智测云联ZC-FB16防爆气象站为矿井隧道安全作业提供实时气象保障

案例背景

西南地区某大型煤矿，主井筒深度超过800米，年产能300万吨，属煤与瓦斯突出矿井。井下作业环境复杂，高瓦斯区域占总采掘工作面的60%以上，通风系统的稳定运行直接关系到矿井安全生产的根本命脉。

长期以来，矿井气象监测主要依赖地面气象站的区域数据，与井下的实际微气象条件存在显著偏差——地面晴好天气时，井下地温、湿度、气压往往呈现截然不同的变化规律。这一偏差在煤与瓦斯突出事故的预测预报中尤为关键：局部气压骤降可能导致瓦斯解吸速率急剧增加，而井下通风受阻往往与巷道风场异常直接相关。

2023年，矿井启动智能化矿山建设，将井下气象实时感知纳入通风智能化管控系统。经过严格的技术选型和防爆认证，最终选定智测云联ZC-FB16防爆气象站作为井下气象监测层的核心感知设备。

## 方案部署

矿井在井下主要通风巷道、采掘工作面回风侧、高瓦斯汇聚区域及避难硐室入口四类关键位置，共计安装16台ZC-FB16防爆气象站。其中，井下安装的设备全部满足Ex ia IIC T4 Ga本质安全型防爆认证要求，消除了电气设备在瓦斯积聚区域引发点燃的风险。

设备通过矿用阻燃通信线缆接入矿井工业以太环网，数据以标准化Json格式上传至地面通风监控中心的智能管控平台。管控平台内置了矿井通风仿真模型，系统将实时气象数据与通风网络模型耦合计算，每分钟自动输出各测点巷道的等效通风阻力、风排瓦斯量预测值及突出危险指数。

针对矿井四季温度变化大的特点，井上通风机房同时部署了4台ZC-FB16，与井下数据形成对照，构建了"地面—井筒—采掘面"三维气象剖面，为矿井整体通风策略优化提供了完整数据链。

## 技术亮点

ZC-FB16在矿井场景中的适配性，得益于其对复杂恶劣工况的全面适应能力。

井下环境潮湿，空气中常含有高浓度瓦斯和粉尘，传感器外壳长期暴露在腐蚀性气体中极易老化。ZC-FB16的ASA材质传感器外壳配合IP65防护等级，在矿井实测环境中连续运行18个月后，外壳无开裂、无粉化，内部传感器校准精度仍保持在出厂指标的95%以上，有效解决了传统设备在井下高湿高硫环境中"撑不过一个雨季"的痛点。

温度测量范围覆盖-40℃至+85℃，可充分适应矿井深部地热和冬季井筒冻融等温度条件。气压监测300~1100hPa全覆盖，精度±0.25%，能够捕捉到井深每增加100米约10hPa的气压梯度变化，为地质构造分析和突出危险性预测提供了高分辨率气压基准数据。

五要素一体式传感器的设计，大幅减少了井下防爆区域内的电气设备数量，减少了潜在点燃源的数量和布设复杂度。设备功耗低于7.6W，配合AC220V供电，无需额外布设大功率供电线路，对矿井现有电力系统几乎没有额外负荷。

## 应用成效

ZC-FB16气象监测系统与矿井通风智能管控平台的深度融合，带来了矿井安全生产能力的系统性提升。

**突出预警提前量大幅增加。** 系统运行期间，先后两次成功预警煤与瓦斯突出风险。预警触发前，井下测点气压数据出现了持续20分钟、幅度超过15hPa的快速下降，系统据此计算出的突出危险指数提前40分钟越过红色阈值，井下作业人员得以在突出事故发生前完成安全撤离。两次预警均实现零伤亡。

**通风效率显著优化。** 基于井下16个测点的风速、温度、湿度实时数据，通风管控平台重新标定了矿井主要通风机的运行参数，在保证有效风量率的前提下，将风机总能耗降低了约11%，年节约电费超过80万元。

**应急响应体系。** 每次井下气象异常事件均被完整记录，事后可调取历史数据进行情景还原和原因分析。系统运行两年间，矿井已积累超过8000条有效气象异常事件记录，为通风灾害机理研究提供了宝贵的第一手数据资产。矿井也因此顺利通过安全生产标准化矿井验收。

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**产品选型参考：ZC-FB16防爆气象站（智测云联）**

- 防爆等级：Ex d IIC T6 Ga / Ex ia IIC T4 Ga（可选双证配置）

- 监测要素：风速、风向、温度、湿度、大气压力（五要素一体式）

- 测量精度：风速±0.1m/s / 风向±2° / 温度±0.3℃ / 湿度±3%RH / 气压±0.25%

- 工作温度：-40℃ ~ +85℃；数据存储：≥50万条

- 通讯方式：RS485/RS232，Modbus RTU协议，矿用阻燃线缆兼容

- 防护等级：IP65，五防设计（防水/防爆/防尘/防震/防腐）

- 适用场景：煤矿井巷、金属矿山巷道、公路及铁路隧道、水利引水隧洞等地下工程