们认为图像机器学习的技术触角有望延展到机器视觉 2B 应用端:(1)短期:可实现降 低成本、提高精度;(2)中长期:人和图像数据的交互方式或被颠覆。
短期:图像机器学习摆脱人工标注,将降低标注成本、提升识别精度。1) 实现图像的机器 学习将减少 AI 图像视频判断对人工标注的依赖,降低数据成本。2)在识别成本下降的同 时,机器学习将会提升图像标签的识别精度,提升数据挖掘的维度,无法被人眼识别的数 据将得到被挖掘的可能,拓宽下游机器视觉 2B 应用场景。 长期:在摄像头海量数据支持下,AI+安防的交互方式或被颠覆。摄像头作为目前视频、 图像信息的重要接收窗口,在日常生活中具备较高覆盖度,可以从边端侧为 AI 分析提供海 量数据源,是 AI 自我学习视频图像数据的重要抓手。通过机器学习,如今已经实现通过文 字描述查找视频关键帧等应用,随着机器学习技术的进一步迭代,深入挖掘更多图像视频 的视觉信息,我们认为在 AI+安防领域有望创造更多人与深度视觉数据互动的方式,如自 动生成监控视频的文字描述、选择关键片段替代原视频等。
实现不同模态信息提取,注意力机制助力图像识别的机器学习。在图像的机器学习中,使用了注意力机制,用于提取图像和文本的特征表示,从而实现图像和文本之间的相似度计 算。模仿人类视觉选择性关注信息、忽略其他可见信息的特点,注意力机制是一种抑制无 用特征、提高对有用特征的关注度的算法。在 2017 年由 Google 提出可以实现注意力机制 的神经网络架构 Transformer 后,注意力机制经过发展,已经可以完成音频、图像、视频、 自然语言等不同模态的数据特征抓取任务,实现了多模态的信息提取,成为 Clip 模型为代 表的图像机器学习的重要基础之一。
注意力机制原理如下:注意力机制共包含三个参数:查询向量(query vector),键向量(key vector),和值向量(values vector),实现注意力机制的核心在于对于给定输入图片,实现 Q、K、V 值的不断重置。以面部识别为例,将图像分割成数个部分,把各模块(眼睛、皮 肤、胡须等)按序编码得到一系列 Q、K、V 向量,依次计算每一部分 Q 向量与所有特征 K 向量(K 向量为所有 Q 向量的集合)的相似度,即注意力权重系数,并将系数与原特征向 量 V(V 在第一次迭代中=K)进行加权求和,重新生成携带关联性信息的该特征向量(V^1), 例如嘴巴(关联性程度依次为胡须、皮肤等)。 在识别图片过程中,注意力机制不断选出与此次迭代的 V 相关性最高的特征,不断更新 Q、 K、V 直到图像中的所有特征都被识别完毕。例如,在对给定男性肖像图片进行识别时, Transformer 框架将综合重点特征描述,通过多次迭代推导出最终的识别结果:男性。
1.1.2. 大模型+小模型协同进化,在边侧实现模型精度提升
传统机器学习模型精度瓶颈明显,复杂场景识别受限。由于数据量不足、特征提取能力不 足、模型复杂度不足、计算资源有限等问题,传统机器学习模型往往精度有限、难以处理 大规模的数据。当在复杂环境中存在干扰因素时,识别效果往往大打折扣。 例如在工业质检领域,质量检测是制造业生产线中的重要环节,对精度要求尤为严格,通 常为微米级别,在半导体等产业甚至达到纳米级别。以车间加工中心为例,各工序精度要 求基本在 1-10μm 间。传统机器学习模型存在精度不足、成本过高等痛点,应用效果不 佳。
大小模型协同进化实现精度提升,使复杂场景精确识别成为可能。(1)在图像机器学习+ 注意力机制赋能下,大模型对于复杂图片和场景的识别能力将会显著提升,助力模型精度 提高;(2)在算力不足的边侧,通过知识蒸馏等方式实现大模型对小模型的训练;(3)小 模型向大模型反馈算法和执行成效,帮助大模型迅速收敛。通过上述流程,将实现大小模 型在云边端协同进化、实现精度提升。 例如在自动驾驶背景下,车辆需要实时感知周围场景。传统模型下人工标注的信息获取维 度单一,处于运动状态下的车辆可能出现相互遮挡等情况,导致无法精准识别并感知周围 场景。而在机器视觉充分被数据训练后,海量的多维度数据将会被标注,并给予适量权重, 从而使复杂场景的精确识别成为可能。
在大模型监督、训练小模型的过程中,知识蒸馏是主流方法之一。知识蒸馏核心思想是生 成一个复杂的大模型,对于同一数据源,小模型以大模型的输出结果或生成的数据标签为 目标进行训练。 知识蒸馏可实现大模型能力迁移,在边侧等算力不足区域提高模型精度。(1)提升模型精 度:利用已有的更高精度的大模型对小模型进行知识蒸馏,从而得到更高精度的小模型。 (2)降低模型时延,压缩网络参数:通过更高精度的大模型对参数量小、时延低的小模型 进行知识蒸馏,提高该小模型的精度,从而降低时延。(3)标签之间的域迁移:将两个训 练集不同的模型同时蒸馏,可以得到集合两个模型效果的模型,实现了两个不同域的数据 集的集成和迁移。
以小米的小爱同学智能音响为例,首先在云上基于大规模数据训练 BERT 大模型,然后再 将这个模型作为 teacher 模型,进行模型蒸馏,来训练一个更小的 Albert tiny 模型。最终 得到的小模型可以学习到 Bert 大模型的知识,在效果没有明显下降的情况下,响应时间降 低到 20ms,大幅优化了客户体验。
1.2. 机器学习有效降低标注成本,助力下游场景日渐丰富
我们认为,以减少人工标注成本为基础,“预训练大模型+下游任务微调”模式是后续视觉 模型大规模应用的重要前提。 传统网络模型训练依赖海量经标注的数据,数据成本较高。由于获取、标注数据成本高, 且针对不同行业需要重新收集、标注数据和训练模型,产生大量重复成本。 根据极市平台公众号、得物技术公众号、高工智能汽车公众号总结的 AI 项目通常开发过 程,结合 2016 年海康威视在海关便携式审讯设备采购项目中落地流程的实例,项目落地 的主要流程包括:确定需求、数据搜集、根据需求和数据设计定制化模型、安装并部署项 目、根据实际应用数据优化模型、验收项目、后期运维。项目中依赖人工搜集并标注数据, 产生大量成本。此外,需要结合实际部署情况所得数据对模型进行优化,将产生重复成本。
机器学习将有效降低人工标注的数据成本。有 50000 人参与了图片数据库 ImageNet 中 1400 万张图片的标注,与此相比,Clip 使用的是互联网上公开的文本-图像对,在标注方 面,也利用自监督学习、对比方法、自训练方法以及生成建模等方法减少对人工标注的依 赖。在实现图像标签的自动机器学习后,数据人工标注的成本将被大幅降低。 大模型实现自动机器学习之后,可通过知识蒸馏将识别迁移传到至边缘模型,提高模型通 用性。我们认为 ChatGPT 的成功,标志着 AI 应用从以专用小模型训练为主的“手工作坊 时代”转变为以通用大模型预训练为主的“工业化时代”。1)通过实现机器自动标注数据、 高精度带来的数据样本量扩大等因素,人工数据标注的成本大幅降低。2)机器自动标注促 使大规模预训练成为可能,提高了基础模型的泛化能力,降低了定制化需求的成本。简而 言之,AI 大模型学习了各行各业各类数据,成为具备良好的知识迁移能力的“通才”,只需 根据下游应用具体场景对参数进行微调,便可实现靶向高速处理。
1.3. 多模态驱动模型精度提升,音频技术助力智能安防
1.3.1. 多模态模型落地,多维数据提升模型精度
多模态时代开启,目前文本-图像模型为主。多模态机器学习旨在建立能够处理和关联来自 多种模态的信息的模型,常见的模态包括视觉、文字、声音等。2023 年以来,各科技巨头 纷纷推出多模态大模型,包括谷歌 PaLM-E、微软 KOSMOS-1、GPT-4 和百度文心一言等。 目前多模态大模型以文本-视觉领域为主,实现了视觉对话、视觉解释、AI 生成图像等突 破。未来多模态模型或将逐步接入音频、视频等模态形式,进一步丰富数据类型。
多模态模型通过输入多维数据提升模型精度。通过利用来自多种不同来源的信息,这些信 息可以相互补充和增强,从而提高模型的性能。具体而言,(1)多模态可以得到更加全面、 准确的特征表示。(2)减少单个模态的不确定性,提高模型的鲁棒性。(3)扩展模型的应 用范围,使其适用于多任务场景。例如,将图像和文本等多种模态的信息结合起来可以提 高图像检索、图像标注等计算机视觉任务的准确性。
1.3.2. 音频模态接入,助力智能安防场景落地
声音通过与其他模态信息结合,能够提高人机交互和人脸识别的效率、精确度,在安防领 域广泛运用于安防机器人、智能视频监控。 多模态结合,声音技术助力智能安防。声音是视觉以外获得信息的最重要渠道,将声音与 视觉、文字等模态相结合能够提升人机交互的精确度与效率。常见的包含声音的多模态应 用场景可以分为 “文字-音频”,“视觉-音频”,“视觉-文字”三类。在安防领域,声音与 其他模态相结合的主要应用有安防机器人和智能视频监控。
人机交互核心技术,语音识别推动智能安防机器人发展。语音识别技术作为人机交互最为 核心的落地技术,在安防行业主要应用在以智能巡检机器人为代表的安防机器人身上。安 防机器人能通过内置的麦克风接受外界声音,并对人声进行识别和理解,一旦读懂“人声” 背后有疑似危险行为,将自动触发报警系统进入防御状态,从而对目标人物起到安全防护 的作用。 智能视频监控迈入全新发展领域,多模态生物识别技术是关键。以人脸识别技术为核心的 视频监控是安防行业的主要应用,用智能语音技术辅助人脸识别,使得视频监控更为智能 化。例如,通过智能语音识别技术中的声纹识别,将说话人声纹信息与已知用户声纹进行 1:1 比对验证和 1:N 的检索,能辨认和确认说话者的身份,提升人脸识别的准确率。
2. 大模型应用领域不断丰富,打开安防下游市场空间
我们认为,随着技术端的突破,AI 将赋能各行各业,有望为安防行业带来万亿潜在可替代 市场空间。具体可以从工业、智慧城市、煤炭和农业四个行业来看: (1)工业:智能化转型为安防带来广阔空间。据我们测算,每年在质检方面有将近 2100 亿的人力成本,汽车行业、消费电子等行业潜在可替代空间均有望达到千亿级别。(2)智慧城市:校园/医疗/城市等多场景深度赋能安防。智慧城市辐射多个领域,驱动市 场规模超百亿级。视频监控摄像头作为数据核心,为视觉应用厂商带来广阔机遇。 (3)煤炭:政策指引+IT 赋能,智慧矿山驱动智慧物联需求。安永预计智慧矿山整体市场 规模超万亿元。 (4)农业:降本增效+技术进步驱动,潜在可替代成本预计突破万亿,养殖和种植双场景 赋能智慧农业。
2.1. 工业:智能化转型市场广阔,安防迎来全新机遇
人口“负增长”叠加“老龄化”背景下,工业生产人工成本高涨,工业智能化转型市场空 间潜力跃增。从应用场景看,单质检行业潜在可替代空间即可达到 2100 亿;从细分行业 来看,汽车行业、消费电子行业等潜在可替代空间均可达千亿级别。
2.1.1. 人口负增长、老龄化背景下,智能工厂迎来广阔空间
人口“负增长”+“老龄化”趋势下人工成本高企,工厂智能转型迎来机遇。未来人口增 速及结构发生变化,总体趋势为人口“负增长”+“老龄化”。根据人社部数据,市场岗位 空缺与求职人数的比率从 2017 年 Q1 的 1.13 上升至 2021 年 Q3 的 1.53,劳动力市场供给 整体呈逐年下降的趋势。我们认为在这样的背景下,企业人工成本持续高涨,工厂智能化 转型或将迎来广阔的空间和机遇。
我们认为,机器视觉精度提高+AI 赋能,将拓宽机器视觉工业场景,助力工厂智能化转型。 机器视觉的主要功能有视觉测量、视觉引导、视觉检测,机器视觉的应用提高了工业生产 中的柔性和自动化程度,在生产中极大地减少了人工的使用,并提高和保证了生产的质量。 AI 视觉算法配合工业相机可实现生产自动化;而具备视觉分辨能力的机器人可以持续高效 的完成重复动作,极大提高了生产效率。 以质检为例,我们认为整个质检市场广阔,经初步估算,现有质检工人工资约 2100 亿。 根据前瞻产业研究院的数据,每天产线上进行目视检查的工人按 350 万来测算;根据 BOSS 直聘注册用户提供的质检员薪酬数据,薪资水平按 60252 元/年来测算。工业质检是工业 生产中最重要的环节之一,也是智能制造转型升级的重要突破口。然而目前人工质检常会 出现检查效率低、审核质量不稳定、人力成本大及招聘难的问题。AI 视觉可以完成工业智 能运维中的外观异常检测、仪表示数异常检测,帮助实现预测性维护和智能运维;也可以 独立应用于生产环节的质量质检、产品和组件装配检查等。
2.1.2. 工业智能化转型市场广阔,细分行业潜在可替代空间均可达千亿级别
降本驱动下,汽车行业潜在可替代空间可达千亿级别。汽车行业是劳动密集型产业,据我 们测算,绝大部分企业生产员工占总员工的比例都超过了 50%,十家主要厂商生产 人员的人工成本将近 800 亿,根据 Wind 显示,截至 2021 年底,我国汽车行业有 2994 家 公司,因此合理推算行业生产人员的人工成本每年可达到千亿级别。我们认为随着工厂逐 步实现智能化转型、工业机器人渗透率不断提高,生产员工有望可以逐步实现替代,从而 大大减少企业的生产成本。
自动化工厂为特斯拉打造生产壁垒,2022 年毛利率远超比亚迪。比亚迪 2022 全年销量 180 万辆,毛利率 20.39%;特斯拉 2022 全年销量 131 万辆,毛利率 28.5%,特斯拉比体量 大的比亚迪毛利高出 8 个百分点。我们认为特斯拉高毛利的背后与其工厂制造的自动化程 度高是密不可分的,自动化是整个工业生产降本的关键逻辑。 特斯拉超级工厂运营下的生产效率直接决定整车制造成本。1)同一产线生产多个系列产 品,摊薄成本,提升毛利。同一汽车平台产线,如果能够实现生产多个系列产品,随着销 量的攀升,固定成本的投入会被摊薄,毛利空间更大、定价策略也更加灵活。以上海工厂 生产的 Model 3 和 Model Y 为例,这两款车型是特斯拉的主力产品,也出自同一平台。 2)工厂自动化程度高,机器人是特斯拉产能提升的关键。汽车生产的整个流程分为冲压、 焊接、涂装、总装四个板块,特斯拉将其全部集中到一个大的厂房里面。生产线上装配有 大量美的旗下库卡公司的机器人,在 Model 3 电动汽车进行量产的关键时期,机器人能很 好完成制造生产线上的点焊、激光焊接、装配材料等任务。这样做的应用成效也非常明显, Model 3 和 Model Y 的产量曾在一个季度内增长了 70%以上,目前上海占特斯拉全球产量 一半,2021 年特斯拉上海工厂年产值高达 47 万台,2022 年年产能则超过了 75 万辆。
智能转型、降本驱动下,消费电子行业潜在可替代空间也可达千亿级别。消费电子行业同 样是劳动密集型企业,据我们测算,十家主要厂商生产人员成本达 623 亿,根据 wind 显示,截至 2021 年底,我国消费电子行业有 3527 家公司,因此合理推算行业生产人 员的人工成本每年可达千亿级别。
富士康作为消费电子行业龙头,智能工厂建设成效显著。富士康是全球电子科技制造服务 领域唯一拥有 4 座 WFE 灯塔的企业。制造业“灯塔工厂”即在第四次工业革命尖端技术应 用整合工作方面卓有成效,堪为全球表率的领先企业。
蓝思科技入选工信部示范工厂,工厂智能化程度高,显著提高绩效。蓝思科技的生产基地 里没有流水线上大量操作的工人,取而代之的是机械手。所有工序都由计算机控制的机器 人、CNC 设备、AGV 和自动化仓库设备来操作。目前蓝思科技内部有生产设备数万台,需 要对设备的物联集成以及设备状态、位置、加工工艺等参数进行采集与程序管理,将传感 器采集到的工业数据传输至云平台,实现生产制造过程智能化。2021 年,在智能转型中, 蓝思科技显示元器件智能工厂绩效得到改善,劳动生产率提升 12.18%,质量损失率下降 5.6%, 单位品综合能耗下降 5%。
2.2. 智慧城市:以摄像头为核心,多领域市场空间达百亿级
多个下游市场规模超百亿级,视觉应用厂商机遇广阔。智慧城市辐射数字产业多个领域, 智慧交通、智慧校园、智慧物流、智慧政务等,其中视频监控摄像头是数据核心,为视觉 应用企业带来发展机遇。
2.2.1. 智慧校园应用分为两个场景,中小学市场规模达千亿级
以智慧校园为例,中小学升级需求集中在智慧教学、智慧安防两个场景,经我们估计市场 空间将达到 1000 亿元量级。 智慧校园可分为智慧教学和智慧安防两大应用场景。智慧教学:场景集中在教室内,可以 通过 1)课堂摄像头采集人体行为数据,如听讲、举手、交头接耳等,量化课堂教学过程, 为教学质量评估提供客观依据。2)摄像头感知光线,实现教室灯光智能管控,降低能耗, 保护视力。智慧安防:场景集中在校园内,如 1)智能门锁可以为宿舍、教室等提供集中 门锁权限,实现更高精度的身份识别,提升安全系数。2)在校门口等重点区域,利用摄像 头的智能识别功能,叠加深度学习技术,实现刷脸进校、以图搜图、机器巡更等应用。
据智慧校园相关招投标数据,我们认为中小学的智慧校园市场空间在 1000 亿元量级。通 过对各地智慧校园相关招投标公告的收集整理,我们估计新建高中学校的智能化设备支出 为 1000 万元,已有中小学智能化升级改造支出约为 50-500 万元。据中华人民共和国教育 部数据,截至 2021 年,我国共有中小学 21 万所,按每所学校 50 万元的改造支出计算, 则智能校园的市场空间为 1000 亿元,与艾瑞咨询以及业内预期基本一致,叠加我国职业 技术学校、高等教育学校、新建中小学的智慧校园相关需求,预计市场规模将达到 1500 余 亿以上。
2.2.2. 智慧医院涉及三大核心,相关市场规模达 360 亿元
在智慧医院领域,目前的解决方案涉及智慧服务、智慧医疗、智慧管理等三大核心,相关 市场规模可达 360 亿量级。 现有智慧医院的解决方案以智慧服务、智慧医疗、智慧管理为核心。已经实现 1)动态配 置病区通行限制,针对特殊患者单独设置通行策略,无需护士人工确定陪护人员和探视时 间。2)对于精神病院、养老院、康复中心等地的特殊患者,依托 RFID 定位技术,结合物 联感知设备进行实时安全性监测。3)通过 AI 视觉设备在医疗作业中实现手术目标识别、视 觉病灶分析,自动搜集患者身体情况,实现信息的互联互通。 据医院相关智能化产品招投标情况,预计市场规模为 360 亿元。根据搜集整理的医院相关 招投标情况,我们发现依据医院的规模,视觉领域智能升级的费用在 20-880 万元之间浮 动。2021 年全国共有 3.6 万余家医院,若仅考虑公立与民营医院,以每家医院 100 万的中 位数支出测算,则仅医疗领域视频安防的升级市场空间就为 360 亿量级。
2.2.3. 视频监控为智慧城市核心,运营商视联网平台丰富摄像头应用环境
视频监控领域是智慧城市建设的核心,相关应用效果未达预期。中星技术总工程师施清平 认为,在智慧城市的构想中,城市中的视频监控摄像头起到了 80%以上的真实数据采集功 能,是不可或缺的感知层硬件。但受制于 1)目前城市中部署的摄像头算法精度不足,大 部分城市处于 S1、S2 阶段;2)智慧城市的实现有赖于城市运营服务与发展建设的结合, 专业的城市运营将加强城市智能化建设的体验感;使得单独的摄像头无法替代智慧城市成 网体系,应用效果未达预期。 丰富摄像头应用环境,运营商搭建视联网平台。为使摄像头视频资源发挥更大应用效果, 中国电信构建了天翼视联网平台,在视联网中,中国电信整合了摄像头等监控系统,将视频内容直接上传到云端。视联网实现了全国一张网统管所有视频内容,无需部署本地视频 网络,推动了摄像头智能看家、摄像头监督厨房险情等的应用,成为了继移动网、宽带网、 物联网、卫星网之后的“第五张网”。 目前中国电信已发力整合监控摄像头等视频设备,并提供加装 AI 摄像头的服务,旷视、萤 石、大华等公司已成为中国电信合作伙伴。十四五期间,中国电信将基于视联网实现超过 亿台视频终端接入,促进 AI+安防产业发展,视觉厂商或将因此受益。
2.3. 煤炭:智慧矿山驱动智慧物联需求
在煤炭领域,安全生产问题偕同政策指引、IT 技术进步,共同驱动智能矿山需求增长,安 永预计未来国内所有矿山的智能化改造成本可达万亿。大华为煤炭行业提供智慧物联解决 方案,可运用于煤矿的智能可视化和智能生产调度。 安全生产挑战仍存,煤炭企业亟需智能化转型。煤炭仍是我国的主体能源,据中国煤炭工 业协会统计,全国规模以上煤炭企业营业收入 4.02 万亿元,同比增长 19.5%。我国煤矿安 全生产形势依然严峻,与发达国家相比仍处于较低水平。2022 年,全国共发生煤矿事故 168 起、死亡 245 人,同比分别上升 85%和 38%,全国煤矿百万吨死亡率为 5.4%,同比上升 1pct。 相比之下,2020 年美国因煤矿安全生产事故造成的死亡人数仅为 5 人,百万吨死亡率为 1%。因此,我们认为煤炭企业亟需建设集成应用各类传感感知、信息通讯、自动控制、智 能决策等先进智能化技术,提升矿山安全水平。
政策指引+IT 赋能,智慧矿山前景广阔。(1)国家相关政策积极推动智能化技术与煤炭产 业融合发展,煤矿无人化、数字化、智能化成为大势所趋。(2)物联网、AI、大数据、云 计算、5G 等新技术已经形成完整的信息化网络,助推着更便捷、更迅速的物联采集、数据 传输、数据存储及数据应用,能够帮助煤炭行业提高开采生产运输效率,优化能源管理流 程,降低开采成本和损耗,增加能源供给。
煤矿智能化浪潮下,大华提供智慧矿山解决方案。大华立足视觉感知技术,融合热成像, 视频 AI,融合通信,UWB 定位等先进技术优势,提供了煤矿监控和融合通信的综合解决方 案,可广泛运用于煤矿的智能可视化和智能生产调度。
煤矿智能化改造成本超万亿,智慧矿山蕴含一定潜能。根据中国煤炭工业协会于 2023 年 发布的《2022 煤炭行业发展年度报告》统计,全国煤矿数量在 4,400 座以内。根据安永测 算,已有单矿井的智能化改造费用在 1.49-2.63 亿元。考虑到不同产能的改造金额不同, 安永预计智慧矿山整体市场规模超万亿元。
2.4. 农业:降本增效驱动下,智慧农业前景广阔
在农业领域,降本提效需求协同技术进步共同驱动智慧农业规模增长,我们预计潜在可替 代成本突破万亿。大华提出智慧农业解决方案,通过视频 AI 及物联网技术落地种养场景, 节约人力成本,实现精细化管理,中移动加入后有望进一步开拓智慧农业空间。
2.4.1. 传统农业规模大,智慧农业发展前景广
传统农业人力成本达万亿,智慧农业占比不足 1%,种植业和养殖业存在广泛渗透机会。我 们估计 2022 年农民可支配收入达 9.89 万亿,传统农业蕴含一定的潜在可替代成本。在此 背景下,智慧农业发展前景广阔。
智慧农业促进降本增效,但传感器应用渗透率不到 1%。根据中国信息通信研究院和中国人 民大学,智慧农业是新一代信息技术与农业决策、生产、流通交易等深度融合的新型农业 生产模式与综合解决方案,能实现精细化生,节省人力成本。但传感器技术的应用渗透率 低,关键技术精度不够,有较大增长空间。
以养猪业为例,养殖成本达万亿,智慧养猪可通过机器替代人工实现降本增效截至 2021 年,我国约有 2600 万户生猪养殖场,我们估计养殖成本预计达 1.62 万亿,其中前 10 大猪 企人力成本为 453 亿元。与国外相比,每斤猪料成本是美国的 2 倍,人力成本是美国的 5 倍。智慧农业渗透后将实现自动化养猪,用机器代替人工,年出栏生猪 1 万头的猪场每年 可节省人力成本 12 余万元。 以牧原为例,(1)智能化养猪减少约 40 万人力,提高劳动效率 35%。采用数字化智能养猪 系统后,饲养员人均年饲养商品猪出栏量达行业平均数 2 倍。智能化猪舍根据猪舍内温度, 自动调节热交换风机的开启功率、定频风机的开启数量、滑窗开度,实现自动化养殖;(2) 自主研发养猪机器人每年节省人工费用 6000 余万元,实现机器替代人工。机器人与 18.3 万个智能终端和 5800 台独立机器人协作,年加工饲料 80 万吨,饲喂装备投资 2.8 亿元, 为常规饲料厂投资的一半,投入成本大大减少。
2.4.2. 智慧养殖将实现全流程智能管理,农林牧渔业潜在可替代人力成本已超亿元
农林牧渔业总工资达亿元,智慧养殖快速发展实现降本提效。2021 年农林牧渔业城镇单位 就业人员总工资达 471.4 亿元,且平均工资有逐年上升趋势,我们预计未来农林牧渔业人 力成本会继续上升。我们认为,在人力成本增加,智慧养殖发展的双重驱动下,企业寻求 智慧养殖解方案,减少人力投入,实现全流程管理。
智慧养殖实现机器替代人力,存在潜在可替代成本。京东农牧提出智能养殖解决方案,该 方案能降低大中型养殖企业人工成本 30%,降低全行业养殖业成本至少 500 亿元/年。方案 独创养殖巡检机器人、饲喂机器人、3D 农业级摄像头等先进设备,实现养殖业自动化、智 能化,降低劳动力投入。 智慧养殖提升安全管理效率,实现全流程智能管理。北方某养殖企业利用大华数智化能力 将违规事件统计频次由平均 2 天/次缩短为平均 2 小时/次,生物安全违规事件检出率提升 90%,生物安全管理效率提升 50%。通过全流程、全闭环的数智化监管方式,对进出养殖场 的“、车、猪、物”洗消、跨区和作业等进行管理,提高效率。
2.4.3. 智慧种植有望实现无人化,潜在可替代种植业人力成本达到千亿
粮食作物人工成本达千亿,智慧农业促进无人化种植,降低人力成本,提高种植质量和效 率。我们测算,2021 年粮食作物总人工成本达 7.3 千亿,种植业人力成本投入大。以水稻 生产为例,2020 年国内人工成本占比 41%,远高于美国 10%和日本 26%,机械相关费用占 比 18%,远低于美国的 38%和日本的 42%。为减少人工成本支出,提高种植效率,国内先进 企业以数字技术和智能装备赋能农业种植全过程。
智慧种植实现全过程管理,减少人力投入。中移动助力延津县小麦种植,每年节省人工成 本 65%,提升亩均粮食产量 30%,提升亩均收入 1 倍,全过程助力种植智能决策。播种前, 5G+智慧农业管理平台模拟地块产量,科学推算种子、水、肥、药的需求量;生长期间, 动态监管农作物生长环境,通过数据分析与决策科学推荐小麦生长需求符合的灌溉、施肥、 施药策略;收获期,运用遥感信息和作物生长模型,精准预估小麦成熟度。 智慧种植实现智能化管理,提高种植质量和效率。大华助力中科康成育苗产业园实现大棚 智能化改造,种苗存活率提高 10%,人员工作效率提高 30%。通过智能化感知系统实现环 境智能化、可视化展现,实时感知并汇聚环境因素,通过数据中心分析和展示,并利用智 慧化管理平台远程操控前端智能设备。随着大华引入中移动作为战略投资者,作为国内安 防监控龙头企业和传感器概念上市企业,有望弥补传感器渗透不足等问题,与中移动在智 慧农有广阔合作空间。
机器视觉技术扮演“机器代人”的催化剂角色,节约劳动力,实现农业精准化和自动化。 以云南省昆明市某产业园草莓智慧管控云服务托管系统为例,该系统基于机器视觉的草莓 生长状态识别系统,解决草莓生长状态识别和辨认完全依靠种植者经验的问题,首次提出 基于知识图谱的设施草莓智慧管控决策方法,方法的标准化知识库随着知识的积累和数据 的增加,决策方法会更加精准,从而实现种植的智能化和自动化,节省人力成本,提高农 品质量。
3. 行业格局:AI 时代下,安防两大巨头有望持续领航
我们认为,在 AI 时代下,安防行业将呈现强者恒强的发展趋势。与雪亮工程对比,AI 将 为安防行业带来更大空间和发展机遇,龙头企业受益程度亦会高于雪亮工程时代。 (1)雪亮工程时代:受政府大订单驱动,安防企业迎来机遇,但行业具有周期性强、项目 周期长、市场集中于 G 端的特点,行业格局尚未清晰。海康大华在雪亮工程后占据行业主 导地位,推动安防行业格局进入稳定期。以大华为例,从 2015 年营收体量 101 亿元增长 至 2018 年 237 亿,CAGR 达 32.92%。 (2)AI 时代:AI 赋能各行各业,AI to B 市场广阔。AI 时代下,降本增效驱动逻辑顺畅, 有望通过新领域渗透、传统领域替代两条路径打开行业天花板,具有空间广阔、周期性减 弱的特点。我们认为伴随着 AI 的快速发展,安防行业马太效应凸显,海康大华凭借其核心 竞争有望持续领航。
3.1. 渠道:全球化营销和渠道优势,品牌效应明显
安防龙头营销网络覆盖国内外,规模优势打造成本壁垒。目前安防企业正积极推动渠道下 沉和海外渠道拓展。2021 年,海康境内外营收占比分别为 73%和 27%,大华境内外营收占 比分别为 59%和 41%。截至 2021 年底,大华在国内设有 32 个省区级办事处,海外门店总 数达 5000 家,同比 2020 年增长 112%。
品牌效应显著,在 G 端和 B 端等大客户中积累良好口碑。以大华为例,作为国家高新技术 企业,大华股份连续 13 年被列入国家软件企业百强,是中国智慧城市建设推荐品牌和中 国安防最具影响力的品牌之一。由科技媒体 a&s《安全自动化》发布的“2022 全球安防 50 强”排行榜单中,大华股份以 50 多亿美元的销售额稳居第二,拉开第三名将近 20 亿美元, 大华的企业实力、品牌地位等得到进一步的巩固和加强。
3.2. 技术:数据+行业 Know-How 构建 AI 时代下护城河
我们认为,数据和行业 Know-How 是 AI 技术落地及变现的基础,海康大华凭借优势可构 筑 AI 时代下护城河。(1)数据:数据是 AI 模型落地的基础,安防龙头数据资源优势明显; (2)行业 Know-How:丰富行业理解将提升数据精度,助力技术快速变现。智慧物联等行 业碎片化程度高,对行业的理解、解决方案的积累对于实现技术变现尤为关键。
3.2.1. 行业 Know-How:行业理解提升数据精度,助力 AI 技术快速变现
我们认为,行业 Know-How 是技术变现的基础,助力数据精度提升。由于安防行业具有 碎片化的特点,AI 技术落地需要依赖对细分行业具有深刻理解。安防龙头多年以来积累了 大量行业 Know-How 和解决方案,为技术商业化落地提供了基础。
以大华为例,通过企业平台 3.0 和城市平台 2.0,打造具有行业 Know-How 的数智中台。 (1)To B:洞察业务细分场景超 3000 个,开发业务组件 1000 余个、累计形成行业解决 方案超 300 个。(2)To G:大华在城市治理、应急指挥、交通、港口、生态环境等行业, 悉细分场景超 5000 个、开发业务组件超 800 个,推出行业解决方案 200 个。
夯实数字底座和中台能力,提高行业理解转换为商业价值的能力。(1)底层数据上,大华 更加注重数据融合和架构融合,从数据储存、数据治理、数据分析和数据安全多环节夯实 数字底座能力。(2)整体设计:大华不仅仅是针对云端的大数据平台实现一个治理活动, 而是在囊括端、边、云多个软硬件环节的整个网路中进行布局,从而提高公司的数字中台 能力。
3.2.2. 数据:AI 模型的基础和源泉,安防龙头数据资源优势明显
安防行业积累大量数据资源,是 AI 模型的构建和落地的核心。据 IDC 统计,2025 年全球 数据圈将达到 175ZB,数据资源是 AI 模型搭建的基础,安防龙头将在 AI 时代下凸显其商 业价值。 安防龙头构建智能数据中台,数据搜集和价值提取能力优势明显。数据中台的本质是大数 据的延伸,是打通数据孤岛、实现数据互通,实现数据智能化的手段。通过数据中台的建 设,可以实现:1)看现在:对现有的数据进行治理,形成资产;2)看未来:对数据进行 分析提炼,以支撑业务的决策。
以大华股份为例,大华行业化数据中台在全国多个地市落地,其中在某地市的公安系统建 设的数据中台,大华拥有超过 3000 多亿感知数据。大华通过数据中台,面向客户实现多 警种的数据共享,以及通过数据整合,有效消除了数据壁垒,并且通过模型大幅度提升各 种的业务实战能力。
3.3. 中移动:大华股份特有阿尔法,战投有望实现协同发展
我们认为,中国移动在 AI 领域布局清晰,将从研发、渠道等维度深度赋能大华。3 月 30 日,大华股份向中国移动非公开发行股票计划落地,本次发行共 2.93 亿股,实际募资资金 净额 50.9 亿元。在本次定增后,中国移动预计成为公司第二大股东,占比 8.81%。我们认 为,定增落地有望助力中国移动与公司实现全面战略协同,推动大华在 AI 领域加速布局。
3.3.1. 研发端:中移 AI 领域优势明显,深度赋能大华 AI 安防发展
中国移动在视觉 AI、算法、数据等多方面拥有优质资源,战略协同将打开大华在 AI 安防 领域广阔空间。中国移动作为我国运营商龙头企业,2022 年实现营收 9373 亿元(+10.5%), 归母净利润达 1255 亿元(+8.0%)。中国移动目前在算力、AI 视觉、数据和 AI 落地等方面 均有明显优势: 1)AI 视觉:中移积极布局 AI 视觉领域,与大华高度战略协同。中移动搭建 AI 视觉能力 中台,目前已具备人脸应用、人体分析、图像语义理解、视频内容挖掘和 3D 视觉等核心 技术。AI 视觉可有效提升事件发现效能,搭载 AI 算法的一网统管事件发现中心可做到超 15%的事件自动发现。截至 22 年 7 月,中移雄安产业研究院在城市治理领域已积累 17 类 算法模型,包括打架斗殴检测、机动车/非机动车违停检测、道路垃圾检测等。
以垃圾满溢为例,当前此算法模型准确率为 98.5%,主要包括算法流程设计、数据处理、模 型构建、模型训练、模型推理五大流程: (1)算法流程设计:采用检测区域圈选、视频图像抽帧、图像预处理、模型推理 4 步法输 出检测结果;(2)数据处理: 3 万张训练数据+5 千张测试数据作为训练源,使用 Mosaic、 Mixup、Cutout 等多种算法对图像进行预处理,提高数据的多样性;(3)模型构建:根据 垃圾满溢问题的特点,增添了 C3、BiFPN 等算法模块;(4)模型训练:在训练过程中通过 调节学习率,运用多尺度训练的方式,提升网络模型的稳定性;(5)模型推理:在推理阶 段采用模型集成、后处理 DIOU-NMS 等多种方式,优化结果。 我们认为,垃圾满溢等算法模型以视觉为核心,与大华有高度协同效应。垃圾满溢在输入 端和对图像进行预处理都离不开图像视觉能力,而大华作为安防厂商在视觉能力上积累了 量优势,二者战略协同有助于实现强强联合,推动大华在 AI 安防领域的发展。
中移动视觉 AI 能力将有效拓宽安防边界,助推大华安防应用场景落地。中移动目前在视 觉 AI 方面形成了人体姿态行为分析能力、通用场景目标检测能力。通过两大能力将有效提 对图像、视频等形式的具体场景的分析能力,赋能大华在安防领域应用场景落地。
2)算力:规模达 8.0 EFLOPS,构建“算网一体”原创技术体系。“4(热点区域)+N(中 心节点)+31(省级节点)+X(边缘节点)”集约化梯次布局,对外可用 IDC 机架达到 46.7 万架,算力规模达到 8.0 EFLOPS。23 年 3 月,由中国移动主导推进的“算力路由”工作 组在国际互联网标准化组织(IETF)成功获批,目前“算力路由”已被验证可在全局时延优 化和系统处理容量上实现约 30%的性能提升。
3)数据:数据价值挖掘能力突出,中移动发布梧桐大数据平台,赋能各行各业。作为通信 运营商的中国移动为“人民群众的 24 小时数字生活”提供了强力支撑。当前,中国移动梧 桐大数据平台数据规模已累计超 600PB,日采集量超 5.5PB,日处理量超 27PB,集群规模 全球领先。面向金融、政务、交通等 9 大类行业,服务 6 万多个企业客户,梧桐大数据提 了 150 多个产品和解决方案,用数智化能力赋能各行各业。
3.3.2. 渠道端:运营商龙头企业,助力大华渠道下沉
运营商龙头企业,渠道网络下沉乡镇,助力大华拓展业务网络。2019 年拥有实体渠道布点60 万(包括营业厅+加盟店+授权店),全渠道月均触达近 5 亿客户,触达量超 15 亿人次。 2022 年,公司移动客户数量达 9.75 亿,家庭宽带客户为 2.44 亿,政企数量为 2320 万。 通过中移动遍布市/县/镇的营销渠道,大华可触达下沉客户群体,弥补公司在国内渠道网 络上的不足。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
精选报告来源:【未来智库】。
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