基于C++語言的溫室集雨池經濟容積研究

劉文合++管慧旭　楊闖　蘇琦

摘要：以根據水量平衡原理計算得到溫室集雨池的經濟容積，以溫室集雨面積、需水面積作為參數，利用計算機語言C++編制特定條件下集雨池的經濟容積。由于條件限制，軟件中暫編制東北三省省會城市哈爾濱市、長春市、沈陽市3地不同類型遼沈系列日光溫室，種植果菜、葉菜等作物時的集雨池經濟容積的設計值，結果表明，本軟件能夠準確快速計算出集雨池的經濟容積，操作方便。

關鍵詞：C++語言；集雨池；經濟容積；日光溫室；蔬菜

中圖分類號： S126文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0384-03

收稿日期：2014-09-25

基金項目：國家級星火計劃（編號：2013GA650007）；農業部重點實驗室建設項目（編號：FBSC2012002）；遼寧省農業綜合開發省級重點科技推廣項目。

作者簡介：劉文合（1971—），男，遼寧建昌人，博士，副教授，從事水土工程建筑研究。E-mail：wenhel@126.com。 隨著科學的進步與發展，計算機應用范圍不斷擴大。隨著各國對農業技術的重視，計算機與農業之間的關系日益密切，尤其是利用計算機C++語言自身靈活的機制簡化集雨池經濟容積的復雜計算過程，操作方便，有很高的可推廣性。

1程序設計

1.1程序語言

設計軟件運用的計算機語言為C++語言，C++語言是一種集物件編程、泛型編程、過程化編程于一體的編程語言。C++語言根本優勢在于高級系統程序設計、3D游戲開發、數值科學計算、通用程序設計以及混合系統設計等[1]。

1.2軟件計算限定條件及邏輯流程圖

軟件編制過程受資料所限，只選取以下幾個限定條件計算集雨池經濟容積：作物類型，果菜、葉菜；作物名稱，番茄、甜椒、芹菜、菠菜；地區，沈陽市、長春市、哈爾濱市；溫室類型，遼沈Ⅰ型、遼沈Ⅱ型7.0 m 跨、遼沈Ⅱ型7.5 m跨、遼沈Ⅱ型8.0 m跨、遼沈Ⅲ型、遼沈Ⅳ型10.0 m跨、遼沈Ⅳ型12.0 m跨；種植時間，1—12月；灌溉方式，溝灌、滴灌。如需計算其他條件下集雨池經濟容積，只需添加各項新參數，輸入配置文件即可。以種植地區的月降雨量以及氣象因素、作物類型、溫室類型、灌溉方式4個變量為參數設計軟件，根據水量平衡原理計算得到集雨池的經濟容積。月降雨量值決定月集雨池收集雨水量值；種植作物不同反映了作物系數不同；不同溫室類型集雨面積與種植區域面積互不相同；滴灌、溝灌決定灌溉參數不同。根據不同地區降雨量、溫室塑料棚膜集流系數計算各月收集到的雨水量，并運用修正后的P-M方程[2-3]結合作物系數計算作物生長期各月的需水量W，將二者作差得到各月集雨池的水量值，選出各種植期集雨池水量最大值，這些最大值中的最小值并且大于最大降雨月集雨池收集的雨量值即為種植該作物時集雨池的經濟容積V[4]。將集雨池容積計算的各種農作物的全部信息以及遼沈系列7種類型溫室集雨面積與需水面積匯總至xml配置文件中，程序根據配置文件收集到的農作物信息值進行集雨容積計算。圖1為邏輯流程圖。

2.3程序編制

2.3.1程序的總體結構本程序文件總體結構包括：（1）可執行文件，集雨池容積計算.exe；（2）配置文件，configure.xml。

2.3.2xml配置文件xml配置文件的作用是將程序中用到的各個數據添加到另外一個文本文件中，并且可根據具體情況制定相適應的數據結構，方便程序存取操作，同時該配置文件采用樹形結構，可以很快定位到某數據模塊，在視圖上也能很直觀地描述數據在程序中的用途，幾乎所有的應用程序都能夠很好地處理xml文件，各種平臺都支持，可移植性比較強，便于進行功能擴展與維護。xml配置文件結構如下所示：

根節點volume是配置文件的總節點，其下有五大類別的分支節點：（1）節點。記載的是種植地區，包含沈陽市、長春市、哈爾濱市。（2）節點。記載的是沈陽地區1—12月每個月的平均降雨量以及5—11月每個月的ET0g值。其中，節點只是代表沈陽地區的降雨量、ET0g值，若需要其他地區，可以照樣對其進行相應的擴充，具體例子詳見xml配置文件。（3）節點。記載農作物基本信息，主要有果菜類型、葉菜類型2種，其中2種農作物類型都含有農作物的名字以及與其對應的Kc值。（4）節點。里面記載的是溫室類型，暫存的有遼沈Ⅰ型、遼沈Ⅱ型7.0 m跨、遼沈Ⅱ型7.5 m跨、遼沈Ⅱ型8.0 m跨、遼沈Ⅲ型和遼沈Ⅳ型10.0 m跨、遼沈Ⅳ型 12.0 m 跨。（5）節點。里面記載的是灌溉類型，暫存的有溝灌、滴灌，其對應的灌溉系數分別為1.0、0.7。

2.4軟件的運行

以種植番茄、芹菜為例，運用設計的軟件，計算集雨池的經濟容積（圖2）。圖3為種植菠菜時的計算結果。軟件界面包含作物、種植地區、溫室類型、種植開始日期、灌溉方式5個變量參數。當變量選擇完畢后，點擊“計算”按鈕，出示計算結果。軟件中作物種植時間可自行調整，不同的種植時間得到不同的容積值。根據經濟容積的取值原則：6月種植番茄，8月的雨水量剩余值為集雨池的理論經濟容積值。5月種植菠菜，7月的雨水量剩余值為集雨池理論經濟容積。軟件中記載了東北三省省會城市哈爾濱市、長春市、沈陽市3地的氣象數據。利用軟件求得以上3地不同類型遼沈系列日光溫室種植上述4種作物時的集雨池經濟容積理論值（表1）。選取最大值，并考慮到特殊情況，將理論經濟容積擴大20%作為集雨池經濟容積的設計值（表2）。

3結論

本研究設計的軟件能夠準確快速計算出集雨池的經濟容積，軟件中已經存儲了沈陽地區的降雨量數據以及溫室參考作物蒸騰量數據，其中溫室作物蒸騰量資料是根據修正的P-M方程計算得到的。若將軟件推廣到其他地區，需要人為在配置文件中對應代碼輸入當地月平均降雨量以及溫室參考作物蒸騰量。軟件中只存貯了遼沈系列日光溫室類型，若計算其他類型溫室集雨池容積，同樣需要人為在配置文件對應代碼對溫室進行命名，并輸入集雨面積Sc、種植面積Sn。軟件中存儲了番茄、甜椒、芹菜、菠菜等常見溫室蔬菜，若要添加其他蔬菜，同樣需要在配置文件對應代碼處對蔬菜進行命名，并輸入聯合國糧農組織推薦的作物系數。該軟件主要特點是操作方便，添加各項新參數簡單。

參考文獻：

[1]Hook B.跨平臺軟件開發——C&C++[M]. 北京：清華大學出版社，2006.

[2]陳新明，蔡煥杰，李紅星，等. 溫室大棚內作物蒸發蒸騰量計算[J]. 應用生態學報，2007，18（2）：317-321.

[3]王健，蔡煥杰，陳新明，等. 日光溫室蒸發蒸騰量的計算方法研究及其評價[J]. 灌溉排水，2006，25（6）：11-14.

[4]劉文合，楊闖，管慧旭. 日光溫室集雨設施研究[J]. 江蘇農業科學，2014，42（5）：341-344.余東滿，戶燕會，郭成獻，等. 棉花移栽機的結構設計與運動軌跡分析[J]. 江蘇農業科學，2015，43（2）：387-388.