煤炭是我国重要的基础能源,在国民经济中具有重要的战略地位。然而近年来,我国的煤矿事故发生频繁,不仅造成了巨大的人员伤亡,同时也给我国经济带来了很大的损失,因此煤矿生产安全已成为我国当前亟待解决的问题。本文研究的矿工井下安全监测智能头盔能够连续对周围环境中的CH₄、CO、H₂S等气体浓度和环境温度进行准确、可靠的检测,并通过nRF2401将测量到的数据实时传输到监控中心,具有数据本地显示、本地存储、报警参数设置、超限声光报警等功能。本文提出了在矿工安全帽上集成多种环境参数监控系统的总体方案,引入了低功耗、小型化的设计思想,系统地阐述了矿工安全智能监测头盔的设计要求和设计原理。完成了硬件系统设计,主要包括CH₄、CO、H₂S等气体和温度的检测电路和信号调理电路、电源电路、嵌入式微处理系统、键盘电路、显示电路、报警电路和无线数据传输接口电路;完成了软件系统设计,通过软件实现当所测参数超过设定的报警值时进行报警、切换到节能模式等功能,同时对三种气体参数的零点和灵敏度进行了校正。并结合煤矿井下的实际情况,提出了抗干扰和降低功耗的措施。实验结果表明,该系统在测量基本误差、响应时间、报警性能等主要技术指标上均达到设计要求。系统满足小型化、低功耗、功能易扩展的要求,为实现对矿井的事故检测和早期预测提供了新的装备。