基于C++语言的温室集雨池经济容积研究

刘文合++管慧旭　杨闯　苏琦

摘要：以根据水量平衡原理计算得到温室集雨池的经济容积，以温室集雨面积、需水面积作为参数，利用计算机语言C++编制特定条件下集雨池的经济容积。由于条件限制，软件中暂编制东北三省省会城市哈尔滨市、长春市、沈阳市3地不同类型辽沈系列日光温室，种植果菜、叶菜等作物时的集雨池经济容积的设计值，结果表明，本软件能够准确快速计算出集雨池的经济容积，操作方便。

关键词：C++语言；集雨池；经济容积；日光温室；蔬菜

中图分类号： S126文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）02-0384-03

收稿日期：2014-09-25

基金项目：国家级星火计划（编号：2013GA650007）；农业部重点实验室建设项目（编号：FBSC2012002）；辽宁省农业综合开发省级重点科技推广项目。

作者简介：刘文合（1971—），男，辽宁建昌人，博士，副教授，从事水土工程建筑研究。E-mail：wenhel@126.com。 随着科学的进步与发展，计算机应用范围不断扩大。随着各国对农业技术的重视，计算机与农业之间的关系日益密切，尤其是利用计算机C++语言自身灵活的机制简化集雨池经济容积的复杂计算过程，操作方便，有很高的可推广性。

1程序设计

1.1程序语言

设计软件运用的计算机语言为C++语言，C++语言是一种集物件编程、泛型编程、过程化编程于一体的编程语言。C++语言根本优势在于高级系统程序设计、3D游戏开发、数值科学计算、通用程序设计以及混合系统设计等[1]。

1.2软件计算限定条件及逻辑流程图

软件编制过程受资料所限，只选取以下几个限定条件计算集雨池经济容积：作物类型，果菜、叶菜；作物名称，番茄、甜椒、芹菜、菠菜；地区，沈阳市、长春市、哈尔滨市；温室类型，辽沈Ⅰ型、辽沈Ⅱ型7.0 m 跨、辽沈Ⅱ型7.5 m跨、辽沈Ⅱ型8.0 m跨、辽沈Ⅲ型、辽沈Ⅳ型10.0 m跨、辽沈Ⅳ型12.0 m跨；种植时间，1—12月；灌溉方式，沟灌、滴灌。如需计算其他条件下集雨池经济容积，只需添加各项新参数，输入配置文件即可。以种植地区的月降雨量以及气象因素、作物类型、温室类型、灌溉方式4个变量为参数设计软件，根据水量平衡原理计算得到集雨池的经济容积。月降雨量值决定月集雨池收集雨水量值；种植作物不同反映了作物系数不同；不同温室类型集雨面积与种植区域面积互不相同；滴灌、沟灌决定灌溉参数不同。根据不同地区降雨量、温室塑料棚膜集流系数计算各月收集到的雨水量，并运用修正后的P-M方程[2-3]结合作物系数计算作物生长期各月的需水量W，将二者作差得到各月集雨池的水量值，选出各种植期集雨池水量最大值，这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为种植该作物时集雨池的经济容积V[4]。将集雨池容积计算的各种农作物的全部信息以及辽沈系列7种类型温室集雨面积与需水面积汇总至xml配置文件中，程序根据配置文件收集到的农作物信息值进行集雨容积计算。图1为逻辑流程图。

2.3程序编制

2.3.1程序的总体结构本程序文件总体结构包括：（1）可执行文件，集雨池容积计算.exe；（2）配置文件，configure.xml。

2.3.2xml配置文件xml配置文件的作用是将程序中用到的各个数据添加到另外一个文本文件中，并且可根据具体情况制定相适应的数据结构，方便程序存取操作，同时该配置文件采用树形结构，可以很快定位到某数据模块，在视图上也能很直观地描述数据在程序中的用途，几乎所有的应用程序都能够很好地处理xml文件，各种平台都支持，可移植性比较强，便于进行功能扩展与维护。xml配置文件结构如下所示：

根节点volume是配置文件的总节点，其下有五大类别的分支节点：（1）节点。记载的是种植地区，包含沈阳市、长春市、哈尔滨市。（2）节点。记载的是沈阳地区1—12月每个月的平均降雨量以及5—11月每个月的ET0g值。其中，节点只是代表沈阳地区的降雨量、ET0g值，若需要其他地区，可以照样对其进行相应的扩充，具体例子详见xml配置文件。（3）节点。记载农作物基本信息，主要有果菜类型、叶菜类型2种，其中2种农作物类型都含有农作物的名字以及与其对应的Kc值。（4）节点。里面记载的是温室类型，暂存的有辽沈Ⅰ型、辽沈Ⅱ型7.0 m跨、辽沈Ⅱ型7.5 m跨、辽沈Ⅱ型8.0 m跨、辽沈Ⅲ型和辽沈Ⅳ型10.0 m跨、辽沈Ⅳ型 12.0 m 跨。（5）节点。里面记载的是灌溉类型，暂存的有沟灌、滴灌，其对应的灌溉系数分别为1.0、0.7。

2.4软件的运行

以种植番茄、芹菜为例，运用设计的软件，计算集雨池的经济容积（图2）。图3为种植菠菜时的计算结果。软件界面包含作物、种植地区、温室类型、种植开始日期、灌溉方式5个变量参数。当变量选择完毕后，点击“计算”按钮，出示计算结果。软件中作物种植时间可自行调整，不同的种植时间得到不同的容积值。根据经济容积的取值原则：6月种植番茄，8月的雨水量剩余值为集雨池的理论经济容积值。5月种植菠菜，7月的雨水量剩余值为集雨池理论经济容积。软件中记载了东北三省省会城市哈尔滨市、长春市、沈阳市3地的气象数据。利用软件求得以上3地不同类型辽沈系列日光温室种植上述4种作物时的集雨池经济容积理论值（表1）。选取最大值，并考虑到特殊情况，将理论经济容积扩大20%作为集雨池经济容积的设计值（表2）。

3结论

本研究设计的软件能够准确快速计算出集雨池的经济容积，软件中已经存储了沈阳地区的降雨量数据以及温室参考作物蒸腾量数据，其中温室作物蒸腾量资料是根据修正的P-M方程计算得到的。若将软件推广到其他地区，需要人为在配置文件中对应代码输入当地月平均降雨量以及温室参考作物蒸腾量。软件中只存贮了辽沈系列日光温室类型，若计算其他类型温室集雨池容积，同样需要人为在配置文件对应代码对温室进行命名，并输入集雨面积Sc、种植面积Sn。软件中存储了番茄、甜椒、芹菜、菠菜等常见温室蔬菜，若要添加其他蔬菜，同样需要在配置文件对应代码处对蔬菜进行命名，并输入联合国粮农组织推荐的作物系数。该软件主要特点是操作方便，添加各项新参数简单。

参考文献：

[1]Hook B.跨平台软件开发——C&C++[M]. 北京：清华大学出版社，2006.

[2]陈新明，蔡焕杰，李红星，等. 温室大棚内作物蒸发蒸腾量计算[J]. 应用生态学报，2007，18（2）：317-321.

[3]王健，蔡焕杰，陈新明，等. 日光温室蒸发蒸腾量的计算方法研究及其评价[J]. 灌溉排水，2006，25（6）：11-14.

[4]刘文合，杨闯，管慧旭. 日光温室集雨设施研究[J]. 江苏农业科学，2014，42（5）：341-344.余东满，户燕会，郭成献，等. 棉花移栽机的结构设计与运动轨迹分析[J]. 江苏农业科学，2015，43（2）：387-388.