地质勘查信息化云平台的应用与研究

朱晓彦，付建民

（安徽工业经济职业技术学院 计算机与艺术学院，安徽 合肥230051）

我国正处于经济稳步发展，工业化水平全面提高发展的关键阶段，国家在地质勘查行业将“找矿”，特别是“深部找矿”作为重要的国家战略.近年来“智慧勘探”逐渐成为地质勘查信息化建设中的重要概念和手段.针对在地质勘查过程中，传统的地质信息治理与利用手段逐渐无法顺应新形势下的各项工作，部分地质数据缺乏整体共享和关联机制，部分信息形成孤岛，围绕“智慧勘探”，实现地质数据的标准化存储与管理［1］，以及地质信息集成与资料管理等目标，如何结合地质找矿发展需求、业务技术特点及工作方式，设计和创建涵盖地质勘查业务处理全流程的地质勘查综合信息服务系统，搭建面向不同地质专业、业务应用和工作方式的综合信息处理服务平台，实现地质工作全流程的自动化与信息化成为重要的工作任务和难题.目前的地勘单位用户急需多层次、不同业务领域的信息化整体解决方案.

1 地质勘查信息化云平台应用的技术研究背景

“云”技术是在虚拟化技术的基础之上对用户的应用桌面和应用程序进行虚拟化、网络化和动态化，以提供给用户一个高可用、稳定可靠、高维护的应用环境的技术.“云”技术的特点是：①提高资源利用率，提高软件的利用率，节省软件方面的投资；②灵活、快速部署：按需申请、快速发放，替代传统PC主机，瘦终端统一接入、随时随地访问；③资源和数据统一管理与应用；④数据安全存放，可靠度高；⑤方便维护；⑥降低能耗.

云计算技术是国家“十二五”规划信息化领域的重点技术之一，国家大力推广和支持云计算信息平台建设.云信息化平台作为云计算技术的重要分支，不仅可将传统的信息化平台进行提升和改造，同时在进行复杂的信息化流程处理和数据中心建设方面提供了良好的技术基础，还可以直接为智慧勘探和深部找矿提供基础技术平台支持［2］.

通过虚拟化与“云”技术，搭建硬件与网络平台，对地质勘查桌面“云”和软件“云”进行应用与研究，解决地质勘查应用系统在数据处理软件维护，桌面平台供应与维护以及系统维护中的各类相关问题，将虚拟化与“云”技术应用于地质勘查系统之中，搭建地质勘查信息化软件应用镜像库，并提供稳定的应用软件平台，建立安徽地质勘查“云”应用测试平台［3］.

2 平台设计与实施方法

2.1 总体系统设计

通过总体架构设计与分析，将地质勘查信息化平台的总体系统设计为3层体系结构：云硬件层、云服务层、云应用层.

（1）云硬件层由集群服务器，存储，高速网络和访问网关4部分组成，特点是高速稳定.

（2）云服务层通过思杰公司提供的XenServer，XenDesktop以及XenAPP的整个服务套件组成完整的服务，认证和访问体系，特点是通用性强运行效率高.

（3）云应用层通过测试与整合的地质勘查应用软件和应用桌面，自行设计的网页访问入口和客户端访问入口提供给用户最终的使用接口，其特点是界面友好使用方便.

2.2 云硬件层设计与实现

2.2.1 云服务器硬件设计

云服务器的硬件设计采用3台云服务器，面向需求配置需满足技术参数：

（1）处理器：提供3台2颗6核处理器，配合双线程技术，可提供72个逻辑内核，支持单对单60个以上的虚拟机CPU处理需求；

（2）内存：提供3台每台32 G物理内存，共96 G总内存，可满足云平台软件和云应用系统的灵活资源需求；

（3）网络通道：为每台云服务提供一个单光纤适配器，提供高达8 G的光纤存储通道，提供每个服务器4个千兆网卡，提高灵活的网络连接，并解决云网络传输的瓶颈问题；

（4）硬盘性能：提供每台3块15 000转SAS硬盘，组成RAID5阵列，提供高负载下的，云服务器本地磁盘性能.

2.2.2 云存储的硬件设计

存储部分设计分为服务器的本地存储和远程共享存储两个部分，基本的设计思路是本地存储用于安装XenServer和保存资源池的元数据，远程共享存储保存所有虚拟机的虚拟镜像文件 （Virtual Disk Image）以提供数据中心高可用性的需求及虚拟化桌面承载的性能需要.方案针对员工的个人文件的存放设计了每人10 GB的个人存储区域.

2.2.3 云桌面的内存资源设计

存储性能设计为作为桌面虚拟化的承载，由于项目计划采用Xenserver平台搭架Xendesktop底层构架，而在XenDesktop的环境下，需要的合理资源来提供更稳定优化的桌面环境.针对XP VM从传统的512 M基本内存，提高为2 G，提高整个系统的硬件内存设计容量.根据实际情况调整资源，基于浏览器的应用，一般相对C/S架构的客户端占用更多的系统资源，毕竟需要浏览器解释执行［4］；其次，对于图像处理一般不包括大型3D图像应用，关于3D等图像视频处理应用的资源分配规则不能参考官方建议的512 M，因此对于XP VM均设计采用2 G内存进行分配.

2.2.4 云硬件层的实现

（1）云网络架构的实施.设计了云网络架构实施图（见图1），云存储配备双控，四口4G光纤提供网络带宽，并通过光纤直连3台云服务器，外部通过云网关直接映射互联网，内部形成云服务网络.

（2）云存储实施.在存储中配置6块600 G、15 000转SAS硬盘，增加硬盘的并发速度，并采用RAID5+1的高安全和高速阵列架构，形成构成1.8 T大容量高速共享存储空间，通过光纤通道直连共享给3台服务器并发访问；在服务器本省每台配备300 G、15 000转高速硬盘组成RAID5阵列，提供高安全和高速服务，解决了硬盘容量，硬盘并发速度的瓶颈.

（3）云服务器实施.在服务器中安装和配置思杰XenServer6.0套件，提供底层虚拟化平台，并通过套件提供的XenCenter管理平台，按照设计规划，完成以下配置工作：光纤通道识别，共享存储的分类与划分，虚拟机模板的导入，服务器集群池的配置等工作，使整个平台处于服务平台架构之前的初始状态，并在该模式下启动虚拟机进行网络测试，服务测试等工作［5］.

（4）云网关实施.从通过公共网络IP一个，并使用原有的校内云服务器资源搭建了软网关软件，实现VPN网关和互联网IP端口映射支持，使互联网可以通过网络访问到桌面云平台，通过也可以通过VPN进入内网管理平台.

图1 云网络架构实施

2.3 云应用层服务的设计与实现

2.3.1 地质勘查云应用的收集与整理

基于地质勘查信息化云平台中的云应用的前期，通过对地质勘查软件应用环境的收集与研究，完成对于地质勘查应用平台的资料收集，为与虚拟技术的结合的建立虚拟化应用镜像库，集中做好Mapgis、Surfer、Photoshop等软件平台的整理和维护工作.根据地质勘查的普及与应用程度，主要整理了一些主流的云应用软件，如：MapGis、Surfer、Photoshop、AutoCAD、Office、ENVI、ArcGis、Grapher及 CASS 等多款地质勘查与地质测绘软件，并可进行正版采购［6］.

2.3.2 地质勘查云桌面与云应用的设计

桌面虚拟化技术和云平台技术完成软件测试、应用环境测试、模板制作等工作；在此基础之上，搭建了地质勘查应用桌面云（含7个Win7操作系统环境桌面和3个WinXP环境桌面），根据应用类型，分为勘查云，测绘云，办公云等云应用类型，并预装了Mapgis 6.7，Photoshop CS 5，AutoCAD 2010，ArcGis 10，Surfer 9，Envi 4.7，Cass 9.1，Grapher 8等不同的地质应用软件，并进行了软件和应用功能的进一步测试，通过该方式实现了软件的使用版权共享和桌面共享.

2.3.3 地质勘查云平台多终端网站向导的编写与调试

利用流行的BootStrap前台开发框架，充分利用思杰提供的多终端访问技术，整理了多终端访问平台的用户文件和客户端软件，编写了完善的用户使用文档，并编写了多终端自动适应的网络访问界面，为用户提供了友好的访问向导，适用于多种终端访问［7］.目前访问接口可通过浏览器自动适应各种客户终端平台，并提供插件下载，使用向导，用户访问等多种功能为一体的访问界面.目前该平台支持Android与IOS手机客户端，Android、IOS与Windows平板客户端及Windows、Mac及Linux电脑客户端，几乎涵盖所有的操作系统和终端类型，实现效果见图2.

2.3.4 云应用访问接口的二次开发和系统的访问流程

通过对思杰访问接口Asp.net技术的把握与研究，进行了简单的二次开发，实现了测试用户的直接访问功能，使测试用户可以在无用户名密码的情况下，直接登录访问测试系统，为今后系统在该基础上的进一步开发打下了良好的二次开发的基础，多用户直接登录访问的界面见图3，地质勘查云应用访问流程图见图4.

3 内外业数据处理的解决方法

在内外业数据处理问题中，各个单位均提到野外数据采集和内业数据处理互动以及野外网络访问环境的问题，项目组进行了两种解决方案建议，并开展了初步实验.

3.1 针对小批量修正数据的系统使用方法，提供实时和准确保障

在外业场合使用移动终端设备进行数据采集目前已经比较普及，对于需要修正和怀疑数据，由于数据量较小可使用移动性的3G、4G网络的进行数据传输，简化数据上传流程，方便项目总负责人，外业项目负责人，数据后期处理人员在该数据处理基础上进行实时的项目检查，数据检查，修正等工作，提高项目数据精度和准确度，保障数据沟通流畅，具体使用流程有几个步骤［8］.

（1）外业设备条件配备：配备4G网络通讯和网络终端，可以采用支持4G的手机终端，带4G连接的平板电脑或者移动4G路由配合笔记本等多种外业采集设备组合，具体根据外业数据采集的终端特点进行配备.由于数据处理平台已经开发了多终端的适配功能，因此简单配备外业设备即可实现远程高质量的数据录入、分析和处理.

（2）使用外业数据终端设备连接数据云桌面，直接进行数据录入和修正.

（3）内业人员配合外业人员可以进行实时的结合海量数据分析后的质量检查和修正工作.

（4）通过内业在内部的数据输送和查询，可以指导外业人员重新制定数据收集策略.

3.2 针对大容量的涉密数据的处理方法

图2 Android移动终端的访问效果（左为平板，右为手机）

图3 多用户直接登录访问的界面

图4 地质勘查云应用访问完整流程图

对大容量数据，可采用非涉密数据在网络状况良好的场合进行批量网络数据上传，加快数据的后续处理速度，加快项目完成的进度，涉密数据保留原有的数据保密和处理方法的流程，将数据直接导入涉密云中，进行统一分配和处理，也可提高项目完成的速度，具体实施流程如下：

（1）建设封闭式涉密网络，分配涉密账号权限和存储架构，保证涉密数据分析在封闭化的涉密网络，涉密系统，涉密账号和存储架构下完成.

（2）涉密客户端在封闭环境中，使用闭环内部存储分析平台，无法将数据在客户端中进行传播，所有数据全部存放于涉密服务器中统一存放、分析与管理，对于数据的访问过程进行审计，可以同时解决了涉密存储问题，涉密数据共享问题，涉密数据分析问题，涉密数据审计问题.

4 结语

为适应全国地质勘查行业“深部找矿”和“智慧勘探”的新要求，结合云平台信息技术的发展，笔者通过上述的研究，实现了地质勘查信息化云平台.平台使用云硬件层、云服务层、云应用层的三层架构设计，整合了多种地质数据处理桌面云应用，基XenDesktop平台进行了多终端连接二次开发，验证了桌面云应用的可行性和效果.通过对于地质勘查数据处理的应用验证，提高了地质勘查内外业数据采集，处理和分析的效率，同时提升了大容量涉密数据的安全性.未来随着地质勘查系统和装备的进步以及云计算技术的进一步普及和发展，相信将有更多新的云技术通过推广和应用于地质勘查信息化，进一步提升工作效率和增加安全性.