近年来,随着科技的进步,无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）受到了各界学者的广泛关注。在WSN中,传感器节点多数由蓄电池进行自身供电,由于所处环境复杂,导致很难及时进行充电。因此如何使节点的能量利用率提高到最大,合理地设计一个能量高效的路由协议,实现整体网络的负载均衡,是目前该领域的学者所研究的重点问题。而分簇路由协议在网络的负载均衡方面发挥着重要的作用。因此本文以分簇路由协议作为研究对象,主要针对网络中的能耗问题展开了深入的研究。分簇路由协议与其它路由协议相比具有更优的性能,但也存在一些不足之处。因此本文针对在簇头选举过程中节点因能量过小所造成的网络部分瘫痪的问题,提出了一种基于最优簇头数的非均匀分簇路由算法。算法通过网络中的能耗模型来确定整体网络中的最优簇头数目,根据网络的实际情况,改进簇头选择概率,提出了三个参数引入阈值公式中,综合考虑节点能量、距离、节点覆盖率问题,同时根据网络的实际情况,引入加权因子。当簇头节点选择之后,每个簇头节点产生自身的成簇规模的动态竞争半径,普通节点根据提出的入簇选择函数,使簇头与普通节点之间进行双向选择,整体网络从而实现非均匀分簇。在传输数据阶段,提出了新的数据分发机制,根据提出的路径代价函数,动态的选择更优的中继节点进行传输。最后实验结果表明,该算法在控制能耗方面有着显著的效果,同时延长了网络的寿命。在上述改进算法的基础上,针对为解决簇头节点分布不均匀,簇内节点和簇头以及汇聚节点间数据传递路径的多样性,导致能耗过大的问题,提出一种将聚类算法和改进的蚁群算法相结合的分簇路由算法。首先通过聚类算法根据网络中确定的簇头数目最优解将网络分成若干个簇,在每个簇内选择剩余能量多和距离聚类中心近的节点当选为簇头,从而使簇头分布更合理。在数据传输阶段采用了改进的蚁群算法,通过对概率选择函数以及信息素更新策略的改进,寻找簇头节点与汇聚节点之间最优的多跳路径,更好的规划了传输路径。仿真实验结果可见,该算法优化了簇结构,使簇头合理的进行分布,降低了簇间传输的能耗,有效地延长网络的生命周期。