无线传感器网络作为21世纪最重要的技术之一,将对人类未来工作和生活产生深远的影响。无线传感器网络具有成本低廉、组网快速、抗毁性强、易于扩展等特点,可以广泛应用于军事、环保、医疗、日常生活及抗险救灾等多个领域,具有十分可观的应用前景,受到学术界和工业界的高度重视。无线传感器网络与传统的无线通信网络不同,它具有以数据为中心、能量有限、动态性强、应用相关等特点,在拓扑控制、路山协议、数据查询、应用系统等方面提出很多挑战性问题。本篇论文以低能耗为目标,围绕无线传感器网络数据查询的多项关键技术展开研究,并提出了相应的解决办法。针对单一Sink节点多数据源节点的查询,利用网内数据融合技术来减小数据的传输量,从而节省能量开销。网内数据融合在逻辑上存在唯一的融合节点,因此,融合节点的选取成为减少网内数据融合传输总能耗的关键。本文建立了数据查询传输能耗与融合节点选取策略的定量化数学模型,并以此为基础,提出了一种不依赖于网络全局拓扑信息的融合节点选取策略—EESS。仿真实验的模拟结果表明,EESS策略比现有的方法更适用于低密度的网络以及远距离的查询,更有利于延长无线传感器网络的生命周期。针对多个Sink节点查询相同数据源节点相同原始数据的问题,分别利用路由层和数据链路层“单对多”的组播通信方式来降低数据的传输量,即利用无线信道的广播特性,仅发送一次数据,同时在多个节点进行接收,从而避免相同数据的重复发送。在路由层,本文证明了最小能耗组播路由树的构建属于NP完全问题,并提出了一种不需要网络全局拓扑信息、分布式、近似最优的最小能耗路由协议—MERP。在数据链路层,本文对现有S-MAC协议的组播操作进行了扩展,引入了与组播相关的控制报文,通过控制报文的协调,提出了可靠的组播MAC协议—mMAC。仿真实验的模拟结果表明,采用MERP协议能够显著地减少数据查询的传输能耗,采用MERP协议与mMAC协议相结合的方式,能够更进一步地降低数据查询的传输能耗。在多个Sink节点执行多种不同类型数据查询的无线传感器网络中,由于不同类型的数据查询对原始数据的精度要求不相同,因此存在查询频率不相同的情形。针对于此,本文提出了无线传感器网络的多频率查询模型—MRQM,并且提出了一种低能耗的查询处理策略—E-Strategy。E-Strategy策略在共享的链路上利用无线信道发送具有高频率的原始数据,由于无线信道具有广播特性,只需要低频率原始数据的节点在接收到高频率的原始数据之后,可以在较小误差的情况下,从高频率的原始数据中重构出低频率的原始数据,从而节省了低频率原始数据的发送能耗。仿真实验对E-Strategy策略的能耗和精度进行了模拟,结果表明,在平均相对误差不高于5%的情况下,E-Strategy策略能够有效的减少数据的传输量,从而降低数据的传输能耗。此外,E-Strategy策略不仅适用于实数值原始数据的情形,还可以推广到以声音、图像及视频为原始数据的多媒体应用场景。