实验室植物病害标本信息管理系统

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0引言

植物病害是指植物在环境的影响下不能正常生长、发育，从而影响人类的经济效益。植物病害是农业生产的灾害之一，也是一种十分严重的灾害；因此，植物病害防治显得尤为重要。植物病害标本是诊断植物病害的重要依据，如何使得植物病害标本资源得到有效共享，是目前需要解决的切实问题。目前，在新疆农业大学的植物病理教学工作中，观察植物病害标本是学生获取植物学病理知识的重要方法和手段。经过几代师生的共同努力，农学院和林学院等学院的标本室积累了大量的病害和病原菌标本。标本管理方法还是传统的卡片记录等方式，随着标本数量的日益增多，标本的查询和检索越来越不方便，从而造成病害标本数据的利用率较低，无论是在科研还是在进一步的开发中都没有产生应有的作用和效果。鉴于此，如何利用植物病害标本，使其更好地服务于科研或教学实践，需要将丰富的标本原始资料整理转化成易于存取的信息。以互联网技术为依托，开发植物病害标本管理系统，使得植物病害防治信息化、数字化、共享化。此外，借助互联网技术，不仅可以实现标本资源的有效共享，也有利于植物病害标本的永久保存，给科研或教学工作带来了积极的推动作用。本系统采用Django框架作为开发平台，开源的轻量级数据库SQLite作为后端存储，尝试建立一套数据库完整性强、安全性高的软件系统，为校内广大科研、教学和基层工作者提供一套针对植物病害的有效防治信息平台。

1关键技术

1.1Django框架

该系统Web开发是采用目前较为流行的基于Python语言的Web框架Django。采用Django框架的主要目的是简便和快速。Django强调代码复用，多个组件可以很方便的以“插件”形式服务于整个框架，Django有许多功能强大的第三方插件，方便开发出自己的工具包，使得Django具有很强的可扩展性。Django还为用户设计了完美的管理界面，简便了系统的开发过程。

1.2MVT模式

Django采用MVT的架构模式，即模型M、视图V和模板T。模型（Model）：数据存取层，负责处理与数据相关的所有事物，存取、验证有效性、包含的行为以及数据之间的关系等；视图（View）：业务逻辑层，负责存取模型和调取恰当模板，是模型与模板的桥梁；模板（Template）：表现层，负责处理与表现相关的决定，并在页面中显示。在MVT模式中，models.py中定义数据模型；views.py决定展示哪些数据，如何渲染模板；诸多html页面只负责显示数据[1-3]。

2系统的需求分析和数据库设计

2.1系统的需求分析

每一种植物病害标本都包含非常多的信息，为了满足不同工作者对标本信息的不同需求，将病害标本做如下分类。第一，病害名称。包括中文名、英文名以及别名。第二，病原信息。包括病原的形态特征、病原类型以及分类地位，分类地位包括病原所属的门、纲、目、科、属及种。如果病原是真菌，则其形态特征包括有性型和无性型。第三，分布及危害。包括寄主的范围和地理分布。第四，症状。病害表现出的主要症状。第五，病害发生的发展规律。包括病原的侵染途径、侵染循环和外界环境条件三个方面。侵染循环又包括病原物的越冬、越夏方式、场所、病原物的传播途径、病害初侵染和再侵染。第六，防治措施。包括物理、化学和生物防治等技术措施。第七，采集信息。包括采集人、地点、日期以及保存地点[4-7]。

2.2数据库的设计

根据系统的需求分析，该系统数据库需要建立4个数据表。标本类别表、标本信息表、标本图片表以及用户信息表。

3系统功能模块的设计

3.1系统结构

该系统包含两个主要界面，普通用户检索界面和管理员用户后台界面。普通用户在检索界面可以查询所需病害信息并进行初步诊断；管理员通过后台页面进行数据录入和数据更新等操作。

3.2登陆模块

系统的登陆模块是判断一个用户是否合法的重要依据。植物病害标本信息管理系统使用登录名和口令的身份验证机制，输人用户名和密码进入系统。通过设置用户权限可以实现对系统后台的管理。系统存在两种用户角色，管理员用户和普通用户。管理员用户对整个系统具有完全控制的权限，包括病害标本类型的管理，病害标本的查询、修改、删除以及初步诊断等。普通用户只具有病害信息检索和病害初步诊断的权限[8]。利用Django自带的类库生成一对密码（生成密码和核对密码）对数据库中的密码进行加密和解密，以保证数据库系统和数据的安全性。

3.3查询模块

在查询模块中，利用Django创建的数据库抽象API，能够方便快捷地检索所需信息。该系统实现的查询功能模块包括精确查询和模糊查询。精确查询是指输入一个或多个关键词，与数据库数据进行精准匹配，检索得出精确结果，如将输入病害标本的中文名称作为关键词进行检索，只检索出该病害标本的信息。模糊查询是指系统按照输入关键词的同义词进行模糊检索，得出较多的检索结果，如将输入寄主作为关键词，会检索出所有包含该寄主的信息。当检索目标不是很明确时，使用模糊查询可以快速检索出相关信息[9]。

3.4标本类型模块

在该系统中，植物病害标本信息展示是以农作物种类进行分类，共分为如下8个类别：粮食作物病害标本、油料作物病害标本、经济作物病害标本、蔬菜病害标本、果树病害标本、林木病害标本、花卉病害标本以及人工草地植物病害标本。在标本类型管理模块中，管理员用户具有对标本类型修改、新建和删除的权限。

3.5标本信息管理模块

长期以来，植物病害标本的制作都是以保实物为主，如腊叶标本、浸泡标本、玻璃标本等。这类标本给人以看得见，摸得着的实体感，在作物病害的诊断中起了重要的作用。但是，目前所用的大多数方法都无法反应症状的原貌，在制作过程中，标本的体验颜色、质地、形态都会发生变化，尤其是以霉状物、粉状物等为主要特征的标本更难保持原样。实际上，有不少标本是无法保存实物的，例如一些体积过大的材料。标本在其保存的过程当中会逐渐褪色、发霉和蛀虫等。因此，如何完整的保存植物病害标本信息，使得在植物病害时发挥作用，是植物病害标本管理系统的目的和关键所在[10-11]。标本信息管理模块具有病害标本信息的录入、删除和更新功能。录入的信息主要包括病害名称、病原信息、分布及危害、症状、病害发生发展规律、防治措施和采集信息等。利用该系统的删除和更新功能能够及时有效地维护该系统。植物病害标本管理系统将实物标本数字化、信息化，有效弥补了实物标本管理和长期保存的不足。

4系统的建设成效和不足

实验室植物病害标本信息管理系统作为病害信息共享与交流平台，为新疆农业大学广大师生了解和认识植物病害信息提供了方便快捷的途径，提高了工作效率，实现了信息的有效共享。目前，系统存在的主要问题是植物病害标本数据库需要进一步丰富和完善，病害记录还不足以满足广大人员的需求。另外，网站提供的植物病害标本高清照片较少，不利于病害的诊断。

5结语

通过Django框架和自带的SQLite数据库能够简便快速开发植物病害标本信息管理系统，系统不仅具有对数据库的管理功能，而且具有对普通用户的服务功能，实现服务与管理相结合。系统具有良好的服务功能[12-13]，主要表现在系统界面友好、操作简单、查询方便；不仅可以针对专业用户，无相关专业知识的用户也能对本系统应用自如。该系统提供了详细的植物病害信息和植物病害标本信息，为校内广大科研、教学和基层工作者提供了一套具有针对性的植物病害防治信息平台。

作者：王亚鹏 邓铈舰 徐长辉 蒲智 单位：新疆农业大学计算机与信息工程学院