草原在人类的生产生活中,特别是自然环境的保护与完善中发挥着重大的、其他生态系统无法取代的关键作用,例如保持水土、防风固沙、维持碳平衡、影响气候变化、生产生物产品等等。更重要的是当代社会非常注重农牧业的发展,保护和养育草原植物和动物、保持生物多样性、合理放牧,维持草原生态环境的可持续发展成为重中之重。本实验结合东北农业大学动科学院“东北草甸区域草地承载力与家畜配置”项目进行,其试验原理是通过测量不同季节不同载畜量放牧后的土壤营养成分和pH值的变化,来决策合理的季节放牧、合理的载畜量。为了更有效的测量土壤的营养成分和pH值变化,需要对影响其变化的环境因素进行监测,综合分析和考虑草原载畜量的增减情况,这也是本文研究的主要内容。根据动科学院课题需要,首先,测量放牧季节不同载畜量放牧后的土壤环境变化,来决策合理的载畜量。其次,测量特定草甸区域的气象变化情况,监测环境中的空气温湿度、降雨量、风速风向、光照度等因素,便于总结该草原的不同季节的气象变化对载畜量和添砖量的影响。本设计采用目前最为流行的ZigBee技术,结合国内外物联网的最新发展动态,组建成无线传感器网络。首先,结合“东北草甸区域草地承载力与家畜配置”项目要求,设计基于ZigBee技术的无线树型传感器网络。其次,进行软硬件和上位机设计,硬件部分包括：无线传感器网络中的射频模块、GPRS模块的选择；土壤水分传感器、土壤温度传感器、空气温湿度传感器、雨量传感器、风速风向传感器和照度传感器的选择；太阳能供电系统的设计；协调器以及传感器节点硬件电路的设计。软件部分包括：对ZigBee底层协议进行深入研究,实现节点低功耗设计；以TinyOS为操作系统,用nesC语言完成各节点的应用程序开发。上位机部分包括：对GPRS进行网络编程,结合ASP.NET技术、WebGIS技术和SQLServer技术构建基于B/S结构的无线传感器网络远程监控系统,开发出上位机监控软件,实现实时数据查询、历史数据及特征曲线图查询、数据存储和发布等功能。最后,进行系统运行与调试,搭建ZigBee无线传感器网络,实现协调器与GPRS模块的通信。本文的创新点包括：本文将风速风向、光照度等传感器与ZigBee技术相结合,并应用在草原环境监测中,尚未见文献记载；本文中采用多种方法降低系统的功耗,硬件低功耗设计采用控制传感器电源开关时间的方法,软件低功耗设计主要采用外部中断唤醒睡眠节点的方法；实现了数据传输格式的设计,系统可识别多路协调器数据,并预留了字节,方便系统扩展。系统可以应用于大范围区域,不受监测区域面积限制。实验表明,该设计能够实现对草原环境远程监测的目的,具有很强的可操作性、可移植性,更具有实际意义。