考慮到無線傳感器網絡（WSN）負載不均衡導致節點存活時間較短、能量消耗量較多的問題，提出一種基于分布式層次化結構的非均勻聚類負載均衡算法（ DCWSN）。首先，建立了一個WSN的多層分簇的網絡拓撲結構，并分析了該網絡拓撲的簇內節點運作的能量消耗方式。接著，采用非均勻聚類的負載均衡算法，在簇頭的選擇上考慮了節點連通密度、節點剩余能量和簇頭選擇時間，通過競選出最高權重的節點成為簇頭；在簇的建立階段，通過簇大小的決定閾值和簇頭的更新機制來均衡簇頭的能量負載，防止簇頭節點過早死亡。通過網絡生命周期和網絡能量消耗對提出算法的有效性進行驗證，并與算法EDDIE、M-TRAC、DDC和EELBC進行比較，結果顯示DCWSN算法的節點存活率為37. 7%，高于對比算法，且能量效率也高于對比算法。實驗結果表明，DCWSN算法對節點負載分配具有良好的均衡性，有效控制了節點負載過量的問題，提高了節點的能量效率。