基于无线传感器网络的仪器网络是指通过无线传感器网络技术将一定区域内分布的不同仪器进行组网，并能够将这些仪器的测量数据按照规定协议以无线通信方式发送给PC机基站，最后PC机基站通过短信方式将测量数据上传至远端测控中心；另一方面，测控中心通过短信方式向PC机基站下发“请求上传”等命令，PC机基站通过无线通信方式向网络中的仪器发送命令控制和管理整个仪器网络中的仪器。无线通信由协调器节点和路由节点之间的通信实现；短信通信由GSM模块实现。PC机基站由PC机基站管理系统、协调器节点和GSM模块三部分构成。测控中心由测控中心上位机软件和GSM模块构成。仪器网络中的仪器节点由仪器和路由节点构成。仪器网络的无线通信协议是遵循IEEE802.15.4标准的ZigBee协议，该协议符合OSI分层结构参考模型，由于其充分考虑了无线传感器网络的需求和特点，因此它是应用最普遍、前景最好的一种无线通信协议。协议的开发是一个由简入繁的过程，先后研究了德州仪器公司（TI，Texas Instrument）研发并提供的开源无线传感器网络协议栈SimpliciTI、TIMAC以及Z-stack，通过对这3种协议研究和对比，由浅入深地学习并掌握了ZigBee协议的基本实现方法和应用技术。最后对Z-stack协议栈的关键模块进行了研究，并在其基础上设计开发了2种WSN节点：协调器节点和路由节点。通过PC机基站连接协调器节点，测量仪器连接路由器节点，实现仪器自组织组网，建立起一个通过路由传输数据的多跳网络，从而形成智能测量仪器监测系统，为仪器的测量数据的汇总和快速上传提供解决方案。硬件设计开发工作主要集中在节点的设计上，选用CC2530片上系统作为节点微处理器。为了节约成本和保证射频通信的可靠性，选择深圳鼎泰克公司（DTKElectronics）的ZigBee模块作为即插即用的无线模块，该模块以CC2530作为主芯片，并具有自动组网、自动网络修复、任意节点简单数据传输的功能。同时，为此无线模块设计开发电路底板供模块插接，以构成一个功能完整的节点。该底板设计有DEBUG口、串口、供电接口、液晶屏插槽和无线模块插槽等硬件支持。使用MAX3232芯片实现节点与仪器或PC机的RS232接口的串口通信。电源管理方面，使用LM1117-3.3稳压芯片进行电压转换，提供220V市电供电，USB2.0供电插口和干电池供电插槽三种可选供电方式。另外配备电源指示、无线和串口数据收发指示的多种颜色的LED；以及方便测试节点组网过程的按键等元件。最后将节点装入铝盒以在一定程度上隔离外部环境的电磁干扰。软件设计上分为两方面：节点的嵌入式软件开发和PC机基站管理系统、测控中心2个上位机软件开发。节点软件开发根据仪器串口通信协议，在IAR forMCS-517.51A版本的嵌入式开发平台上利用C语言编写程序，按照Z-stack协议栈的分层架构建立对应每一层的文件夹，并在各个文件夹下编写实现当下层的功能的程序文件（包括主程序文件，主程序文件的头文件，操作系统接口文件等），以此建立起操作系统的分层架构实现节点的功能。使用Microsoft.NET软件开发平台开发PC机基站管理系统，应用SQL Server数据库提供数据持久化，通过ADO.NET技术进行数据访问。测控中心上位机软件采用Visual Basic语言进行开发，应用Access提供数据持久化。短信功能由AT指令实现。最后，通过使用3种测试软件：Sensor Monitor、 Packet Sniffer和串口调试助手SSCOM3.2完成整个系统的测试工作。TI公司的Sensor Monitor监控软件观察无线网络形态，检查入网节点的数量和各自的运行的状态是否正确。PacketSniffer包侦听软件显示无线数据包的格式和内容，观察无线数据收发是否正确。串口调试助手SSCOM3.2验证节点与PC机之间的串口通信功能运行是否正常。所设计的测试用例涵盖系统所需的所有功能点，且测试结果良好。经过分析测试所得的仪器测量数据结果，表明系统满足项目验收要求。