随着半导体技术、传感器技术、嵌入式技术以及通信技术的飞速发展,具有感知、计算、存储和通信能力的无线传感器网络的应用越来越广泛。传感器节点通过自组织的方式构成无线传感器网络,能够实时监测、感知和采集网络分布区域内监视对象的各种信息,并加以处理,完成对环境的数据采集和监测任务。无线传感器网络己逐渐成为工业界及学术界的一个研究热点,在军事和民用领域有着非常广阔的应用前景。本文首先介绍了传统无线传感器网络的发展概况及现状,然后分析了无线传感器网络的原理与架构及其在环境监测对传统无线传感器网络技术的挑战,接着本文提出了新颖的基于无线传感器网络技术的环境监测系统架构设计,介绍了一种针对大气环境监测的全新的无线传感器网络节点的构架设计方案以及节点的硬件设计和实现,然后本文以IEEE 802.15.4标准为基础分析设计了面向环境监测应用的无线通信网络协议栈,从工程角度介绍了物理层、数据链路层、网络层、应用层的设计实现,解决了无线传感器网络节点的数据采集、节点互联以及系统节能优化等问题,最后本文总结了前面的工作,展望了基于无线传感器网络技术的环境监测系统在未来的发展方向和应用方式等几个方面的发展远景。本文的研究得到了华为高校基金(编号:YJCB2005011WL)和四川省科技厅基金(编号:05G007-011-02)的资助。