本发明涉及一种测试装置及方法，尤其是涉及一种坡屋顶的屋顶绿化荷载测试装置及测试方法。
背景技术
21世纪以来，我国城市化高速发展，高密度城市也随之增多。在高密度城市中，热岛效应不断增强，不仅恶化了城市居住环境，也增加了城市能源消耗。与此同时，城市地面绿化受到挤压，严重影响了城市生态环境，屋顶绿化技术成为增加城市绿化覆盖率、缓解城市能源和生态环境问题的有效措施。
荷载是屋顶绿化设计至关重要的条件，它直接关系到建筑安全和屋顶绿化的使用寿命，是制约屋顶绿化发展的关键问题之一。屋顶绿化结构层的静荷载一般是通过估算得出，而对于不同种植基质层在不同天气情况下的活荷载以及植物生长的活荷载则难以估算。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种坡屋顶的屋顶绿化荷载测试装置及测试方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种坡屋顶的屋顶绿化荷载测试装置，包括雨水模拟模块、坡屋顶绿化模拟模块、荷载测试模块、水净化模块、支撑平台、矩形承重架和储水模块，所述坡屋顶绿化模拟模块可拆卸地放置于支撑平台上，该支撑平台安装于矩形承重架上，所述储水模块和水净化模块设置于矩形承重架内，所述坡屋顶绿化模拟模块、水净化模块、储水模块和雨水模拟模块依次连接，所述雨水模拟模块设置于坡屋顶绿化模拟模块上方，其中，
所述坡屋顶绿化模拟模块包括结构框、多个可替换模块层、可升降机构和角度仪，所述结构框为上方开口的立方体结构，多个所述可替换模块层从下到上依次安装于结构框内部，所述可升降机构设置于结构框与支撑平台之间，所述角度仪设置于结构框内；
所述荷载测试模块包括多个压力传感器和控制器，所述多个压力传感器分布设置于支撑平台和矩形承重架之间，并与所述控制器连接。
进一步地，所述可升降机构至少设置于结构框的一个边上。
进一步地，所述雨水模拟模块包括主管道、喷淋机构和雨量筒传感器，所述主管道穿过坡屋顶绿化模拟模块垂直安装，一端与储水模块连接，另一端与喷淋机构连接，所述雨量筒传感器设置于坡屋顶绿化模拟模块内部。
进一步地，所述喷淋机构包括喷淋管、喷头、喷头阀门、弯管和可伸缩支架，所述喷淋管通过弯管与主管道连接，所述弯管固定在可伸缩支架上，所述喷头安装于喷淋管上，并连接喷头阀门。
进一步地，所述可替换模块层包括防水阻根层、排水层、绿化过滤层、种植基质层和种植植物层，依次由底层向上设置。
进一步地，所述结构框具有一玻璃侧面，该玻璃侧面上设有刻度线。
进一步地，所述储水模块包括储水箱和主水泵，所述主水泵设置于储水箱内，并通过供水管与雨水模拟模块连接，所述供水管上设有一个流量计。
进一步地，所述水净化模块包括净水箱、排水管、次水泵、垂直隔离板和过滤芯，所述净水箱通过排水管与坡屋顶绿化模拟模块连接，所述垂直隔离板将净水箱分割为两部分，一部分内设置过滤芯，另一部分内设置次水泵，所述垂直隔离板底部设有圆孔，所述过滤芯为由水平过滤隔板隔开的多层结构。
进一步地，所述水平过滤隔板为设有透水孔的透水板。
一种利用所述的坡屋顶的屋顶绿化荷载测试装置的测试方法，该方法具体为：
设置雨水模拟模块的降雨条件，通过可升降机构调节坡屋顶绿化模拟模块的坡度，启动雨水模拟模块在坡屋顶绿化模拟模块上方模拟降雨，荷载测试模块监测实时记录不同降雨条件下、不同坡屋顶绿化模拟模块的荷载。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本测试装置设计了屋顶绿化模块和雨水模拟模块，屋顶绿化模块可以模拟各类不同角度及不同组成的屋顶绿化结构，雨水模拟模块可以模拟不同地区，不同程度的降雨情况，实现了实时测定不同的种植基质和种植植物在屋顶绿化应用时对不同雨量的荷载，实现可以重复性操作，控制方式简便，能够为屋顶绿化研究带来巨大的便利性；
2、本测试装置的屋顶绿化模块带有可升降机构和角度仪，可方便地按实验需求调节屋顶坡度，达成不同屋顶的荷载测试；
3、本测试装置储水箱、结构框等多个结构都使用了一侧透明的结构设计，使得实验操作时简单直观，有利于研究人员直接获取各类所需数据；
4、本测试装置的喷淋机构具有可伸缩支架，并设置有流量计，可伸缩支架任意调节喷淋机构的角度，使雨水模拟模块模仿的降雨更贴近自然降雨；
5、本测试装置的屋顶绿化模块采用可替换模块层，能够使在实验操作是合理搭配种植基质和分配种植植物，同时便于替换，降低了实验的成本；
6、本测试装置具有水净化模块，将实验用水循环利用，既贴近自然的水循环系统又不浪费资源，降低实验成本，绿色环保；
7、本测试装置结构直观，在底座部分设有滚轮，便于装置的移动与运输。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的水净化模块结构示意图；
图3为本发明的雨水模拟模块结构示意图；
图4为本发明喷淋管示意图；
图中标号：1、水净化模块，2、净水箱，3、第一过滤层，4、第二过滤层，5、第三过滤层，6、排水管，7、储水模块，8、储水箱，9、软管，10、流量计，11、供水管，12、压力传感器，13、可升降机构，14、坡屋顶绿化模拟模块，15、角度仪，16、防水阻根层，17、排水层，18、绿化过滤层，19、种植基质层，20、种植植物层，21、主管道，22、雨水模拟模块，23、喷淋机构，24、喷淋管，25、可伸缩支架，26、雨量筒传感器，1a、净水箱排水口，1b、次水泵，1c、圆孔，7a、储水箱排水口，7b、主水泵，23a、喷头阀门，23b、喷头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本发明提供了一种坡屋顶的屋顶绿化荷载测试装置，包括雨水模拟模块22、坡屋顶绿化模拟模块14、荷载测试模块、水净化模块1、支撑平台、矩形承重架和储水模块7，所述坡屋顶绿化模拟模块14可拆卸地放置于支撑平台上，该支撑平台安装于矩形承重架上，所述储水模块7和水净化模块1设置于矩形承重架内，所述坡屋顶绿化模拟模块14、水净化模块1、储水模块7和雨水模拟模块22依次连接，所述雨水模拟模块22设置于坡屋顶绿化模拟模块14上方。矩形承重架底部可安装滚轮，便于实验装置移动。
所述坡屋顶绿化模拟模块14包括结构框、多个可替换模块层、可升降机构13和角度仪15，所述结构框为上方开口的立方体结构，多个所述可替换模块层从下到上依次安装于结构框内部，所述可升降机构13设置于结构框与支撑平台之间，所述角度仪15设置于结构框内。可升降机构13至少设置于结构框的一个边上，也可设置于结构框的四个角处，通过调节可升降机构13可实现不同屋顶坡度的模拟。本实施例中，可升降机构13可采用伸缩杆或剪式升降杆等现有结构。
多个可替换模块层可根据实验需求设置成不同的厚度和材料，通过模块的更换实现不同防水阻根材料、过滤材料、屋顶绿化基质和植物配置下屋顶绿化对荷载的测定。本实施例中，可替换模块层包括防水阻根层15、排水层16、绿化过滤层17、种植基质层18和种植植物层19，依次由底层向上设置，防水阻根层15下方开设有一个排水口。结构框具有一玻璃侧面，该玻璃侧面上设有刻度线，便于观察屋顶绿化模块各层厚度，同时也可通过玻璃侧面方便观察雨量筒传感器26和角度仪15的数据。本实施例中，结构框侧面结构材料分别为三面钢结构，一面玻璃结构，一面钢结构安装有标识牌，用来放置实验名称和实验参数，结构框底层为带有一个排水口的钢结构。坡屋顶绿化模拟模块的尺寸可根据实际需要设置，本实施例中，屋顶绿化模块尺寸为长1m、宽1m、高0.45m。
所述荷载测试模块包括多个压力传感器12和控制器，所述多个压力传感器12分布设置于支撑平台和矩形承重架之间，并与控制器连接，控制器接收并显示压力传感器的采集信号。本实施例中，压力传感器12设有四个，分别设置于矩形承重架的四个承重柱与支撑平台之间，用来监测坡屋顶绿化模拟模块14的荷载。
如图2所示，储水模块7包括储水箱8和主水泵7b，所述主水泵7b设置于储水箱8内，并通过供水管11与雨水模拟模块22连接，所述供水管11上设有一个流量计10，由流量计10控制调节雨水模拟模块22的雨量大小。储水箱8底部安装一个带阀门的储水箱排水口7a，以便于清洗储水箱。
如图2所示，水净化模块包括净水箱2、排水管6、次水泵1b、垂直隔离板和过滤芯，所述净水箱2通过排水管6与坡屋顶绿化模拟模块14连接，并通过软管9与储水箱8连接，所述垂直隔离板将净水箱2分割为两部分，一部分内设置过滤芯，另一部分内设置次水泵1b，所述垂直隔离板底部设有多个圆孔1c，过滤后的水从孔中流出，进入隔离层，次水泵1b设置于隔离层中，以便于将过滤后的水抽入储水箱，隔离层底部安装一个带阀门的净水箱排水口1a，便于净水箱的清洗。所述过滤芯为由水平过滤隔板隔开的多层结构，如包括依次设置的第一过滤层3、第二过滤层4和第三过滤层5。所述水平过滤隔板为设有透水孔的透水板。本实施例中，过滤芯包括依次设置的过滤棉、土工布和柱状活性炭。
净水箱2和储水箱8材料为pp板，其中一侧面替换成带有刻度的有机玻璃，以便于随时查看箱内水位。
如图3和图4所示，雨水模拟模块22包括主管道21、喷淋机构23和雨量筒传感器26，所述主管道21穿过坡屋顶绿化模拟模块14垂直安装，一端与储水模块7连接，另一端与喷淋机构23连接，所述雨量筒传感器26设置于坡屋顶绿化模拟模块14内部，以监测降雨量。喷淋机构23包括喷淋管24、喷头23b、喷头阀门23a、弯管和可伸缩支架25，所述喷淋管24通过弯管与主管道21连接，该弯管为可伸缩不锈钢弯管，所述弯管固定在可伸缩支架25上，所述喷头23b等距安装于喷淋管上，并连接喷头阀门23a，喷头阀门23a可控制喷头23b开关。可伸缩支架25可便于实现喷淋角度的调节，模拟不同角度的降雨。
本实施例中，如图4所示，喷淋机构23包括一个带有两支分管的矩形喷淋管和一根垂直安装在一支分管中间的90度弯管组成，矩形喷淋管成“目”字型，目字的每一横道上等距安装4个带有喷头阀门控制的喷头。
利用上述屋顶绿化荷载测试装置实现荷载测试的方法包括：设置雨水模拟模块的降雨条件，通过可升降机构调节坡屋顶绿化模拟模块的坡度，启动雨水模拟模块在坡屋顶绿化模拟模块上方模拟降雨，荷载测试模块监测实时记录不同降雨条件下、不同坡屋顶绿化模拟模块的荷载。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。