无线传感器网络是新一代传感器网络,是一门快速发展的高新技术,在安全监控、环境监测、健康医疗、前沿军事、精细农业、智能家居等领域具有广阔的应用前景。这种新的数据采集与处理技术方兴未艾,正逐渐成为各大科研机构、企业的研究热点。高效的无线传感器MAC协议是保证无线传感器网络正常运作、高效通信的关键。无线传感器网络的无线信道分配机制主要有随机竞争机制、TDMA机制、FDMA机制以及CDMA机制。基于随机竞争的MAC协议存在空闲侦听和数据碰撞等能耗问题;基于TDMA的MAC协议则存在时间同步和扩展性差问题;基于FDMA和CDMA的MAC协议实现复杂,传感器节点需要较高的处理能力。因而设计一种混合型协议,通过多种机制的优化组合,达到最大的应用性能,成为目前无线传感器网络MAC协议研究的一个发展趋势。本文提出一种应用于工业实时监测的混合TDMA/CSMA/FDMA MAC协议--- Reliable-MAC。该协议利用当前无线传感器硬件提供的同时在多个频道上侦听和操作信道(FDMA)的能力实现并行通信,并采用TDMA机制实现无碰撞信道访问,从而降低端到端的数据传输延时,提高网络吞吐量;针对工业自动化应用研究领域的需要,对阈值敏感的数据通过在超帧内CSMA帧实现数据更快更可靠的传输,保证对系统异常事件无遗漏的捕获;同时超帧内的CSMA帧使新节点能够方便的加入网络,使网络在适应动态拓朴结构的变化,增强网络的可扩展性。为了验证Reliable-MAC协议的性能,我们在已有实验平台上对节点的数据采集模块进行一些改造,从而可以获取监测数据(风速、温湿度等);在TinyOS中实现了Reliable-MAC和S-MAC协议,并在无信号干扰情况下,以端到端的延迟、丢包率、吞吐量和敏感数据快速可靠传送作为协议评价指标,进行了一系列的测试实验。实验结果表明Reliable-MAC在5跳内端到端的数据延时下降到20ms左右,基本满足工业实时监测(如工艺风力和风力送丝实时监控系统)的要求;丢包率也大幅下降,保证了数据传输的可靠性;尤其是对阈值敏感数据的快速可靠传输,其丢包率逼近0,这就达到了工艺风力和风力送丝实时监控系统对异常事件无遗漏捕获的要求。