无线传感器网络被大量应用在安防监控、智能电网、智能家居系统等领域。以往的无线传感器节点由电池供电,系统寿命受电池容量的限制,且由于设备尺寸和重量的限制,电池容量有限。能量采集从周围环境（如太阳能、压电、热和射频）接收能量,使设备持续工作。本文的选题背景来自于国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项:复杂山地条件下冬奥雪上场馆设计建造运维关键技术项目。将能量采集技术与无线传感器网络相结合,有望最终实现具有无限寿命的自持续无线传感器网络节点,采集环境数据,进行安全监测,并建立系统仿真模型,研究能量平衡系统的能量关系。首先,在Simulink仿真模块中建立仿真模型,设置多个关键参数,进行系统级仿真。该综合仿真模型可以用来观察系统的能量情况,并通过参数的修改观察系统的能量变化,指导实际硬件设备的器件选型并在建立一套新设备前进行仿真验证。主要包含能量生成模型、超级电容能耗模型、电源管理模型、传感节点能耗模型,模型中利用最大功率追踪技术（MPPT）使光伏电池工作在最大功率点,控制精度达到93.93%～95.63%。可以调节的参数设置有:传感节点工作模式时间、环境温差、光照强度、射频芯片发射功率,MCU主频率等。其次,针对建立的仿真模型进行硬件设计验证,设计并制作出可稳定工作的自供电无线传感设备,用于安全环境监测、冬奥场馆安防。每个自供电无线传感设备由三个模块构成:能量生成模块、储能模块、传感节点模块。该系统将环境能量转化为电能,采用能量管理芯片提高TEG的输出电压,并将其储存在超级电容中。使用电源管理电路对其进行输出控制,输出稳定的3.3V电压,使传感器节点能够持续运行。传感节点在休眠模式下功耗为57.6μA,程序逻辑经过低功耗处理后,系统的周期运行时间降低了65.7%,传感节点的平均功耗降低了85%。最后,将仿真模型的仿真结果（超级电容的模拟电压）与硬件设备的实测数据（电压值）进行对比验证,其误差很小。在系统运行的充电段,误差在5%以内波动;在传感节点开始工作后,由于瞬时的功率变化,误差增大,均值为7%,峰值维持在15%以内。