近年来，呼伦湖流域生态面临着严峻的挑战，生态环境相当脆弱。针对呼伦湖流域环境大数据采集的需求，本文研究设计了一种基于CoAP协议的数据采集系统，具有兼容性好、数据传输效率高的特点。文章详细分析了CoAP协议的基本原理以及实现方法，对CoAP协议的请求/响应模型、数据包格式、报文传输机制等方面进行了详细地分析，提出了RT-Thread操作系统下CoAP协议的实现方法，包括CoAP数据包结构、相关接口函数和实现流程。设计了一个完整的数据采集系统，包括传感器节点、CoAP网关节点、数据中心三部分，本文以传感器节点和CoAP网关节点为研究重点。传感器节点负责环境数据采集工作，CoAP网关节点汇聚传感器数据，并以CoAP报文形式上传至数据中心，实现呼伦湖环境数据的远程采集与网络共享。本课题完成了传感器节点和CoAP网关节点的软硬件设计。传感器节点以STM32F103单片机作为核心控制器，扩展了温湿度、光照度等传感器接口电路。CoAP网关节点以STM32F407芯片作为核心控制器，通过RMII接口扩展了以太网接口电路，接入互联网。传感器节点与CoAP网关节点之间通过ZigBee无线组网方式实现数据通信。以RT-Thread实时操作系统为软件开发平台，完成了传感器节点和CoAP网关节点的软件设计，给出了软件系统中传感器数据采集、ZigBee数据通信以及CoAP客户端协议等主要软件模块的详细设计，绘制了线程关系顺序图以及主要的流程图。CoAP报文负载采用了JSON数据格式，增强了CoAP报文的解析性。本课题实现了一个包括1个传感器节点和1个CoAP网关节点的演示系统，对数据采集、数据汇聚、CoAP报文上传等环节进行了测试，实验结果表明，系统整体运行效果较好，具有网络数据传输数据量小的特点。