WSN具有价格低廉、大规模性、网络自组织,抗毁性强等特点,因为工业生产区域往往位置偏远环境复杂,所以WSN的这些特点恰好适用于工业安全监控系统的应用。WSN由无数个传感器节点构成,而每个节点的能源往往由独立的有限电源提供,这使得节点能量有限成为了制约WSN发展的关键因素,因此节能技术的研究成为WSN技术的研究重点。而且,作为一种监控系统,信息的可靠性是系统得以实现的基础,而一般采用的节能技术会对可靠性有一定的影响,所以在研究基于无线传感器网络的节能技术时必须考虑到节能技术对无线传感器网络监控系统的可靠性的影响。所以本文以首先对无线传感器安全监控系统的可靠性进行研究,设计出一种保证系统可靠性的拓扑结构,在此基础上提出了一种节能策略并对两种传统的节能方法进行改进对无线传感器节点能耗进行研究,使得WSN在监控系统的应用中可以达到在保证可靠性的前提下使系统能耗最小化。本文的研究内容是:(1)以基于WSN的煤矿安全监测系统为例,研究基于WSN的安全监控系统的信息可靠性,并设计一种基于三维均匀节点部署法和冗余节点法的WSN节点部署结构来提升无线传感器安全监控系统的可靠性。(2)分析完WSN网路的可靠性后以传统的随机休眠/唤醒节能技术为基础提出一种改进的休眠/唤醒节能技术并结合本文提出的一种可以根据外界信息改变工作状态的节能策略设计出一种可以根据外界信息动态改变休眠率的休眠/唤醒节能策略,达到使得节能与可靠性更加均衡的结果。(3)为了进一步节能除了上述节能算法外又设计一种能将系统分为不同的多种工作模式的节能策略。该策略利用数据压缩技术,根据无线传感器监控系统剩余电量和感知区域是否有重要信息出现综合决定系统的工作模式,以此提高节点能量的使用效率,达到在保证系统可靠性的前提下减少能耗的效果。本设计的创新点是:1.一般的无线传感器监测系统都是由单一的簇头节点构成簇结构,这使得当出现节点失效后对整个簇结构的可靠性影响非常大,本文提出一种冗余备份的拓扑结构,可以保证在出现少量节点失效的情况下,系统的可靠性不会受到过大的影响。2.休眠/唤醒技术可以很有效的减少能耗,但是常用的随机休眠技术是以一个固定的休眠率休眠系统中的节点,但是监控区域的节点个数以及休眠节点的邻居节点的工作状态是会随着时间改变,这会使得固定的休眠率有时不适合实际的情况,所以本文提出了一种根据邻居节点工作状态而动态改变节点休眠率的改进休眠/唤醒策略来解决这一问题,提高节能效果。3.数据压缩技术通过减少传输的数据量来减少能耗,但是监测系统是否感知到重要信息对是否压缩数据也有很大的影响。一般的数据压缩技术只是简单的压缩感知到的数据,并不区分是否是重要信息,本文设计了一种根据感知到的信息重要程度来动态改变工作状态,可以在保证系统信息可靠性的前提下,压缩非重要信息,最小化系统的能耗。通过公式推导和仿真实验的结果可以看出,本文提出的节点部署方法和改进的节能算法以及节能策略具有提高WSN监控系统可靠性,根据监控区域不同情况动态的进行节能,能耗效率高、均匀,保证系统可靠性,适应性强等特点,对综合提高监控系统的节能效果和可靠性有着重要作用。通过节点可靠性部署方法、休眠/唤醒技术、数据压缩技术的结合,为WSN监控系统节能技术研究提供了一个新思路,也可以应用在其他WSN系统中。