PAGEIV摘要隨著社會的進步，人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)境保護，特別是對空氣質(zhì)量格外重視。然而，通常情況下，人們獲取天氣質(zhì)量數(shù)據(jù)通常通過網(wǎng)頁或天氣預(yù)報，這一方式顯然過時且缺乏分析和可視化功能。為了提高人們對天氣質(zhì)量的認(rèn)識，對贛州地區(qū)開發(fā)了空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析及可視化系統(tǒng)。目的是開發(fā)并建立一個以Python為基礎(chǔ)的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的目的是協(xié)助監(jiān)測贛州市的空氣質(zhì)量，為政府部門、研究機構(gòu)和公眾提供清晰準(zhǔn)確的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析。我們選擇Python作為主要編程語言，利用Pandas、Matplotlib和MySQL等常見的數(shù)據(jù)處理和可視化庫，對贛州市空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)進行獲取、處理和可視化。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)可視化三大模塊組成。系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集模塊中通過調(diào)用贛州市空氣質(zhì)量監(jiān)測站點的API接口實時地獲取最新的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理模塊主要負(fù)責(zé)對獲取的數(shù)據(jù)進行整理、轉(zhuǎn)化和評估。數(shù)據(jù)可視化模塊利用不同類型的圖表和可視化工具展示空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的變化趨勢和分布情況，為用戶提供直觀的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。利用這一系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，有助于用戶深入了解贛州市的空氣質(zhì)量情況，及時獲取環(huán)境信息，推動有關(guān)部門采取有效的環(huán)保措施，增強公眾對空氣質(zhì)量問題的認(rèn)識和關(guān)注。關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量；可視化分析；Python；MySQLAbstractWiththeprogressofsociety,peopleareincreasinglyvaluingenvironmentalprotection,especiallyairquality.However,usuallypeopleobtainweatherqualitydatathroughwebpagesorweatherforecasts,whichisobviouslyoutdatedandlacksanalysisandvisualizationcapabilities.Inordertoimprovepeople'sunderstandingofweatherquality,anairqualitydataanalysisandvisualizationsystemhasbeendevelopedfortheGanzhouarea.ThepurposeistodevelopandestablishavisualanalysissystemforairqualitymonitoringinGanzhoubasedonPython.ThepurposeofthissystemistoassistinmonitoringtheairqualityinGanzhouCity,providingclearandaccurateairqualitydataanalysisforgovernmentdepartments,researchinstitutions,andthepublic.WechosePythonasthemainprogramminglanguageandusedcommondataprocessingandvisualizationlibrariessuchasPandas,Matplotlib,andMySQLtoobtain,process,andvisualizeairqualitymonitoringdatainGanzhouCity.Thesystemconsistsofthreemajormodules:datacollection,dataprocessing,anddatavisualization.ThesystemobtainsthelatestairqualitydatainrealtimebycallingtheAPIinterfaceoftheGanzhouAirQualityMonitoringStationinthedatacollectionmodule.Thedataprocessingmoduleismainlyresponsiblefororganizing,transforming,andevaluatingtheobtaineddata.Thedatavisualizationmoduleutilizesdifferenttypesofchartsandvisualizationtoolstodisplaythetrendanddistributionofairqualitydata,providinguserswithintuitivedataanalysisresults.ThedesignanddevelopmentofthissystemcanhelpusersgainadeeperunderstandingoftheairqualitysituationinGanzhouCity,timelyobtainenvironmentalinformation,promoterelevantdepartmentstotakeeffectiveenvironmentalprotectionmeasures,andenhancepublicawarenessandattentiontoairqualityissues.Keywords:Airquality;Visualanalysis;Python;MySQLPAGEPAGEIV目錄24522第1章引言 163821.1選題背景及意義 1119001.1.1選題背景 121931.1.2選題意義 1207461.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1160361.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀 1325671.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 2179301.3論文研究目標(biāo)和內(nèi)容 3107171.4論文結(jié)構(gòu)安排 38109第2章系統(tǒng)需求分析 4153122.1系統(tǒng)功能需求分析 426542.1.1用戶功能需求分析 488982.1.2數(shù)據(jù)監(jiān)測需求分析 5180812.1.3空氣狀況管理需求分析 5267082.1.4天氣資訊管理需求分析 676732.1.5空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析管理需求分析 794102.2系統(tǒng)非功能需求分析 8290382.2.1系統(tǒng)可行性分析 881322.2.2系統(tǒng)非功能需求分析 829025第3章系統(tǒng)設(shè)計 9229383.1系統(tǒng)總體設(shè)計 9289113.2系統(tǒng)功能模塊設(shè)計 10177603.2.1數(shù)據(jù)采集模塊 1065083.2.2數(shù)據(jù)處理模塊 1118203.2.3空氣狀況管理 1299213.2.4空氣質(zhì)量管理 13233333.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計 14234733.3.1數(shù)據(jù)庫E-R圖設(shè)計 14148033.3.2數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計 145458第4章系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn) 2185974.1開發(fā)工具的選擇 21243804.1.1Python語言介紹 217424.1.2Pycharm介紹 21138824.1.3MySQL數(shù)據(jù)庫介紹 21257824.1.4DJANGO框架模式 21218944.2開發(fā)環(huán)境搭建 22197744.3主要模塊的實現(xiàn) 2327674.3.1用戶管理 2367494.3.2城市區(qū)域管理 25121964.3.3空氣狀況管理 2735634.3.4天氣資訊管理 2968994.3.5空氣質(zhì)量管理 3213740第5章系統(tǒng)測試 35132465.1測試目的 35214445.2系統(tǒng)功能測試 3522065第6章總結(jié)與展望 38214666.1總結(jié) 3817316.2展望 3831310參考文獻 392825致謝 40PAGEPAGE26第1章引言1.1選題背景及意義1.1.1選題背景隨著經(jīng)濟的迅速增長，空氣質(zhì)量問題變得越來越緊迫。過去，我們在發(fā)展重工業(yè)時犧牲了許多空氣環(huán)境。由于空氣質(zhì)量引發(fā)的問題愈發(fā)嚴(yán)重，我們現(xiàn)在需重視保護環(huán)境，特別是在網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的時代，我們能隨時獲得各地空氣質(zhì)量信息，便于了解和及時控制，使空氣質(zhì)量保持較好水平。大氣污染與個人健康息息相關(guān)，分析空氣質(zhì)量可提升環(huán)保意識，加強公眾科學(xué)素養(yǎng)。我們定期收集贛州地區(qū)自動監(jiān)測點位的實時數(shù)據(jù)，并存入空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)具有展示用戶每個城市實時氣候的功能?？梢园巡杉降沫h(huán)境數(shù)據(jù)存儲起來，以便未來使用或提供給相關(guān)部門，以支持改善空氣質(zhì)量的行動。1.1.2選題意義在我國，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加速，環(huán)境問題尤其是空氣質(zhì)量問題日益凸顯，成為影響人民生活質(zhì)量和社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。空氣質(zhì)量對人體健康和城市環(huán)境都有重大影響，也直接影響了居民的生活質(zhì)量。因此，對空氣質(zhì)量進行監(jiān)測和分析，已成為當(dāng)前環(huán)境保護領(lǐng)域的一項重要工作。選擇贛州地區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測和可視化分析作為研究課題，具有重要的實踐和理論意義。首先，它有助于公眾更直觀、更便捷地了解贛州地區(qū)的空氣質(zhì)量狀況，增強公眾的環(huán)保意識和參與度。其次，通過對空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析，可以為政府部門提供科學(xué)的決策依據(jù)，優(yōu)化環(huán)境管理策略，有效預(yù)防和控制空氣污染事件。再次，該研究能夠推動環(huán)境監(jiān)測技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的發(fā)展，促進環(huán)境信息化建設(shè)，提高環(huán)境管理的現(xiàn)代化水平?；赑ython的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)的開發(fā)，是對計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識的綜合運用，運用綜合能力可以有效提高學(xué)生在編程、數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)開發(fā)方面的技能水平，文化相關(guān)理論知識，還可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和團隊合作精神。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和解決實際問題的能力，提高其理論知識水平。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀環(huán)境監(jiān)測和管理在全球范圍內(nèi)受到了廣泛的重視。在國外，特別是在發(fā)達國家，由于較早意識到環(huán)境保護的重要性，空氣質(zhì)量監(jiān)測的技術(shù)和管理體系較為成熟。這些國家通過建立全面的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、采用先進的監(jiān)測設(shè)備、實施嚴(yán)格的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，已經(jīng)形成了一套系統(tǒng)的空氣質(zhì)量評估和管理機制。在技術(shù)層面，發(fā)達國家的空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)普遍采用高精度儀器，能夠?qū)崟r監(jiān)測多種污染物的濃度，并且監(jiān)測數(shù)據(jù)公開透明，便于公眾查詢和使用。同時，這些國家在數(shù)據(jù)處理和分析方面也有著較為先進的技術(shù)，如利用大數(shù)據(jù)分析、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，對空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進行深入挖掘和預(yù)測分析，從而更準(zhǔn)確地評估空氣污染的趨勢和影響。在管理層面，國外很多國家已經(jīng)形成了較為完善的空氣質(zhì)量管理政策和法規(guī)體系，并且在實施過程中不斷完善和調(diào)整，以適應(yīng)環(huán)境變化和社會需求。這些國家還注重公眾參與和社會各界的合作，通過教育普及、政策引導(dǎo)和經(jīng)濟激勵等手段，鼓勵公眾和企業(yè)積極參與到環(huán)境保護活動中。國外在空氣質(zhì)量監(jiān)測和管理方面的發(fā)展現(xiàn)狀反映出了其對環(huán)境保護的高度重視和對技術(shù)創(chuàng)新的持續(xù)追求。這不僅為我們提供了寶貴的經(jīng)驗，也為我國環(huán)境監(jiān)測和管理的發(fā)展指明了方向。通過學(xué)習(xí)和借鑒國外的先進經(jīng)驗和技術(shù)，結(jié)合我國的實際情況，不斷推進我國空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)和管理水平的提升，是我們當(dāng)前和未來一段時間內(nèi)努力的方向。1.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀在我國，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加速，環(huán)境問題尤其是空氣質(zhì)量問題日益凸顯，成為影響人民生活質(zhì)量和社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。因此，空氣質(zhì)量監(jiān)測和管理逐漸成為國家和社會各界關(guān)注的焦點。近年來，我國在空氣質(zhì)量監(jiān)測和管理方面取得了一定的進展，但與國際先進水平相比，仍存在一定的差距。在空氣質(zhì)量監(jiān)測方面，我國政府出臺了多項法規(guī)和舉措，加大了對空氣質(zhì)量的管控力度。通過頒布《大氣污染防治行動計劃》和《環(huán)境保護法》等文件，確立了提高空氣質(zhì)量的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。通過實施機動車排放控制、工業(yè)污染治理和城市揚塵控制等措施，有效減少了污染物排放，改善了一些地區(qū)的空氣狀況。在空氣質(zhì)量管理方面，我國政府出臺了一系列政策和措施，加強了對空氣污染的防治。例如，制定了《大氣污染防治行動計劃》、《環(huán)境保護法》等法律法規(guī)，明確了空氣質(zhì)量改善的目標(biāo)和要求。同時，通過實施機動車排放控制、工業(yè)污染治理、城市揚塵控制等措施，有效地減少了污染物排放，改善了部分地區(qū)的空氣質(zhì)量。我國空氣質(zhì)量監(jiān)測和管理仍面臨一些挑戰(zhàn)。首先，空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度和覆蓋范圍仍有待提高，尤其是在一些小城市和農(nóng)村地區(qū)。其次，空氣污染防治任務(wù)依然艱巨，部分地區(qū)在冬季仍會出現(xiàn)嚴(yán)重的空氣污染問題。此外，公眾對空氣質(zhì)量問題的認(rèn)識和參與度還不夠高，環(huán)境保護意識需要進一步加強。我國在空氣質(zhì)量監(jiān)測和管理方面已經(jīng)取得了一定的成績，但仍需不斷加強技術(shù)創(chuàng)新和政策執(zhí)行力度，提升公眾的環(huán)保意識，加大環(huán)境保護投入，以實現(xiàn)空氣質(zhì)量的持續(xù)改善和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通過全社會的共同努力，相信我國的空氣質(zhì)量監(jiān)測和管理水平將不斷提升，為人民群眾創(chuàng)造一個更加健康、更加美好的生活環(huán)境。1.3論文研究目標(biāo)和內(nèi)容本論文旨在深入研究和分析贛州市空氣質(zhì)量監(jiān)測的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計和實現(xiàn)空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以提高群眾對空氣質(zhì)量的信息獲取效率，還可以幫助政府和相關(guān)部門更加精準(zhǔn)地制定和調(diào)整環(huán)境政策。分析國內(nèi)外空氣質(zhì)量監(jiān)測和管理的先進經(jīng)驗，為贛州市空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計提供理論支持和技術(shù)參考。深入了解贛州市當(dāng)前空氣質(zhì)量監(jiān)測的技術(shù)水平、數(shù)據(jù)處理能力和面臨的主要問題，為后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計提供現(xiàn)實基礎(chǔ)。設(shè)計一個功能完備、操作簡便、響應(yīng)迅速的空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)，以提升數(shù)據(jù)的透明度和公眾參與度。探討如何通過該系統(tǒng)提高政府對空氣質(zhì)量變化的響應(yīng)速度和治理效率，促進環(huán)境管理的科學(xué)化、精細(xì)化?？諝赓|(zhì)量監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀分析，包括監(jiān)測手段、數(shù)據(jù)分析方法和管理策略等方面的研究。贛州市空氣質(zhì)量現(xiàn)狀的調(diào)研，包括監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布局、監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)狀、數(shù)據(jù)采集與處理流程等方面的研究。要實現(xiàn)空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)，首先需對系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)、功能和性能指標(biāo)進行需求分析，以確保系統(tǒng)設(shè)計的明確性。系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，采用現(xiàn)代軟件工程方法和信息技術(shù)，開發(fā)出滿足需求的可視化分析系統(tǒng)。系統(tǒng)測試與評估，通過實際數(shù)據(jù)和用戶反饋，對系統(tǒng)的性能進行測試和評估，確保系統(tǒng)的可靠性和有效性?；谙到y(tǒng)的環(huán)境政策建議，利用系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，為政府環(huán)境決策提供科學(xué)依據(jù)。1.4論文結(jié)構(gòu)安排基于Python贛州地區(qū)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析及可視化系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)如下：第一章系統(tǒng)概述，首先簡要說明基于Python贛州地區(qū)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析及可視化系統(tǒng)的背景和意義，介紹國內(nèi)外相關(guān)發(fā)展?fàn)顩r，并概述該系統(tǒng)的研究內(nèi)容。第二章系統(tǒng)分析，就當(dāng)前基于Python贛州地區(qū)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析及可視化系統(tǒng)的實際情況進行了系統(tǒng)分析，對該系統(tǒng)的需求進行了整理和歸納，同時提出了基于Python贛州地區(qū)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析及可視化系統(tǒng)開發(fā)的可行性。第三章系統(tǒng)設(shè)計，主要包括框架設(shè)計、功能設(shè)計和數(shù)據(jù)庫設(shè)計，涉及基于Python的贛州地區(qū)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析和可視化系統(tǒng)。第四章系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn)，對有關(guān)基于Python的贛州地區(qū)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析和可視化系統(tǒng)的系統(tǒng)開發(fā)和實施說明，采用分模塊的方式進行實施。第五章系統(tǒng)測試，對利用Python進行開發(fā)的贛州地區(qū)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析和可視化系統(tǒng)進行測試，以及對其功能進行進一步完善。第六章總結(jié)與展望，對論文進行總結(jié)并提出展望。第2章系統(tǒng)需求分析2.1系統(tǒng)功能需求分析我們利用Python語言開發(fā)了本地區(qū)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析和可視化系統(tǒng)，并且將數(shù)據(jù)存儲在MySQL數(shù)據(jù)庫中。本系統(tǒng)的功能包括用戶注冊登錄、系統(tǒng)首頁、個人中心、用戶管理、城市區(qū)域管理、空氣狀況管理、空氣質(zhì)量管理、系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)爬取，大屏分析等功能，通過這些功能基本可以滿足人們對空氣質(zhì)量的查看和分析的需要。2.1.1用戶功能需求分析用戶管理是系統(tǒng)的基本組成部分，它必須能夠支持用戶賬戶的創(chuàng)建、認(rèn)證、授權(quán)、信息維護和安全管理。具體需求如下：系統(tǒng)應(yīng)提供用戶注冊功能，收集必要的用戶信息，并在用戶注冊后提供登錄驗證。系統(tǒng)應(yīng)區(qū)分普通用戶和管理員權(quán)限，確保用戶只能訪問授權(quán)的數(shù)據(jù)和功能。系統(tǒng)必須采用加密措施保護用戶密碼和個人信息，并提供數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全保障。用戶角色用例圖如圖2.1所示。圖2.1用戶用例圖用戶有權(quán)查閱實時的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，并能訪問過去的空氣質(zhì)量記錄。他們還可以根據(jù)污染物種類、指定時間范圍以及具體地區(qū)對數(shù)據(jù)進行有針對性的篩選。此外，用戶還可以通過分析空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的趨勢，以便更加深刻地認(rèn)識空氣質(zhì)量變化的規(guī)律。同時，系統(tǒng)將提供空氣質(zhì)量警報,以時刻提醒用戶空氣質(zhì)量的變化情況。2.1.2數(shù)據(jù)監(jiān)測需求分析為了全面評估贛州市的空氣質(zhì)量狀況，數(shù)據(jù)監(jiān)測需求應(yīng)涵蓋以下關(guān)鍵方面：實時數(shù)據(jù)采集：系統(tǒng)需能夠?qū)崟r采集空氣質(zhì)量相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)精度與時效性：監(jiān)測數(shù)據(jù)必須具有高精度和高時效性，以便能夠反映實際的空氣質(zhì)量狀況，并為及時的環(huán)境管理決策提供支持。空間覆蓋范圍：監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)應(yīng)覆蓋贛州市的主要區(qū)域，包括城市中心、工業(yè)區(qū)、居住區(qū)以及其他關(guān)鍵區(qū)域，以確保數(shù)據(jù)的全面性和代表性。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與兼容性：監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)遵循國家或國際標(biāo)準(zhǔn)，保證數(shù)據(jù)的兼容性和可比性，便于與其他城市或區(qū)域的數(shù)據(jù)進行對比分析。如圖2.2所示。圖2.2數(shù)據(jù)監(jiān)測人員用例圖系統(tǒng)能實時收集關(guān)于空氣質(zhì)量的數(shù)據(jù)，包括各類空氣質(zhì)量的濃度，以及氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象信息。保證數(shù)據(jù)的精度和時效性，不僅要準(zhǔn)確地反映實際情況，而且要能即時地為環(huán)境管理提供決策支持。監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)需要覆蓋包括城市中心、工業(yè)區(qū)、居民區(qū)等主要區(qū)域，保證所收集數(shù)據(jù)的全面性和代表性。監(jiān)測的數(shù)據(jù)需要遵循相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性，使其能夠與其他城市或區(qū)域的數(shù)據(jù)進行對比分析。2.1.3空氣狀況管理需求分析空氣狀況管理是系統(tǒng)的核心，需求分析如下：系統(tǒng)應(yīng)能夠接收和處理來自監(jiān)測站點的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)應(yīng)有能力存儲大量的空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)的安全和完整。系統(tǒng)應(yīng)提供實時和歷史數(shù)據(jù)的可視化展示，以及基本的數(shù)據(jù)分析功能。如圖2.3所示。圖2.3空氣狀況管理用例圖系統(tǒng)能夠?qū)崟r接入監(jiān)測站的空氣質(zhì)量信息，確保數(shù)據(jù)實時準(zhǔn)確更新。具備出色的數(shù)據(jù)存儲功能，有助于高效存儲和快速檢索大量歷史記錄。系統(tǒng)使用先進的加密技術(shù)和定期數(shù)據(jù)備份措施，以確保數(shù)據(jù)的安全和完整性。用戶可以通過友好的界面訪問當(dāng)前的空氣質(zhì)量狀況，同時也能夠輕松查閱歷史空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。此外，系統(tǒng)還配備了數(shù)據(jù)分析工具，支持對空氣質(zhì)量的趨勢進行分析，幫助用戶深入理解空氣質(zhì)量的變化規(guī)律。2.1.4天氣資訊管理需求分析天氣資訊管理需求強調(diào)的是信息的實時性和準(zhǔn)確性：系統(tǒng)應(yīng)能自動從可靠的數(shù)據(jù)源獲取最新的天氣信息。系統(tǒng)應(yīng)將天氣信息以圖表或文本形式直觀展示給用戶。系統(tǒng)應(yīng)能在極端天氣情況下提醒用戶，以便采取相應(yīng)的措施。如圖2.4所示。圖2.4天氣資訊管理用例圖系統(tǒng)能自動從可靠的數(shù)據(jù)源獲取實時的天氣數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水量等。將獲取的天氣信息以圖表或文本的形式清晰直觀地展示給用戶，便于用戶了解目前的天氣狀況。如果預(yù)測到極端天氣事件，如暴雨、臺風(fēng)、高溫、大霧等，系統(tǒng)會及時向用戶發(fā)出預(yù)警，使用戶能夠提前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備。2.1.5空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析管理需求分析空氣質(zhì)量管理需求包括對外部數(shù)據(jù)的獲取和內(nèi)部數(shù)據(jù)處理：系統(tǒng)應(yīng)能從網(wǎng)絡(luò)上自動爬取空氣質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)應(yīng)對爬取的數(shù)據(jù)進行清洗、整合和存儲。系統(tǒng)應(yīng)定期更新數(shù)據(jù)，保證提供給用戶的信息是最新的。如圖2.5所示。圖2.5空氣質(zhì)量分析用例圖系統(tǒng)能夠自動地從互聯(lián)網(wǎng)上獲取與空氣質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的廣泛性和多樣性。對爬取到的數(shù)據(jù)進行處理，包括去除無效數(shù)據(jù)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。將處理后的數(shù)據(jù)儲存于數(shù)據(jù)庫中，保證數(shù)據(jù)的可靠性和可訪問性。系統(tǒng)定期自動更新數(shù)據(jù)，確保提供給用戶的信息保持最新。能夠自動從可信的來源獲取實時天氣數(shù)據(jù)，包括但不限于溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向和降水量。系統(tǒng)以圖形或文本形式展示天氣信息，確保用戶可以輕松地理解當(dāng)前的天氣條件。在預(yù)測到如暴雨、臺風(fēng)、高溫或大霧等極端天氣事件時，系統(tǒng)會立即向用戶發(fā)送預(yù)警信息，幫助用戶及時做好準(zhǔn)備。2.2系統(tǒng)非功能需求分析2.2.1系統(tǒng)可行性分析我們基于Python開發(fā)了贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化系統(tǒng)。Python是計算機專業(yè)必學(xué)的主流編程語言，我們在大學(xué)學(xué)習(xí)期間系統(tǒng)學(xué)習(xí)了Python，并且進行了大量練習(xí)，這為畢業(yè)設(shè)計的開發(fā)奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。在遇到問題時，我可以利用互聯(lián)網(wǎng)和社區(qū)來尋找答案，如果網(wǎng)絡(luò)無法解決，還可以向同學(xué)和老師尋求幫助。因此，這個系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)是可行的，即使在遇到困難時也能夠以迅速找到相應(yīng)解決方案。。贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)是基于Python開發(fā)的，在上學(xué)期就已確定了項目方向和題目，并提交了相關(guān)的開題報告等內(nèi)容。學(xué)校在進度上要求非常嚴(yán)格，我也按照學(xué)校的要求和開題進度安排來進行系統(tǒng)開發(fā)和論文撰寫。導(dǎo)師通過群發(fā)消息來督促我們盡快完成畢業(yè)設(shè)計，我大部分時間都呆在宿舍進行系統(tǒng)開發(fā)和論文寫作，所以時間上是充裕的。我個人獨立完成了基于Python的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)的設(shè)計，這個系統(tǒng)是我個人畢業(yè)設(shè)計的一部分。由于選擇了免費開源的開發(fā)語言和環(huán)境，所以沒有經(jīng)濟壓力。另外，在上學(xué)期間已經(jīng)購買了個人電腦，并且在開發(fā)過程中不需要購買其他硬件，所以經(jīng)濟上沒有任何壓力，該系統(tǒng)的開發(fā)是可行的。2.2.2系統(tǒng)非功能需求分析隨著科技的發(fā)展，人們對智能設(shè)備越來越熟悉。本系統(tǒng)專門服務(wù)于教務(wù)工作人員和學(xué)生，他們通常在其他平臺上有相關(guān)操作經(jīng)驗。系統(tǒng)在開發(fā)過程中考慮了大多數(shù)用戶的操作習(xí)慣，力求結(jié)合人性化和用戶習(xí)慣進行開發(fā)。因此，基于python的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)在操作上是完全可行的。

第3章系統(tǒng)設(shè)計3.1系統(tǒng)總體設(shè)計贛州地區(qū)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析和可視化系統(tǒng)是使用Python編程語言開發(fā)的，同時利用MySQL數(shù)據(jù)庫作為后臺存儲和解釋器。本系統(tǒng)的功能包括注冊登錄、系統(tǒng)首頁、個人中心、用戶管理、城市區(qū)域管理、空氣狀況管理、空氣質(zhì)量管理、系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)爬取，大屏分析等功能，并非局限于某一功能。通過這些功能基本可以滿足人們對空氣質(zhì)量的查看和分析的需要。具體功能如下圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖3.2系統(tǒng)功能模塊設(shè)計3.2.1數(shù)據(jù)采集模塊在贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)的構(gòu)建中，數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計至關(guān)重要，它直接決定了系統(tǒng)能否提供準(zhǔn)確和及時的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。以下是對該模塊設(shè)計的精簡概述。高效穩(wěn)定性是數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計的首要原則。這一模塊需要通過高效的編程和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通信來確?？焖夙憫?yīng)和數(shù)據(jù)的實時更新。數(shù)據(jù)處理能力也不容忽視，模塊必須能夠處理多源異構(gòu)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，并進行必要的清洗和預(yù)處理，以保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。考慮到技術(shù)發(fā)展和需求變化，數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)設(shè)計得具有良好的擴展性和可維護性，以適應(yīng)未來可能的升級和功能增加。同時，為了團隊協(xié)作和系統(tǒng)維護的便利，代碼的可讀性和文檔的完整性也是必須關(guān)注的設(shè)計要點。數(shù)據(jù)采集模塊的功能結(jié)構(gòu)圖如圖3.2所示。圖3.2數(shù)據(jù)采集功能結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)采集功能介紹：（1）實時數(shù)據(jù)采集：這個功能負(fù)責(zé)實時地從空氣質(zhì)量監(jiān)測站或傳感器網(wǎng)絡(luò)收集數(shù)據(jù)。它需要能夠處理高頻率的數(shù)據(jù)輸入，并且保持?jǐn)?shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和連續(xù)性。（2）數(shù)據(jù)驗證：在數(shù)據(jù)被進一步處理之前，需要驗證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。這包括檢查數(shù)據(jù)是否符合預(yù)定義的格式和范圍，以及識別任何異?；驌p壞的數(shù)據(jù)記錄。（3）數(shù)據(jù)清洗：對采集的數(shù)據(jù)進行清洗，以去除無用或錯誤的數(shù)據(jù)，比如去除重復(fù)記錄、修正結(jié)構(gòu)錯誤、處理缺失值等。（4）數(shù)據(jù)存儲：清洗后的數(shù)據(jù)需要被存儲在數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫中。這個過程通常涉及將數(shù)據(jù)寫入到適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)表和字段中。（5）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：將數(shù)據(jù)從原始格式轉(zhuǎn)換成更適合分析和存儲的格式。這可能包括單位轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。（6）數(shù)據(jù)更新：定期或根據(jù)需要更新數(shù)據(jù)。這可能涉及到替換舊的數(shù)據(jù)記錄、添加新的數(shù)據(jù)記錄或?qū)ΜF(xiàn)有數(shù)據(jù)進行修改。數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計應(yīng)確保高效率和高準(zhǔn)確性，以提供可靠的數(shù)據(jù)支持空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的其他功能，如數(shù)據(jù)分析和報告。3.2.2數(shù)據(jù)處理模塊數(shù)據(jù)處理模塊是系統(tǒng)功能模塊設(shè)計中的核心部分，它的主要職責(zé)是對數(shù)據(jù)采集模塊獲取的原始數(shù)據(jù)進行加工處理，以確保最終用戶得到的信息是準(zhǔn)確、可靠且易于理解的。數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計必須確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量。這意味著模塊需要包括數(shù)據(jù)驗證、清洗、轉(zhuǎn)換等子功能，以剔除錯誤或不完整的數(shù)據(jù)，糾正數(shù)據(jù)中的異常值，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一致的格式。這一過程對于保證信息的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，因為即使是最微小的數(shù)據(jù)錯誤也可能導(dǎo)致用戶做出錯誤的判斷。數(shù)據(jù)處理模塊應(yīng)具備高效的處理能力。隨著數(shù)據(jù)量的日益增加，處理模塊需要能夠快速地處理大量數(shù)據(jù)，且不影響系統(tǒng)的整體性能。這通常要求使用優(yōu)化的算法和技術(shù)，如并行處理和高速緩存技術(shù)，以提高數(shù)據(jù)處理的速度。數(shù)據(jù)處理模塊的功能結(jié)構(gòu)圖如圖3.3所示。圖3.3數(shù)據(jù)處理功能結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)處理功能介紹：（1）數(shù)據(jù)校準(zhǔn)：對原始數(shù)據(jù)進行校準(zhǔn)，以消除傳感器誤差或外界因素造成的偏差。這通常需要參考標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)或使用校準(zhǔn)算法來調(diào)整數(shù)據(jù)值。（2）數(shù)據(jù)同化：結(jié)合模型和觀測數(shù)據(jù)，優(yōu)化和改進模型的預(yù)測能力。數(shù)據(jù)同化可以幫助糾正模型的偏差，提高預(yù)測準(zhǔn)確性。（3）數(shù)據(jù)分析：應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對數(shù)據(jù)進行分析，以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的模式、趨勢和異常。數(shù)據(jù)分析的結(jié)果可以用于生成洞察和建議。（4）數(shù)據(jù)融合：將來自不同來源的數(shù)據(jù)集成在一起，提供一個更全面的視圖。數(shù)據(jù)融合需要處理不同數(shù)據(jù)源的不一致性和沖突。（5）數(shù)據(jù)可視化：將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形或圖表，使非技術(shù)用戶也能理解數(shù)據(jù)的含義。數(shù)據(jù)可視化可以幫助用戶快速識別數(shù)據(jù)模式和關(guān)鍵指標(biāo)。數(shù)據(jù)處理模塊需要能夠處理大量數(shù)據(jù)，并確保數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和及時性，以便快速響應(yīng)環(huán)境變化，并為用戶提供準(zhǔn)確的空氣質(zhì)量信息。3.2.3空氣狀況管理空氣狀況管理功能是贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)的基石，其核心在于匯集、保存與整合空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。這一模塊不僅需高效處理來自各監(jiān)測站點的實時數(shù)據(jù)，還需確保這些數(shù)據(jù)能夠安全、有序地存儲于數(shù)據(jù)庫中。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計上，我們特別注重其對于多種空氣質(zhì)量指標(biāo)的兼容性，如PM2.5、PM10、SO2、NO2等關(guān)鍵指標(biāo)，均需能夠精確錄入并長期保存。為使用戶能夠直觀掌握空氣質(zhì)量的實時動態(tài)，前端界面將實時展示最新數(shù)據(jù)，同時提供便捷的歷史數(shù)據(jù)查詢功能，使用戶能夠隨時回溯并比對不同時間段的空氣質(zhì)量狀況。除此之外，本系統(tǒng)還配備了先進的數(shù)據(jù)分析工具，旨在幫助用戶深入理解空氣質(zhì)量的演變趨勢，揭示潛在的健康風(fēng)險，為政府決策和公眾健康防護提供科學(xué)依據(jù)?；赑ython的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)，通過其強大的空氣狀況管理功能，實現(xiàn)了對空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的全面、高效管理，為贛州乃至更大范圍內(nèi)的空氣質(zhì)量改善提供了有力支持?？諝鉅顩r管理模塊的功能結(jié)構(gòu)圖如圖3.4所示。圖3.4空氣狀況管理功能結(jié)構(gòu)圖空氣狀況管理功能介紹：（1）空氣質(zhì)量評估：對當(dāng)前和歷史空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進行分析，評估空氣質(zhì)量狀況。這可能包括檢測污染物濃度、識別超標(biāo)情況和進行健康風(fēng)險評估。（2）污染源識別：通過分析空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)和可能的污染源信息（如工業(yè)排放、交通流量等），識別出造成空氣質(zhì)量下降的主要污染源。（3）預(yù)測與建模：利用歷史和實時數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象信息，通過數(shù)學(xué)模型預(yù)測未來的空氣質(zhì)量狀況。這有助于提前預(yù)警和采取預(yù)防措施。（4）應(yīng)急響應(yīng)計劃：制定應(yīng)對嚴(yán)重空氣污染事件的應(yīng)急計劃，包括啟動預(yù)警系統(tǒng)、限制污染活動和實施減排措施。（5）公眾信息發(fā)布：通過網(wǎng)站、移動應(yīng)用或社交媒體等渠道，向公眾發(fā)布空氣質(zhì)量信息，包括當(dāng)前狀況、預(yù)測結(jié)果和健康建議?？諝鉅顩r管理模塊的設(shè)計目的是為了提高空氣質(zhì)量管理的效率和效果，減少污染對環(huán)境和公眾健康的影響。3.2.4空氣質(zhì)量管理空氣質(zhì)量管理功能是系統(tǒng)的創(chuàng)新之處，它不僅包括手動輸入和管理空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，還包括從互聯(lián)網(wǎng)上自動爬取相關(guān)數(shù)據(jù)的能力。這一模塊的設(shè)計需要考慮到數(shù)據(jù)來源的多樣性和數(shù)據(jù)質(zhì)量的可靠性。系統(tǒng)應(yīng)該能夠定期從公開的環(huán)保部門網(wǎng)站、天氣預(yù)報服務(wù)以及其他可靠的數(shù)據(jù)源自動獲取空氣質(zhì)量指標(biāo)。爬蟲程序應(yīng)該能夠解析這些外部網(wǎng)站的數(shù)據(jù)格式，并將數(shù)據(jù)存儲到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時效性，系統(tǒng)還需要定期更新并驗證數(shù)據(jù)。此外，空氣質(zhì)量管理模塊還應(yīng)提供數(shù)據(jù)可視化功能，使用戶能夠直觀地了解當(dāng)前和歷史的空氣質(zhì)量情況，以及可能的健康影響?？諝赓|(zhì)量管理模塊的功能結(jié)構(gòu)圖如圖3.5所示。圖3.5空氣質(zhì)量管理模塊的功能結(jié)構(gòu)圖空氣質(zhì)量管理模塊功能介紹：（1）數(shù)據(jù)采集：從各種環(huán)境傳感器和監(jiān)測設(shè)備獲取空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括但不限于顆粒物、氣態(tài)污染物（如SO2，NOx，CO，O3等）的濃度等。（2）數(shù)據(jù)處理：處理采集到的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)校準(zhǔn)、清洗、整合、存儲等，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可用性。這個步驟存在許多技術(shù)挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型多樣、數(shù)據(jù)質(zhì)量復(fù)雜等。（3）空氣質(zhì)量評估：通過數(shù)據(jù)審核和數(shù)據(jù)分析，評估實時和歷史空氣質(zhì)量狀況。這也包括了根據(jù)國家和地方的相關(guān)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確定空氣質(zhì)量等級和健康影響。（4）數(shù)據(jù)呈現(xiàn)與公眾信息發(fā)布：將空氣質(zhì)量信息以易于理解的格式（例如圖表，地圖，顏色等級等）呈現(xiàn)，以便提供公眾參考。并通過不同的媒介（如網(wǎng)站、移動應(yīng)用、社交媒體等）公布信息以提升公眾對空氣質(zhì)量的認(rèn)識和理解。3.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計3.3.1數(shù)據(jù)庫E-R圖設(shè)計圖3.6系統(tǒng)總體E-R圖3.3.2數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計本系統(tǒng)共包含7個表:分別是城市區(qū)域表，空氣質(zhì)量表，空氣狀況表，天氣資訊表，用戶信息表，關(guān)于我們表，配置文件表等信息表。表3.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表概覽表序號表名表含義字段數(shù)關(guān)聯(lián)表1user用戶表82chengshiquyu城市區(qū)域3user3kongqizhiliang空氣質(zhì)量7chengshiquyu4kongqizhuangkuang空氣狀況11chengshiquyu5news天氣資訊6chengshiquyu6systemintro關(guān)于我們8user7config配置文件2user城市區(qū)域信息（chengshiquyu）表記錄了贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)中關(guān)于城市區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括主鍵ID、創(chuàng)建時間、城市區(qū)域名稱以及多項空氣質(zhì)量指標(biāo)。城市區(qū)域?qū)嶓w如圖3-7所示，城市區(qū)域信息表設(shè)計如表3.2所示。圖3.7城市區(qū)域?qū)嶓w屬性圖表3.2城市區(qū)域信息（chengshiquyu）表數(shù)據(jù)字段名數(shù)據(jù)類型允許空是否主鍵說明idintNOPK主鍵addtimetimestampNONO創(chuàng)建時間chengshiquyuvarchar(200)NONO城市區(qū)域空氣質(zhì)量信息（kongqizhiliang）表記錄了贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，包含城市區(qū)域、煙塵、懸浮顆粒物等多項關(guān)鍵指標(biāo)。通過該表，用戶可以詳細(xì)了解各區(qū)域的空氣質(zhì)量狀況?？諝赓|(zhì)量實體如圖3.8所示，空氣質(zhì)量信息表設(shè)計如表3.3所示。圖3.8空氣質(zhì)量實體屬性圖表3.3空氣質(zhì)量信息（kongqizhiliang）表數(shù)據(jù)字段名數(shù)據(jù)類型允許空是否主鍵說明idintNOPK主鍵addtimetimestampNONO創(chuàng)建時間riqivarchar(200)NONO日期yubaoshichangvarchar(200)NONO預(yù)報時長zlzsvarchar(200)NONO質(zhì)量指數(shù)kqzlvarchar(200)NONO空氣質(zhì)量sywrwvarchar(200)NONO首要污染物空氣狀況信息（kongqizhuangkuang）表詳細(xì)記錄了空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)。該表包括城市區(qū)域、煙塵、懸浮顆粒物、可吸入顆粒、細(xì)顆粒物等多項指標(biāo)，以及對應(yīng)的空氣質(zhì)量指數(shù)、級別和記錄時間?？諝鉅顩r實體如圖3.9所示，空氣狀況信息表設(shè)計如表3.4所示。圖3.9空氣狀況實體屬性圖表3.4空氣狀況信息（kongqizhuangkuang）表數(shù)據(jù)字段名數(shù)據(jù)類型允許空是否主鍵說明idintNOPK主鍵addtimetimestampNONO創(chuàng)建時間chengshiquyuvarchar(200)NONO城市區(qū)域yanchenvarchar(200)NONO煙塵xuanfukeliwuvarchar(200)NONO懸浮顆粒物kexirukelivarchar(200)NONO可吸入顆粒xikeliwuvarchar(200)NONO細(xì)顆粒物kongqizhiliangzhishuvarchar(200)NONO空氣質(zhì)量指數(shù)zhishujibievarchar(200)NONO指數(shù)級別zhiliangzhishuvarchar(200)NONO質(zhì)量指數(shù)jilushijiandateNONO記錄時間天氣資訊信息（news）表用于存儲和管理與天氣相關(guān)的資訊數(shù)據(jù)。該表包含了標(biāo)題、簡介、圖片鏈接、內(nèi)容等字段，以記錄天氣資訊的詳細(xì)信息。天氣資訊實體如圖3-10所示，天氣資訊信息表設(shè)計如表3.5所示。圖3.10空氣資訊實體屬性圖表3.5天氣資訊信息（news）表數(shù)據(jù)字段名數(shù)據(jù)類型允許空是否主鍵說明idintNOPK主鍵addtimetimestampNONO創(chuàng)建時間titlevarchar(200)NONO標(biāo)題introductionlongtextNONO簡介picturelongtextNONO圖片contentlongtextNONO內(nèi)容用戶信息（yonghu）表記錄了贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)的用戶數(shù)據(jù)。表格主要存儲用戶的基本信息，包括賬號、密碼、姓名、頭像、性別、聯(lián)系方式等內(nèi)容，能夠用于用戶注冊、登錄和管理員管理用戶信息。用戶信息實體如圖3.11所示，用戶信息表設(shè)計如表3.6所示。圖3.11用戶信息實體屬性圖表3.6用戶信息（yonghu）表數(shù)據(jù)字段名數(shù)據(jù)類型允許空是否主鍵說明idintNOPK主鍵addtimetimestampNONO創(chuàng)建時間yonghuzhanghaovarchar(200)NONO用戶賬號mimavarchar(200)NONO密碼yonghuxingmingvarchar(200)NONO用戶姓名touxianglongtextNONO頭像xingbievarchar(200)NONO性別lianxifangshivarchar(200)NONO聯(lián)系方式關(guān)于我們信息（systemintro）表，它詳細(xì)記錄了系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息。該表包含了諸如系統(tǒng)名稱、版本號、開發(fā)者、發(fā)布日期等關(guān)鍵字段，為我們提供了關(guān)于系統(tǒng)的全面了解，是系統(tǒng)維護和管理的重要參考。關(guān)于我們實體如圖3.12所示，關(guān)于我們信息表設(shè)計如表3.7所示。圖3.12關(guān)于我們實體屬性圖表3.7關(guān)于我們信息（systemintro）表數(shù)據(jù)字段名數(shù)據(jù)類型允許空是否主鍵說明idintNOPK主鍵addtimetimestampNONO創(chuàng)建時間titlevarchar(200)NONO標(biāo)題subtitlevarchar(200)NONO副標(biāo)題contentlongtextNONO內(nèi)容picture1longtextNONO圖片1picture2longtextNONO圖片2picture3longtextNONO圖片3配置文件信息（config）表主要用于存儲和管理系統(tǒng)的配置數(shù)據(jù)。該表包含多個字段，如配置項名稱、配置項值、描述信息等，用于記錄系統(tǒng)各個功能模塊的參數(shù)設(shè)置。通過查詢和修改該表，用戶可以方便地調(diào)整系統(tǒng)配置，以滿足不同需求。配置文件實體如圖3.13所示，配置文件信息表設(shè)計如表3.8所示。圖3.13配置文件實體屬性圖表3.8配置文件信息（config）表數(shù)據(jù)字段名數(shù)據(jù)類型允許空是否主鍵說明idintNOPK主鍵namevarchar(100)NONO配置參數(shù)名稱valuevarchar(100)NONO配置參數(shù)值

第4章系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn)4.1開發(fā)工具的選擇4.1.1Python語言介紹Python是目前最受歡迎的高級語言之一，它以極簡主義而著稱，擁有簡潔明了的語法結(jié)構(gòu)和強大的可讀性。在Python中的所有對象都能用Python編寫出來。這將大大提高Python語言開發(fā)的效率。Python的開發(fā)環(huán)境主要基于Python語言。許多大型軟件公司為了提高開發(fā)效率提供了比JDK更方便的工具來完成所有Python語言的編寫工作。在可視化開發(fā)工具中，Pycharm、Eclipse和VisualStudio是比較普遍使用的。簡化了編程過程并提高了開發(fā)效率。由于Python語言功能強大且開發(fā)效率極高，近年來Python語言非常熱門，許多高校也都新增了Python課程。Python是一門非常受歡迎的編程語言，特別是在處理大型數(shù)據(jù)庫和人工智能等領(lǐng)域，因為Python擁有非常成熟的類庫。4.1.2Pycharm介紹Python是一種目前非常受歡迎的編程語言，尤其在大數(shù)據(jù)處理和人工智能領(lǐng)域具有獨特優(yōu)勢，因此為了更加有效地進行開發(fā)工作，選擇Python是一個不錯的選擇。目前有很多可以提升Python開發(fā)效率的工具，比如常用的Pycharm，JetBrains開發(fā)的另一款廣為人知的IDE開發(fā)工具是PyCharm，PyCharm和IDEA在許多方面有很多相似之處。代碼開發(fā)效率在一定程度上會因為擁有大量的代碼提示、代碼高亮顯示和方便的快捷鍵等功能而得到極大的提高。由于它和Idea同出一家公司，因此在許多方面極其相似，因而更受歡迎。4.1.3MySQL數(shù)據(jù)庫介紹當(dāng)前主流的數(shù)據(jù)庫有微軟的SQLServer，MySQL數(shù)據(jù)庫是本系統(tǒng)所采用的數(shù)據(jù)庫選擇方面使用率最高的數(shù)據(jù)庫。Oracle和MySQL都是骨文公司的產(chǎn)品。相較于Oracle，MySQL更加輕便小巧，常用于功能例如視圖、存儲過程和事務(wù)等。它具備幾乎所有的功能，并且它能夠執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢。MySQL是一種開源數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它不僅具有免費的優(yōu)勢，更重要的是它可以在各種操作系統(tǒng)上運行，具有跨平臺的特性。MySQL能夠脫穎而出的重要原因之一是其出色的儲介質(zhì)。4.1.4DJANGO框架模式Django是一種用Python編寫的自由并開放源代碼的Web框架，其高度完善的特性使得它在構(gòu)建網(wǎng)頁方面表現(xiàn)出色?；贛VC模型。Django框架采用了Model-View-Template的設(shè)計模式，在從MVC繼承了可重用的優(yōu)點，因此能夠?qū)崿F(xiàn)方便快捷的開發(fā)、高復(fù)用率、簡單的部署，維護成本低等。Python和Django框架是最適合用于部署網(wǎng)站的最佳組合，因為它們的設(shè)計和開發(fā)都非常簡單。Django框架在設(shè)計模式上參考了MVC框架的思想并做出改進，將視圖部分拆分為兩個組成部分。Template模塊與View模塊是用來處理邏輯和展現(xiàn)網(wǎng)頁的。該模型采用ORM技術(shù)。利用Python類的面向?qū)ο缶幊谭绞教娲藗鹘y(tǒng)的使用SQL語句進行數(shù)據(jù)庫操作的方法，使操作更加簡便。Django框架的MVT模型結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖4.1MTV模型結(jié)構(gòu)圖（1）路由(URLs)：URL映射器根據(jù)請求URL將HTTP請求指向?qū)?yīng)的視圖。（2）視圖(Views)：視圖是處理HTTP請求并返回HTTP響應(yīng)的請求處理函數(shù)。查看通過模型訪問響應(yīng)請求。（3）模型(Models)：模型是Python對象，用來定義應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和管理數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的方法，記錄查詢的機制。（4）模板(Templates)：模板是一種文本文件，用于定義文件（比如HTML頁面）的結(jié)構(gòu)或布局，以便表示實際內(nèi)容的位置，模板將按照指定格式接收視圖返回的數(shù)據(jù)。4.2開發(fā)環(huán)境搭建為確?？諝赓|(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)的順利開發(fā)，本研究首先對開發(fā)環(huán)境進行了細(xì)致的搭建。開發(fā)環(huán)境的搭建是確保軟件開發(fā)流程順暢進行的基礎(chǔ)，也是保證團隊協(xié)作效率和軟件質(zhì)量的關(guān)鍵。以下是本研究所采用的開發(fā)環(huán)境搭建的具體步驟和配置。操作系統(tǒng)與硬件環(huán)境：選擇了Windows10作為主要開發(fā)操作系統(tǒng)，因其廣泛的應(yīng)用和支持。開發(fā)機器配置了至少8GBRAM，以確保足夠的運行內(nèi)存來支持開發(fā)工具和服務(wù)器。確保至少256GB的硬盤空間，以便存儲開發(fā)過程中產(chǎn)生的各類文件和數(shù)據(jù)庫。軟件開發(fā)工具：集成開發(fā)環(huán)境（IDE）：采用PyCharm，因其輕量級且支持多種編程語言和框架。前端開發(fā)：安裝了Node.js和npm作為前端開發(fā)環(huán)境，允許使用各種前端庫和框架，如React。后端開發(fā)：選擇了Python作為后端開發(fā)語言，并搭建了Django框架，以利于快速開發(fā)和部署。數(shù)據(jù)庫：安裝了MySQL作為主要的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以存儲和管理監(jiān)測數(shù)據(jù)。4.3主要模塊的實現(xiàn)4.3.1用戶管理贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)中，操作人員可以通過用戶管理模塊輸入用戶賬號和密碼進行管理。點擊用戶管理中的[提交]按鈕后，系統(tǒng)會將用戶填寫的基本信息包括姓名、頭像、性別、聯(lián)系方式等進行保存。使用表單提交的時候就不會漏填必填項。通過mysql_query方法將數(shù)據(jù)添加到y(tǒng)onghu數(shù)據(jù)庫表中，并在頁面中使用required屬性進行控件的非空驗證，這樣用戶在提交表單時就不會遺漏必填項。未輸入時，系統(tǒng)將給出相應(yīng)的指示?；赑ython的贛州地區(qū)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析及可視化系統(tǒng)用戶信息添加界面如圖4.2圖4.2用戶添加頁面相關(guān)代碼片段如下：try:__foreEndListAuth__=yonghu.__foreEndListAuth__except:__foreEndListAuth__=Noneif__foreEndListAuth__and__foreEndListAuth__!="否":tablename=session.get("tablename")iftablename!="users":req_dict['userid']=session.get("params").get("id")error=yonghu.createbyreq(yonghu,yonghu,req_dict)iferror!=None:msg['code']=crud_error_codemsg['msg']=errorreturnjsonify(msg)基于python的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)的管理員在上一步中對用戶信息進行了添加操作之后還根據(jù)對用戶信息進行管理的操作，主要包括根據(jù)關(guān)鍵字對用戶信息進行查詢，對有誤的信息進行修改，對不需要的用戶信息進行刪除等操作?；趐ython的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)用戶管理界面如圖4.3所示圖4.3用戶管理列表頁面相關(guān)代碼片段如下：defpythonj6707_yonghu_session():''''''ifrequest.method=='GET':msg={"code":normal_code,"data":{}}req_dict={"id":session.get('params').get("id")}msg['data']=yonghu.getbyparams(yonghu,yonghu,req_dict)[0]returnjsonify(msg)4.3.2城市區(qū)域管理基于python的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)中的操作員有權(quán)限對城市區(qū)域進行管理，可通過輸入相應(yīng)的城市進行城市區(qū)域管理。點擊城市區(qū)域管理界面中的[提交]按鈕，系統(tǒng)將會使用mysql_query方法將用戶輸入的區(qū)域等基本信息添加到數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫城市區(qū)域表中，我們在頁面中使用required來實現(xiàn)控件的非空驗證，以免用戶在未輸入信息時提交。基于python的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)城市區(qū)域信息添加界面如圖4.4所示。圖4.4城市區(qū)域添加頁面相關(guān)代碼片段如下：try:__foreEndListAuth__=chengshiquyu.__foreEndListAuth__except:__foreEndListAuth__=Noneif__foreEndListAuth__and__foreEndListAuth__!="否":tablename=session.get("tablename")iftablename!="users":req_dict['userid']=session.get("params").get("id")error=chengshiquyu.createbyreq(chengshiquyu,chengshiquyu,req_dict)iferror!=None:msg['code']=crud_error_codemsg['msg']=errorreturnjsonify(msg)基于python的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)的管理員在根據(jù)市區(qū)的信息進行了修改操作，將城市區(qū)域信息添加操作和市區(qū)信息修改操作分開描述。執(zhí)行所需的城市區(qū)域信息，如刪除等操作。城市區(qū)域管理界面如圖4.5所示圖4.5城市區(qū)域管理列表頁面相關(guān)代碼片段如下：defpythonj6707_chengshiquyu_info(id_):''''''ifrequest.method=='GET':msg={"code":normal_code,"msg":"success","data":{}}data=chengshiquyu.getbyid(chengshiquyu,chengshiquyu,int(id_))iflen(data)>0:msg['data']=data[0]if__browseClick__and"clicknum"inchengshiquyu.__table__.columns:click_dict={"id":int(id_),"clicknum":str(int(data[0].get("clicknum")or0)+1)}ret=chengshiquyu.updatebyparams(chengshiquyu,chengshiquyu,click_dict)ifret!=None:msg['code']=crud_error_codemsg['msg']=retreturnjsonify(msg)4.3.3空氣狀況管理基于python的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)的操作人員可以管理空氣狀況，在空氣狀況管理中輸入對應(yīng)的城市區(qū)域+煙塵+懸浮顆粒物+可吸入顆粒+細(xì)顆粒物+空氣質(zhì)量指數(shù)+指數(shù)級別+質(zhì)量指數(shù)+記錄時間等基本信息后點擊空氣狀況管理中的[提交]按鈕，系統(tǒng)會將用戶輸入的信息通過mysql_query方法將數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)庫kongqizhuangkuang表中，在頁面中我們通過required來進行控件的非空驗證，這樣用戶在沒有輸入信息的時候系統(tǒng)會給出對應(yīng)的提示?？諝鉅顩r信息添加界面如圖4.6所示。圖4.6空氣狀況添加頁面相關(guān)代碼片段如下：except:__foreEndListAuth__=Noneif__foreEndListAuth__and__foreEndListAuth__!="否":tablename=session.get("tablename")iftablename!="users":req_dict['userid']=session.get("params").get("id")error=kongqizhuangkuang.createbyreq(kongqizhuangkuang,kongqizhuangkuang,req_dict)iferror!=None:msg['code']=crud_error_codemsg['msg']=errorreturnjsonify(msg)基于python的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)的管理員在上一步中對空氣狀況信息進行了添加操作之后還根據(jù)對空氣狀況信息進行管理的操作，主要包括根據(jù)關(guān)鍵字對空氣狀況信息進行查詢，對有誤的信息進行修改，對不需要的空氣狀況信息進行刪除等操作?；趐ython的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)空氣狀況管理界面如圖4.7所示。圖4.7空氣狀況管理列表頁面相關(guān)代碼片段如下：defpythonj6707_kongqizhuangkuang_count():''''''ifrequest.method=='GET':msg={"code":normal_code,"msg":"success","data":0}req_dict=session.get("req_dict")userinfo=session.get("params")msg['data']=kongqizhuangkuang.count(kongqizhuangkuang,kongqizhuangkuang,req_dict)returnjsonify(msg)4.3.4天氣資訊管理人員可以使用監(jiān)控系統(tǒng)來管理室內(nèi)空氣質(zhì)量，并根據(jù)具體情況進行調(diào)節(jié)。點擊后記錄城市區(qū)域的煙塵、懸浮顆粒物和可吸入顆粒物等空氣質(zhì)量指數(shù)及其級別，記錄相應(yīng)的質(zhì)量指數(shù)和時間?？諝鉅顩r管理系統(tǒng)的提交功能，可以將用戶輸入的信息通過SQL語句的方式添加到數(shù)據(jù)庫中，會提醒用戶必須填寫信息。系統(tǒng)在用戶點擊管理界面的提交按鈕后，會利用mysql_query方法將用戶輸入的信息添加到數(shù)據(jù)庫的news表中。為了確保輸入信息的完整性，我們在頁面中設(shè)置了required屬性來進行控件的非空驗證，這樣用戶如果未輸入信息，系統(tǒng)將會給出相應(yīng)的提示。天氣資訊信息添加界面如圖4.8所示。圖4.8天氣資訊添加頁面相關(guān)代碼片段如下：if__foreEndListAuth__and__foreEndListAuth__!="否":tablename=session.get("tablename")iftablename!="users":req_dict['userid']=session.get("params").get("id")error=news.createbyreq(news,news,req_dict)iferror!=None:msg['code']=crud_error_codemsg['msg']=errorreturnjsonify(msg)基于python的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)的管理員在上一步中對天氣資訊信息進行了添加操作之后還根據(jù)對天氣資訊信息進行管理的操作，根據(jù)用戶的個人喜好設(shè)置定制了推送的頻率和內(nèi)容。錯誤的信息進行刪除等操作。天氣資訊管理界面如圖4.9所示。圖4.9天氣資訊管理列表頁面相關(guān)代碼片段如下：defpythonj6707_news_remind(columnName,type):''''''ifrequest.method=='GET':msg={"code":normal_code,'count':0}#組合查詢參數(shù)params=session.get("req_dict")ifint(type)==1:#數(shù)字ifparams.get('remindstart')==Noneandparams.get('remindend')!=None:remindstart=0remindend=int(params['remindend'])elifparams.get('remindstart')!=Noneandparams.get('remindend')==None:remindstart=int(params['remindstart'])remindend=999999elifparams.get('remindstart')==Noneandparams.get('remindend')==None:remindstart=0remindend=999999elifint(type)==2:#日期current_time=int(time.time())ifparams.get('remindstart')==Noneandparams.get('remindend')!=None:starttime=current_time-60*60*24*365*2params['remindstart']=time.strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S",time.localtime(starttime))endtime=current_time+60*60*24*params.get('remindend')params['remindend']=time.strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S",time.localtime(endtime))elifparams.get('remindstart')!=Noneandparams.get('remindend')==None:starttime=current_time-60*60*24*params.get('remindstart')params['remindstart']=time.strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S",time.localtime(starttime))endtime=current_time+60*60*24*365*2params['remindend']=time.strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S",time.localtime(endtime))elifparams.get('remindstart')==Noneandparams.get('remindend')==None:starttime=current_time-60*60*24*365*2params['remindstart']=time.strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S",time.localtime(starttime))endtime=current_time+60*60*24*365*2params['remindend']=time.strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S",time.localtime(endtime))data=news.getbetweenparams(news,news,columnName,{"remindStart":remindstart,"remindEnd":remindend})msg['count']=len(data)returnjsonify(msg)4.3.5空氣質(zhì)量管理啟動項目，運行爬蟲程序，首先通過指定的URL進行過濾，然后將待抓取的URL放入抓取隊列中。接著讀取URL，解析DNS，下載網(wǎng)頁內(nèi)容，將文本內(nèi)容通過BeautifulSoup進行存儲?；趐ython的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)空氣質(zhì)量信息爬取界面如圖4.10所示。圖4.10空氣質(zhì)量添加頁面相關(guān)代碼片段如下：if__foreEndListAuth__and__foreEndListAuth__!="否":tablename=session.get("tablename")iftablename!="users":req_dict['userid']=session.get("params").get("id")error=kongqizhiliang.createbyreq(kongqizhiliang,kongqizhiliang,req_dict)iferror!=None:msg['code']=crud_error_codemsg['msg']=errorreturnjsonify(msg)基于python的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)的管理員在上一步中對空氣質(zhì)量信息進行了爬取操作之后還根據(jù)對空氣質(zhì)量信息進行管理的操作，主要包括根據(jù)關(guān)鍵字對空氣質(zhì)量信息進行查詢，對有誤的信息進行修改，對不需要的空氣質(zhì)量信息進行刪除等操作?；趐ython的贛州空氣質(zhì)量監(jiān)測可視化分析系統(tǒng)空氣質(zhì)量管理界面如圖4.11所示。圖4.11空氣質(zhì)量管理列表頁面相關(guān)代碼片段如下：defpythonj6707_kongqizhiliang_autoSort2():ifrequest.method=='GET':leixing=set()req_dict=session.get("req_dict")userinfo=session.get("params")sql="selectinteltypefromstoreupwhereuserid="+userinfo.get("id")+"andtablename='kongqizhiliang'orderbyaddtimedesc"try:data=db.session.execute(sql)rows=data.fetchall()forrowinrows:foriteminrow:ifitem!=None:leixing.add(item)except:leixing=set()L=[]sql="select*fromkongqizhiliangwhere$intelRecomColumnin('%s"%("','").join(leixing)+"')unionallselect*fromkongqizhiliangwhere$intelRecomColumnnotin('%s"%("','").join(leixing)+"')"data=db.session.execute(sql)data_dict=[dict(zip(result.keys(),result))forresultindata.fetchall()]foronline_dictindata_dict:forkeyinonline_dict:if'datetime.datetime'instr(type(online_dict[key])):online_dict[key]=online_dict[key].strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S")else:passL.append(online_dict)returnjsonify({"code":0,"msg":'',"data":{"currPage":1,"totalPage":1,"total":1,"pageSize":5,"list":L[0:int(req_dict['limit'])]}})

第5章系統(tǒng)測