専門性
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15年2023月XNUMX日
15年2023月XNUMX日
LoRaWAN®ゲートウェイおよびセンサーのATEX認証
LoRaWAN®は、信頼性の高い長距離通信技術であることが証明されています。コスト効率、セキュリティ機能、そして様々な環境における柔軟な導入能力が特長です。しかしながら、法律では、メタン、プロパン、水素、アセチレンなどのガスが存在する危険区域や爆発性雰囲気においてLoRaWAN®を適用する際には、特別な配慮が必要であると規定されています。
さらに、穀物処理や繊維製造などの工程では粉塵が発生する場合があります。標準的な設備ではこのような条件下では安全に稼働できないため、特注設計と試験のみを用いることで必要な認証を取得することが可能です。
用語の明確化
潜在的に危険な環境に適用される用語や規制は、国や地域によって異なる場合があります。例えば、北米では、これらの環境は一般的にHazLoc(危険場所)と呼ばれています。従来は危険クラスと危険区分というシステムで規制されていましたが、現在は国際的に認められたゾーンシステムに準拠しています。
一方、欧州連合(EU)では、爆発性雰囲気が存在する可能性のある区域はATEXと呼ばれ、これはフランス語の「Atmosphères Explosibles(爆発性雰囲気)」の略です。英国では、規制はATEXとほぼ同じですが、「UKEx」という用語で区別されています。
これらの環境に関する現代の規制は、一般的に爆発性雰囲気で使用される機器に関する規格、すなわちIECExシステムに基づいています。これらの規格は、国際電気標準会議(IEC)という国際的な標準化機関によって策定されました。
「Ex」という用語は、危険場所や爆発性雰囲気を示す普遍的な指標としてよく用いられます。さらに、TEKTELIC社の製品命名規則にも組み込まれており、通常の場所向け製品と爆発性雰囲気認証を受けた製品を区別するために使用されています。
ATEXゾーン
可燃性ガス、蒸気、または粉塵によって爆発性雰囲気が発生しやすい区域は、ATEXゾーンまたはIECExゾーンと呼ばれます。下の図は、燃料輸送プロセスを例として示しています。

ATEXゾーンの分類は、ガスまたは粉塵に関連する爆発リスクの頻度、期間、発生源などの要因によって決定されます。

機器認証
危険場所および爆発性雰囲気の規制においては、主に以下の2つの側面を考慮する必要がある。
- 機器の設計および認証(製品)。
- 場所の分類とシステム展開(職場)。
EU域内では、規制はATEX指令に準拠しています。まず、指令2014/34/EUは機器の設計と認証を規定しています。次に、指令1999/92/ECは設置場所の分類とシステムの導入に関するものです。
機器の認証が必要な場合は、指定された適合性評価機関(認証機関)を通じて認証を取得し、世界的に認められているCEマークを適用できるようにします。
一方、北米の規制は政府機関によって定められています。これには、米国労働省の労働安全衛生局(OSHA)が含まれます。この場合、規制は全米防火協会(NFPA)が維持管理する全米電気規程(NEC)などの基準に基づいています。
同時に、OSHA(米国労働安全衛生局)の国家認定試験機関(NRTL)プログラムは、機器の認証を管理しています。このプログラムは、CSA、UL、QPSなどの組織にライセンスを付与し、製品が業界標準(ますますIECEx規格に基づくようになっている)を満たしているかどうかを検証します。
機器メーカーであるTEKTELICは、機器の設計と認証を非常に重視しています。TEKTELICの製品には、NRTLマーク、CEマーク、およびIECEx機器認証制度によって認可されたその他の各国のマークが付いている場合があります。
機器の選択
危険場所や爆発性雰囲気におけるLoRaWAN®の導入を計画する際、ゾーン認証の選択は以下の要素によって決定されます。
- 機器の固定式か移動式か。
- 機器の種類(例:ゲートウェイ、センサーなど)。
設置場所の環境に応じて、機器の設計ソリューションは数多く存在します。例えば、ゾーン1/21認証取得済みのLoRaセンサーには、本質安全防爆方式がよく用いられます。こうしたセンサーには、TEKTELIC社の屋外対応型資産追跡装置「PELICAN Ex」やウェアラブル追跡装置「SEAL Ex」などがあります。この認証により、これらの機器は敷地内の一般的にアクセス可能なエリアを制限なく移動できます。
ゲートウェイに関しては、ゾーン2が十分な固定場所としてよく選ばれます。TEKTELIC KONA Mega Exゲートウェイは以下を利用します。
- 安全性向上(北米では非アーク保護)保護方式を基本とする。
- 粉塵ゾーン22向けの防塵対策(北米では防塵密閉型)方法。
- LoRaおよびセルラーアンテナポートに本質安全防爆構造を採用することで、シンプルで低コストなアンテナ選定と、制約のないメンテナンスを実現します。
TEKTELICは、ゾーン1ゲートウェイ展開向けのソリューションを提供しています。このソリューションは、防爆(北米では防爆)保護方式に基づいており、防塵ゾーン21規格およびアンテナポートの本質安全防爆規格に準拠しています。
機器のマーキング
防爆機器の適合性を評価する際には、設置場所の分類と機器の防護レベルまたはカテゴリを区別することが不可欠です。ゾーンは設置場所の分類を表すものであり、機器の認証表示の一部ではありません。
代わりに、Ex装備には以下のラベルが貼られています。
- 機器保護等級(EPL)。
- 雰囲気タイプ別機器カテゴリ(ATEX対応)。
- 立地の適性を判断するその他の情報。
下記の表示は、ゾーン1ガス環境およびゾーン21粉塵環境のほとんどで使用可能な本質安全防爆型センサーの一例です。繰り返し表示されているのは、ATEX指令によって課せられた追加要件に特に関連しています。ガス環境および粉塵環境それぞれの認証には、固有の表示ラインがあります。
この表示において最も重要な要素は、機器の保護レベルであり、これは機器が適している区域を示すものである。

さらに、以下の表は、機器の保護レベル(およびATEX機器カテゴリ/雰囲気)とそれぞれの設置場所のゾーン分類との相関関係を示しています。緑色で強調表示されている部分は、前述のセンサーの例を表しています。

サプライヤーが一般的なユースケースに最適なソリューションを特定し、実装していれば、機器の選定ははるかに簡単になります。TEKTELICのソリューションは、センサーとゲートウェイの両方についてグローバル認証を取得しており、危険場所や爆発性雰囲気といった課題は、LoRaWAN®の導入における障害とはもはやなりません。