煤矿安全是我国公共安全的一部分,维护煤矿人员生命及财产安全是必须要做好的一项任务。我国煤矿目前使用的安全监控系统的普及率不高,且有的安全监控系统存在诸多不足之处,不能满足当前的安全生产需要。本文密切结合湖南省科技攻关重点项目进行研究,针对目前传统煤矿安全监控系统的缺点以及煤矿安全生产的实际需要,开发了一个矿山井下安全监控系统。本文的主要研究内容如下:在较为深入地研究与分析了国内外井下无线通信技术现状和扩频通信技术的特点,以及煤矿井下人员定位监控的需求的基础上,提出了一种有线+无线的井下通信方案思路,构建一个基于RS-485总线和ZigBee技术的井下测控网络的总体架构;分析对比了几种常用的射频频段的特点,并根据煤矿井下通信的特殊环境选定了系统使用的无线通信频段;研究制订了基于RS-485总线的测控网络的通信协议;深入研究了IEEE802.15.4规范,包括其物理层、媒体控制层规范的相关规约,采用TI公司的CC2430作为射频信号收发芯片,针对井下无线通信的特殊要求设计了无线信号采集模块及人员识别卡之间的软件流程,并完成了相关程序的开发;完成系统的全部硬件设计,包括:井下监控基站(中继器)、井下移动式人员识别卡、便携式无线搜救器等装置的开发和瓦斯浓度、环境温湿度、射频信号的采集电路设计,并给出了主要电路的工作原理、设计方法和调试情况。研制的系统经实验室环境样机测试,性能良好,达到了项目计划任务书的要求,表明本文研发成果的有效性和实用价值。