近年来，无线传感器网络逐渐成为国内外发展的热点。目前，在面向大数据量传输的监测应用中，无线传感器网络监测系统通常使用的单射频架构传感器节点、单信道网络协议，不能很好解决大数据量传输时遇到的网络吞吐量受限、实时传输难以实现等瓶颈问题。同时，监测网络的采集同步、监测数据的高效中转传输等也是需要研究解决的问题。本文针对以上问题进行了研究，具体内容如下：（1）提出了面向大数据量传输的无线传感器网络多信道单基站网络架构。设计了该架构所使用的网络拓扑结构，并基于此拓扑结构，设计了监测网络使用的分时数据传输机制及多信道时间同步机制。（2）提出并设计了监测系统所使用核心节点——多信道基站节点的软硬件。通过设计一系列实验，验证了多信道基站节点的数据接收功能，并测定了节点能支持的最大网络吞吐量。（3）提出并设计了双射频中转节点的软硬件。通过设计一系列实验，验证了中转节点的数据完整中转功能，并测定了节点的中转延时、通信距离延伸长度等参数。（4）基于本文设计的多信道单基站网络架构，搭建了无线传感器网络结构健康监测系统。采用此监测系统设计了基于平板结构的应变监测实验，验证了多信道单基站无线传感器网络监测系统的功能。采用此系统设计了采集同步效果验证实验，验证了监测系统的采集同步性。实验结果表明，本文设计的多信道单基站网络监测系统适用于需要传输大量数据的监测应用，并具有良好的数据采集同步效果。