随着无线传感器网络技术的发展和感知矿山的提出，把物联网技术应用到感知矿山中已经成为了当务之急。本课题来源于徐矿集团夹河煤矿感知矿山示范工程。无线传感器节点体积小，安装方便，能够采集各种数据，可以对环境进行感知，对目标可以进行定位追踪等优点使得无线传感器网络能够应用于感知矿山系统。但是一般来说，矿山的环境都比较复杂，并且矿山环境一般都在地面以下，无线传感器节点又大都安装在地面以下的巷道内。在这种环境下，无线传感器节点便无法利用太阳能，因此，这就对应用于感知矿山中的无线传感器节点的能耗提出了很高的要求。同时，人员定位要求有较高的实时性和准确性，这就对应用于感知矿山系统的无线传感器网络的可靠性和时延也提出了很高的要求。由于矿山环境复杂，采集的环境数据量也是非常庞大的，因此，也要求无线传感器网络有很高的吞吐量，而传统的无线传感器网络的MAC层协议无法满足感知矿山系统的要求。为了解决这一系列问题，本文设计了一种感知矿山的PR-MAC协议，有一定的创新性，主要体现在四种算法上：退避算法、功率控制算法、多速率自适应算法以及节点选择算法。在冲突避免上，采用基于节点剩余能量和距离基站跳数的随机退避算法不但考虑了节点自身的剩余能量而且考虑了距离基站跳数的因素，在节省节点自身能量的同时也充分考虑到了整个无线传感器网络的平均能耗；在功率控制算法中采用的折半递增功率算法克服了以往的一些功率控制算法不能在数据传输中动态地增加能量的缺点；多速率自适应算法则是和功率控制结合的，不是孤立的，克服了以往的功率控制或速率控制单纯地提高某一项指标的缺点。本文采用的功率控制和多速率自适应技术在大大降低能耗的同时也提高了网络的吞吐量，从而提高了网络效率；在选择节点发送数据上也充分考虑了节点的剩余能量和距离基站跳数的因素，在有效平衡无线传感器网络能量的同时也大大降低了延时。通过仿真结果对比分析，得出本文设计的PR-MAC协议对比传统的S-MAC协议在节能上有大幅的提升，吞吐量也有大幅的增加。在感知矿山实际系统的应用中也得到了检验：所设计的PR-MAC协议的各项性能指标都达到了设计要求。