CC BY
30
17. Dai D., Zhang Y. Simulating fire spread in a community using an agent-based model. Proceedings of the 12th International Conference on GeoComputation. LIESMARS Wuhan University, Wuhan, China, 2013, pp. 130-132.
18. Dorrer G.A., Ushanov S.V. Mathematical modeling and optimization of forest fires localization processes. Fires in Ecosystems of Boreal Euroasia. Kluver Academic Publishers, 1993, P 303 - 313.
19. Finney M.A. FARSITE: Fire are simulator model, development and evaluation. USDA Forest Service Res. Paper RMRS-RP-4. Ogden, 1998, 47 p. Jensen, K. Coloured Petri Nets: Basic Concepts, Analysis Methods and Practical Use. Berlin: Spingler, Vol. 2. 1997. 174 p.
20. Jensen K. Coloured Petri Nets: Basic Concepts, Analysis Methods and Practical Use. Berlin: Spingler Vol.2, 1997, 174 p.
21. Mell W., Jenkins M.A., Gould J., Cheney Ph. A physics-based approach to modeling grassland fires // International Journal of Wildland Fire. Vol. 16. 2007. pp. 1-22.
22. Niazi M., Siddique Q., Hussain A., Kolberg M. Verification & Validation of an Agent-Based Forest Fire Simulation Model. Proceedings of the Agent Directed Simulation Symposium as part of the ACM SCS Spring Simulation Multiconference . Orlando, FL, 2010. 142-149.
23. Parlar M. Optimal Forest Fire Control: an Extension of Park's Model. Forest Science, Vol. 28. N. 2. 1982. P. 345-355.
24. Rothermel R. C. A mathematical model for fire spread predictions in wildland fuel. USDA Forest Service Research Paper INT-115, (Intermountain Forest and Range Exp. Stn.), Ogden, 1972. 40 p.
25. Shatalov P.S., Dorrer G.A. Parallel computation of forest fire and its interaction with infrastructure objects. Fourth Fire Behave and Fuels Conference, conference abstracts. - St. Petersburg, 2013. P. 3.
Agent modeling of control processes of control with natural fire
Georgy Alexeevich Dorrer, Leading Professor, Reshetnev Siberian State Aerospace University
]
Sergey Viktorovich Yarovoy, PhD Student, Reshetnev Siberian State Aerospace University
A new method^ for describing the processes of propagation and managing of wildfires elimination based on agent models is proposed. Based on this method, a GIS-oriented software system has been developed. The system allows for expansion and may be useful both in controlling fire fighting and in training personnel in the tactics of combating wildfires.
Keywords: agent modeling, management of the process of combating natural fires, geoinfor-mation system, personnel training
УДК 621.396.97
РАЗРАБОТКА МОДИФИЦИРОВАННОГО СПОСОБА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО МАГИСТРАЛЬНЫМ КАНАЛАМ СВЯЗИ В СИСТЕМАХ ТЕЛЕМЕХАНИКИ
Кокин Виталий Владимирович, аспирант кафедры информатики и программного обеспечения вычислительных систем,
e-mail: kokinvv@gmail.com Аунг Чжо Мьо, аспирант кафедры информатики и программного обеспечения вычислительных систем, e-mail: akyawmyo54@gmail.com, Портнов Евгений Михайлович, д-р. техн. наук, профессор кафедры информатики и программного обеспечения вычислительных систем e-mail: evgen_uis@mail.ru, Каунг Сан, аспирант кафедры информатики и программного обеспечения вычислительных систем, e-mail: muditar.ks@gmail.com,
Лисов Олег Иванович, д-р. техн. наук, профессор кафедры информатики и программного обеспечение вычислительных систем e-mail: evgen_uis@mail.ru, Национальный исследовательский университет ««МИЭТ»
http://miet.ru
Предложен способ организации рабочих циклов при проведении информационных обменов в системах телемеханики, обеспечивающий локализацию последствий искажения данных в одном рабочем цикле и отсутствие последействий искажений на смежные рабочие циклы при снижении реальной скорости передачи информации всего на 3%.
Ключевые слова: система телемеханики, рабочий цикл, быстродействие, магистральный канал связи; достоверность; управление, контроль, помехоустойчивое кодирование.
Введение
В настоящее время системы телемеханики в электроэнергетике включают в себе каналы связи различной конфигурации, среди которых преобладают магистрально-древовидные структуры, для передачи информации в которых используется протокол HDLC.
Классический протокол HDLC включает следующие элементы: 1) начальный флаг, открывающий информационное сообщение (ФН) - байт 01111110; 2) адресное поле (АП); 3) режим (РЖ) - байт, определяющий режим передачи; 4) идентификатор (ИД) - байт, определяющий вид передаваемых данных; 5) данные (Д - от 1 до 24 байт собственно данных ; 6) поле защиты (ПЗ)- 2 байта- контрольная последовательность циклического кода; 7) флаг (закрывающий) - (ФЗ) - байт 01111110 [1,2].
Для обеспечения отличия «флагов» от остальных компонентов информационного сообщения, применяется специальная процедура вставки при передаче и изъятия при приеме специального бита по следующему правилу: после передачи «флага» подсчиты-вается количество расположенных подряд «1» и после пяти сигналов «1» передаётся «0» (бит-стаффинг); который при приеме изымается по такому же принципу.
В результате применения бит-стаффинга передача флага не может осуществляться для элементов 2), 3), 4), 5), 6) [3] . Невидимость флага обеспечивается некоторым снижением реальной скорости передачи информации (vp), равной:
vp = n 1tпер [бит 1 с\ (11)
где n- длина информационного сообщения; t^p - реальное время его передачи. С учетом проведения процедуры бит-стаффинга имеем:
n(1 + 2 p5 )
f
J m
где pj5 - вероятность передачи подряд пяти сигналов "1" ; fт - тактовая частота передачи информационных сообщений по каналу связи .
Таким образом, коэффициент снижения скорости передачи информационного сообщения k равен :
Ксниж = 1 + 2p5 (1.3)
Оценка эффективности информационных обменов
При определении эффективности информационных обменов будем учитывать передачу только информативной составляющей, которая идентифицирует состояние объектов контроля. Для компонентов рабочего цикла протокола HDLC такими составляющими являются идентификатор (ИД) и данные (Д). При этих условиях скорость передачи информативной составляющей будет определяться по формуле:
tnep =^^ , (1.2)
v = v ■
э р
(N4 + N5 )Кэфф = fm (N4 + N5 )Кээф
I N.
I N. (1 + 2 p5 )
(1.4)
где Кэфф - коэффициент эффективности передачи информационной составляющей.
7
Принимая: N +N5 = 24 + 1 =25 байт, ^ п^ = 31 байт и Кэфф =1 имеем :
1=1
v.
= 25fm/ (31(1 + 2p5 ))« 0.7f .
(1.5)
В зависимости (1.5) не были учтены вероятности пропуска флага, которая может возникнуть под воздействием помех на информационные компоненты 2), 3), 4), 5), 6). Принимая вероятность искажения любого сигнала информационного сообщения р0 =10-3 , определим вероятности искажения флага (Риф), которая состоит из двух слагаемых : вероятность потери флага Рпф, вероятность ложного приема флага Рлф. Вероятность потери флага Рпотф определяется возможностью искажения единичного сигнала в любом из восьми бит открывающего или закрывающего флага . Тогда:
Р
пф
ро (N4 + N5 )
'4 7
I N
1
(1.6)
Вероятность ложного приема флага Рлф определяется вероятностями передачи пяти единиц подряд и однократного искажения сигнала "0" бит-стаффинга. В этом случае:
Рф = 0.2£ n. р5. р,
(1.7)
г=2
С учетом выражений (1.6) и (1.7) определяем вероятности искажения флага:
Риф = Рпф + Рлф = Ро+ ^} + 0.2±п,.р>.р,, - 2,5.10-4.
7
IN
1
(1.8)
i=2
Поскольку полученная вероятность искажения флага достаточно велика, необходимо рассмотреть возможность снижения последствий рассмотренных событий.
В протоколе HDLC для уменьшения отрицательных последствий пропуска или ложного приема флага рекомендовано в рабочем цикле паузы м заполнять флагами. Временная диаграмма передачи информационного сообщения в соответствии с протоколом HDLC представлена на рисунке 1 [3].
ФН ФН
ФН АП РЖ ИД Д
Рис. 1. Временная диаграмма в соответствии с протоколом HDLC
Передача информационного сообщения для протокола HDLC осуществляется по следующему правилу: первый байт не флаг после байтов флагов является началом информационного сообщения; первый байт флаг после байтов не флагов закрывает информационное сообщение. Рассмотрим последствия для различных искажений флагов.
0
• Утерян один из «флагов», заполняющих паузы между рабочими циклами. Искаженный байт «флага» воспринимается в качестве начала информационного сообщения, который закрывается при приеме следующего флага. В результате информационное сообщение будет отвергнуто, однако но последействие отсутствует. Если потерян первый флаг информационного пакет, то сдвигается на один байт влево, далее фиксируется ошибка и пакет бракуется, последействие отсутствует, а отбракованный пакет передаётся повторно. В случае потери закрывающего флага, сообщение будет смещено на один байт вправо, а далее аналогично ситуации, рассмотренной выше.
• Сформирован ложный флаг в пределах передаваемого информационного пакета. В итога принимаемое сообщение усекается до места образования ложного флага и бракуется декодером. Оставшаяся часть информационного сообщения не принимается, поскольку открывающий флаг не зафиксирован.
Таким образом, все отрицательные последствия при пропуске и ложном образовании «флага» локализуются в пределах одного пакета.
Разработка модифицированного рабочего цикла
С целью повышения устойчивости информационных обменов был разработан модифицированный рабочий цикл, который основан на заполнении пауз в рабочих циклах меандрами и введении дополнительного флага до начала передачи информационной посылки. Окончание же информационного сообщения в модифицированном рабочем цикле так же идентифицируется одним флагом [3,4].
Временная диаграмма передачи данных в рамках модифицированного рабочего цикла представлена на рисунке 2. Правило приема информационного сообщения можно определить так: два подряд флага после не флага идентифицирует начало информационного сообщения; один флаг после не флага идентифицируют окончание информационного сообщения.
Проведём анализ возможных вариантов искажений информационного посылки :
• Потерян первый из двух начальных флагов информационного сообщения. Второй флаг интерпретируется в качестве признака окончания сообщения. В итоге сообщение будет потеряно при отсутствии последействия . Если потерян второй из двух начальных флагов, то результат будет аналогичен.
• Потерян закрывающий флаг информационной посылки. Сообщения будут приниматься либо до фиксации превышения установленной длины, либо до фиксации первого флага . Поскольку за первым флагом принимается второй, то это событие интерпретируется в качестве начала новой посылки, при этом предыдущая посылка игнорируется, однако последействие отсутствует .
• Во время приёма информационного сообщения ложно принимается флаг, который интерпретируется как окончание посылки, образованное усеченное информационное сообщение бракуется декодером, после чего осуществляется прием нормального флага, который воспринимается как окончание сообщения. Так как начало приема этого сообщения не фиксируется, то последействие также отсутствует .
Таким образом, в разработанном модифицированном рабочем цикле отсутствует последействие, связанное с искажениями флагов, что делает целесообразным заполнение пауз между рабочими циклами меандрами для повышения эффективности информационных обменов в каналах связи.
С учётом представленного проанализируем динамические характеристики информационных обменов системы телемеханики при использовании разработанного модифицированного рабочего цикла, временная диаграмма которого представлена на рисунке 2.
цппс
кп
цппс
кп
_Д>_
П 1М
П 1М
кп
цппс
кп
цппс
Рис. 2. Временная диаграмма модифицированного рабочего цикла
В случае искажения любого сигнала информационного сообщения осуществляется ее повторная передача, поскольку от приемника не поступила квитанция, подтверждающая неискаженный прием. Если же приемником зафиксировано искажение информации, то им передается не квитанция, а меандр. В этом случае передатчик повторяет переданное ранее информационные сообщение. Пренебрегая вероятностью повторного искажения информационного сообщения, определим время передачи информационной посылки для модифицированного рабочего цикла Тпос_мод :
Тп
(1 - Р1 )) Е N + N11+Р1Г £ N. + N11 + (£ N. + N1 ^ V ¿=1 У V ¿=1 У V ¿=1
/ /т + Тм + Тп
(1.9)
где Тм , Тп-времена передачи меандра и паузы соответственно (причем Т). После преобразования (1.9) имеем:
7
Тпос_мод= 2(Е N. + N/+1,2 Тм. г =1
Для стандартного рабочего цикла время передачи информации составит:
Тп,
пос ст
(1 - Р1 )Е N.
/ /т + Р1 ГЕN1 1//т + Тм + Тп +ГЕN.1// . V г=1 У V г =1 У
(1.10)
После преобразований (1.10) имеем:
Т = 2
пос ст
1 //т + 12Тм .
V г=1 У
Тогда уменьшение реальной скорости передачи информации для модифицированного рабочего цикла составит:
( 7 Л
2
Е N //т + 1,2ТЛ
7 _ гр ГТ1 _ 1
мод пос ст пос мод ^ ^7
V V1=1 У
=
2
Е N + N1 //т + 1,2Т м
V Vг=1 У
Выводы
Таким образом было математически обосновано, что реальная скорость передачи информации для модифицированного рабочего цикла снизилась на 3%.
Следовательно, предложенный в работе модифицированный рабочий цикл, основанный на использовании двух открывающих и одного закрывающего флагов обеспечи-
. =1
вает высокую устойчивость к искажениям при снижении реальной скорости передачи информации всего на 3%.
Литература
1. Блэк Ю. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы. М., Мир, 1990.
2. Протоколы информационно-вычислительных сетей: Справочник/ С.А.Аничкин, С.А.Белов, А.В.Берштейн и др.; Под. ред. И.А Мизина, А.П.Кулешова. - М.: Радио и связь, 1990. 504 с.:ил.
3. Кокин В.В., Каунг Сан, Портнов Е.М., Чжо Зин Лин. К вопросу построения эффективных систем телемеханики //Актуальные проблемы энергосбережения и эффективности в технических системах: Тезисы докладов 3-ей Международной конференции с элементами научной школы. Тамбов, 25-27 апреля 2016 года. С.312-313.
4. Чжо Зо Е, Портнов Е.М., Гагарина Л.Г. Исследование проблемы повышения оперативности информационных обменов систем телемеханики // «Известия вузов. Электроника». № 4. 2016. C.353-359.
Development of a modified method for transmitting information on the main communication channels in remote control systems
Vitaliy Vladimirovich Kokin, Post-graduate student of the department of computer science and software of computer systems, National Research University of Electronic Technology, Zelenograd, Moscow, Russia
Aung Kyaw Myo, Post-graduate student of the department of computer science and software of computer systems, National Research University of Electronic Technology, Zelenograd, Moscow, Russia
Evgeniy Mihaylovich Portnov, Dr. Technical sciences,Professor of the Department of Informatics and Software of Computer Systems, National Research University of Electronic Technology, Zelenograd, Moscow, Russia
Kaung San, Post-graduate student of the Department of Informatics and SoftwareMaintenance of computer systems, National Research University of Electronic Technology, Zelenograd, Moscow, Russia
Oleg Ivanovich Lisov, Dr. Technical sciences,Professor of the Department of Informatics and Software of Computer Systems, National Research University of Electronic Technology, Zelenograd, Moscow, Russia
A method for arranging work cycles during information exchanges in the remote control system is provided, which provides localization of the consequences of data distortion in a single work cycle and the absence of aftereffects of distortions for adjacent work cycles with a reduction in the real information transfer rate by only 3%.
Keywords: Remote control system, duty cycle, speed, main communication channel, reliability, man-agenent, control, noiseless coding.
УДК 519.254
КРИТЕРИЙ КРАСКЕЛ-УОЛЛИСА ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕТОДИКИ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОТБОРА
Ирина Владимировна Ретинская, д-р техн. наук, профессор, e-ma.il: kto@migmail.ru, Екатерина Юрьевна Феактистова, магистрант, e-mail:feaktistovakate32@mail.ru, Мария Викторовна Иванова, канд. техн. наук, доцент,
e-mail: mariyivanova@yandex.ru, Елена Витальевна Глебова, д-р техн. наук, профессор, e-mail: elena.glebova50@mail.ru, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина http://www.gubkin.ru
