在石油化工、煤矿、制药等涉及易燃易爆介质的工业场景中，普通以太网或无线网关一旦成为点火源，就可能引发灾难性爆炸。因此，用于上述环境的工业网关必须通过严格的防爆认证，以证明其在“潜在爆炸性环境”中不会成为点燃源。本文结合国内外最新法规、标准与工程实践，对工业网关防爆认证的核心要求进行系统梳理。
一、认证体系与适用标准
目前全球主流的防爆认证体系包括：
- 国际电工委员会 IECEx 体系（IEC 60079 系列标准）；
- 欧盟 ATEX 指令（2014/34/EU，对应 EN 60079 系列）；
- 北美 Class/Division 体系（NEC 500、501 条款，UL 60079 系列）；
- 中国防爆 3C（CCC）/防爆合格证体系（GB/T 3836 系列）。
工业网关只要出口或在华销售，就必须在目标市场取得对应证书。例如，2025 年研华 UNO-430 EXP 同时贴有 C1D2、ATEX 和 IECEx 三重标志，方可全球通行 。
二、防爆型式与网关结构匹配
工业网关通常由金属外壳、开关电源、无线射频模块、边缘计算板卡及多路天线组成。依据 GB/T 3836.1-2021 及 IEC 60079-0:2023，网关可选择的防爆型式主要有：
- 隔爆外壳 “d”：允许外壳内部发生爆炸，但火焰不得逸出。要求铝壳厚度≥3 mm，接合面宽度、间隙及粗糙度需通过 1.5 倍参考压力测试；
- 增安型 “e”：对内部所有电路、端子、温升采取加倍绝缘与爬电距离措施，适用于功耗较低的网关主板；
- 本质安全 “ia/ib/ic”：将射频、电源与电池能量限制在爆炸性混合物最小点燃能量以下（ia 级需双冗余保护），常用于电池供电的 LoRa 或 WirelessHART 网关；
- 外壳防护 “tD” 与正压 “pD”：当网关部署在粉尘 21、22 区时，需额外满足 IP6X 与外壳最高表面温度≤T80 ℃。
2023 年中兴通讯矿用本安型万兆网关即采用 “ia” 级保护，配合 IP68 铸铝外壳，可在瓦斯 0 区长期工作 。
三、温度组别与功耗控制
网关内部 CPU、5G 模组、PoE 电源芯片在满载时温升高，必须通过热仿真与型式试验确定最高表面温度。IEC 60079-0 将爆炸性气体分为 T1–T6 六个温度组别，工业网关通常需满足 T4（≤135 ℃）甚至 T5（≤100 ℃）。以映翰通 IG502 为例，其 UL C1D2 证书明确标注 “T4A”，表示在 60 ℃ 环境温度下，外壳任何点温度不超过 120 ℃ 。设计阶段需采用低功耗 SoC、导热垫+外壳鳍片、远程降频等手段，确保 10 % 老化裕量。
四、接口与电缆引入装置
网关常集成 Wi-Fi、5G、GNSS 天线及 RJ45、RS485、光纤口。防爆认证要求：
- 所有接口须使用已获 Ex e 或 Ex d 认证的防爆格兰头，并匹配相应 IP 等级；
- 射频天线若置于隔爆外壳外，需选用 Ex ia 级本安天线或经过 “Ex d 隔爆馈通” 转接，保证天线故障时能量不会回灌到壳内；
- 光纤口应采用非金属加强件，并满足 IEC 60079-28 光学辐射安全要求，防止光功率>200 mW 引爆可燃气体。
2025 版《工业以太网网关安全技术要求》已把 “接口防爆一致性” 纳入强制条款，抽样不合格即吊销证书 。
五、软件与故障安全
在 SIL2 及以上场景，网关除硬件冗余外，还需具备故障自诊断与安全关断功能。软件必须通过 IEC 61508-2 随机失效与系统失效评估，看门狗、双核互检、内存 ECC、通信 CRC 缺一不可。当检测到温度传感器、风扇或电源模块异常时，网关应在 50 ms 内切换至安全模式，关闭 PoE 输出并通知 SCADA，避免因持续高温引爆周围气体。
六、认证流程与工厂审查
以国内 CCC 防爆为例，流程包括：
- 技术资料审查（原理图、BOM、热报告、PCB 走线、Gerber）；
- 样机测试（高低温、IP、耐热、隔爆、本安火花、 EMC、 射频辐射）；
- 工厂质量保证能力检查（ISO 9001+Ex 生产控制程序）；
- 获证后监督（每年一次市场抽样，每五年一次换证重测）。
任何硬件变更（如换 5G 模组、改天线布局）都需向发证机构申请变更或补充测试，否则证书将被暂停。
七、市场趋势与合规建议
2025 年国内油气、制药项目招标中，93 % 技术规范书已把 “同时具有 IECEx + ATEX + 国内防爆 3C” 作为硬门槛 。对于计划出口的厂商，可借助 IECEx 认证“快速通道”在 6 个月内取得成员国本地证书，节省重复测试费用 。此外，随着 5G、Wi-Fi 6E 高功耗模组的普及，未来防爆网关将向 “低功耗 TSN+本安电池+隔爆散热” 的混合保护方向发展，设计阶段即引入防爆专家进行评审，可缩短 30 % 认证周期并降低 15 % 整改成本。
结语
工业网关的防爆认证并非简单的“拿证”环节，而是从器件选型、结构设计、热管理、接口布线到软件容错的全流程合规工程。只有深刻理解 IEC/EN/GB/UL 系列标准要求，并将其前置到产品研发立项阶段，才能一次性通过严苛的型式试验与工厂审查，为全球危险区域提供真正“连得上、传得稳、点不燃”的工业通信枢纽。
