人类在多年冻土区修筑铁路已有100多年的历史,但由于冻土这种土体介质对温度的敏感性,冻胀、融沉等病害始终影响着冻土区铁路的正常运行。因此,对冻土区铁路工程进行长期、全面、系统的观测,及时发现隐患,显得尤为重要。目前,已经有许多种基于不同原理的传统的和新型的监测方法。但是,现有的监测方法往往还存在不少问题。无线传感器网络综合了传感技术、MEMS技术、无线通信技术和分布式信息处理技术等,具有自组织性、容错性、快速展开性等特性,以数据采集和数据管理为中心,在军事国防、工农业控制、城市管理、环境监测等领域具有十分广阔的应用前景。为了给冻土区铁路安全监测提供一个新的解决方法,本文将无线传感器网络应用于青藏铁路冻土路基安全监测中。在对青藏铁路冻土路基安全监测的实际需求做了系统分析后,结合项目实际,选取了路基地温为主要监测内容,设计制作了信息节点Snows Elf_S、通信节点Snows Elf_C和测试节点Snows Elf_T等Snows Elf系列三种节点,详细描述了处理器&通信模块、传感器模块、能量供应模块、人机交互模块等四大模块的软硬件设计过程,并提供了各模块的原理图、PCB图、实物图和软件流程图。最后,设计并完成了节点的环境适应性实验和模拟现场测温实验,初步验证了Snows Elf系列节点在青藏铁路冻土路基安全监测中的实用性。本文的研究得到了安徽省自然科学基金项目的资助,项目编号070412037。