近些年,洪涝灾害在我国境内频繁发生,对社会造成了巨大的经济损失,同时对人民的生命安全产生了巨大威胁。洪涝灾害与水情信息密切相关,通过采集与分析水情信息,可以对洪水发生进行预测。无线传感器网络虽适用于河流监测的数据采集,但由于电池供电等问题使其发展受到了限制。河流环境中包括丰富的太阳能和水流振动能,有效地采集这两种能量可为无线河流监测系统提供能量。为此,本文对河流监测系统及其复合能量自供能系统开展了研究,主要工作内容如下:首先,理论分析了光电发电与压电发电的原理,选择光伏电池和压电陶瓷分别作为光电单元和压电单元,在此基础上设计了球形复合能量采集装置并着重设计相匹配的能量管理电路。球形复合能量采集装置使用透明的聚甲基丙烯酸甲酯外壳。在每个球空腔均匀安装多个直径为3 cm的圆形PZT-5压电陶瓷晶片,压电片的间隔90°,在该能量球两个顶部安装光伏电池。复合能量管理电路在输入端加入二极管消除了负载效应,其采用逐级放大的原理,将能量采集装置输出的电能进行管理并存储到超级电容储能元件中。其次,完成了基于STM32的河流监测系统的硬件电路设计和软件设计,主要包含传感器数据采集和通信电路两部分。传感器数据采集模块主要负责采集水情信息,其中水位传感器kps-49c2用于采集河流水位信息,磁敏感传感器YF-S201基于霍尔原理采集水速信息,温湿度传感器DHT11采集湿度信息。为了实现洪水预测,采用已有河流的水情信息构建训练样本与预测样本,一方面,使用训练样本获得了BP神经网络预测模型,另一方面,基于预测样本与本地水情信息分别进行洪水预测,并通过开发的上位机展示洪水分类预警信息。最后,搭建实验测试平台对复合能量采集装置以及河流监测系统进行测试。实验结果表明:光电发电单元在3月份晴天的最高输出功率达到760μW,在阴天时最高输出功率为258μW。压电单元在不同的振动频率下输出功率存在明显差异,配置不同的压电球,发现当压电球直径为120 mm,内嵌8个PTFE小球时输出功率最高,达到57.7μW。复合能量高于两种能量的简单叠加,这主要归因于复合采集时能量管理电路能耗的下降。对河流监测系统进行测试,采集了本地河流的水情信息,分析了无线传感器节点的功耗,并从能量收支平衡的角度论证了自供能的可行性。