随着物联网被正式列为我国五大新兴战略性产业之一,无线传感器网络又成为国内外研究的热点之一。无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）就是由大量部署在检测区域内的传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。通常，每个节点配置有一个或多个传感器，嵌入式处理器，低功率发射机，存储器，电源，有时配置有移动模块，定位模块和执行器。目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知的对象信息，并发送给观察者。由于传感器节点分布的目标区域通常环境恶劣，且电池为内嵌式，这使得人工更换电池成为不可能的事。为了延长无线传感器网络的生存时间，设计能量高效的通信协议变得非常必要。而将传感器节点分簇管理，有助于减少能量消耗。本文首先介绍了无线传感器网络的概念及特征，简要介绍了平面路由协议和分簇路由协议的优缺点，然后对已有几种典型分簇协议进行详细分析，总结其优缺点，并从能量有效性、簇的稳定性、可扩展性、传输延迟、负载均衡性、算法复杂性这几方面进行性能分析及对比。在此基础上，针对应用于数据采集的WSN提出了一种基于预期成员节点数的分簇算法（ENCM），该算法的目标是以平衡每轮簇头的负载为手段，达到最大化网络生存时间的目的。本文的主要贡献在于梳理了设计分簇协议时应注意的因素，归纳了常见分簇协议的目标，定义了预期成员节点个数，并设计了一个以其为参数的新的代价函数，定义了传感器网络的剩余能量百分比，并依据其作为评价本文提出算法的标准之一。在无线传感器网络中，假设所有节点有相同的结构和相等的能量，基站通常位于距离传感器监测区域（目标区域）较远的地方，当簇头与基站直接通信时，由于发送数据的耗能与距离的四次方成正比，所以远离基站的簇头会消耗更多的能量，其能量耗竭更快，易造成一部分目标区域内节点过早死亡而不被传感器节点覆盖，从而缩短了网络的生存时间。为了延长网络寿命，本文设计了一个新的代价函数来帮助成员节点选择代价最小的簇头加入，同时促使每个簇头的能耗达到一个平均值，这个平均值在本文中被推算出。本文对簇头分布情况，簇头生成个数，及簇头能耗标准差，网络剩余能量百分比等情况进行了详细分析，经过多种仿真场景的测试，结果表明，新算法在普通规模网络中能够明显地延长网络寿命。