随着物联网技术的发展，无线传感器网络作为最为核心的基础设施，其应用场景越来越广泛，其中，它在比较恶劣或特殊环境中进行监测工作的作用是无可替代的。感知数据的收集是无线传感器网络最主要的任务和功能。但是，监测环境的恶劣性将会导致网络发生不可预知的故障，从而严重影响了网络数据的可用性和完整性，影响了数据收集工作。因此，如何提高监测环境中大规模无线传感器网络数据的可靠收集效率是一项非常有价值和挑战性的研究。自网络编码的提出后，研究学者已经相继提出了多种不同特性的网络编码技术来解决无线传感器网络的数据有效收集问题。其中最具代表性的是Kamra等人提出的增量码（Growth Codes）编码技术及相关的后续研究工作。Growth Codes数据收集协议很好地提高了网络数据的持久性，并提高了灾难场景中数据可靠收集的效率。然而，GrowthCodes数据收集协议仍然存在很多问题导致较低的数据收集效率，例如：(1)协议采用完全随机的数据交换和备份方式会导致离汇聚节点越远的节点数据越难被回收，特别是监测区域边缘的数据；(2)协议的数据交换和备份方式还会造成网络数据分布的不均匀性问题，特别在稀疏型网络中更为严重；(3)无线传感器网络的特性决定了无线通信的不稳定性，因此数据传输链路质量也是必须考虑的因素之一，而Growth Codes数据收集协议的设计并未考虑链路故障的影响。本文在Growth Codes编码技术的研究基础上，主要针对上述几个问题做了如下研究工作：(1)针对上述第一个问题，本文汲取了传统数据收集协议的优势，提出了节点分级策略，并设计了一类基于节点分级策略的无线传感器网络编码数据收集协议。协议赋予每个节点一些轻量的网络路由信息和选取数据交换对象采用的概率函数，提高了边缘节点的感知数据被汇聚节点回收的概率，降低了网络的数据延迟，提高了数据收集的效率。随后，我们从概率论角度对协议中所采用的概率函数进行了设计。(2)针对稀疏型网络中数据分布不均匀问题，本文从传感器节点的角度出发，设计了一类基于多编码源数据的数据收集协议，通过增加节点编码时所使用的源数据，促进了网络不同区域的数据较均匀地传输备份到网络其他区域中，从而提高了稀疏型网络在不同场景下的数据收集效率。(3)针对第三个问题，本文研究分析了链路故障在协议中对数据收集工作的影响。为了缓解链路故障对数据传输和备份的影响，使各节点的感知数据能够充分备份到网络中，本文提出了一种双路备份数据传输机制，并将其应用于Growth Codes数据收集协议中，提高了灾难场景中数据的持久性和完整性，最终提高了网络回收数据的效率。在恶劣或灾难场景下的无线传感器网络中，本文对研究提高网络数据的可用性、完整性和收集效率的协议起到了积极的推动作用，也对促进无线传感器网络相关技术的发展具有重要意义。