随着工业生产过程对信息化和智能化水平要求的提高,工业无线监控网络对工业生产过程中各类数据的泛在监测和汇聚分析具有重要意义。这类网络与一般的自组织网络(Ad Hoc)部署方式不同,它们需要根据生产监测任务而部署,因此拓扑往往呈现长链特征。此外,由于工业网络普遍需要具有较高的实时性和可靠性,如何针对此类拓扑特征的无线网络开展通信资源调度成为一大挑战难题。另一方面,由于工业生产环境恶劣,现场无线通信环境复杂,信道状态动态多变,马达、机械运转产生周期性和突发性时变干扰,大型器械、金属管道等反射造成严重多径效应,严重影响传输可靠性。因此,抗干扰传输机制是本文需要解决的另一大问题。这两个问题相辅相成,资源调度需从网络全局角度出发,根据抗干扰传输需求,给出无线通信信道、时隙等资源的优化分配和调度;抗干扰传输需考虑有限资源条件下的干扰规避和可靠性提升。本文针对以上两个问题开展研究,取得了如下研究成果:首先,论文对典型工业生产场景中无线电磁干扰做了实验分析,将生产场景中有源干扰、由于机械设备反射等原因造成的电磁波多径和反射等信道状态不佳情形统一视为等效干扰,通过对场景中无线信号强度的检测来获取ISM频段信号强度的周期性分布规律。论文设计了无线信号强度检测方案,包括相关研究分析、设备选用以及操作流程制定。针对上海交通大学自动化系“智能工厂学科级平台”的离散制造现场开展了具体的信号检测工作,获得了60天的数据。对局部场景的信号强度变化和整个场景的信号强度分布进行了可视化分析,从而初步确定了特定场景无线信道等效干扰的分布及其影响,为后续的通信资源分配和抗干扰传输奠定基础。其次,论文研究了典型工业无线链式网络通信资源的优化分配与调度。其中,此类链式网络包含多个子网,子网间通过链式结构进行耦合。将网络通信资源分配建模成以平均时延最小化为目标函数的优化问题,论文假设现场已初步建立等效干扰数据库,据此可以对优化问题的限制条件进行更加准确的设定。依据求解相关问题的两级资源分配策略,得到了子网络最优信道分配数目与子网络内节点最优资源分配比例系数。在获取最优分配资源之后,以子网络吞吐量最大化为目标,实现了子网络通信过程的最优调度。最后,在前两部分工作的基础上,论文针对工业现场突发性干扰条件下的可靠传输问题,提出了基于IEEE 802.15.4e Time-Slotted Channel Hopping(TSCH)协议的分布式自适应调度算法,来应对等效干扰数据库无法提前规避的突发性干扰。一方面,该算法利用增量式PID控制方案来实现对时隙资源的合理分配。另一方面,算法根据使用不同信道的效用差异,确定下一阶段选取不同信道的概率。该算法能够为节点流量负载需求变化及时分配时隙,同时不会发生过度相应,每个节点也可以大概率地选择可靠信道来使用,有效应对干扰。本文工作对典型工业生产场景中无线电磁干扰做了实验分析,研究了工业无线链式网络通信资源优化调度与抗干扰传输机制,对工业无线监控网络的理论研究和应用具有一定的指导意义。