无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是传感器技术和无线自组织网络(Ad-hoc)通信技术相结合的一种分布式散列传感器信息汇聚的大数据信息采集和传输网络系统。分布式传感器网络对于21世纪的今天已经融入到各个行业之中,工业、医疗、教育、安防、航空、航天、国防军事和环境监控等领域内散布着各种传感器和采集传感器信息的大数据网络。如今,互联网、大数据、机器学习、物联网(I.o.T)、新一代移动通信、并行计算技术等都与传感信息有着或多或少的内在联系。而数以万计的传感器信息需要汇聚起来通常会有几种方法,一是通过有线形式的简单物理介质总线(SPI、I2C、CAN、485、以太网等等),二是通过无线接入网的形式汇聚互联(4G、LPWAN(包括Lo Ra、Narrow Band-Io T,NB-Io T)、无线自组织网络(Ad-hoc)、Wi Fi等)。随着信息技术的发展和超低功耗无线通信技术的日益成熟,分布式传感器网络接入和无线自组织网络相结合也成为了一个较为便捷的组合。今年是超低功耗无线局域网(Low Power Wide Area Network,LPWAN)技术的革命的一年,超低功耗无线局域网的两个重要分支技术真正走入民用的市场,其一是Semtech等发起的Lo Ra联盟建议下的Lo Ra组网技术的实现和应用,其二是在3GPP框架下的NB-Io T标准的实现和应用。新型无线传感网的高度可用除了日趋成熟的通信架构以外,还必须考虑的是是否存在高性价比的超低功耗分布式传感器和可以进行分布式计算的处理器芯片。现如今,微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System,MEMS)传感器的高度成熟即使得这个问题水落石出。微机电传感器成熟的标志必然也包括两个方面,其一是高精度、低功耗、高可靠和低价格的行业应用指标;其二,量产且符合第一点的芯片和应用方案出炉。众多优秀厂家生产的微机电传感器应用而生,在提供高性价比的同时也提供了具备AB配套(工业生产需要至少两套的互相可替代方案)的可能,使得在分布式传感行业里这些低价高质的传感器得以应用。而分布式计算和并行处理单元在以ARM的高效内核演进的同时市面上出现了众多的ARM核处理器,以并行单元的计算整列的现场可编程门阵列(FPGA)等。其中ARM核处理器内嵌浮点运算单元,FPGA则内嵌DSP单元、BRAM、高质量IP等。其中最为优秀且符合工业应用的有TI的MSP430系列和以Xilinx Spartan的FPGA系列等,其开发环境也变得更加人性和高效。在结合技术手段的有效性和生态链的完备性以后,本文研究的核心如何解决我国日益严峻的山体环境实时传感和监测问题才具备实施的可行性。人类社会要发展必然伴随着资源的消耗和环境的改变,而近年来山体环境的恶化越来越多的影响到人类的生产、生活中的生命财产安全。我国是个局部区域人口密度高、人类居住区山体环境多元的国家,而近年来随着一系列山体环境的进一步恶化,也已经发生了多起山体事件而导致的重大山体灾害发生和影响。在过去,虽然也存在多种高科技手段来监测一块山体或者一片。但是,总体上监测方式单一、复杂、耗用资源过高等缺点,导致了无法更为广泛的部署监测点到更多的具有潜在危害的山体之上,而使得多种环境下山体失去监控与早期介入的可能,而最终导致了山体灾害发生并产生重大影响。随着时间的进一步推进,新的技术应用和分布式部署产品的出现也将变得迫在眉睫。本论文依托于如上几种技术的成熟与积累,结合目前山体安全监测的行业应用和我国如今的资源现状,提出了一种基于Lo Ra技术来实现的高性价比传感网的设计和应用思路。通过Lo Ra技术部署通信桥梁,综合低功耗处理器、低功耗传感器和高速并行FPGA的技术特点和优势,构造出了一种具备高可用性、低维护成本和分布式的传感网部署技术方案,设计中涉及到众多工程思路和新型技术标准,在结合了Lo Ra技术、MEMS传感器、大数据、分布式处理与接入、并行处理单元、云汇聚等技术经验后,实现了一套符合时代特点和具备高度安全、高度可靠、可扩容、部署简单、低成本几大特点的山体传感网系统。最终,在综合了实验室环境的设计和实际环境测试下,完成了预先设计指标,而得出本文的所有技术文案、设计记录和产品方案。