基于Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺研究

謝樹仁 鄧凱成 喻琨 陳政

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

中圖分類號：F323 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-4914（2021）05-037-03

一、湖南省衡陽市農(nóng)業(yè)信息共享平臺設(shè)計

平臺概要設(shè)計是在系統(tǒng)需求分析完成并形成需求分析手冊后，根據(jù)需求劃分功能模塊，并且設(shè)計數(shù)據(jù)表存儲功能模塊所需數(shù)據(jù)。該階段還需要考慮實際問題，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)計階段主要完成的任務(wù)是把用戶的需求用系統(tǒng)所需實現(xiàn)的功能表示出來。Flask-Script是一個Flask擴展，為Flask程序添加了一個命令行解析器。本系統(tǒng)就是在Flask-Script命令行下進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和運行的。

（一）Flask-SQLAlchemy

ORM（Object-Relational Mapping，對象關(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方法基于三個核心原則：簡單性：以最基本的形式建模數(shù)據(jù)。交流：數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)以任何人都能理解的語言記錄。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)用場景。

（二）Flask-Bootstrap

Bootstrap是Twitter開源的一個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。要想在程序中集成Bootstrap，顯然要對模板做所有必要的改動。不過，更簡單的方法是使用一個名為Flask-Bootstrap的Flask擴展、簡化集成的過程。

（三）Flask-Login

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

（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擴展可以提供一個基于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是一個為Flask應(yīng)用處理SQLAlchemy數(shù)據(jù)庫的遷移擴展，該擴展使用了數(shù)據(jù)庫遷移框架——Alembic。數(shù)據(jù)庫操作可以通過Flask命令行接口或者通過Flask-Script擴展。

（六）baidu-aip

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

二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計

實體聯(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。實體關(guān)聯(lián)圖由實體，實體間的關(guān)聯(lián)和實體屬性3個基本成分組成。

（一）數(shù)據(jù)庫實體

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

（二）實體屬性

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

（三）實體聯(lián)系

是指信息世界中實體之間的關(guān)聯(lián)，信息世界中實體之間的關(guān)聯(lián)是實體屬性之間的關(guān)系;實體之間的關(guān)系通常是指不同實體集之間的關(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)實體，以及無向側(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。如果是弱實體的聯(lián)系則在菱形外面再套菱形。根據(jù)實現(xiàn)用戶需求所需的信息劃分項目的數(shù)據(jù)實體：用戶角色、用戶、用戶共享、用戶評論和用戶關(guān)注點。

1.數(shù)據(jù)實體。用戶角色實體：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），用戶真實姓名（name），用戶地址（address），關(guān)于我（about_me），注冊時間，最近登陸時間，用戶頭像。

用戶分享實體：分享實體ID，分享內(nèi)容，分享時間，用戶ID

用戶評論實體：用戶評論ID，評論內(nèi)容，評論狀態(tài)，用戶ID，用戶分享ID。

用戶關(guān)注實體：關(guān)注者ID，被關(guān)注者ID，關(guān)注時間。

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

三、系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

（一）功能模塊劃分

項目的功能模塊根據(jù)用戶的需求進(jìn)行劃分，必須實現(xiàn)的功能模塊有：注冊模塊、登陸模塊、編輯信息模塊、重置密碼模塊、分享模塊、評論模塊、關(guān)注與取消關(guān)注模塊、禁止評論模塊、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：語音識別模塊、圖像識別模塊、文字識別模塊;最后在系統(tǒng)完善過程中還添加了公告模塊、數(shù)據(jù)庫操作模塊、網(wǎng)絡(luò)爬蟲模塊等。

（二）功能模塊組織結(jié)構(gòu)

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

注冊模塊：當(dāng)非注冊用戶登陸平臺時，該用戶只能瀏覽其他登陸用戶的分享和評論;用戶進(jìn)行注冊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等擴展模塊。

登陸模塊：當(dāng)用戶注冊后，需要通過確認(rèn)注冊郵件進(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等擴展模塊。

編輯信息模塊：注冊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等擴展模塊。

分享模塊：通過富文本框發(fā)布全網(wǎng)可看的分享，注冊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等擴展模塊。

評論模塊：對用戶的分享進(jìn)行評論，注冊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)注這些對象，就取消關(guān)注即可，這些分享便不會出現(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等擴展模塊。

禁止評論模塊：將某些用戶的不正當(dāng)評論禁止，使全網(wǎng)用戶看不到這些評論;只有評論評審員和系統(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等擴展模塊。

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

登出模塊：登陸用戶用于從平臺中登出，平臺清除用戶登陸信息;注冊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，實現(xiàn)各種熱門的應(yīng)用場景。該模塊主要使用了Flask-Login、Flask-Moment、Flask-WTF、Flask-Migrate、Flask-SQLAlchemy、baidu-aip等擴展模塊。

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

四、結(jié)論與建議

本文主要通過概要設(shè)計，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）衡陽市Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺適用范圍

2018年，衡陽市實現(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。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，指導(dǎo)農(nóng)戶利用該平臺的專業(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)信息共享平臺在農(nóng)業(yè)選種上的運用

衡陽市農(nóng)民利用充分Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺，在全國各類經(jīng)濟平臺上篩選出當(dāng)前市場上最受歡迎的經(jīng)濟農(nóng)作物。然后，再根據(jù)衡陽市當(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)信息共享平臺的強大功能，選擇最優(yōu)質(zhì)最便宜的種子來進(jìn)行培育，這樣，既提高了選擇農(nóng)作物品種效率，也適應(yīng)了市場經(jīng)濟選擇的結(jié)果，對增收有很大的促進(jìn)作用，提高了農(nóng)民的收入。

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

衡陽市農(nóng)民可以利用Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺對農(nóng)作物的專業(yè)技術(shù)進(jìn)行專業(yè)篩選。選擇全國農(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，也可以將下載來的農(nóng)作物的專業(yè)技術(shù)保存好，以備不時之需。

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

2018年，衡陽市新增各類新型農(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)信息共享平臺可以在企業(yè)之間建立一個交流的平臺，通過企業(yè)之間的相互交流，促進(jìn)企業(yè)之間相互學(xué)習(xí)。同時，由于有Python框架的農(nóng)業(yè)信息共享平臺，可以有效的避免企業(yè)之間的同品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品之間的惡性競爭，緩解企業(yè)之間的關(guān)系，形成一個良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園。

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

參考文獻(xiàn)：

[1] 周快快.基于Web的長沙縣農(nóng)業(yè)信息共享平臺研究[D].中南林業(yè)科技大學(xué)碩士論文，2019.

[2] 陳政，崔若男，周天予，劉會平，羅曉霞.河北省交通與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化耦合協(xié)調(diào)性研究[J].經(jīng)濟地理，2020.40（3）：152-159.

[3] 李喬宇，尚明華，王富軍，等.基于Scrapy的農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)爬取[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，50（1）：142-147.

[4] 吳霏.分布式微信公眾平臺爬蟲系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].南華大學(xué)碩士學(xué)位論文，2015.

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

[作者簡介：第一作者，謝樹仁（1994—），男，湖南常寧人，三峽大學(xué)經(jīng)濟與管理學(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)院計算機與信息科學(xué)學(xué)院在讀學(xué)士;通訊作者，喻琨（1980—），男，湖南長沙人，長沙衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院信息中心主任，實驗師職稱，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)院計算機與信息科學(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)院計算機與信息科學(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）