长期以来,大规模无线传感器网络（WSN）的能量问题都一直受到研究者的普遍关注。由于大规模分层网络架构下,无线传感器网络的各个节点通常都抛洒部署到很恶劣的环境下,无法更换电池,因此节能问题成为了关键。本文从节点能耗、能量均匀、业务服务质量和路由问题的角度出发,对目标的最大覆盖范围、Q覆盖集的问题、汇聚节点休眠的负载均衡和节能的路由算法进行了研究。在汇聚节点和传感器节点两个层面上,共同休眠带来能耗问题的改善,使得整个网络各个节点的电量达到平衡的水平,即保证了网络对业务的服务质量,又延长了生命周期。论文首先分析了WSN中节能问题的研究背景和意义,同时介绍了一系列技术和算法的国内外研究现状和趋势,对无线传感器网络以及其节能策略介绍了一些基本理论,也简单介绍了数据传输和处理中的节能技术。大规模无线传感器网络中,需要利用节点的受限的电池电量来对目标区域进行最大持续时间的覆盖监测,保证业务的传输质量。针对这一问题,提出了基于业务质量的最大覆盖启发式算法。首先分析了覆盖问题和目标Q覆盖范围问题,提出了Q覆盖模型,优先考虑了具有最大剩余电池电量并对未覆盖目标具有最大覆盖范围的传感器节点,在确保业务质量的前提下,更新Q覆盖集进行轮换工作,使得最大覆盖持续更长时间,节点的能量消耗达到平衡的水平,避免了关键目标区域的冗余覆盖,延长了网络生命周期。与传统休眠算法不同,本文面向汇聚节点和传感器节点进行联合休眠调度,提出了基于汇聚节点休眠和负载均衡的节能策略。针对休眠时转移负载的问题,首先定义了路径相关系数,提出了汇聚节点的休眠机制,判断与之共同休眠的传感器节点;然后定义了负载转移机制,提出了基于数据流量的负载均衡算法,利用转移路径的强大功能来执行数据排放并实现负载均衡,在大规模的无线传感器网络中更为实用。分析路由问题,定义了网络能耗模型。最后在簇内簇头的竞争中引入了位置分布和剩余能量阈值,使得簇头的选择更加合理;在簇间的多跳传输中,考虑节点位置、剩余能量、簇内的节点数量和重传次数这四个因素,提高了整体网络数据的传输效率。算法使得整体网络连通性更强,传输更稳定,能耗更均匀,延长了网络生命周期。