无线传感器网络在物联网时代下作为获取数据信息的重要技术之一得到了快速发展,应用领域也十分广阔。但是无线传感器网络仍然受到节点能源限制的问题,并且受到恶劣环境等影响会造成传感器节点故障,降低数据传输的可靠性等问题。因此,如何有效降低节点能量损耗,延长网络生命周期是无线传感器网络的关键问题。针对无线传感器网络非均匀分簇存在簇群范围过大,随机选择和更换簇头导致的节点能量资源消耗过快出现死亡,簇群覆盖面积重叠较多,网络总体负载不均衡等问题,本文提出了一种基于能量均衡的非均匀分簇算法（A non-uniform clustering algorithm based on energy balance,NUCAEB）,该算法通过调节节点剩余的工作能量、节点度大小以及节点与基站的距离相关参数,限制簇头竞争半径范围;运用节点剩余的工作能量、节点度、节点成功当选簇头的次数、节点能量损耗速率变化和节点到基站的相对距离构建的权值函数选举簇头;采用节点权值函数与簇内选举结合的方式进行簇头轮换;利用调整簇间重叠覆盖面积的方法,降低簇间信号干扰。实验结果表明,本文提出的NUCAEB算法,可以有效均衡网络节点负载,降低网络总能耗并提升网络运行生命周期。针对单链路进行数据传输而导致簇头节点能量加速消耗,增加在簇头节点处发生传输冲突的概率,降低数据传输可靠性以及传输效率等问题。本文提出了一种可靠多路径传输路由协议（Reliable Multipath Transport Routing Protocol,RMTR）,该协议主要改进优化了单路径数据传输方式,提出一种以转发节点剩余的工作能量、转发节点间的相对距离、转发节点到基站的相对距离、丢包率和传输时延所构成的可靠性评估权值函数来分析转发节点的可靠性,根据可靠性高的转发节点组成多路径传输链路并结合数据冗余机制进行数据传输。实验结果表明,本文提出RMTR协议能够更好的改善传输链路质量,提升数据传输效率,降低数据传输的冲突概率及传输时延。