水质在线监测是对水环境进行有效管理的重要措施。目前,环境水质监测工作正在向自动化、智能化和网络化的方向发展。在传统无线传感器网络(WSN)的水域监测系统中,数据通过多跳传输到固定的基站,然而多跳传输会导致能量空洞、网络能耗不均衡,数据传输不可靠等问题。采用移动汇聚节点进行数据收集和无线充电,既能改善网络能耗的均衡性,提高数据收集的可靠性和灵活性,又能延长网络的使用寿命。本文研究了在水域监测无线网络中,可充电移动节点(RMN)作为移动汇聚节点对分层网络中的簇头节点进行数据收集的路径优化问题,主要提出了在单个RMN的场景下基于能量预测的路径规划算法和在多个RMN场景下基于比值的路径均衡算法,并对其进行了理论分析和仿真验证,主要工作如下:(1)分析了无线传感器网络的特点,研究了在水域监测的环境下,网络中需要解决的问题;(2)在水域监测无线网络中,针对部分关键节点任务重,能耗大,生命周期短的问题,提出了一种针对水域监测的普通节点、可充电的传感器节点和可充电的移动节点协同工作的混合无线可充电传感器网络(HWRSN)模型。给部分承担的任务重,能耗高的关键节点配备无线能量收发设备,同时作为移动汇聚节点的停留点,向RMN传输数据并获得能量补充;(3)研究了网络的覆盖问题。在基于随机的静态节点布置方法中通过基于邻接矩阵图的连通性准则判断节点连通性和网络覆盖率,确定传感器节点合适的数量,在尽量减少布置的节点数的情况下,达到预期的覆盖率目标;(4)提出了一种使用动态聚类算法进行分簇的方法。为了提高网络的可扩展性,同时均衡网络能耗,基于距离这一准则使用改进的K均值算法将传感器节点聚类分簇,并产生聚类中心作为可充电节点即簇头节点的布置点;(5)在单个RMN的场景下,由于单个RMN的能量有限,很难一次性完成大规模水域监测无线网络中的数据收集任务,提出了一种基于能量预测的路径规划算法,使得移动节点能够在自身能量有限的情况下,合理规划路径,最小化移动路径,完成数据收集任务;(6)在多个RMN的场景下,为了使多个RMN更好的协同工作,提出了一种基于比值的路径均衡算法(PEABR),对RMN的路径做出调整,进一步减小和均衡RMN的路径长度使其满足约束条件,优化路径规划方案;(7)对网络的覆盖策略、分簇策略以及基于能量预测的路径规划算法和基于比值的路径均衡算法进行了仿真并对特定场景下移动数据收集的数据传输可靠性进行了实验,验证了水域监测无线网络设计方案的可行性与有效性。