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水利数字孪生实验四

2026-06-04 06:54:10

来源：本站编辑

阅读量：

新增接口 `/api/station/level新增GET接口 `/api/station/search@app.route("/api/station/level"5000/api/station/level5000/api/station/1`for station in station_list if keyword in station["name"]3. [Python下载](https# 扩展接口3`/api/station/id>` 根据ID查询单站水位数据if station[

# 实验：Flask水利水位站API接口开发

![linux.jpeg](/u/cms/www/202109/1311124778bk.jpeg)

## 实验要求
1. 代码提交到gitee仓库
2.实验报告以“学号-姓名-水利数字孪生平台设计架构实验四”命名，按时提交到雨课堂水利数字孪生平台设计架构实验四，把代码仓库地址写入实验报告里，且代码仓库访问权限为公开，以便于教师批改时能够查看代码仓库。

## 参考资料
1. [Python快速入门参考](https://liaoxuefeng.com/books/python/introduction/index.html "Python快速入门参考")
2. 如果使用Pycharm，参阅 [PyCharm基本操作入门](https://blog.csdn.net/m0_62283350/article/details/140865056 "PyCharm基本操作入门")
3. [Python下载](https://blog.csdn.net/m0_65619954/article/details/140897423 "Python下载")
4. git下载，链接: https://pan.baidu.com/s/1adT2dvmJoI6WB1VgdbfXnQ?pwd=38ac 提取码: 38ac
5. Pycharm 社区版下载，通过网盘分享的文件：pycharm-community-2024.3.5.exe
链接: https://pan.baidu.com/s/1tGD7ubFBbegMeTHUtXUfzQ?pwd=6fxh 提取码: 6fxh
6. PyCharm 专业版，链接: https://pan.baidu.com/s/1YaVkp1xdatpjN7OwXLsfvQ?pwd=knwq 提取码: knwq
7. 可以自由选择自己感兴趣的代码编辑器

### 一、实验难度：★★

### 二、实验目的

1\. 掌握Flask框架基础使用，搭建本地后端服务

2\. 开发两个水利专用GET接口，实现数据查询功能

3\. 配置跨域，为前端联调做准备

4\. 掌握接口测试、URL访问调试方法

### 三、实验环境与依赖

Python3.12+

安装命令：`pip install flask`

### 四、实验任务

1\. 读取本地JSON水位站数据[water_stations.json](/u/cms/www/202606/03192639mkqa.zip)，下载下来解压出来water_stations.json，放到与app.py同级目录下

2\. 开发接口1：`/api/stations` 获取全部站点基础列表

3\. 开发接口2：`/api/station/id>` 根据ID查询单站水位数据

4\. 配置全局跨域，解决前端请求报错

### 五、完整后端代码（app\.py）

```python
from flask import Flask, jsonify
import json

app = Flask(__name__)

# 加载本地水位站数据
def load_stations_data():
    with open("water_stations.json", "r", encoding="utf-8") as f:
        return json.load(f)

# 接口1：获取所有水位站列表
@app.route("/api/stations", methods=["GET"])
def get_all_stations():
    station_list = load_stations_data()
    res_data = [
        {"id": item["id"], "name": item["name"], "lon": item["lon"], "lat": item["lat"]}
        for item in station_list
    ]
    return jsonify({"code": 200, "data": res_data})

# 接口2：根据站点ID查询水位监测数据
@app.route("/api/station/<int:station_id>", methods=["GET"])
def get_station_water_level(station_id):
    station_list = load_stations_data()
    for station in station_list:
        if station["id"] == station_id:
            return jsonify({
                "code": 200,
                "data": {
                    "station_id": station["id"],
                    "name": station["name"],
                    "level": station["level"],
                    "time": station["time"]
                }
            })
    return jsonify({"code": 404, "msg": "该水位站点不存在"}), 404

# 全局跨域配置
@app.after_request
def cors_middleware(response):
    response.headers["Access-Control-Allow-Origin"] = "*"
    response.headers["Access-Control-Allow-Methods"] = "GET,POST,OPTIONS"
    response.headers["Access-Control-Allow-Headers"] = "*"
    return response

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=5000, debug=True)
```

### 六、实验运行与测试

1. 启动命令：`python app.py`
2. 打开浏览器，输入下面地址，测试返回结果
测试地址1（全部站点）：`http://127.0.0.1:5000/api/stations`
测试地址2（单站数据）：`http://127.0.0.1:5000/api/station/1`

### 七、实验成果

1\. 可正常运行的 app\.py 代码

2\. 两个接口浏览器正常访问、返回JSON数据截图

## 八、能力扩展选做题（选做）

本部分为拓展练习，可自主完成，提升项目工程化与接口开发能力。

### 扩展题1：新增站点名称模糊查询接口（基础扩展）

#### 1\. 实验需求

基于原有项目，新增GET接口 `/api/station/search?name=关键词`，支持根据站点名称模糊匹配查询对应水位站数据，无关键词、无匹配数据时返回规范报错信息。

#### 2\. 参考实现代码

```python
# 扩展接口3：根据名称模糊查询站点
@app.route("/api/station/search", methods=["GET"])
def search_station_by_name():
    from flask import request  # 获取URL请求参数
    keyword = request.args.get("name", "")
    # 参数非空校验
    if not keyword:
        return jsonify({"code": 400, "msg": "请输入查询关键词"}), 400

station_list = load_stations_data()
    # 模糊匹配筛选数据
    result = [
        {"id": station["id"], "name": station["name"], "level": station["level"], "time": station["time"]}
        for station in station_list if keyword in station["name"]
    ]

if result:
        return jsonify({"code": 200, "count": len(result), "data": result})
    return jsonify({"code": 404, "msg": "未找到匹配站点"}), 404
```
3. 测试地址：`http://127.0.0.1:5000/api/station/search?name=湖`

### 扩展题2：全局异常处理与参数合法性校验（健壮性优化）

#### 1\. 实验需求

优化项目容错性，新增**全局统一异常捕获**、404接口不存在异常处理，同时对接口请求参数做合法性校验，避免程序崩溃，统一接口返回格式。

#### 2\. 新增核心代码（可直接嵌入主程序）

```python
# 全局服务器异常捕获
@app.errorhandler(Exception)
def handle_server_exception(e):
    return jsonify({
        "code": 500,
        "msg": "服务器内部异常",
        "error_info": str(e)
    }), 500

# 全局404接口不存在异常处理
@app.errorhandler(404)
def handle_not_found(e):
    return jsonify(code=404, msg="请求的接口不存在，请检查URL"), 404
```
3. 测试地址：
`http://127.0.0.1:5000/api/station/alarm`

### 扩展题3：水位阈值筛选接口（综合应用扩展）

#### 1\. 实验需求

新增接口 `/api/station/level?min=阈值`，实现根据**最低水位阈值**筛选站点，返回水位大于等于指定阈值的所有站点数据，同时增加参数类型校验。

#### 2\. 参考实现代码

```python
@app.route("/api/station/level", methods=["GET"])
def filter_station_by_level():
    # 参数类型校验与异常捕获
    try:
        min_level = float(request.args.get("min", 0))
    except ValueError:
        return jsonify(code=400, msg="参数错误：水位阈值必须为数字"),400

station_list = load_stations_data()
    # 筛选水位达标站点
    result = [
        {"id": s["id"], "name": s["name"], "level": s["level"], "time": s["time"]}
        for s in station_list if s["level"] >= min_level
    ]
    return jsonify(code=200, count=len(result), data=result)
```

#### 3\. 测试地址

`http://127.0.0.1:5000/api/station/level?min=3`

---

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