本论文依据大型结构健康监测的特点和要求,提出了一种针对特殊需要的WSN数据采集系统。在本文中,WSN的多源数据研究和多源数据的实时同步采集是本文的特色,而时间同步协议和MAC层协议设计是本文的创新点。首先,,本文研究了WSN的时间同步协议,并提出了适用于分簇网络的时间同步算法HLTN。在能耗性方面,该算法在不降低算法精度的前提下,将大部分通信开销和计算功能集中在有源供电的簇头和Sink节点上进行,尽可能节省传感器节点的通信开销,解决了能量开销的最大问题。在NS-2平台上,对算法HLTN进行了仿真,仿真结果表明,该时间同步算法具有较高的同步精度,符合本文应用场合的精度要求。其次,研究了MAC层协议,从能耗和扩展性方面考虑,结合CSMA机制和TDMA机制,设计了一种基于分簇网络模型的CDMAC协议。本文对该协议的性能进行了分析,结果表明,这种唤醒/睡眠的机制大大地降低了能量损耗,延长了节点的生命周期,扩展性很好。最后,对WSN的各种多源数据类型进行了分析,设计了多源数据同步采集方案。利用时间同步算法和MAC层协议解决了实时同步采集问题和采集数据发送冲突问题。并在采集传感器节点中,定义好了采集数据的数据包格式,为上位机进一步处理和分析做准备。