无线传感器网络（Wireless Sensor Network）综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术，能够协同地实时监测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，处理后的信息通过无线方式发送，并以自组多跳的网络方式传送给观察者。近年来无线传感器网络技术获得了巨大的发展，并在环境、健康、家庭和其它商业领域以及军事、空间探索等特殊领域呈现出广阔的应用前景。路由协议是无线传感器网络关键技术之一。　　 传统的无线传感器网络路由协议包括洪泛（Flooding）、闲聊（Gossiping）算法、定向扩散（Directed Diffusion）、谣传（Rumor Routing）、SPIN（Sensor Protocol for Information via Negotiation）等，其中SPIN协议是一个简单的以数据为中心的路由协议，通过节点间的协商机制和资源自适应机制解决洪泛、闲聊等协议中存在的问题，进而提高能量利用率，延长网络寿命。无线传感器网络路由协议的研究可以采用不同的平台，其中颜色Petri网及其自动化分析工具CPN Tools采用图形表示、具有很强的直观性。因此，本文选用颜色Petri网作为SPIN协议研究的平台。　　 SPIN协议在工作过程中存在“数据盲点”和“路由选择盲点”问题。针对SPIN协议在工作过程中可能遇到的“数据盲点”问题，结合分层协议的设计思想，本文给出了一种基于分簇的改进方案：传感节点在通信半径内选择性地将数据直接发送给簇头节点，当不能建立和簇头节点之间的直接通信时，传感节点选择周围邻居节点进行数据的转发；为解决此时传感节点面临的“路由选择盲点”问题，从避免数据的转发，节省节点能量的角度，本文又给出了按照能量优先原则选取中继路由的改进方案。最后，结合环境监测的应用背景，对改进后的SPIN协议工作过程进行了分析。　　 本文以SPIN协议的其中一种形式SPIN-PP为例，基于颜色Petri网对SPIN-PP及其改进方案进行CPN建模和分析，验证了改进方案的逻辑正确性和可行性。