1.3.4. Структурная схема передачи информации
Система передачи информации (см. рис. 1.4) состоит из источника сообщения, кодирующего устройства (КУ), преобразующего сигнал в вид, удобный для передачи по каналу связи (КС), состоящему из передатчика-модулятора (ПМ), линии связи (ЛС), приемника-демодулятора (ПД), преобразующего сигнал в первоначальный вид, декодирующего устройства (ДУ), преобразующего сигнал в сообщение, получателя сообщений.
Канал связи — совокупность технических средств, с помощью которых обеспечивается независимая передача различных сообщений по одной линии связи. В процессе передачи по каналу связи сигнала на него могут воздействовать помехи.
Помеха — любое мешающее воздействие, возникающее в процессе передачи сигнала. Различают аппаратные помехи и помехи от внешних воздействий. Помехи могут частично или полностью исказить передаваемое сообщение А в сообщение Б, принятое получателем. Задача передачи информации по каналу связи будет выполнена, если сообщение Б, принятое ПС, точно соответствует переданному сообщению А.
Рис. 1.4. Структурная схема передачи информации
1.3.5. Виды информации
По своему характеру информация, передаваемая в системах управления устройствами электроснабжения, может рассматриваться как:
оперативная, предназначенная для постоянного контроля за состоянием системы электроснабжения и непосредственного управления ею с диспетчерского пункта;
статистическая, предназначенная для обработки, обобщения и анализа результатов эксплуатации системы электроснабжения, планирования и нормирования производственных процессов;
- отчетная, используемая для составления отчетных документов.
По назначению информация в системе электроснабжения делится на:
-распорядительную — управляющую, командную, регулирующую;
сигнальную — о положении и состоянии контролируемых объектов;
измерительную — о величине контролируемых параметров.
1.3.6. Количество сообщений и количество информации
Каждое событие или явление может иметь N различных состояний, поэтому сигнал, описывающий это событие, должен также иметь N состояний. Пусть требуется передавать на диспетчерский пункт информацию о состоянии четырех (и = 4) выключателей на контролируемом пункте. Каждый выключатель имеет два состояния (т = 2): «включен» и «отключен». Обозначим отключенное состояние выключателя «О», включенное — «1» и запишем все возможные сообщения о состоянии четырех выключателей.
В табл. 1.1 перечислены все возможные сообщения о состоянии четырех выключателей от первого (все выключатели отключены) до шестнадцатого (все выключатели включены). Нетрудно убедиться, что между количеством сообщений (N = 16), объектов (п = 4) и числом их состояний (т = 2) существует зависимость 16 = 24, которую можно записать (при произвольных т и п): N = mn.
Таблица 1.1
Варианты сообщений о состоянии выключателей
Номер сообщения |
Состояние выключателей |
Номер сообщения |
Состояние выключателей |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
||
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
9 |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
0 |
0 |
0 |
1 |
10 |
1 |
0 |
0 |
1 |
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
11 |
1 |
0 |
1 |
0 |
4 |
0 |
0 |
1 |
1 |
12 |
1 |
0 |
1 |
1 |
5 |
0 |
1 |
0 |
0 |
13 |
1 |
1 |
0 |
0 |
6 |
0 |
1 |
0 |
1 |
14 |
1 |
1 |
0 |
1 |
7 |
0 |
1 |
1 |
0 |
15 |
1 |
1 |
1 |
0 |
8 |
0 |
1 |
1 |
1 |
16 |
1 |
1 |
1 |
1 |
(1.1)
Число возможных сообщений является некоторой мерой информации. Однако пользоваться этой мерой неудобно, так как существует степенная зависимость между количеством сообщений и числом объектов, о которых необходимо передавать эти сообщения.
В системе телеуправления «Лисна-Ч» можно передавать сообщения о 126 объектах тяговых подстанций (п = 126). Количество сообщений, которое при этом может быть передано (N = 2126), определяется числом 1038 (число с 38 нулями).
Для измерения информации более удобна логарифмическая мера, которая позволяет получить линейную зависимость между количеством информации и числом объектов или числом элементов в сигнале, с помощью которого передается информация:
I =logaN = n logam, (1.2)
где а - основание логарифма, которое может быть любым, но более удобно принять а = 2.
При т = 2 выражение (1.2) можно записать:
/ = log2 N = n log22 = п. (1.3)
За единицу количества информации принимают информацию, содержащуюся в сообщении об объекте, имеющем два состояния. Сигнал, который описывает данное событие, состоит из одного элемента, имеющего также два состояния. Единица количества информации носит название бит от английских слов binary digit (двоичная единица).
Таким образом, если двоичный сигнал состоит из одного элемента, он несет один бит информации, и с его помощью может быть передано только два сообщения типа «да-нет» (включено-отключено, 1-0).
Выражение (1.2) определяет наибольшее количество информации, которое может содержаться в сигнале данной структуры. Фактическое значение I может быть значительно меньше.
При передаче по каналам связи сигналов передаются определенные сообщения, в которых, кроме полезных, могут быть заранее известные или бессмысленные сведения. Истинное значение информации в сообщении определяется лишь полезными сведениями. Разница между истинным и наибольшим значением информации представляет собой избыточную информацию. Уменьшая избыточную информацию в реальных сообщениях, можно канал связи использовать более эффективно. Повседневно мы осуществляем сокращение избыточной информации, не думая о понятии «информация». Например, посылая поздравительную телеграмму, мы опускаем в тексте знаки препинания, предлоги, отдельные слова, имея в виду, что получателю и так будет понятен смысл сообщения.
Однако в ряде случаев избыточная информация может быть полезной, помогая восстанавливать информацию при ее искажении помехой. Для повышения гарантии получения переданной информации без потерь нередко передают избыточную информацию. Так, например, в телеуправлении команда (включить, отключить) передается два раза, полное совпадение двух кодовых серий гарантирует отсутствие искажений команды.