由于煤矿井下环境复杂,安全隐患众多。因此,煤矿事故时有发生,其中不乏死亡人数过百的重大安全事故,这对我国的安全生产产生了不利影响,也违背我国以人为本的基本国策。本文的目的就是通过结合煤矿井下实际环境特点及煤矿安全管理的实际需求,研究一种安全、可靠的煤矿安全监测及定位系统,以期改善我国煤矿安全开采的不利现状。在充分研究了煤矿安全监测及定位系统的支撑技术前提下,本文研究主要集中在以下几个关键方面,并取得预期的研究成果。(1)能效、可靠的矿井适用路由协议路由协议一直是无线传感器研究中的热点与难点。不同的应用对于路由协议的要求不同。系统中充分考虑煤矿井下空间相似性及巷道按照地理条件和环境被分割成很多区域的实际情况,研究了一种树状路由与分簇路由相结合的新型路由协议;并提出了用于井下开采面环境的“局部协商”数据收集机制,避免了网络数据冗余,提高了路由效率。(2)实时、高精度的人员及事故定位算法定位系统性能的优越与否,很大程度上取决于定位算法的好坏。系统采用低硬件资源要求、低成本、易于实现的RSSI定位算法。通过大量实验数据选择合理的阈值,通过粗处理剔除应用环境中的大干扰、采用最大似然滤波平滑信道的小波动。同时根据系统的定位实时性要求,确定每次滤波处理的数据数量。(3)低功耗、本质安全型防爆节点的设计系统的无线传感器节点主要应用在煤矿井下存在瓦斯的环境中,因此防爆是必须面对的首要问题。此外,节点的低功耗设计对于能量受限的应用场合非常重要,设计时主要考虑低功耗元件的选择和精简程序设计两方面。在完成上述几方面的研究工作后,在拟矿井环境的实验条件下进行系统的联合调试,分别测试系统各部分的性能。通过实验表明,系统的各部分功能完全符合预期的研究目标,符合国家对矿用安全监测及定位系统的相关规定。