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0引言
植物病害是指植物在環(huán)境的影響下不能正常生長、發(fā)育,從而影響人類的經(jīng)濟效益。植物病害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的災(zāi)害之一,也是一種十分嚴重的災(zāi)害;因此,植物病害防治顯得尤為重要。植物病害標(biāo)本是診斷植物病害的重要依據(jù),如何使得植物病害標(biāo)本資源得到有效共享,是目前需要解決的切實問題。目前,在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)的植物病理教學(xué)工作中,觀察植物病害標(biāo)本是學(xué)生獲取植物學(xué)病理知識的重要方法和手段。經(jīng)過幾代師生的共同努力,農(nóng)學(xué)院和林學(xué)院等學(xué)院的標(biāo)本室積累了大量的病害和病原菌標(biāo)本。標(biāo)本管理方法還是傳統(tǒng)的卡片記錄等方式,隨著標(biāo)本數(shù)量的日益增多,標(biāo)本的查詢和檢索越來越不方便,從而造成病害標(biāo)本數(shù)據(jù)的利用率較低,無論是在科研還是在進一步的開發(fā)中都沒有產(chǎn)生應(yīng)有的作用和效果。鑒于此,如何利用植物病害標(biāo)本,使其更好地服務(wù)于科研或教學(xué)實踐,需要將豐富的標(biāo)本原始資料整理轉(zhuǎn)化成易于存取的信息。以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托,開發(fā)植物病害標(biāo)本管理系統(tǒng),使得植物病害防治信息化、數(shù)字化、共享化。此外,借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),不僅可以實現(xiàn)標(biāo)本資源的有效共享,也有利于植物病害標(biāo)本的永久保存,給科研或教學(xué)工作帶來了積極的推動作用。本系統(tǒng)采用Django框架作為開發(fā)平臺,開源的輕量級數(shù)據(jù)庫SQLite作為后端存儲,嘗試建立一套數(shù)據(jù)庫完整性強、安全性高的軟件系統(tǒng),為校內(nèi)廣大科研、教學(xué)和基層工作者提供一套針對植物病害的有效防治信息平臺。
1關(guān)鍵技術(shù)
1.1Django框架
該系統(tǒng)Web開發(fā)是采用目前較為流行的基于Python語言的Web框架Django。采用Django框架的主要目的是簡便和快速。Django強調(diào)代碼復(fù)用,多個組件可以很方便的以“插件”形式服務(wù)于整個框架,Django有許多功能強大的第三方插件,方便開發(fā)出自己的工具包,使得Django具有很強的可擴展性。Django還為用戶設(shè)計了完美的管理界面,簡便了系統(tǒng)的開發(fā)過程。
1.2MVT模式
Django采用MVT的架構(gòu)模式,即模型M、視圖V和模板T。模型(Model):數(shù)據(jù)存取層,負責(zé)處理與數(shù)據(jù)相關(guān)的所有事物,存取、驗證有效性、包含的行為以及數(shù)據(jù)之間的關(guān)系等;視圖(View):業(yè)務(wù)邏輯層,負責(zé)存取模型和調(diào)取恰當(dāng)模板,是模型與模板的橋梁;模板(Template):表現(xiàn)層,負責(zé)處理與表現(xiàn)相關(guān)的決定,并在頁面中顯示。在MVT模式中,models.py中定義數(shù)據(jù)模型;views.py決定展示哪些數(shù)據(jù),如何渲染模板;諸多html頁面只負責(zé)顯示數(shù)據(jù)[1-3]。
2系統(tǒng)的需求分析和數(shù)據(jù)庫設(shè)計
2.1系統(tǒng)的需求分析
每一種植物病害標(biāo)本都包含非常多的信息,為了滿足不同工作者對標(biāo)本信息的不同需求,將病害標(biāo)本做如下分類。第一,病害名稱。包括中文名、英文名以及別名。第二,病原信息。包括病原的形態(tài)特征、病原類型以及分類地位,分類地位包括病原所屬的門、綱、目、科、屬及種。如果病原是真菌,則其形態(tài)特征包括有性型和無性型。第三,分布及危害。包括寄主的范圍和地理分布。第四,癥狀。病害表現(xiàn)出的主要癥狀。第五,病害發(fā)生的發(fā)展規(guī)律。包括病原的侵染途徑、侵染循環(huán)和外界環(huán)境條件三個方面。侵染循環(huán)又包括病原物的越冬、越夏方式、場所、病原物的傳播途徑、病害初侵染和再侵染。第六,防治措施。包括物理、化學(xué)和生物防治等技術(shù)措施。第七,采集信息。包括采集人、地點、日期以及保存地點[4-7]。
2.2數(shù)據(jù)庫的設(shè)計
根據(jù)系統(tǒng)的需求分析,該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫需要建立4個數(shù)據(jù)表。標(biāo)本類別表、標(biāo)本信息表、標(biāo)本圖片表以及用戶信息表。
3系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計
3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)包含兩個主要界面,普通用戶檢索界面和管理員用戶后臺界面。普通用戶在檢索界面可以查詢所需病害信息并進行初步診斷;管理員通過后臺頁面進行數(shù)據(jù)錄入和數(shù)據(jù)更新等操作。
3.2登陸模塊
系統(tǒng)的登陸模塊是判斷一個用戶是否合法的重要依據(jù)。植物病害標(biāo)本信息管理系統(tǒng)使用登錄名和口令的身份驗證機制,輸人用戶名和密碼進入系統(tǒng)。通過設(shè)置用戶權(quán)限可以實現(xiàn)對系統(tǒng)后臺的管理。系統(tǒng)存在兩種用戶角色,管理員用戶和普通用戶。管理員用戶對整個系統(tǒng)具有完全控制的權(quán)限,包括病害標(biāo)本類型的管理,病害標(biāo)本的查詢、修改、刪除以及初步診斷等。普通用戶只具有病害信息檢索和病害初步診斷的權(quán)限[8]。利用Django自帶的類庫生成一對密碼(生成密碼和核對密碼)對數(shù)據(jù)庫中的密碼進行加密和解密,以保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。
3.3查詢模塊
在查詢模塊中,利用Django創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫抽象API,能夠方便快捷地檢索所需信息。該系統(tǒng)實現(xiàn)的查詢功能模塊包括精確查詢和模糊查詢。精確查詢是指輸入一個或多個關(guān)鍵詞,與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行精準(zhǔn)匹配,檢索得出精確結(jié)果,如將輸入病害標(biāo)本的中文名稱作為關(guān)鍵詞進行檢索,只檢索出該病害標(biāo)本的信息。模糊查詢是指系統(tǒng)按照輸入關(guān)鍵詞的同義詞進行模糊檢索,得出較多的檢索結(jié)果,如將輸入寄主作為關(guān)鍵詞,會檢索出所有包含該寄主的信息。當(dāng)檢索目標(biāo)不是很明確時,使用模糊查詢可以快速檢索出相關(guān)信息[9]。
3.4標(biāo)本類型模塊
在該系統(tǒng)中,植物病害標(biāo)本信息展示是以農(nóng)作物種類進行分類,共分為如下8個類別:糧食作物病害標(biāo)本、油料作物病害標(biāo)本、經(jīng)濟作物病害標(biāo)本、蔬菜病害標(biāo)本、果樹病害標(biāo)本、林木病害標(biāo)本、花卉病害標(biāo)本以及人工草地植物病害標(biāo)本。在標(biāo)本類型管理模塊中,管理員用戶具有對標(biāo)本類型修改、新建和刪除的權(quán)限。
3.5標(biāo)本信息管理模塊
長期以來,植物病害標(biāo)本的制作都是以保實物為主,如臘葉標(biāo)本、浸泡標(biāo)本、玻璃標(biāo)本等。這類標(biāo)本給人以看得見,摸得著的實體感,在作物病害的診斷中起了重要的作用。但是,目前所用的大多數(shù)方法都無法反應(yīng)癥狀的原貌,在制作過程中,標(biāo)本的體驗顏色、質(zhì)地、形態(tài)都會發(fā)生變化,尤其是以霉?fàn)钗?、粉狀物等為主要特征的?biāo)本更難保持原樣。實際上,有不少標(biāo)本是無法保存實物的,例如一些體積過大的材料。標(biāo)本在其保存的過程當(dāng)中會逐漸褪色、發(fā)霉和蛀蟲等。因此,如何完整的保存植物病害標(biāo)本信息,使得在植物病害時發(fā)揮作用,是植物病害標(biāo)本管理系統(tǒng)的目的和關(guān)鍵所在[10-11]。標(biāo)本信息管理模塊具有病害標(biāo)本信息的錄入、刪除和更新功能。錄入的信息主要包括病害名稱、病原信息、分布及危害、癥狀、病害發(fā)生發(fā)展規(guī)律、防治措施和采集信息等。利用該系統(tǒng)的刪除和更新功能能夠及時有效地維護該系統(tǒng)。植物病害標(biāo)本管理系統(tǒng)將實物標(biāo)本數(shù)字化、信息化,有效彌補了實物標(biāo)本管理和長期保存的不足。
4系統(tǒng)的建設(shè)成效和不足
實驗室植物病害標(biāo)本信息管理系統(tǒng)作為病害信息共享與交流平臺,為新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)廣大師生了解和認識植物病害信息提供了方便快捷的途徑,提高了工作效率,實現(xiàn)了信息的有效共享。目前,系統(tǒng)存在的主要問題是植物病害標(biāo)本數(shù)據(jù)庫需要進一步豐富和完善,病害記錄還不足以滿足廣大人員的需求。另外,網(wǎng)站提供的植物病害標(biāo)本高清照片較少,不利于病害的診斷。
5結(jié)語
通過Django框架和自帶的SQLite數(shù)據(jù)庫能夠簡便快速開發(fā)植物病害標(biāo)本信息管理系統(tǒng),系統(tǒng)不僅具有對數(shù)據(jù)庫的管理功能,而且具有對普通用戶的服務(wù)功能,實現(xiàn)服務(wù)與管理相結(jié)合。系統(tǒng)具有良好的服務(wù)功能[12-13],主要表現(xiàn)在系統(tǒng)界面友好、操作簡單、查詢方便;不僅可以針對專業(yè)用戶,無相關(guān)專業(yè)知識的用戶也能對本系統(tǒng)應(yīng)用自如。該系統(tǒng)提供了詳細的植物病害信息和植物病害標(biāo)本信息,為校內(nèi)廣大科研、教學(xué)和基層工作者提供了一套具有針對性的植物病害防治信息平臺。
作者:王亞鵬 鄧鈰艦 徐長輝 蒲智 單位:新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)計算機與信息工程學(xué)院