目前,煤炭是世界重要的三大能源之一,并且所占比例最高。而我国是个产煤大国,但同时也是一个矿难发生比较多的国家。近些年来,随着国民经济对于能源需求的不断增加,我国对于煤炭的开采规模与速度逐年增加,但是盲目的追求数据却对于安全隐患的不重视导致了近些年来我国的煤矿安全事故频频发生,给国家和人民生命财产造成巨大损失。我国2004年在煤矿事故中死亡6027人,2004年煤炭产量占世界总产量的35%,矿井事故中死亡人数占世界死亡人数的80%。百万吨死亡率是南非的30倍,美国的100倍。2004年百万吨死亡率3.07,居世界第一位,是世界平均水平的100倍。然而,与此相反的是,一名中国矿工年均产煤量为321吨,仅是南非矿工年均产量的8.1%,美国矿工的2.2%。因此保证矿井工作环境的安全是目前煤矿工业迫在眉睫需要解决的问题。瓦斯爆炸是引发矿难的主要原因之一,在矿井安全中,瓦斯浓度是一项非常重要的指标,因此只有对矿井中的瓦斯浓度以及温度和湿度等环境信息及时的掌握,才能保证矿井工作环境的安全。目前多数的矿井安全监测系统采用有线方式进行信号的传输,这种方式布线比较麻烦,对于线路的依赖性比较强,安装和维护设备的成本比较高,当矿难发生的时候,设备和电缆往往会受到损害不能为矿难发生后的搜求工作提供有效信息。无线传感器网络是一种由大量微型移动传感器节点构成的网络,能够协作的实施监测、感知和采集环境信息,并对数据进行处理,传送到监控中心。它综合了传感器技术、遥测遥控技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,并且充分利用了Ad Hoc网络动态自组、多跳的特点,其通信和感知节点可以移动、无须铺设线路、操作简单、容易维护、组网成本低,是解决煤矿瓦斯全方位、实时监测的一种可行方法。针对煤矿瓦斯事故频繁发生的情况,本文主要介绍了对煤矿井下温度、湿度和瓦斯气体浓度监测的全新的无线传感器网络的体系设计及节点的硬件和软件件设计及实现。硬件设计主要包括便携式采集终端节点设计和基站传感器节点设计:便携式传感器节点包括了瓦斯传感器应用电路设计,温湿度传感器应用电路设计,LCD显示电路设计;电源电路设计,基站传感器节点主要包括RS485工业总线电路设计以及USB外部接口设计。软件设计包括温度、湿度和瓦斯气体浓度的采集,节点间的通信等。此外,本文实现了基于IEEE802.15.4/ZigBee标准的无线通信网络的设计,同时对所构成的无线传感器网络讲行了实验及数据分析。本设计实现了煤矿井下瓦斯气体浓度和温度、湿度等环境信息的采集和传输,完成了无线传感器网络在矿井安全生产中的应用,达到了煤矿环境监测的目的,具有创新性和实用性,对无线传感器网络在工业生产中的进一步应用具有重要意义。