在矿井作业环境中,岩层内泄露的有害气体、柴油机燃烧不充分排放的废气、炸药爆破所产生的有毒气体,都会导致矿井下有毒有害物质浓度的升高,从而严重威胁工作人员的人身安全。以国家规定的相关标准为指导,发展与部署井下环境检测设施是安全生产的重中之重。现有的环境检测设备主要有分布式检测节点和便携式气体检测仪两种。由于国内环境检测设备的研发与生产起步时间较晚,上述两种检测仪器存在通用性差,功能单一等不足,无法满足智慧矿山转型升级的要求。本文根据国内井下环境检测仪器的现状,针对目前仪器的缺陷与不足,设计开发了一套矿井环境综合检测仪。本文设计的矿井环境综合检测仪具备多环境参数采集、双电源供电、超限报警、手动报警、多种网络通信、数据和仪器状态现场显示、仪器参数现场设置、数据本地存储等功能。仪器既可作为分布式气体检测节点,对井下环境进行长时间定点监测;也可作为便携式气体检测仪器,实现各个巷道内的全面检测。本文研究并设计了各功能模块的硬件电路以及软件程序。硬件方面,使用基于Cortex-M4内核的STM32F407ZGT6单片机作为整个仪器的主控核心;设计LDO稳压电路用于整个仪器的供电;设计RS-485电平转换电路与DC-AC-DC隔离电路用于传感器数据的采集;使用蜂鸣器及LED实现声光报警功能;仪器集成Wi-Fi网络与有线网络模块并设计相关接口电路,实现多种网络通信功能;使用HMI屏幕实时显示采集数据及仪器运行状态;通过按键实现参数的现场设置功能及手动报警功能;使用安全数字输入输出接口(Secure Digital Input and Output,SDIO)驱动SD卡并将采集的环境参数存储在SD卡上。软件方面,仪器使用Keil uVision5集成开发平台对各个功能模块进行编程,完成了主程序、环境参数采集、屏幕驱动、数据上传、数据存储及按键功能等模块程序的编写。本文在程序编写时还移植了FAT文件系统,使SD卡内数据以文件的形式存储,PC与手机等设备可直接读取SD内的文件,增强了仪器的通用性。软件采用模块化设计思想,提高了代码的执行效率,同时也便于后期调试。本文还对该仪器的外观与内部布局进行了合理的设计,同时,使用电气防水盒作为外壳以满足便携安全的要求,使用IP67防护等级的接口及按键以应对井下恶劣的工况。最后对仪器进行了多项测试,并将测试数据利用格拉布斯准则及贝叶斯估计方法进行评判分析,得到了矿井环境综合评价。测试结果表明:仪器在功能有效性、数据上传实时性、数据存储可靠性等方面均达到设计要求。