随着科技的进步、智能系统以及各项新技术的普遍推广,融合了无线通信技术、数据处理技术、计算机技术、嵌入式技术的无线传感器网络(WSN)应运而生。这种新型的网络具有低功耗、低成本、时延短以及网络节点数量大等优点,被广泛应用于军事、环境参数监测与采集、智能家居、温室大棚等领域。在环境参数监测与采集的应用中,监测区域具有节点数量多,监测情况复杂等特点。如果应用传统的有线网络监测则存在着布线复杂、线路易老化等缺点,针对这种问题文章设计了基于ZigBee技术的无线传感器网络环境监测系统,主要进行数据信息(温湿度、烟雾浓度)的采集,完成数据的传输,并实现监测显示。无线传感器网络中节点本身具有一定的计算能力和存储能力,这种能力可以使得传感器网络根据自身的变化以及网络控制指令做出及时的反应,进行较为复杂的监控。为了保证这种能力的实用性,需要延长网络的生命周期。延长网络的生命周期我们可以通过增大电池容量、提高电池使用效率或者采用低功耗的无线通信模块和无线通信协议。因此文章对能够延长网络生命周期的低功耗无线通信路由协议LEACH做了详细的分析,并进行了改进和优化。最后将改进的路由协议应用到环境监测系统中去,实现了降低环境监测系统功耗的目的。文章主要研究内容如下,首先对无线传感器网络与路由协议的国内外研究现状分别做了详细的描述。接着对无线传感器网络的ZigBee技术(ZigBee协议、网络设备类型、拓扑结构)和路由协议进行分析,提出基于LEACH的改进路由协议(LEACH-ED)。该算法将节点剩余能量、传输距离作为因子去影响簇头的选举。使剩余能量最大、传输距离最优的节点优先当选为簇头。文章完成了对环境监测系统的硬件和软件的设计和深入研究,实现了监测系统对环境参数的采集。无线传感器网络中的终端节点负责采集环境信息(温湿度、烟雾浓度),并将采集到的信息数据传递给协调器节点。协调器节点把信息融合处理后再传递给上位机,上位机对各项信息数据实时显示。环境监测系统采集温湿度用到的传感器是DHT11传感器;采集气体浓度的传感器采用的是MQ-2传感器,可对易燃气体,烟雾等进行预警,进行安全保护。文章还对改进后的路由协议进行了仿真分析,实验结果验证了改进协议的优越性。构建了系统测试环境,对系统的环境参数实现实时监测和更新显示。测试结果显示,采集的信息数据实时性强且传感器网络结构稳定。