无线传感器网络是是森林、草场等宽阔区域监测的重要手段，传感器布局与路由协议是其的两个关键技术，本文围绕布局算法和路由协议展开研究。首先，建立考虑通信成本的子模优化布局模型；其次，针对pSPIEL(Padded Sensor Placements at Informative and cost-Effective Locations)算法存在通信成本高的问题，提出CpSPIEL(Chaso optimization of pSPIEL)算法，并结合了改进蚁群算法(Improved heuristic ant colony algorithm,IHACA)，提出IHACA-CpSPIEL布局算法；然后，为避免分簇不均匀带来的节点过早死亡的现象，采用生物地理优化算法(Biogeograohy-based optimization,BBO)算法分簇，并针对其缺陷提出改进的生物地理优化算法(Improved BBO,IBBO)算法，并在分簇时考虑了距离和能耗，提出一种CRPIBBO(Clustering routing protocol based on IBBO algorithm,CRPIBBO)协议；最后，为使网络能耗降低、延长工作时间，提出一种混合布局与通信方法。论文的主要工作如下：
　　(1)提出一种IHACA-CpSPIEL无线传感器网络布局算法。针对pSPIEL算法存在分簇随机的问题，引入混沌算子，寻找到最佳簇首，提出一种CpSPIEL算法。针对传统蚁群算法存在搜索盲目，易陷入局部最优值的问题，改进了启发式函数和信息素更新机制，提出一种改进的IHACA算法。由于pSPIEL算法存在传感器数量多、通信距离长的问题，且蚁群算法易与其他算法结合并在路径寻优方法有优势，将CpSPIEL算法寻得的簇首节点作为IHACA算法的初始节点，提出了一种IHACA-CpSPIEL算法。实验结果表明，使用IHACA-CpSPIEL算法布局的无线传感器网络较之pSPIEL、IHACA算法使用传感器数量少，且较greedy、pSPIEL、IHACA算法通信距离分别减少了38.42%、24.19%、8.31%。
　　(2)提出一种CRPIBBO路由协议。针对LEACH协议存在分簇不均匀、节点过早死亡的问题，本文采用简单易行的BBO算法分簇。而传统的BBO算法存在不符合自然界迁徙规律以及搜索单一的问题，对其迁移模型和迁移操作进行改进，提出IBBO算法。采取IBBO算法进行分簇，在选举簇首和分簇时考虑了簇首距离、簇内距离以及能量消耗，提出了一种CRPIBBO协议。结果表明，较之LEACH协议、BEECP协议，本文所提协议生命周期、稳定时间、生存时间均最长，且能量消耗最低，其中，生存时间较之分别延长了92.46%和27.04%。
　　(3)提出一种混合布局与通信方法。首先，采用IHACA-CpSPIEL算法布局出使用传感器数量少、通信距离低的无线传感器网络，然后，采用CRPIBBO协议对布局的网络进行数据传输，使节点采集的数据最终传输到基站，直到网络的节点全部死亡。结果表明，该方法较之随机布局后通信方法能耗更低，且生命周期延长了7.57%，稳定时期延长了12.61%，生存时间延长了4.74%。