140

Введение

Пожар – это стихийное бедствие, которое представляет собой неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства. Только за 10 месяцев 2007 г. зарегистрировано 170658 пожаров, в них погибло 11880 человек и получили травмы 10943 пострадавших, иными словами, в течение одного года при пожарах гибнет людей больше, чем потерял Советский Союз за 10 лет боевых действий в Афганистане.

Основной причиной возникновения пожаров является человеческий фактор. Так, в 2007 г. в результате неосторожного обращения с огнём произошло 44,7 % пожаров, материальный ущерб от которых – 22,7 % общих убытков по стране. Нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования стало причиной 18,9 % пожаров, а доля ущерба от них составила 25,3 %.

В целях защиты личности, имущества, общества и государства от пожаров организуется пожарная охрана. Государственная противопожарная служба (ГПС) входит в состав Министерства по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС) в качестве единой и самостоятельной оперативной службы.

Начальная стадия пожара имеет продолжительность 15–30 минут и характеризуется невысокой температурой и низкой скоростью горения. Поэтому для успешной борьбы с пожарами необходимо своевременное оповещение о начале пожара и оперативное реагирование подразделений пожарной охраны на полученное сообщение.

Автоматизация управления существенно повышает производительность труда и создаёт условия для эффективного выполнения функций управления. Поэтому в пожарной охране широко внедряются автоматизированные системы оперативного управления силами и средствами тушения пожаров. Для обеспечения в таких системах процессов обмена информацией между центром управления и пожарными частями предусматривается разветвлённая сеть каналов связи, в том числе проводная и радиосвязь.

На базе современных достижений в области вычислительной техники, средств связи в среде передачи данных создаются информационно-управляющие комплексы пожарной охраны, включающие подсистемы автоматизированного управления функционированием гарнизонов пожарной охраны, противопожарной профилактикой и оперативного управления силами и средствами тушения пожаров.

Эффективное использование средств связи и вычислительной техники в пожарной охране возможно только на основе глубокого освоения инженером по пожарной безопасности теоретических знаний и практических навыков по выбранной специальности.

1. Информационные основы курса

1.1. Особенности информации

1.1.1. Меры информации

1.1.2. Информационные характеристики каналов связи

1.2. Связь между абонентами

1.2.1. Структурная схема системы электросвязи

1.2.2. Понятие о сети электросвязи и её составных частях

1.1. Особенности информации

1.1.1. Меры информации

Получение информации связано с изменением степени неосведомлённости получателя информации о состоянии системы. До получения информации он мог иметь некоторые предварительные сведения о системе α. Энтропия системы H(α) является для него мерой неопределённости состояния системы. После получения некоторого сообщения β получатель приобрёл дополнительную информацию I_β(α), уменьшившую его априорную неосведомлённость. Энтропия системы после получения сообщения стала H(α/β). Тогда количество информации I_β(α) о системе α, полученной в сообщении β, будет определятся как [1]

                             I_β(α) = H(α) – H(α/β).                                       (1.1)

Таким образом, количество информации измеряется уменьшением неопределённости состояния системы, а энтропия системы H(α), имеющей N возможных состояний, определяется по формуле Шеннона [1]

                         H(α) = – P_i log P_i ,                                        (1.2)

где P_i – вероятность того, что система находится в i-м состоянии.

Из формулы (1.1) следует, что H(α) = 0 тогда и только тогда, когда одна из вероятностей равна единице, а остальные вероятности равны нулю. Это состояние определённости, или уверенности.

Когда все вероятности равны между собой  (P_i   = 1/N ),

                            H(α) = log N.                                                (1.3)

При N = 2 log₂ 2 = 1, следовательно, H(α) = 1. Таким образом, за единицу количества информации (бит) принято утверждение, что произошло одно из двух равновероятных событий.

На синтаксическом уровне рассматривается доставка получателю сообщений как совокупности знаков, при этом учитываются тип носителя, способ представления информации, скорость передачи и обработки, размеры кодов, надёжность и точность их преобразования и т. п. На этом уровне полностью абстрагируются от смыслового содержания сообщений и их целевого предназначения. Информацию на синтаксическом уровне, как правило, называют данными, поскольку смысловая сторона здесь не имеет значения.

Такой подход даёт возможность оценки информационных потоков в разных по своей природе объектах, таких как системы связи, ЭВМ, автоматизированные системы управления, нервная система.

Для измерения смыслового содержания информации, т. е. её количества, на семантическом уровне используют тезаурусную меру информации, которая связывает семантические свойства информации со способностью пользователя воспринимать поступившее сообщение. Тезаурус пользователя – это совокупность сведений, которыми располагает данная система или пользователь.

В зависимости от соотношений между смысловым содержанием информации S^* и тезаурусом пользователя S_п изменяется количество семантической информации I_с:

– при S_п ≈ 0 пользователь не воспринимает, не понимает поступающую информацию;

– при S_п → ∞ пользователь всё знает, и поступающая информация ему не нужна.

И в том и другом случае I_с ≈ 0. Максимальное значение семантическая информация I_с приобретает при согласовании смыслового содержания информации S^* с тезаурусом пользователя S_п, когда поступающая информация понятна пользователю и несёт ему отсутствующие в его тезаурусе сведения.

Следовательно, количество семантической информации в сообщении есть величина относительная. Одно и то же сообщение может иметь смысловое содержание для компетентного пользователя и быть семантическим шумом для некомпетентного пользователя. Необходимо отметить, что известная компетентному пользователю информация также является для него семантическим шумом.

Относительной мерой количества семантической информации может служить коэффициент содержательности С, который определяется как отношение количества семантической информации к её объёму V_д:

                                           С = I_с / V_д.                                                 (1.4)

Прагматическая мера информации определяет полезность информации для достижения пользователем поставленной цели. Эта мера также является величиной относительной, обусловленной особенностями использования информации в той или иной системе. Таким образом, информация прагматического уровня представляет количество информации, необходимой для достижения намеченной цели, т. е. устанавливается вероятность достижения цели. Так, если до получения информации вероятность достижения цели равнялась P₀, а после её получения – P₁, то ценность информации вычисляется как логарифм отношения P₁/P₀:

                              I = log₂ P₁ – log₂ P₀ = log₂ (P₁ / P₀).                                (1.5)

Выражение (1.5) рассматривается как результат нормировки числа исходов. На рис. 1.1 приведены три схемы, на которых приняты одинаковые значения числа исходов 2 и 6 для точек 0 и 1 соответственно. Исходное положение – точка 0. На основании полученной информации  осуществляется переход в точку 1. Цель обозначается крестиком. Благоприятные исходы изображены линиями, ведущими к цели.

а

в

б

 

 

 

Рис. 1.1. Расчёт ценности информации: а – 3 благоприятных исхода; б – 4 благоприятных исхода; в – 1 благоприятный исход

Определим ценность полученной информации:

а) число благоприятных исходов – три: P₀ = 1/2, P₁ = 3/6.

I = log₂ (P₁ / P₀) = log₂ 1 = 0;

б) один благоприятный исход: P₀ = 1/2, P₁ = 1/6.

I = log₂ (P₁ / P₀) = –log₂ 3 = –1,58;

в) четыре благоприятных исхода: P₀ = 1/2, P₁ = 4/6.

I = log₂ (P₁ / P₀) = log₂ 4/3 = 0,42.

Во втором случае (рис. 1.1, б) получена отрицательная информация, которая увеличила исходную неопределённость. Информация, которая уменьшает вероятность достижения цели, называют дезинформацией. То есть в данном случае получена информация 1,58 двоичных единиц.