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随着科技的飞速发展和人类需求的不断提高,无线传感器网络在室内外监控预警、战场部署与敌情考察、农业生产管理、矿井监管等领域的应用越来越广泛。作为一项新型的信息获取处理技术,无线传感器网络在环境监控应用中,通过布置传感器节点在预定区域内,采集相关数据进行处理,传输到远程监控中心,使监控人员能够对传感器网络端的信息进行实时监控管理。但是监控预警系统仍然存在很多不足,比如未能合理的布局无线传感器网络以及未能实现高优先级信息优先传输等。为了修改这些缺陷,进一步完善监控预警系统,本文详细研究了 ZIGBEE标准,主要做出以下几方面改进。针对监控预警系统的网络拓扑选取问题,根据监控预警系统要求实时性的特点,本文提出了一种基于服务时间的ZIGBEE标准的MAC层数学模型,深入研究了 ZIGBEE标准的MAC层在该模型下运行时服务时间的性能,通过MATLAB和网络仿真软件OMNET++验证了该模型的准确性。此外,还仿真研究了等待时间的特性,得出MAC层的等待时间与发包率和队列长度之间的关系。该数学模型的提出,为监控预警系统合理布局网络拓扑结构提供了强有力的理论依据。针对监控预警系统不能处理具有优先级数据的问题,本文提出了一种基于优先级传输的无线传感器网络MAC层的改进算法,通过改进算法,可以优先传输具有高优先级的信息(如报警信息、温室环境信息等),使网络能够满足一些特殊场景的信息传输需求,并通过OMNET++仿真验证了该算法的可行性,为以后研究具有优先级传输的监控预警系统提供了一定的参考价值。针对监控预警系统的应用,本文设计和实现了手持端监控预警软件,利用提出的基于服务时间的数学模型选择了最佳的网络拓扑结构,实现了实时传输的目的。同时,在该拓扑结构下,仿真验证了基于优先级的MAC层改进算法较原始算法在报警信息传输方面的优势。此外,还利用socket通信关键技术和定时器技术,实现了远程实时查询传感器网络端的环境信息,实时查询和控制灯的开关状态信息等,为无线传感器网络在室内监控预警方面的应用提供了强有力的支撑。