无线传感器网络技术是近年来发展起来的一种新型的网络通信技术。它集成了传感器技术、计算机技术、通信技术等,能够实时感知、采集、传输和处理网络监控区域内各种环境和监测对象信息。无线传感器网络具有成本低、功耗小、易实现等特点,所以具有十分广阔的应用前景,可以应用于军事、环境、医疗健康、自动化生产等诸多领域。本文设计了适用于环境监测无线传感器网络测控系统。以Jennic公司的JN5121-Z01-M00无线微控制器模块为核心,以温湿度传感器SHT11及光强传感器TSL2561为主要外围接口器件,搭建了网络节点硬件平台。在分析了ZigBee协议栈的体系结构及利用JN5121开发Zigbee网络的基础上,设计了ZigBee协调器和终端节点的应用程序,主要包括网络的启动、数据采集及收发。针对无线传感器网络的能量有限、数据量大等特点,采用了低功耗及非阻塞的程序设计方法。针对基于无线传感器网络的测控系统的特殊性,在保证测控节点连通的约束条件下,使放置的移动节点数量最小化。提出了一种在满足测控节点连通约束条件下使节点数量最少的模型,并采用遗传算法进行优化计算。系统节点数量较多时,为了提高遗传算法的收敛速度,提出了基于二分法的编码区间收缩的机制,使得在变量编码位数较少时仍有足够的精度,并且可以大大减少染色体长度,提高优化收敛速度。对于连通性判断十分耗时问题,将求解最短路径的Dijkstra算法利用到本文的连通性判别,运算速度与基于道路矩阵的判别法相比有明显改善。针对基于无线传感器网络的测控系统中节点较多、数据信息量大,且网络中节点数量及类型根据需要可以动态调整等特性,设计了包括数据库和OPC接口的上位机程序。数据库用来存储节点类型,用户可以根据需要随时增加或者删减节点。OPC接口程序根据数据库信息自动生成标签,每个节点物理量对应一个标签,根据此标签可以直把数据信息存储起来,并实时显示。