由于设置灵活,便于大规模布置的特点,无线传感器网络在军事、环境监测、交通监控等领域具有重要应用前景。目前无线传感器网络的传感器节点大多采用传统电池供电,由于电池具有工作寿命有限、需要更换或充电、污染大等缺点,其应用受到了一定的限制。采用可以将环境中的能量转换为电能的微能源系统为无线传感器节点供能是一种理想的方案,开展基于自供能无线传感器节点的无线传感器网络研究具有重要意义。本文针对矿井通风管道、气象监测等应用环境,在课题组前期研究成果的基础上,对基于风能采集器的无线温湿度和风速传感器节点,以及由这些传感器节点组成的无线传感器网络的部分关键技术进行了研究。实现了温湿度、风速的自供能测量,并通过优化电路结构低了节点功耗,完成了无线传感器网络的设计,实现了数据采集的基本功能。主要工作包括:(1)调研分析了风能采集器、自供能无线传感器节点以及无线传感器网络的国内外研究现状,确定了研究内容;(2)完成了无线传感器网络节点的设计,包括自供能无线传感器节点和协调器节点。进行了风能采集器的制作和组装、网络节点总体方案设计、器件选型、电路原理图与PCB的设计、网络节点软件的设计,并针对应用环境从硬件和软件两个方面做了低功耗设计;(3)完成了无线传感器网络的设计,确定了网络的拓扑结构,并基于Z-Stack完成了自供能无线传感器节点和协调器的程序设计;(4)实测结果表明,终端节点在室内实现了节点入网和发送温湿度和风速数据的功能,终端节点在室外最大稳定通信距离为200m,极限通信距离为230m,协调器节点可正常实现组网和与PC的数据交互功能。网络在小规模组网时,内部数据可正常发送,无数据冲突,数据传输具有较好的可靠性。