随着无线传感器网络(WSNs)的发展,庞大数据量的实时采集以及节点间持续不断的通信能力成为其新一阶段的发展目标。为此,节点的能量问题成为制约无线传感器网络进一步发展的关键。针对这一问题,大多数专家学者主要从优化网络架构、增加数据压缩和融合机制、开展能量收集等方面进行研究。然而,这些方法虽然在一定程度上缓解了“能量空洞”等问题,但是网络中负载不均的节点仍然存在。随着磁耦合谐振技术的发展,在无线传感器网络中部署移动充电小车(WCV)给节点进行无线充电成为现实,本文就是在“静态负载均衡”与“动态充电调度”互补的模型下提出了一种负载均衡的数据上传策略以及高能效的周期性响应式无线充电方案。首先,制定了节点负载均衡的数据上传策略。通过分析等宽环内节点的实际感知半径,得出了基于最小密度覆盖模型下的环内节点个数,并由此确定了数据上传区域;并精确计算出了节点的剩余能量和其后继子孙节点数量,设计了合理的路径权值计算方法,并由此生成了均衡的数据上传路径。其次,设计了高能效周期性响应式无线充电方案(VRSS)。通过对分布在各环中节点实时能耗率的计算,得出了可以动态适应本算法环境下的实时功耗,并基于此,得出了合适的充电请求阈值,为最优充电子序列的建立打下了基础。最后,为进一步提高WCV的充电效率,尽量减少其在移动上的能耗,实现了节点的冗余生存时间和WCV充电效率之间的相互转换,并考虑节点所在位置,构建了一套基于最小生成树的WCV移动路径优化方案。仿真实验表明,WCV在不同充电功率、不同移动速度、初始电量、移动功耗等多种因素的影响下,VRSS均比NFAOC和FCFS在节点失效率和充电效率上有更好的性能。其中,基于本算法环境参数数值的设置下,在节点失效率上,VRSS可降低至5%以下,与NFAOC、FCFS相比,分别低5%、10%左右;在充电效率上,VRSS可达到65%,与NFAOC、FCFS相比,分别高5%、15%左右。