无线传感器网络因其具有广阔的应用前景，目前已经受到广泛的关注。在传感器网络中，廉价的传感器节点被大量部署以提供如数据收集、安全监控以及目标追踪等应用。这些小型的传感器节点能够从周围的物理环境收集到大量的感知数据。由于传感器网络的特性，收集到的数据主要存储在网络中的节点上，以节省能量和带宽。因此，如何通过查询技术将收集到的感知数据进行管理，以高效节能的方式为高层应用提供有意义的信息成为一个非常重要的问题。传感器网络的数据管理与传统的数据库领域的研究有所不同，传统的数据库理论主要研究集中的或者分布非常有限的数据存储和处理机制，而传感器网络主要结合传感器网络多跳路由的特性，充分利用节点网内存储与处理的能力来研究分布式的数据存储和处理机制，以达到高效节能的目的。因此新的研究方法必须被提出以解决如数据存储、查询处理、数据聚集等问题。本文基于上述的理解，从优化的角度出发来考虑节能问题，在理论、算法和实现等几个层面上对无线传感器网络的数据管理问题进行了深入的研究，其贡献可概括为以下几点：　　 (1)针对传感器网络的数据聚集问题提出了优化的网络结构和处理机制。提出了一套基于分簇结构的数据聚集估算机制CASA。在保证用户对数据精确度需求的前提下，通过最小化网络通信开销以及协调节点间的负载均衡，有效地提高了估算机制的节能性能。采用最优的分簇规模参数，在基于分簇的网内聚集估算架构中能够最小化网络节点的总体通信开销。此外，考虑到部署区域感知数据变化率的差异性，采用自适应的误差分配方案来进一步降低网络节点的通信开销，维护节点间的负载均衡。模拟实验表明，CASA估算机制能够显著的提升传感器网络网内数据聚集机制的节能性能，同时保证聚集数据的精确程度。　　 (2)针对传感器网络的多分辨率存储查询问题提出了优化的存储结构。提出了一套基于环结构的多分辨率数据存储机制，结合层次结构的存储查询方案，有效地利用了环结构的特性来高效节能地支持事件信息的不同分辨率的存储和查询操作，并采用优化的环结构参数，在基于环的层次结构数据存储架构中能够最小化网络节点的总体通信能耗。同时本文对环结构多分辨率数据存储机制的相关性能从节能性、负载均衡性等多个角度进行了具体理论分析。模拟实验表明，基于环的层次结构存储机制能够高效节能地支持传感器网络事件数据的多分辨率存储和查询操作。　　 (3)针对传感器网络的多维范围查询问题提出了有效的分布式存储结构。为了将多维的事件信息有效地映射到二维的传感器部署空间，构建了一个基于k-d树的分布式存储结构。为了优化控制索引树的结构，提出了基于动态规划的构建方案来控制索引树节点的粒度。为了实现多维的范围查询，提出了优化的路由机制来达到最优的节能效果。模拟实验证实了该优化存储结构以及相应的路由方案能够达到高效节能的效果。