本发明涉及隧道监测领域，具体涉及一种基于分布式纳米光纤传感的智能化检测监测系统。
背景技术：
1、自20世纪50年代以来，隧道健康监测的重要性就逐渐被认识，但受监测手段比较落后的限制，在应用上一直未得到推广和重视。显著的地形高差、复杂的地质结构、强烈的地震活动、频发的山地灾害、恶劣的气候条件等，为工程隧道的掘进速度与安全保障带来了极大的挑战。高海拔地区地质条件复杂，内外动力地质作用剧烈，不良地质和特殊沿途发育，导致隧道施工地地质变化频繁，塌方、岩爆等灾难发生可能性极大，降低了隧道掘进速度和增加了施工的不安全性。因此，提出了一种光纤传感器，将光纤传感设置在隧道中，能对隧道全长进行连续的分布式监测，实现隧道健康安全问题的及时预警。
2、公布号为cn101713691 a的中国专利公开了一种分布式传感光纤隧道健康监测系统，包括设置在隧道内的传感光纤以及用于采集、处理传感光纤数据的处理系统，所述传感光纤分布在隧道的二衬混凝土内，同时在隧道施工期间埋入传感元件获取隧道的初始应力场，实现了隧道施工前后结构的健康监测。
3、然而，当光纤传感器受到外界干扰影响时，光纤中传输光的部分特性就会改变，采用上述分布式传感光纤隧道健康监测系统，不能灵敏体现光的特性变化，监测精度不够高，以使隧道的健康监测结果不够准确。同时，上述分布式传感光纤隧道健康监测系统主要对隧道的应力变化进行监测，监测数据单一，不能满足隧道全方位的健康监测，且不能对隧道健康状态进行预警。
4、因此，本领域亟需一种监测精度高，监测数据多元，且能对隧道的健康状态进行演化和预警的光纤传感器监测系统。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本发明提供的目的是提供一种基于分布式纳米光纤传感的检测监测系统，检测灵敏度高，结果精确，能对隧道的健康状态进行预警。
2、为了达到上述目的，本发明提供的一种基于分布式纳米光纤传感的检测监测系统，包括设置在隧道内的光纤传感器分部系统和与所述光纤传感器分部系统配合的处理系统，其特征在于，
3、所述光纤传感器分部系统由分布式氧化锡铟(ito)纳米薄膜光子晶体光纤传感器构成，所述光纤传感器分部系统设置在所述隧道的衬砌混凝土内表层，用来实时监测所述隧道，
4、所述处理系统配置成能为所述光纤传感器分部系统提供光源激励，接收所述光纤传感器分部系统获取的隧道监测光信号，并将所述光信号转换为电信号后，对所述电信号进行解析，将所述电信号解析得到的各类隧道健康问题与隧道健康预定指标值进行对比分析，发出隧道健康预警信号。
5、进一步地，所述分布式氧化锡铟(ito)纳米薄膜光子晶体光纤传感器由基底为光子晶体光纤，所述光子晶体光纤包层的外壁淀积ito纳米薄膜的光纤传感器构成。
6、进一步地，所述分布式氧化锡铟(ito)纳米薄膜光子晶体光纤传感器配置成能将所述ito纳米薄膜周围环境的微小折射率变化转换成可测量的共振峰波长偏移。
7、进一步地，所述光纤传感器分部系统包括隧道拱圈环向传感光纤，隧道长度纵向传感光纤和隧道海拔温度补偿光纤。
8、进一步地，所述处理系统包括数据采集储存及分析分部系统，无线传输分部系统，数据预处理分部系统，数据评估分部系统以及安全预警分部系统。
9、进一步地，所述数据采集储存及分析分部系统包括光纤光谱仪、光电转换器以及高速缓冲存储器；所述光纤光谱仪连接所述光纤传感器分部系统，采集所述光纤传感器分部系统的光信号，并通过所述光电转换器转换为电信号再传输至所述无线传输分部系统。
10、进一步地，所述无线传输分部系统包括移动通信接口、微波传输接口、无线数据发送传输终端；所述移动通信接口接收所述光电转换器转化的电信号，所述微波传输接口将所述电信号传输至所述无线数据发送传输终端，所述无线数据发送传输终端通过无线方式将所述数据采集及存储分部系统采集并转换得到的所述电信号进行远距离传输至所述数据预处理分部系统。
11、进一步地，所述数据预处理分部系统包括无线数据接收单元和隧道健康问题分析单元；所述无线数据接收单元接收所述无线数据发送传输终端传输的所述电信号，所述隧道健康问题分析单元将所述电信号进行解析判别为各类隧道健康问题，并传输至所述数据评估分部系统。
12、进一步地，所述数据评估分部系统接收所述各类隧道健康问题，并对所述各类隧道健康问题分别展开评估，建立与之对应的有限元预测模型，出具相应的隧道健康评估报告，将所述隧道健康评估报告传输至所述安全预警分部系统。
13、进一步地，所述安全预警分部系统接收所述隧道健康评估报告，并与隧道健康预定指标值进行对比分析，当评估报告信息在隧道健康预定指标值的超标范围值时发出隧道健康预警信号。
14、本发明提供的基于分布式纳米光纤传感器的检测监测系统，采用能将微小折射率变化转换成可测量的共振峰波长偏移的光纤传感器分部系统设置在隧道内，提高光纤传感器的灵敏度，从而提高监测精度；同时，采用处理系统对光纤传感器分部系统获取的光信号进行转换解析和对比，得到隧道的各类健康问题，并建立演化模型，及时发出隧道健康预警信号。
1.一种基于分布式纳米光纤传感器的检测监测系统，包括设置在隧道内的光纤传感器分部系统和与所述光纤传感器分部系统配合的处理系统，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的基于分布式纳米光纤传感器的检测监测系统，其特征在于，所述分布式氧化锡铟(ito)纳米薄膜光子晶体光纤传感器由基底为光子晶体光纤，所述光子晶体光纤包层的外壁淀积ito纳米薄膜的光纤传感器构成。
3.根据权利要求2所述的基于分布式纳米光纤传感器的检测监测系统，其特征在于，所述分布式氧化锡铟(ito)纳米薄膜光子晶体光纤传感器配置成能将所述ito纳米薄膜周围环境的微小折射率变化转换成可测量的共振峰波长偏移。
4.根据权利要求1所述的基于分布式纳米光纤传感器的检测监测系统，其特征在于，所述光纤传感器分部系统包括隧道拱圈环向传感光纤，隧道长度纵向传感光纤和隧道海拔温度补偿光纤。
5.根据权利要求1所述的基于分布式纳米光纤传感器的检测监测系统，其特征在于，所述处理系统包括数据采集储存及分析分部系统，无线传输分部系统，数据预处理分部系统，数据评估分部系统以及安全预警系统。
6.根据权利要求5所述的基于分布式纳米光纤传感器的检测监测系统，其特征在于，所述数据采集储存及分析分部系统包括光纤光谱仪、光电转换器以及高速缓冲存储器；所述光纤光谱仪连接所述光纤传感器分部系统，采集所述光纤传感器分部系统的光信号，并通过所述光电转换器转换为电信号再传输至所述无线传输分部系统。
7.根据权利要求6所述的基于分布式纳米光纤传感器的检测监测系统，其特征在于，所述无线传输分部系统包括移动通信接口、微波传输接口、无线数据发送传输终端；所述移动通信接口接收所述光电转换器转化的电信号，所述微波传输接口将所述电信号传输至所述无线数据发送传输终端，所述无线数据发送传输终端通过无线方式将所述数据采集及存储分部系统采集并转换得到的所述电信号进行远距离传输至所述数据预处理分部系统。
8.根据权利要求7所述的基于分布式纳米光纤传感器的检测监测系统，其特征在于，所述数据预处理分部系统包括无线数据接收单元和隧道健康问题分析单元；所述无线数据接收单元接收所述无线数据发送传输终端传输的所述电信号，所述隧道健康问题分析单元将所述电信号进行解析判别为各类隧道健康问题，并传输至所述数据评估分部系统。
9.根据权利要求8所述的基于分布式纳米光纤传感器的检测监测系统，其特征在于，所述数据评估分部系统接收所述各类隧道健康问题，并对所述各类隧道健康问题分别展开评估，建立与之对应的有限元预测模型，出具相应的隧道健康评估报告，将所述隧道健康评估报告传输至所述安全预警分部系统。
10.根据权利要求9所述的基于分布式纳米光纤传感器的检测监测系统，其特征在于，所述安全预警分部系统接收所述隧道健康评估报告，并与隧道健康预定指标值进行对比分析，当评估报告信息在隧道健康预定指标值的超标范围值时发出隧道健康预警信号。
