无线传感器网络是一种新型的网络和计算技术,这种网络由大量集成低成本、低功耗、具备感知、数据处理、存储和无线通信能力的微型传感器节点,通过大规模的网络部署,自组织方式构成网络,借助于节点中内置形式多样的传感器,可以将客观世界中不断变化的信息,通过网络方式及时有效地传输到信息接收端,被广泛地应用于国防军事与安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域。然而,由于节点靠电池供给能量,而又不易对如此众多的节点更换电池,节省能耗延长网络生命期就成为了无线传感器网络的关键;此外,由于无线传感器网络应用领域非常广泛,不同应用领域对网络有不同程度的服务质量要求。因此,设计能耗低且又能灵活有效支持服务质量的无线传感器网络,对其应用与发展具有非常重要的意义。为进一步提高无线传感器网络的性能,本文以节约能耗、延长网络生命周期为目标,针对无线传感器网络的几个关键问题提出了解决方案:在覆盖控制优化方面,将问题归结于一个多目标非线性规划问题,提出与能耗紧密结合的虚拟力控制策略以优化节点部署;在网络路由优化方面,综合考虑网络的QoS需求、拓扑结构以及能量消耗,提出用分层小生境蚁群算法优化路由技术;在数据处理的优化方面,考虑无线传感器网络的多主体分布式的特点,提出利用Vague集合理论对数据进行判决与约简来减少数据量及复杂度来节约能耗;在传感器节点的功率优化方面,提出基于Vague集的智能PID控制来达到对功率的自适应调节,从而达到节能的目的,并给出了软硬件设计方案。