近年来,随着各国对清洁能源发展的高度重视,光伏阵列发电成为全球新能源发展领域的重中之重。光伏电站具有分支广、规模大的特点,传统的有线通信方式布线复杂,检修维护较为困难。因此设计一种光伏阵列数据采集无线传输系统,对保障光伏电站的长期稳定运行具有重要的意义。目前应用在太阳能光伏阵列上的无线传输技术,主要有ZigBee自组网通信技术和远距离无线电（long range radio,LoRa）技术两种。在对ZigBee技术和LoRa技术进行对比分析后发现,两种技术单独构成无线传感器网络,应用在光伏电站中都存在一定的缺陷,因此本文提出一种ZigBee和LoRa技术相结合的分层无线传感器网络。光伏阵列的感知监测节点通过ZigBee技术组网,采集光伏阵列的各种运维数据。LoRa结合ZigBee技术构成汇聚节点,采用中继传输的方式,将监测区域的数据传输给LoRa网关进行处理。光伏阵列中的感知监测节点属于均匀确定性部署,因此汇聚中继节点的覆盖区域面积大小决定该区域感知节点的网络大小,为了均衡各个网络的能耗,将汇聚中继节点以一定的拓扑结构进行部署。对不同的拓扑结构进行仿真分析,选择较优的拓扑结构。并根据光伏阵列所在的不同场景,提出不同的汇聚中继节点部署覆盖方案。由于LoRa标准通信协议不能进行组网中继通信,本文设计一种基于LoRa技术的汇聚中继节点中继组网通信协议。分析了适用于光伏阵列的路由协议,选择低功耗自适应集簇分层型协议（low energy adaptive clustering hierarchy,LEACH）进行改进,并与现有的ZigBee基础路由协议相结合,对改进的算法进行仿真分析。设计相应的硬件和软件,对光伏阵列的感知节点和汇聚中继节点的实验平台进行实现。分析感知网络的组网过程,设计感知节点的数据采集与上传程序。向汇聚中继节点的处理器上移植μC/OS-III系统,在系统中实现LoRa中继通信组网协议。最后完成硬件平台的整体测试和数据分析。综述,本文设计实现的无线传感器网络能够满足光伏阵列的传输需求,对于今后的光伏阵列运维数据监测研究工作提供新的思路,具有一定的参考价值。