伴随着我国社会经济建设的飞速发展，农村地区的城镇化程度不断提高，水资源污染的问题在乡镇和农村地区也日益突出。为了提高治理水资源污染的能力，我国乡镇和农村地区逐步建设了大量的中小型污水处理站，但这些站点都存在地理位置分散不便于管理、数据采集困难、污水处理自动化程度低、现场环境复杂多变、专业操作人员缺乏等问题。近年来，随着物联网概念的提出和相关技术的不断创新，远程监控已经成为了许多领域的研究热点。本文基于嵌入式技术、无线传感技术、无线通信技术和自动控制技术对这些分布式的中小型污水处理站进行集中化管理的远程监控系统进行了研究。本文设计的监控系统通过嵌入式技术实现了监控站的智能化管理，借助无线传感技术能够实时采集监测区域内的水质数据，通过自动控制技术实现了对污水处理设备的自动化控制，借助无线通信技术监控中心可以对监控站进行远程化的集中管理和控制。同时，本文对多级异构无线传感器网络协议的优化进行了研究，提出了一种新型的分簇路由协议，能够有效地延长网络生存时间。本文的主要内容可以划分为以下几个方面：　　第一，对我国乡镇和农村地区中小型污水处理站的现状进行了分析，对物联网的体系架构以及相关技术进行了介绍。　　第二，基于物联网的相关技术对污水处理远程监控系统进行了设计。监控站以ARM9微处理器S3C2440A作为本地嵌入式监控平台的核心处理器，通过可编程逻辑控制器（PLC）控制污水处理设备的运行，采用 ZigBee技术搭建无线传感器网络采集水质参数，再由 GPRS无线通信技术实现监控站与监控中心的数据远程传输。在MyEclipse集成开发环境下对监控中心的管理应用程序进行开发。　　第三，对当前多级异构环境下的无线传感器网络协议进行了分析研究，对经典的DEEC协议基本原理进行了介绍，提出了一种基于K-means聚类和蚁群算法的分簇路由协议（KCAOR）。　　最后，对整个污水处理远程监控系统的功能进行测试，以验证系统的可行性，并在MATLAB中对提出的无线传感器网络协议进行了仿真。