随着河流污染现象的日益严重以及无线传感器网络的迅速发展，越来越多的人们开始关注如何将无线传感器网络运用到水质监测中。而在众多的无线网络技术中，ZigBee技术因其低功耗、低数据传输速率、低成本等突出优势，十分适用于环境监测领域，所以基于ZigBee技术的水质监测系统的研究是十分必要的。而在水质监测系统中，对ZigBee相关协议进行的研究工作对于整个系统建立和完善都具有重要的意义。本文首先对水质监测系统的研究目的，以及系统的整体设计方案进行了详细的阐述，并对系统硬件设计中的主要组成部分进行了介绍，展示了目前的硬件设计成果，然后对ZigBee技术中的各种协议及规范进行了深入的研究，就目前常见的AODV，Cluster-Tree以及ZBR三种路由算法进行了详细的分析，并且利用NS-2仿真软件验证了协议的有效性，然后在设定的仿真环境下，考察了平均时延、节点存活数、分组投递率等参数在不同路由算法下的变化，并加以比较；在此研究基础上，结合水质监测系统自身特点，提出了传感器节点的节能要求，在传统路由算法中加入改进的蚁群算法，提高了网络性能，均衡了网络中各节点能量，提高了整个网络的生命周期。本文的研究的重点在于，在路由算法中加入改进的蚁群算法，从而达到网络的能量均衡。根据ZigBee技术和水质监测系统的特点，在路由算法中加入了蚁群算法，由于传统的蚁群算法的网络性能较差、易陷入局部最优解、以及节点能量有限等问题，对算法进行了改进，加入了能量控制因子，更好的均衡了网络中各节点的能量消耗，同时对最优解寻址以及信息素更新规则进行了改进，避免了蚁群算法陷入局部最优解，产生过早收敛的问题。研究结果能够使ZigBee技术更好的应用于水质监测系统中，具有理论价值的同时还有实用意义。