はじめに
みなさん、こんにちは。GWはいかがお過ごしでしたでしょうか？
本社がある札幌も徐々に暖かくなってきており、もう冬の寒さは来ないでほしいなと願うばかりです・・・。
さて、前回までは、2回を通して機械学習させてきた内容をwebアプリ化しました。まだご覧になっていない方、ぜひご覧ください。
データベースを作ってみる
今回つくるもの
前回のwebアプリ編では、位置情報から捨てたいゴミが何ゴミに当たるかをやってきました。その際は、テストとして3都市だけ記載されたjsonファイルをデータとして読み込ませていましたが、それではデータを変更するときや新たに追加するときに、実用的ではありません。
編集や新規追加ができるような、実用的な環境にするためには、データベースというものがあります。今回は、このデータベースにゴミについての情報を載せられるようにしてみました。
今回使用する技術
今回は、DjangoとSQLiteの二つを使用して、データベースを作っていきます。
Djangoは、Webアプリケーションフレームワークで、前回まで使用していたStreamlitと同様のものです。データベースなど大規模なデータを扱う際には、こちらのDjangoの方が向いているので、今回はこちらを使用しました。データベースをグラフィカルに操作させるために必要なフレームワークです。
SQLiteは、今回作りたいテーマでもあるデータベースの役割を担ってくれます。データを保存してくれる倉庫の役割を担ってくれます。データベースと聞くと、難しそうなイメージがありますが、Djangoからグラフィカルに登録できるので、今回は直接操作する心配はないです！
作成してみよう
Django・SQLiteの準備
まずは環境を構築していきます。これは以前作ったこともあるので、復習のような形になりますね！
python3 -m venv venv # 仮想環境の作成
source venv/bin/activate # Mac/Linux の仮想環境の起動
venv\Scripts\activate # Windows の仮想環境の起動
pip install django torch torchvision pillow # djangoのインストール続いて、Djangoプロジェクトの作成をしていきます。次のコマンドを入力すると、勝手にファイルが作成されます。データベースなど必要なものが揃ってますね。
django-admin startproject garbage_project
出来上がったのが確認できたら、続けて以下のコマンドを入力していきましょう！
cd garbage_project # 先ほどできたgarbage_projectのファイルの中に入ります
python manage.py startapp garbage # garbage_project内のmanage.pyを起動させますそうすると、garbageというファイルができたでしょうか。ここまでできた人は、順調です！
続けて、モデル定義をしていきます。
garbageファイルの中に、models.pyというファイルがあると思います。それをエディターで開き、下記のプログラムを書いていきましょう！
from django.db import models
class Region(models.Model):
name = models.CharField(max_length=100)
def __str__(self):
return self.name
class GarbageRule(models.Model):
region = models.ForeignKey(Region, on_delete=models.CASCADE)
garbage_name = models.CharField(max_length=100)
category = models.CharField(max_length=100)
def __str__(self):
return f"{self.garbage_name} ({self.category})"モデル定義とは、データベースに保存する情報の設計図を作る作業のことです。class 〇〇で、ルールを保存する表（テーブル）を作っています。
続けて、管理画面でデータ管理ができるよう、設計していきます。
先ほどと同じくgarbageファイルの中に、admin.pyというファイルがあると思います。こちらもエディターで開いて、下記のプログラムを書いていきましょう！
from django.contrib import admin
from .models import Region, GarbageRule
admin.site.register(Region)
admin.site.register(GarbageRule)ここでは、先ほど作ったmodels.pyを管理画面に表示させたり、操作できるようにしています。これを記述しないと、先ほど作ったものが管理画面には表示されなくなってしまうので、忘れないようにしましょう！
続いて、初期設定をしていきます。以下のコマンドをターミナルに入力していきましょう。
# 初期設定
python manage.py makemigrations # モデルの変更点をマイグレーションファイルとして保存
python manage.py migrate # 管理画面にログインする「管理者アカウント」を作成
python manage.py createsuperuser # Django開発用サーバーの起動すると、ターミナルに３回入力する項目が出てきます。ここでは、管理画面にログインするためのログイン情報を作っていきます。次のように入力していきましょう。
Username (leave blank to use 'user_PC'): # EnterでOK
Email address: ＃ test@example.comと適当なアドレスでOK
Password # ２回聞かれます。見えませんが、同じものを入力しましょう。これで準備は完了です！
最後に、次のコマンドを入力して実行しましょう。Starting development server at… の部分に、URLが表示されますから、それをブラウザで起動してみてください。
python manage.py runserverすると、Usernameとpasswordを求められますので、先ほどログイン情報を作った時の情報を入力しましょう。（Usernameを空欄でEnterした人は、パソコンの名前になると思います。この場合、user_PCですね。）
ログインできたら、下記のような画面が表示されます。ここまでできたら、管理画面の初期状態まで完成です！
管理画面にゴミの情報を登録できるようにする
さて、先ほどの画面まで順調に進められた！と喜んでいたのですが、実はこれではうまくいっていなかったようです。というのも、先ほどの画面はユーザー管理まではできているのですが、肝心なゴミ出しの管理ができていないようです・・・。
chatGPTに聞いてみたところ、次のような原因が考えられました。
これを元に原因を調べてみると、【原因②】 INSTALLED_APPS にアプリ名が記載されていないが怪しそうです。settings.pyを開いてみると、garbageがありませんでした。そこで、これを追加してみます！
INSTALLED_APPS = [
'django.contrib.admin',
'django.contrib.auth',
'django.contrib.contenttypes',
'django.contrib.sessions',
'django.contrib.messages',
'django.contrib.staticfiles',
'garbage', # ← 追加！
]しかし、それでもうまく動かず、エラーが出てきてしまいます・・・。
さらに調べてみたところ、admin.pyとmodels.pyで、モデルの定義が合っていないことが原因でした。そこで、models.pyに定義されていないGarbageCategoryを定義することにしました。新たに以下のように書き換えます。
from django.db import models
class GarbageCategory(models.Model):
name = models.CharField(max_length=50) # 例：燃えるゴミ、プラスチック、紙など
def __str__(self):
return self.name
class City(models.Model):
name = models.CharField(max_length=100) # 例：札幌市、渋谷区
def __str__(self):
return self.name
class CityCategoryName(models.Model):
city = models.ForeignKey(City, on_delete=models.CASCADE)
category = models.ForeignKey(GarbageCategory, on_delete=models.CASCADE)
display_name = models.CharField(max_length=100) # 地域での呼び名（例：プラゴミ）
def __str__(self):
return f"{self.city.name} - {self.display_name}"また、admin.pyも次のように書き換えました。
from django.contrib import admin
from .models import GarbageCategory, City, CityCategoryName
admin.site.register(GarbageCategory)
admin.site.register(City)
admin.site.register(CityCategoryName)ここまでできたら、作ってきたプログラムを保存して、データベースに登録していきます。ターミナルで以下のコマンドを実行していきましょう。
python manage.py makemigrations
python manage.py migrate登録が無事に完了したら、以下のコマンドを実行してサーバーを起動します。表示されたURLに/adminを追加し、管理画面を開いてみましょう。すると、先ほどのユーザー管理の項目の下に、Garbage categoriesができいることがわかります。無事に成功です！
ここまでできれば、手動でグラフィカルにゴミの情報を登録できます！
実行してみよう
ゴミの情報を登録する
データベースがしっかりと動作するか確認するために、ゴミ情報を登録してみましょう。今回は、前回試したように、３通りの燃えるゴミの言い方を登録してみます。
Garbage categorysには、画像のゴミのカテゴリを登録していきます。今は初めて機械学習させたモデルを使いまわしているので４種類で大きく分けていますが、今後、これがゴミ単位ごとに分類するとき（例えば、ちり紙や卵の殻など）に必要になってきます。
登録したら、SAVEを押して緑のチェックマークが出れば成功です。
Citysには、都市の名前が入ります。ここは、登録したい都市の名前を入れていきましょう。今回はお試しで、前回同様に札幌市・千代田区・北九州市を追加していきます。登録したら、Save and add anotherを追加して、３つの都市を追加していきましょう。追加ができると、Citysの項目は次のようになります。
City category namesは、先ほどまで登録してきた都市とカテゴリーから、捨てたいゴミがその地域では何ゴミになるのか、判定を作っていきます。都市の名前とカテゴリーを選択して、その都市ではそのカテゴリーが何ゴミになるのかをDisplay nameに登録していきましょう。三都市登録できたら、データベースの登録は以上です！
登録したデータが正しく動作するか確認してみる
それでは、登録した内容が正しく呼び出せるか、やってみましょう。garbageファイルの中に、新しくutils.pyというファイルを作り、以下のようなプログラムを作ります。
# garbage/utils.py
from .models import City, GarbageCategory, CityCategoryName
def get_local_garbage_name(city_name, common_category_name):
try:
city = City.objects.get(name=city_name)
except City.DoesNotExist:
return f"{city_name} は登録されていません。"
try:
category = GarbageCategory.objects.get(name=common_category_name)
except GarbageCategory.DoesNotExist:
return f"{common_category_name} は共通分類として登録されていません。"
try:
mapping = CityCategoryName.objects.get(city=city, category=category)
return mapping.display_name
except CityCategoryName.DoesNotExist:
return f"{city_name} に {common_category_name} の分類名は登録されていません。"その後、Djangoのシェルを開き、関数をインポートさせて実行させてみましょう。今回はこれを3都市分やってみます。すると・・・。
python manage.py shell ＃ シェルを開く
from garbage.utils import get_local_garbage_name ＃ 関数をインポート
get_local_garbage_name("札幌市", "燃えるゴミ") ＃ ”都市”では”燃えるゴミ”が何ゴミか聞くしっかりと登録した実行結果が返ってきました！
さいごに
今回は、データベースをつかってゴミについてのデータを登録してみました。これをいままで作ってきたwebアプリと合体できれば、データベースの部分はこれで賄えそうです。よければGitHubにも内容をまとめていますので、ご覧ください。
今後、さらにゴミの種類を増やしたり、LINEなどの身近なSNSに連携できたりしたら、さらに実用的なゴミ出しアプリになりそうです。もう少しでそこまで達成できそうですね！
今回もご覧いただき、ありがとうございました！