煤炭工业一直以来是我国经济发展的主要支柱,它的不可替代性和重要地位是显而易见的。然而,近年来,煤矿普遍超能力开采,瓦斯爆炸重_人事故频发,但事故发生后,监测设备都被摧毁,判断无可靠依据,仅靠专家观察被破坏的现场推断,有时无法吸取血的教训。于是,加强煤矿井下监测系统的建设,提高系统综合分析、决策管理手段就显得尤为突出,更为迫切。本文根据现有监测系统中所存在的问题,旨在设计一套能够集井下环境监测与视频监测的矿井黑匣子,该系统是集电子技术、微量信号、数据信息处理技术、等为一体的高新技术产品,系统由多参数环境监测、视频监测、显示装置、信息储存装置等组成,是一种智能化的数据保存和监测系统。通过对系统方案的论证、系统的软硬件设计,运用以i.mx27为核心,功能强大低功耗处理器,以便于对视频信号的处理、就地显示和对本地数据大容量存储。数据采集部分,在硬件设计上,由于煤矿井下环境参数的变化比较缓慢,为了提高数据传输的可靠性、数据处理的迅速性和交替性,所以传感器的输出信号统一采用为标准频率信号；软件上,提出高频采集、变频存储的异常触发变频采集策略,通过数据信息融合,对传感器采集数据的漂移进行了补偿,提高了系统采集信息的准确性,同时减少多数据的冗余。应用模糊控制理论对系统数据处理,通过实例仿真结果表明,系统具有很好的准确性、稳定性和可靠性。除此之外,井下黑匣子具有平障结合的特征,使用锂电池组保证在系统意外掉电时,监测系统可以不间断工作,增加了系统的可靠性、全面性和实时性。对黑匣子的壳体进行静力学分析,结果表明在腔体施加载荷1MPa后,变形量最大为0.1mm,根据国家标准GB3836.2-2000的要求,这样的变形量不会影响到电控箱的隔爆性能。最大应力不大于135MPa,远小于壳体所用材料的失效应力。通过有限元分析软件对黑匣子的壳体进行动力学仿真研究。仿真结果表明,黑匣子壳体可以达到预期效果。在发生瓦斯爆炸时,黑匣子壳体对监测终端和硬盘数据完全可以保护。运用仿真软件对系统的分析,为系统的设计提供了有力的理论依据。通过搭建试验平台,对黑匣子系统进行了防爆性能、水压、电气性能与本安性能试验,达到煤安标准。通过对系统整体性能的测试,结果表明,井下黑匣子系统可以达到功耗小、成本低,在实时性、精确性、可靠性方面有较大的突破,整个系统可以达到黑匣子的功能。