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減少能量消耗的方法范文1
輸油站是石油系統中的能量供應站，在石油的儲存和運輸中，發揮著重要的作用，在石油儲送中，輸油站提供能量，但是輸油站的提供能量的同時也消耗著大量的能量。針對石油系統中的輸油站進行分析研究，其消耗的能量占其輸送消耗的50%以上，有嚴重的能量浪費現象。為了節約能源，促進輸油站的節能發展，對其進行能量分析，制定節能措施。輸油站的能量分析，主要是按照能量傳遞、能量轉換的方法，對輸油站能量使用過程中的有效性、合理性進行分析。其中針對輸油站能量使用的有效性進行分析，主要是針對輸油站能量被使用的有效程度進行分析，其合理性分析，主要是指輸油站能量使用的科學性和合理性進行分析。為了促進輸油站的節能發展，需要對其使用的能量進行分析，當前的輸油站能量分析中采用的分析方法有兩種，一種是焓分析法，另一種是火用分析法。焓分析法是采用的熱力學第一定律的熱平衡原理，在輸油站的能量分析中，以熱效率為基本的準則，然后對其能量的消耗、使用進行分析、評價設備，以及能量的有效利用狀況。焓分析法又稱為熱平衡法，又叫做熱力學第一定律法，通過這種分析方法，可以將輸油站為油品儲送中的能量供應中消耗最大的部位找出，為輸油站設備的更新、節能發展提供依據?；鹩梅治龇?，則是以火用值為能量計算的單位，從輸油站能量質量的角度，對輸油站的設備、石油系統的能量使用情況進行評價，并找出其中火用損耗最大的設備或者是部位，并通過使用火用效率，對輸油站的石油系統、設備的整體能量使用現狀作出一個準確的整體分析評價。
2輸油站的能量消耗分析
從輸油站的工作內容和工作性質上進行分析，輸油站在生產和石油輸送中消耗的能量非常大，輸油站一般情況下，使用的都是高能量、高熱值的原油，其主要是對100℃以下的原油進行加熱，在加熱的過程中，熱與動力學兩部分消耗能量，熱量由加熱爐、加熱鍋等加熱設備消耗，而動力學的能量消耗由電力系統、電網等供應，并且會產生大量的動力能力損耗。在輸油站的生產工作中，需要消耗大量的電能，1000kW以上的大電機其消耗的能量占輸油站總消耗能量的60%以上，而輸油站的加熱設備的火用效率較低。
3輸油站的能量節能發展的措施
在石油系統中，輸油站的能量消耗非常大，產生了嚴重的能量浪費，為了實現輸油站、石油系統等發展中的節能，需要針對輸油站的能量消耗制定一系列的措施：
3.1降凝降粘
輸油站的加熱爐和輸油泵是最大的能量損耗設備，為此可以采用降凝降粘的措施，降低輸油泵和加熱爐的能量消耗。
3.2改造設備的結構
輸油站工作中產生的能量損耗主要來自加熱爐，為了實現輸油站的節能發展，可以將加熱爐的結構進行改造，將其吸熱的平均溫度提高，可以采用預熱助燃等方法，將加熱爐的爐膛中的空氣系數降低。
3.3合理配置
輸油站的工作任務就是上輸油管道內輸送的油品提供能量，但是輸油管線的長短，與輸油站能量的消耗和損失有較大的關系。為了促進輸油站的節能發展，需要合理的配置，為其制定一些節能技術，促進其發展。
3.4定期清理輸油管線
輸油站的石油系統中，輸油管是必不可少的組成部分，但是因為輸送原油自身的特性，以及輸油中原油溫度的變化，會在輸油管道的管壁上形成一層結蠟，增加輸油管道管壁的厚度，進而增加原油輸送中的阻力，造成輸油量和輸油效率的降低。為了減少輸油站的能量消耗，實施節能發展，需要減少輸油管道的阻力，為此需要定期對輸油管道進行清理，使用清管球，在油壓的作用下，將輸油管道壁上的蠟質清除，提高輸油量和輸油效率，進而減少能量的損耗。在輸油站的實際工作中，實施的技能技術還有很多種，例如調整輸油速度、輸油管節能技術、其他設備的節能技術等，在這些節能技術的支持下，輸油站的能源損失將會減少，能源的利用率會得到提升，促進其節能發展。
3.5變頻器的應用
變頻器節能主要表現在輸油泵電機、輔助泵電機等設備的應用上。為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。
4結語
減少能量消耗的方法范文2
1.正確認識肥胖癥的發生原因
肥胖癥分為單純性肥胖癥和繼發性肥胖癥。引起肥胖的產要原因有以下幾方面：
（1）遺傳因素
一些肥胖癥的發生與家庭遺傳有一定關系。這種肥胖病人較少，有研究報告僅占肥胖者的2-3%。
（2）神經精神因素
精神因素常影響食欲，食欲中樞的功能受制于精神狀態。當精神過度緊張而腎上腺素能神經受刺激或交感神經興奮時，食欲受抑制；當迷走神經興奮而胰島素分泌增多時，食欲常亢進，攝食過多引起肥胖。
（3）內分泌因素
各種內分泌腺（下丘腦、垂體、腎上腺等）的器質性病變，可導致機體內分泌功能失調，引起一些激素分泌增多。在人體，過量的胰島素、類固醇增多，以及性激素的改變，都可引起肥胖。此外，垂體功能低下，特別是性腺、甲狀腺功能低下可發生特殊類型肥胖癥。臨床上肥胖者以女性為多，特別是經產婦或經經期后或長期口服避孕藥后，提示雌激素與脂肪合成代謝有關。體內脂肪沉積又隨年齡而增長，可能由于性腺及甲狀腺等影響代謝所致。
（4）營養過剩
營養過剩與肥胖癥有密切關系，這一點無論是滸病學調查結果，還是動物實驗結果，都得到了肯定的結論。多吃、少動，機體的能量攝入大于機體的能量消耗，致使過度的能量在體內蓄積，這種能量蓄積的方式，就是脂肪堆積。
人體能量的過度攝入，不僅僅包括膳食量的大小、進食次數的多少，而且還包括膳食中碳水化合物、脂肪和蛋白質三者之間的搭配是否合理。在這三大產熱營養素中，1克葡萄糖和1克蛋白質分解產生的熱量是相等的，都是4.1千卡，而1克脂肪分解產生的熱量則是9.3千卡，是相同質量葡萄糖或蛋白質的兩倍多。因此，在碳水化合物、蛋白質和脂肪三者總量不變的情況下，加大脂肪攝入的比例，同樣會使總的熱量增多，也會發生肥胖。
（5）運動不足
運動是機體消耗能量的主要方式。在機體能量攝入基本恒定，無明顯增多，也就是飯量不大的情況下，運動不足會使機體的能量消耗小于能量攝入，也可引起肥胖。就機體能量攝入與能量消耗平衡的角度而言，運動不足比多食導致的能量過剩，更是容易引起肥胖癥的重要因素。
總之，發生肥胖的最根本原因，是機體能量攝入與能量消耗之間的動態平衡被打破，營養吸收大于體力消耗（支出）。
2.減肥應該在現代營養理論指導下進行
人體的熱量攝入大于機體的代謝消耗時，人體處于一個增重的狀態；人體的能量攝入與代謝消耗時，機體就處于一個減重的狀態。因此，減肥的基本思路就是：使機體的能量攝入小于（或者低于）機體的代謝消耗。在這一思路的指導下，或者采取控制機體的能量攝入、而不減少機體的能量攝入低于機體的代謝消耗，這樣才會動員機體的脂肪分解為機體的生理活動和代謝提供熱量，達到減肥的效果。
目前，減肥瘦身常用的方法有：一、運動減肥；二、抽脂減肥；三、藥物減肥；四、針灸減肥，以及按摩等減肥方法。這些方法除抽指減肥外，其余方法主要從上述三方面進行。如控制飲食，運用藥物、針灸或其他方法抑制食欲進而達到減少機體能量攝入；運行減肥增大機體能量消耗。針灸與某些藥物既可減少能量攝入，又可促進脂肪分解。
3.如何使減肥方法科學化、合理化
（1）運動減肥：是最常用的一種減肥方法，它是靠體力活動消耗能量物質來達到減肥的目的的。運動減肥不僅需要一定的運動量，而且需要長期堅持，同時還要配合適當的節食。實踐證明，只有運動持續時間超過30-45分鐘，人體內的脂肪才被動員起來與糖原一起供能。隨著運動時間的處長，脂肪供能的達總消耗量的85%。可見短于30-45分鐘的運動無論強度大小，脂肪消耗均不明顯。運動可提高機體的基礎代謝率，引起饑餓感，增加食欲，可導致飲食增多攝入更多熱量加劇脂肪在體內的積蓄，因此，必須配合節制飲食。運動使機體的基礎代謝提高，如果突然停止運動，會出現機體能量攝入大于能量消耗，多余的能量以脂肪的形成貯存，出現體重反彈。
（2）抽脂減肥：是通過的手術將人體局部的多余的脂肪拿掉。這種方法的優點在于見效快、效果比較明顯；而其特點是：具有較大的風險性，疼痛，手術具有嚴格的禁忌癥，沒有解決體重反彈問題等。
（3）藥物減肥：通過藥物抑制食欲或者增加機體排泄而減少體重的方法。藥物減肥的優點在于服藥方便，不需要花費大量時間；而其缺點也是明顯的：引起機體水電解質失衡，機體代謝紊亂，抵抗力低下，減肥后體重反彈嚴重等。特別是利用藥物促進脂肪的分解，多以提高機體的基礎代謝率為主，如甲狀腺素等。這類藥物對人體帶來的危害是嚴重的。它不僅促進脂肪分解，而且引起葡萄糖和蛋白質的代謝紊亂。因而在減肥過程中應嚴格禁止使用這類藥物。
（4）針灸減肥：通過針刺調節機體的飽食中樞、動員脂肪分解而達到減肥的目的。針灸減肥的優勢在于副作用小、甚或無，一般不會引起機體的代謝紊亂和水電解質失衡。
（5）節食減肥：用節食來控制對營養物質的吸收。有的人認為減肥的關鍵還是應首推節食。采用單純節食的辦法確實也能減輕體重，但研究證明在所喪失的體重中，非脂肪組織喪失占65%，而脂肪組織喪失僅占35%。再者，節食易引起饑餓感，對于大多數人來說，忍受饑餓是相當痛苦的。有研究表明，肥胖的人，其脂肪細胞可重達1.5微克，單靠節食只能使其降至0.7微克，而其他減肥方法比如適度的體育鍛煉，卻可以使其降至0.3-0.5微克。因此，單純靠節食來減肥不被人們所推崇。適當控制飲食（或節食），與其他減肥方法結合使用，以減輕體重、消除脂肪，是比較理想的辦法。
控制飲食，不可過度，一定要使機體的攝入量能滿足患者的基本需要，這包括三餐的合理分配、膳食成分的營養素結構等，使機體的攝入量與排泄處于平衡狀態。目前飲食控制推薦的標準是每日攝入1200千卡的食物為宜。過度抑制患者的食欲，使進食量明顯減少，低于機體一日所需的基本攝入量，這樣不僅易使機體處于饑餓狀態、分解蛋白質，而且會使基礎代謝降低，使減肥處于停滯狀態。在過度饑餓時，脂肪動員增強，酮體生成量超過肝外組織利用能力，容易引起血中酮體升高，稱酮血癥。酮體為酸體物質，嚴重者可導致代謝性酸中毒。更不宜采取在控制飲食的情況下加強利尿，從而對腎臟功能產生不利影響。
另外，減肥方法的不科學、不合理，也是引起體重反彈的重要因素。例如，過度利尿，使體內的水分丟失過多，處于失水狀態，當治療停止后，機體補充水分，很快便引起體重反彈。因為，要保證患者飲水攝入量，不可為眼前效果而加強利尿作用，使減肥能實實在在地減去脂肪。
4.建立科學的飲食習慣和合理的膳食結構
在減肥過程中，無論采用哪種減肥方法，均需要建立一種良好的飲食習慣，即做到吃飯要定時、定量，三餐分配要做到“早好、午飽、晚要少”，吃飯吃到6-7成飽。特別是晚餐，不要吃的過晚和過量，因為脂肪的合成是在夜間。合理的膳食結構指的是營養要合理，其原則是適宜碳水化合物、中等量的蛋白質、低脂肪，做到既有豐富的營養攝入，又有科學的飲食烹調結構，平時盡可能少吃用工業化飼料、生長激素喂養的豬、牛肉、雞、鴨、魚肉。多吃豆制品，新鮮蔬菜、水果、粗糙的五谷雜糧、全麥面包、紅白蘿卜、燕麥、蕎麥粉。少吃油炸雞腿、翅膀、紅腸、西式火腿，每日食鹽應控制在5克以下，這樣才有利于減肥健美。
文/總醫院中醫科肖延嶺
隨著人們在享受佳肴美味和香車的同時，身體的“發福”卻成為心頭的一塊心病。肥胖，已經不再是人們發福的追求，它不僅可以減少人的壽命，而且是一咱慢性疾病，并是引發多種疾病的罪魁禍首。為此世界衛生組織已經把肥胖作為一種嚴重的慢性疾病而進行重點防治，出現了多種減肥方法。然而每種減肥方法均存在著這樣或那樣的不足，在操作過程中容易出現偏差而有損健康。因此，在減肥過程中必須科學化、合理化。筆者就這一課題愿與同道探討。
1.正確認識肥胖癥的發生原因
肥胖癥分為單純性肥胖癥和繼發性肥胖癥。引起肥胖的產要原因有以下幾方面：
（1）遺傳因素
一些肥胖癥的發生與家庭遺傳有一定關系。這種肥胖病人較少，有研究報告僅占肥胖者的2-3%。
（2）神經精神因素
精神因素常影響食欲，食欲中樞的功能受制于精神狀態。當精神過度緊張而腎上腺素能神經受刺激或交感神經興奮時，食欲受抑制；當迷走神經興奮而胰島素分泌增多時，食欲?？哼M，攝食過多引起肥胖。
（3）內分泌因素
各種內分泌腺（下丘腦、垂體、腎上腺等）的器質性病變，可導致機體內分泌功能失調，引起一些激素分泌增多。在人體，過量的胰島素、類固醇增多，以及性激素的改變，都可引起肥胖。此外，垂體功能低下，特別是性腺、甲狀腺功能低下可發生特殊類型肥胖癥。臨床上肥胖者以女性為多，特別是經產婦或經經期后或長期口服避孕藥后，提示雌激素與脂肪合成代謝有關。體內脂肪沉積又隨年齡而增長，可能由于性腺及甲狀腺等影響代謝所致。
（4）營養過剩
營養過剩與肥胖癥有密切關系，這一點無論是滸病學調查結果，還是動物實驗結果，都得到了肯定的結論。多吃、少動，機體的能量攝入大于機體的能量消耗，致使過度的能量在體內蓄積，這種能量蓄積的方式，就是脂肪堆積。
人體能量的過度攝入，不僅僅包括膳食量的大小、進食次數的多少，而且還包括膳食中碳水化合物、脂肪和蛋白質三者之間的搭配是否合理。在這三大產熱營養素中，1克葡萄糖和1克蛋白質分解產生的熱量是相等的，都是4.1千卡，而1克脂肪分解產生的熱量則是9.3千卡，是相同質量葡萄糖或蛋白質的兩倍多。因此，在碳水化合物、蛋白質和脂肪三者總量不變的情況下，加大脂肪攝入的比例，同樣會使總的熱量增多，也會發生肥胖。
（5）運動不足
運動是機體消耗能量的主要方式。在機體能量攝入基本恒定，無明顯增多，也就是飯量不大的情況下，運動不足會使機體的能量消耗小于能量攝入，也可引起肥胖。就機體能量攝入與能量消耗平衡的角度而言，運動不足比多食導致的能量過剩，更是容易引起肥胖癥的重要因素。
總之，發生肥胖的最根本原因，是機體能量攝入與能量消耗之間的動態平衡被打破，營養吸收大于體力消耗（支出）。
2.減肥應該在現代營養理論指導下進行
人體的熱量攝入大于機體的代謝消耗時，人體處于一個增重的狀態；人體的能量攝入與代謝消耗時，機體就處于一個減重的狀態。因此，減肥的基本思路就是：使機體的能量攝入小于（或者低于）機體的代謝消耗。在這一思路的指導下，或者采取控制機體的能量攝入、而不減少機體的能量攝入低于機體的代謝消耗，這樣才會動員機體的脂肪分解為機體的生理活動和代謝提供熱量，達到減肥的效果。
目前，減肥瘦身常用的方法有：一、運動減肥；二、抽脂減肥；三、藥物減肥；四、針灸減肥，以及按摩等減肥方法。這些方法除抽指減肥外，其余方法主要從上述三方面進行。如控制飲食，運用藥物、針灸或其他方法抑制食欲進而達到減少機體能量攝入；運行減肥增大機體能量消耗。針灸與某些藥物既可減少能量攝入，又可促進脂肪分解。
3.如何使減肥方法科學化、合理化
（1）運動減肥：是最常用的一種減肥方法，它是靠體力活動消耗能量物質來達到減肥的目的的。運動減肥不僅需要一定的運動量，而且需要長期堅持，同時還要配合適當的節食。實踐證明，只有運動持續時間超過30-45分鐘，人體內的脂肪才被動員起來與糖原一起供能。隨著運動時間的處長，脂肪供能的達總消耗量的85%。可見短于30-45分鐘的運動無論強度大小，脂肪消耗均不明顯。運動可提高機體的基礎代謝率，引起饑餓感，增加食欲，可導致飲食增多攝入更多熱量加劇脂肪在體內的積蓄，因此，必須配合節制飲食。運動使機體的基礎代謝提高，如果突然停止運動，會出現機體能量攝入大于能量消耗，多余的能量以脂肪的形成貯存，出現體重反彈。
（2）抽脂減肥：是通過的手術將人體局部的多余的脂肪拿掉。這種方法的優點在于見效快、效果比較明顯；而其特點是：具有較大的風險性，疼痛，手術具有嚴格的禁忌癥，沒有解決體重反彈問題等。
（3）藥物減肥：通過藥物抑制食欲或者增加機體排泄而減少體重的方法。藥物減肥的優點在于服藥方便，不需要花費大量時間；而其缺點也是明顯的：引起機體水電解質失衡，機體代謝紊亂，抵抗力低下，減肥后體重反彈嚴重等。特別是利用藥物促進脂肪的分解，多以提高機體的基礎代謝率為主，如甲狀腺素等。這類藥物對人體帶來的危害是嚴重的。它不僅促進脂肪分解，而且引起葡萄糖和蛋白質的代謝紊亂。因而在減肥過程中應嚴格禁止使用這類藥物。
（4）針灸減肥：通過針刺調節機體的飽食中樞、動員脂肪分解而達到減肥的目的。針灸減肥的優勢在于副作用小、甚或無，一般不會引起機體的代謝紊亂和水電解質失衡。
（5）節食減肥：用節食來控制對營養物質的吸收。有的人認為減肥的關鍵還是應首推節食。采用單純節食的辦法確實也能減輕體重，但研究證明在所喪失的體重中，非脂肪組織喪失占65%，而脂肪組織喪失僅占35%。再者，節食易引起饑餓感，對于大多數人來說，忍受饑餓是相當痛苦的。有研究表明，肥胖的人，其脂肪細胞可重達1.5微克，單靠節食只能使其降至0.7微克，而其他減肥方法比如適度的體育鍛煉，卻可以使其降至0.3-0.5微克。因此，單純靠節食來減肥不被人們所推崇。適當控制飲食（或節食），與其他減肥方法結合使用，以減輕體重、消除脂肪，是比較理想的辦法。
控制飲食，不可過度，一定要使機體的攝入量能滿足患者的基本需要，這包括三餐的合理分配、膳食成分的營養素結構等，使機體的攝入量與排泄處于平衡狀態。目前飲食控制推薦的標準是每日攝入1200千卡的食物為宜。過度抑制患者的食欲，使進食量明顯減少，低于機體一日所需的基本攝入量，這樣不僅易使機體處于饑餓狀態、分解蛋白質，而且會使基礎代謝降低，使減肥處于停滯狀態。在過度饑餓時，脂肪動員增強，酮體生成量超過肝外組織利用能力，容易引起血中酮體升高，稱酮血癥。酮體為酸體物質，嚴重者可導致代謝性酸中毒。更不宜采取在控制飲食的情況下加強利尿，從而對腎臟功能產生不利影響。
另外，減肥方法的不科學、不合理，也是引起體重反彈的重要因素。例如，過度利尿，使體內的水分丟失過多，處于失水狀態，當治療停止后，機體補充水分，很快便引起體重反彈。因為，要保證患者飲水攝入量，不可為眼前效果而加強利尿作用，使減肥能實實在在地減去脂肪。
減少能量消耗的方法范文3
關鍵詞： 無線傳感器網絡； 能量均衡； 扇形分簇； 簇首； 路由算法
中圖分類號： TN915?34； TP393.2 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）05?0014?05
Abstract： The low energy adaptive clustering hierarchy （LEACH） routing algorithm for wireless sensor network selects the cluster head node by means of equal probability， which is easy to result in the extreme energy loss of the whole network nodes， and reduce the network lifetime. Therefore， an improved LEACH algorithm for the selection and clustering of the cluster head node is proposed. The whole network area is divided into four fan?shaped subareas with the algorithm to perform the clustering routing in each subarea independently. The cluster head node of the base station is selected according to the node residual energy and distance to the base station. The routing mode of the node is selected according to the cluster head node and the received signal strength of the base station to balance the network energy consumption. The simulation results show that the network lifetime of the improved LEACH algorithm is 150% of the original LEACH algorithm， and its data throughout is increased by three times.
Keywords： wireless sensor network； energy balance； fan?shaped clustering； cluster head； routing algorithm
0 引 言
無線傳感網絡是由分布式部署的微型傳感器節點組成的自組織網絡，其節點數量巨大，部署區域和環境復雜，被廣泛應用于實時車輛監控、智能家居、森林防火防災等方面。其中，傳感器節點體積微小，配置的電池能量、計算能力和存儲能力有限，因此，如何均衡網絡能耗，提升網絡生存時間是合理有效設計無線傳感網絡的重要課題[1?2]。一般來說，無線傳感器網絡的路由算法應該具有能量優先，基于局部的拓撲結構，以數據為中心的特點?，F在國內外已經提出了很多經典的無線傳感器網絡路由算法，有以數據中心為主的[3]，有以數據傳輸質量為主的[4]，有以節點地理位置信息為主的[5]等，其中以網絡構成的結構劃分的，分為平面路由算法和分層路由算法。分層路由最經典的算法為LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）算法。LEACH算法在稻莼憔?、拓坡栆暫湍芰啃史矫婢哂忻黠@的優勢。
現有大量文獻對LEACH算法進行改進，以提升其性能。文獻[5]提出并對比了三種通過把節點自身的位置坐標和當前能量狀況匯報給基站，基站根據這些因素選取簇首的方法，但對于地理位置的獲取會消耗很大能量，同時沒有考慮到鏈首個數占整體節點總數的比例，導致不均衡。文獻[6]提出了簇首多跳算法，使得簇首之間形成一個多跳的最優路徑，減少簇首的能量消耗，但是延長了路徑，從而使數據傳輸過程加長，時效性變弱。文獻[7]提出引入簇成員數門限和合并極小簇的方法，首先估計簇首能量消耗的情況，然后人為的控制節點休眠的狀況來配合簇首消息的傳送，雖然能量消耗方面得到改善，但是在時效性方面沒有充分考慮。文獻[8]考慮節點剩余能量和通信半徑，選擇簇首節點以減少整個傳感網絡中簇首節點的數目，延長網絡整體壽命。
本文考慮到能量消耗均衡性，網絡壽命長短因素，提出基于扇形分簇的路由算法，縮小分簇范圍進行通信。然后，根據剩余能量、通信距離選取簇首節點，均衡能量消耗，延長網絡壽命。
1 系統模型
LEACH示意圖如圖1所示，假定其覆蓋一定區域的無線傳感網絡，并且有以下假設[9]：
假設1：基站與整個網絡的位置保持不變，基站與整個網絡中的節點距離較遠。
假設2：每個節點有著同樣性質、有限的能量、與基站直接通信的特性。
假設3：節點計算能力較強，支持TDMA。
假設4：WSN節點發送信息的功率可以變化、調整。
節點間的數據通信采用一階無線電模型（First Order Radio Model），通信模型如圖2所示。
這種通信模式有比較成熟的能量消耗計算體系。該模型假設WSN節點有著相同的計算能力，有限的能量；電信號在不同方向上的路徑損耗一樣。當傳輸長為m bit的信息經過距離[d]的過程中，節點的能量消耗如下：
數據發送：
[ETx（m，d）=Eelec?m+εfs?m?d2， d
數據接收：
[ERx=Eelec] （2）
數據融合：
[EGx=Eg?m] （3）
式中：[εfs]是信號放大器的放大倍數；[Eelec]是發送和接收信息時對應的數據處理模塊消耗的能量。由于傳感器節點間距離不同，傳播環境迥異，因此，傳播相同數據量的能量消耗不同。式（1）中不同的能量消耗表征不同傳播距離和傳播環境對能量消耗的影響。其中，[d]是數據通信的距離；[d0]是節點的通信半徑；[εmp]是信道傳輸能量衰減系數，通信傳輸距離越短，能量消耗越少。
2 LEACH算法流程
LEACH算法將傳感器節點分為若干個簇，每個簇內節點的信息匯聚至簇首節點后，由簇首節點轉發至基站。匯聚轉發的工作方式能夠提升LEACH算法的能量效率。此外，由于簇首節點的能量消耗較大，各個節點根據剩余能量狀況輪流擔任簇首節點，提升網絡整體壽命[10]。
LEACH算法以循環也就是“輪（round）”的方式執行簇的構造過程。每輪都由兩階段組成：初始化簇的建立階段和數據傳輸階段，具體時序示意圖如圖3所示。
2.1 初始化簇階段
初始化簇階段分為簇首選取和成簇過程兩個步驟。
Step1：簇首選取。網絡中所有的節點會隨機產生一個在0～1之間的數，網絡會設定一個門限值[T（n）]如式（4）所示，基站會把節點產生的隨機數與設定的門限[T（n）]進行比較，會選擇小于[T（n）]的節點作為簇首。
[T（n）=Q1-Q?（lmod1Q） ， n∈G0， otherwise] （4）
式中：[Q]為每輪簇首節點與[n]個節點的比率；[l]為第[l]輪；[G]為在之前的幾輪中沒有被選為簇首節點的總和。
Step2：成簇過程。節點被選為簇首后會向其他所有節點廣播自己被選為簇首的消息。其他節點在接收到消息之后，根據最小能量的原則通過比較，判斷發送這些消息的節點的功率大小來選擇加入到相應的簇。一般節點會選擇接收到的功率越大的簇首節點形成的簇；然后發送自己要加入相應簇的消息給相應的簇首節點。簇首節點收到消息后會給節點一個回應，并將該節點加入自己的路由表中。
2.2 數據發送和接收
當所有傳感器節點都形成簇之后，節點間采用TDMA方式發送數據。各個節點的數據在簇頭節點處融合，然后由簇頭節點轉發給基站。一個簇分配方案維持數據通信一段時間后，重新進行下一輪的簇分配，以避免對簇首節點的能量過度消耗，提升網絡整體壽命。
3 改進LEACH算法原理
從LEACH算法中可知，以輪的方式等概率的選取簇首，并沒有考慮剩余能量的因素。對于剩余能量不同的節點當選簇首的幾率是一樣的。如果剩余能量偏低的節點被選為簇首，很容易耗盡能量，降低整個網絡的壽命。此外，在LEACH算法中，節點根據接收信號的強度來選擇簇首。若該節點距離簇首節點較遠，路徑損耗較高[11]，因此，節點能量會過早消耗而死亡，導致網絡的通信出現黑洞。
針對這些缺點，綜合考慮節點的能量和整個網絡信息傳輸的及時性，本文在基于LEACH算法的基礎上提出了改進LEACH算法。該算法把整個網絡劃分為四個扇形分區；基站在每個扇形分區中通過比較每個節點產生的隨機數和節點的剩余能量選擇簇首，接著基站公布簇首的消息，節點根據接收到的該區域的消息強度、與簇首和基站的距離比較選擇加入簇還是選擇直接與基站進行通信。
3.1 扇形結構模型
由于覆蓋區域為圓形時，傳感器節點間的最大距離比覆蓋^域為其他形狀時要小，本文假定圓形覆蓋區域，基站位于圓形覆蓋區域中心。同時，為了進一步縮小節點間的最大距離，同時減少由于網絡中節點死亡而重新分簇帶來的通信開銷，改進LEACH算法將圓形覆蓋區域分為4個扇區，如圖4所示。在每個扇區內，分別進行LEACH算法路由。選定某個參考點后，4個扇區分別記為扇區編號num={1，2，3，4}，圓心角[θ=π2。]
3.2 扇區編號確定
劃分好區域后，所有傳感器節點進行分簇時需要確定每個節點所在的扇區編號及在扇區的具置，方法如下：
（1） 計算節點的極坐標角度。所有的節點需要將自己的位置信息與ID信息發送給基站，基站根據正切函數特征進行計算。把圓放到直角坐標系中，圓心[O]的坐標為（0，0），設任意一個點[i]的坐標為[（x（i），y（i）），]如圖5所示。
（2） 確定節點所在區域。將節點[i]對應的角度[α]與圓心角[θ]相除，得到整數[k（i），]比較[k（i）]與已經劃分好區域的編號[num（n），]獲得節點[i]所在的區域編號[k（i），]即：
所有節點的極坐標角度和扇區編號構成一個矩陣，記為Loc，其中，[Loc=（i）={a（i），k（i）}。]
3.3 簇首選取
改進LEACH算法同時考慮通信距離和節點剩余能量來選擇簇首節點，并且在每一輪都會進行選取，流程圖如圖6所示。
簇首節點選擇過程分為兩步：
Step1：先按照LEACH算法機制，比較每個節點產生的隨機數與網絡給定的閾值[T（n），]在低于閾值的節點中選擇簇首節點。
Step2：在第一步選擇的節點中，綜合考慮節點的能量和與基站的距離，進行簇首節點選擇。具體選擇的準則為：
[Q=Edis] （9）
式中：[E]為節點的剩余能量；dis為節點與基站之間的距離。由式（1）可以看出，距離dis也與[Q]成反比，距離基站越遠的節點消耗的能量更大，因此該點被選為簇頭的幾率也比較小。
綜上所述，剩余能量越多，離基站距離越近的節點成為最終簇首節點的概率越大。
3.4 分簇通信過程
當簇首節點選定以后，基站會向各個扇區廣播相應區域簇首節點的消息。各個扇區內對應的節點知道自己為簇首后，就會在自己的覆蓋區域內自己是簇首的消息。各個扇區的普通節點會根據自己接收到的來自簇首的信息和接收到來自基站的信息強度和相應的距離判斷是選擇加入簇還是直接與基站進行通信。當選擇加入簇后，會給相應的簇首發送消息，同時簇首也會相應的給回應。對于不加入簇中的節點，就只會把測量的消息直接發送給基站，流程圖如圖7所示。
在每輪傳輸數據時，各個區域簇內的節點會把測量到的信息數據發送到相應的簇首，簇首節點傳送到基站，而簇外的節點會把消息直接傳輸給基站。當節點為普通節點或者是簇外節點時，能量消耗只包括節點將數據發送的能量；當節點為簇首節點時，能量消耗為節點接收、融合以及發送數據的能量總和。
4 仿真結果分析
為了評估改進LEACH算法的性能，使用Matlab進行仿真，重點分析經過一定輪數網絡節點的死亡個數和網絡傳輸數據的情況[12]。假定基站固定且位于監測區域的最中心，遠離傳感器節點；所有的節點計算能力和能量容量一樣；節點具有與其他節點和基站進行通信的能力；節點的位置固定不動。同時對比了原有的兩種改進算法LEACH1，LEACH2。其中，LEACH1是由文獻[13]提出的只針對簇首選取改進的算法，采用粒子群算法進行分區，分別在各個區域通過節點剩余能量選取簇首的方法。LEACH2是文獻[14]提出的結合LEACH與PEGASIS的改進算法，通過對節點分區分簇，把不同簇的簇首連成鏈進行通信的方法。
仿真中假定基站坐標為（0，0），數據包的長度為3 000 b，控制包的長度較小，可以忽略不計，其他的實驗參數設置如表1所示。
首先對兩種原有算法和LEACH算法在不同輪數死亡節點總數的統計進行比較，具體顯示結果如圖8所示。
從圖8可以看出，當運行到500輪左右時，四種算法都出現了節點開始死亡的現象。LEACH和LEACH2算法的節點死亡速度比較快。經過1 500輪左右，使用這兩種算法的無線傳感網絡節點死亡率達到最大限度。到將近2 000輪左右時，兩種算法的節點死亡速度接緩，并將近全部死亡。這是由于這兩種算法沒有考慮節點剩余能量的影響，導致部分節點過早死亡。而改進LEACH算法和LEACH1算法的節點死亡狀況在一開始比較平緩，到1 300輪左右時速度變快，但都沒有LEACH快，并且在LEACH接近死亡時，改進算法中還存活將近20個節點。可以看出，改進算法比原有算法更好地延長了網絡壽命，并且比LEACH算法在節點存活概率方面提升了20%，節約了能量的消耗，延長了網絡的生命周期。
幾種算法數據傳輸性能的比較如圖9所示。
由圖9可知，隨著輪數的增大，四種算法數據傳輸的量都在增加，并且改進LEACH算法與原有算法的數據傳輸差距也隨之增大，當到1 000輪左右時，改進算法的數據傳輸量是LEACH算法的3倍。LEACH算法和改進算法LEACH2在1 500輪左右時，數據傳輸量的增加趨于穩定，而改進算法和另外一種算法LEACH1的數據傳輸量一直在快速增加，當到2 000輪左右時，LEACH和LEACH2算法已經達到了最大數據傳輸量，而改進算法的數據傳輸量還在增加，并且將要達到LEACH算法的4倍，明顯提高了數據傳輸效率。因此，本文提出的改進算法通過合理使用節點能量，能夠提高網絡有效數據的傳輸量。
5 結 語
本文綜合考慮了扇形分區和節點剩余能量，對LEACH算法進行改進。仿真結果表明，改進LEACH算法能夠提升約150%的網絡壽命，同時能夠傳輸4倍于對比算法的數據量；該算法在均衡了能量消耗的同時還增強了網絡接收數據信息的及時性，提高了網絡的利用率，增加了網絡生存時間。
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減少能量消耗的方法范文4
關鍵詞：無線傳感器網絡 ；Q學習；路由；能量負載均衡
中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A
Abstract： Aiming at dealing with the problems of energy consumption and load balancing in wireless sensor networks that traditional routing algorithm cannot solve， a new energy load balancing algorithm based on Q-learning is proposed， which takes into account the number of hops， the residual energy of sensor nodes and the node energy consumption， to estimate the state of the network through multi hop and residual energy， and find the optimal routing strategy with the lowest of the complexity. The data are transferred along routine with minimum the energy consumption and the balanced load， thus reducing network energy consumption and prolong the network life cycle. The simulation results showed that the algorithm has a good effect in survival nodes， transfer success rate and residual energy distribution and transmission， which indicates that the algorithm can effectively reduce energy consumption and prolong the network lifetime.
Key words： wireless sensor network Q learning routing energy-efficient load-balancing
1 引 言
o線傳感器網絡（Wireless Sensor Network， WSN）由傳感器節點組成，其計算和交互信息的能力受到約束 [1]。無線傳感器網絡的工作方式主要是傳感器節點采集環境中的信息的同時通過轉發機制最終把這些信息傳遞到稱之為Sink節點[2]的網關節點或匯聚節點，接著通過微波、衛星通信或其他方式將匯集到的信息傳送到一個主要的位置，直至到達觀測者的接收終端。在整個信息的傳送過程中，中間的傳感器節點需要根據當前的狀態來選擇下一跳的節點。然而，從整體和長期來看，全局信息的缺乏使得所選擇的下一跳轉發節點往往未必最佳的。所以，人們更加關注無線傳感器網絡的路由問題。
在無線傳感器網絡中，Sink節點附近需要比其他節點轉發更多的數據包，從而引起不均勻的網絡節點能量消耗。由于這個限制在傳統的網絡路由算法中很少被考慮到，這往往會導致靠近Sink節點或者關鍵路上的節點由于過早消耗完能量而提前“死亡”，進而整個網絡的功能受到較大影響。另一方面，無線傳感器網絡較高的動態性使得節點間需要頻繁交換信息以便節點了解網絡的動態變化情況。
無線傳感器網絡路由算法是一個多目標優化問題：在保證節點能實時掌握網絡動態情況的前提下，保證信息發送的正確性并盡可能發送最小數量的數據包以減少能耗，并從網絡整體的角度延長網絡的生命期。近年來，針對由于節點提前死亡而導致網絡生存周期短的問題，很多相關的算法被研究人員所提出。算法EAMHR[3]實現了能量跳數最小路由，但未能從網絡的整體角度考慮均勻分配節點能量消耗。Ileri等人[4]將貨幣機制引入無線傳感網，節點間在通信時支付一定的“貨幣”作為代價，但是由于其方法要求節點頻繁的協商，在加劇了鏈路的負擔的同時也增加了節點能量的消耗。李響等人[5]提出一種基于能量感知的多路徑路由算法，但是其路徑維護的方法較為復雜。賈杰等人[6]提出了一種基于博弈論的路由策略。但是，由于需要掌握的全局節點信息比較多，而傳感器節點的存儲和計算能力有限，因此，其方法實用性有限。董國勇等人[7]提出了一種基于蟻群算法的能量均衡路由算法，但是派遣螞蟻會造成通信開銷和網絡額外負載。
針對能量消耗不均衡而導致的網絡生存周期短的問題，本文提出了一個基于Q學習的無線傳感網絡路由算法，該算法在保證把信息經過傳感節點轉發到Sink節點的前提下，能夠找出能源消耗和性能的最優平衡點。算法以全局網絡作為著眼點進行優化，網絡中的節點交換剩余能量，彼此之間的狀態-動作對和功能以協作的方式進行協調，使得整個網絡的生存周期最長。本文余下的內容組織如下：首先，介紹強化學習一些相關工作和相關路由算法；然后，給出算法建模過程和詳細描述；接著，進行仿真實驗，給出結果和相關分析；最后，給出結論。
2 相關工作
2.1 無線傳感器路由
路由的選擇是無線傳感網絡的基礎。根據無線傳感網絡自身的特點而進行的路由優化通常需要針對以下幾點：（1）尋找路由中距離最短的傳輸路徑；（2）均衡、調節節點負載，延長網絡壽命；（3）使節點能及時了解網絡的動態變化；（4）即使一條傳輸線路中斷，節點仍然可以將信息傳輸到目的節點。為了提高能量受限的無線傳感網絡的生存周期來實現網絡的均衡負載，通常把負載調整到不同的路徑或者節點，這樣能量消耗在各節點中得到平衡。通常，路由算法既要使傳輸所消耗的能量最小，又要盡可能避開那些剩余能量較少的節點，從而延L其壽命，達到最大化網絡生存時間的目的。總的來看，無線傳感網絡的路由算法主要可以分為以下兩類。
3 基于Q學習的能量負載均衡路由
當前的節能路由模型很少把降低能耗和負載均衡很好的綜合起來考慮，并且解決問題的思路相對比較片面，往往需要通過計算整條路徑上的消耗值來實現路由的選擇。為了解決當前路由模型的不足即實現最小化能量消耗的同時也考慮均衡節點的負載，本文提出一種基于Q學習的能量負載均衡的路由算法（Q-learning based energy-efficient load-balancing routing，Q-E2LBR）。Q-E2LBR算法利用強化學習的思想建模，充分考慮多跳和殘余能量來達到最小化整體能量開銷和最大化網絡的生存周期。Q-E2LBR算法使數據包沿一個接近最優的路徑轉發到Sink節點并使用一個節點不斷地記錄它相鄰節點的Q值且能夠在獲得包的時候立即更新它，當前節點的Q值在其相鄰節點的副本中評估，由于無需反饋數據包，減少了數據通信量并延長了網絡的生命周期。
3.1 模型和算法描述
無線傳感網中每個傳感器節點都具有一定的計算能力和存儲能力，將這些特點考慮進來，就可以得到與之前的算法不同的方法。在本文所提出的算法中，無線傳感網絡中的每一個傳感器節點都被視為一個agent，這樣整個無線傳感網絡就可以建模成一個多agent系統；每個agent在其鄰居節點中選擇不同的節點，作為下一跳節點，從而構造出最優路徑。通過不斷地取樣和學習，Q值將會最終收斂到一個穩定的值。將整個無線傳感器網絡作為一個多agent系統。為了找到最優路徑，每一個agent選擇一個最優的鄰接節作為下一個路由目標。
無線傳感器網絡可以被描述為多個agent的強化學習問題。在某種意義上來說，學習網絡路由的最優控制可以被視為和其他agent迭代并行的學習一個情節的任務。假設有多個節點的無線傳感器網絡隨機部署在一個特定的區域具有以下特點：（1）所有傳感器有能量限制；（2）任何傳感器和接收器之間需要通過一跳或者多跳通信；（3）傳感器的發射功率保持穩定；（4）傳感器可以獲得自身的信息和相鄰節點的信息。
3.2 模型設計
強化學習算法需要對狀態、動作和獎賞函數進行建模。接下來介紹算法各元素的建模過程。
在無線傳感器網絡中，狀態是指某個節點ni的自身信息及其所有鄰接節點的信息。一個無線傳感器網絡由多個節點所構成，其網絡狀態 是所有節點狀態的集合。在t時刻，無線傳感器網絡處于狀態S，則傳感器節點ni選擇動作 ，表示其選擇節點nj作為信息接收點，傳輸路徑為節點ni直接連接到節點nj的信道。由于強化學習方法采用Q值評估狀態-動作，所以此時選擇最高的Q值所對應的動作。
本文提出的Q-E2LBR算法在能量消耗最小化的同時均衡網絡節點的負載均衡。因此在設計獎賞函數時，需要考慮在路徑REt的剩余能量，從源節點到目標節點的跳數H以及在節點ni和節點nj之間傳輸所耗費的能量 。一個節點獲得一個立即獎賞并轉發一些數據包之后，對于剩余能量的值、能量消耗和必要的Q值進行編碼，使得在其數據包到達目標節點后得到一個額外的目標獎勵。
3.3 算法描述
在學習階段，Sink節點在特定的時間內傳播啟動數據包并在其中封裝了能量信息和跳計數，初始化Q值為0；然后，每個節點從相鄰的節點得到學習信息，包括了相鄰節點的Q值、無線傳感網絡中的跳數、節點能量消耗情況；接著，以滿足Boltzmann分布的概率選擇動作；隨后，將跳數信息、獎賞信息和剩余能量信息存入模型中并在模型中進行動作值函數的迭代更新；Sink節點周期性地向鄰居節點發送學習消息使得每個節點可以轉發接收到的學習消息并且更新模型；最后，Sink節點周期性地向鄰居節點發送學習消息，各鄰居節點不斷地向下一個節點發送學習消息的同時各節點不斷更新內部模型，通過不斷的迭代，評估值就逐步接近收斂。具體如算法1所示。
算法1 基于Q學習的能量負載均衡的路由算法（Q-learning based energy-efficient load-balancing routing，Q-E2LBR）
輸入：能量信息E
輸出：路由路徑R
1： 初始化：Q0，路由Rnull，跳數hop0，RE0
2： for all 節點
3： for節點 i 的所有相鄰節點
4： 節點i 從相鄰節點j獲得的Q值
5： 計算得到節點i到下一Sink節點的跳數hop（i）
6： 計算從節點i的開始的總跳數H
7： 計算跳數關于節點i能量的消耗
8： 計算獎賞函數
9： 采取動作a，觀察a’和s’
10：
11：
12： for節點 i 的所有相鄰節點
13： 計算節點i選擇節點j的作為下一個發送節點的概率
14： end for
15： 選擇pi，j最大的節點j作為下一個發送節點
16： 更新能量EE - Eh
17： if 節點j加入后不會有環
18： 將節點j加入到路由R中
19： end if
20： end for
21： return R
本文的算法在傳統算法的基礎上綜合考慮了跳數、節點能量消耗等情況，由于傳統的考慮能量的算法仍需要計算能量值，因此，本文的算法并沒有過多的增加計算量，計算復雜度沒有明顯增加。
4 仿真實驗與結果
本文使用NS2網絡[15]評估算法。模擬環境是一個長寬都為100米的矩形區域，且存在100個傳感器節點被隨機部署在這個區域中。傳感器的最大通信距離是15米，每個節點最初的能量均服從均勻分布區間[6000，10000]。平均實驗結果從100次模擬的不同拓撲結構中獲得。
在無線傳感器網絡中，GT算法是一種效果比較好的經典算法[16]，因此本文實驗從3個方面將Q-E2LBR算法和GT算法進行比較：節點的生存數，剩余能量分布和節點和傳輸成功率。
圖1顯示了在5分鐘內Q-E2LBR算法和GT算法的存活下來的節點。Q-E2LBR算法存活的節點數量明顯多于GT算法并且隨時間的推移差距越來越大。圖1的結果說明在節點生存數方面，Q-E2LBR算法優于GT算法。從圖1還可以看出，Q-E2LBR算法在給定的300秒時間內的節點存活量高于GT算法，因此可以分析得出，Q-E2LBR算法所需額外的計算能量在各節點所能提供的計算能量的范圍之內。
圖2給出了5分鐘內Q-E2LBR算法和GT算法運行了一段時間后的結果。Q-E2LBR算法的能量傳播比GT算法在整個網絡過程中要更加均勻，這表明了在Q-E2LBR算法中路徑選擇更加合適。Q-E2LBR算法從節點的剩余能量的改變中選擇了路由路徑。盡管GT算法也考慮了能量的均勻性，但其能量流失速度高于Q-E2LBR算法。由于無線傳感器網絡中，節點的計算量越大，其存活時間越短，圖2的結果說明在剩余能量分布方面，Q-E2LBR算法好于GT算法。從圖2還可以看出，Q-E2LBR算法在給定的300秒時間內的節點剩余能量高于GT算法，因此可以分析得出，Q-E2LBR算法化了網絡所節省的節點所需的計算能量，大于其所需要增加的計算量所需的能量。
圖3展示了Q-E2LBR算法和GT算法成功傳輸率情況。在最初30秒內，Q-E2LBR算法傳播的成功率低于GT算法。主要原因在于Q-E2LBR算法使用了強化學習的“試錯”機制，在最初的階段，Q-E2LBR算法會有意識的嘗試“試錯式”的學習并在很短的時間內算法學習到足夠的經驗之后出現性能的一次較大提高。Q-E2LBR算法有5次傳輸質量的提高，前3次質量提高出現在100秒內，并且提高幅度較大，后2次的質量提高耗時較長，并且提高幅度不大，這說明Q-E2LBR算法在傳輸質量這一指標上能很快的向最優值收斂后慢慢逼近。同時，從圖3中也可以看出，在給定的300秒時間內，Q-E2LBR算法傳輸的量和GT算法相當，因此可以看出，Q-E2LBR算法并沒有過多的增加計算量。整體而言，Q-E2LBR算法優于GT算法。
4 結 論
無線傳感器網絡中傳感器節點的能耗問題不統一導致節點在關鍵路徑中的Sink節點和其他節點過早死亡而導致了網絡的生命周期縮短。本文提出了一種高效節能、負載平衡的路由算法Q-E2LBR，通過Q學習計算行動狀態值函數，并通過Boltzmann分布計算行動的概率。經過充分考慮剩余能量、能量消耗和跳數等因素后，Q-E2LBR算法能夠平衡能量消耗并延長網絡生命周期。模擬實驗表明，Q-E2LBR算法可以在均勻地分布網絡流量，改善網絡生命周期的同時保證有較高的傳輸成功率。
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減少能量消耗的方法范文5
營養支持治療的意義
在胃腸功能衰竭和嚴重疾病狀況下維持機體完整的營養①重癥急性胰腺炎患者處于高代謝和高分解狀態，能量消耗明顯增加，通過適當的途徑提供合理的營養底物，盡可能降低機體組織的分解，預防和減輕營養不良；②通過適當的途徑和特殊底物的給予糾正重癥急性胰腺炎患者異常的營養物代謝，如高血糖、低蛋白血癥、低鈣和低鎂等；③幾乎所有重癥急性胰腺炎都有不同程度腸動力和屏障功能障礙（腸麻痹、胃蠕動遲緩及十二指腸淤滯），部分患者存在腸管損傷，胃腸功能要經過相當長時間才能逐漸恢復，營養支持貫穿重癥急性胰腺炎治療的全過程。
對疾病惡化的病理過程有著積極的阻斷作用①禁食胃腸減壓，營養支持應用，讓胰腺處于休息狀態，減少胰腺分泌，減輕胰酶激活以及胰腺和周圍組織的腐蝕，防止胰周炎癥的繼續發展。②早期腸內營養有助改善腸黏膜屏障，減少內毒素和細菌易位，減輕炎性反應，降低重癥急性胰腺炎患者后期感染和多臟器功能障礙綜合征的發生。③同時許多特殊營養物（谷氨酰胺、ω-3脂肪酸等）的給予可以調節炎性免疫反應，增強腸黏膜屏障。
重癥急性胰腺炎患者不同時期營養支持方法
重癥急性胰腺炎病程的不同階段所需能量不同。在起病早期即全身炎癥反應綜合征期，機體全身處于應激狀態，全身炎癥反應綜合征引起的全身毛細血管滲漏綜合征導致嚴重的體液正平衡，處于全身炎癥反應綜合征上調階段，應以平衡鹽等晶體液補充為主，病情嚴重者需輸入適量血漿代用品如6%中分子經乙基淀粉200/0.5和6%中分子經乙基淀粉130/0.4等，既可擴容亦能防止液體滲漏。此階段不需補充特別的營養支持。發病1周左右全身炎性反應綜合征下調，體液負平衡開始出現，但機體仍處應激狀態，分解代謝遠大于合成代謝，能量消耗遠高于正常人。此階段，可行中心靜脈置管腸外營養，可按20～30kcal/（kg·日）的低限開始提供能量，再逐步增加。能量來源主要由葡萄糖和脂肪雙能源供能，二者可各占50%；氨基酸作為氮源，按100～120（kcal熱能）：19（氮）給予；按胰糖比1：（4—6）補充胰島素，使血糖控制在10mmol/L以內；監測甘油三酯不應超過5.65mmol/L，否則應停用脂肪乳劑。發病10～14天，可考慮加腸內營養。前提條件是：①血液動力學和心肺功能穩定。②胃腸道功能恢復、腹脹減輕。滿足此前提條件下應盡早置鼻空腸營養管行腸內營養。開始先灌注生理鹽水1～2天，再灌注半稀釋營養制劑1～2天，逐步過渡到全營養制劑。灌注速度80～100ml/小時，能量密度不宜超過1kcal/ml。腸內營養熱量逐步增加，腸外營養熱量逐步減少，最終過渡到全腸內營養。營養制劑應根據患者的情況選擇，如選用短肽型腸內營養制劑如百普素、百普力等，近段空腸吸收好，對于血糖波動大、胰島素抵抗嚴重者，可選用短鏈脂肪酸類制劑如瑞代等，同時靜脈用或口服谷胺酞胺類制劑等。發病3周左右，若患者全腸內營養耐受情況良好，可考慮讓患者帶管試飲溫開水和生理鹽水，少量多次，觀察患者耐受情況，若無不適，逐漸增加。反之則停止試飲。然后加口飼營養制劑或米湯、面湯、魚湯等，并將腸內營養營養制劑逐漸減量，直至完全口飼。最后達到由流質到半流質、普食。
重癥急性胰腺炎營養支持的需要量
在重癥急性胰腺炎急性期，患者存在的高代謝高分解幾乎是不可避免的，因此這階段營養支持原則是糾正代謝紊亂，盡可能將蛋白質的丟失減少到合理水平，既不要因營養物不足造成機體額外的分解，也不要因不合理的營養支持，給呼吸循環系統和肝臟增加不適當的負荷是營養治療的目標。營養途徑以腸外營養為主，熱卡攝入在1.0-1.1倍靜息能量消耗量或20kcal/（kg·日）左有，氮量0.2-0.24g/（kg·日），在嚴密檢測血脂的情況下，對無高脂血癥的患者可應用脂肪乳劑，如果脂肪廓清良好，糖脂比例可達到5：5。
減少能量消耗的方法范文6
能量消耗限制了智力的發展
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展。
人腦體積不可能再增加
在200l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惟一因素，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，可以節省很多能量，這就如同今天我們看到的電腦處理器。
