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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与方法

1.4 论文章节安排

第2章 系统总体分析

2.1 系统总体框图

2.2系统主控方案选型

2.3温湿度传感器选择

2.4射频识别模块选择

2.5通信模块选择

第3章 系统电路设计

3.1 系统总体电路组成

3.2 主控电路设计

3.3 电源电路设计​

3.4 温湿度传感器电路设计

3.5 心率血氧传感器电路设计

3.6 RFID模块电路设计

第4章 系统软件设计

4.1 系统软件介绍

4.2 主程序流程图

4.3按键函数流程设计

4.4显示函数流程设计

4.5处理函数流程图

第5章 实物调试

5.1 整体实物构成

5.2 传感器获取数据测试

5.3 心率血氧获取功能测试

5.4 设置阈值功能测试

第6章 软件调试

6.1 软件介绍

6.2 数据获取功能测试

6.3 远程功能测试

第7章 总结

参考文献

致谢

1　引 言

1.1 研究背景与意义

在当今的矿业生产领域，井下作业始终面临着诸多复杂且严峻的安全挑战。矿山井下环境特殊，其空间相对封闭，空气流通不畅，容易积聚有害气体，如一氧化碳等，同时湿度、温度等环境因素也处于动态变化之中，这些都可能对矿工的身体健康乃至生命安全构成威胁。而且，矿工在高强度的劳作下，身体状况也存在不确定性，心率、血氧等生理指标一旦出现异常，若不能及时发现和处理，后果不堪设想。
从现状来看，传统的矿下安全监测手段往往较为单一和分散，有的仅侧重于环境监测，对矿工个体的身体状态关注不足；有的虽然能进行简单的数据采集，但缺乏高效的数据传输与直观展示方式，导致地面管理人员难以及时、全面地了解井下实时情况，在应对突发安全状况时较为被动。

基于STM32设计的这款矿工工作安全监测系统有着重要意义。它能够整合多种传感器，像利用mlx90614温度传感器精准监测温度，运用相关模块对湿度、空气质量、一氧化碳浓度等环境要素进行把控，通过心率血氧传感器密切关注矿工身体状况，形成多维度的安全监测网络。并且设置合理的阈值，一旦指标异常就能及时触发蜂鸣器报警、启动风扇等对应措施，有效预防危险扩大。借助RFID定位技术，能清晰知晓矿工所处位置，再配合WIFI模块与云平台，将各类关键数据传输至手机APP上直观呈现，方便地面人员随时掌握井下整体情况，无论是对保障矿工生命健康，还是提升矿山安全生产管理水平以及应对突发事故的能力，都有着积极且深远的影响，有助于推动矿业行业朝着更加安全、高效的方向发展。

1.2 国内外研究现状

在国内外矿业领域，针对矿工工作安全监测的研究一直备受关注，并且随着科技的不断发展取得了诸多成果，也存在着一定的发展空间。

从国外研究情况来看，许多发达国家凭借先进的技术和雄厚的科研实力，在矿下安全监测方面有着较为成熟的体系。一方面，在传感器技术应用上，能够运用高精度、高稳定性的各类传感器对井下环境参数进行精确测量，像可以精准检测一氧化碳、甲烷等有害气体浓度以及温湿度等环境指标的传感器被广泛应用，并且不断朝着小型化、低功耗方向发展，以便更好地适应井下复杂环境。同时，在人员健康监测方面，利用先进的可穿戴设备结合专业的生理指标监测技术，实时追踪矿工的心率、血压、血氧等关键数据，确保能及时发现身体异常状况。此外，在数据传输与管理上，借助成熟的物联网技术与云计算平台，构建起高效的数据交互网络，方便地面监控中心实时获取井下全面信息，实现远程监控与管理。

在国内，近年来也高度重视矿山安全问题，相关研究不断深入。在传感器研发上，我国自主研制的多种环境监测传感器已达到较高水平，能够满足大部分矿下环境监测需求，并且成本相对较低，利于大规模推广应用。对于矿工身体状况监测，也在积极探索适合国内矿山作业特点的监测方案，结合智能穿戴设备逐步完善对矿工健康的保障机制。然而，与国外相比，我国在部分核心传感器的精度以及整个安全监测系统的集成化、智能化程度上还存在一定差距，例如在多源数据融合分析以及智能预警的精准度方面还有待进一步提高，系统整体的稳定性和兼容性也需要持续优化，以便更好地保障矿工的工作安全，推动矿山行业的高质量发展。

1.3 研究内容与方法

本研究的核心内容围绕构建一套全面且智能的矿工工作安全监测系统展开。主要涵盖对井下环境因素如温度、湿度、空气质量及有害气体浓度的实时监测，同时密切关注矿工的身体生理指标情况，通过多类型传感器收集数据，并设置合理阈值实现异常情况的预警。还包括利用定位技术追踪矿工所处位置，方便及时掌握人员动态。此外，借助无线通信技术与云平台配合，达成数据的高效传输与远程展示，让地面人员能实时把控井下状况。

研究方式上，先是深入调研矿山井下实际环境特点与安全需求，梳理各类技术手段的适用性。然后进行系统的硬件搭建与软件编程，通过反复测试与优化，模拟井下多种场景验证系统的准确性、稳定性以及预警功能的有效性，确保系统能切实保障矿工工作安全。