我国拥有丰富的煤炭资源,既是煤炭生产大国,也是煤炭消费大国。在我国一次性能源消费结构中煤炭所占的比例在近年来持续保持在70%左右,随着人们对矿井的开采强度、深度的增加,煤矿生产工作面临的水文地质条件也变得更加复杂,矿井突水事故愈加频繁,且突水强度和突水频率的潜在威胁也在不断上升,突水源和突水量是矿井突水的重要因素,鉴于井下明渠作为主要排水通道,及时准确的对明渠水域水化学特征进行自动分析和实时监测其排水量,对于井下涌水水源识别和水灾害事故的预警工作显得尤为重要。但现行的检测方法和设备无法满足实时监测预警要求,所以为了保障煤矿生产经营的安全,亟需设计一种具有灾害预警功能的矿井水质在线监测系统。本文首先分析了矿井水灾害事故发生的相关背景、水质分析的意义以及国内外对于矿井水害事故的研究现状,对矿井水文地质形成机理进行了分析,阐述主要含水层水化学特征,在此基础上确定水质检测的指标需求,进而对比不同水质检测方案,确定检测方案;其次设计了监测系统的总体方案,依次介绍监测系统的功能、组成结构和工作流程,包括设计一种矿用明渠流量和水质智能检测装置;然后设计了监测系统数据传输所使用的矿用信号转换器,介绍了其总体结构、工作原理、硬件电路与软件设计;最后对系统各个模块以及监测系统的整体性能进行测试分析。本文设计的矿井水质在线监测系统主要包括基于M-Bus的矿用明渠水质和流量智能检测装置、矿用信号转换器、上位机三部分。矿用明渠水质和流量智能检测装置包括机械臂、水质传感器和智能超声波液位传感器,其中机械臂和水质传感器完成自动取样并在线检测明渠水质的功能,智能超声波液位传感器完成对明渠水流量的实时监测的功能;矿用信号转换器主要包括以太网通信模块、M-Bus主机接口模块和故障诊断模块,其中以太网通信模块通过RJ45接口连接工业以太网实现与上位机相互通信的功能,M-Bus主机接口模块实现与传感器通信的功能,故障诊断模块实现远程定位故障点区间的功能;上位机包括监测服务器、智能化信息管理系统和短信报警模块,用来实现测量数据存储、分析和显示的功能。当监测到异常数据时,监测系统可向相关责任人发送预警信息。本文设计的矿井水质在线监测系统具备检测自动化、控制智能化、监测实时化的特点,对矿井水灾害事故的预警具有重要意义。