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随着无线通讯技术、传感器技术和微电子技术的大力发展,作为当前信息获取最重要、最基本的技术之一,无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）[1]也成为了众多学者的研究焦点。WSN在环境监测[2]、森林火灾示警[3]和医疗护理[4]等方面运用众多,随着人们全面研究海洋特性并认识、开发和保护海洋资源,用于水下环境监测的无线传感器网络也得以广泛应用。然而,传感器节点能量供给的方式受限,后期电源模块维护难度大的问题,严重影响了传感器网络的性能和发展。近期无线充电技术[5]和可充电锂离子电池技术[6]的进步,为WSN在水下环境监测等特殊使用情景下自身的能量问题找到了新的解决途径。由于无线可充电传感器网络（Wireless Rechargeable Sensor Networks,WRSN）[7-9]中的能量普遍存在能耗动态变化与不均衡的现象,因此如何有效地部署充电模块,合理进行充电规划,便是重中之重。近年来,已有学者在减少出现能量空洞现象的节点数量,延长网络的整体生命周期上取得了较多的成果。本文在此基础上,从无线可充电传感器网络中能量动态消耗情况的实时预测入手,针对不同数量的移动充电器（Mobile Charger,MC）,研究基于单MC和双MC协同充电的在线充电策略的设计与优化,使能量空洞率和待充电节点充电延时最小化。本文的主要工作和贡献如下:（1）分析了WRSN在水下监测网络中的应用,并讨论了相关的无线通讯技术与无线充电技术,在动态能量消耗率的预测和MC的充电顺序规划的基础上,针对不同规模的WRSN水下监测网络,提出不同的在线充电策略。（2）针对单MC的小规模传感器网络,提出基于RBF（Radical Basis Function）神经网络的能量空洞避免在线充电策略（Energy Hole Avoidance Online Charging Scheme Based on RBF,RBF-EHAOCS）,利用RBF预测充电过程中的动态能量消耗率,并以此为依据对节点充电请求的最佳门限值进行估计,再确定下一个充电节点,实现最小化能量空洞率和最短充电完成时间。仿真分析表明,该方法比现有的几种在线充电策略,具有更低的节点能量空洞率和更小的待充电节点充电延时。（3）针对双MC的中小规模传感器网络,提出双MC协同充电的在线充电策略（Online Charging Scheme for Dual MC Collaboration,OCS-DMCC）,引入MC相对充电适配度参数（Relative Charging adaptation,RCA）,充电服务池中的节点选取RCA参数最大的MC传送状态信息,MC结合动态变化的能量消耗率进行充电路径规划。仿真表明相较于中小规模下的单MC充电规划,双MC协同充电可以有效降低节点的能量空洞率,减少MC充电负担,使网络充电性能与鲁棒性得以提高。