数据库问答系统

项目概述

数据库问答系统是基于Django框架构建的智能知识图谱问答平台，旨在实现结构化数据库与自然语言问答的高效融合。系统通过将结构化数据导入Neo4j图数据库构建知识图谱，结合大语言模型（OpenAI GPT-4o-mini）实现智能问答与图谱可视化查询，提升用户从数据库中获取知识的便捷性和交互体验。

核心价值在于：

• 利用图数据库的关系型数据优势，实现复杂实体及其关联信息的高效管理与查询。
• 集成先进的自然语言处理能力，支持用户以自然语言形式检索和交互，降低使用门槛。
• 提供用户账户管理和个性化服务，保障系统的安全性与数据管理规范。

该系统主要解决传统数据库查询门槛高、交互复杂的问题，通过知识图谱和智能问答模块，帮助用户快速获取所需信息。目标用户涵盖数据分析师、业务人员及广大需要便捷数据库问答的终端用户。

技术架构

整体架构设计

系统采用典型的前后端分离架构，基于Django框架构建后端服务，主要包括用户认证、数据导入、图谱管理与问答处理等功能模块。后端通过RESTful接口向前端模板页面提供数据支撑，前端采用Django模板语言结合Bootstrap等前端框架，实现响应式的用户交互界面。

数据库层采用Neo4j作为图数据库核心，承载知识图谱的存储与查询。系统还集成OpenAI大型语言模型作为智能问答引擎，结合图谱数据提供上下文丰富的回答。

主要技术栈

• 后端框架：Python Django
• 数据库：Neo4j图数据库（通过py2neo驱动访问）
• 前端技术：Django模板语言（DTL）、Bootstrap、Material Design Icons
• 自然语言处理：OpenAI GPT-4o-mini模型集成
• 数据处理：Pandas（用于CSV数据清洗和处理）
• 版本管理及虚拟环境：Git、Python virtualenv

模块间关系和交互

• datas模块负责将结构化数据清洗后导入Neo4j，构建图谱基础数据。
• myneo4j模块作为核心业务模块，管理图谱数据模型，处理图谱查询与智能问答，调用Neo4j图数据库和OpenAI模型。
• accounts模块管理用户注册、登录及个人信息，保障访问安全，并与问答模块关联用户身份。
• templates模块负责前端页面展示，调用后端接口完成用户交互，如图谱查询、问答及账户操作。
• 各模块通过Django路由和视图函数紧密协作，实现完整的业务流程。

功能模块

1. datas模块

• 功能介绍：实现结构化数据的清洗与导入，重点支持CSV文件格式的数据批量导入。通过封装的Neo4j连接和Cypher操作，实现节点与关系的幂等创建，保障数据准确性和系统稳定性。
• 关键点：数据清洗、多条三元组导入、日志追踪。
• 协作关系：为myneo4j模块提供图谱数据基础，间接支持智能问答和图谱查询。

2. myneo4j模块

• 功能介绍：
• 定义图谱节点和问答记录的数据模型。
• 提供基于Neo4j的节点及关系查询接口。
• 集成OpenAI GPT-4o-mini模型，实现自然语言问答，结合知识图谱提升回答准确性。
• 视图层处理前端请求，返回JSON格式图谱数据支持前端图形化展示。
• 支持多维度关系过滤和数据初始化接口。
• 协作关系：调用datas模块导入的图谱数据，依托accounts模块进行用户身份关联，前端通过templates模块调用其接口。

3. accounts模块

• 功能介绍：
• 用户注册、登录、注销认证实现。
• 用户信息查看与修改。
• 用户数据的后台管理，支持密码加密存储。
• 协作关系：为整个系统提供安全、稳定的用户认证和权限管理基础，保障问答及数据操作的用户管理。

4. templates模块

• 功能介绍：
• 提供用户界面模板，涵盖系统基础布局、登录注册、个人信息管理、图谱查询首页、自然语言问答页面等。
• 结合Bootstrap和Material Design Icons实现响应式和现代化界面。
• 集成CSRF保护，保障数据提交安全。
• 协作关系：作为前端视图层，依赖后端各业务模块接口完成数据渲染和交互，确保用户体验流畅。

模块间协作关系图示

用户请求
   │
templates <--> myneo4j (图谱查询与问答)
      ↑
accounts (用户认证)
      ↑
datas (数据导入)
      │
Neo4j图数据库 + OpenAI模型

项目结构

xy25_neo4j_mysql/
├── accounts/           # 用户认证模块，管理用户模型、视图和后台管理
├── datas/              # 数据导入模块，包含数据清洗和Neo4j导入脚本
├── myneo4j/            # 核心图谱管理与问答模块，含模型、视图、数据库操作工具
├── templates/          # Django模板视图层，前端页面文件
├── static/             # 静态资源：CSS、JS、字体和图片
├── xy_neo4j/           # Django项目配置目录，含settings、urls等
├── manage.py           # Django管理命令入口
├── .venv/              # Python虚拟环境
├── README.md           # 项目说明文档
└── requests.txt        # Python依赖包列表

• accounts/：定义和管理用户数据模型、表单验证、视图处理及后台管理，保障系统用户安全。
• datas/：执行数据预处理和导入，核心文件import_neo4j.py负责与Neo4j交互。
• myneo4j/：定义图谱相关模型，封装Neo4j数据库操作工具，处理问答逻辑，实现核心业务功能。
• templates/：前端HTML模板，基于Django模板语言渲染，含登录、注册、问答、图谱查询等页面。
• static/：存放项目所需的静态资源文件，支持前端页面样式与交互。
• xy_neo4j/：Django项目配置文件，管理路由和项目设置。

部署和运行

环境要求

• Python 3.8及以上
• Django 4.x
• Neo4j图数据库（建议版本4.x或以上）
• Python包依赖（详见requests.txt）
• OpenAI API访问权限及密钥
• 支持虚拟环境（推荐使用venv）

安装和配置步骤

1. 环境准备

• 克隆项目代码至本地。
• 创建并激活Python虚拟环境。
• 执行 pip install -r requests.txt 安装依赖包。

1. Neo4j配置

• 安装并启动Neo4j数据库，确保可通过bolt协议访问。
• 配置Neo4j用户和密码，与项目中的连接配置保持一致。

1. OpenAI配置

• 获取OpenAI API密钥。
• 在项目相应配置文件或环境变量中配置API密钥。

1. 数据库迁移

• 运行 python manage.py makemigrations 和 python manage.py migrate 创建Django内置数据库表。

1. 数据导入

• 通过datas模块的import_neo4j.py脚本导入初始结构化数据至Neo4j。

启动方式

• 运行命令 python manage.py runserver 启动Django开发服务器。
• 通过浏览器访问 http://127.0.0.1:8000/，进入系统首页。
• 使用注册账号登录，进行图谱查询和智能问答操作。

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本项目以Django为核心，结合Neo4j图数据库和OpenAI大语言模型，打造集数据管理、智能问答与用户认证为一体的知识图谱问答系统。通过模块化设计和清晰的技术架构，保障系统的可维护性和扩展性，适用于多领域的知识管理与智能查询应用场景。

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如有问题请联系作者：https://qalangtao.com 。
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