作为物联网时代的一项重要技术,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)凭借大规模、自组织等特点,将人类社会与客观世界更紧密地联系在一起。然而受传感器节点电池能量的限制,如何提升节点的能量利用率,延长网络生命周期,实现高质量的信息通信变得尤为重要。本文从城市基础设施出发,围绕如何降低能耗与延长网络生命周期这一问题,提出了基于AGNES与簇首数目优化的路由协议和基于Qo S优化的多跳路由协议,实现地面建筑监测信息的低功耗传输;构建了基于DEEC协议改进的多跳路由协议,实现地下管廊监测信息的低功耗传输。主要工作如下:(1)系统地阐述了WSN及WSN路由协议的理论基础,包括WSN的概念、体系结构、网络特点和关键技术,同时概述了WSN路由协议的协议特点和设计要求,并对五种常见分层路由协议的特点做了详细的描述和对比。(2)提出了一种基于AGNES与簇首数目优化的节能分簇路由协议。首先,引入一种新网络模型,实现最优簇首数目的计算。其次对AGNES算法进行优化,避免了大小簇能耗差过大问题。仿真结果表明,该协议在同构和异构网络下均能有效减少网络能耗,延长网络生命周期。(3)设计了一种基于Qo S优化的多跳节能分簇路由协议。首先,提出了基于覆盖率的信息完整性、冗余性和有效性三个Qo S指标和一种新的节点部署策略。接着,采用以基站为中心的分区化簇首选举策略。最后,采用Dijkstra算法构建各簇首到基站的信息传输路径。仿真结果表明,本节点部署策略所获Qo S指标更优,本协议比起LEACH、DEEC和GSEN协议在低功耗方面具有一定的改善。(4)构建了一种基于DEEC协议改进的多跳节能分簇路由协议。首先,根据地下管廊结构特点,引入一种新网络模型,实现最优簇首数目的计算。接着,引入节点位置信息,优化了DEEC协议中的阈值T(7)n(8)的计算公式。最后,节点被分为普通节点和中继节点两类并进行合理的节点部署,实现各簇首到基站信息传输路径的构建。仿真结果表明,本协议能够更好地符合管廊结构,在低功耗方面更具优势。本文的研究设计了无线传感器网络的低功耗可靠传输协议,为城市基础设施可靠监测提供了技术支撑。