地質(zhì)勘查信息化云平臺的應(yīng)用與研究

朱曉彥，付建民

（安徽工業(yè)經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計算機與藝術(shù)學(xué)院，安徽 合肥230051）

我國正處于經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展，工業(yè)化水平全面提高發(fā)展的關(guān)鍵階段，國家在地質(zhì)勘查行業(yè)將“找礦”，特別是“深部找礦”作為重要的國家戰(zhàn)略.近年來“智慧勘探”逐漸成為地質(zhì)勘查信息化建設(shè)中的重要概念和手段.針對在地質(zhì)勘查過程中，傳統(tǒng)的地質(zhì)信息治理與利用手段逐漸無法順應(yīng)新形勢下的各項工作，部分地質(zhì)數(shù)據(jù)缺乏整體共享和關(guān)聯(lián)機制，部分信息形成孤島，圍繞“智慧勘探”，實現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化存儲與管理［1］，以及地質(zhì)信息集成與資料管理等目標(biāo)，如何結(jié)合地質(zhì)找礦發(fā)展需求、業(yè)務(wù)技術(shù)特點及工作方式，設(shè)計和創(chuàng)建涵蓋地質(zhì)勘查業(yè)務(wù)處理全流程的地質(zhì)勘查綜合信息服務(wù)系統(tǒng)，搭建面向不同地質(zhì)專業(yè)、業(yè)務(wù)應(yīng)用和工作方式的綜合信息處理服務(wù)平臺，實現(xiàn)地質(zhì)工作全流程的自動化與信息化成為重要的工作任務(wù)和難題.目前的地勘單位用戶急需多層次、不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域的信息化整體解決方案.

1 地質(zhì)勘查信息化云平臺應(yīng)用的技術(shù)研究背景

“云”技術(shù)是在虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)之上對用戶的應(yīng)用桌面和應(yīng)用程序進行虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化和動態(tài)化，以提供給用戶一個高可用、穩(wěn)定可靠、高維護的應(yīng)用環(huán)境的技術(shù).“云”技術(shù)的特點是：①提高資源利用率，提高軟件的利用率，節(jié)省軟件方面的投資；②靈活、快速部署：按需申請、快速發(fā)放，替代傳統(tǒng)PC主機，瘦終端統(tǒng)一接入、隨時隨地訪問；③資源和數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與應(yīng)用；④數(shù)據(jù)安全存放，可靠度高；⑤方便維護；⑥降低能耗.

云計算技術(shù)是國家“十二五”規(guī)劃信息化領(lǐng)域的重點技術(shù)之一，國家大力推廣和支持云計算信息平臺建設(shè).云信息化平臺作為云計算技術(shù)的重要分支，不僅可將傳統(tǒng)的信息化平臺進行提升和改造，同時在進行復(fù)雜的信息化流程處理和數(shù)據(jù)中心建設(shè)方面提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，還可以直接為智慧勘探和深部找礦提供基礎(chǔ)技術(shù)平臺支持［2］.

通過虛擬化與“云”技術(shù)，搭建硬件與網(wǎng)絡(luò)平臺，對地質(zhì)勘查桌面“云”和軟件“云”進行應(yīng)用與研究，解決地質(zhì)勘查應(yīng)用系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理軟件維護，桌面平臺供應(yīng)與維護以及系統(tǒng)維護中的各類相關(guān)問題，將虛擬化與“云”技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)勘查系統(tǒng)之中，搭建地質(zhì)勘查信息化軟件應(yīng)用鏡像庫，并提供穩(wěn)定的應(yīng)用軟件平臺，建立安徽地質(zhì)勘查“云”應(yīng)用測試平臺［3］.

2 平臺設(shè)計與實施方法

2.1 總體系統(tǒng)設(shè)計

通過總體架構(gòu)設(shè)計與分析，將地質(zhì)勘查信息化平臺的總體系統(tǒng)設(shè)計為3層體系結(jié)構(gòu)：云硬件層、云服務(wù)層、云應(yīng)用層.

（1）云硬件層由集群服務(wù)器，存儲，高速網(wǎng)絡(luò)和訪問網(wǎng)關(guān)4部分組成，特點是高速穩(wěn)定.

（2）云服務(wù)層通過思杰公司提供的XenServer，XenDesktop以及XenAPP的整個服務(wù)套件組成完整的服務(wù)，認(rèn)證和訪問體系，特點是通用性強運行效率高.

（3）云應(yīng)用層通過測試與整合的地質(zhì)勘查應(yīng)用軟件和應(yīng)用桌面，自行設(shè)計的網(wǎng)頁訪問入口和客戶端訪問入口提供給用戶最終的使用接口，其特點是界面友好使用方便.

2.2 云硬件層設(shè)計與實現(xiàn)

2.2.1 云服務(wù)器硬件設(shè)計

云服務(wù)器的硬件設(shè)計采用3臺云服務(wù)器，面向需求配置需滿足技術(shù)參數(shù)：

（1）處理器：提供3臺2顆6核處理器，配合雙線程技術(shù)，可提供72個邏輯內(nèi)核，支持單對單60個以上的虛擬機CPU處理需求；

（2）內(nèi)存：提供3臺每臺32 G物理內(nèi)存，共96 G總內(nèi)存，可滿足云平臺軟件和云應(yīng)用系統(tǒng)的靈活資源需求；

（3）網(wǎng)絡(luò)通道：為每臺云服務(wù)提供一個單光纖適配器，提供高達8 G的光纖存儲通道，提供每個服務(wù)器4個千兆網(wǎng)卡，提高靈活的網(wǎng)絡(luò)連接，并解決云網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠款i問題；

（4）硬盤性能：提供每臺3塊15 000轉(zhuǎn)SAS硬盤，組成RAID5陣列，提供高負(fù)載下的，云服務(wù)器本地磁盤性能.

2.2.2 云存儲的硬件設(shè)計

存儲部分設(shè)計分為服務(wù)器的本地存儲和遠程共享存儲兩個部分，基本的設(shè)計思路是本地存儲用于安裝XenServer和保存資源池的元數(shù)據(jù)，遠程共享存儲保存所有虛擬機的虛擬鏡像文件 （Virtual Disk Image）以提供數(shù)據(jù)中心高可用性的需求及虛擬化桌面承載的性能需要.方案針對員工的個人文件的存放設(shè)計了每人10 GB的個人存儲區(qū)域.

2.2.3 云桌面的內(nèi)存資源設(shè)計

存儲性能設(shè)計為作為桌面虛擬化的承載，由于項目計劃采用Xenserver平臺搭架Xendesktop底層構(gòu)架，而在XenDesktop的環(huán)境下，需要的合理資源來提供更穩(wěn)定優(yōu)化的桌面環(huán)境.針對XP VM從傳統(tǒng)的512 M基本內(nèi)存，提高為2 G，提高整個系統(tǒng)的硬件內(nèi)存設(shè)計容量.根據(jù)實際情況調(diào)整資源，基于瀏覽器的應(yīng)用，一般相對C/S架構(gòu)的客戶端占用更多的系統(tǒng)資源，畢竟需要瀏覽器解釋執(zhí)行［4］；其次，對于圖像處理一般不包括大型3D圖像應(yīng)用，關(guān)于3D等圖像視頻處理應(yīng)用的資源分配規(guī)則不能參考官方建議的512 M，因此對于XP VM均設(shè)計采用2 G內(nèi)存進行分配.

2.2.4 云硬件層的實現(xiàn)

（1）云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的實施.設(shè)計了云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實施圖（見圖1），云存儲配備雙控，四口4G光纖提供網(wǎng)絡(luò)帶寬，并通過光纖直連3臺云服務(wù)器，外部通過云網(wǎng)關(guān)直接映射互聯(lián)網(wǎng)，內(nèi)部形成云服務(wù)網(wǎng)絡(luò).

（2）云存儲實施.在存儲中配置6塊600 G、15 000轉(zhuǎn)SAS硬盤，增加硬盤的并發(fā)速度，并采用RAID5+1的高安全和高速陣列架構(gòu)，形成構(gòu)成1.8 T大容量高速共享存儲空間，通過光纖通道直連共享給3臺服務(wù)器并發(fā)訪問；在服務(wù)器本省每臺配備300 G、15 000轉(zhuǎn)高速硬盤組成RAID5陣列，提供高安全和高速服務(wù)，解決了硬盤容量，硬盤并發(fā)速度的瓶頸.

（3）云服務(wù)器實施.在服務(wù)器中安裝和配置思杰XenServer6.0套件，提供底層虛擬化平臺，并通過套件提供的XenCenter管理平臺，按照設(shè)計規(guī)劃，完成以下配置工作：光纖通道識別，共享存儲的分類與劃分，虛擬機模板的導(dǎo)入，服務(wù)器集群池的配置等工作，使整個平臺處于服務(wù)平臺架構(gòu)之前的初始狀態(tài)，并在該模式下啟動虛擬機進行網(wǎng)絡(luò)測試，服務(wù)測試等工作［5］.

（4）云網(wǎng)關(guān)實施.從通過公共網(wǎng)絡(luò)IP一個，并使用原有的校內(nèi)云服務(wù)器資源搭建了軟網(wǎng)關(guān)軟件，實現(xiàn)VPN網(wǎng)關(guān)和互聯(lián)網(wǎng)IP端口映射支持，使互聯(lián)網(wǎng)可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問到桌面云平臺，通過也可以通過VPN進入內(nèi)網(wǎng)管理平臺.

圖1 云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實施

2.3 云應(yīng)用層服務(wù)的設(shè)計與實現(xiàn)

2.3.1 地質(zhì)勘查云應(yīng)用的收集與整理

基于地質(zhì)勘查信息化云平臺中的云應(yīng)用的前期，通過對地質(zhì)勘查軟件應(yīng)用環(huán)境的收集與研究，完成對于地質(zhì)勘查應(yīng)用平臺的資料收集，為與虛擬技術(shù)的結(jié)合的建立虛擬化應(yīng)用鏡像庫，集中做好Mapgis、Surfer、Photoshop等軟件平臺的整理和維護工作.根據(jù)地質(zhì)勘查的普及與應(yīng)用程度，主要整理了一些主流的云應(yīng)用軟件，如：MapGis、Surfer、Photoshop、AutoCAD、Office、ENVI、ArcGis、Grapher及 CASS 等多款地質(zhì)勘查與地質(zhì)測繪軟件，并可進行正版采購［6］.

2.3.2 地質(zhì)勘查云桌面與云應(yīng)用的設(shè)計

桌面虛擬化技術(shù)和云平臺技術(shù)完成軟件測試、應(yīng)用環(huán)境測試、模板制作等工作；在此基礎(chǔ)之上，搭建了地質(zhì)勘查應(yīng)用桌面云（含7個Win7操作系統(tǒng)環(huán)境桌面和3個WinXP環(huán)境桌面），根據(jù)應(yīng)用類型，分為勘查云，測繪云，辦公云等云應(yīng)用類型，并預(yù)裝了Mapgis 6.7，Photoshop CS 5，AutoCAD 2010，ArcGis 10，Surfer 9，Envi 4.7，Cass 9.1，Grapher 8等不同的地質(zhì)應(yīng)用軟件，并進行了軟件和應(yīng)用功能的進一步測試，通過該方式實現(xiàn)了軟件的使用版權(quán)共享和桌面共享.

2.3.3 地質(zhì)勘查云平臺多終端網(wǎng)站向?qū)У木帉懪c調(diào)試

利用流行的BootStrap前臺開發(fā)框架，充分利用思杰提供的多終端訪問技術(shù)，整理了多終端訪問平臺的用戶文件和客戶端軟件，編寫了完善的用戶使用文檔，并編寫了多終端自動適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)訪問界面，為用戶提供了友好的訪問向?qū)Вm用于多種終端訪問［7］.目前訪問接口可通過瀏覽器自動適應(yīng)各種客戶終端平臺，并提供插件下載，使用向?qū)В脩粼L問等多種功能為一體的訪問界面.目前該平臺支持Android與IOS手機客戶端，Android、IOS與Windows平板客戶端及Windows、Mac及Linux電腦客戶端，幾乎涵蓋所有的操作系統(tǒng)和終端類型，實現(xiàn)效果見圖2.

2.3.4 云應(yīng)用訪問接口的二次開發(fā)和系統(tǒng)的訪問流程

通過對思杰訪問接口Asp.net技術(shù)的把握與研究，進行了簡單的二次開發(fā)，實現(xiàn)了測試用戶的直接訪問功能，使測試用戶可以在無用戶名密碼的情況下，直接登錄訪問測試系統(tǒng)，為今后系統(tǒng)在該基礎(chǔ)上的進一步開發(fā)打下了良好的二次開發(fā)的基礎(chǔ)，多用戶直接登錄訪問的界面見圖3，地質(zhì)勘查云應(yīng)用訪問流程圖見圖4.

3 內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)處理的解決方法

在內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)處理問題中，各個單位均提到野外數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理互動以及野外網(wǎng)絡(luò)訪問環(huán)境的問題，項目組進行了兩種解決方案建議，并開展了初步實驗.

3.1 針對小批量修正數(shù)據(jù)的系統(tǒng)使用方法，提供實時和準(zhǔn)確保障

在外業(yè)場合使用移動終端設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集目前已經(jīng)比較普及，對于需要修正和懷疑數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)量較小可使用移動性的3G、4G網(wǎng)絡(luò)的進行數(shù)據(jù)傳輸，簡化數(shù)據(jù)上傳流程，方便項目總負(fù)責(zé)人，外業(yè)項目負(fù)責(zé)人，數(shù)據(jù)后期處理人員在該數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)上進行實時的項目檢查，數(shù)據(jù)檢查，修正等工作，提高項目數(shù)據(jù)精度和準(zhǔn)確度，保障數(shù)據(jù)溝通流暢，具體使用流程有幾個步驟［8］.

（1）外業(yè)設(shè)備條件配備：配備4G網(wǎng)絡(luò)通訊和網(wǎng)絡(luò)終端，可以采用支持4G的手機終端，帶4G連接的平板電腦或者移動4G路由配合筆記本等多種外業(yè)采集設(shè)備組合，具體根據(jù)外業(yè)數(shù)據(jù)采集的終端特點進行配備.由于數(shù)據(jù)處理平臺已經(jīng)開發(fā)了多終端的適配功能，因此簡單配備外業(yè)設(shè)備即可實現(xiàn)遠程高質(zhì)量的數(shù)據(jù)錄入、分析和處理.

（2）使用外業(yè)數(shù)據(jù)終端設(shè)備連接數(shù)據(jù)云桌面，直接進行數(shù)據(jù)錄入和修正.

（3）內(nèi)業(yè)人員配合外業(yè)人員可以進行實時的結(jié)合海量數(shù)據(jù)分析后的質(zhì)量檢查和修正工作.

（4）通過內(nèi)業(yè)在內(nèi)部的數(shù)據(jù)輸送和查詢，可以指導(dǎo)外業(yè)人員重新制定數(shù)據(jù)收集策略.

3.2 針對大容量的涉密數(shù)據(jù)的處理方法

圖2 Android移動終端的訪問效果（左為平板，右為手機）

圖3 多用戶直接登錄訪問的界面

圖4 地質(zhì)勘查云應(yīng)用訪問完整流程圖

對大容量數(shù)據(jù)，可采用非涉密數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)狀況良好的場合進行批量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)上傳，加快數(shù)據(jù)的后續(xù)處理速度，加快項目完成的進度，涉密數(shù)據(jù)保留原有的數(shù)據(jù)保密和處理方法的流程，將數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入涉密云中，進行統(tǒng)一分配和處理，也可提高項目完成的速度，具體實施流程如下：

（1）建設(shè)封閉式涉密網(wǎng)絡(luò)，分配涉密賬號權(quán)限和存儲架構(gòu)，保證涉密數(shù)據(jù)分析在封閉化的涉密網(wǎng)絡(luò)，涉密系統(tǒng)，涉密賬號和存儲架構(gòu)下完成.

（2）涉密客戶端在封閉環(huán)境中，使用閉環(huán)內(nèi)部存儲分析平臺，無法將數(shù)據(jù)在客戶端中進行傳播，所有數(shù)據(jù)全部存放于涉密服務(wù)器中統(tǒng)一存放、分析與管理，對于數(shù)據(jù)的訪問過程進行審計，可以同時解決了涉密存儲問題，涉密數(shù)據(jù)共享問題，涉密數(shù)據(jù)分析問題，涉密數(shù)據(jù)審計問題.

4 結(jié)語

為適應(yīng)全國地質(zhì)勘查行業(yè)“深部找礦”和“智慧勘探”的新要求，結(jié)合云平臺信息技術(shù)的發(fā)展，筆者通過上述的研究，實現(xiàn)了地質(zhì)勘查信息化云平臺.平臺使用云硬件層、云服務(wù)層、云應(yīng)用層的三層架構(gòu)設(shè)計，整合了多種地質(zhì)數(shù)據(jù)處理桌面云應(yīng)用，基XenDesktop平臺進行了多終端連接二次開發(fā)，驗證了桌面云應(yīng)用的可行性和效果.通過對于地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用驗證，提高了地質(zhì)勘查內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)采集，處理和分析的效率，同時提升了大容量涉密數(shù)據(jù)的安全性.未來隨著地質(zhì)勘查系統(tǒng)和裝備的進步以及云計算技術(shù)的進一步普及和發(fā)展，相信將有更多新的云技術(shù)通過推廣和應(yīng)用于地質(zhì)勘查信息化，進一步提升工作效率和增加安全性.