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无线传感器网络在国家安全、国民经济等各方面有着广泛的应用前景。其中,大面积环境监测是无线传感器网络应用的重要领域。本文将无线传感器网络应用到新疆煤田的火灾监测中,迈出了从实验室走向大规模实际应用的一步。在此过程中,从监测现场到控制中心的远程数据传输,和传感器节点间有效的通信,是无线传感器网络能否真正进入实际应用的重要环节。论文对远程数据传输方式进行了分析之后,确定了利用现有移动网的传输方案。深入分析了以处理器ATmega128L、射频芯片CC2420、温湿度传感器SHT10以及GPRS模块SIM300为核心的无线传感器网络的系统结构。通过对ATmega128L进行编程,开发了手机短信激活GPRS连接的程序,并使GPRS模式和GSM模式之间能够切换、功能互补,实现了无线传感器的双路(GPRS模式与GSM模式)远程数据传输,增强了远程数据传输的稳定性和可靠性。完成的数据传输系统在新疆煤田火灾监测中通过了实地测试,系统运行准确,实时性强。进一步地,为了保证网络节点间的有效通信,论文对直接影响网络通信质量的天线进行了改进。现有节点标配了单极子天线和贴片天线,标称通信距离100-200 m,增益1～2 dB。新疆煤田火灾监测要求的传感器节点空间采样间隔为30m,要求节点是掩埋式的、天线伪装后搁置在地表。由于地表对电磁波的吸收作用,使通信距离急剧下降到5 m左右。另一方面,GPRS模块天线通常采用单极子天线和微带天线,增益为2 dB～3 dB,基站天线增益约为10dB,模块和基站天线增益的不相等使得模块节点的布置受到限制。本文对无线传感器一般节点天线和GPRS模块天线进行了改进,研制了工作在2.4 GHz和GSM1800 MHz频段的短加载螺旋天线(SLH)。其中一般节点SLH天线的中心频率为2.45 GHz、回波损耗-32.86 dB、带宽160 MHz、最大增益为11.174 dB;GPRS模块SLH天线中心频率为1.72 GHz、回波损耗-39.9dB、带宽240 MHz,最大增益11.853dB,与基站天线增益相当,解决了彼此通信距离不对等的问题,增强了网络的远程延伸能力。测试结果表明,在不增加发射功率的情况下,SLH天线将原有的一般节点到汇聚节点通信距离增加了10倍左右,将GPRS模块到基站之间的通信距离增加了5倍左右,提高了无线传感器网络的覆盖能力和可靠性,为无线传感器网络在大面积监测中的推广应用打下了基础。