传统工业对现场设备的监测一般采用有线的方式进行,该方式需要花费大量的人力物力来布置电线电缆,其安装成本高、设备可移动性差且监测效果不佳,难以满足现代工业的监测需求。近年来在工业4.0的大环境下,以无线通信技术为首的信息化技术迅速发展,有力地推动了无线传感器网络在工业控制、医疗健康、环境监测等领域的广泛应用。在此发展背景下,本课题鉴于气动工业现场复杂环境中工作人员对各气动元件的运行状况及环境参数的调查无法正常展开,旨在设计一套应用于气动工业现场的基于无线传感器网络的监测系统,实现对现场各类数据的实时采集与存储,以方便工作人员实时查看与分析各设备的运行状况,从而更加有效地保证工业现场的安全。基于无线组网的气动元件监测系统包括多个终端采集节点和一个汇聚节点。其中,终端采集节点位于现场各设备周围,负责采集多通道数据并通过无线的方式发送给位于现场控制中心的汇聚节点;汇聚节点对接收的多终端多通道的数据统一处理后分类存储至SD卡中,同时可通过串口与GPRS模块通信,进一步实现对现场设备的远程监测与访问。本文首先分析对比了无线传感器网络中几种常用的短距离无线通信技术和处理系统,结合工业现场对无线传输距离、通信速度及数据处理能力等方面的要求,选用WIFI无线通信方式和FPGA处理方案,并对系统的功能需求、总体设计框架和最终目标进行了分析与介绍。其次,阐述了系统中各节点的功能,完成了各核心芯片的选型,按功能小模块对各节点的硬件电路设计进行了详细的介绍,并对各节点的PCB进行了设计与制作,建立起了基于无线组网的气动元件监测系统的硬件平台。然后,对系统各节点的软件设计进行了介绍,主要包括系统组网、数据采集、数据缓存、SD卡分类存储及报警等。最后,在软硬件设计基础上,搭建起了完整的气动元件监测系统,对系统的组网性能、无线传输性能及功耗进行了测试,并在气动环境下对系统的整体性能进行了试验分析,验证了其可行性。