基于Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)研究

謝樹仁 鄧凱成 喻琨 陳政

摘 要：以研究和實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)為核心，以湖南省衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)的應(yīng)用為案例，研究的內(nèi)容包括衡陽(yáng)市農(nóng)戶在基于Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)的基礎(chǔ)上運(yùn)用該平臺(tái)搜索農(nóng)業(yè)新聞動(dòng)態(tài)、農(nóng)業(yè)科技信息、市場(chǎng)信息分析與用戶分享合作平臺(tái)。通過(guò)開發(fā)Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)，為衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域提供一個(gè)信息交流平臺(tái)，使衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)從業(yè)人員能夠獲得一個(gè)較為全面的信息分享平臺(tái)，為衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展助力。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)信息化 信息共享平臺(tái) Web Python框架

中圖分類號(hào)：F323 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2021）05-037-03

一、湖南省衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)設(shè)計(jì)

平臺(tái)概要設(shè)計(jì)是在系統(tǒng)需求分析完成并形成需求分析手冊(cè)后，根據(jù)需求劃分功能模塊，并且設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)功能模塊所需數(shù)據(jù)。該階段還需要考慮實(shí)際問(wèn)題，比如選擇什么樣的開發(fā)環(huán)境，選擇什么樣的開發(fā)技術(shù)。概要設(shè)計(jì)階段主要完成的任務(wù)是把用戶的需求用系統(tǒng)所需實(shí)現(xiàn)的功能表示出來(lái)。Flask-Script是一個(gè)Flask擴(kuò)展，為Flask程序添加了一個(gè)命令行解析器。本系統(tǒng)就是在Flask-Script命令行下進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行的。

（一）Flask-SQLAlchemy

ORM（Object-Relational Mapping，對(duì)象關(guān)系映射）提供一種概念化，易于理解的數(shù)據(jù)建模方法。ORM方法基于三個(gè)核心原則：簡(jiǎn)單性：以最基本的形式建模數(shù)據(jù)。交流：數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)以任何人都能理解的語(yǔ)言記錄。準(zhǔn)確性：根據(jù)數(shù)據(jù)模型創(chuàng)建適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)。通常，建模者通過(guò)從熟悉應(yīng)用程序但不是熟練數(shù)據(jù)建模人員的人那里收集信息來(lái)開發(fā)信息模型。建模者必須能夠以非技術(shù)企業(yè)專家可以理解的概念級(jí)別與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行通信。建模者還必須能夠在簡(jiǎn)單的單元分析中分析樣本數(shù)據(jù)。ORM專門用于改善這種連接。SQLAlchemy是Python中最成熟的ORM框架，資源和文檔十分豐富，可以勝任大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景。

（二）Flask-Bootstrap

Bootstrap是Twitter開源的一個(gè)Web前端框架，它提供的用戶界面組件可用于創(chuàng)建整潔且有吸引力的網(wǎng)頁(yè)。要想在程序中集成Bootstrap，顯然要對(duì)模板做所有必要的改動(dòng)。不過(guò)，更簡(jiǎn)單的方法是使用一個(gè)名為Flask-Bootstrap的Flask擴(kuò)展、簡(jiǎn)化集成的過(guò)程。

（三）Flask-Login

大多數(shù)程序都要進(jìn)行用戶跟蹤。用戶連接程序時(shí)會(huì)進(jìn)行身份認(rèn)證，通過(guò)這一過(guò)程，讓程序知道自己的身份。程序知道用戶是誰(shuí)后，就能提供有針對(duì)性的體驗(yàn)。最常用的認(rèn)證方法要求用戶提供一個(gè)身份證明（用戶的電子郵件或用戶名）和一個(gè)密碼。Flask-Login為Flask提供了用戶會(huì)話管理。它處理日常的登入，登出和記住用戶的會(huì)話。

（四）Flask-Mail

在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中最基本的功能就是能夠給注冊(cè)用戶發(fā)送確認(rèn)郵件，或者給有重置密碼需求的用戶發(fā)送郵件。Flask-Mail擴(kuò)展可以提供一個(gè)基于SMTP的接口，可以在視圖函數(shù)或命令行中發(fā)送郵件。

（五）Flask-Migrate

Flask-Migrate是一個(gè)為Flask應(yīng)用處理SQLAlchemy數(shù)據(jù)庫(kù)的遷移擴(kuò)展，該擴(kuò)展使用了數(shù)據(jù)庫(kù)遷移框架——Alembic。數(shù)據(jù)庫(kù)操作可以通過(guò)Flask命令行接口或者通過(guò)Flask-Script擴(kuò)展。

（六）baidu-aip

Baidu-aip是百度云提供的AI接口，可以調(diào)用百度云提供的語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、文字識(shí)別等功能。

二、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

實(shí)體聯(lián)系圖又被稱為E-R（Entity-Relationship）圖或?qū)嶓w關(guān)聯(lián)圖，在軟件開發(fā)中主要用于表示系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。實(shí)體關(guān)聯(lián)圖由實(shí)體，實(shí)體間的關(guān)聯(lián)和實(shí)體屬性3個(gè)基本成分組成。

（一）數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體

通常認(rèn)為可以客觀地區(qū)分的事物是實(shí)體。實(shí)體可以是特定的人和事物，也可以指泛指抽象的概念。關(guān)鍵在于將每個(gè)實(shí)體之間的特征區(qū)分開來(lái)，具有相同屬性的實(shí)體具有相同的特征和屬性。使用實(shí)體或?qū)嶓w屬性來(lái)抽象表示一類實(shí)體，它由E-R圖中的矩形表示，實(shí)體名稱寫在矩形中;例如，學(xué)生張三和學(xué)生李四是實(shí)體。如果它是弱實(shí)體，在矩形外部設(shè)置實(shí)心矩形。

（二）實(shí)體屬性

用E-R圖中的橢圓表示，屬性是相對(duì)實(shí)體;例如，學(xué)生的性別、學(xué)號(hào)等即是屬性。如果是多值屬性，則在橢圓外設(shè)置一個(gè)實(shí)心橢圓。如果導(dǎo)出，則表示為虛線橢圓。

（三）實(shí)體聯(lián)系

是指信息世界中實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)，信息世界中實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)是實(shí)體屬性之間的關(guān)系;實(shí)體之間的關(guān)系通常是指不同實(shí)體集之間的關(guān)系。在ER圖中，菱形用于指示菱形框架中的接觸名稱，不相關(guān)的邊緣連接到相關(guān)實(shí)體，以及無(wú)向側(cè)的接觸類型（1 ∶1，1 ∶ n或m ∶ n）。例如，教師給學(xué)生講課，學(xué)生有選修關(guān)系。如果是弱實(shí)體的聯(lián)系則在菱形外面再套菱形。根據(jù)實(shí)現(xiàn)用戶需求所需的信息劃分項(xiàng)目的數(shù)據(jù)實(shí)體：用戶角色、用戶、用戶共享、用戶評(píng)論和用戶關(guān)注點(diǎn)。

1.數(shù)據(jù)實(shí)體。用戶角色實(shí)體：用戶角色I(xiàn)D（id），用戶角色姓名（role），默認(rèn)用戶角色（default），用戶角色允許的操作。

用戶實(shí)體：用戶ID（id），用戶郵箱（email），用戶名（username），用戶角色I(xiàn)D，用戶密碼（password），用戶確認(rèn)狀態(tài)（confirm），用戶真實(shí)姓名（name），用戶地址（address），關(guān)于我（about_me），注冊(cè)時(shí)間，最近登陸時(shí)間，用戶頭像。

用戶分享實(shí)體：分享實(shí)體ID，分享內(nèi)容，分享時(shí)間，用戶ID

用戶評(píng)論實(shí)體：用戶評(píng)論ID，評(píng)論內(nèi)容，評(píng)論狀態(tài)，用戶ID，用戶分享ID。

用戶關(guān)注實(shí)體：關(guān)注者ID，被關(guān)注者ID，關(guān)注時(shí)間。

2.數(shù)據(jù)實(shí)體聯(lián)系圖（E-R圖）。衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)系統(tǒng)分析下的主要實(shí)體都有：用戶、用戶關(guān)注、用戶角色、用戶評(píng)論、用戶分享。衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)數(shù)據(jù)實(shí)體之間的聯(lián)系見圖1。

三、系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

（一）功能模塊劃分

項(xiàng)目的功能模塊根據(jù)用戶的需求進(jìn)行劃分，必須實(shí)現(xiàn)的功能模塊有：注冊(cè)模塊、登陸模塊、編輯信息模塊、重置密碼模塊、分享模塊、評(píng)論模塊、關(guān)注與取消關(guān)注模塊、禁止評(píng)論模塊、修改用戶權(quán)限模塊、登出模塊;另外，還提供了調(diào)用百度AI的功能模塊：語(yǔ)音識(shí)別模塊、圖像識(shí)別模塊、文字識(shí)別模塊;最后在系統(tǒng)完善過(guò)程中還添加了公告模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)操作模塊、網(wǎng)絡(luò)爬蟲模塊等。

（二）功能模塊組織結(jié)構(gòu)

衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，主要包括以下幾個(gè)功能模塊。

注冊(cè)模塊：當(dāng)非注冊(cè)用戶登陸平臺(tái)時(shí)，該用戶只能瀏覽其他登陸用戶的分享和評(píng)論;用戶進(jìn)行注冊(cè)后才能使用較為完整的功能。該模塊主要使用了Flask-Mail、Flask-Login、Flask-Moment、Flask-WTF等擴(kuò)展模塊。

瀏覽模塊：所有用戶可以瀏覽登陸用戶發(fā)布的分享和評(píng)論，但是不能進(jìn)行信息交流和分享。該模塊主要使用了Flask-Moment等擴(kuò)展模塊。

登陸模塊：當(dāng)用戶注冊(cè)后，需要通過(guò)確認(rèn)注冊(cè)郵件進(jìn)行確認(rèn)，才可以使用該功能進(jìn)行登陸;系統(tǒng)根據(jù)登陸數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷該用戶是否合法，如果不合法將會(huì)刷新登陸模塊并進(jìn)行提示。該模塊主要使用了Flask-Login、Flask-Moment、Flask-WTF等擴(kuò)展模塊。

編輯信息模塊：注冊(cè)用戶登陸后方可使用的功能，該功能用于編輯自身信息;非系統(tǒng)管理員用戶只能使用編輯自身信息的模塊;系統(tǒng)管理員可以編輯其他用戶的信息。該模塊主要使用了Flask-Login、Flask-Moment、Flask-WTF、Flask-SQLAlchemy等擴(kuò)展模塊。

分享模塊：通過(guò)富文本框發(fā)布全網(wǎng)可看的分享，注冊(cè)登陸用戶均可使用的功能。該模塊主要使用了Flask-Login、Flask-Moment、Flask-WTF、Flask-Migrate、Flask-SQLAlchemy等擴(kuò)展模塊。

評(píng)論模塊：對(duì)用戶的分享進(jìn)行評(píng)論，注冊(cè)登陸用戶均可使用的功能。該模塊主要使用了Flask-Login、Flask-Moment、Flask-WTF、Flask-Migrate、Flask-SQLAlchemy等擴(kuò)展模塊。

關(guān)注與取消關(guān)注模塊：登陸用戶可以關(guān)注某些用戶，當(dāng)這些用戶發(fā)布分享后，登陸用戶可以方便快捷地得到這些分享;同樣，如果不想關(guān)注這些對(duì)象，就取消關(guān)注即可，這些分享便不會(huì)出現(xiàn)在關(guān)注者列表中。該模塊主要使用了Flask-Login、Flask-Moment、Flask-WTF、Flask-Migrate、Flask-SQLAlchemy等擴(kuò)展模塊。

禁止評(píng)論模塊：將某些用戶的不正當(dāng)評(píng)論禁止，使全網(wǎng)用戶看不到這些評(píng)論;只有評(píng)論評(píng)審員和系統(tǒng)管理員才能使用的功能。該模塊主要使用了Flask-Login、Flask-Moment、Flask-WTF、Flask-Migrate、Flask-SQLAlchemy等擴(kuò)展模塊。

修改用戶權(quán)限模塊：修改當(dāng)前用戶的權(quán)限;只有系統(tǒng)管理員才能使用的功能。該模塊主要使用了Flask-Login、Flask-Moment、Flask-WTF、Flask-Migrate、Flask-SQLAlchemy等擴(kuò)展模塊。

重置密碼模塊：當(dāng)用戶忘記密碼時(shí)，可以使用該功能實(shí)現(xiàn)密碼重置。該模塊主要使用了Flask-Login、Flask-Moment、Flask-WTF、Flask-Migrate、Flask-SQLAlchemy等擴(kuò)展模塊。

登出模塊：登陸用戶用于從平臺(tái)中登出，平臺(tái)清除用戶登陸信息;注冊(cè)登陸用戶均可使用的功能。該模塊主要使用了Flask-Login、Flask-Moment、Flask-WTF、Flask-Migrate、Flask-SQLAlchemy等擴(kuò)展模塊。

百度AI功能模塊：用戶進(jìn)入百度AI功能模塊，系統(tǒng)將調(diào)用百度提供的API，實(shí)現(xiàn)各種熱門的應(yīng)用場(chǎng)景。該模塊主要使用了Flask-Login、Flask-Moment、Flask-WTF、Flask-Migrate、Flask-SQLAlchemy、baidu-aip等擴(kuò)展模塊。

網(wǎng)絡(luò)爬蟲功能模塊：用戶通過(guò)關(guān)鍵字搜索，系統(tǒng)將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)獲取到某些平臺(tái)上的相關(guān)信息，并將信息顯示處理。該模塊主要使用了Flask-Bootstrap等擴(kuò)展模塊，見圖2。

四、結(jié)論與建議

本文主要通過(guò)概要設(shè)計(jì)，選定了系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，開發(fā)系統(tǒng)所用技術(shù)，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和模式;明確了系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)了系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)表。最終以體系結(jié)構(gòu)圖，模式結(jié)構(gòu)圖，系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)圖和數(shù)據(jù)表的形式展現(xiàn)。

（一）衡陽(yáng)市Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)適用范圍

2018年，衡陽(yáng)市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值3046.03億元。其中，農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值582.04億元，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值238.86億元，占農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值的41.04%。祁東縣是全國(guó)的黃花菜之鄉(xiāng)，在祁東縣主要產(chǎn)地官家嘴鎮(zhèn)、太和堂鎮(zhèn)，有大約3000戶左右的農(nóng)戶在適用基于Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)。其中，黃土鋪鎮(zhèn)不僅是湖南省農(nóng)業(yè)特色小鎮(zhèn)，而且是全國(guó)的黃花菜之鄉(xiāng)，黃土鋪鎮(zhèn)農(nóng)民積極應(yīng)用Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)在黃花菜農(nóng)作物上進(jìn)行選種，有效地促進(jìn)了鄉(xiāng)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。太和堂鎮(zhèn)積極推進(jìn)Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)，指導(dǎo)農(nóng)戶利用該平臺(tái)的專業(yè)技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)技術(shù)的學(xué)習(xí)，以提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的農(nóng)業(yè)專業(yè)性水平。

（二）Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)在農(nóng)業(yè)選種上的運(yùn)用

衡陽(yáng)市農(nóng)民利用充分Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)，在全國(guó)各類經(jīng)濟(jì)平臺(tái)上篩選出當(dāng)前市場(chǎng)上最受歡迎的經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物。然后，再根據(jù)衡陽(yáng)市當(dāng)?shù)氐耐恋貤l件，利用Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)在農(nóng)作物種子網(wǎng)站上輸入需要選種的農(nóng)產(chǎn)品，利用Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)的強(qiáng)大功能，選擇最優(yōu)質(zhì)最便宜的種子來(lái)進(jìn)行培育，這樣，既提高了選擇農(nóng)作物品種效率，也適應(yīng)了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)選擇的結(jié)果，對(duì)增收有很大的促進(jìn)作用，提高了農(nóng)民的收入。

（三）Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)在農(nóng)業(yè)技術(shù)上的運(yùn)用

衡陽(yáng)市農(nóng)民可以利用Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)對(duì)農(nóng)作物的專業(yè)技術(shù)進(jìn)行專業(yè)篩選。選擇全國(guó)農(nóng)作物技術(shù)指導(dǎo)網(wǎng)站，輸入農(nóng)作物需要的關(guān)鍵性技術(shù)，然后進(jìn)行有選擇性的下載、學(xué)習(xí)。不但可以提高效率，也可以將下載來(lái)的農(nóng)作物的專業(yè)技術(shù)保存好，以備不時(shí)之需。

（四）Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)在企業(yè)之間的運(yùn)用

2018年，衡陽(yáng)市新增各類新型農(nóng)民合作社71家，各類新型農(nóng)民合作社共計(jì)4217家。全市共有農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)加銷一體化服務(wù)企業(yè)2336家，農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)427家，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)值330.36億元。

Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)可以在企業(yè)之間建立一個(gè)交流的平臺(tái)，通過(guò)企業(yè)之間的相互交流，促進(jìn)企業(yè)之間相互學(xué)習(xí)。同時(shí)，由于有Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)，可以有效的避免企業(yè)之間的同品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品之間的惡性競(jìng)爭(zhēng)，緩解企業(yè)之間的關(guān)系，形成一個(gè)良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園。

[基金項(xiàng)目：湖南工學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目《基于Python框架的衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)信息共享平臺(tái)研究》（CX2019066）。]

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（作者單位：1.三峽大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 湖北宜昌 443002;2.湖南工學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)院 湖南衡陽(yáng) 421002;3.長(zhǎng)沙衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院信息中心 湖南長(zhǎng)沙 410000）

[作者簡(jiǎn)介：第一作者，謝樹仁（1994—），男，湖南常寧人，三峽大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院研究生，研究方向：人力資源;第二作者，鄧凱成（1998—）男，湖南永州人，軟件工程專業(yè)，湖南工學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院在讀學(xué)士;通訊作者，喻琨（1980—），男，湖南長(zhǎng)沙人，長(zhǎng)沙衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院信息中心主任，實(shí)驗(yàn)師職稱，主要從事教育信息化;通訊作者：鄧凱成（1998—），男，湖南永州人，軟件工程專業(yè)，湖南工學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院在讀學(xué)士;第四作者，陳政（1988—），男，湖南常寧人，信息工程專業(yè)，湖南工學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院講師、碩士，主要從事信息工程管理研究。]

（責(zé)編：若佳）