近年来，随着微电子、无线通信和微机电系统等技术的快速发展，出现了集传感、处理和无线通信于一体的微型智能传感器。这些智能传感器通过无线自组织方式构成网络对所部署的目标区域进行分布与协作式感知，从而形成传感器网络。传感器网络可广泛应用于环境监测、军事侦察、医疗健康、智能人居环境等领域。 作为一种分布式计算系统，具备一种底层的基础设施来指示网络运行中失效节点，资源消耗以及系统综合性能对于传感器网络相当重要。本文首先简述了传感器网络的背景、特点与挑战，通过对国内外研究现状分析，阐明了传感器网络系统状态监测的研究的必要性；为了设计出适用于传感器网络的系统状态监测组件，在深入研究节点软硬件技术的基础上，设计与实现了节点平台的原型；依据节点和传感器网络特点设计了系统状态监测组件SHMC(Sensornet Health Monitoring Component)，在设计中提出了轻量级日志模块、元数据查询接口以及元数据管理框架，这些设计使传感器网络系统状态监测变得更加灵活与高效；重点研究了用于系统状态监测的数据分发与收集网络协议，提出了基于最大连通度的分簇模型，并通过仿真对其有效性进行了验证，在该模型基础上设计与实现了用于系统状态监测的层次型数据分发与收集网络协议，通过实验仿真证明该协议与现有数据分发与收集协议相比具有更好的可扩展性与能量有效性；在设计的节点平台上，对SHMC原型进行了实现，并将其应用于战场环境监控系统对系统状态进行实时地监测。