煤矿安全监测技术是煤矿安全生产的重要保障。鉴于现有安全监测设备采用技术的局限性以及设备工作环境的特殊性,需要进一步提高该类设备的性能。在深入研究了无线传感器网络的基础上,结合参考当前煤矿安全监测设备的各项技术指标,设计的基于无线传感器网络的煤矿安全监测和人员定位系统将为煤矿事故避免及矿井员工安全提供更高的保障。通过深入研究国内外矿井安全监测技术,并对我国煤矿安全监测设备的现状进行了分析,提出了基于无线传感器网络的煤矿安全监测和人员定位系统的总体方案。该方案阐述了系统的总体结构、各部分的功能以及性能指标。完整的安全监测和人员定位系统的总体方案的设计,为系统各个部分的具体开发提供依据;为了适应煤矿井下工作环境,在现有无线传感器网络结点的基础上,设计了采用CC2420芯片为射频通信模块的无线传感器网络结点。根据实际环境的需求,结点硬件具有瓦斯、温度传感器电路,并编写了人员定位,数据采集、数据处理和数据收发等模块软件;通过对煤矿井下网络拓扑方式及连通性的研究分析,并参考无线传感器网络经典的路由协议,设计了基于距离有效性的层次路由协议。协议以结点间的最小距离为条件建立路由,层次化的设计思想更加适应网络拓扑结构的变化。针对网络通信可靠性的要求,设计了多路径作为保障。通过omnet++仿真测试,该协议在路由建立,维护和数据传输跳数等方面具有良好性能;针对矿井员工定位的需求,设计了基于RSSI的协同定位算法。该定位算法以结点内的地理坐标为依据,按照结点主次,采用极大似然估计法对结点位置的坐标进行计算,获得定位坐标。仿真结果表明定位精度达到预期目标。在煤矿井下安全监测与人员定位系统设计中,提出的基于距离有效性的层次路由协议与基于RSSI的协同定位算法,解决了将无线传感器网络应用于矿井监测的网络构架和定位精度问题;实现了以无线传感器网络为基础的煤矿安全监测和矿井人员定位系统。