減少能量消耗的方法精選(九篇)

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第1篇：減少能量消耗的方法范文

【關(guān)鍵詞】慢性乙型肝炎;日?；顒?dòng);量化干預(yù)

doi:10.3969/j.issn.1006-1959.2010.05.213文章編號(hào):1006-1959(2010)-05-1221-02

Daily activities in patients with chronic hepatitis B Quantitative Analysis of nursing intervention PU Ding-qi. Sichuan Province Zhong Jiang county town south community hygiene service centre (Red Cross hospital) zip code:618100

【Abstract】Objective:Analyse effect and effect in discussing the daily activity quantization nursing interfering with in clinical nursing of chronic hepatitis B (CHB) patient.Methods:Be in hospital with 58 examples the CHB patient random is every 29 examples mark interfere with a group and contrast a group.Interfere with a group implementing quantization to daily activity on routine nursing basis interfering with;Contrast the group line routine nursing.2 group,equally,every examining the l the third revolution of time of grain ammonia enzyme (ALT) and general bilirubin (TBIL) across 7 ds,and carries out comparison.Time at the same time,observing change condition,daily activity sustained time that 2 set of energies consume and being in hospital.Results:2 set of daily activities sustained time difference has statistics meaning (P

【Key words】Chronic hepatitis B;Daily activities;Quantify interference

對(duì)于慢性乙型肝炎(CHB)的治療手段目前主要還是依靠休息、飲食、藥物等綜合措施,其中臥床休息是很重要的環(huán)節(jié),尤其是肝功能明顯異常時(shí),臥床休息更為重要[1]。臨床上,護(hù)理人員在給CHB患者實(shí)施護(hù)理健康教育時(shí),一般只是停留在表面,告訴患者如何去"休息",休息到怎樣一個(gè)度,沒(méi)有具體的量化數(shù)據(jù),說(shuō)服力較弱,患者的主觀依從性差,導(dǎo)致護(hù)理質(zhì)量下降,影響臨床療效。鑒于此,我科2005-2008年10月對(duì)29例CHB住院患者的日常活動(dòng)實(shí)施量化護(hù)理干預(yù),獲得良好的效果,現(xiàn)報(bào)道如下。

1.資料與方法

1.1 一般資料:收集58例CHB患者,均為我科2005-2008年10月的住院患者,隨機(jī)分為干預(yù)組和對(duì)照組各29例。干預(yù)組男19例,女10例,年齡16-60歲,平均年齡(43.15±4.5)歲;對(duì)照組男17例,女12例,年齡18-61歲,平均年齡(48.32±5.55)歲。2組患者在年齡、性別、病情等方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。并向患者告知研究方案和方法,均在知情同意的條件下,自愿參加此研究。本組患CHB的診斷參照2000年9月的中華醫(yī)學(xué)會(huì)傳染病學(xué)會(huì)制訂的診斷標(biāo)準(zhǔn)[2],入選患者谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)120-600U/L,總膽紅素(TBIL)50-150μmol/L。排除合并有甲亢、血液病、嚴(yán)重貧血、嚴(yán)重心肺疾病者。

1.2 方法:每組患者藥物治療采取統(tǒng)一肝炎治療方案。干預(yù)組在常規(guī)護(hù)理基礎(chǔ)上,實(shí)施日常活動(dòng)量化干預(yù);對(duì)照組僅實(shí)施常規(guī)護(hù)理。(1)干預(yù)方法。對(duì)干預(yù)組患者日?；顒?dòng)采取以下日常活動(dòng)量化干預(yù)措施:根據(jù)WHO報(bào)告的要因加算法,將日?；顒?dòng)分為休息、輕體力、中體力、重體力4種活動(dòng)類(lèi)型,即24h內(nèi)日常活動(dòng)及時(shí)間的安排-休息類(lèi)(臥床休息、午睡、晚睡等)為12-13h;輕體力類(lèi)(穿脫衣服、看電視等)為9-10h;中體力類(lèi)(步行、上下樓等)為l.0-2.5h;重體力類(lèi)(跑步等)為0-0.5h。(2)日常活動(dòng)項(xiàng)目能量消耗量的估測(cè)。2組患者均采用生活觀察法、全天活動(dòng)時(shí)間記錄法[3,4],詳細(xì)登記其24h中各種活動(dòng)類(lèi)型的內(nèi)容和時(shí)間,以mim為單位準(zhǔn)確記錄24h內(nèi)從事的各項(xiàng)日?；顒?dòng)類(lèi)型及起止時(shí)間,1d之內(nèi)相同的活動(dòng)時(shí)間相加,最后得出1d內(nèi)各項(xiàng)活動(dòng)所用的時(shí)間。測(cè)量2組患者的體質(zhì)量(清晨空腹、脫鞋帽、外衣),以kg為單位,讀數(shù)精確到0.1kg。根據(jù)日?；顒?dòng)量與能量消耗率之間的轉(zhuǎn)換方法將消耗量數(shù)據(jù)化,即各類(lèi)活動(dòng)項(xiàng)目的能量消耗量=體質(zhì)量×kJ.kg-1.min-1×活動(dòng)時(shí)間。合計(jì)求出全天總能量消耗量。

1.3 觀察指標(biāo):2組病例每隔7d(根據(jù)病情需要必要時(shí)可加查)查ALT、TBIL,觀察ALT、TBIL的變化。評(píng)價(jià)2組患者住院期間ALT、TBIL變化速率[(最高值-最低值/同期時(shí)間)]與能量消耗量之間的關(guān)系。

1.4 數(shù)據(jù)處理:應(yīng)用SPS11、12軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,所得數(shù)據(jù)以(x±s)表示,計(jì)量資料采用t檢驗(yàn)。

表1 2組日常活動(dòng)持續(xù)時(shí)間的比較

組別nCHB病情嚴(yán)重程度(例)

輕度中度重度不同類(lèi)型日?；顒?dòng)持續(xù)時(shí)間(x±s,min)

休息輕體力中體力重體力

干預(yù)組2911810347.98±12.95265.55±11.4356.89±13.459.37±4.22

對(duì)照組2910811320.45±8.58255.00±13.6367.90±11.9817.94±6.41

表2 2組之間能量消耗量、ALT變化速率、TBIL變化速率和住院天數(shù)的比較(x±s)

組別n能量消耗量(kJ)ALT變化速率TBIL變化速率住院天數(shù)

干預(yù)組293723.50±289.3211.60±2.611.24±1.046.48±1.94

對(duì)照組294158.38±233.5810.32±2.970.95±0.894.25±2.87

2.結(jié)果

2.1 2組日常活動(dòng)持續(xù)時(shí)間的比較,(見(jiàn)表1)。2組日常活動(dòng)持續(xù)時(shí)間的比較,干預(yù)組休息類(lèi),輕體力類(lèi)、中體力類(lèi)、重體力類(lèi)與對(duì)照組的比較,t分別為29.321、26.089、-11.201、-18.910,P

2.2 2組住院期可能量消耗量、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、總膽紅素變化速率和住院天數(shù)的比較(見(jiàn)表2)。干預(yù)組能量消耗量、ALT變化速率、TBIL變化速率、住院天數(shù)與對(duì)照組的比較,t分別為-19.983、5.113、4.043、-1.599,P

3.討論

3.1 有研究表明,人在直立時(shí)肝臟的血流量比臥位時(shí)減少40%,而直立下活動(dòng),甚至可減少80%~85%的肝臟血流量,由于肝臟血流量減少,肝細(xì)胞得不到充分的營(yíng)養(yǎng)和氧,肝內(nèi)糖元及蛋白質(zhì)分解增加,這些代謝產(chǎn)物都要通過(guò)肝臟減毒,增加了肝臟負(fù)荷。人在日常生活活動(dòng)中因從事的活動(dòng)項(xiàng)目不同所消耗的能量也明顯不同,有的甚至相差5-6倍[5],肝臟為人體能量代謝的主要臟器,能量消耗有可能導(dǎo)致肝功能的損傷,所以,能消耗率的多少與肝功能的恢復(fù)有著密切的關(guān)系,能量消耗反應(yīng)了肝功能。ALT主要反映肝細(xì)胞的破壞,TBIL反映肝臟的排泄功能,在肝功能的檢測(cè)中有重要意義。本研究選定ALT、TBIL作為肝功能的主要觀察指標(biāo)。

3.2 CHB患者應(yīng)處理好休息與活動(dòng)的辨證關(guān)系,休息可以促進(jìn)肝功能好轉(zhuǎn),但長(zhǎng)期過(guò)多休息又可能降低機(jī)體抵抗力[6]。本研究對(duì)CHB患者日常活動(dòng)實(shí)施量化干預(yù),對(duì)照組和干預(yù)組患者的住院期間能量消耗量比較,差異又統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P

臨床上,大多數(shù)CHB患者在疾病尚未出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥,且臨床癥狀較輕時(shí),容易對(duì)此病存在麻痹思想,有的甚至還堅(jiān)持上班,這對(duì)疾病的治療是極為不利的,本研究結(jié)果提示,能量消耗多少與肝功能恢復(fù)密切相關(guān),這就要求臨床護(hù)理人員必須做好健康教育工作,使患者了解休息在疾病治療過(guò)程中的重要行。在為患者實(shí)施健康教育時(shí),建議患者實(shí)施日?；顒?dòng)量化干預(yù)。具體活動(dòng)量可以依據(jù)本研究中干預(yù)組的活動(dòng)時(shí)間,結(jié)合患者個(gè)體差異制訂具體的、量化的日常活動(dòng)計(jì)劃,讓患者對(duì)"休息"的內(nèi)涵有較為直觀的認(rèn)識(shí),從而由被動(dòng)的接受變?yōu)橹鲃?dòng)的配合,不僅提高了患者的主觀依從性,而且也提高了臨床治療效果。

參考文獻(xiàn)

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第2篇：減少能量消耗的方法范文

關(guān)鍵詞：力量訓(xùn)練，強(qiáng)度，合理減肥

 

現(xiàn)代社會(huì)不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，人們的生活水平也在不斷提高。由此而帶來(lái)的一系列問(wèn)題也越來(lái)越明顯，肥胖就是其中之一。肥胖是指身體內(nèi)脂肪積累過(guò)多。肥胖的主要原因是熱能不平衡，即營(yíng)養(yǎng)過(guò)度，熱能攝入量過(guò)剩，長(zhǎng)期缺乏運(yùn)動(dòng)使新陳代謝逐漸降低，內(nèi)分泌失調(diào)，影響脂肪代謝。由于身體活動(dòng)量減小，熱能的需求量也將減少，從而使多余的熱量就以脂肪的形式貯存在體內(nèi)，使體重、體脂超出正常水平，給人類(lèi)的生活工作帶來(lái)諸多的不便，而且影響到人類(lèi)的健康。肥胖可引起人體機(jī)能的一系列變化，使人體的工作能力降低，甚至顯著縮短壽命。對(duì)于成年人，肥胖是損害健康的先兆,肥胖時(shí)由于過(guò)量的脂肪在體內(nèi)堆積，增加了身體負(fù)擔(dān)，過(guò)多的脂肪需大量的血液來(lái)供應(yīng)，加重了身體心血管系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。肥胖者在同等情況下,氧消耗較正常人高34%-40%，嚴(yán)重肥胖者對(duì)疾病的抵抗力下降。肥胖者動(dòng)作遲緩，易疲勞，常有腰、背、腿疼，不能耐受高溫，同時(shí)肥胖影響體型美觀。論文格式。

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，生活水平不斷的提高，肥胖癥有逐年增加的趨勢(shì)。近年來(lái)社會(huì)上出現(xiàn)了多種減肥方法：藥物減肥、手術(shù)減肥、節(jié)食減肥、運(yùn)動(dòng)減肥等。減肥方法雖多，但如果應(yīng)用不當(dāng)，不僅達(dá)不到減肥的目的，還會(huì)引起一定的副作用及危險(xiǎn)。運(yùn)動(dòng)減肥簡(jiǎn)便易行，效果最好。

研究報(bào)導(dǎo)，力量訓(xùn)練也是運(yùn)動(dòng)減肥的一種方式，力量訓(xùn)練能夠幫助提高新陳代謝，減少脂肪，對(duì)減肥有明顯的效果，同時(shí)可以改善機(jī)體的功能,提高機(jī)體的免疫功能。中低強(qiáng)度的力量訓(xùn)練是以脂肪供能為主，在運(yùn)動(dòng)中可以消耗大量的脂肪。大強(qiáng)度力量訓(xùn)練后的24h恢復(fù)期由于基礎(chǔ)代謝率的加強(qiáng),需要消耗更多的能量促進(jìn)機(jī)體恢復(fù),這時(shí)以脂肪供能為主。論文格式。因此，從某種意義上相對(duì)于中低強(qiáng)度力量訓(xùn)練來(lái)說(shuō)，大強(qiáng)度力量訓(xùn)練可以消耗更多的身體脂肪。最新的研究表明，足夠強(qiáng)度的力量訓(xùn)練，能使訓(xùn)練者在訓(xùn)練結(jié)束后也保持較高的代謝水平。但另有研究提出，力量訓(xùn)練會(huì)給機(jī)體帶來(lái)不必要的傷害，不提倡力量訓(xùn)練減肥。多數(shù)實(shí)驗(yàn)研究樣本為正常人群，肥胖群體作為特殊人群有其不同于正常人群的解剖生理結(jié)構(gòu)，那么，力量訓(xùn)練能否對(duì)肥胖人群運(yùn)動(dòng)減肥起到積極的效果正是本文的論點(diǎn)。

力量訓(xùn)練是人體在運(yùn)動(dòng)中抵抗阻力的能力的訓(xùn)練。各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)都非常重視力量的訓(xùn)練，提高力量素質(zhì)就是要發(fā)育肌肉并提高神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)能。其原因在于：力量來(lái)自于肌肉的收縮，肌肉的粗壯必然導(dǎo)致肌力的增加。而神經(jīng)調(diào)節(jié)使應(yīng)該用力的肌肉協(xié)調(diào)集中的收縮，對(duì)抗的肌肉高度放松。

力量訓(xùn)練能夠幫助提高新陳代謝，減少脂肪，對(duì)減肥有明顯的效果，同時(shí)可以改善機(jī)體的功能,提高機(jī)體的免疫功能。力量訓(xùn)練能夠控制機(jī)體運(yùn)動(dòng)時(shí)的交感神經(jīng)分泌腎上腺素增加，刺激機(jī)體運(yùn)動(dòng)后的能量代謝增加，促進(jìn)減肥效果。

力量訓(xùn)練會(huì)促進(jìn)身體肌肉和骨骼的增加，即使已停止鍛煉，能量消耗還會(huì)繼續(xù)，以便身體生成新的肌肉組織。通過(guò)力量訓(xùn)練，身體已經(jīng)變成一個(gè)消耗熱量和脂肪的高效能機(jī)器，如果你是想要減少脂肪、以達(dá)到健美的目標(biāo)。中低強(qiáng)度的力量訓(xùn)練是以脂肪供能為主，在運(yùn)動(dòng)中可以消耗大量的脂肪。大強(qiáng)度力量訓(xùn)練后的24h恢復(fù)期由于基礎(chǔ)代謝率的提高，需要消耗更多的能量促進(jìn)機(jī)體恢復(fù)，這時(shí)以脂肪供能為主。

最新的研究表明，足夠強(qiáng)度的力量訓(xùn)練，能使訓(xùn)練者在訓(xùn)練結(jié)束后也保持較高的代謝水平。運(yùn)動(dòng)后過(guò)量能耗的增加必須達(dá)到一定的閾值強(qiáng)度才能有效果，低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)還不能產(chǎn)生這種效果，中強(qiáng)度和大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可以刺激機(jī)體運(yùn)動(dòng)后的能量消耗。在一定時(shí)間內(nèi)，中低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)后只能額外消耗少量的熱量，大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可以額外消耗更多能量。大強(qiáng)度力量訓(xùn)練導(dǎo)致機(jī)體瘦體重增加，肌肉能有效的消耗脂肪。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大小兩種不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后，最大有氧能力都增加，低強(qiáng)度力量訓(xùn)練組肌糖原降解酶活性下降，而高強(qiáng)度力量訓(xùn)練組糖原降解酶活性增加，促進(jìn)脂肪β氧化增加。得出結(jié)論認(rèn)為高強(qiáng)度力量訓(xùn)練更易導(dǎo)致機(jī)體能量負(fù)平衡而達(dá)到減肥效果，并且認(rèn)為大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)有利于促進(jìn)機(jī)體骨骼肌對(duì)脂肪的氧化。

人們經(jīng)常會(huì)認(rèn)為運(yùn)動(dòng)后能量消耗增多，食欲會(huì)增強(qiáng)，食物攝取也會(huì)增加，能量過(guò)多的攝取足以抵消運(yùn)動(dòng)中的能量消耗而致運(yùn)動(dòng)減肥沒(méi)有效果。但實(shí)際上大量研究文獻(xiàn)表明，運(yùn)動(dòng)并不一定會(huì)導(dǎo)致食欲增強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)對(duì)食欲的研究結(jié)果非常復(fù)雜。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是影響運(yùn)動(dòng)后食欲的因素之一，而且運(yùn)動(dòng)中能量和身體脂肪的消耗在短時(shí)間內(nèi)是不會(huì)導(dǎo)致能量攝取增加而抵消，雖然從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)最終會(huì)導(dǎo)致食物攝取增加而達(dá)到能量平衡以維持身體正常體重。力量訓(xùn)練后消耗能量導(dǎo)致能量缺失，但不會(huì)在短時(shí)間(至少1小時(shí))內(nèi)導(dǎo)致食欲增加、攝食增多而完全補(bǔ)足運(yùn)動(dòng)中所消耗的能量；相反，一定強(qiáng)度的力量訓(xùn)練后，食欲會(huì)在短時(shí)間內(nèi)下降，造成“運(yùn)動(dòng)性厭食”，但這種厭食行為只會(huì)持續(xù)一段較短時(shí)間，在這段時(shí)間過(guò)后，如果停止任何運(yùn)動(dòng)，往往食欲增加，攝食增多，逐步補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)所消耗的能量達(dá)到能量平衡以維持自身體重。如果堅(jiān)持長(zhǎng)期力量訓(xùn)練，由于食欲抑制而導(dǎo)致的能量攝入減少，會(huì)造成身體能量負(fù)平衡，對(duì)超重和肥胖者控制體重有較好效果。

運(yùn)動(dòng)減肥消耗總能量，除了考慮運(yùn)動(dòng)中的能量消耗外，還要考慮運(yùn)動(dòng)后的能量消耗。對(duì)于減脂肪來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)后總能量消耗比單純運(yùn)動(dòng)中的能量消耗更重要。中低強(qiáng)度力量訓(xùn)練可以持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，是以脂肪供能為主，在運(yùn)動(dòng)中可以消耗大量的脂肪，大強(qiáng)度力量訓(xùn)練雖然不能堅(jiān)持太長(zhǎng)時(shí)間，但是訓(xùn)練后的24h恢復(fù)期由于基礎(chǔ)代謝率的增強(qiáng)，需要消耗更多的能量促進(jìn)身體恢復(fù)，這時(shí)也以脂肪供能為主。不論中低強(qiáng)度力量訓(xùn)練，還是大強(qiáng)度力量訓(xùn)練，都能消耗大量能量。

大量研究表明，中低強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間有氧運(yùn)動(dòng)減肥效果明顯。力量訓(xùn)練與有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合進(jìn)行是將體脂控制在理想水平的最好方法。許多人認(rèn)為，有氧運(yùn)動(dòng)消耗的是脂肪，單獨(dú)進(jìn)行有氧鍛煉對(duì)控制和減少體脂最有效。有氧運(yùn)動(dòng)能達(dá)到消耗熱量的目的，但卻不能長(zhǎng)時(shí)間地提高新陳代謝率。力量訓(xùn)練雖不能長(zhǎng)時(shí)間提高心率，但它卻增加了肌肉總量，從而使新陳代謝率得到提高，使人在休息時(shí)也能消耗更多的熱量。論文格式。哪一種鍛煉方式對(duì)減肥更有效，還可能因個(gè)體不同而異，也與身體健康狀況、有無(wú)潛在心血管疾病等有關(guān)：身體狀況好而且無(wú)任何心血管系統(tǒng)疾病者，可以從事大強(qiáng)度力量訓(xùn)練減肥；如果身體條件較差，應(yīng)該以低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，當(dāng)身體狀態(tài)達(dá)到較高水平時(shí)，再?gòu)氖麓髲?qiáng)度力量訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)。另外，中低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)加上適當(dāng)力量訓(xùn)練可能會(huì)達(dá)到更好的減肥效果。

第3篇：減少能量消耗的方法范文

關(guān)鍵字:無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò),蟻群優(yōu)化,信息素,路由算法

中圖分類(lèi)號(hào):TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)01-34-03

A Novel Routing Algorithm Based on Ant Colony optimization for Wireless Sensor Networks

HAO Xiao-qing

(School of Computer Science, Chengdu University of Electronic Science and Technology,Chengdu 610054,China)

Abstract: In this paper, we introduce a novel routing algorithm which is based on Ant Colony System. The aim of this novel algorithm is to solve the problem of energy and congestion control on wireless sensor network routing process. This algorithm is able to achieve better load balance and prolong the network lifetime. In this new algorithm we combine the pheromone released by multi-ant colonies and residual energy. We also introduce the competition mechanism among multi-ant colonies to avoid the simplex convergence. The new algorithm controls the network traffic congestion effectively and balances the energy consumption for sensor networks. Simulation results demonstrate that this algorithm has better performance on load balance comparing with fundamental ant colony algorithm.

Key words: wireless sensor networks; ant colony system; pheromone; routing algorithm

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)[1]是近幾年新興的信息獲取平臺(tái),具有快速展開(kāi)、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn),有著廣闊的應(yīng)用前景。路由算法的作用是初始化并維護(hù)包含路徑信息的路由表。路由算法可分為單播、多播以及廣播路由算法,它應(yīng)該具有簡(jiǎn)單性、可擴(kuò)展性、節(jié)能性和魯棒性。另外,針對(duì)節(jié)點(diǎn)故障和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓€應(yīng)該具有自重構(gòu)性。

蟻群算法是一種群體智能算法,最初用于解決組合優(yōu)化問(wèn)題中的旅行商問(wèn)題、二次分配等問(wèn)題,并取得了較好的效果。蟻群算法具有分布式并行計(jì)算、自組織、正反饋的特點(diǎn),且有較強(qiáng)的魯棒性。由于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的特點(diǎn),傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議不能很好地適用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)。許多學(xué)者都在集中研究開(kāi)發(fā)基于蟻群算法的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法[2-4]。我們?cè)诒疚闹刑岢鲆环N改進(jìn)的基于蟻群優(yōu)化的路由算法,該算法避免了基本蟻群算法中的單一收斂,在控制網(wǎng)絡(luò)擁塞和平衡能量消耗上也達(dá)到了很好的效果,延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生命周期,實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由優(yōu)化目標(biāo)。

1 基于蟻群優(yōu)化的路由原理

1.1 蟻群算法原理

蟻群算法[5]是一種啟發(fā)式算法,螞蟻借助他們?cè)谕ㄟ^(guò)了的路徑上留下的信息素彼此通信。每個(gè)螞蟻可以嗅到其它螞蟻留下的信息素并通過(guò)信息素引導(dǎo)自己的移動(dòng)方向,但信息素會(huì)隨著時(shí)間的流逝而揮發(fā)。因此,路徑的長(zhǎng)度和經(jīng)過(guò)這條道路徑的螞蟻個(gè)數(shù)會(huì)影響信息素的濃度。另一方面,信息素的濃度將引導(dǎo)蟻群中其他螞蟻的移動(dòng)方向,如果有很多螞蟻經(jīng)過(guò)這條道路徑,那么其它的螞蟻選擇這條路徑的概率將會(huì)很高。這在蟻群系統(tǒng)中構(gòu)成了一種信息素正向反饋機(jī)制。

近幾年,生物啟發(fā)算法已被廣泛地應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)路由問(wèn)題上,基于蟻群優(yōu)化的路由算法對(duì)最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期有顯著貢獻(xiàn)。基于蟻群算法的路由算法一般分為兩大類(lèi)。一是Ant-Net算法,即通過(guò)正向螞蟻和逆向螞蟻的協(xié)作來(lái)取得最優(yōu)路由,正向螞蟻收集節(jié)點(diǎn)信息而由逆向螞蟻根據(jù)這些信息來(lái)更新路由表。另外一種是蟻群控制算法, 它以特殊的概率選擇和更新路徑。該算法只有一種螞蟻,從源點(diǎn)出發(fā)到終點(diǎn)。當(dāng)螞蟻抵達(dá)終點(diǎn)時(shí)更新路由表。兩種算法在網(wǎng)絡(luò)變化中都具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性,并能迅速的建立最優(yōu)路徑。但是當(dāng)他們更新路由表時(shí)有兩個(gè)缺點(diǎn):一個(gè)是節(jié)點(diǎn)癱瘓,這是由于網(wǎng)絡(luò)延遲,節(jié)點(diǎn)能量消耗過(guò)快引起的。另一個(gè)是因廣播通信中更多的螞蟻需要協(xié)同工作而消耗過(guò)多的能量。

為了達(dá)到結(jié)果最優(yōu)和適應(yīng)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò),在文獻(xiàn)[6]中,提出了均衡節(jié)點(diǎn)的能量消耗的蟻群算法路由協(xié)議,他們利用螞蟻算法建立最優(yōu)路由路徑。文獻(xiàn)[7]中作者提出了基于蟻群系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)能量平衡路由算法。文獻(xiàn)[8]實(shí)現(xiàn)了多蟻群路由算法。

1.2 基本蟻群路由算法

我們將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模擬成一個(gè)無(wú)向圖G(N,A),N是節(jié)點(diǎn)集,A是路徑集。在初始化過(guò)程中,圖中所有的路徑都被給定一個(gè)信息素值。當(dāng)搜索活動(dòng)開(kāi)始,螞蟻會(huì)隨機(jī)的在候選的節(jié)點(diǎn)集中選擇一個(gè)并開(kāi)始搜尋過(guò)程中。在這個(gè)搜尋過(guò)程中,螞蟻傾向于選擇具有較高濃度的信息素路徑的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)所有的螞蟻都完成了他們的搜尋過(guò)程,更新全局信息素。這意味著所有路徑上信息素會(huì)蒸發(fā)掉一部分,每一個(gè)螞蟻根據(jù)能量消耗參數(shù)更新它通過(guò)的路徑上的信息素。如果能量消耗參數(shù)低,這條路徑上的信息素減少的就會(huì)很少。隨后螞蟻會(huì)選擇一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)重新開(kāi)始搜索過(guò)程。

我們假設(shè)一些螞蟻在節(jié)點(diǎn)n,螞蟻k根據(jù)概率Pk(n,d)訪(fǎng)問(wèn)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)d。Pk(n,d)公式如下:

在公式(1)中,Ω代表信息素大小,Γ代表從源點(diǎn)到目的地的距離的倒數(shù),Xk(n)表示螞蟻還沒(méi)有訪(fǎng)問(wèn)過(guò)的節(jié)點(diǎn)集,ε是調(diào)整能量消耗和信息素之間關(guān)系的一個(gè)常數(shù)。全局信息素的更新根據(jù)公式(2):

ΔΩk(n,d)由公式(3)表示:

這里,Ek是螞蟻k完成路由路徑搜索的能量消耗。

從上面的描述我們可以知道,所有的螞蟻通過(guò)具有最高信息素的路徑到達(dá)目的地。因此,如果一條路徑可以引導(dǎo)螞蟻到達(dá)目的地,這條路會(huì)涌現(xiàn)大量的螞蟻,最后我們會(huì)把這個(gè)路徑作為熱路徑。在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中,這種熱路徑并不一定是一個(gè)用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的最佳選擇。因?yàn)樵谶@個(gè)路徑上數(shù)據(jù)包可能會(huì)擁塞、甚至導(dǎo)致部分網(wǎng)絡(luò)崩潰的結(jié)果。而且熱路徑會(huì)縮短網(wǎng)絡(luò)的生命周期。

2 基于蟻群優(yōu)化的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)路由算法

為了達(dá)到平衡負(fù)載這個(gè)目的,我們不得不改進(jìn)基本的蟻群算法。新算法能讓數(shù)據(jù)包通過(guò)不同的路由路徑來(lái)轉(zhuǎn)發(fā),收斂速度更快,避免了單一收斂。在新方法中,我們將標(biāo)記不同的數(shù)據(jù)包流使他們通過(guò)不同的通道轉(zhuǎn)發(fā)。為此我們引進(jìn)多蟻群之間的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,結(jié)合節(jié)點(diǎn)能量的變化來(lái)達(dá)到負(fù)載均衡的目標(biāo)。因?yàn)槊恳粋€(gè)蟻群都有他們自己的信息素,我們將每個(gè)蟻群標(biāo)記不同的信息素以作為他們的蟻群劃分。一旦不同的信息素出現(xiàn)在同一轉(zhuǎn)發(fā)路徑上時(shí),所有的信息素會(huì)被迅速蒸發(fā)掉。這意味著, 不同的蟻群的信息素相互抑制。因此,這就導(dǎo)致了這個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)路徑上螞蟻的數(shù)量將會(huì)越來(lái)越少。

我們定義m個(gè)螞蟻的蟻群為A1,A2,…,Am-1,Am,每個(gè)螞蟻的信息素為Ω1,Ω2,…,Ωm-1,Ωm。螞蟻Ai停留在節(jié)點(diǎn)n,根據(jù)概率Pik(n,d),螞蟻Ai將訪(fǎng)問(wèn)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)d。

這里Ω代表每條路徑上信息素的量,Γ代表從源點(diǎn)到目的地的距離的倒數(shù),Xik(n)表示螞群Ai中螞蟻k沒(méi)有訪(fǎng)問(wèn)過(guò)的節(jié)點(diǎn)集,ε是調(diào)整能量消耗和信息素之間關(guān)系的一個(gè)常數(shù),值設(shè)置為2。φi,d是蟻群Ai中螞蟻k的信息素能量操作因子:

Ed表示蟻群Ai中螞蟻k將要訪(fǎng)問(wèn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量消耗,Uk(n)表示蟻群Ai中螞蟻k將要訪(fǎng)問(wèn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)集合。

公式(4)中,?諄j是當(dāng)蟻群Ai和其他蟻群有相同推進(jìn)方向時(shí)候的抑制概率因子:

公式(6)表明在搜索傳輸路徑過(guò)程中,如果兩個(gè)蟻群Ai和Aj在同一路徑上,這兩個(gè)蟻群會(huì)相互抑制,最后導(dǎo)致這個(gè)路徑上的兩種蟻群的螞蟻數(shù)目都減少。然而,這種數(shù)據(jù)流平衡不能使網(wǎng)絡(luò)快速的穩(wěn)定。在任何一個(gè)蟻群系統(tǒng)中,當(dāng)選擇一個(gè)路徑的概率發(fā)生了變化,選擇另一個(gè)相關(guān)路徑作為下一個(gè)路徑的概率也將更新。所以更新概率應(yīng)該要滿(mǎn)足下式:

在公式(7)中,我們以節(jié)點(diǎn)n作為源節(jié)點(diǎn),并且所有的候選轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)都有他們自己的轉(zhuǎn)發(fā)概率,概率和為1。因此,在調(diào)整一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)概率后,所有轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的概率都需要重新計(jì)算,也就是要?jiǎng)討B(tài)的調(diào)整概率。

從公式(4)中可以看到,當(dāng)所有的蟻群相互競(jìng)爭(zhēng)最優(yōu)路徑時(shí),他們都服從來(lái)自于轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的能量消耗最小的約束條件。也就是為了達(dá)到當(dāng)蟻群算法收斂于最優(yōu)解的同時(shí)平衡節(jié)點(diǎn)間的能量消耗的目標(biāo)。與此同時(shí),我們的算法將避免所有的蟻群收斂于同一個(gè)全局最優(yōu)解,更避免了通信擁塞并延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生命周期。全局信息素的更新公式(8):

這里的Eik表示當(dāng)螞蟻k完成路由路徑搜尋后的能量消耗。在公式(8)中,λi表示改進(jìn)后的信息素?fù)]發(fā)因子,這個(gè)因子能由公式(10)計(jì)算:

εij是信息素抑制參數(shù)。在我們的算法中,我們使用信息素抑制參數(shù)來(lái)計(jì)算在兩個(gè)蟻群競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中的信息素的揮發(fā)程度和在競(jìng)爭(zhēng)中螞蟻減少的數(shù)量。

3 實(shí)驗(yàn)與分析

我們把改進(jìn)的算法和基本蟻群算法做了實(shí)驗(yàn)比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖如下:

圖1基本蟻群算法中螞蟻的多樣性 圖2改進(jìn)的蟻群算法中螞蟻的多樣性 圖3節(jié)點(diǎn)D的能量消耗情況

圖1是模擬基本蟻群算法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,顯示隨著時(shí)間的推移不同路徑上的螞蟻的數(shù)目。結(jié)論:在路徑BD上,螞蟻的數(shù)量急劇增加。然而,路徑BC和BE上的螞蟻數(shù)目的遠(yuǎn)低于BD上的。圖2顯示的是改進(jìn)算法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以看到在最優(yōu)路徑BD上,螞蟻的數(shù)量得到了控制并相對(duì)于基本蟻群算法有明顯的減少。另一方面,在路徑BC和BE上,螞蟻的數(shù)量也顯著增加,這可以達(dá)到平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載這個(gè)目標(biāo)。我們還對(duì)節(jié)點(diǎn)D在改進(jìn)的算法和基本蟻群算法關(guān)于能源消耗上做了比較。從圖3中可以看到采用基本蟻群算法時(shí),節(jié)點(diǎn)D的能量消耗顯著;相反,改進(jìn)的算法在負(fù)載平衡上很有效,節(jié)點(diǎn)D則保留了更多的能量。

新算法結(jié)合了多蟻群的信息素釋放機(jī)制和節(jié)能策略,還引進(jìn)多蟻群之間的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制以避免算法的單一收斂,解決了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由過(guò)程中節(jié)點(diǎn)能量消耗和擁塞控制問(wèn)題,能夠達(dá)到更好的負(fù)載平衡能力,并延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生命周期。

4 結(jié)束語(yǔ)

WSN具有廣闊的應(yīng)用前景,但是由于節(jié)點(diǎn)能量,處理能力,儲(chǔ)存空間以及帶寬等的限制,它的大規(guī)模應(yīng)用還是存在許多需要克服的問(wèn)題,設(shè)計(jì)一個(gè)滿(mǎn)足需要的高效的路由算法是目前面臨的一個(gè)主要問(wèn)題。在本文中,我們提出一種新的基于蟻群優(yōu)化的無(wú)線(xiàn)傳網(wǎng)絡(luò)的路由算法。新算法對(duì)基本蟻群算法進(jìn)行了改進(jìn)。引入多蟻群之間的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制來(lái)解決局部最優(yōu)解的問(wèn)題和避免早熟現(xiàn)象。同時(shí),結(jié)合節(jié)點(diǎn)的能量消耗問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。算法對(duì)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期具有很明顯的效果。

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第4篇：減少能量消耗的方法范文

誤解一：運(yùn)動(dòng)越激烈，效果越好

這是一種較為普遍的誤解，其危害很大。如：病愈不久的人，過(guò)早地去參加與病情不相適應(yīng)的過(guò)激運(yùn)動(dòng)；年事已高的老年人，一跑就是十幾里，出現(xiàn)胸悶、心悸，甚至心絞痛時(shí)，還誤認(rèn)為運(yùn)動(dòng)量不足。其實(shí)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)，每個(gè)人都應(yīng)遵循循序漸進(jìn)的原則，做到量力而行。不宜也不可能在短時(shí)間內(nèi)，把運(yùn)動(dòng)水平提高到一個(gè)與身體狀況不相稱(chēng)的“高水平”。特別是老年人，或患有某些慢性病、老年病病人或久病初愈的人，劇烈的體力活動(dòng)，會(huì)加重體內(nèi)的消耗，人為干擾體內(nèi)自身調(diào)整過(guò)程，影響身體健康，或使原來(lái)“無(wú)癥狀”的疾病一觸即發(fā)，出現(xiàn)意外。筆者親眼見(jiàn)過(guò)一位“恨病”的人，由于驟然增加運(yùn)動(dòng)量，在強(qiáng)制自己長(zhǎng)距離跑步之后，病情加重，由心絞痛演變?yōu)樾募」Ｋ馈?/p>

以減肥為目的的運(yùn)動(dòng)者，短時(shí)間高強(qiáng)度體育鍛煉的能量消耗，也并不比進(jìn)行平穩(wěn)、緩和而運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的人能量消耗量大。有人曾經(jīng)做過(guò)觀察，發(fā)現(xiàn)能量消耗主要與運(yùn)動(dòng)時(shí)間呈正比，而與短時(shí)間運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度關(guān)系不大。因此，為防止意外，老年人大可不必冒此風(fēng)險(xiǎn)，完全可以通過(guò)尋找自身合適的健身方法，如：快走、慢跑或打拳這類(lèi)緩和而安全的運(yùn)動(dòng)。

誤解二：只有晨練才有效

多數(shù)老年人由于睡眠較少和早醒的原因，愿意在晨間鍛煉。由于這一現(xiàn)象的普遍存在，很多人便誤認(rèn)為晨練最好。其實(shí)不然，運(yùn)動(dòng)可以選擇在一天內(nèi)的任何時(shí)間，除了早晨之外，晚上運(yùn)動(dòng)也同樣會(huì)收到相同的效果。相反，強(qiáng)制性選擇晨練，對(duì)睡眠較晚的人并不合適，既容易造成睡眠不足，又容易出現(xiàn)整日疲乏無(wú)力。在冬季或氣溫驟然下降的早晨，寒冷的刺激還可使冠狀動(dòng)脈血管痙攣，進(jìn)而容易發(fā)生心絞痛、心肌梗死或血壓升高。此外，有些城市早晨空氣煙霧較大，二氧化碳含量較多，晨練反而會(huì)影響健康。當(dāng)然，以此理由養(yǎng)成而貪床懶睡的習(xí)慣，對(duì)健康也是不利的。

第5篇：減少能量消耗的方法范文

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)；能量消耗；LEACH；網(wǎng)絡(luò)均衡

中圖法分類(lèi)號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2014）03-0043-02

0 引 言

近幾年來(lái)，隨著各種技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的推進(jìn)，傳感器正在向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化方向快速發(fā)展。在實(shí)際的應(yīng)用中，由于微傳感器的成本低、覆蓋范圍較小，所以通常需要大量的微傳感器協(xié)同工作，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)具有規(guī)模大、密度高、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化、自組織等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能家居、智能交通等領(lǐng)域。

1 無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（wireless sensor network，WSN）通常由傳感器節(jié)點(diǎn)（sensor node）、匯聚節(jié)點(diǎn)（sink node）和管理節(jié)點(diǎn)組成，如圖1所示。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在待監(jiān)測(cè)區(qū)域，這些傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信的方式自組織成網(wǎng)絡(luò)，并將感知到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行一定的處理分析后傳遞給匯聚節(jié)點(diǎn)，然后通過(guò)衛(wèi)星、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)及互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)胶蠖说墓芾砉?jié)點(diǎn)。

圖1 無(wú)線(xiàn)傳感器的體系結(jié)構(gòu)

但是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)致命的問(wèn)題，就是續(xù)航。由于大量的微傳感器被拋撒在無(wú)人的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，所以沒(méi)有辦法給它更換電池或充電，當(dāng)能量被消耗完時(shí)，微傳感器將失效。但是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的，用戶(hù)關(guān)心的是在整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域中監(jiān)測(cè)對(duì)象所感知的信息，希望能夠獲取不同監(jiān)測(cè)位置的信息，所以要盡可能地均衡能量消耗，使絕大部分傳感器能夠工作到整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)集體失效的那一刻。所以如何最大化整個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的生命周期，如何在保證完成工作的情況下節(jié)省能量消耗將成為研究的重中之重[1]。

2 LEACH層次路由

LEACH（low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中典型的低功耗自適應(yīng)的層次路由協(xié)議[2]。該協(xié)議假定所有的傳感器節(jié)點(diǎn)的地位都是平等的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有的能量和各個(gè)方向的能耗都是相等的。以“輪”的方式隨機(jī)選擇簇頭節(jié)點(diǎn)，簇頭節(jié)點(diǎn)將獲取的非簇頭節(jié)點(diǎn)感知的信息傳遞給匯聚節(jié)點(diǎn)，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量消耗均衡地分?jǐn)偟骄W(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)，從而均衡網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量消耗，來(lái)達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)生存周期的目的。

LEACH路由算法在操作中采用“輪”的方法，每一輪由初始階段和穩(wěn)定階段組成。在每一輪的初始階段，每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)0～1的隨機(jī)數(shù)，如果這個(gè)隨機(jī)數(shù)小于T（n），那么該節(jié)點(diǎn)就是簇頭[3]。T（n）的計(jì)算公式為：

（1）

其中，p為簇頭數(shù)占總傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)的百分比，r是當(dāng)前的選舉輪數(shù)，G是最近1/p輪不是簇頭的節(jié)點(diǎn)集。

簇頭節(jié)點(diǎn)選舉成功后，向周?chē)墓?jié)點(diǎn)宣布自己是本輪的簇頭節(jié)點(diǎn)，非簇頭節(jié)點(diǎn)將根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)弱來(lái)決定加入到哪個(gè)簇，并通知要加入的簇頭節(jié)點(diǎn)。在穩(wěn)定階段，傳感器節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，傳遞給簇頭節(jié)點(diǎn)，簇頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合后傳給匯聚節(jié)點(diǎn)。圖2所示是LEACH層次路由算法示意圖。

圖2 LEACH層次路由算法

2.1 自動(dòng)退避的簇頭選舉機(jī)制

在該路由算法中，采用“輪”的方式隨機(jī)選舉簇頭，有效地均衡了傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗，延長(zhǎng)了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存周期。但是在這樣一個(gè)過(guò)程中，對(duì)于能量比較有限的傳感節(jié)點(diǎn)而言，也是同樣要消耗能量的。傳感節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)自己剩余能量與原有能量的對(duì)比結(jié)果，來(lái)決定自己是否參與簇頭的選舉。如果剩余能量比較多，那么可以參與簇頭的選舉，反之，則自動(dòng)退避簇頭的競(jìng)爭(zhēng)以免消耗過(guò)多的能量，保存實(shí)力完成基本的信息感知功能，更好地服務(wù)于整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)。

2.2 設(shè)定閥值的數(shù)據(jù)融合

數(shù)據(jù)融合技術(shù)是無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)中的一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。傳感器節(jié)點(diǎn)的能量比較有限，而且經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐證明，節(jié)點(diǎn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的能量消耗要遠(yuǎn)大于計(jì)算和正常工作的能耗。為了有效地提高傳感節(jié)點(diǎn)的生存周期，采用設(shè)定閥值的方式。

傳感器節(jié)點(diǎn)采集到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，根據(jù)節(jié)點(diǎn)中所設(shè)定的閥值和浮動(dòng)范圍值確定是否要將該數(shù)據(jù)上傳，如果監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是在以閥值為中心的上下浮動(dòng)范圍內(nèi)時(shí)，不上傳數(shù)據(jù)；反之，如果超出了上下浮動(dòng)范圍，那么通過(guò)簇頭上傳該數(shù)據(jù)，修改管理中心數(shù)據(jù)庫(kù)里的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為新的閥值繼續(xù)監(jiān)測(cè)。

由于分布于待檢測(cè)區(qū)域的傳感器，所感知的是周?chē)h(huán)境中的一些模擬信息，而模擬量有連續(xù)變化的特征?；谶@種實(shí)際情況，基于閥值的數(shù)據(jù)融合策略可以極大降低上傳的數(shù)據(jù)信息量，從而能夠節(jié)省自身的能量消耗。

2.3 基于能量的多路徑路由

在LEACH層次路由算法中，非簇頭節(jié)點(diǎn)根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)尋找自己合適的簇頭節(jié)點(diǎn)，通過(guò)自動(dòng)退避的簇頭選舉機(jī)制以及設(shè)定閥值的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，可以大大降低非簇頭節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn)的能量消耗，并且一定程度上均衡了能量消耗。但是待檢測(cè)區(qū)域中的多個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間還是采用一跳的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，這在一定程度上加劇了簇頭節(jié)點(diǎn)的能量消耗。在這里提出基于能量的多路徑路由算法，可以有效地提高多個(gè)簇頭源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸效率，均衡能量消耗。圖3所示就是基于能量的多路徑路由。

圖3 基于能量的多路徑路由

能量感知是根據(jù)簇頭節(jié)點(diǎn)的可用能量以及傳輸鏈路上的能量狀況選擇合適的路徑。這樣在簇頭節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)間將建立多條可達(dá)路徑，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的能量情況給每條路徑相應(yīng)的選擇概率，在簇頭節(jié)點(diǎn)傳送融合后的數(shù)據(jù)時(shí)就根據(jù)概率隨機(jī)選擇一條路徑[4]。通過(guò)這樣一種方式，將待檢測(cè)區(qū)域中的多個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)的一跳數(shù)據(jù)傳送轉(zhuǎn)換為基于能量的多路徑路由，一方面由于距離的縮短減少了簇頭節(jié)點(diǎn)的能量損耗，另一方面綜合考慮多個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余能量狀況和能量消耗情況選擇合適的傳送路徑，從而有效節(jié)省了能量消耗，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存周期。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文采用自動(dòng)退避的簇頭選舉機(jī)制、設(shè)定閥值的數(shù)據(jù)融合技術(shù)以及基于能量的多路徑路由策略?xún)?yōu)化了LEACH層次路由算法，不僅降低和均衡了傳感器節(jié)點(diǎn)和整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，而且優(yōu)化了從簇頭節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰肯摹?/p>

參 考 文 獻(xiàn)

[1]趙靜，潘斌. 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗分析與策略研究[J].通信技術(shù)，2010，43（10）：87-88.

[2]楊明帥.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2005.

[3]胡彧，王靜.基于蟻群算法的LEACH協(xié)議研究[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2011，24（5）：747-748.

[4]孫利民，李建中，陳渝，等. 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[5]潘高峰，馮全源. 超寬帶無(wú)線(xiàn)多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能耗分析[J].高技術(shù)通訊，2011（6）： 569-574.

Discussion on energy consumption in wireless sensor network

SHANG Hong

（Wuxi South Ocean College， WuXi 24081， China）

第6篇：減少能量消耗的方法范文

能量消耗限制了智力的發(fā)展

人類(lèi)腦部消耗的能量十分驚人：腦部約占體重2%，卻消耗了全身20％的能量。同時(shí)，大腦灰質(zhì)耗能更驚人，腦細(xì)胞的耗能甚至和心臟耗能一樣多，人類(lèi)在進(jìn)行各種深度的思考時(shí)也需要消耗更多的能量。大量的能量消耗使大腦發(fā)展受到限制，這也將限制我們的表現(xiàn)和行為，從而影響我們智力的發(fā)展。

人腦體積不可能再增加

在200萬(wàn)年的演變過(guò)程中，人類(lèi)大腦體積增加了3倍，負(fù)責(zé)計(jì)劃和決策的大腦新皮層明顯增加。因?yàn)檫@個(gè)進(jìn)步，人類(lèi)取得了輝煌的成就，創(chuàng)建了各種文明以及復(fù)雜的社會(huì)行為。是否能夠讓大腦的體積進(jìn)一步增長(zhǎng)，從而增加更多的神經(jīng)元以提高大腦的處理能力呢？

科學(xué)家認(rèn)為，這種方法是不可行的，因?yàn)樗鼘a(chǎn)生一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題：隨著大腦的增長(zhǎng)，其神經(jīng)元的體積也會(huì)增加，導(dǎo)致大腦密度降低。這會(huì)使腦細(xì)胞之間的距離變大，連接細(xì)胞的軸突也必須變得更粗更長(zhǎng)，這樣才能更快地傳遞數(shù)據(jù)。結(jié)果會(huì)怎樣呢？細(xì)胞電脈沖傳遞的時(shí)間變得更長(zhǎng)，讓大腦無(wú)法以正常的速度處理信息。

科學(xué)家指出，更粗的軸突還會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)與能量有關(guān)的嚴(yán)重問(wèn)題。軸突變粗一倍，能耗也會(huì)增加一倍，但脈沖傳遞速度卻只能提高40％。大腦體積并不是決定智力或信息處理能力的唯一因素，大腦“纜線(xiàn)”結(jié)構(gòu)及其活動(dòng)也許更為重要。隨著大腦體積變得更大，更多的能量被用來(lái)增強(qiáng)內(nèi)部軸突而不是大腦信息處理區(qū)域的能力，因此希望通過(guò)增加大腦體積來(lái)提高智力的想法不可行。

    

人腦為何會(huì)變??？

2萬(wàn)年前人類(lèi)大腦的體積是1500立方厘米，現(xiàn)代人類(lèi)大腦體積平均是1350立方厘米，減少了相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)球的體積。但這并不意味著我們變得更笨了，相反，我們學(xué)會(huì)了如何利用我們的有限資源。在進(jìn)化過(guò)程中，大腦變小、變得更有效，可以節(jié)省很多能量，這就如同今天我們看到的電腦處理器。

第7篇：減少能量消耗的方法范文

關(guān)鍵詞：大學(xué)生；羽毛球；減肥；運(yùn)動(dòng)處方

自20世紀(jì)60年代以來(lái)、肥胖癥席卷歐美、引起人們的重視、肥胖癥已成為現(xiàn)代社會(huì)重要的“文明病”之一。防治肥胖的基本原則是使人體長(zhǎng)期、持續(xù)地處于能量攝取與消耗的負(fù)增長(zhǎng)狀態(tài)之中。就是說(shuō)、通過(guò)限制飲食以減少能量的攝入；通過(guò)運(yùn)動(dòng)鍛煉增加能量消耗、使機(jī)體所需能量維持在負(fù)平衡狀態(tài)、并長(zhǎng)期維持、以使體內(nèi)過(guò)剩的脂肪組織轉(zhuǎn)換為能量并釋放、從而逐步達(dá)到減少脂肪、減輕體重的目的。

1 評(píng)價(jià)方法

1.1 測(cè)試器材

用國(guó)產(chǎn)（HB）電子體重計(jì)、電子血壓計(jì)、電子肺活量計(jì)、臺(tái)階試驗(yàn)電子儀、身高測(cè)試儀、標(biāo)準(zhǔn)軟尺、卡尺。

1.2 形態(tài)指標(biāo)評(píng)價(jià)

（1）皮褶厚度：利用Brozek公式（皮下脂肪厚度×計(jì)算人體密度×體脂百分比）；（2）體重指數(shù)：體重指數(shù)（BMI）=體重（kg）/身高平方（m2）；（3）身體圍度：腰臀指數(shù)（WHR）=腰圍（cm）/臀圍（cm）。

1.3 心血管系統(tǒng)功能檢查指標(biāo)

（1）實(shí)驗(yàn)前、中、后哈佛臺(tái)階試驗(yàn)（5min測(cè)試）指數(shù)檢查比較；（2）實(shí)驗(yàn)前、中、后定量負(fù)荷試驗(yàn)（30秒30次蹲起、N=[（P1+P2+P3）-200]/10）的心率恢復(fù)指數(shù)檢查比較；實(shí)驗(yàn)前、中、后的比肺活量指數(shù)[N=肺活量（ml）/身高（cm）] 檢查比較；（4）實(shí)驗(yàn)前、中、 后的血壓指數(shù)及血管彈性指數(shù)（N=脈壓差/收縮壓×100） 檢查比較。

通過(guò)以上4項(xiàng)心血管系統(tǒng)功能檢查指標(biāo)、主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)像進(jìn)行身體檢查、訓(xùn)練量與強(qiáng)度的控制、以便對(duì)負(fù)荷做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)控、做到有的放矢、事半功倍的效果。

2 運(yùn)動(dòng)處方

2.1 一般體檢（問(wèn)卷調(diào)查）

（1）目的：希望通過(guò)羽毛球有氧運(yùn)動(dòng)鍛煉達(dá)到減肥和提高運(yùn)動(dòng)能力；（2）病史：無(wú)家族病史、現(xiàn)在就是肥胖；（3）運(yùn)動(dòng)史：較少運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)能力差、對(duì)運(yùn)動(dòng)不感興趣；（4）生活史：喜歡睡覺(jué)、平時(shí)一日多餐、一餐多食、喜歡吃夜餐、無(wú)就餐規(guī)律。

2.2 臨床醫(yī)學(xué)檢查

（1）體重指數(shù)、腰臀指數(shù)都大于臨界值、身體肥胖。

（2）血壓偏高、無(wú)糖尿病、冠心病、肝、腎等合并癥。

（3）肺活量低于全國(guó)同齡平均值、臺(tái)階實(shí)驗(yàn)指數(shù)較低。

2.3 運(yùn)動(dòng)處方的制定

2.3.1 運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。中、低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)可以持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間、可以更多地動(dòng)員體內(nèi)脂肪的分解以提供能量、而且被氧化的脂肪總量比高強(qiáng)度劇烈運(yùn)動(dòng)多。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度為最大運(yùn)動(dòng)量的40%～60%、減肥運(yùn)動(dòng)最佳心率的計(jì)算方法是：（220-年齡-安靜心率）÷2+安靜心率。

2.3.2 運(yùn)動(dòng)頻率。每周鍛煉3～5次。

2.3.3 運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間及總時(shí)間。只有當(dāng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間超過(guò)30min、脂肪才被動(dòng)員起來(lái)與肝糖元一起供能。短于30min的減肥運(yùn)動(dòng)、無(wú)論強(qiáng)度大小、脂肪消耗均不明顯。為此練習(xí)者應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇練習(xí)時(shí)間、一般情況下運(yùn)動(dòng)時(shí)間不要超過(guò)2個(gè)小時(shí)?？倳r(shí)間為12周。

2.3.4 運(yùn)動(dòng)方式。主要是選擇參與者所喜歡的并能長(zhǎng)期堅(jiān)持的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)和運(yùn)動(dòng)者溝通及親身實(shí)踐、該運(yùn)動(dòng)處方主要采取打羽毛球的運(yùn)動(dòng)方式來(lái)進(jìn)行。

2.3.5 活動(dòng)場(chǎng)所。室內(nèi)羽毛球場(chǎng)

3 分析與討論

3.1 羽毛球有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體體重、脂肪和體脂%的影響

羽毛球有氧運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)增加能量消耗減少體內(nèi)脂肪的積蓄。人體體脂儲(chǔ)存量的改變體現(xiàn)了能量平衡的改變。研究表明、堅(jiān)持有氧運(yùn)動(dòng)減肥、一年平均能減少3.2kg體重、5.2kg脂肪和5.8%的體脂、同時(shí)可獲得2.0kg的瘦體重。Ross等人1994-1996年對(duì)57名男女肥胖者進(jìn)行節(jié)食和運(yùn)動(dòng)減肥效果的研究表明：?jiǎn)为?dú)節(jié)食、節(jié)食加羽毛球有氧運(yùn)動(dòng)或抗阻力量運(yùn)動(dòng)都能有效地降低體重（降低10% ）、減少皮下脂肪組織量（減少25% ）和腹部脂肪組織量（減少35% ）。Applegate等人對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)、在有氧運(yùn)動(dòng)減體脂的過(guò)程中、雖不能減少細(xì)胞脂肪數(shù)量、但可以抑制脂肪細(xì)胞的積累、減少脂肪細(xì)胞體積。同時(shí)、有氧運(yùn)動(dòng)通過(guò)增加能量消耗減少了攝食效率、也減少了體脂沉積。

3.2 運(yùn)動(dòng)時(shí)間

進(jìn)行減肥運(yùn)動(dòng)時(shí)、每次運(yùn)動(dòng)時(shí)間應(yīng)持續(xù)30～60min；但在鍛煉開(kāi)始時(shí)、運(yùn)動(dòng)時(shí)間應(yīng)相應(yīng)縮短、以不低于20 min /次為宜、然后逐漸增加45～60 min /次、使鍛煉者有一個(gè)逐步適應(yīng)的過(guò)程。

3.3 效果分析

本處方只進(jìn)行了12周、但對(duì)肥胖者來(lái)說(shuō)、必須長(zhǎng)期堅(jiān)持不懈地進(jìn)行羽毛球有氧運(yùn)動(dòng)、使有氧鍛煉成為生活必不可少的組成部分。鍛煉時(shí)采用控制心率法來(lái)控制運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度（最大運(yùn)動(dòng)安全心率的50%～70%）、以鍛煉者不感到過(guò)度疲勞為宜。同時(shí)要進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓?jié)食才能達(dá)到綜合減肥效果。

4 小結(jié)

（1）適量運(yùn)動(dòng)+合理膳食+生活方式的改變是理想而有效的減體重的方法。（2）科學(xué)化、定量化、個(gè)別化的減肥運(yùn)動(dòng)處方是防治肥胖癥的最佳、最簡(jiǎn)便易行和經(jīng)濟(jì)可靠的方法。（3）制定減肥運(yùn)動(dòng)處方之前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的體格檢查和體能測(cè)試、在此基礎(chǔ)上切實(shí)根據(jù)參與者的身體、生理狀況制定合理的、行之有效的運(yùn)動(dòng)處方。（4）在減肥過(guò)程中、根據(jù)減肥對(duì)象的具體情況來(lái)調(diào)整減肥運(yùn)動(dòng)處方、對(duì)體重減少較慢的肥胖者可適當(dāng)加大運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和塑身練習(xí)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)

第8篇：減少能量消耗的方法范文

關(guān)鍵詞:游泳運(yùn)動(dòng)員;合理營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充

合理營(yíng)養(yǎng)對(duì)人體維持正常生理機(jī)能,保持機(jī)體健康具有重大意義。運(yùn)動(dòng)員屬于特殊人群,由于要承擔(dān)日常巨大的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。合理的膳食結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充對(duì)運(yùn)動(dòng)員保持身體健康,促進(jìn)其運(yùn)動(dòng)水平的提高具有積極影響。游泳屬于速度耐力性項(xiàng)目,其運(yùn)動(dòng)環(huán)境特殊。游泳運(yùn)動(dòng)員需要長(zhǎng)時(shí)間在低于體溫的水中完成大強(qiáng)度的訓(xùn)練和比賽,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要消耗大量能量。在倡導(dǎo)科學(xué)訓(xùn)練的今天,游泳運(yùn)動(dòng)員的合理營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充無(wú)疑是保證運(yùn)動(dòng)員順利完成訓(xùn)練、比賽任務(wù)的重要問(wèn)題。

1 合理營(yíng)養(yǎng)的意義

由于長(zhǎng)年參加嚴(yán)格的大運(yùn)動(dòng)量訓(xùn)練,游泳運(yùn)動(dòng)員的日常營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充和賽前飲食一直是教練員和科研人員關(guān)注的問(wèn)題。雖然營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充不能直接幫助運(yùn)動(dòng)員提高競(jìng)技運(yùn)動(dòng)水平,但多年來(lái)的科學(xué)研究已經(jīng)證明合理的膳食結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充可以幫助運(yùn)動(dòng)員以更好的狀態(tài)參加運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和比賽。

1.1合理營(yíng)養(yǎng)提供充足的能量

嚴(yán)格的大負(fù)荷、大密度訓(xùn)練活動(dòng),使運(yùn)動(dòng)員的身體能量消耗要顯著高于正常人。一個(gè)正常的68公斤的男子靜止時(shí)一天的基礎(chǔ)代謝需要1200卡熱量;而同等身體條件的運(yùn)動(dòng)員一天大約要消耗3000-4000卡;在進(jìn)行嚴(yán)格的游泳訓(xùn)練過(guò)程中,特別是日運(yùn)動(dòng)量達(dá)到10000米以上時(shí),運(yùn)動(dòng)員的熱量需要可能要增加至7000以上。機(jī)體的熱量消耗通過(guò)合理的膳食營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充可以對(duì)運(yùn)動(dòng)員參加訓(xùn)練活動(dòng)流失、消耗的能量進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充,從而保證訓(xùn)練的順利進(jìn)行。

1.2合理營(yíng)養(yǎng)可以延緩疲勞的發(fā)生

關(guān)于疲勞產(chǎn)生的原因有很多不同的解釋,ATP、糖原等營(yíng)養(yǎng)素的耗竭和礦物質(zhì)紊亂都是疲勞產(chǎn)生的因素。合理的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充可以提供給運(yùn)動(dòng)員參加運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練所需的必要能量,幫助運(yùn)動(dòng)員以良好的狀態(tài)參加訓(xùn)練和比賽活動(dòng),同時(shí)還可以幫助延緩疲勞現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)間。

1.3合理營(yíng)養(yǎng)加速運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)過(guò)程

合理的運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)不僅可以保證運(yùn)動(dòng)員以良好的機(jī)能狀態(tài)參加訓(xùn)練和比賽,還可以加速運(yùn)動(dòng)員參與大運(yùn)動(dòng)量和激烈比賽后的恢復(fù)過(guò)程。

1.4合理營(yíng)養(yǎng)增加免疫機(jī)能

由于長(zhǎng)年參加大運(yùn)動(dòng)量、高強(qiáng)度的訓(xùn)練活動(dòng),運(yùn)動(dòng)員機(jī)體大部分時(shí)間都處于疲勞狀態(tài),疲勞狀態(tài)的產(chǎn)生會(huì)降低機(jī)體對(duì)外界已有害物質(zhì)和疾病的抵抗能力。而合理的膳食營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充可以有助于運(yùn)動(dòng)員提高機(jī)體的免疫力和抵抗力。

1.5合理營(yíng)養(yǎng)的其他作用

合理營(yíng)養(yǎng)有助于穩(wěn)定機(jī)體的內(nèi)環(huán)境,調(diào)解器官的功能保證機(jī)體的正常新陳代謝?？茖W(xué)的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充還可以控制運(yùn)動(dòng)員身體內(nèi)激素的變化。如果能夠長(zhǎng)期保證科學(xué)的補(bǔ)給,將有助于運(yùn)動(dòng)員機(jī)體出現(xiàn)對(duì)訓(xùn)練和比賽的良性適應(yīng)改變。另外,合理的營(yíng)養(yǎng)可以解決運(yùn)動(dòng)員的一些特殊問(wèn)題,配合使用特殊運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)品還可以達(dá)到強(qiáng)力作用。

2 游泳運(yùn)動(dòng)的能量捎耗特點(diǎn)

游泳屬于周期性項(xiàng)目,由于人體在水中阻力是人體在空氣中的多倍,因此游泳運(yùn)動(dòng)員體能消耗很大。另外,游泳運(yùn)動(dòng)員大腦皮質(zhì)接受重復(fù)單一的刺激,神經(jīng)、肌肉都極易出現(xiàn)疲勞。因此,游泳運(yùn)動(dòng)的能量消耗普遍高于同等時(shí)間、同等強(qiáng)度的陸上項(xiàng)目。當(dāng)然,不同的個(gè)體能量消耗也有所不同。除了運(yùn)動(dòng)員的個(gè)體因素外,能量消耗水平還與水溫、游進(jìn)距離、速度、泳姿、動(dòng)作技術(shù)的合理性等條件有關(guān)。

2.1水溫的影響

競(jìng)技游泳比賽、訓(xùn)練要求水溫在24℃-28℃之間。水傳熱是同溫度空氣的28倍,水溫越低,人體散熱越多,能耗也就越大。這也是為什么同等運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi),游泳運(yùn)動(dòng)的能量消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的主要原因。

2.2游距與游速的影響

游泳是在水中進(jìn)行的一種運(yùn)動(dòng),因?yàn)樘厥獾倪\(yùn)動(dòng)環(huán)境使其具備了區(qū)別于其他運(yùn)動(dòng)的項(xiàng)目特征。水具有:壓力;粘滯性;流動(dòng)性;密度和難以壓縮性等自然特性,人在水中的一切運(yùn)動(dòng)都受到水的這些物理特性的影響。在水中,任何物體都要受到水的阻礙作用,這個(gè)阻礙物體移動(dòng)的力稱(chēng)為“阻力”。

人體在水中受到阻力的大小受水中形狀,在水中占用空間的大小和游進(jìn)速度三方面因素影響。運(yùn)動(dòng)員在水中以不同游速游進(jìn)時(shí)的熱能消耗情況,游進(jìn)的速度越快,其所受阻力越大,單位時(shí)間內(nèi)能耗也越大;同樣游進(jìn)距離越長(zhǎng),能耗也越多。

2.3機(jī)械效率的影響

陸上項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械效率為23%-25%,而優(yōu)秀游泳運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械效率僅為4%-6%,較高的自由泳也只有7.7%左右,僅為陸上項(xiàng)目的1/4左右,機(jī)械效率低是造成游泳能耗較大的原因之一。

2.4其它影響因素

水面風(fēng)力狀態(tài)及波浪阻力的增加,會(huì)造成能耗增加;人體浸入水中的體積越大,能耗也越多。另外,不同泳姿的能耗也有所不同。專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)員由于技術(shù)水平較高,動(dòng)作完成得更加合理,能耗也就比普通人游進(jìn)同樣距離能耗更低。

3. 游泳運(yùn)動(dòng)員的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充

合理的營(yíng)養(yǎng)是保證機(jī)體良好狀態(tài)的首要條件。合理的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充應(yīng)首先保證運(yùn)動(dòng)員的熱量攝入與消耗的動(dòng)態(tài)平衡,而攝入量的多少則主要取決于消耗水平的高低。通常,運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間以及體重狀況等是影響其能量消耗水平的主要因素。所以,熱量攝入應(yīng)因人而異,實(shí)踐中應(yīng)視訓(xùn)練情況而定。當(dāng)然,除了保證熱量的平衡外,其他營(yíng)養(yǎng)素的合理攝入對(duì)游泳運(yùn)動(dòng)員也意義重大。人體所需的六大類(lèi)營(yíng)養(yǎng)素包括:水、糖、脂肪、蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)。

3.1水

因?yàn)橛斡具\(yùn)動(dòng)員每天在水中花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行訓(xùn)練,不常體驗(yàn)脫水過(guò)程,所以有時(shí)會(huì)忽視水對(duì)運(yùn)動(dòng)員的營(yíng)養(yǎng)作用。水雖然不含熱量,而且也不能提供給機(jī)體任何營(yíng)養(yǎng),但其維持生命的作用僅次于氧氣。大量的水分流失會(huì)損害運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力。

通常我們對(duì)水的攝入是以口渴為生理信號(hào)來(lái)控制的,但是口渴的產(chǎn)生和身體的需要有時(shí)并不一致。對(duì)體重和排尿顏色進(jìn)行觀察是比較簡(jiǎn)便易行的方法。但訓(xùn)練中,堅(jiān)持多次少量補(bǔ)水才更為科學(xué)。通常訓(xùn)練前、后補(bǔ)充20度左右溫水300毫升為合理水平。

3.2糖、脂肪和蛋白質(zhì)

糖、脂肪和蛋白質(zhì)是人體的三大能源物質(zhì)。運(yùn)動(dòng)時(shí),三大能源物質(zhì)首先消耗的是糖類(lèi),其次是脂肪,蛋白質(zhì)由氨基酸組成所以一般不作為能量參與消耗。三大能源物質(zhì)的熱價(jià)和氧熱價(jià)不同,一般認(rèn)為糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)三類(lèi)營(yíng)養(yǎng)素之間的比例為4.1:1:1為宜。

糖類(lèi)是最基本的能量來(lái)源,氧熱價(jià)最高,較脂肪和蛋白質(zhì)更具優(yōu)越性。糖類(lèi)可以快速參與無(wú)氧酵解供能和有氧氧化供能。游泳運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行大強(qiáng)度負(fù)荷訓(xùn)練時(shí),糖類(lèi)在膳食中的含量必須提高到相當(dāng)程度。糖的補(bǔ)充可達(dá)0.8kg/d左右,其中60%左右應(yīng)以淀粉形式提供,40%左右以葡萄糖、蔗糖形式構(gòu)成。

隨著游泳距離和持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng),供氧改善使脂肪氧化供能的比例逐漸增多。游泳運(yùn)動(dòng)員長(zhǎng)時(shí)間在溫度較低的水中訓(xùn)練,膳食可以適量增加一些脂肪成分。因?yàn)橹镜臒醿r(jià)最高,所以它是長(zhǎng)時(shí)間游泳時(shí)的主要能源物質(zhì)。但是,對(duì)脂肪的補(bǔ)給要適量,不可盲目貪多。這是因?yàn)闄C(jī)體利用脂肪供能也有弊端,脂肪的氧熱價(jià)較低,所以供能過(guò)程耗氧較多,其代謝產(chǎn)物酮的酸性較強(qiáng)會(huì)使機(jī)體易疲勞。

蛋白質(zhì)主要用于機(jī)體的生長(zhǎng)和組織的重生,可提高中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性,加強(qiáng)神經(jīng)系統(tǒng)的反射能力。游泳運(yùn)動(dòng)員每日膳食中蛋白質(zhì)成分應(yīng)保持在 2000-3000mg/kg/d的水平。

3.3維生素

維生素是能夠促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育和維持健康的一組互相并無(wú)關(guān)聯(lián)的有機(jī)化合物。人體對(duì)他們的需求量比較小,但他們對(duì)細(xì)胞內(nèi)的特殊代謝反映非常重要。維生素在體內(nèi)的主要作用是作為化學(xué)反映的催化劑。游泳運(yùn)動(dòng)員對(duì)各類(lèi)維生素的需要量較多,一方面是由于訓(xùn)練時(shí)代謝消耗較多,另一方面充足的維生素可改善機(jī)體工作能力,提高成績(jī),還可以減少傷病的發(fā)生。

游泳運(yùn)動(dòng)員長(zhǎng)時(shí)間在水中訓(xùn)練,需要補(bǔ)充維生素A來(lái)維護(hù)上皮組織的健康,增強(qiáng)抵抗力,提高視力及水平視覺(jué)的適應(yīng)能力。維生素A在黃油、全脂牛奶及蛋黃中含量較多,另外南瓜、胡蘿卜等也是不錯(cuò)的!擇。

維生素D對(duì)運(yùn)動(dòng)員機(jī)體鈣、磷代謝及骨骼生長(zhǎng)發(fā)育極為重要,可促進(jìn)鈣磷的吸收與利用,增加骨密度,維持神經(jīng)系統(tǒng)正常的興奮性。維生素D可以通過(guò)日光獲得,在動(dòng)物肝臟、魚(yú)肝油和奶品中含量較多。

維生素E可增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員機(jī)體耐受力,減少組織細(xì)胞耗氧量,改善循環(huán)。維生素E可減少水中氯元素對(duì)運(yùn)動(dòng)員皮膚的損害。維生素E主要來(lái)自動(dòng)物性食物、玉米油以及綠葉蔬菜等,許多運(yùn)動(dòng)員也通過(guò)服用麥?油來(lái)補(bǔ)充維生素E。

維生素B1的主要功能是在糖代謝中發(fā)揮重要作用,促進(jìn)糖元生成,保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)功能。維生素B1廣泛地存在于谷物雜糧和動(dòng)物內(nèi)臟中。

維生素C可提高ATP酶活性,使機(jī)體得到更多的能量來(lái)維持運(yùn)動(dòng),提高耐力,減緩疲勞,促進(jìn)恢復(fù)體力和傷口愈合,增強(qiáng)抗病能力。維生素C廣泛存在于蔬菜和水果之中。

3.4礦物質(zhì)

人體內(nèi)有超過(guò)20種的礦物質(zhì),其中17種是必須從食物中獲得的。各種形式的礦物質(zhì)大約占體重的4%,他們多數(shù)存在于骨骼內(nèi)。身體對(duì)礦物質(zhì)需要量較大的可以稱(chēng)為――大礦物質(zhì)。人體對(duì)大礦物質(zhì)的需要量每日均在100毫克以上,他們是:鈣、硫、鉀、鈉、氯、磷和鎂。小礦物質(zhì)是指身體每天的需要量小于100毫克的微量元素,包括:鐵、硒、錳、銅等。體內(nèi)鉀、鈉、鈣、鎂和氯化物等無(wú)機(jī)鹽。他們對(duì)維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性,神經(jīng)和肌肉的興奮性及增加堿儲(chǔ)等都具有積極意義,還有一些微量元素對(duì)代謝過(guò)程有重大影響。

4 實(shí)踐應(yīng)用建議

由于游泳運(yùn)動(dòng)員專(zhuān)項(xiàng)的不同(泳姿、距離等),個(gè)體間對(duì)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充的需要也存在一定的差異。實(shí)施科學(xué)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充的前提應(yīng)首先對(duì)運(yùn)動(dòng)員的理想攝入量進(jìn)行計(jì)算?，F(xiàn)有的能量計(jì)算方法大致可以分為:能量計(jì)算法和能量測(cè)量法(包括直接測(cè)量法和間接測(cè)量法)兩大類(lèi)。其中直接測(cè)量法最為準(zhǔn)確,但由于操作原因在實(shí)踐中并不常用。目前,利用能量消耗來(lái)計(jì)算運(yùn)動(dòng)員的能量需求的計(jì)算法較為普遍,游泳運(yùn)動(dòng)員能量消耗通常可以在運(yùn)動(dòng)員次極限強(qiáng)度游進(jìn)下通過(guò)測(cè)量攝氧量來(lái)估算。

另外,合理營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)給還應(yīng)做到科學(xué)分配運(yùn)動(dòng)員日常三餐的熱量配比。根據(jù)中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)修訂的《推薦的每日膳食中營(yíng)養(yǎng)素供給量》中所述,早餐、午餐和晚餐的能量比例應(yīng)為:30%、50%和20%。

第9篇：減少能量消耗的方法范文

關(guān)鍵詞 Ad hoc 邊界路由 能量消耗

一、引言

在分級(jí)結(jié)構(gòu)的Ad Hoc無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中[2]，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是以簇為子網(wǎng)組成，每個(gè)簇由一個(gè)簇頭和多個(gè)簇成員組成，其中簇頭形成高一級(jí)網(wǎng)絡(luò)。每一個(gè)簇中的簇頭和簇成員是動(dòng)態(tài)變化的，能夠自動(dòng)組網(wǎng)。目前比較廣泛使用的分級(jí)路由協(xié)議是CGSR，但CGSR存在以下缺點(diǎn)[71]：

簇間通信必須經(jīng)過(guò)簇頭和網(wǎng)關(guān)，增加了簇頭和網(wǎng)關(guān)的壓力，造成能量消耗太快。

本文對(duì)在CGSR路由協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)。在CGSR的基礎(chǔ)上去除了傳統(tǒng)方式只有一個(gè)網(wǎng)關(guān)的限制，采用所有邊界節(jié)點(diǎn)做為網(wǎng)關(guān)參與通信的方式進(jìn)行簇間路由，減少了網(wǎng)關(guān)的壓力。

二、路由改進(jìn)

（一）簇內(nèi)路由

把路由上節(jié)點(diǎn)的開(kāi)銷(xiāo)與剩余電池能量相關(guān)的函數(shù)之和作為路由選擇的量度，選擇的路由是路徑上各節(jié)點(diǎn)開(kāi)銷(xiāo)之和最小的路由。設(shè)節(jié)點(diǎn)的電池剩余能量為，定義為節(jié)點(diǎn)的電池開(kāi)銷(xiāo)函數(shù)。可以定義為：

（2.1）

隨著電池能量的下降，節(jié)點(diǎn)的開(kāi)銷(xiāo)函數(shù)的值將增大。設(shè)有路由其中是源節(jié)點(diǎn)，是目的節(jié)點(diǎn)，定義路由的電池開(kāi)銷(xiāo)為：

（2.2）

那么，最小電池開(kāi)銷(xiāo)路由滿(mǎn)足： （2.3）

式中，A是所有以為源節(jié)點(diǎn)，為目的節(jié)點(diǎn)的可能路由組成的集合。

選擇一條節(jié)點(diǎn)電池費(fèi)用之和最小的路由作為最佳路由，這樣就可以使建立的路徑中包含剩余能量較多的節(jié)點(diǎn)。最小電池開(kāi)銷(xiāo)路由直接用到電池電量量度，防止了節(jié)點(diǎn)的過(guò)度使用，延長(zhǎng)了節(jié)點(diǎn)壽命，選擇的路由盡量避開(kāi)了低電節(jié)點(diǎn)，推遲了網(wǎng)絡(luò)分割時(shí)間。

簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)間采用先驗(yàn)式路由方式，最短路徑不再是依據(jù)最小跳數(shù)，是依據(jù)電池最小開(kāi)銷(xiāo)進(jìn)行路由計(jì)算：每個(gè)節(jié)點(diǎn)保存一個(gè)簇成員表和路由選擇表，簇成員表記錄網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的簇頭并周期廣播更新；路由選擇表為每個(gè)簇保存一條表項(xiàng)并記錄通往該簇頭的下一條節(jié)點(diǎn)。由于采用了電池最小開(kāi)銷(xiāo)為依據(jù)，簇頭和邊界節(jié)點(diǎn)一般比較活躍且能耗大，導(dǎo)致剩余能量相對(duì)較少?gòu)亩鴧⑴c簇內(nèi)路由的意愿減小，所以簇頭和邊界節(jié)點(diǎn)在一定程度上避免了參與簇內(nèi)路由。

（二）簇間路由以及邊界節(jié)點(diǎn)選取

簇間仍然采用最小電池耗費(fèi)路由。簇內(nèi)一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息時(shí)：

第1步，節(jié)點(diǎn)向簇頭發(fā)送一個(gè)帶源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的IP地址請(qǐng)求包REQ，簇頭在群成員表中找到目的節(jié)點(diǎn)所在群，并在路由表中找到通往目的節(jié)點(diǎn)的下一相鄰簇頭，以及通往相鄰簇頭的所有邊界節(jié)點(diǎn)。比較得到的所有邊界節(jié)點(diǎn)參與路由的意愿，選取意愿最大的節(jié)點(diǎn)做為下一跳，然后把這一相鄰簇頭和目的節(jié)點(diǎn)加入RREQ發(fā)往該邊界節(jié)點(diǎn)。

第2步，若邊界節(jié)點(diǎn)已經(jīng)在相鄰簇中，去掉REQ中簇頭后把自己加入到REQ中，重復(fù)步驟1；否則，邊界節(jié)點(diǎn)在自己的路由表中找到通往相鄰簇頭的所有邊界節(jié)點(diǎn)，比較這些邊界節(jié)點(diǎn)參與路由的意愿，選取意愿最大的節(jié)點(diǎn)做為下一跳，發(fā)送REQ到該節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)接收并把自己添加到REQ中，重復(fù)步驟2直到目的節(jié)點(diǎn)。

第3步，目的節(jié)點(diǎn)收到REQ消息后，根據(jù)REQ發(fā)送應(yīng)答消息REPLY。由于REQ中只包含源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)、和經(jīng)過(guò)的邊界節(jié)點(diǎn)，所以應(yīng)答消息REPLY返回路徑不經(jīng)過(guò)簇頭節(jié)點(diǎn)，邊界節(jié)點(diǎn)根據(jù)本地路由表直接發(fā)送。

假設(shè)c節(jié)點(diǎn)要與s節(jié)點(diǎn)和l節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，如圖1所示。

如果采用傳統(tǒng)的CGSR路由算法采用的路由：

在c與s通信路由為cbdefprs，c與l通信路由為cbdel。由圖可以看出簇間通信都要經(jīng)過(guò)簇頭節(jié)點(diǎn)b、e、r和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)d、f、p，造成簇頭和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)壓力過(guò)大能量消耗過(guò)快。

如果采用改進(jìn)的CGSR路由方式，依據(jù)上面的敘述：

節(jié)點(diǎn)c發(fā)送REQ請(qǐng)求的路徑為cbdefprs但REQ內(nèi)記錄的節(jié)點(diǎn)只有d、f、p、s節(jié)點(diǎn)，d、f、p、s節(jié)點(diǎn)間采用簇內(nèi)路由的方式路由，所以REPLY的返回路徑為sqpftdac，與REQ相比我沒(méi)有經(jīng)過(guò)r、e、b節(jié)點(diǎn)，而r、e、b節(jié)點(diǎn)都是簇頭節(jié)點(diǎn)，通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)了簇間采用路由發(fā)現(xiàn)與實(shí)際路由相分離的方式，實(shí)現(xiàn)了簇頭只用于路由發(fā)現(xiàn)，而不進(jìn)行實(shí)際路由，減小了簇頭和網(wǎng)關(guān)的壓力，減小了能量消耗速度。同理，c與l通信的路由為cdl。解決了簇頭和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)能量消耗過(guò)快的問(wèn)題

三、仿真分析

本文基于NS2網(wǎng)絡(luò)模擬器對(duì)改進(jìn)協(xié)議進(jìn)行仿真分析。具體實(shí)驗(yàn)條件為：群半徑r=5，節(jié)點(diǎn)傳輸范圍為250 m，節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)模型采用Random Way Point模型。MAC層采用IEEE802.11MAC協(xié)議。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。

在圖2的上半部分，給出了50個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在1000m×1000m的區(qū)域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)以10m/s速度移動(dòng)，新舊兩種協(xié)議節(jié)點(diǎn)能耗和網(wǎng)絡(luò)生命周期情況。在圖2的下半部分，給出了100個(gè)節(jié)點(diǎn)下兩種協(xié)議的仿真結(jié)果。

從圖中可以看出，節(jié)點(diǎn)數(shù)越多，新協(xié)議的能量消耗相對(duì)越少。

圖2節(jié)點(diǎn)變化下的能量對(duì)比

四、結(jié)論

移動(dòng)自組網(wǎng)的節(jié)能路由協(xié)議已成為目前的研究熱點(diǎn)之一，本文提出的協(xié)議，在保留了CGSR協(xié)議建立路由速度快等優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，通過(guò)均衡各節(jié)點(diǎn)能量，避免了因關(guān)鍵的幾個(gè)耗能快節(jié)點(diǎn)耗完能量而造成的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，較好地解決了目前分群協(xié)議中網(wǎng)關(guān)和簇頭能耗過(guò)快的問(wèn)題。通過(guò)仿真分析比較， 該協(xié)議有效地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。

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