无线传感器网络作为由大量传感器节点所构成的分布式网络系统，能够有效采集与传递各种环境和目标信息。在工业场景中，由于受到规模巨大、网络异构、传递时延、有向传输等内在因素以及外部环境干扰因素的共同作用，无线传感器网络难以长时间稳定可靠运行。抗毁性问题已经成为制约工业无线传感器网络规模化应用的主要技术瓶颈。本论文依据网络构建流程从三个方面对工业无线传感器网络抗毁性能进行优化：①在网络初始化阶段，通过对拓扑与容量参数进行优化配置，提升网络抵御随机失效与级联失效的能力；②在网络运行阶段，通过路由选择优化，实现感知数据的安全可靠传输；③在网络维护阶段，通过引入故障检测与诊断机制，解决网络因节点故障状态信息缺失所导致的后期维护难题。本文主要研究工作与创新点如下：　　1）设计了一种工业无线传感器网络分簇拓扑演化机制。针对无线传感器网络在复杂工业环境下的拓扑抗毁性难题，构建了一种分簇无标度局域世界演化模型，使所生成网络拓扑贴近真实工业情形且容错性能较优。基于平均场理论证明了拓扑度分布符合幂律分布。考虑数据传输有向性，构造了一种用于评估网络负载均衡程度的有效测度-有向介数网络结构熵，并基于小世界网络理论提出了一种长程连接布局策略，有效解决了因无标度拓扑度分布异质性所引发的能量空洞问题。　　2）提出了一种面向级联失效的工业无线传感器网络容量优化策略。针对工业无线传感器网络因遭受数据流量冲击所导致的级联失效问题，通过分析真实分簇网络动态负载变化规律，引入感知负载与中继负载概念，构建了一种参数可调的负载-容量模型，并分别研究了分簇无标度网络与分簇随机网络应对级联失效的抗毁性能。基于容量扩充方式，分别给出了扩容对象选择策略与新增容量分配策略，用于提升网络级联失效抗毁性能。　　3）设计了一种工业无线传感器网络容错路由算法。考虑工业场景中复杂环境因素（如温度、湿度等）对网络路由性能影响，算法将工业无线传感器网络抽象为人工势场，且势场受环境场、能量场与深度场共同作用。通过构建权重可调的目标场，确保路由在满足低能耗与低延时等关键性能指标的基础上，使所建立不相交多路径可动态规避危险环境区域，提升消息路由抗毁性能。　　4）提出了工业无线传感器网络故障检测与诊断算法。为满足工业无线传感器网络对实时故障检测与低延时故障诊断的迫切需求，基于邻近传感器节点数据采集所表现出的趋势相关性，设计了一种分布式故障检测算法，以消除故障检测触发时刻对检测准确率影响。在此基础上，提出了一种基于人工免疫理论的故障诊断算法，通过抗原分类、抗体库训练、抗体-抗原匹配等一系列步骤完成故障辨识。所提算法在具有较高诊断准确率的同时，运算耗时明显缩短，满足工业场景对服务低延时要求。　　5）搭建了仿真平台与实际系统用于测试所提理论方法。针对工业无线传感器网络抗毁性仿真平台匮乏现状，结合工业无线传感器网络性能明显受环境因素影响与抗毁性行为受事件驱动等特征，引入部署环境组件与事件生成器，构建了一个工业无线传感器网络抗毁性仿真平台。在该平台基础上，以典型工业场景-立体仓库为部署环境，搭建了实际工业无线传感器网络系统，并验证了所提理论方法的实际性能。实际测试结果表明：所提理论方法能够有效提升实际工业无线传感器网络系统抗毁性能。　　综上所述，本论文以解决工业无线传感器网络抗毁性问题为目标，研究用于提升网络抗毁性能的相关理论与方法。经仿真与实际测试，所提理论方法性能得到了有效验证，为构建抗毁性能较优的实际工业无线传感器网络系统提供了理论与实践参考。