无线传感器网络是由部署在监测区域内若干传感器节点采用无线通信方式组建的一种新型自组织网络,作为一种“智能”的信息获取技术,已广泛应用在物联网和大数据信息采集系统。然而,对于需长期部署于监测环境的无线传感器网络来说,节点有限的能量资源消耗过快,严重地威胁了网络生存时间,影响了无线传感器网络的正常运行。因此,有效优化网络能耗是无线传感器网络中首要考虑的问题之一。采用层次型数据转发机制可以有效提高网络性能、充分利用能量资源,实现能量有效的数据转发。因此,文中提出对无线传感器网络中能量有效的层次型数据转发机制进行研究。首先,文中介绍了无线传感器网络概述、特征及典型的应用场景。在此基础上,阐述了当前的研究热点。对主流的数据转发机制进行分类,并结合本文相关工作详细介绍了几种典型的能量有效的数据转发机制。其次,针对无线传感器网络中存在的能量空洞问题,本文提出一种能量均衡的层次型数据转发机制。根据节点可用能量、节点间相对位置及不同网络区域簇头能耗程度构建非均匀层次型结构,进而综合考虑节点簇内通信开销和节点关系选取低等级区域中继转发节点以实现簇间多跳数据转发的能量有效性。仿真结果表明,与现有机制相比,本文所提机制可以显著地减少网络通信开销,提升网络覆盖性、均衡网络负载。再次,针对层次型数据转发机制中分簇和路由两个典型的NP-Hard问题,本文提出一种基于粒子群优化的能量有效层次型数据转发机制。根据层次型网络结构的特点,将分簇和路由构建归纳为两个线性规划问题并设计合理的多目标函数。然后引入粒子群优化算法,根据粒子的进化规则不断智能优化簇头选取和路由构建,以低开销的方式得到分层部署网络结构,进而实现能量有效的数据转发。仿真结果表明,所提机制能够有效地提高网络能量利用率,网络整体性能得到了极大改善。最后,对全文工作进行总结,并对下一步的研究工作进行展望。