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

【關鍵詞】慢性乙型肝炎;日?；顒?量化干預

doi:10.3969/j.issn.1006-1959.2010.05.213文章編號: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,臥床休息更為重要[1]。臨床上,護理人員在給CHB患者實施護理健康教育時,一般只是停留在表面,告訴患者如何去"休息",休息到怎樣一個度,沒有具體的量化數據,說服力較弱,患者的主觀依從性差,導致護理質量下降,影響臨床療效。鑒于此,我科2005-2008年10月對29例CHB住院患者的日?；顒訉嵤┝炕o理干預,獲得良好的效果,現報道如下。

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,隨機分為干預組和對照組各29例。干預組男19例,女10例,年齡16-60歲,平均年齡(43.15±4.5)歲;對照組男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、病情等方面差異無統(tǒng)計學意義(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)學會傳染病學會制訂的診斷標準[2],入選患者谷丙轉氨酶(ALT)120-600U/L,總膽紅素(TBIL)50-150μmol/L。排除合并有甲亢、血液病、嚴重貧血、嚴重心肺疾病者。

1.2 方法:每組患者藥物治療采取統(tǒng)一肝炎治療方案。干預組在常規(guī)護理基礎上,實施日常活動量化干預;對照組僅實施常規(guī)護理。(1)干預方法。對干預組患者日常活動采取以下日?；顒恿炕深A措施:根據WHO報告的要因加算法,將日?；顒臃譃樾菹ⅰ⑤p體力、中體力、重體力4種活動類型,即24h內日?；顒蛹皶r間的安排-休息類(臥床休息、午睡、晚睡等)為12-13h;輕體力類(穿脫衣服、看電視等)為9-10h;中體力類(步行、上下樓等)為l.0-2.5h;重體力類(跑步等)為0-0.5h。(2)日?；顒禹椖磕芰肯牧康墓罍y。2組患者均采用生活觀察法、全天活動時間記錄法[3,4],詳細登記其24h中各種活動類型的內容和時間,以mim為單位準確記錄24h內從事的各項日?；顒宇愋图捌鹬箷r間,1d之內相同的活動時間相加,最后得出1d內各項活動所用的時間。測量2組患者的體質量(清晨空腹、脫鞋帽、外衣),以kg為單位,讀數精確到0.1kg。根據日?；顒恿颗c能量消耗率之間的轉換方法將消耗量數據化,即各類活動項目的能量消耗量=體質量×kJ.kg-1.min-1×活動時間。合計求出全天總能量消耗量。

1.3 觀察指標:2組病例每隔7d(根據病情需要必要時可加查)查ALT、TBIL,觀察ALT、TBIL的變化。評價2組患者住院期間ALT、TBIL變化速率[(最高值-最低值/同期時間)]與能量消耗量之間的關系。

1.4 數據處理:應用SPS11、12軟件進行統(tǒng)計分析,所得數據以(x±s)表示,計量資料采用t檢驗。

表1 2組日?；顒映掷m(xù)時間的比較

組別nCHB病情嚴重程度(例)

輕度中度重度不同類型日常活動持續(xù)時間(x±s,min)

休息輕體力中體力重體力

干預組2911810347.98±12.95265.55±11.4356.89±13.459.37±4.22

對照組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

干預組293723.50±289.3211.60±2.611.24±1.046.48±1.94

對照組294158.38±233.5810.32±2.970.95±0.894.25±2.87

2.結果

2.1 2組日常活動持續(xù)時間的比較,(見表1)。2組日?；顒映掷m(xù)時間的比較,干預組休息類,輕體力類、中體力類、重體力類與對照組的比較,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、谷丙轉氨酶、總膽紅素變化速率和住院天數的比較(見表2)。干預組能量消耗量、ALT變化速率、TBIL變化速率、住院天數與對照組的比較,t分別為-19.983、5.113、4.043、-1.599,P

3.討論

3.1 有研究表明,人在直立時肝臟的血流量比臥位時減少40%,而直立下活動,甚至可減少80%~85%的肝臟血流量,由于肝臟血流量減少,肝細胞得不到充分的營養(yǎng)和氧,肝內糖元及蛋白質分解增加,這些代謝產物都要通過肝臟減毒,增加了肝臟負荷。人在日常生活活動中因從事的活動項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,能量消耗有可能導致肝功能的損傷,所以,能消耗率的多少與肝功能的恢復有著密切的關系,能量消耗反應了肝功能。ALT主要反映肝細胞的破壞,TBIL反映肝臟的排泄功能,在肝功能的檢測中有重要意義。本研究選定ALT、TBIL作為肝功能的主要觀察指標。

3.2 CHB患者應處理好休息與活動的辨證關系,休息可以促進肝功能好轉,但長期過多休息又可能降低機體抵抗力[6]。本研究對CHB患者日?；顒訉嵤┝炕深A,對照組和干預組患者的住院期間能量消耗量比較,差異又統(tǒng)計學意義(P

臨床上,大多數CHB患者在疾病尚未出現嚴重并發(fā)癥,且臨床癥狀較輕時,容易對此病存在麻痹思想,有的甚至還堅持上班,這對疾病的治療是極為不利的,本研究結果提示,能量消耗多少與肝功能恢復密切相關,這就要求臨床護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程中的重要行。在為患者實施健康教育時,建議患者實施日?；顒恿炕深A。具體活動量可以依據本研究中干預組的活動時間,結合患者個體差異制訂具體的、量化的日?；顒佑媱?讓患者對"休息"的內涵有較為直觀的認識,從而由被動的接受變?yōu)橹鲃拥呐浜?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

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第2篇：減少能量消耗的方法范文

關鍵詞：力量訓練，強度，合理減肥

 

現代社會不斷進步，科學技術不斷發(fā)展，人們的生活水平也在不斷提高。由此而帶來的一系列問題也越來越明顯，肥胖就是其中之一。肥胖是指身體內脂肪積累過多。肥胖的主要原因是熱能不平衡，即營養(yǎng)過度，熱能攝入量過剩，長期缺乏運動使新陳代謝逐漸降低，內分泌失調，影響脂肪代謝。由于身體活動量減小，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，使體重、體脂超出正常水平，給人類的生活工作帶來諸多的不便，而且影響到人類的健康。肥胖可引起人體機能的一系列變化，使人體的工作能力降低，甚至顯著縮短壽命。對于成年人，肥胖是損害健康的先兆,肥胖時由于過量的脂肪在體內堆積，增加了身體負擔，過多的脂肪需大量的血液來供應，加重了身體心血管系統(tǒng)負擔。肥胖者在同等情況下,氧消耗較正常人高34%-40%，嚴重肥胖者對疾病的抵抗力下降。肥胖者動作遲緩，易疲勞，常有腰、背、腿疼，不能耐受高溫，同時肥胖影響體型美觀。論文格式。

隨著現代社會的發(fā)展，生活水平不斷的提高，肥胖癥有逐年增加的趨勢。近年來社會上出現了多種減肥方法：藥物減肥、手術減肥、節(jié)食減肥、運動減肥等。減肥方法雖多，但如果應用不當，不僅達不到減肥的目的，還會引起一定的副作用及危險。運動減肥簡便易行，效果最好。

研究報導，力量訓練也是運動減肥的一種方式，力量訓練能夠幫助提高新陳代謝，減少脂肪，對減肥有明顯的效果，同時可以改善機體的功能,提高機體的免疫功能。中低強度的力量訓練是以脂肪供能為主，在運動中可以消耗大量的脂肪。大強度力量訓練后的24h恢復期由于基礎代謝率的加強,需要消耗更多的能量促進機體恢復,這時以脂肪供能為主。論文格式。因此，從某種意義上相對于中低強度力量訓練來說，大強度力量訓練可以消耗更多的身體脂肪。最新的研究表明，足夠強度的力量訓練，能使訓練者在訓練結束后也保持較高的代謝水平。但另有研究提出，力量訓練會給機體帶來不必要的傷害，不提倡力量訓練減肥。多數實驗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構，那么，力量訓練能否對肥胖人群運動減肥起到積極的效果正是本文的論點。

力量訓練是人體在運動中抵抗阻力的能力的訓練。各項運動都非常重視力量的訓練，提高力量素質就是要發(fā)育肌肉并提高神經調節(jié)機能。其原因在于：力量來自于肌肉的收縮，肌肉的粗壯必然導致肌力的增加。而神經調節(jié)使應該用力的肌肉協調集中的收縮，對抗的肌肉高度放松。

力量訓練能夠幫助提高新陳代謝，減少脂肪，對減肥有明顯的效果，同時可以改善機體的功能,提高機體的免疫功能。力量訓練能夠控制機體運動時的交感神經分泌腎上腺素增加，刺激機體運動后的能量代謝增加，促進減肥效果。

力量訓練會促進身體肌肉和骨骼的增加，即使已停止鍛煉，能量消耗還會繼續(xù)，以便身體生成新的肌肉組織。通過力量訓練，身體已經變成一個消耗熱量和脂肪的高效能機器，如果你是想要減少脂肪、以達到健美的目標。中低強度的力量訓練是以脂肪供能為主，在運動中可以消耗大量的脂肪。大強度力量訓練后的24h恢復期由于基礎代謝率的提高，需要消耗更多的能量促進機體恢復，這時以脂肪供能為主。

最新的研究表明，足夠強度的力量訓練，能使訓練者在訓練結束后也保持較高的代謝水平。運動后過量能耗的增加必須達到一定的閾值強度才能有效果，低強度有氧運動還不能產生這種效果，中強度和大強度運動可以刺激機體運動后的能量消耗。在一定時間內，中低強度運動在運動后只能額外消耗少量的熱量，大強度運動可以額外消耗更多能量。大強度力量訓練導致機體瘦體重增加，肌肉能有效的消耗脂肪。實驗發(fā)現，大小兩種不同運動強度運動后，最大有氧能力都增加，低強度力量訓練組肌糖原降解酶活性下降，而高強度力量訓練組糖原降解酶活性增加，促進脂肪β氧化增加。得出結論認為高強度力量訓練更易導致機體能量負平衡而達到減肥效果，并且認為大強度運動有利于促進機體骨骼肌對脂肪的氧化。

人們經常會認為運動后能量消耗增多，食欲會增強，食物攝取也會增加，能量過多的攝取足以抵消運動中的能量消耗而致運動減肥沒有效果。但實際上大量研究文獻表明，運動并不一定會導致食欲增強，運動對食欲的研究結果非常復雜。運動強度是影響運動后食欲的因素之一，而且運動中能量和身體脂肪的消耗在短時間內是不會導致能量攝取增加而抵消，雖然從長遠來說，運動最終會導致食物攝取增加而達到能量平衡以維持身體正常體重。力量訓練后消耗能量導致能量缺失，但不會在短時間(至少1小時)內導致食欲增加、攝食增多而完全補足運動中所消耗的能量；相反，一定強度的力量訓練后，食欲會在短時間內下降，造成“運動性厭食”，但這種厭食行為只會持續(xù)一段較短時間，在這段時間過后，如果停止任何運動，往往食欲增加，攝食增多，逐步補充運動所消耗的能量達到能量平衡以維持自身體重。如果堅持長期力量訓練，由于食欲抑制而導致的能量攝入減少，會造成身體能量負平衡，對超重和肥胖者控制體重有較好效果。

運動減肥消耗總能量，除了考慮運動中的能量消耗外，還要考慮運動后的能量消耗。對于減脂肪來說，運動中和運動后總能量消耗比單純運動中的能量消耗更重要。中低強度力量訓練可以持續(xù)較長時間，是以脂肪供能為主，在運動中可以消耗大量的脂肪，大強度力量訓練雖然不能堅持太長時間，但是訓練后的24h恢復期由于基礎代謝率的增強，需要消耗更多的能量促進身體恢復，這時也以脂肪供能為主。不論中低強度力量訓練，還是大強度力量訓練，都能消耗大量能量。

大量研究表明，中低強度長時間有氧運動減肥效果明顯。力量訓練與有氧運動結合進行是將體脂控制在理想水平的最好方法。許多人認為，有氧運動消耗的是脂肪，單獨進行有氧鍛煉對控制和減少體脂最有效。有氧運動能達到消耗熱量的目的，但卻不能長時間地提高新陳代謝率。力量訓練雖不能長時間提高心率，但它卻增加了肌肉總量，從而使新陳代謝率得到提高，使人在休息時也能消耗更多的熱量。論文格式。哪一種鍛煉方式對減肥更有效，還可能因個體不同而異，也與身體健康狀況、有無潛在心血管疾病等有關：身體狀況好而且無任何心血管系統(tǒng)疾病者，可以從事大強度力量訓練減肥；如果身體條件較差，應該以低強度有氧運動開始，當身體狀態(tài)達到較高水平時，再從事大強度力量訓練運動。另外，中低強度有氧運動加上適當力量訓練可能會達到更好的減肥效果。

第3篇：減少能量消耗的方法范文

關鍵字:無線傳感器網絡,蟻群優(yōu)化,信息素,路由算法

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號: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

無線傳感器網絡[1]是近幾年新興的信息獲取平臺,具有快速展開、抗毀性強等特點,有著廣闊的應用前景。路由算法的作用是初始化并維護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,它應該具有簡單性、可擴展性、節(jié)能性和魯棒性。另外,針對節(jié)點故障和網絡拓撲變化還應該具有自重構性。

蟻群算法是一種群體智能算法,最初用于解決組合優(yōu)化問題中的旅行商問題、二次分配等問題,并取得了較好的效果。蟻群算法具有分布式并行計算、自組織、正反饋的特點,且有較強的魯棒性。由于無線傳感器網絡自身的特點,傳統(tǒng)網絡的路由協議不能很好地適用于無線傳感器網絡。許多學者都在集中研究開發(fā)基于蟻群算法的無線傳感器網絡路由算法[2-4]。我們在本文中提出一種改進的基于蟻群優(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,在控制網絡擁塞和平衡能量消耗上也達到了很好的效果,延長了網絡生命周期,實現無線傳感器網絡的路由優(yōu)化目標。

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,螞蟻借助他們在通過了的路徑上留下的信息素彼此通信。每個螞蟻可以嗅到其它螞蟻留下的信息素并通過信息素引導自己的移動方向,但信息素會隨著時間的流逝而揮發(fā)。因此,路徑的長度和經過這條道路徑的螞蟻個數會影響信息素的濃度。另一方面,信息素的濃度將引導蟻群中其他螞蟻的移動方向,如果有很多螞蟻經過這條道路徑,那么其它的螞蟻選擇這條路徑的概率將會很高。這在蟻群系統(tǒng)中構成了一種信息素正向反饋機制。

近幾年,生物啟發(fā)算法已被廣泛地應用到網絡路由問題上,基于蟻群優(yōu)化的路由算法對最大化網絡生命周期有顯著貢獻。基于蟻群算法的路由算法一般分為兩大類。一是Ant-Net算法,即通過正向螞蟻和逆向螞蟻的協作來取得最優(yōu)路由,正向螞蟻收集節(jié)點信息而由逆向螞蟻根據這些信息來更新路由表。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,從源點出發(fā)到終點。當螞蟻抵達終點時更新路由表。兩種算法在網絡變化中都具有較強的自適應性,并能迅速的建立最優(yōu)路徑。但是當他們更新路由表時有兩個缺點:一個是節(jié)點癱瘓,這是由于網絡延遲,節(jié)點能量消耗過快引起的。另一個是因廣播通信中更多的螞蟻需要協同工作而消耗過多的能量。

為了達到結果最優(yōu)和適應無線傳感網絡,在文獻[6]中,提出了均衡節(jié)點的能量消耗的蟻群算法路由協議,他們利用螞蟻算法建立最優(yōu)路由路徑。文獻[7]中作者提出了基于蟻群系統(tǒng)的網絡能量平衡路由算法。文獻[8]實現了多蟻群路由算法。

1.2 基本蟻群路由算法

我們將無線傳感器網絡的拓撲結構模擬成一個無向圖G(N,A),N是節(jié)點集,A是路徑集。在初始化過程中,圖中所有的路徑都被給定一個信息素值。當搜索活動開始,螞蟻會隨機的在候選的節(jié)點集中選擇一個并開始搜尋過程中。在這個搜尋過程中,螞蟻傾向于選擇具有較高濃度的信息素路徑的下一個節(jié)點。當所有的螞蟻都完成了他們的搜尋過程,更新全局信息素。這意味著所有路徑上信息素會蒸發(fā)掉一部分,每一個螞蟻根據能量消耗參數更新它通過的路徑上的信息素。如果能量消耗參數低,這條路徑上的信息素減少的就會很少。隨后螞蟻會選擇一個新的節(jié)點重新開始搜索過程。

我們假設一些螞蟻在節(jié)點n,螞蟻k根據概率Pk(n,d)訪問下一個節(jié)點d。Pk(n,d)公式如下:

在公式(1)中,Ω代表信息素大小,Γ代表從源點到目的地的距離的倒數,Xk(n)表示螞蟻還沒有訪問過的節(jié)點集,ε是調整能量消耗和信息素之間關系的一個常數。全局信息素的更新根據公式(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,所有的螞蟻通過具有最高信息素的路徑到達目的地。因此,如果一條路徑可以引導螞蟻到達目的地,這條路會涌現大量的螞蟻,最后我們會把這個路徑作為熱路徑。在無線傳感器網絡中,這種熱路徑并不一定是一個用來轉發(fā)數據包的最佳選擇。因為在這個路徑上數據包可能會擁塞、甚至導致部分網絡崩潰的結果。而且熱路徑會縮短網絡的生命周期。

2 基于蟻群優(yōu)化的無線傳感網絡路由算法

為了達到平衡負載這個目的,我們不得不改進基本的蟻群算法。新算法能讓數據包通過不同的路由路徑來轉發(fā),收斂速度更快,避免了單一收斂。在新方法中,我們將標記不同的數據包流使他們通過不同的通道轉發(fā)。為此我們引進多蟻群之間的競爭機制,結合節(jié)點能量的變化來達到負載均衡的目標。因為每一個蟻群都有他們自己的信息素,我們將每個蟻群標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在同一轉發(fā)路徑上時,所有的信息素會被迅速蒸發(fā)掉。這意味著, 不同的蟻群的信息素相互抑制。因此,這就導致了這個轉發(fā)路徑上螞蟻的數量將會越來越少。

我們定義m個螞蟻的蟻群為A1,A2,…,Am-1,Am,每個螞蟻的信息素為Ω1,Ω2,…,Ωm-1,Ωm。螞蟻Ai停留在節(jié)點n,根據概率Pik(n,d),螞蟻Ai將訪問下一個節(jié)點d。

這里Ω代表每條路徑上信息素的量,Γ代表從源點到目的地的距離的倒數,Xik(n)表示螞群Ai中螞蟻k沒有訪問過的節(jié)點集,ε是調整能量消耗和信息素之間關系的一個常數,值設置為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將要訪問的下一個節(jié)點的能量消耗,Uk(n)表示蟻群Ai中螞蟻k將要訪問的下一個節(jié)點集合。

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

公式(6)表明在搜索傳輸路徑過程中,如果兩個蟻群Ai和Aj在同一路徑上,這兩個蟻群會相互抑制,最后導致這個路徑上的兩種蟻群的螞蟻數目都減少。然而,這種數據流平衡不能使網絡快速的穩(wěn)定。在任何一個蟻群系統(tǒng)中,當選擇一個路徑的概率發(fā)生了變化,選擇另一個相關路徑作為下一個路徑的概率也將更新。所以更新概率應該要滿足下式:

在公式(7)中,我們以節(jié)點n作為源節(jié)點,并且所有的候選轉發(fā)節(jié)點都有他們自己的轉發(fā)概率,概率和為1。因此,在調整一個轉發(fā)節(jié)點概率后,所有轉發(fā)節(jié)點的概率都需要重新計算,也就是要動態(tài)的調整概率。

從公式(4)中可以看到,當所有的蟻群相互競爭最優(yōu)路徑時,他們都服從來自于轉發(fā)節(jié)點的能量消耗最小的約束條件。也就是為了達到當蟻群算法收斂于最優(yōu)解的同時平衡節(jié)點間的能量消耗的目標。與此同時,我們的算法將避免所有的蟻群收斂于同一個全局最優(yōu)解,更避免了通信擁塞并延長了網絡生命周期。全局信息素的更新公式(8):

這里的Eik表示當螞蟻k完成路由路徑搜尋后的能量消耗。在公式(8)中,λi表示改進后的信息素揮發(fā)因子,這個因子能由公式(10)計算:

εij是信息素抑制參數。在我們的算法中,我們使用信息素抑制參數來計算在兩個蟻群競爭過程中的信息素的揮發(fā)程度和在競爭中螞蟻減少的數量。

3 實驗與分析

我們把改進的算法和基本蟻群算法做了實驗比較。實驗結果統(tǒng)計圖如下:

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

圖1是模擬基本蟻群算法的實驗結果,顯示隨著時間的推移不同路徑上的螞蟻的數目。結論:在路徑BD上,螞蟻的數量急劇增加。然而,路徑BC和BE上的螞蟻數目的遠低于BD上的。圖2顯示的是改進算法的實驗結果,可以看到在最優(yōu)路徑BD上,螞蟻的數量得到了控制并相對于基本蟻群算法有明顯的減少。另一方面,在路徑BC和BE上,螞蟻的數量也顯著增加,這可以達到平衡網絡負載這個目標。我們還對節(jié)點D在改進的算法和基本蟻群算法關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,節(jié)點D的能量消耗顯著;相反,改進的算法在負載平衡上很有效,節(jié)點D則保留了更多的能量。

新算法結合了多蟻群的信息素釋放機制和節(jié)能策略,還引進多蟻群之間的競爭機制以避免算法的單一收斂,解決了無線傳感器網絡路由過程中節(jié)點能量消耗和擁塞控制問題,能夠達到更好的負載平衡能力,并延長了網絡生命周期。

4 結束語

WSN具有廣闊的應用前景,但是由于節(jié)點能量,處理能力,儲存空間以及帶寬等的限制,它的大規(guī)模應用還是存在許多需要克服的問題,設計一個滿足需要的高效的路由算法是目前面臨的一個主要問題。在本文中,我們提出一種新的基于蟻群優(yōu)化的無線傳網絡的路由算法。新算法對基本蟻群算法進行了改進。引入多蟻群之間的競爭機制來解決局部最優(yōu)解的問題和避免早熟現象。同時,結合節(jié)點的能量消耗問題,實現負載平衡。算法對延長網絡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：運動越激烈，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，過早地去參加與病情不相適應的過激運動；年事已高的老年人，一跑就是十幾里，出現胸悶、心悸，甚至心絞痛時，還誤認為運動量不足。其實，對于運動，每個人都應遵循循序漸進的原則，做到量力而行。不宜也不可能在短時間內，把運動水平提高到一個與身體狀況不相稱的“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，會加重體內的消耗，人為干擾體內自身調整過程，影響身體健康，或使原來“無癥狀”的疾病一觸即發(fā)，出現意外。筆者親眼見過一位“恨病”的人，由于驟然增加運動量，在強制自己長距離跑步之后，病情加重，由心絞痛演變?yōu)樾募」Ｋ馈?/p>

以減肥為目的的運動者，短時間高強度體育鍛煉的能量消耗，也并不比進行平穩(wěn)、緩和而運動時間較長的人能量消耗量大。有人曾經做過觀察，發(fā)現能量消耗主要與運動時間呈正比，而與短時間運動強度關系不大。因此，為防止意外，老年人大可不必冒此風險，完全可以通過尋找自身合適的健身方法，如：快走、慢跑或打拳這類緩和而安全的運動。

誤解二：只有晨練才有效

多數老年人由于睡眠較少和早醒的原因，愿意在晨間鍛煉。由于這一現象的普遍存在，很多人便誤認為晨練最好。其實不然，運動可以選擇在一天內的任何時間，除了早晨之外，晚上運動也同樣會收到相同的效果。相反，強制性選擇晨練，對睡眠較晚的人并不合適，既容易造成睡眠不足，又容易出現整日疲乏無力。在冬季或氣溫驟然下降的早晨，寒冷的刺激還可使冠狀動脈血管痙攣，進而容易發(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，晨練反而會影響健康。當然，以此理由養(yǎng)成而貪床懶睡的習慣，對健康也是不利的。

第5篇：減少能量消耗的方法范文

關鍵詞：無線傳感器網絡；能量消耗；LEACH；網絡均衡

中圖法分類號：TP212 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）03-0043-02

0 引 言

近幾年來，隨著各種技術的發(fā)展和應用的推進，傳感器正在向微型化、網絡化、集成化和智能化方向快速發(fā)展。在實際的應用中，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同工作，無線傳感器網絡應運而生。無線傳感器網絡具有規(guī)模大、密度高、網絡拓撲動態(tài)變化、自組織等特點，被廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測、智能家居、智能交通等領域。

1 無線傳感網絡的體系結構

無線傳感器網絡（wireless sensor network，WSN）通常由傳感器節(jié)點（sensor node）、匯聚節(jié)點（sink node）和管理節(jié)點組成，如圖1所示。大量傳感器節(jié)點隨機分布在待監(jiān)測區(qū)域，這些傳感器節(jié)點通過無線通信的方式自組織成網絡，并將感知到的數據信息進行一定的處理分析后傳遞給匯聚節(jié)點，然后通過衛(wèi)星、移動通信網絡及互聯網傳輸到后端的管理節(jié)點。

圖1 無線傳感器的體系結構

但是無線傳感器網絡有一個致命的問題，就是續(xù)航。由于大量的微傳感器被拋撒在無人的監(jiān)測區(qū)域內，所以沒有辦法給它更換電池或充電，當能量被消耗完時，微傳感器將失效。但是無線傳感器網絡是以數據為中心的，用戶關心的是在整個監(jiān)測區(qū)域中監(jiān)測對象所感知的信息，希望能夠獲取不同監(jiān)測位置的信息，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無線傳感網絡集體失效的那一刻。所以如何最大化整個無線網絡的生命周期，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）是無線傳感器網絡中典型的低功耗自適應的層次路由協議[2]。該協議假定所有的傳感器節(jié)點的地位都是平等的，每個節(jié)點具有的能量和各個方向的能耗都是相等的。以“輪”的方式隨機選擇簇頭節(jié)點，簇頭節(jié)點將獲取的非簇頭節(jié)點感知的信息傳遞給匯聚節(jié)點，將整個網絡的能量消耗均衡地分攤到網絡中的每一個傳感節(jié)點，從而均衡網絡中各個節(jié)點的能量消耗，來達到提高網絡生存周期的目的。

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，每個傳感節(jié)點產生一個0～1的隨機數，如果這個隨機數小于T（n），那么該節(jié)點就是簇頭[3]。T（n）的計算公式為：

（1）

其中，p為簇頭數占總傳感節(jié)點數的百分比，r是當前的選舉輪數，G是最近1/p輪不是簇頭的節(jié)點集。

簇頭節(jié)點選舉成功后，向周圍的節(jié)點宣布自己是本輪的簇頭節(jié)點，非簇頭節(jié)點將根據接收到的信號強弱來決定加入到哪個簇，并通知要加入的簇頭節(jié)點。在穩(wěn)定階段，傳感器節(jié)點采集數據，傳遞給簇頭節(jié)點，簇頭節(jié)點進行數據融合后傳給匯聚節(jié)點。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 自動退避的簇頭選舉機制

在該路由算法中，采用“輪”的方式隨機選舉簇頭，有效地均衡了傳感器節(jié)點的能量消耗，延長了無線傳感器網絡的生存周期。但是在這樣一個過程中，對于能量比較有限的傳感節(jié)點而言，也是同樣要消耗能量的。傳感節(jié)點可以根據自己剩余能量與原有能量的對比結果，來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，則自動退避簇頭的競爭以免消耗過多的能量，保存實力完成基本的信息感知功能，更好地服務于整個無線傳感器網絡。

2.2 設定閥值的數據融合

數據融合技術是無線傳感網中的一項非常重要的技術。傳感器節(jié)點的能量比較有限，而且經過大量的實踐證明，節(jié)點發(fā)送和接收數據的能量消耗要遠大于計算和正常工作的能耗。為了有效地提高傳感節(jié)點的生存周期，采用設定閥值的方式。

傳感器節(jié)點采集到監(jiān)測數據后，根據節(jié)點中所設定的閥值和浮動范圍值確定是否要將該數據上傳，如果監(jiān)測數據是在以閥值為中心的上下浮動范圍內時，不上傳數據；反之，如果超出了上下浮動范圍，那么通過簇頭上傳該數據，修改管理中心數據庫里的監(jiān)測數據，同時將監(jiān)測數據作為新的閥值繼續(xù)監(jiān)測。

由于分布于待檢測區(qū)域的傳感器，所感知的是周圍環(huán)境中的一些模擬信息，而模擬量有連續(xù)變化的特征?；谶@種實際情況，基于閥值的數據融合策略可以極大降低上傳的數據信息量，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)點根據信號的強弱來尋找自己合適的簇頭節(jié)點，通過自動退避的簇頭選舉機制以及設定閥值的數據融合技術，可以大大降低非簇頭節(jié)點和簇頭節(jié)點的能量消耗，并且一定程度上均衡了能量消耗。但是待檢測區(qū)域中的多個簇頭節(jié)點與匯聚節(jié)點之間還是采用一跳的方式實現數據傳輸，這在一定程度上加劇了簇頭節(jié)點的能量消耗。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簇頭源節(jié)點和目標節(jié)點之間的數據傳輸效率，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

能量感知是根據簇頭節(jié)點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)點和匯聚節(jié)點間將建立多條可達路徑，在此基礎上，根據節(jié)點的能量情況給每條路徑相應的選擇概率，在簇頭節(jié)點傳送融合后的數據時就根據概率隨機選擇一條路徑[4]。通過這樣一種方式，將待檢測區(qū)域中的多個簇頭節(jié)點的一跳數據傳送轉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)點的能量損耗，另一方面綜合考慮多個簇頭節(jié)點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，延長了網絡生存周期。

4 結 語

本文采用自動退避的簇頭選舉機制、設定閥值的數據融合技術以及基于能量的多路徑路由策略優(yōu)化了LEACH層次路由算法，不僅降低和均衡了傳感器節(jié)點和整個無線傳感網絡的能量消耗，而且優(yōu)化了從簇頭節(jié)點到匯聚節(jié)點的數據傳輸的能量消耗。

參 考 文 獻

[1]趙靜，潘斌. 無線傳感器網絡能耗分析與策略研究[J].通信技術，2010，43（10）：87-88.

[2]楊明帥.無線傳感器網絡路由算法研究[D].杭州：浙江大學，2005.

[3]胡彧，王靜.基于蟻群算法的LEACH協議研究[J].傳感技術學報，2011，24（5）：747-748.

[4]孫利民，李建中，陳渝，等. 無線傳感器網絡[M]. 北京：清華大學出版社，2005.

[5]潘高峰，馮全源. 超寬帶無線多媒體傳感器網絡中的能耗分析[J].高技術通訊，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，大腦灰質耗能更驚人，腦細胞的耗能甚至和心臟耗能一樣多，人類在進行各種深度的思考時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200萬年的演變過程中，人類大腦體積增加了3倍，負責計劃和決策的大腦新皮層明顯增加。因為這個進步，人類取得了輝煌的成就，創(chuàng)建了各種文明以及復雜的社會行為。是否能夠讓大腦的體積進一步增長，從而增加更多的神經元以提高大腦的處理能力呢？

科學家認為，這種方法是不可行的，因為它將產生一個嚴重問題：隨著大腦的增長，其神經元的體積也會增加，導致大腦密度降低。這會使腦細胞之間的距離變大，連接細胞的軸突也必須變得更粗更長，這樣才能更快地傳遞數據。結果會怎樣呢？細胞電脈沖傳遞的時間變得更長，讓大腦無法以正常的速度處理信息。

科學家指出，更粗的軸突還會導致另一個與能量有關的嚴重問題。軸突變粗一倍，能耗也會增加一倍，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”結構及其活動也許更為重要。隨著大腦體積變得更大，更多的能量被用來增強內部軸突而不是大腦信息處理區(qū)域的能力，因此希望通過增加大腦體積來提高智力的想法不可行。

    

人腦為何會變小？

2萬年前人類大腦的體積是1500立方厘米，現代人類大腦體積平均是1350立方厘米，減少了相當于一個網球的體積。但這并不意味著我們變得更笨了，相反，我們學會了如何利用我們的有限資源。在進化過程中，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

關鍵詞：大學生；羽毛球；減肥；運動處方

自20世紀60年代以來、肥胖癥席卷歐美、引起人們的重視、肥胖癥已成為現代社會重要的“文明病”之一。防治肥胖的基本原則是使人體長期、持續(xù)地處于能量攝取與消耗的負增長狀態(tài)之中。就是說、通過限制飲食以減少能量的攝入；通過運動鍛煉增加能量消耗、使機體所需能量維持在負平衡狀態(tài)、并長期維持、以使體內過剩的脂肪組織轉換為能量并釋放、從而逐步達到減少脂肪、減輕體重的目的。

1 評價方法

1.1 測試器材

用國產（HB）電子體重計、電子血壓計、電子肺活量計、臺階試驗電子儀、身高測試儀、標準軟尺、卡尺。

1.2 形態(tài)指標評價

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

1.3 心血管系統(tǒng)功能檢查指標

（1）實驗前、中、后哈佛臺階試驗（5min測試）指數檢查比較；（2）實驗前、中、后定量負荷試驗（30秒30次蹲起、N=[（P1+P2+P3）-200]/10）的心率恢復指數檢查比較；實驗前、中、后的比肺活量指數[N=肺活量（ml）/身高（cm）] 檢查比較；（4）實驗前、中、 后的血壓指數及血管彈性指數（N=脈壓差/收縮壓×100） 檢查比較。

通過以上4項心血管系統(tǒng)功能檢查指標、主要是對實驗對像進行身體檢查、訓練量與強度的控制、以便對負荷做出適當的調控、做到有的放矢、事半功倍的效果。

2 運動處方

2.1 一般體檢（問卷調查）

（1）目的：希望通過羽毛球有氧運動鍛煉達到減肥和提高運動能力；（2）病史：無家族病史、現在就是肥胖；（3）運動史：較少運動、運動能力差、對運動不感興趣；（4）生活史：喜歡睡覺、平時一日多餐、一餐多食、喜歡吃夜餐、無就餐規(guī)律。

2.2 臨床醫(yī)學檢查

（1）體重指數、腰臀指數都大于臨界值、身體肥胖。

（2）血壓偏高、無糖尿病、冠心病、肝、腎等合并癥。

（3）肺活量低于全國同齡平均值、臺階實驗指數較低。

2.3 運動處方的制定

2.3.1 運動強度。中、低強度的運動可以持續(xù)較長時間、可以更多地動員體內脂肪的分解以提供能量、而且被氧化的脂肪總量比高強度劇烈運動多。運動強度為最大運動量的40%～60%、減肥運動最佳心率的計算方法是：（220-年齡-安靜心率）÷2+安靜心率。

2.3.2 運動頻率。每周鍛煉3～5次。

2.3.3 運動持續(xù)時間及總時間。只有當運動時間超過30min、脂肪才被動員起來與肝糖元一起供能。短于30min的減肥運動、無論強度大小、脂肪消耗均不明顯。為此練習者應根據自己的實際情況選擇練習時間、一般情況下運動時間不要超過2個小時。總時間為12周。

2.3.4 運動方式。主要是選擇參與者所喜歡的并能長期堅持的運動。通過和運動者溝通及親身實踐、該運動處方主要采取打羽毛球的運動方式來進行。

2.3.5 活動場所。室內羽毛球場

3 分析與討論

3.1 羽毛球有氧運動對機體體重、脂肪和體脂%的影響

羽毛球有氧運動可以通過增加能量消耗減少體內脂肪的積蓄。人體體脂儲存量的改變體現了能量平衡的改變。研究表明、堅持有氧運動減肥、一年平均能減少3.2kg體重、5.2kg脂肪和5.8%的體脂、同時可獲得2.0kg的瘦體重。Ross等人1994-1996年對57名男女肥胖者進行節(jié)食和運動減肥效果的研究表明：單獨節(jié)食、節(jié)食加羽毛球有氧運動或抗阻力量運動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等人對動物實驗研究發(fā)現、在有氧運動減體脂的過程中、雖不能減少細胞脂肪數量、但可以抑制脂肪細胞的積累、減少脂肪細胞體積。同時、有氧運動通過增加能量消耗減少了攝食效率、也減少了體脂沉積。

3.2 運動時間

進行減肥運動時、每次運動時間應持續(xù)30～60min；但在鍛煉開始時、運動時間應相應縮短、以不低于20 min /次為宜、然后逐漸增加45～60 min /次、使鍛煉者有一個逐步適應的過程。

3.3 效果分析

本處方只進行了12周、但對肥胖者來說、必須長期堅持不懈地進行羽毛球有氧運動、使有氧鍛煉成為生活必不可少的組成部分。鍛煉時采用控制心率法來控制運動強度（最大運動安全心率的50%～70%）、以鍛煉者不感到過度疲勞為宜。同時要進行適當的節(jié)食才能達到綜合減肥效果。

4 小結

（1）適量運動+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）科學化、定量化、個別化的減肥運動處方是防治肥胖癥的最佳、最簡便易行和經濟可靠的方法。（3）制定減肥運動處方之前應進行嚴格的體格檢查和體能測試、在此基礎上切實根據參與者的身體、生理狀況制定合理的、行之有效的運動處方。（4）在減肥過程中、根據減肥對象的具體情況來調整減肥運動處方、對體重減少較慢的肥胖者可適當加大運動強度和塑身練習強度。

參考文獻

第8篇：減少能量消耗的方法范文

關鍵詞:游泳運動員;合理營養(yǎng)補充

合理營養(yǎng)對人體維持正常生理機能,保持機體健康具有重大意義。運動員屬于特殊人群,由于要承擔日常巨大的運動負荷。合理的膳食結構和營養(yǎng)補充對運動員保持身體健康,促進其運動水平的提高具有積極影響。游泳屬于速度耐力性項目,其運動環(huán)境特殊。游泳運動員需要長時間在低于體溫的水中完成大強度的訓練和比賽,運動過程中需要消耗大量能量。在倡導科學訓練的今天,游泳運動員的合理營養(yǎng)補充無疑是保證運動員順利完成訓練、比賽任務的重要問題。

1 合理營養(yǎng)的意義

由于長年參加嚴格的大運動量訓練,游泳運動員的日常營養(yǎng)補充和賽前飲食一直是教練員和科研人員關注的問題。雖然營養(yǎng)補充不能直接幫助運動員提高競技運動水平,但多年來的科學研究已經證明合理的膳食結構和營養(yǎng)補充可以幫助運動員以更好的狀態(tài)參加運動訓練和比賽。

1.1合理營養(yǎng)提供充足的能量

嚴格的大負荷、大密度訓練活動,使運動員的身體能量消耗要顯著高于正常人。一個正常的68公斤的男子靜止時一天的基礎代謝需要1200卡熱量;而同等身體條件的運動員一天大約要消耗3000-4000卡;在進行嚴格的游泳訓練過程中,特別是日運動量達到10000米以上時,運動員的熱量需要可能要增加至7000以上。機體的熱量消耗通過合理的膳食營養(yǎng)補充可以對運動員參加訓練活動流失、消耗的能量進行及時補充,從而保證訓練的順利進行。

1.2合理營養(yǎng)可以延緩疲勞的發(fā)生

關于疲勞產生的原因有很多不同的解釋,ATP、糖原等營養(yǎng)素的耗竭和礦物質紊亂都是疲勞產生的因素。合理的營養(yǎng)補充可以提供給運動員參加運動訓練所需的必要能量,幫助運動員以良好的狀態(tài)參加訓練和比賽活動,同時還可以幫助延緩疲勞現象出現時間。

1.3合理營養(yǎng)加速運動后的恢復過程

合理的運動營養(yǎng)不僅可以保證運動員以良好的機能狀態(tài)參加訓練和比賽,還可以加速運動員參與大運動量和激烈比賽后的恢復過程。

1.4合理營養(yǎng)增加免疫機能

由于長年參加大運動量、高強度的訓練活動,運動員機體大部分時間都處于疲勞狀態(tài),疲勞狀態(tài)的產生會降低機體對外界已有害物質和疾病的抵抗能力。而合理的膳食營養(yǎng)補充可以有助于運動員提高機體的免疫力和抵抗力。

1.5合理營養(yǎng)的其他作用

合理營養(yǎng)有助于穩(wěn)定機體的內環(huán)境,調解器官的功能保證機體的正常新陳代謝?？茖W的營養(yǎng)補充還可以控制運動員身體內激素的變化。如果能夠長期保證科學的補給,將有助于運動員機體出現對訓練和比賽的良性適應改變。另外,合理的營養(yǎng)可以解決運動員的一些特殊問題,配合使用特殊運動營養(yǎng)品還可以達到強力作用。

2 游泳運動的能量捎耗特點

游泳屬于周期性項目,由于人體在水中阻力是人體在空氣中的多倍,因此游泳運動員體能消耗很大。另外,游泳運動員大腦皮質接受重復單一的刺激,神經、肌肉都極易出現疲勞。因此,游泳運動的能量消耗普遍高于同等時間、同等強度的陸上項目。當然,不同的個體能量消耗也有所不同。除了運動員的個體因素外,能量消耗水平還與水溫、游進距離、速度、泳姿、動作技術的合理性等條件有關。

2.1水溫的影響

競技游泳比賽、訓練要求水溫在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動時間內,游泳運動的能量消耗遠遠高于其他運動項目的主要原因。

2.2游距與游速的影響

游泳是在水中進行的一種運動,因為特殊的運動環(huán)境使其具備了區(qū)別于其他運動的項目特征。水具有:壓力;粘滯性;流動性;密度和難以壓縮性等自然特性,人在水中的一切運動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,這個阻礙物體移動的力稱為“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速度三方面因素影響。運動員在水中以不同游速游進時的熱能消耗情況,游進的速度越快,其所受阻力越大,單位時間內能耗也越大;同樣游進距離越長,能耗也越多。

2.3機械效率的影響

陸上項目運動員的機械效率為23%-25%,而優(yōu)秀游泳運動員的機械效率僅為4%-6%,較高的自由泳也只有7.7%左右,僅為陸上項目的1/4左右,機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

水面風力狀態(tài)及波浪阻力的增加,會造成能耗增加;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。專業(yè)運動員由于技術水平較高,動作完成得更加合理,能耗也就比普通人游進同樣距離能耗更低。

3. 游泳運動員的營養(yǎng)補充

合理的營養(yǎng)是保證機體良好狀態(tài)的首要條件。合理的營養(yǎng)補充應首先保證運動員的熱量攝入與消耗的動態(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,運動強度、持續(xù)時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,熱量攝入應因人而異,實踐中應視訓練情況而定。當然,除了保證熱量的平衡外,其他營養(yǎng)素的合理攝入對游泳運動員也意義重大。人體所需的六大類營養(yǎng)素包括:水、糖、脂肪、蛋白質、維生素和礦物質。

3.1水

因為游泳運動員每天在水中花費大量的時間進行訓練,不常體驗脫水過程,所以有時會忽視水對運動員的營養(yǎng)作用。水雖然不含熱量,而且也不能提供給機體任何營養(yǎng),但其維持生命的作用僅次于氧氣。大量的水分流失會損害運動員的運動能力。

通常我們對水的攝入是以口渴為生理信號來控制的,但是口渴的產生和身體的需要有時并不一致。對體重和排尿顏色進行觀察是比較簡便易行的方法。但訓練中,堅持多次少量補水才更為科學。通常訓練前、后補充20度左右溫水300毫升為合理水平。

3.2糖、脂肪和蛋白質

糖、脂肪和蛋白質是人體的三大能源物質。運動時,三大能源物質首先消耗的是糖類,其次是脂肪,蛋白質由氨基酸組成所以一般不作為能量參與消耗。三大能源物質的熱價和氧熱價不同,一般認為糖類、脂肪、蛋白質三類營養(yǎng)素之間的比例為4.1:1:1為宜。

糖類是最基本的能量來源,氧熱價最高,較脂肪和蛋白質更具優(yōu)越性。糖類可以快速參與無氧酵解供能和有氧氧化供能。游泳運動員在進行大強度負荷訓練時,糖類在膳食中的含量必須提高到相當程度。糖的補充可達0.8kg/d左右,其中60%左右應以淀粉形式提供,40%左右以葡萄糖、蔗糖形式構成。

隨著游泳距離和持續(xù)時間的延長,供氧改善使脂肪氧化供能的比例逐漸增多。游泳運動員長時間在溫度較低的水中訓練,膳食可以適量增加一些脂肪成分。因為脂肪的熱價最高,所以它是長時間游泳時的主要能源物質。但是,對脂肪的補給要適量,不可盲目貪多。這是因為機體利用脂肪供能也有弊端,脂肪的氧熱價較低,所以供能過程耗氧較多,其代謝產物酮的酸性較強會使機體易疲勞。

蛋白質主要用于機體的生長和組織的重生,可提高中樞神經系統(tǒng)的興奮性,加強神經系統(tǒng)的反射能力。游泳運動員每日膳食中蛋白質成分應保持在 2000-3000mg/kg/d的水平。

3.3維生素

維生素是能夠促進生長發(fā)育和維持健康的一組互相并無關聯的有機化合物。人體對他們的需求量比較小,但他們對細胞內的特殊代謝反映非常重要。維生素在體內的主要作用是作為化學反映的催化劑。游泳運動員對各類維生素的需要量較多,一方面是由于訓練時代謝消耗較多,另一方面充足的維生素可改善機體工作能力,提高成績,還可以減少傷病的發(fā)生。

游泳運動員長時間在水中訓練,需要補充維生素A來維護上皮組織的健康,增強抵抗力,提高視力及水平視覺的適應能力。維生素A在黃油、全脂牛奶及蛋黃中含量較多,另外南瓜、胡蘿卜等也是不錯的!擇。

維生素D對運動員機體鈣、磷代謝及骨骼生長發(fā)育極為重要,可促進鈣磷的吸收與利用,增加骨密度,維持神經系統(tǒng)正常的興奮性。維生素D可以通過日光獲得,在動物肝臟、魚肝油和奶品中含量較多。

維生素E可增強運動員機體耐受力,減少組織細胞耗氧量,改善循環(huán)。維生素E可減少水中氯元素對運動員皮膚的損害。維生素E主要來自動物性食物、玉米油以及綠葉蔬菜等,許多運動員也通過服用麥?油來補充維生素E。

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

維生素C可提高ATP酶活性,使機體得到更多的能量來維持運動,提高耐力,減緩疲勞,促進恢復體力和傷口愈合,增強抗病能力。維生素C廣泛存在于蔬菜和水果之中。

3.4礦物質

人體內有超過20種的礦物質,其中17種是必須從食物中獲得的。各種形式的礦物質大約占體重的4%,他們多數存在于骨骼內。身體對礦物質需要量較大的可以稱為――大礦物質。人體對大礦物質的需要量每日均在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。體內鉀、鈉、鈣、鎂和氯化物等無機鹽。他們對維持機體內環(huán)境的穩(wěn)定性,神經和肌肉的興奮性及增加堿儲等都具有積極意義,還有一些微量元素對代謝過程有重大影響。

4 實踐應用建議

由于游泳運動員專項的不同(泳姿、距離等),個體間對營養(yǎng)補充的需要也存在一定的差異。實施科學營養(yǎng)補充的前提應首先對運動員的理想攝入量進行計算。現有的能量計算方法大致可以分為:能量計算法和能量測量法(包括直接測量法和間接測量法)兩大類。其中直接測量法最為準確,但由于操作原因在實踐中并不常用。目前,利用能量消耗來計算運動員的能量需求的計算法較為普遍,游泳運動員能量消耗通?？梢栽谶\動員次極限強度游進下通過測量攝氧量來估算。

另外,合理營養(yǎng)補給還應做到科學分配運動員日常三餐的熱量配比。根據中國營養(yǎng)學會修訂的《推薦的每日膳食中營養(yǎng)素供給量》中所述,早餐、午餐和晚餐的能量比例應為:30%、50%和20%。

第9篇：減少能量消耗的方法范文

關鍵詞 Ad hoc 邊界路由 能量消耗

一、引言

在分級結構的Ad Hoc無線網絡拓撲結構中[2]，整個網絡是以簇為子網組成，每個簇由一個簇頭和多個簇成員組成，其中簇頭形成高一級網絡。每一個簇中的簇頭和簇成員是動態(tài)變化的，能夠自動組網。目前比較廣泛使用的分級路由協議是CGSR，但CGSR存在以下缺點[71]：

簇間通信必須經過簇頭和網關，增加了簇頭和網關的壓力，造成能量消耗太快。

本文對在CGSR路由協議進行改進。在CGSR的基礎上去除了傳統(tǒng)方式只有一個網關的限制，采用所有邊界節(jié)點做為網關參與通信的方式進行簇間路由，減少了網關的壓力。

二、路由改進

（一）簇內路由

把路由上節(jié)點的開銷與剩余電池能量相關的函數之和作為路由選擇的量度，選擇的路由是路徑上各節(jié)點開銷之和最小的路由。設節(jié)點的電池剩余能量為，定義為節(jié)點的電池開銷函數?？梢远x為：

（2.1）

隨著電池能量的下降，節(jié)點的開銷函數的值將增大。設有路由其中是源節(jié)點，是目的節(jié)點，定義路由的電池開銷為：

（2.2）

那么，最小電池開銷路由滿足： （2.3）

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

選擇一條節(jié)點電池費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。最小電池開銷路由直接用到電池電量量度，防止了節(jié)點的過度使用，延長了節(jié)點壽命，選擇的路由盡量避開了低電節(jié)點，推遲了網絡分割時間。

簇內節(jié)點間采用先驗式路由方式，最短路徑不再是依據最小跳數，是依據電池最小開銷進行路由計算：每個節(jié)點保存一個簇成員表和路由選擇表，簇成員表記錄網絡中每個節(jié)點的簇頭并周期廣播更新；路由選擇表為每個簇保存一條表項并記錄通往該簇頭的下一條節(jié)點。由于采用了電池最小開銷為依據，簇頭和邊界節(jié)點一般比較活躍且能耗大，導致剩余能量相對較少從而參與簇內路由的意愿減小，所以簇頭和邊界節(jié)點在一定程度上避免了參與簇內路由。

（二）簇間路由以及邊界節(jié)點選取

簇間仍然采用最小電池耗費路由。簇內一個節(jié)點向另一簇內節(jié)點發(fā)送信息時：

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

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

第3步，目的節(jié)點收到REQ消息后，根據REQ發(fā)送應答消息REPLY。由于REQ中只包含源節(jié)點、目的節(jié)點、和經過的邊界節(jié)點，所以應答消息REPLY返回路徑不經過簇頭節(jié)點，邊界節(jié)點根據本地路由表直接發(fā)送。

假設c節(jié)點要與s節(jié)點和l節(jié)點進行通信，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過簇頭節(jié)點b、e、r和網關節(jié)點d、f、p，造成簇頭和網關節(jié)點壓力過大能量消耗過快。

如果采用改進的CGSR路由方式，依據上面的敘述：

節(jié)點c發(fā)送REQ請求的路徑為cbdefprs但REQ內記錄的節(jié)點只有d、f、p、s節(jié)點，d、f、p、s節(jié)點間采用簇內路由的方式路由，所以REPLY的返回路徑為sqpftdac，與REQ相比我沒有經過r、e、b節(jié)點，而r、e、b節(jié)點都是簇頭節(jié)點，通過這種方式實現了簇間采用路由發(fā)現與實際路由相分離的方式，實現了簇頭只用于路由發(fā)現，而不進行實際路由，減小了簇頭和網關的壓力，減小了能量消耗速度。同理，c與l通信的路由為cdl。解決了簇頭和網關節(jié)點能量消耗過快的問題

三、仿真分析

本文基于NS2網絡模擬器對改進協議進行仿真分析。具體實驗條件為：群半徑r=5，節(jié)點傳輸范圍為250 m，節(jié)點運動模型采用Random Way Point模型。MAC層采用IEEE802.11MAC協議。實驗結果如圖所示。

在圖2的上半部分，給出了50個節(jié)點隨機分布在1000m×1000m的區(qū)域內，節(jié)點以10m/s速度移動，新舊兩種協議節(jié)點能耗和網絡生命周期情況。在圖2的下半部分，給出了100個節(jié)點下兩種協議的仿真結果。

從圖中可以看出，節(jié)點數越多，新協議的能量消耗相對越少。

圖2節(jié)點變化下的能量對比

四、結論

移動自組網的節(jié)能路由協議已成為目前的研究熱點之一，本文提出的協議，在保留了CGSR協議建立路由速度快等優(yōu)點基礎上，通過均衡各節(jié)點能量，避免了因關鍵的幾個耗能快節(jié)點耗完能量而造成的整個網絡癱瘓，較好地解決了目前分群協議中網關和簇頭能耗過快的問題。通過仿真分析比較， 該協議有效地延長網絡壽命。

參考文獻：

[1]陳維華，賈智平.基于CGSR的改進型AdHoc路由協議[J].計算機應用，2009，29（1）：32-33.

[2] Nithyanandan L，Sivarajesh G.Modified GPSR protocol for Wireless Sensor Networks[J].International Journal of Computer and Electrical Engineering，2010，2（2）：324-328.

[3]劉宇，趙志軍，沈強，唐暉. 能量感知的GPSR動態(tài)路由負載均衡[J]. 計算機工程與應用，2011，47（6）：23-25.