随着传感网、物联网应用的不断发展,对于构成该类网络的传感节点的供电问题也越来越引起广泛的关注。特别是在诸如桥梁、输油管线、道路围栏等供电受限场所,如何利用监测场所的环境因素自发电来给传感节点供电已经成为近期国内外的研究热点。基于此考虑,本文在充分研究压电振动能量采集器特性的基础上,设计了一种能够监测振动事件,进一步提高能量捕获效率,实现基于环境振动能量的自供能无线传感节点,并基于该节点达到实时状态监测的目的。首先,本文以多物理场耦合压电能量采集器作为研究对象。在理论模型分析,电学特性等效等方面进行了充分研究,提出了基于阻抗匹配原理的高效能量捕获接口电路,提升了多物理场耦合能量采集器的输出电能。然后,基于该接口电路设计实现了自供能无线传感节点,该节点由能量采集器、阻抗匹配接口电路、电源管理模块和射频模块等部分组成。最后利用该节点构建了无线无源监测网络,该网络基于433 MHz频段的射频通信以及GSM通信,实现了对每个节点的振动事件进行监测报警。实验结果表明,所设计的阻抗匹配接口电路在频率为20-40 Hz、加速度幅值为5.5 g的振动激励下,相对于标准压电能量收集接口电路,能量收集功率提高了约48.1%-55.7%。所设计的自供能无线传感节点在40 Hz、加速度幅值为5.5 g的振动激励下,能够在75.8 s内启动并发射报警信息,之后平均每隔31.1 s发射一次报警信息,与使用标准能量收集接口电路的自供能无线传感节点相比响应时间缩短了 33%。射频模块发射功率最高为10 dBm,发射距离可达1.31 km。该传感节点可广泛应用于道路围栏、石油管线等无人值守重点目标的安全监测,具有广泛的应用价值。