煤炭是我国重要的基础能源和材料,占我国能源总量的70%以上。但是,煤炭行业的安全生产形势不容乐观,以瓦斯爆炸为突出代表的重特大安全事故时有发生。因此,设计一个高可靠性、高稳定性的煤矿瓦斯监控系统,对煤矿安全生产具有重要的作用。本课题来源于山东省信息产业厅项目“煤矿安全自动检测、监控及管理系统”。该系统是一个煤矿安全监控综合信息管理系统,实现了煤矿安全管理信息系统的综合智能化辅助决策功能和综合性自动控制功能。本文主要针对“煤矿安全自动检测、监控及管理系统”中的瓦斯检测和井下监控分站的设计展开论述。在对国内外瓦斯监控系统研究对比的基础上,提出了一种基于现场总线和嵌入式系统的煤矿瓦斯监控系统方案,并设计了煤矿用低浓度瓦斯传感器和井下智能监控分站。本文设计的煤矿用低浓度瓦斯传感器和井下智能分站的技术指标完全符合中华人民共和国安全生产行业标准《AQ6203-2006煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器》和《AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术条件》的技术要求。在瓦斯传感器的设计中,采用定压检测法来检测甲烷浓度,克服了传统检测方法易漂移的缺点,提高了传感器的稳定性。在软件方面,采用了结构化设计方法,并加入了自动补偿程序,使传感器能够自动调整零点,提高了传感器的准确度。井下智能分站以ARM微控制器为控制核心,采用嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ作为软件平台,利用UDP传输协议实现了中心站和分站之间的网络通信功能,是“瓦斯监控及数据传输系统”的重要组成部分。在硬件方面,采用NXP公司的32位ARM微控制器LPC2294作为分站的主控芯片,它具有8路10位AD,内置CAN总线控制器,可使用多达76个GPIO,实现了对现场频率信号、电流电压信号以及CAN总线信号的采集。在通信方面,采用UDP协议实现了分站与中心站之间的双向通信。在软件方面,将嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到LPC2294中,并在此基础上分析了TCP/IP协议栈的实现,详细介绍了几个主要嵌入式软件任务的实现,并给出了在实际编程过程中遇到的问题及调试方法。在设计煤矿用低浓度瓦斯传感器和井下分站的同时,设计并实现了符合国家标准的煤矿用水位传感器和煤矿用负压传感器。截止到本论文完成时,本文设计的煤矿用低浓度瓦斯传感器、煤矿用水位传感器和煤矿负压传感器已通过国家有关部门的未定型实验和本安防爆实验,很快将获得煤矿矿用产品安全标志证书并推向市场。本文设计的井下分站实现了国家标准规定的所有功能,并完成了与中心站的联合调试,获得了大量数据,为下一步申请煤矿矿用产品安全标志证书打下了坚实的基础。