CN109269761B - 一种评估落石风险的自供电传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种评估落石风险的自供电传感器。山坡落石会对人的生命财产安全造成巨大的损失。本发明包括自供电的压电能量收集装置和落石状态检测电路。所述的压电能量收集装置包括收集板、滑块、滑轨、第一连接弹簧、第二连接弹簧、第一压电悬臂梁和第二压电悬臂梁。落石状态检测电路包括主控芯片、陀螺仪模块、加速度计模块、气压计模块、充电模块、锂电池、稳压模块和存储卡。陀螺仪模块通过陀螺仪采集角速度信号并传输给主控芯片。加速度计模块通过加速度计采集加速度信号并传输给主控芯片。气压计模块通过气压计采集气压信号并传输给主控芯片。存储卡与主控芯片相连。本发明能够通过落石试验，判断山坡的落石风险，进而为山坡的落石预防施工提供指导。
Description
技术领域
本发明属于一种落石检测技术领域，具体涉及一种自供电的落石状态检测装置。
背景技术
落石是最危险的自然灾害之一，尤其是在我国西南地区。它威胁着过境公路交通，铁路，建筑物等基础设施。几乎每年，许多通过西南地区的铁路运输线都因为落石损坏而中断数周，造成工期延误、机械设备损坏、投资费用增加等诸多问题，对人的生命财产安全造成巨大的损失。
如今，最先进的解决方案是利用仿真软件，准确地对落石轨迹进行模拟，是土木工程师进行风险评估和制定保护策略的关键工具。这些先进的仿真软件基于质点运动和动力学模型，以及精确的地形信息。这些模型具有许多参数，为了实现可靠的模拟，需要使用现场实验校准和验证这些参数。由于不充分校准的模型或由缺乏经验的用户建立的不准确建模可能会增加保护措施的成本和结构复杂性，甚至会低估风险。因此，设计一种落石状态检测装置来提高落石风险评估的准确性十分重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种评估落石风险的自供电传感器。
本发明包括自供电的压电能量收集装置和落石状态检测电路。所述的自供电压电能量收集装置包括收集板、滑块、滑轨、第一连接弹簧、第二连接弹簧、第一压电悬臂梁和第二压电悬臂梁。所述的收集板上开设有滑槽和两个压电槽。两个压电槽互相平行，且间隔设置。滑槽的两端与两个压电槽的一端连通。收集板的滑槽上固定有滑轨。滑块与滑轨构成滑动副。第一压电悬臂梁、第二压电悬臂梁的安装端与两个压电槽远离滑槽的那端分别固定。滑块位于第一压电悬臂梁与第二压电悬臂梁的自由端之间。第一连接弹簧、第二连接弹簧的一端与滑块的两端分别固定，另一端与第一压电悬臂梁、第二压电悬臂梁的自由端分别固定。
所述的落石状态检测电路包括主控芯片、陀螺仪模块、加速度计模块、气压计模块、充电模块、锂电池、稳压模块和存储卡。所述的充电模块通过整流桥和电压放大器将压电能量收集装置内第一压电悬臂梁、第二压电悬臂梁输出的电压滤波、整流、放大后为锂电池充电。稳压模块将锂电池输出的电压稳压后为主控芯片、陀螺仪模块、加速度计模块和气压计模块供电。所述的陀螺仪模块通过陀螺仪采集角速度信号并传输给主控芯片。所述的加速度计模块通过加速度计采集加速度信号并传输给主控芯片。所述的气压计模块通过气压计采集气压信号并传输给主控芯片。存储卡与主控芯片相连。
进一步地，所述的充电模块包括第一整流桥、第二整流桥和电压放大器。所述第一整流桥和第二整流桥的型号均为MB6S。所述电压放大器的型号为OP07。第一压电悬臂梁的两极与第一整流桥的第一输入端、第二输入端分别相连。第二压电悬臂梁的两极与第二整流桥的第一输入端、第二输入端分别相连。第一整流桥及第二整流桥的正极输出端均接第七电容CE1、第十一电阻RE1的一端及电压放大器的正供电电压端，负极输出端均接第七电容CE1的另一端、第十二电阻RE2的一端、电压放大器的负供电电压端和锂电池BAT1的负极。电压放大器的正相输入端接第十一电阻RE1和第十二电阻RE2的另一端，反相输入端接锂电池正极，输出端接第一场效应管QE1的栅极。第一场效应管QE1的源极接第八电容CE2的一端及锂电池的负极。第八电容CE2的另一端接锂电池的正极及第二场效应管QE2的漏极。第一场效应管QE1的漏极接第二场效应管QE2的栅极及第十三电阻RE3的一端。第二场效应管QE2的源极接第十三电阻RE3的另一端及电压放大器的正供电电压端。
进一步地，所述的稳压模块包括稳压芯片。稳压芯片的型号为ADM7170。稳压芯片的1及2引脚均接第十四电阻RW1及第十电容CW2的一端，3引脚接第十四电阻RW1另一端及第十五电阻RW2的一端，4引脚接第十一电容CW3的一端。第十电容CW2、第十一电容CW3及第十五电阻RW2的另一端均接地。稳压芯片U5的6引脚与第九电容CW1的一端相连并接地，7及8引脚均接第九电容CW1的另一端及锂电池的正极。稳压芯片的1及2引脚作为稳压模块的电压输出端。
进一步地，所述的陀螺仪模块包括陀螺仪芯片。陀螺仪芯片的型号为ITG-3701。陀螺仪芯片的1引脚接第四电阻RG4的一端以及主控芯片的第一I2C数字通信端。第四电阻RG4的另一端接稳压模块的电压输出端。陀螺仪芯片的3引脚及4引脚均接第一电容CG1的一端和稳压模块的电压输出端。第一电容CG1的另一端接地。陀螺仪芯片的6、7、8引脚与第一电阻RG1、第二电容CG2、第二电阻RG2的一端分别相连。第一电阻RG1、第二电容CG2及第二电阻RG2的另一端均接地。陀螺仪芯片的9引脚接第三电容CG3一端和稳压模块的电压输出端。第三电容CG3的另一端接地。陀螺仪芯片的10引脚接第三电阻RG3的一端和主控芯片的第一I/O口。第三电阻RG3的另一端接稳压模块的电压输出端。陀螺仪芯片的12及14引脚均接地，16引脚接第五电阻RG5的一端和主控芯片的第一I2C时钟端，第五电阻RG5的另一端接稳压模块的电压输出端。
进一步地，所述的加速度计模块包括加速度计芯片。加速度计的型号为ADXL001-250Z。加速度计芯片的7、8引脚均接第四电容CA1的一端和稳压模块的电压输出端。加速度计芯片的3引脚和第四电容CA1的另一端均接地。加速度计芯片的6引脚接第五电容CA2的一端。第五电容CA2的另一端接地。加速度计芯片的6引脚为加速度计模块的加速度信号输出端，与主控芯片的第一I/O口。加速度计模块共有三个。三个加速度计模块的加速度信号输出端与主控芯片的第一数模转换端、第二数模转换端、第三数模转换端分别相连。三个加速度计模块内加速度计芯片的长度方向两两之间相互垂直。
进一步地，所述气压计模块包括气压计芯片。气压计芯片的型号为ms5611-01ba03。气压计芯片的1引脚接第六电容CB1和稳压模块的电压输出端。第六电容CB1的另一端接地。气压计芯片的2引脚接第六电阻RB1的一端；第六电阻RB1的另一端接稳压模块的电压输出端。气压计芯片的3引脚接地，4引脚接第七电阻RB2的一端，5引脚接第八电阻RB3的一端。第七电阻RB2及第八电阻RB3的另一端均接地。气压计芯片的7引脚接第十电阻RB5的一端和主控芯片的第二I2C数字通信端。第十电阻RB5的另一端接稳压模块的电压输出端。气压计芯片的8引脚接第九电阻RB4的一端和主控芯片的第二I2C时钟端，第九电阻RB4的另一端稳压模块的电压输出端。
进一步地，本发明还包括壳体。所述的压电能量收集装置和传感电路均固定在壳体内。
进一步地，所述的传感电路还包括无线通信模块、蜂鸣器、LED灯、USB插座和GPS模块。GPS模块通过GPS芯片记录落石的运动路径并传输给主控芯片。无线通信模块与主控芯片相连。无线通信模块与上位机进行无线通信。LED灯及蜂鸣器与主控芯片相连。
进一步地，所述的主控芯片采用型号为STM32F103C8T6的单片机。所述的第一压电悬臂梁及第二压电悬臂梁均采用型号为PZT-5h的压电陶瓷。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明能够通过落石试验，判断山坡的落石风险，进而为山坡的落石预防施工提供指导。
2、本发明能吸收落石滚动过程中的能量来为锂电池供电，大大增强了本发明的持续检测，从而使得本发明能够进行重复多次的试验，提高检测结果的准确度。
3、本发明检测到的信号无线通信模块可将落石滚过时的受力状态实时地发送至上位机，供工作人员对落石的受力状态进行在线分析，还可将数据保存至存储卡中做备份处理。
4、本发明中的GPS模块能够记录落石滚轮时的运动路径，并对沉积分布进行测量。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明中压电能量收集装置原理图；
图3为本发明中压电能量收集装置立体图。
图4为本发明中充电模块的电路原理图；
图5为本发明中稳压模块的电路原理图；
图6为本发明中陀螺仪模块的电路原理图；
图7为本发明中加速度计模块的电路原理图；
图8为本发明中气压计模块的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种评估落石风险的自供电传感器，包括壳体、压电能量收集装置111和传感电路。压电能量收集装置111和传感电路均固定在壳体内。
如图2和3所示，压电能量收集装置111包括收集板307、滑块301、滑轨302、第一连接弹簧303、第二连接弹簧304、第一压电悬臂梁305和第二压电悬臂梁306。第一压电悬臂梁305及第二压电悬臂梁306均采用型号为PZT-5h的压电陶瓷。收集板307上开设有滑槽和两个压电槽。两个压电槽互相平行，且间隔设置。滑槽的两端与两个压电槽的一端连通。收集板307的滑槽上固定有滑轨302。滑块301与滑轨302构成滑动副。第一压电悬臂梁305、第二压电悬臂梁306的安装端与两个压电槽远离滑槽的那端分别固定。滑块301位于第一压电悬臂梁305与第二压电悬臂梁306的自由端之间。第一连接弹簧303、第二连接弹簧304的一端与滑块301的两端分别固定，另一端与第一压电悬臂梁305、第二压电悬臂梁306的自由端分别固定。当嵌入滚石内的压电能量收集装置111，随落石的滚落发生运动时，滑块301在滑轨上往复运动，从而带动第一压电悬臂梁305、第二压电悬臂梁306发生震动，进而通过压电正效应输出电压。
如图1所示，传感电路包括主控芯片101、陀螺仪模块102、加速度计模块103、气压计模块104、充电模块110、锂电池BT1、稳压模块108、无线通信模块106、存储卡107、蜂鸣器105、LED灯109、USB插座110和GPS模块113。锂电池BT1的容量为1100mAH。主控芯片101采用型号为STM32F103C8T6的单片机。
充电模块110通过整流桥和电压放大器将压电能量收集装置111内第一压电悬臂梁305、第二压电悬臂梁306输出的电压滤波、整流、放大为5V电压为锂电池BAT1充电。稳压模块108将锂电池传输来的电压稳压至3.3V后为主控芯片101、陀螺仪模块102、加速度计模块103、气压计模块104、无线通信模块106、蜂鸣器105、LED灯109和GPS模块113供电。陀螺仪模块102通过陀螺仪采集角速度信号并传输给主控芯片101。加速度计模块103通过加速度计采集加速度信号并传输给主控芯片101。气压计模块104通过气压计采集海拔高度信号并传输给主控芯片101。GPS模块113通过GPS芯片记录落石的运动路径并传输给主控芯片101。主控芯片101将接收到的角速度信号、加速度信号、气压信号、运动路径发送给无线通信模块106和存储卡107。存储卡107用于数据备份。无线通信模块106与上位机进行无线通信。工作人员可以通过上位机对落石滚落状态进行受力分析。
蜂鸣器105与主控芯片101相连，在落石停止运动后发出蜂鸣声，以使得工作人员能够快速找到落石。LED灯109与主控芯片101相连，在工作、烧录程序时闪烁或常亮，可以让工作人员确定该传感器的工作状态。
如图4所示，充电模块110包括第一整流桥DE1、第二整流桥DE2和电压放大器U4。第一整流桥DE1和第二整流桥DE2的型号均为MB6S。电压放大器U4的型号为OP07。第一压电悬臂梁305的两极与第一整流桥DE1的第一输入端(1引脚)、第二输入端(3引脚)分别相连。第二压电悬臂梁306的两极与第二整流桥DE2的第一输入端(1引脚)、第二输入端(3引脚)分别相连。第一整流桥DE1及第二整流桥DE2的正极输出端(2引脚)均接第七电容CE1、第十一电阻RE1的一端及电压放大器U4的正供电电压端，负极输出端(4引脚)均接第七电容CE1的另一端、第十二电阻RE2的一端、电压放大器U4的负供电电压端和锂电池BAT1的负极。电压放大器U4的正相输入端接第十一电阻RE1和第十二电阻RE2的另一端，反相输入端接锂电池BAT1正极，输出端接第一场效应管QE1的栅极。第一场效应管QE1的源极接第八电容CE2的一端及锂电池的负极。第八电容CE2的另一端接锂电池的正极及第二场效应管QE2的漏极。第一场效应管QE1的漏极接第二场效应管QE2的栅极及第十三电阻RE3的一端。第二场效应管QE2的源极接第十三电阻RE3的另一端及电压放大器U4的正供电电压端。电压放大器U4的其余引脚均悬空。
如图5所示，稳压模块108包括稳压芯片U5。稳压芯片U5的型号为ADM7170。稳压芯片U5的1及2引脚均接第十四电阻RW1及第十电容CW2的一端，3引脚接第十四电阻RW1另一端及第十五电阻RW2的一端，4引脚接第十一电容CW3的一端。第十电容CW2、第十一电容CW3及第十五电阻RW2的另一端均接地。稳压芯片U5的6引脚与第九电容CW1的一端相连并接地，7及8引脚均接第九电容CW1的另一端及锂电池BT1的正极。稳压芯片U5的1及2引脚作为稳压模块108的电压输出端。
如图6所示，陀螺仪模块102包括陀螺仪芯片U1。陀螺仪芯片U1的型号为ITG-3701。陀螺仪芯片U1的1引脚接第四电阻RG4的一端以及主控芯片101的第一I2C数字通信端SDA1(22引脚)。第四电阻RG4的另一端接稳压模块108的电压输出端VDD。陀螺仪芯片U1的3引脚及4引脚均接第一电容CG1的一端和稳压模块108的电压输出端VDD。第一电容CG1的另一端接地。陀螺仪芯片U1的6、7、8引脚与第一电阻RG1、第二电容CG2、第二电阻RG2的一端分别相连。第一电阻RG1、第二电容CG2及第二电阻RG2的另一端均接地。陀螺仪芯片U1的9引脚接第三电容CG3一端和稳压模块108的电压输出端VDD。第三电容CG3的另一端接地。陀螺仪芯片U1的10引脚接第三电阻RG3的一端和主控芯片101的第一I/O口INT(用作外部中断功能)。第三电阻RG3的另一端接稳压模块108的电压输出端VDD。陀螺仪芯片U1的12及14引脚均接地，16引脚接第五电阻RG5的一端和主控芯片101的第一I2C时钟端SCL1(21引脚)，第五电阻RG5的另一端接稳压模块108的电压输出端VDD。陀螺仪芯片U1其余引脚均悬空。
如图7所示，加速度计模块103包括加速度计芯片U2。加速度计U2的型号为ADXL001-250Z。加速度计芯片U2的7、8引脚均接第四电容CA1的一端和稳压模块108的电压输出端VDD。加速度计芯片U2的3引脚和第四电容CA1的另一端均接地。加速度计芯片U2的6引脚接第五电容CA2的一端。第五电容CA2的另一端接地GND。加速度计芯片U2的6引脚为加速度计模块103的加速度信号输出端Xout，与主控芯片101的第一I/O口。加速度计芯片U2的其余引脚均悬空。
加速度计模块103共有三个。三个加速度计模块103的加速度信号输出端Xout与主控芯片101的第一数模转换端(11引脚)、第二数模转换端(12引脚)、第三数模转换端(13引脚)分别相连。三个加速度计模块103内加速度计芯片U2的长度方向两两之间相互垂直(分别检测X、Y、Z轴三个方向的加速度值。)
其中，关于陀螺仪芯片U1和三个加速度计芯片U2的校准，使用一种基于旋转盘的校准装置，其旋转速度可以精确控制。待校准的本发明安装在该盘的离轴位置，并针对500°/s至3000°/s的不同速度设置测量旋转速度和向心力。对所有三个传感器轴重复该过程，无线通信模块将所测得的数据发送至上位机，工作人员使用线性矫正功能计算每一个传感器轴，并计算其补偿值。
如图8所示，气压计模块104包括气压计芯片U3。气压计芯片U3的型号为ms5611-01ba03。气压计芯片U3的1引脚接第六电容CB1和稳压模块108的电压输出端VDD。第六电容CB1的另一端接地。气压计芯片U3的2引脚接第六电阻RB1的一端；第六电阻RB1的另一端接稳压模块108的电压输出端VDD。气压计芯片U3的3引脚接地，4引脚接第七电阻RB2的一端，5引脚接第八电阻RB3的一端。第七电阻RB2及第八电阻RB3的另一端均接地。气压计芯片U3的7引脚接第十电阻RB5的一端和主控芯片101的第二I2C数字通信端SDA2(43引脚)。第十电阻RB5的另一端接稳压模块108的电压输出端VDD。气压计芯片U3的8引脚接第九电阻RB4的一端和主控芯片101的第二I2C时钟端SCL2(42引脚)，第九电阻RB4的另一端稳压模块108的电压输出端VDD。气压计芯片U3的其余引脚悬空。
该用于诱导落石试验的低功率传感器装置的使用方法如下：
步骤一、在一块落石上打孔后，将传感器装置的外壳固定到落石的几何中心处。
步骤二、将步骤一所得的落石放置到需要检测的山坡坡顶后，推下山坡。
步骤三、落石滚下山坡的过程中，压电能量收集装置111和充电模块110持续为锂电池BT1供电。陀螺仪模块102通过陀螺仪采集落石的角速度信号并传输给主控芯片101。加速度计模块103通过加速度计采集落石的加速度信号并传输给主控芯片101。气压计模块104通过气压计采集落石的海拔高度信号并传输给主控芯片101。GPS模块113通过GPS芯片记录采集落石的运动路径并传输给主控芯片101。
主控芯片101将接收到的角速度信号、加速度信号、海拔高度信号、运动路径发送给无线通信模块106和存储卡107。无线通信模块106将接收到的信号传输给上位机。
步骤四、上位机根据角速度信号、加速度信号、运动路径，计算落石收到的冲击力Fn(t)，计算方法如下；
根据冲量定理可得：
其中，Fn(t)为落石所受的冲击力，为待求量；m为落石的质量；a(t)为落石所受的加速度；Δt为落石碰撞持续时间，即撞击时刻与停止时刻的时间差；停止时刻为角速度ω(t)及加速度a(t)同时变为0的时刻，撞击时刻为停止时刻前最后一个加速度a(t)由正变负的时刻；v0为落石撞击初速度，即撞击时刻落石的速度，v0＝ω0·R；ω0为撞击时刻落石的角速度；v1为落石碰撞后的速度，其值为0。
由此可以求出
的大小，由于落石碰撞持续时间十分短暂，故可以视为碰撞过程中撞击力不变，因此能求出落石所受的冲击力
步骤五、根据角速度信号、加速度信号、运动路径及计算出的冲击力，判断该山坡的落石冲击风险。
Claims (8)
1.一种评估落石风险的自供电传感器，包括落石状态检测电路；其特征在于：还包括自供电的压电能量收集装置；所述的自供电的压电能量收集装置包括收集板、滑块、滑轨、第一连接弹簧、第二连接弹簧、第一压电悬臂梁和第二压电悬臂梁；所述的收集板上开设有滑槽和两个压电槽；两个压电槽互相平行，且间隔设置；滑槽的两端与两个压电槽的一端连通；收集板的滑槽上固定有滑轨；滑块与滑轨构成滑动副；第一压电悬臂梁、第二压电悬臂梁的安装端与两个压电槽远离滑槽的那端分别固定；滑块位于第一压电悬臂梁与第二压电悬臂梁的自由端之间；第一连接弹簧、第二连接弹簧的一端与滑块的两端分别固定，另一端与第一压电悬臂梁、第二压电悬臂梁的自由端分别固定；
所述的落石状态检测电路包括主控芯片、陀螺仪模块、加速度计模块、气压计模块、充电模块、锂电池、稳压模块和存储卡；所述的充电模块通过整流桥和电压放大器将自供电的压电能量收集装置内第一压电悬臂梁、第二压电悬臂梁输出的电压滤波、整流、放大后为锂电池充电；稳压模块将锂电池输出的电压稳压后为主控芯片、陀螺仪模块、加速度计模块和气压计模块供电；所述的陀螺仪模块通过陀螺仪采集角速度信号并传输给主控芯片；所述的加速度计模块通过加速度计采集加速度信号并传输给主控芯片；所述的气压计模块通过气压计采集气压信号并传输给主控芯片；存储卡与主控芯片相连；
所述的落石状态检测电路还包括无线通信模块、蜂鸣器、LED灯、USB插座和GPS模块；GPS模块通过GPS芯片记录落石的运动路径并传输给主控芯片；无线通信模块与主控芯片相连；无线通信模块与上位机进行无线通信；LED灯及蜂鸣器与主控芯片相连；
在评估落石风险前，将传感器装置的外壳固定到落石的几何中心处；在评估落石风险过程中，气压计模块通过气压计采集落石的海拔高度信号并传输给主控芯片；
落石碰撞所受的冲击力
其中，
m为落石的质量；a(t)为落石所受的加速度；Δt为落石碰撞持续时间；v0为落石撞击初速度；v1为落石碰撞后的速度。
2.根据权利要求1所述的一种评估落石风险的自供电传感器，其特征在于：所述的充电模块包括第一整流桥、第二整流桥和电压放大器；所述第一整流桥和第二整流桥的型号均为MB6S；所述电压放大器的型号为OP07；第一压电悬臂梁的两极与第一整流桥的第一输入端、第二输入端分别相连；第二压电悬臂梁的两极与第二整流桥的第一输入端、第二输入端分别相连；第一整流桥及第二整流桥的正极输出端均接第七电容CE1、第十一电阻RE1的一端及电压放大器的正供电电压端，负极输出端均接第七电容CE1的另一端、第十二电阻RE2的一端、电压放大器的负供电电压端和锂电池BAT1的负极；电压放大器的正相输入端接第十一电阻RE1和第十二电阻RE2的另一端，反相输入端接锂电池正极，输出端接第一场效应管QE1的栅极；第一场效应管QE1的源极接第八电容CE2的一端及锂电池的负极；第八电容CE2的另一端接锂电池的正极及第二场效应管QE2的漏极；第一场效应管QE1的漏极接第二场效应管QE2的栅极及第十三电阻RE3的一端；第二场效应管QE2的源极接第十三电阻RE3的另一端及电压放大器的正供电电压端。
3.根据权利要求1所述的一种评估落石风险的自供电传感器，其特征在于：所述的稳压模块包括稳压芯片；稳压芯片的型号为ADM7170；稳压芯片的1及2引脚均接第十四电阻RW1及第十电容CW2的一端，3引脚接第十四电阻RW1另一端及第十五电阻RW2的一端，4引脚接第十一电容CW3的一端；第十电容CW2、第十一电容CW3及第十五电阻RW2的另一端均接地；稳压芯片U5的6引脚与第九电容CW1的一端相连并接地，7及8引脚均接第九电容CW1的另一端及锂电池的正极；稳压芯片的1及2引脚作为稳压模块的电压输出端。
4.根据权利要求1所述的一种评估落石风险的自供电传感器，其特征在于：所述的陀螺仪模块包括陀螺仪芯片；陀螺仪芯片的型号为ITG-3701；陀螺仪芯片的1引脚接第四电阻RG4的一端以及主控芯片的第一I2C数字通信端；第四电阻RG4的另一端接稳压模块的电压输出端；陀螺仪芯片的3引脚及4引脚均接第一电容CG1的一端和稳压模块的电压输出端；第一电容CG1的另一端接地；陀螺仪芯片的6、7、8引脚与第一电阻RG1、第二电容CG2、第二电阻RG2的一端分别相连；第一电阻RG1、第二电容CG2及第二电阻RG2的另一端均接地；陀螺仪芯片的9引脚接第三电容CG3一端和稳压模块的电压输出端；第三电容CG3的另一端接地；陀螺仪芯片的10引脚接第三电阻RG3的一端和主控芯片的第一I/O口；第三电阻RG3的另一端接稳压模块的电压输出端；陀螺仪芯片的12及14引脚均接地，16引脚接第五电阻RG5的一端和主控芯片的第一I2C时钟端，第五电阻RG5的另一端接稳压模块的电压输出端。
5.根据权利要求1所述的一种评估落石风险的自供电传感器，其特征在于：所述的加速度计模块包括加速度计芯片；加速度计的型号为ADXL001-250Z；加速度计芯片的7、8引脚均接第四电容CA1的一端和稳压模块的电压输出端；加速度计芯片的3引脚和第四电容CA1的另一端均接地；加速度计芯片的6引脚接第五电容CA2的一端；第五电容CA2的另一端接地；加速度计芯片的6引脚为加速度计模块的加速度信号输出端，与主控芯片的第一I/O口；加速度计模块共有三个；三个加速度计模块的加速度信号输出端与主控芯片的第一数模转换端、第二数模转换端、第三数模转换端分别相连；三个加速度计模块内加速度计芯片的长度方向两两之间相互垂直。
6.根据权利要求1所述的一种评估落石风险的自供电传感器，其特征在于：所述气压计模块包括气压计芯片；气压计芯片的型号为ms5611-01ba03；气压计芯片的1引脚接第六电容CB1和稳压模块的电压输出端；第六电容CB1的另一端接地；气压计芯片的2引脚接第六电阻RB1的一端；第六电阻RB1的另一端接稳压模块的电压输出端；气压计芯片的3引脚接地，4引脚接第七电阻RB2的一端，5引脚接第八电阻RB3的一端；第七电阻RB2及第八电阻RB3的另一端均接地；气压计芯片的7引脚接第十电阻RB5的一端和主控芯片的第二I2C数字通信端；第十电阻RB5的另一端接稳压模块的电压输出端；气压计芯片的8引脚接第九电阻RB4的一端和主控芯片的第二I2C时钟端，第九电阻RB4的另一端稳压模块的电压输出端。
7.根据权利要求1所述的一种评估落石风险的自供电传感器，其特征在于：还包括壳体；所述的自供电的压电能量收集装置和落石状态检测电路均固定在壳体内。
8.根据权利要求1所述的一种评估落石风险的自供电传感器，其特征在于：所述的主控芯片采用型号为STM32F103C8T6的单片机；所述的第一压电悬臂梁及第二压电悬臂梁均采用型号为PZT-5h的压电陶瓷。
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