近年来，随着我国国民经济的发展，煤炭需求量也有所增加。然而矿井事故频发给国家财产和人民生命安全带来了极大的损失和威胁，尤其顶板事故中死亡人数占到矿井事故死亡总人数42.3％(2006年)，在矿井事故中位居第一。造成这种现象的主要原因是顶板监测手段落后，巷道冒顶预测准确率低下，顶板事故预警不及时，从而无法实现冒顶前对顶板及时支护和撤离工作人员。为了解决上述问题，提高矿井巷道顶板安全管理水平，本论文设计了用于矿井顶板状态监测的系统，该系统可以为巷道顶板安全管理提供重要的数据和预警信息。本文研究的主要内容如下: 分析了顶板状态监测的现状与发展，针对目前项板监测准确率低、观察困难、巷道顶板失稳预警滞后等问题，制定了矿井项板状态监测系统总体方案。 设计了监测分机主电路以及数据采集、显示、存储和声光报警等模块的硬件电路；采用连通器原理的顶板位移传感器，解决了目前项板位移传感器安装困难和易受损坏等实际问题；设计了监测分机频率信号远程传输电路，实现了监测分机与矿井安全监测监控系统通讯分站远程数据通讯，提高了监测分机的实用性。 设计了监测主机主电路以及显示、存储和声光报警等模块硬件电路；采用USB数据存储方式解决了海量项板数据无法存储的问题；设计了监测主机与监测分机的RS-485通讯接口，实现了监测主机与各个监测分机之间组网，满足了对顶板的集中化和智能化监测的要求。 选用Modbus RTU协议作为本监测系统的网络通讯协议提高了本监测系统的扩展性；实现了各个监测分机与监测主机的远程数据通讯和各个监测分机系统参数在线修改等功能；制定了适合于本系统的ModbusRTU的数据帧格式和异常响应代码及其含义，给出了Modbus RTU通讯协议在本通讯系统中的具体实现。 研究了该监测系统中主要干扰源的特征，并对不同的干扰情况提出了相应的软硬件抗干扰措旌，提高了系统工作的可靠性。 对本文设计的矿井顶板状态监测系统进行了初步调试，调试结果表明:系统运行稳定、数据通讯可靠、声光报警及时、各项技术指标符合设计要求，证明了设计方案的正确性和可行性。