无线传感器网络作为现代监测技术的前沿科技,集成信息采集、处理、无线通信等功能,其有效生存周期对其工作性能有重要意义。高效地分簇和路由算法能够节省能量,均衡网络能耗,有效延长网络生命周期。本文在无线传感器网络能耗数学模型的基础上,详细分析传统WSN协议的优缺点,旨在针对实际存在的问题与不足提出改进措施与策略,从而减少网络能耗,均衡传感器节点负载。在无线传感器节点初始能量相等,数据采集内容不同的应用环境中,本文提出了基于改进k-means聚类的分簇路由优化算法(KMSC)。首先运用能耗数学模型推导出网络的最优分簇数,利用聚类算法k-means对传感器节点进行聚类。其次对所得到的聚类按照既定规则进行簇内数据调整,得到负载均衡的静态固定簇。之后的数据采集周期中仅在固定簇内更新簇首信息。最后在簇间通信时采用基于最短有效转发距离多跳算法,当簇首到基站的距离小于d0采用单跳传输,当簇首到基站的距离大于d0时采用多跳传输。搭建传感器网络模型,对上述算法进行仿真验证。仿真分析表明本文算法能够较好地均衡网络负载,减少能量损耗,提高网络的生存周期。