基于C++語言的溫室集雨池經(jīng)濟(jì)容積研究

劉文合++管慧旭　楊闖　蘇琦

摘要：以根據(jù)水量平衡原理計(jì)算得到溫室集雨池的經(jīng)濟(jì)容積，以溫室集雨面積、需水面積作為參數(shù)，利用計(jì)算機(jī)語言C++編制特定條件下集雨池的經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)容積的設(shè)計(jì)值，結(jié)果表明，本軟件能夠準(zhǔn)確快速計(jì)算出集雨池的經(jīng)濟(jì)容積，操作方便。

關(guān)鍵詞：C++語言；集雨池；經(jīng)濟(jì)容積；日光溫室；蔬菜

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

收稿日期：2014-09-25

基金項(xiàng)目：國家級星火計(jì)劃（編號：2013GA650007）；農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目（編號：FBSC2012002）；遼寧省農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)省級重點(diǎn)科技推廣項(xiàng)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(xué)的進(jìn)步與發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。隨著各國對農(nóng)業(yè)技術(shù)的重視，計(jì)算機(jī)與農(nóng)業(yè)之間的關(guān)系日益密切，尤其是利用計(jì)算機(jī)C++語言自身靈活的機(jī)制簡化集雨池經(jīng)濟(jì)容積的復(fù)雜計(jì)算過程，操作方便，有很高的可推廣性。

1程序設(shè)計(jì)

1.1程序語言

設(shè)計(jì)軟件運(yùn)用的計(jì)算機(jī)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(yōu)勢在于高級系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)、3D游戲開發(fā)、數(shù)值科學(xué)計(jì)算、通用程序設(shè)計(jì)以及混合系統(tǒng)設(shè)計(jì)等[1]。

1.2軟件計(jì)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(jì)算集雨池經(jīng)濟(jì)容積：作物類型，果菜、葉菜；作物名稱，番茄、甜椒、芹菜、菠菜；地區(qū)，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(jì)算其他條件下集雨池經(jīng)濟(jì)容積，只需添加各項(xiàng)新參數(shù)，輸入配置文件即可。以種植地區(qū)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(shù)設(shè)計(jì)軟件，根據(jù)水量平衡原理計(jì)算得到集雨池的經(jīng)濟(jì)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(shù)不同；不同溫室類型集雨面積與種植區(qū)域面積互不相同；滴灌、溝灌決定灌溉參數(shù)不同。根據(jù)不同地區(qū)降雨量、溫室塑料棚膜集流系數(shù)計(jì)算各月收集到的雨水量，并運(yùn)用修正后的P-M方程[2-3]結(jié)合作物系數(shù)計(jì)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(jīng)濟(jì)容積V[4]。將集雨池容積計(jì)算的各種農(nóng)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(jù)配置文件收集到的農(nóng)作物信息值進(jìn)行集雨容積計(jì)算。圖1為邏輯流程圖。

2.3程序編制

2.3.1程序的總體結(jié)構(gòu)本程序文件總體結(jié)構(gòu)包括：（1）可執(zhí)行文件，集雨池容積計(jì)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(shù)據(jù)添加到另外一個文本文件中，并且可根據(jù)具體情況制定相適應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，方便程序存取操作，同時該配置文件采用樹形結(jié)構(gòu)，可以很快定位到某數(shù)據(jù)模塊，在視圖上也能很直觀地描述數(shù)據(jù)在程序中的用途，幾乎所有的應(yīng)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(qiáng)，便于進(jìn)行功能擴(kuò)展與維護(hù)。xml配置文件結(jié)構(gòu)如下所示：

根節(jié)點(diǎn)volume是配置文件的總節(jié)點(diǎn)，其下有五大類別的分支節(jié)點(diǎn)：（1）節(jié)點(diǎn)。記載的是種植地區(qū)，包含沈陽市、長春市、哈爾濱市。（2）節(jié)點(diǎn)。記載的是沈陽地區(qū)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(jié)點(diǎn)只是代表沈陽地區(qū)的降雨量、ET0g值，若需要其他地區(qū)，可以照樣對其進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)充，具體例子詳見xml配置文件。（3）節(jié)點(diǎn)。記載農(nóng)作物基本信息，主要有果菜類型、葉菜類型2種，其中2種農(nóng)作物類型都含有農(nóng)作物的名字以及與其對應(yīng)的Kc值。（4）節(jié)點(diǎn)。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(jié)點(diǎn)。里面記載的是灌溉類型，暫存的有溝灌、滴灌，其對應(yīng)的灌溉系數(shù)分別為1.0、0.7。

2.4軟件的運(yùn)行

以種植番茄、芹菜為例，運(yùn)用設(shè)計(jì)的軟件，計(jì)算集雨池的經(jīng)濟(jì)容積（圖2）。圖3為種植菠菜時的計(jì)算結(jié)果。軟件界面包含作物、種植地區(qū)、溫室類型、種植開始日期、灌溉方式5個變量參數(shù)。當(dāng)變量選擇完畢后，點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕，出示計(jì)算結(jié)果。軟件中作物種植時間可自行調(diào)整，不同的種植時間得到不同的容積值。根據(jù)經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)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(shù)據(jù)。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(jīng)濟(jì)容積理論值（表1）。選取最大值，并考慮到特殊情況，將理論經(jīng)濟(jì)容積擴(kuò)大20%作為集雨池經(jīng)濟(jì)容積的設(shè)計(jì)值（表2）。

3結(jié)論

本研究設(shè)計(jì)的軟件能夠準(zhǔn)確快速計(jì)算出集雨池的經(jīng)濟(jì)容積，軟件中已經(jīng)存儲了沈陽地區(qū)的降雨量數(shù)據(jù)以及溫室參考作物蒸騰量數(shù)據(jù)，其中溫室作物蒸騰量資料是根據(jù)修正的P-M方程計(jì)算得到的。若將軟件推廣到其他地區(qū)，需要人為在配置文件中對應(yīng)代碼輸入當(dāng)?shù)卦缕骄涤炅恳约皽厥覅⒖甲魑镎趄v量。軟件中只存貯了遼沈系列日光溫室類型，若計(jì)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(yīng)代碼對溫室進(jìn)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(yīng)代碼處對蔬菜進(jìn)行命名，并輸入聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦的作物系數(shù)。該軟件主要特點(diǎn)是操作方便，添加各項(xiàng)新參數(shù)簡單。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]陳新明，蔡煥杰，李紅星，等. 溫室大棚內(nèi)作物蒸發(fā)蒸騰量計(jì)算[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，18（2）：317-321.

[3]王健，蔡煥杰，陳新明，等. 日光溫室蒸發(fā)蒸騰量的計(jì)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(shè)施研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（5）：341-344.余東滿，戶燕會，郭成獻(xiàn)，等. 棉花移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動軌跡分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（2）：387-388.