煤矿安全一直是人们和政府关注的重点。矿井环境复杂,地理条件特殊。把具有快速展开、自组织、多跳路由、动态拓扑等特点的无线传感网络用于矿井监控和信息传输成为了学术界关注的新热点。针对将WSN用于矿井的问题展开的研究已经取得一部分成果,但都没有将WSN MAC协议的设计与应急救灾通信联系起来。针对这种情况,对应基于有线网络和WSN联合矿井监控系统通信网络的两种工作模式,设计了相应的MAC协议。(1)正常工作模式下,论文提出一种基于CW递减因子自适应MAC协议优化算法。算法通过引入CW递减因子,自适应地调整传感器节点的等待时间,以提高能耗利用效率和增大系统吞吐量。同时,在算法实现上提出一种启发式算法以跟踪网络负载的动态变化。(2)在应急模式下,论文提出一种基于动态约束发送阈值的服务区分机制,根据网络中站点对信道资源的实时争用程度设置动态门限,适当地约束部分站点数据的发送。一方面,算法对不同优先级的数据流采用不同的重传机制;另一方面,有效地提高系统吞吐量,降低了分组平均接入时延。(3)在应急模式下,在动态约束发送阈值的服务区分机制的基础上提出一种基于非对称Quorum系统WSN低能耗MAC协议,利用非对称Quorum系统对MAC协议的调度机制进行优化。仿真实验和理论分析发现,两种MAC协议都具有能量利用效率高,自适应性好的特点。应急救灾模式下的MAC协议,实时性更好,且更加节能;正常工作模式下的MAC协议吞吐量较高。