我国是一个地质环境比较复杂的国家。随着我国铁路建设的快速发展,山区铁路里程在全国铁路总里程中占的比重越来越大。由于山区地质灾害发生频繁,需要将边坡防灾监控系统部署在此区域的铁路沿线,以防止铁路的安全正常运营受到坍塌、泥石流等自然灾害的影响,避免其危害到国家和人民的生命财产安全。随着计算机技术、网络技术、微电子技术和无线通信技术的飞速发展,无线传感器技术的应用范围也将更加广泛,为铁路沿线的边坡防灾与监测带来了新的研究方向。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息,并发送给观察者。由于传感器节点自身能量有限,而山区边坡环境复杂恶劣,不利于对传感器节点进行更新或者能量补充,所以传感器节点的能耗速率将是决定边坡防灾监测系统性能和寿命周期的关键。本文分析了传感器节点的能量消耗的分布情况,指出了能耗主要发生在数据传输阶段,所以为了提高系统性能,需要设计一个良好有效的无线传感网路由协议。本文首先大致介绍了无线传感网络的概念、特点以及整个传感网络的体系结构和节能技术,其次具体介绍了无线传感网络中已提出的几类比较典型的路由算法,并且具体分析总结了这几种算法的优势和不足的。为了更好的保证边坡防灾监测系统在复杂环境下更高效地正常工作,提出了基于层次分猫群蚁群路由协议(LD-CSO算法)。详细介绍了猫群的概念、结构以及具体算法流程,并举实例进行了详细说明。在高边坡的模拟环境背景下,完成了基于层次分级蚁群路由协议(LD-AVO算法)、基于层次分级的猫群蚁群路由协议(LD-CSO算法)、AODV算法在建立路由时间、能量消耗以及丢包数方面的对比实验,得出基于层次分猫群蚁群路由协议(LD-CSO算法)缩短了基于蚁群算法寻找路由的时间,节约了能量。相比定向扩散算法,猫群算法在平衡节点能量消耗方面要好得多。总体来说,猫群算法降低了节点的能量损耗,使网络的能量负载更加均衡,有效延长系统的生命周期。