供水行业的计算机2000年问题

张 　建
深圳自来水公司

　　1.计算机2000年问题的由来与危害

　　计算机2000年问题，又称为千年虫问题，用英文缩写又为“Y2K ”(Year2000)，它是指在早期的计算机软、硬件系统中，为节省存储空间，只采用了两位十进制数记录年份的最后两位，如：将1976年记为76；因此当时间从1999年的12月31日跨入2000年1月1日时，就会出现2000年被误认为1900年的问题。大部分老一些的主机系统、许多个人计算机和数以百万计的嵌入软件程序并安装在各类控制系统中的半导体芯片，到2000年1月1日都有可能因时间判断的混淆，发生故障，不能正确处理相关数据，造成混乱、甚至崩溃。正是这看来简单的一个小小的误解，却会影响计算机系统的正常运行，进而引发经济上、军事上、科学计算与人类社会生活的一系列连锁反应，导致更大的错误。可能影响国家重大经济信息系统的正常运行，甚至给人类生活带来难以弥补的重大损失和造成整个社会生活的混乱。
　　其实自从计算机诞生以来，千年虫问题一直就存在。随着2000年的逼近，人们才逐渐认识到它将会对现代社会所构成巨大的危害和影响。在计算机和自动化高度普及的今天，各行各业都把计算机和自动控制的应用融入到生产经营和管理的各个环节，无论是金融财税、证券、保险，还是通讯网络、公共医疗、交通运输、水电等公用设施和社会福利，甚至包括电梯、卫星通信、医疗器械、仪表系统、汽车电器，这些大量应用集成电路芯片、嵌入计算机程序及应用软件的领域，都将会受到影响。因此，大量存在于社会中的千年虫问题成为目前全世界范围内的重大攻关解决事务。这就是我们要面对的世纪之交计算机2000年问题的挑战。

　　2.供水行业的计算机应用与自动化系统

　　我国与西方等发达国家相比，由于计算机应用起步较晚，社会对计算机的依赖程度没有发达国家那么深，因而2000年问题的影响也不如发达国家大，这只是问题的一个方面。另一方面，我国在计算机2000年问题上又具特殊性，各地区各行业计算机应用的普及和生产的自动化程度有很大差别。
　　就供水行业而言，经济发达地区和沿海开放城市的供水企业，计算机应用于管理和水厂生产自动化程度要远大于内地。以深圳市自来水（集团）有限公司为例，集团公司的领导十分重视企业信息化、现代化和自动化的建设，特别关注和支持现代化科学技术在本行业的应用，计算机和自动控制的应用在公司各管理部门、水厂、泵站、水费调度以及企业信息网建设等方面已十分普及，全公司PC机及工作站已有近500台之多，计算机应用和自动化控制已具有相当的规模，并取得了很好的效益，走在国内同行业的前列。
　　为了保证深圳市自来水（集团）有限公司计算机及各应用系统安全正常的运行，防止计算机2000年问题对深圳市供水系统的危害和影响，从1998年起就多次召开了解决2000年问题工作会议，专门讨论集团公司计算机2000年问题的情况以及解决对策，指出了清查和解决2000年问题的必要性和迫切性，并成立了“计算机安全管理小组”，专门负责公司范围的计算机安全问题。同时，集团公司还制订了“深圳市自来水（集团）有限公司计算机安全管理规定”，公司各部门、下属各单位也都配备了计算机安全员，构成了以公司为主干，下属单位及分公司为分支的计算机安全网络体系，目前仍然主要是继续开展解决计算机2000年问题的工作。

　　3.供水行业存在计算机2000年问题的类别

　　从供水行业的计算机应用和自动控制的行业特点来看，可能存在计算机2000年问题的方面大致可以分成这样几类，如：1、PC机和工作站系统；2、供水调度系统；3、计算机管理信息（MIS）系统；4、水厂监控(SCADA)系统；5、嵌入式系统装置和设备等。
　　关于PC机应用，可以从三个方面考虑；1、PC机硬平台；2、操作系统；3、应用功能软件。上述4类的2000年问题基本上都与PC机有直接关系，目前PC机硬件系统的2000年问题比较明确，检测和解决方案都比较成熟，相对于解决嵌入式系统2000年问题要容易些。用户可以根据需要从网上下载或从其他途径免费获得PC机检测软件自行检查，或请专人检测解决。有关系统软件和应用软件的2000年问题检测和解决也都有明确的相关开发商和生产商解决。
　　对于供水企业来说，目前有2000年问题困扰，可能直接影响供水的是水厂和泵站的自动化控制系统的嵌入式装置和设备，这些隐藏的电子芯片，如果有内嵌的CPU或者与日期时间有关，就有可能存在2000年问题，必须解决，才能保证进入2000年时的设备正常运转。虽然目前世界上发达国家都花费了大量的人力物力和资金来解决计算机2000年问题，但是都普遍认为嵌入式系统的2000年问题是最难以摸清的，牵涉面广，容易疏忽，解决起来也比较棘手。在我国，一些现代化程度比较高的供水企业用于水厂和泵站自动化控制的嵌入式设备有些也会存在计算机2000年问题，随着2000年的临近，应当加快解决的步伐，保障2000年供水的安全性。

　　4.要认清嵌入式系统2000年问题的潜在危害

　　嵌入式系统是指设计用于执行独立功能并具有以复杂方式处理数据能力的电子系统，它由嵌入的微电子技术芯片（包括微处理芯片、定时器、序列发生器和控制器等一系列微电子芯片器件）来控制的电子设备或装置，从而使该设备或装置能够完成诸如监视、控制等各种自动化处理的任务。我国一些城市的供水企业自动化程度比较高的自来水厂和泵站等，采用的自动控制设备和装置，不可避免的存在嵌入式系统2000年问题的可能性及其潜在危害。尤其是近年来从国外引进的水厂先进的自动化控制设备和仪器等，存在嵌入式系统2000年问题的可能性是非常大的。
　　4.1 嵌入式系统的特点
　　嵌入式系统可能是整个控制系统中的一部分或一个独立的设备。所有嵌入式系统都是一种计算机系统，或是包括计算机／微处理器，但是没有一般计算机系统的外观（如键盘、监视器等）。嵌入式系统的软件程序一般是被固化在芯片中，没有明显的标记和外观，因此很难发现这类系统，这种系统的软件也是很难进行修改或是不可修改的。
　　解决嵌入式系统要比一般计算机信息系统2000年问题复杂的主要原因是嵌入式系统具有丰富的微处理芯片、具有丰富的开发软件、具有封闭的应用方式以及具有应用周期较长等特点。
　　4.2 嵌入式系统的2000年问题
　　并非所有的嵌入式系统都可能存在2000年问题。我们可以归纳出以下导致存在2000年问题嵌入式系统的几种情况：⑴、系统需要根据日期进行操作（如设备定期维护）；⑵、系统具有某种日期功能；⑶、系统具有电子时钟功能（如GPS系统）；⑷、系统需要签发日期标签（如生产日期的自动签封）；⑸、系统将出具日期报告。
　　从另一个角度来看，嵌入式系统又可以这样来归纳：⑴、某些嵌入式处理器使用实时时钟芯片(RTC)来保存时间和日期的轨迹；⑵、大多数早期的RTC芯片只提供两位十进制数来表示年份（即00-99）；⑶、嵌入式系统中的应用程序不能识别从99到00的跳跃；⑷、嵌入式系统中的应用程序不能识别2000年是一个闰年；⑸、特定的日期是专用操作的触发条件（如1999年9月9日等）；⑹、日期功能操作的混乱；⑺、2000年问题主要存在于嵌入式的应用程序或固件中。
　　4.3 嵌入式系统2000年问题的影响程度
　　嵌入式系统在全世界范围内数量庞大（约有500亿个），虽然没有人能够确切地知道嵌入式系统2000年问题的严重程度，但是可以肯定有1%～4%的嵌入式系统存在2000年问题，每1000台设备中就会有2至8台将会出现真正的问题。对于一些自动化程度较高的行业（如石油、天然气等）比例可能将为15%～20%，并且在这个15%～20%中可能有不到20%的设备导致关键设备的失灵。
　　对于供水企业来说，目前总体上计算机和自动化的普及程度要比其他如金融、证券、石油、民航、电信、供电等行业低的多，但各地区供水企业发展水平不一样，自动化程度高的企业受嵌入式系统2000年问题影响的程度就要高一些 。对于这些供水企业应当提高认识，作好充分的准备。
　　4.4 判断2000年问题的主要因素
　　那么，如何判断和标识出那些是可能会产生2000年问题的嵌入式系统呢？在这里仅提供一些参考。如果对某种设备你对下列任何一个问题的回答是肯定的话，则应对该设备进行2000年问题符合性的进一步研究和测试。
　　⑴、 系统是否显示、打印日期或时间？这说明某类日期功能是该设备操作的组成部分。
　　⑵、 该系统是否生成常规报告？如果设备产生报告并且日期又是报告的一部分，可能会出现问题。
　　⑶、 系统是否存储历史记录？如果存储了日期，则这些日期也可能被处理和排序。
　　⑷、 系统是否用时间来标记数据？如果系统用日期来签封记录、或标志产品，那么该系统可能依赖于日期的处理并且可能无法处理2000年。
　　⑸、 系统是否执行一个时序操作？如果系统是根据日期或时间启动或停止某一功能，则可能会出现问题。
　　⑹、 系统是否是依据某一时间或日期执行某一操作？那些根据日期或时间来执行某一功能的系统要依赖正确的日期。
　　⑺、 系统是否执行某种基于时间间隔或日期间隔的计算？判定时间间隔、平均事件或总时间的系统可能存在2000年问题的风险。
　　⑻、 系统是否根据某类时间间隔生成某种报警？如果系统根据某个周期产生某种通知，则该系统可能包括一个经时计时器，对这类系统将不会有日期问题；但是该系统可能也包括一个实时时钟（RTC），对这类系统可能会出现日期问题，判断这类系统采用何种方式是很困难的，因此要对这些系统进行深入调查。
　　⑼、 其它还有诸如系统的启动是否要求日期或时间？系统是否向其他系统发送日期或时间信息？系统是否从其他系统接收日期信息？系统是否存在设定日期的某条命令或方法？系统是否要判断某一日期是星期几？系统是否根据某个时间顺序显示、打印数据？等等，这些都是判断嵌入式系统是否存在2000年问题的重要因素。

　　5. 供水要做好进入2000年的应急措施

　　无论从技术上还是管理上来说，解决嵌入式系统的2000年问题，要比解决一般信息技术系统的2000年问题具有更大的困难和挑战性，对复杂的设备进行调查、分析和测试都是一项艰巨的工作，同时解决嵌入式系统的2000年问题还将受到设备供应商的制约。因此在抓紧解决供水行业计算机2000年问题的同时，做好进入2000年的应急计划无疑是缓减2000年风险的有效措施。对于供水企业来说，2000年应急计划是必须的。
　　供水系统2000年问题的应急计划是为万一供水系统出现故障而执行的行动、计划。这些计划的目的是通过一套构思良好的紧急实施计划来避免或最小化故障的影响。
　　为了保证在2000年到来之际，深圳市的供水不受影响，深圳市自来水（集团）有限公司在清查解决计算机2000年问题的同时，也已着手计划制定2000年应急措施。由于计算机2000年问题的隐蔽性和存在的广泛性，尤其是嵌入式系统，要保证100%的解决所有系统2000年问题也是不可能的和不现实的，因此集团公司已考虑在适当的时机，在不影响供水的情况下，进行2000年应急措施的演习，确保2000年来临“千年虫”发作时，不影响深圳市的供水，或将影响和损失减小到最低程度，确保深圳市的社会和生产的稳定性。

　　6.结束语

　　解决计算机2000年问题的关键是在于要有高层领导亲自组织、协调，全力支持。解决计算机2000年问题的关键是管理，而不是技术，这项工作会牵涉到部门之间、企业之间资源的互相配合，没有高层的支持，就无法协调各种关系，就无法有效利用现有资源。另外还要成立专职的工作小组，落实责任；编制预算，保证资金。同时寻求具有实际经验及了解本企业应用环境的厂商作为合作伙伴。用户本身技术人员对2000年问题和整个应用环境及产品的了解是有限的，因此一般要求寻求厂商的合作。而我国的用户单位普遍具有多品牌、多平台并存的特点，这就要求有关厂商和用户对面临问题取得广泛的共识，开展积极的合作和协调。这将有利于充分利用有限的资源，有效、优质的解决2000年问题。
　　我国供水企业业近年来随着信息社会快速发展的步伐，计算机系统的普及应用已具有不可低估的规模，尤其是如水厂、泵站、高层供水等先进设备的引进和广泛使用，使得供水企业嵌入式系统的2000年问题清查和解决成为关键而严峻的问题。只有抓紧时间，在2000年到来之前做好进入2000年的充分准备，才能使供水更加顺利地跨入21世纪。