无线传感器网络(WSN)的兴起扩展了人与现实世界交互的能力,在军事、防爆、救灾、环境、医疗等领域具有广泛的应用前景。无线传感器网络的应用环境经常是一些人类无法频繁出入的恶劣环境,更换能量有限电池的可能性极小,一旦节点电池电量耗尽将导致其失效而退出网络,从而影响网络监测质量甚至导致网络瘫痪,因此延长节点使用寿命的问题亟待解决,尤其是保证重要数据可靠传输。本文通过分析目前能量管理策略的原理,将能量管理策略分为两种类型,即开源和节流。本文从开源方面出发提出了两种解决方案,即双能源组合的节点自供电系统和WSN节点多电池调度算法。首先在深入分析目前能量转换装置和充电电池发展的基础上,设计了一种以太阳能-风能组合的采集模块、超级电容-锂电池互补的储能模块为特色的节点供电系统。考虑到电池具有速率容量效应和恢复效应,本文提出一种基于电池剩余能量选择供电电池的调度算法。为了减少SOC电路统计电池能耗带来的系统复杂性和延迟性,本文提出一种基于ZigBee协议的节点能耗模型以计算电池的剩余能量。该模型采用节点工作电流、工作电压、数据发送与数据接收时长等参数。无线传感器网络的目的是为用户提供可靠的数据服务,为了保证紧要数据的优先传输同时均衡网络中各个节点能耗,在IEEE802.15.4协议的基础上提出一种基于优先级的MAC协议。该协议通过改进数据帧格式实现了数据优先级的携带,同时从改善节点电池工作方式和中继节点的缓存队列两方面出发,提出一种基于强度因子和负载率的节点动态优先级的方法。基于JN5148射频收发器搭建实验平台。通过该实验平台对基于ZigBee协议的节点能耗模型进行测试,测试网络采用星型拓扑结构。实验结果表明：理论计算能耗和实验测试能耗仅有1%的误差,即节点能耗模型能够准确计算无线传感器网络节点传输能耗代价和剩余工作寿命。采用MATLAB7.0对基于能量均衡的调度算法进行仿真,仿真结果表明：与顺序调度相比,电池的释放能量提高了将近75%；在没有计算SOC电路的能耗前提下,与能量最大法相比也提高了将近2%,置信水平为85%。利用Matlab7.0对改进的MAC协议进行仿真,仿真结果表明：与IEEE 802.15.4MAC协议相比,网络吞吐量提高了4.6%,网络数据丢包率和网络数据包平均延迟分别降低了24%和38%,而且紧要数据的优先传输得到明显的改善。