为满足城市基础设施信息化监测管理的需求,可以合理使用无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）技术来辅助监测管理平台的建设。路由协议作为WSN发展重要分支之一,其研究方向多样化且性能具有局限性,尤其是WSN在三维基础设施监测方面的应用标准尚未成熟,故设计出适用于基础设施监测的三维WSN节能路由协议显得十分关键。为了解决以上问题,本文提出了适用于三维球形空间和三维立方体空间的两种WSN节能路由协议。从具体的三维基础设施建筑网络结构出发,结合节点的能耗模型来对路由协议的设计进行改进,包括对节点部署、分簇算法、簇首选举、路由策略及网络性能等进行优化,并进行了仿真对比,其主要工作为:（1）阐述了WSN在基础设施监测中的应用和研究现状,并系统地描述了WSN技术的体系结构及关键技术。以LEACH协议来详细介绍集群路由协议的迭代过程,并阐述了LEACH协议存在的优缺点及与其他三种协议的对比。（2）提出了适用于三维球形网络结构的WSN分簇路由协议。首先,依据新提出的三维球形网络结构和能耗模型,从理论上计算出网络最优分簇数。其次,为了缓解分簇时各个簇大小不均衡问题,在距离度量的基础上引入相似度进行分簇算法优化,并对簇首选举函数的不定参量进行仿真验证,来确定了簇首选举时的最优簇首函数。最后,在同构和异构网络中与其他四种路由协议进行了仿真对比,本协议在网络能耗平衡上更具鲁棒性。（3）设计了基于二重覆盖策略的WSN多跳节能路由协议。首先,提出了在网络监测区域中基于二重覆盖的网络节点部署策略,并构建了网络服务质量指标来衡量监测信息的完整性和有效性。其次,将Bellman-Ford算法的贪心策略和能耗模型结合起来,规划出分簇簇首的最佳路由传输路径,来均衡网络节点整体的能耗。最后,在同构网络中进行仿真分析,并利用网络服务质量评价体系来多维度地分析比较各路由协议的性能的优劣性,结果表明本协议可以获得更长的网络存活时间。本文的研究设计了适用于三维网络结构的WSN低功耗可靠传输协议,为基础设施监测应用提供了技术保障。