无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）可以实现大量数据的收集、转发功能,被广泛地应用于工业控制、农业监测、故障检测和医疗健康监测等多种应用场景。但是传感器节点的能量是有限的且难以补充,成为了影响WSN长期、稳定运行的关键因素,因此与其能量紧密联系的路由协议成为了WSN的重点研究方向之一。本文针对WSN路由协议的能耗问题开展了以下研究工作:（1）为了实现更好的分簇效果,缓解簇头的数据压力,本文提出了LEACH-K-GA协议。该协议对网络内的最优簇头数量进行了分析计算,在此基础上对K-means算法加以改进用于网络优化分簇,使得网络分簇更加合理,有效地避免了极大簇、极小簇的现象。同时,对选举簇头的阈值公式引入了权重系数,使得选出的簇头位置分布合理,且避免了低能量的节点当选簇头,有效地均衡了网络能耗。为了进一步缓解远距离簇头节点的数据压力,本文使用遗传算法对网络区域进行自适应环形分区,进而规划簇间多跳传输路径。通过仿真可以得出:相比已有的LEACH和HEED协议,LEACH-K-GA协议在分簇效果、网络寿命和网络能耗方面都表现了较好的网络性能。（2）为了进一步缩短了节点之间的通信距离,均衡网络能耗,本文提出了LEACH-C-MCT协议。该协议建立了节点的簇间和簇内中继代价模型,定义了节点的中继代价。本文使用模拟退火算法选举簇头,在此基础上使用提出的多起点最小生成树算法结合节点的中继代价规划多跳传输路径,使得网络内节点的通信代价和最小,有效地均衡了节点的能耗。另外,为了避免引入多跳传输带来的数据冲突问题,设计了自底向上的TDMA连续时隙分配方法。通过仿真可以得出:相比已有的LEACH、LEACH-C和LEACH-M协议,在两种仿真场景下LEACH-C-MCT协议在网络寿命、网络能耗和数据冲突方面都体现了更好的网络性能。