DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 2. 初始冲击载荷计算及分析 地震勘探的震源装药多采用柱状装药，在讨论柱状装药震源的激发岩性对爆炸透射波比能量的影响时，首先假设了以下四个条件：(1) 柱状装药处于无限岩石介质内部；(2) 震源装药为轴对称起爆；(3) 震源装药结构是耦合装药；(4)炮孔堵塞情况良好。 2.1. 初始冲击载荷计算模型 因为假设震源装药为轴对称起爆，所以炸药爆炸后冲击波沿着炮孔轴向均匀分布。通常工业炸药的冲击阻抗小于岩石的冲击阻抗，因此在炮孔孔壁处入射一冲击波的同时向爆轰产物中反射一冲击波，如图1所示。图中(1)、(2)区分别为爆轰产物中反射冲击波的波前、波后区。图中(3)、(4)区为岩石中透射冲击波的波后、波前区，透射冲击波和反射冲击波之间存在一界面。 在(1)区，即爆轰产物中，在考虑反射冲击波前、后质点的运动方向，可以得到 [ 3 ] ： (1) 式中， 、 为反射冲击波前、后的质点速度， ； 、 为反射冲击波前、后介质的密度， ； 、 为反射冲击波前、后的压力， ； 、 为透射冲击波前、后的质点速度， ； 、 为透射冲击波前、后介质的密度， ； 、 为透射冲击波前、后的压力， 。 根据冲击波的Hugoniot方程，则有： (2) 其中 ， 为反射冲击波前、后气体的内能。由于反射冲击波前后的爆轰产物受到绝热压缩，其等熵方程为： (3) 相应的能量方程可写成： (4) 式中 、 是与炸药有关的常数，对于大多数炸药，一般近似取 。将式(3)和(4)代入式(2)可得 (5) 由凝聚炸药的爆轰理论可知，爆轰参数 、 、 可表述为 [ 4 ] ： (6) (7) (8) 式中， 炸药的密度， ； 为炸药的爆速， 。将式(6)~(8)代入式(1)可得： (9) 另外，对于已经传入冲击波的岩石介质，因为 ，且 ，可以忽略，所以根据式(1)有： 图1. 透射、反射冲击波传播 (10) 式中v、P为岩石中透射冲击波后的质点速度、压力； 、 为透射冲击波前、后岩石密度。在冲击波载荷作用下，岩石的状态方程为： (11) 其中： ， 为岩石的纵波波速， 。根据界面的连续性条件： (12) 所以联立(9)~(12)式，使用MATLAB编程求解方程组即可计算得到孔壁处的初始参数P，v。 2.2. 计算结果及分析 按照上述计算模型，对几种不同激发方式震源激发时，孔壁的初始参数进行了计算。图2和图3分别描述了石灰岩和砂岩两种典型的岩石在装药性质不同时孔壁透射冲击波的初始压力P和孔壁质点初始运动速度随装药爆速D的变化情况；图4分别描述了乳化、TNT、RDX三种炸药在不同岩石中激发时孔壁透射冲击波的初始压力P和洞壁质点初始运动速度随岩石波阻抗的变化。其中，几种炸药的密度和爆速如表1所示[ 5 ] ，典型岩石的密度和爆速如表2所示[ 6 ] 。由图2和图3可知孔壁透射冲击波的初始压力P和孔壁质点初始运动速度v随装药爆速D的增大而增大。由图4可知孔壁透射冲击波的初始压力P随岩石波阻抗的增大而增大，但是孔壁质点初始运动速度v随岩石波阻抗的增大而减小。
system: [SYSTEM]

user: 3. 爆炸载荷随时间变化的计算及分析 3.1. 计算模型 孔壁获得爆炸初始参数以后开始膨胀运动，由于孔壁变形，有稀疏波传入爆轰产物。在孔壁变形过程中，设某一时刻爆炸产生气体压力为 ，其中t是由初始时刻算起的时间。爆炸产生的等熵方程为 (13) 式中A为常数。设爆炸空腔在t时刻的体积为 ，爆生产物的密度为 ，所以在 时刻的爆炸产物的体积为 ，密度为 。由空腔内爆炸产物质量相等原则，可以得到 (14) 图2. P~D变化图 图3. v~D变化图 图4. 孔壁初始参数随波阻抗变化 Table 1 The parameters of typical explosiv 炸药名称 密度(kg/m 3 ) 爆速(m/s) 2 # 岩石铵梯油 1000 3200 1 # 岩石硝铵 1000 3400 1 # 岩石水胶 1100 4380 2 # 岩石乳化 1300 4500 铵梯炸药 1600 5200 TNT 1600 7000 特屈儿 1630 7400 B炸药 1690 7990 太安 1770 8600 RDX 1796 8741 奥克托今 1877 9010 表1. 典型炸药的性能参数 Table 2 The parameters of typical roc 岩石种类 密度(kg/m 3 ) 纵波波速(m/s) 波阻抗 砂岩 2100 3000 6，300，000 花岗岩 2600 4350 11，310，000 大理岩 2700 4400 11，880，000 石英岩 2650 4900 12，985，000 灰岩 2650 5500 14，575，000 玄武岩 2700 5400 14，580，000 辉绿岩 2850 6300 17，955，000 白云岩 2800 6700 18，760，000 辉长岩 3100 6300 19，530，000 表2. 典型岩石的性能参数 轴向长度尺寸变化可以忽略的柱状装药爆炸时，t时刻爆腔的体积 和 时刻爆腔的体积 分别正比于爆腔半径 和 的平方，因此根据式(13)和式(14)可以推出： (15) 式中 是时间增量， 和 分别是 和t时刻的爆炸空腔半径。如果 选的足够小，则 时刻爆炸气体膨胀速度 可视为t时刻的孔壁变形速度 。在 时刻，由于孔壁变形，有一稀疏波传入爆生气体，使得爆生气体的膨胀速度 迅速增大到孔壁的变形速度 ，而爆生气体的压力也相应地由 变为 。因为在孔壁变形过程中，根据压力和质点速度的增量满足如下关系， (16) 所以对于爆生气体有 (17) 根据爆生气体内声速 的基本关系 (18) 可得 (19) (20) (21) 将上述三式代入(2.17)可得 (22) 由声速公式和爆生气体的等熵方程还可得 (23) 式中 是t时刻爆生气体的声速； 是 时刻爆生气体的声速。 另孔壁岩体内的动量守恒为： (24) 质量守恒为： (25) 岩石的状态方程为 (26) 由上述三式可以得到 (27) 联立(12)、(22)和(27)式可求出t时刻的孔壁压力、孔壁变形速度等随时间变化的规律。 3.2. 计算方法及结果分析 爆生气体等熵指数 是压力 的函数，计算中按下列取值： 时，取 ， 时，取 。计算时，首先按照论文1.1节所述方法求出洞壁透射冲击波初始压力、洞壁初始膨胀速度，而爆炸空腔半径为 (28) 式中 是爆炸空腔初始半径(即柱状装药半径)，因 是未知函数，因此无法精确求解。如果采用数值积分，上式可写为 (29) 式中 ，由洞壁质点速度初值 和 求出 ；由洞壁透射波压力初始值 和 求出 ；再由洞壁透射波压力初始值 和 、 求出 ；另由 和 ， 求出 ；最后再由 ，利用(12)、(22)和(27)式求出 、 和其它洞壁爆炸作用参量，令 ， 称为空腔比。重复上述计算，由 时刻的有关参量，进而求出 的有关参量。以此类推，逐次迭代，最后求出孔壁内爆炸作用参量 、 随时间的变化规律。 按照上述计算方法编制了不同岩性三种情况震源激发后孔壁质点压力和质点速度随时间变化的计算程序。计算时 等于0.0002 s，编制程序设置的迭代次数为20次，即分别计算得到不同时间内的20个数值，计算结果作图得到图5~图6。 图5和图6是震源装药为乳化炸药和装药R = 0.5 m时，在不同岩石介质中激发的孔壁质点速度和压力参数随时间变化的曲线图，该激发条件下，孔壁的质点速度和压力随时间变化的规律是不同的，孔壁质点速度为硬度较小的砂岩更大，随着岩石密度增大依次减小；但是孔壁压力为高密度岩石更大，随着岩石密度减小而减小。另外，孔壁质点速度衰减到后期数值大小非常接近，但是孔壁压力衰减到后期依然是高密度岩石较大。 图5. v~t的变化 图6. P~t的变化
system: [SYSTEM]

user: 4. 孔壁透射波比能量计算 4.1. 计算模型 炸药在碳酸盐岩中爆炸后，爆炸能量通过冲击波、应力波和爆炸产生气体作用传递给岩石介质 [ 7 ] 。在爆炸初始阶段，爆炸震源向周围碳酸盐岩释放的能量，只是引起爆炸产物及其周围碳酸盐岩介质运动的炸药化学能的一部分；随后，转变为与爆炸震源一定距离处的碳酸盐岩介质中的能量。它是衡量爆炸有用功的标准，可以用波的能量来表示 [ 8 ] 。根据爆炸力学理论，当应力波通过时，经过单位面积传递给岩石介质的能量，称为比能量，按下式计算 [ 9 ] (30) 式中： 为波的正压作用时间； 为介质压力的时间变化函数， ； 为介质运动速度； 为介质初始密度；C为纵波速度。所以只要能计算得到 或 的时间函数，便可求取 的时间函数。 4.2. 计算方法 为建立孔壁质点速度和压力随时间变量 和 的近似函数方程式，根据曲线拟合度越接近1，则预测模型越接近实际，预测的数据可信度就越高的原理，通过比较多项式、混合函数、对数函数、指数分布函数、逆矩阵函数、幂函数等几种曲线回归预测模型 [ 10 ] [ 11 ] (如表3所示)的分析结果，得到幂函数的拟合度最好(相关性指数最大)，最符合孔壁质点速度和压力的变化规律。 论文2.2节计算得到装药为乳化炸药、R = 0.5 m时，周围岩石分别为砂岩、花岗岩、灰岩、白云岩时震源在前0.0002 s内孔壁质点速度和压力随时间变化的20个样本量。图7为乳化炸药在灰岩介质中爆炸时计算得到的20个孔壁质点速度样本量的回归结果。其中图7(a)中红线所示使用幂函数为回归预测模型得到的曲线拟合度最高，相关性指数为0.9999，其它几种回归预测模型得到曲线误差较大。 4.3. 计算结果分析 使用幂函数为曲线回归预测模型得到周围岩石分别为砂岩、花岗岩、灰岩、白云岩时震源激发的孔壁质点速度的回归方程如图8所示，相关性指数均大于0.999，曲线拟合度较好。然后通过(30)式计算得到不同岩性激发时透射波比能量随时间的变化规律，如图9所示。由图可知初始阶段几种岩石条件下的 Table 3 Regression prediction mode 函数名称 数学模型 一元二次函数 一元三次函数 对数函数 指数分布函数 逆矩阵函数 幂函数 混合函数 表3. 回归预测模型 图7. 典型模型的预测结果 图8. 孔壁质点速度的回归结果 图9. 透射比能量的变化曲线 透射波比能量大较接近，但是波阻抗较大的岩石激发时增长速度更快，其透射比能量大小依次为白云岩、灰岩、花岗岩、砂岩。因此结论是岩层的波阻抗越大，激发时透射波比能量就越大。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 (1) 运用经典的冲击波理论，建立岩石介质中柱状装药爆炸时孔壁质点初始参数的计算模型，该计算模型将爆轰波简化为含化学反应的强间断面，弥补了弹性波理论认为孔壁周围岩石内直接产生应力波的不足，成功解释了爆轰波参数的基本关系式。 (2) 研究得到：初始阶段波阻抗较小的岩石激发透射比能量大，但是后期波阻抗较大的岩石激发透射比能增长速度快，一定时间后，其值超过波阻抗较小的岩石，且岩石密度越大，透射波比能量越大。 (3) 该理论计算模型同样可以预测不同药性和药量时爆炸地震波能量在岩体中的传播规律，是实验方法的有益补充，对于改进灰岩中震源激发方式，提高激发能量提供了重要的理论参考。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文根据工程实践，对水下深孔台阶爆破中冲击波的传播规律进行了数值模拟，研究了水下爆破冲击波的传播特点。结果表明：水下深孔爆破采用水介质作为炮孔填塞物能够起到填塞效果；采用中心起爆方式的水下爆破冲击波沿岩石与水介质交界面一定角度的方向上，压力峰值最大。 关键词 :冲击波，水下爆破，数值模拟，流固耦合
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 海洋关系着中华民族崛起的安全和发展利益，我国的核电工程建设、航道疏通、水坝拆除、桥梁施工、港口码头建设、水下炸礁、油气田勘探等建设项目也日益增多。考虑到水下钻孔爆破具有爆炸能量利用率好、岩石破碎均匀、工效高等优点，因此上述工程的前期基础开挖时大多采用水下钻孔爆破的方法进行施工。但水下钻孔爆破作业伴随产生的安全问题也较为突出，如水中爆破冲击波、爆破振动、涌浪、飞石、噪声等次生危害容易给爆破区域周边的生态环境及水生物等造成不同程度的安全威胁。尤其是水中爆破冲击波具有冲击作用特性且幅值大、传播远，是影响水下爆破安全的主要危害效应。水中大量渔业生物在受到水中爆破冲击波作用时不仅导致形态学改变、器官损伤，甚至可能导致大面积的死亡。因此，进行水下爆破工程下水中冲击波的传播规律研究，对指导水下爆破施工设计及安全防护有重要意义。 在水下爆破理论研究领域，S. Temkin [ 1 ] 通过对小药包水中爆炸冲击波衰减特性的研究。P. Cole [ 2 ] 深入研究了水中爆炸的物理现象与基本规律，推导了水中爆破冲击波压力峰值、比冲量等基本参数的计算公式。在水下爆破数值模拟研究领域，M. Kamegai等[ 3 ] 采用CARE程序对水下爆破冲击波产生的水面非规则稀疏反射现象进行了数值模拟分析。M.B. Liu等[ 4 ] 采用率先采用SPH方法对炸药爆轰、产物与水介质的相互作用等问题进行了数值分析。 本文以水下深孔爆破工程为例，利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对水下不耦合深孔装药台阶爆破的冲击波传播过程进行数值模拟，分析研究了水下深孔爆破工况下，冲击波在岩石介质与水介质中的传播规律，为爆破设计和研究提供了理论和技术上的支持。
system: [SYSTEM]

user: 2. LS-DYNA程序简介 LS-DYNA程序是一个通用显式非线性动力分析程序，可以求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等接触非线性、冲击荷载非线性和材料非线性问题。DYNA程序系列最初是1976年在美国Lawrence Livermore National Lab由J.O. Hallquist 主持开发完成的。LS-DYNA具有几何非线性、材料非线性、摩擦和接触分离状态非线性等程序，以Lagrange算法为主，兼有ALE、Euler和SPH算法，主要进行结构非线性动力分析，同时可以进行热分析、静力分析。是目前使用最为广泛的有限元显示非线性动力分析软件[ 5 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 3. 水下深孔爆破的数值计算模型 3.1. 材料模型 LS-DYNA材料库中提供了多种材料模型可对炸药、金属、土壤、流体、岩石、混凝土等材料进行描述。炸药及爆轰产物的材料模型采用关键字为MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN的高能燃烧模型，状态方程采用JWL方程[ 6 ] ，其形式为： (1) 式中，A、B、R 1 、R 2 和ω为材料参数，p为压力，V为爆轰产物的相对体积，E 0 为爆轰产物的初始化内能。本文选取2号岩石炸药，其参数如表1。 岩石介质采用Holmquist-Johnson-Cook (HJC)本构模型，在LS-DYNA中的关键字为MAT_ JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE。HJC模型是Holmquist、Johnson和Cook提出的可以描述工程和地质材料在大应变、高变率下的非线性变形及断裂特性的损伤本构模型。其强度模型以特征化等效应力描述，如图1，表达式为[ 7 ] ： (2) 式中： 为特征化等效应力( 为材料所能达到的最大特征化等效应力)，σ为实际等效应力，f c 为准静态单轴抗压强度；D为损伤变量。 为特征化压力，其中p为单元内的静水压力， 为特征化应变率， 为实际应变率， 为参考应变率。C为应变率影响参数，A、B、N和S max 统称为极限面参数，其中A为特征化黏性强度系数，B为特征化压力硬化系数，N为压力硬化系数。本文选取岩石参数如表2。 水是流体介质，关键字为MAT_NULL的材料模型，状态方程采用GRUNEISEN状态方程，其形式如下[ 8 ] ： (3) 式中：p为压力，C为剪切—压缩波速曲线截距，S 1 、S 2 、S 3 为剪切—压缩波速曲线斜率系数，γ 0 为GRUNEISEN常数，E 0 为初始化内能，ρ、ρ 0 为材料密度和材料初始密度。 3.2. 计算模型 为了考察水下深孔爆破的炸药冲击波在岩石介质与水介质中的传播规律，拟建立二维模型参数如下：装药为不耦合装药，炮孔直径14 cm，装药直径12 cm，孔深1200 cm，填塞长度200 cm，台阶高度1000 cm， Table 1 Parameters for 2# rock explosiv Ρ (g/cm 3 ) D (m/s) P CJ (GPa) A (GPa) B (GPa) R 1 R 2 ω E 0 (J/m 3 ) 0.6 2670 1.5 132.75 0.439 5.3 1.2 0.21 3.2×10 8 表1. 2号岩石炸药的材料参数 Table 2 Parameters for HJC mode Ρ (g/cm 3 ) f c (MPa) G (GPa) T (MPa) p c (MPa) U c S max 2.66 154 28.7 12.2 51 0.00162 15 K 1 (GPa) K 2 (GPa) K 3 (GPa) p l (GPa) U l A B N 12 25 42 1.2 0.012 0.3 2.5 0.79 表2. 岩石材料HJC模型的材料参数 超深200 cm，最小抵抗线250 cm，起爆方式为中心单点起爆；水面距离台阶顶层1000 cm，距台阶底层2000 cm；二维模型的长高分别为5000 cm、3000 cm，如图2。 计算模型利用SOLID164六面体单元对装药、空气、水、岩石进行网格划分。计算方法采用ALE算法，装药、水、空气为ALE网格，共节点连接。岩石介质为Lagrange网格，与ALE网格通过关键字CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID进行耦合。由于计算模型采用三维六面体单元，建立单层网格模型，通过在模型的前后面施加约束实现对二维模型的计算效果。
system: [SYSTEM]

user: 4. 水下深孔爆破的数值模拟结果 4.1. 数值模拟结果 装药起爆方式为中心起爆，起爆时刻为800 us。随着装药的起爆与爆轰波的传播，爆炸能量传入岩石介质，岩石中冲击波也呈近似椭圆形状从中心向两端传播。在起爆点水平方向上，冲击波率先抵达岩 图1. 强度模型 图2. 计算模型 石介质与水介质交界面，爆炸能量开始传入水介质中，形成水中冲击波，并在岩石介质中形成反射波。图3为水下深孔爆破数值模拟不同时刻的应力云图。 4.2. 水中冲击波传播规律分析 装药起爆后，冲击波在岩石介质中呈近椭圆面传播，冲击波波震面依次达到岩石与水交界面，并由 图3. 水下深孔爆破数值模拟不同时刻的应力云图 此开始向水中传播。图4为以起爆点为中心，沿角度等距离取测点示意图。图5为各测点上的压力时程曲线。 由图5可知，冲击波抵达各测点的时间大致相同，其中C点的峰值压力最大。这是由于装药起爆后 图4. 冲击波测点示意图 图5. 各测点上的压力时程曲线 冲击波在岩石介质中传播，波阵面与岩石水介质交界面呈一定角度传入水中，交界面质点依次受到岩石冲击波作用发生振动，冲击波以此为中心向水中传入，沿交界面一定角度的方向上，先传入水中的冲击波与后传入水中的冲击波叠加使峰值压力增加。 深孔爆破采用200 cm水介质填塞，为分析装药爆炸后的能量从炮孔处溢出多少，在炮孔及距离炮孔100 cm处选取测点如图6，图7为炮孔处各测点的压力时程曲线，图8为距离炮孔100 cm处各测点的压力时程曲线。 图6. 冲击波测点示意图 图7. 炮孔处测点的压力时程曲线 图8. 距炮孔100 cm处测点的压力时程曲线 由图7、图8分析可知，在炮孔处，靠近临空面一侧的峰值压力较大，炮孔中心处及远离临空面处的峰值压力较小；距离炮孔100 cm处的三个测点的冲击波参数基本一致。这说明200 cm的水介质炮孔填塞起到了充分的填塞作用，装药爆炸产生的冲击波主要是在岩石介质内传播，且爆炸能量主要传递给靠临空面一侧的岩石介质，并从该侧岩石介质传入水介质。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结语 利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序水下爆破进行数值模拟是非常有效的。本文通过对水下深孔爆破的数值模拟，预测了在实施爆破过程中冲击波在岩石和水介质中的传播规律。在今后的水下爆破实施之前，可以先通过ANSYS/LS-DYNA有限元程序数值模拟预计爆破效果和冲击波效应是否符合预先的爆破安全设计从而进步改进实施方案，对工程实践有重要的指导意义。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 目的：通过我院护理三级管理体系对新任临床护士长所采取的培养方式，使普通临床护士快速成长为具有一定领导能力的病房管理者。方法：通过采用护理部、科护士长及护士长三级管理体系进行针对性培养。结果：新任护士长对于这种管理体系所采取的方式非常的接受、所管理的团队获得了医、护、患三方的一致的认可并在科研水平上得到了极大的提升。结论：在护士长岗位的成长过程中，北京大学人民医院护理三级管理体系给了新任临床护士长充分的学习交流及自由发挥空间，锻炼和提高护士长的质量管理、组织协调及沟通的能力，实现了从普通临床护士快速成长为具有一定领导能力及具备科研意识的病房管理者的培养过程。 关键词 :护理三级管理体系，新护士长，培养
system: [SYSTEM]

user: 1. 我院护理管理架构 护理质量管理是护理管理的核心和重点，确保护理质量是护理管理的中心任务和主要工作目标[ 1 ] 。我院的护理管理架构是在院长及主管副院长的领导下实行护理部主任–科护士长–护士长“三级管理体系”。每一层级，我院均制定了详细的岗位职责。护理部主任岗位职责：在院长和主管院长的领导下，进行全院护理质量管理、护理人员调配和培训、教学和科研管理工作；科护士长岗位职责：是规范科护士长的工作职责、工作标准、资历要求及工作联系，以做好各大科的管理工作；护士长岗位职责：是规范护士长的工作职责、工作标准、资历要求及工作联系，以做好各护理单元的管理工作。
system: [SYSTEM]

user: 2. 培养方法 2.1. 护理部层面的管理 集中培训与针对性培训相结合的培训模式。 2.1.1. 与科护士长共同制定培养计划 护士长在0~3个月：以质量安全为核心，必须保证医疗安全。同时要熟悉及掌握护士长的工作职责；4~6个月：了解管理理念，灵活运用管理技巧。并确认是否可继续承担护士长的工作；7~12个月：适当参加院外培训班，充实管理理念，提升管理水平；13~24个月：参加专科培训，不断增强科研意识，带动病房护士提升科研水平。 2.1.2. 每月督导质控 护理部制定全院护理质量评价内容共12类及相关评价标准，按照制定的各项工作计划实施总调控管理。每月一日会下达本月护理质量评价内容，经过护士长自查–科护士长检查–夜班总护士长检查–护理部检查后将全部评价结果汇总后下发，督导改进。 2.1.3. 积极提供各种学习与交流的机会 采用了集中培训与分散式培训相结合的培训模式 [ 2 ] 。例如：派往参加专科护士的培训班、国内外先进的管理培训课；举办护理科研选题的讲课；予以护理科研课题的理论支持等。 2.2. 科护士长层面的督导 科护士长是具有临床一线护士长工作经历，丰富的临床工作经验和管理经验，并且是非常了解所管辖护士长的性格特点以及需求的领导者。 2.2.1. 定点督导 保证病房护理质量安全，科护士长每周至少3次进入病房督导优质护理工作的实施，指导按照护理部制定的全院护理质量评价标准进行评价并按照PDCA循环进行分析，快速提生新任护士长的业务综合能力和独立分析和解决问题的能力，保证了护理质量的平稳提升。PDCA循环 [ 3 ] 是持续质量改进的有效手段，它分为计划(Plan)、执行(Do)、检查(Check)、处理(Action) 4个阶段。 2.2.2. 桥梁 科护士长在护理部、护士长、医生和护士之间就充当桥梁的角色。护理部进行的护理质量标准检查，科护士长必须经过仔细的阅读及分析，通过多种渠道(面谈、座谈、微信圈、邮箱等)发布信息，点明问题的出处，指导并督促写出整改措施，并在实际工作中予以检查，确认护士长是否提醒护士在日常的工作中进行了改进，从而提升管理效率。 2.2.3. 执行力的培养 护理部下达的工作内容是主线，科护士长会把这一主线分析、理解，在经过深思熟虑后将工作下发，并培养护士长如何做到对主线正确的理解与领会，保持高度一致，使自己团队工作与这一主线不会发生偏离，切实提高执行力。 2.2.4. 护理人员缺编 科护士长首先会在大科所辖的病房内进行调整后，再上报护理部，减轻了护理部的压力。 2.2.5. 心灵工程师 对于新任护士长，科护士长一定要在人前支持、单独批评。尽早树立她的威信并工作中能够展开拳脚，无所顾忌的努力工作，提升自信心。每3个月的思想汇报，不定期的组织谈话，使新任护士长在她的岗位上必须永远保持一颗清醒的头脑，一颗永远为人民服务的心和一双公正廉洁的手！ 2.2.6. 培训师 科护士长因材施教，及时引导护士长做出正确的决策，同时也使护士长学到更多解决护理质量问题的方法 [ 4 ] 。充分利用“心理资本”来保持护士长高效工作动力及持久的工作热情。心理资本是导致个体采取积极组织行为的心理状态，包含自我效能、希望、韧性、乐观4个成分 [ 5 ] 。科护士长发扬新护士长的特点，带动全科的磁性管理。这一过程需要科护士长密切观察护士长在工作中的举措，经过认真分析后，予以认可并提升到理论的高度，全科表扬，不断的让新任护士长感到惊喜和兴奋，不断的调动在工作中的积极性。同时，科护士长在对护士长的科研意识的开发上也是在不断的培训。每年科护士长会依据护理部工作计划，提前4~6个月，根据护士长的近几年的成长经历，能否进入到科研能力的培养及护士长本人科研意识、科研能力及对某一项工作的关注度及热情，来选择重点培养对象然后进行课题的申报部署，并且予以全方位的帮助。从课题的选定、标书的内容、标书的措辞、立题依据、立题方向等进行具体指导，做批注，面授。从而真正落实本年度课题申报，使得护士长快速的成长起来。 2.3. 新任临床病房护士长的管理 如何培养符合病房需求的护士已成为护理管理者关注的焦点，在职护理教育培训效果是直接影响低年资护士能否尽快胜任临床护理工作，以及能否有效保证临床护理质量及护理安全的重要因素 [ 2 ] ，高负荷、高压力的护理工作可影响护士身心健康 [ 6 ] 。加班频繁、工作紧张、工作量大等是护士产生焦虑情绪的原因 [ 7 ] 。 2.3.1. 提升护士幸福感 工作压力是影响护士幸福感的因素之一，减轻压力才能获得健康和幸福感 [ 8 ] 。为减少护士加班，病房先后采用了以点带面；以强带弱；评优学优；现场指导；绩效结合等工作方法来提升工作效率。工作幸福感作为一种积极的力量，是提升个人和组织绩效的最佳方法 [ 9 ] 。我院某病房家在外阜的护士占全病房护士的50%，每年回家过春节就成为奢望。这三年，在全病房护士的共同协作及护士长妥善的排班下，外阜护士全部实现了回家过节的心愿，而北京籍的护士们做出了巨大的奉献。而这一过程，充分体现了病房的互帮互助的氛围，提升了团队的凝聚力。像既往的批评或提醒，有时会让护士产生逆反心理和自己对病房所付出的努力不被承认，自我价值无法实现的心理。采取什么样的方式又能提出问题又能让护士欣然接受呢？例如：发奖状。“勇于尝试奖”是颁发于一位刚入科的护士，胆子非常大，什么都敢干，以此提醒她在今后的工作中，胆大还要心细；“最佳巧手奖”，是颁发于工作中发明了快速拆药品包装盒的方法的护士，以此鼓励大家在工作中积极总结经验，提高工作效率，争取在工作中全进行方位、多层面的创新。“最亮嗓音奖”一是夸奖护士唱歌好，二就是提醒她声音太大的问题。“最坚贞不渝奖”是为了表扬一位男友在国外的护士，她所具有的中华名族的传统美德，更主要的是告诉大家在平时的工作和生活中大家需要互帮互爱，让她或她感受到集体的温暖，把病房真正当成自己的家，从而加强团队的凝聚力，提升护士幸福感！ 2.3.2. 提升护士换位思考的能力 包括专题培训、切身体会、患者座谈会等，提升设身处地为他人着想，多一些宽容、多一些理解，多去站在别人的角度上来解决问题，提升服务质量。 2.3.3. 护士在职培训 外出交流；护理部培训课程；全科培训；病房培训；主治医授课；护士讲课；情景授课；针对性学习；健康宣教等方式提升临床护士业务能力，保证护理安全与质量。
system: [SYSTEM]

user: 3. 结果 新任临床护士长在我院实施的护理三级管理体系下受益匪浅。其所管理的病房，获得了医、护、患三方的一致的认可。在各类征求意见表中，医师的满意度100%；在院患者的满意度98%，获得的锦旗及表扬信数十封，完成了300多名患者的出院随访，满意度100%。未出现护理不良事件；护士有三人次获得了国家级专科护士的认证，整个团队在科研水平上得到了极大的提升，获得了院内护理科研课题及基金。
system: [SYSTEM]

user: 4. 讨论 北京大学人民医院护理三级管理体系给了新任临床护士长充分的学习交流及自由发挥空间，与科护士长的密切沟通能及时引导护士长做出正确的决策，同时护士长也学到了更多解决护理质量问题的方法，锻炼和提高护士长的质量管理、组织协调及沟通的能力[ 10 ] ，保证了护理质量，实现了从普通临床护士快速成长为具有一定领导能力及科研意识的病房管理者的培养过程。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 针对Android市场众多播放器功能多，占用资源过多的现象，开发一款继承播放器常用功能，支持MP3、WAV等常见格式、满足手机空间和上网流量资源匮乏的用户需求的高性能音乐播放器。经移植测试，能够独立运行、界面简洁且便于用户使用。 关键词 :Android，音乐播放器，MP3，高性能
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 Android平台是目前智能移动终端的主流系统。随着人们生活、工作节奏的加快，乘车、运动、学习等碎片时间的增多，音乐播放器成为人们所关心的必备应用之一，广受大家欢迎。 目前，Android市场上以酷狗为代表的音乐播放器有着广泛的消费群体，性能品质较优。同时，也存在很多其它不知名的音乐播放器。其中，陈文[ 1 ] 提出了将音乐播放器和手机传感器相结合，实现当用户翻动手机时来控制音乐播放器的暂停和重播，扩展了传统音乐播放器暂停功能的个性化实现。对于经常手持手机的用户而言的确有效，但是对于将手机置于背包等情况下并未进行测试，并且该播放器未能展示歌词等功能。王秀芳[ 2 ] 等开发的YOBO在线音乐播放器，考虑消费者使用手机在线听歌造成流量过大的情况，并且提供了用户授权、个人信息展示、音乐盒等五大功能，功能相对完善。但是，对于安装即使用的用户而言，用户授权会让用户感觉繁琐，个人信息略显多余，在线听音乐对于流量紧张的用户并不适用。王玉凡[ 3 ] 设计制作的手机音乐播放器，设计过程描述详细，具有音乐播放器基本功能，但是用户体验感觉不强，不具备歌词展示等功能。谭静[ 4 ] 等以用户体验和需求出发，在基本功能上增加了了歌词同步显示、播放可选等功能，界面简洁，功能优化，但是并未给出音乐播放器APP所占空间大小。针对大多数音乐播放器存在功能多、耗费手机系统资源等弊端，本文在深入学习Android多媒体框架结构、框架核心Open core和多媒体播放机制，开发一款继承播放器常用功能，支持MP3、WAV等常见格式、满足手机空间和上网流量资源匮乏的用户需求的高性能音乐播放器。经移植测试，能够独立运行、界面简洁且便于用户使用。
system: [SYSTEM]

user: 2. Android结构组成 Android操作系统由Activity、Content Provider、Broadcast Intent receiver和Service四部分组成。通常，一个Android应用程序是需要四个模块还是四个模块中的部分模块取决于软件业务的需求。其中，在模块之间进行跳转需要使用Intent类的方法StartIntent()。此外，在应用程序开发过程中布局的作用至关重要，在Android中主要有五种布局，分别是FrameLayout、Linearlayout、AbsoluteLayout、TableLayout和RelativeLayout，布局之间可以相互嵌套。
system: [SYSTEM]

user: 3. 国内外播放器研究现状 目前，Linux上流行的音视频播放器主要有：QuickTime、Xmms、RealPlayer、Mplayer和Xmovie等，分别介绍如下。 3.1. QuickTime QuickTime是苹果公司出品的流式音视频解决方案，是早期流媒体文件格式。QuickTime文件扩展名为“.mov”，它由QuickTime Move电影、QuickTime媒体抽象层和QuickTime内置媒体服务系统三部分组成。 3.2. Xmms Xmms是X-Window系统下最流行的多媒体播放器之一，支持MP3、MOD、WAV等文件格式。若有插件支持，还可以支持更多的多媒体类型。 3.3. RealPlayer RealPlayer在低带宽下支持音频、视频的低损失传输，具有优秀流媒体在线播放能力，其后续版本增加了对微软音视频和便携式设备的支持。 3.4. MPlayer MPlayer是Linux上的电影播放器，能够播放MPEG、ASF、WMV、VOB、AVI和OGG 等文件，还可以播放VCD、SVCD、DVD和DivX等格式的电影，功能强大。 3.5. Xmovie Xmovie是最早作为电视节目的播放软件。播放界面简洁、支持MPG、MOV、VOB和MP3等格式文件。
system: [SYSTEM]

user: 4. 系统总体分析 4.1. 系统需求分析 智能手机大行其道之际，音乐播放功能已经成为各大手机厂商的标配。从用户使用播放器的业务需求出发，经调研分析，本文决定走“界面简洁、功能满足、操作简便”的路线，设计思路如下： (1) 打开播放器后，可以根据不同分类进行播放列表； (2) 选定播放文件进行播放； (3) 播放音乐文件； (4) 播放的暂停、停止操作； (5) 音乐的前一首/下一首与当前音乐的切换操作； (6) 音乐播放的进度表功能； (7) 音乐播放方式的选择功能； (8) 音乐文件和名称的显示功能； 4.2. 系统功能分析 经过分析，音乐播放器的功能模块如图1所示。 如图1所示，手机音乐播放器共包含播放暂停、文件选择、切换歌曲和进度调节四大功能。其中，播放暂停功能可以对手机正在播放的的音乐进行播放和暂停播放。文件选择功能是选择手机里的音乐文件，用列表的方式展示所有的文件，并通过上下滑动可以看到所有文件，选择需要播放的文件。切换歌曲功能是上一首、下一首歌曲按钮功能的实现。调节进度功能是可以通过拖动进度条进行调节音乐播放的进度。
system: [SYSTEM]

user: 5. 系统详细设计 5.1. 系统开发环境 本文使用Eclipse集成开发环境，采用Java语言，设计并实现了基于Android平台的手机音乐播放器。 图1. 手机音乐播放器功能图 Android程序的编译运行有两种方法，一种是利用模拟器AVD在电脑上模拟运行；另一种是直接利用Android设备进行运行。本文利用AVD在电脑上模拟Android环境编写代码、调试运行，让后移植到两款以上Android设备进行验证检测效果。 5.2. 系统开发界面实现 本文首先构思手机音乐播放器的布局显示界面，决定采用RelativeLayout布局中的列表方式实现音乐文件的呈现，具体如图2所示。播放器播放界面如图3所示。 5.3. 系统开发工作流程 本文在音乐播放器主界面实现的基础上，遵循如图4所示的系统开发工作流程，便于提升开发效率。 5.4. 关键操作代码实现 本小节主要介绍播放界面功能的实现代码，主要包括音乐播放的暂停、播放、上/下一首和进度调节四部分，分别介绍如下。 (1) 音乐播放的实现代码 void start() { if (state == STOP) { play(); } else if (state == PAUSE) { mediaPlayer.start(); state = PLAYING; } play.setImageResource(R.drawable.pause); } 其中，play()函数需要显示音乐专辑的图片、音乐标题、作者以及时间等相关信息，是音乐播放器播放功能的核心，具体代码如图5所示。 (2) 音乐暂停的实现代码 private void pause() { if (mediaPlayer.isPlaying()) { mediaPlayer.pause(); state = PAUSE; } play.setImageResource(R.drawable.play); } 图2. 手机音乐播放器主界面 图3. 手机音乐播放器播放界面 图4. 系统开发流程 图5. Play()函数
system: [SYSTEM]

user: 6. 系统测试与评价 本文采用AVD在电脑编程实现后，移植到小米2和华为荣耀6 plus分别进行测试，界面美观，使用便捷且功能满足需求，占用系统资源少，运行速度极快。图6(a)~图6(c)展示了小米2真机运行的效果。 图6. 音乐播放器移植测试效果 其中，图6(a)显示了在真机上成功安装APP后的显示图标。图6(b)为程序启动后，显示手机中所有可用的音乐文件，采用列表的形式进行显示。图6(c)为手机播放器的播放界面，界面简洁大方且便于用户操作，包含的信息主要有：上一首，暂停播放，停止，下一首四个按钮，分别实现音乐播放器的播放音乐功能。同时，进度条能够显示音乐播放的进度，方便用户通过拖动进度条调节音乐播放的进度，增强用户体验。 图6(d)展示了本软件占用机身内存仅有168 KB，相较之的播放器软件动则八九十M大大减少了内存空间。图6(e)所示为本软件运行时所占资源和虾米音乐所占资源进行比较，不足十分之一，极大的体现了本软件在运行速度和优化资源的突破和创新。
system: [SYSTEM]

user: 7. 结束语 本文基于Android手机平台音乐播放器软件的开发，实现了播放器的基本功能，采用Java语言，SQLite数据库支持组合SharePreference配置文件的方式进行数据管理，实现了音乐播放器的系统编程。 综上所述，本文开发的音乐播放器针对用户和开发的音乐播放器具有如下特点： (1) 该音乐播放器测试分为模拟器和不同型号的真机模拟进行测试，效果不错。 (2) 该音乐播放器占用内存仅仅168K，如图6(d)所示，以虾米音乐对比，仅占其十分之一。 (3) 该音乐播放器可以配备静态图片辅以歌词，便于用户听看同步。 (4) 该音乐播放器辅以音轨，不仅考虑用户体验性，而且便于用户随心听曲。 (5) 该音乐播放器针对手机内存资源匮乏，上网流量紧张的普通用户。 (6) 该音乐播放器的歌曲来自于手机内部，需要用户通过蓝牙、数据线或WIFI导入手机内部。对于WIFI普及的情况，结合小众用户，具有一定的市场应用价值。 本软件经测试，功能完备，界面简洁，适用方便，能够满足用户的基本需求。在不同的机型上进行测试时均表现出色，运行速度，打开速度，优化资源等方面都远远超过其他音乐播放软件，避免了界面花哨、功能庞大带来的资源浪费问题，软件实用性大为提升。 在今后的研究中，将增加音乐分享的功能，并将其升级为集音频、视频于一体的综合多媒体播放器。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文简要介绍了无线传感器网络的特点，引出并归纳了基本蚁群算法的原理及特点，并总结了蚁群算法在旅行商问题中的应用。然后，重点介绍了目前部分研究学者如何改进蚁群算法并应用于无线传感器网络，指出业界在基于改进蚁群算法的WSNs路由协议的对比性能指标和研究方向。 关键词 :无线传感器网络，蚁群算法，路由协议
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 无线传感网络(Wireless Sensor Networks， WSNs)是一种由大量微型传感器节点构成的分布式网络系统，节点分为传感节点、汇聚节点和管理节点。WSNs通常应用于恶劣环境，多是人无法抵达的区域，传感节点通常采用随机散播方式部署，节点与节点之间通过无线通信交换彼此信息以发现和维护路由，组成统一的网络。其中，网络层路由协议是WSNs通信的基础，是WSNs网络可靠、有效传输的关键。此外，需要考虑节点加入、移动和死亡引起的网络拓扑变化，会影响路由协议的稳定性和扩展性。 目前，业界针对WSNs不同应用场合和需求研究出不同的路由协议。其中，利用蚁群算法应用于WSNs节点路由之中，通过信息素的正反馈机制找到全局最优路由，能够有效的均衡网络节点能耗，延长WSNs的生命期。
system: [SYSTEM]

user: 2. 基本蚁群算法原理 自然界中的蚂蚁在随机寻找食物过程中，通过在寻找食物和返回巢穴的路径上分泌俗称信息素的化学物质，不断加强路径对其他蚂蚁的影响，促使蚂蚁快速找到食物。随着时间的推移，信息素的不断蒸发会降低路径的吸引力，避免了系统快速收敛到局部最优解而非全局最优解。 2.1. 蚁群的生物行为特征 蚂蚁是一种群居生物，共有蚁后、雄蚁、工蚁和兵蚁四种，分工不同各司其职。蚂蚁通过自身分泌的一种化学刺激物进行通信，且群体协作能力呈现出高智商协作化的特点，能完成远远超过个体能力的复杂任务。 其中，蚂蚁的生物行为具有任务分配、觅食聚集等特点，介绍如下。 (1) 任务分配。自然界中蚂蚁面对的任务分配与现实中的生产调动极为相似，其中蕴含着优先级调度原理。当蚂蚁在执行任务过程中接收到更高级别的任务，会停止当前任务而转去执行新任务；当新任务优先级低于当前任务时，蚂蚁会保持原有状态。 (2) 觅食聚集。自然界中蚁巢周围存在很多毫无规律可循、随机分布的食物源。但是，经过一段觅食时间后，众多蚂蚁总是可以找到一条蚁巢到食物源的最优路径。 2.2. 蚁群算法基本原理 Dorigo M.博士于1991年首次提出蚁群算法ACO (Ant Colony Optimization)，该算法是一种新型的模拟进化算法，通过模拟蚂蚁的觅食过程，寻找蚁巢和食物源之间的最优路径。其中，蚁巢对应着WSNs的源节点，食物源对应着WSNs的目的节点，蚂蚁的走动比作WSNs中数据通信。 蚁群算法提出的人工蚂蚁，与自然蚂蚁存在如下共同特点。 (1) 通信交流机制相同。人工蚂蚁通过数据等数字信息来模拟自然蚂蚁在路径上释放的化学信息素。需要注意的是，人工蚂蚁释放的数字信息也需要定期人工挥发。 (2) 数据汇聚目的相同。人工蚂蚁与自然蚂蚁相同，旨在寻找从“源点”出发到“目的地”的最短路径。需要注意的是，人工蚂蚁和自然蚂蚁都是在相邻节点间逐步移动，不能跳跃。 (3) 路由转发策略相同。人工蚂蚁和自然蚂蚁都采用的是“局部视角”，根据相邻可达路径上的信息依据路由转发策略来随机选定路径，不会考虑从“源点”到“目的地”的全局路径。 2.3. 蚁群算法在路径寻优中的应用 旅行商问题TSP (Traveling Salesman Problem)是经典的线路寻优问题。其实质是一个旅行商要遍历N个城市，从一个城市出发，经历所有城市且每个城市仅仅经历一次后回归出发的城市，要求遍历路径最短。TSP问题规则简单，随着问题规模的增大求解复杂度骤增。以50个城市为例，采用穷举法再择优，由于路径总数量巨大，计算非常费时。但是，蚁群算法具有很强的发现最优解能力，适合解决此类问题。设定 为城市规模， 为蚂蚁个数，网络运行初始每条路径上信息素为零。 下面给出任意时刻 时，蚂蚁 从城市 到城市 的转移概率公式，如式(1)所示。 (1) 如式(1)所示， 表示蚂蚁 在当前路径时可选择的下一城市集合。 表示路径信息素信息对蚂蚁选择路径的影响因素， 表示影响因素的权重，这里路径信息为信息素。 为蚂蚁在城市 选择城市 为转发城市的启发期望因素，在TSP问题中通常选择城市距离的倒数， 表示启发期望因素的权重。当 时视作只考虑信息素的影响因素，当 时视作局部路径贪婪期望启发式。 当蚂蚁 遍历完所有的城市，称为一次循环。随着 的推移，路径上的信息素会因挥发而变化，因此循环一次后对路径上的信息素进行更新，更新公式如式(2)和式(3)所示。 (2) (3) 其中， 为信息素的挥发系数， 为当前循环中路径 上的新增信息素。 就信息素更新而言，有局部更新和全局更新两种方式。局部更新是指一个蚂蚁经过城市 后及时进行更新的方式。全局更新通常指当前循环中全局最优解的蚂蚁赢得机会对全局最优路径上的信息素作出的更新方式。
system: [SYSTEM]

user: 3. WSNs中基于蚁群算法路由协议的应用研究 3.1. WSNs路由模型 WSNs路由模型建立之前，假定WSNs监测区域为一个 的二维平面，其中传感器节点地位相同，初始能量相同且具有唯一标识。传感器可以获得相邻节点的相关信息，且节点之间通信对称。 3.2. 改进蚁群算法的研究现状 蚁群算法作为当前WSNs路由协议选择的热点算法，受到了业界学者的广泛深入的研究。其中，罗旭[ 1 ] 等针对基本蚁群算法容易陷进局部最优解和收敛时间过长的问题，提出了改进的蚁群算法。其思想是在状态转移概率公式中引入罚函数和动态权重因子，并采用局部信息素更新和全局信息素更新相结合的方式更新路径信息，考虑了节点的剩余能量，节点之间的相邻距离等因素，利用MATLAB仿真从传感器节点剩余能量和传输数据包时延两个方面，与焦斌[ 2 ] 等人提出的蚁群算法进行了比较，验证了该改进蚁群算法的高效性。该算法利用节点能量与 分界点的划分，当节点能量大于 时，引入奖励因子，对于该类节点赋予更高的概率值。对于节点能量小于 的节点，则选择100为惩罚系数，对于该类节点赋予较小的选择概率。虽然文中给出了动态权重因子 和 ，奖励因子 和惩罚因子100，同时进行了信息素因子 在不同取值时改进蚁群算法的全局最优解的验证，但是并没有给出改进蚁群算法与动态权重因子 、 、 之间的关系，也没有给出惩罚因子100的由来。董国勇 [ 3 ] 等人针对WSNs中多跳通信造成的“热区”问题，提出了一种WSN能量均衡非均匀分簇路由算法EUCRP-ACO，该算法利用节点剩余能量和节点稀疏度确定簇首的选举和簇规模的大小，并将优化蚁群算法应用到多条路径的搜索优化过程中，从而在优化网络能量均衡时延长了网络生命周期。该算法在簇首选举时，根据式(4)来决定簇首的竞争半径。式(4)中 表示为竞争半径的最大值， 和 表示节点到Sink节点的最大距离和最小距离， 表示节点到Sink的距离， 为节点初始能量， 为节点剩余能量， 为节点最低工作能量。 (4) 针对李成法 [ 4 ] 等人提出的EEUC算法，存在使用阈值以剩余能量随机选择簇首存在减少高剩余能量节点竞争簇首的范围，并且未考虑节点疏密度的情况，EUCRP-ACO算法增加了节点密集区竞争簇首的概率，在LEACH [ 5 ] 算法的基础上改进了候选簇首的概率选择公式，具体如式(5)所示，其中 (5) 其中增加了剩余能量，节点所处区域节点密度和簇规模平均值三者因素的影响。在路由选择中利用节点剩余能量改进基本蚁群算法，在网络路由转发过程中决定人工蚂蚁的路由转发，该算法将式(1)中的信息素 定义为节点 之间能量距离的倒数，公式如式(6)所示，细节参考文献 [ 3 ] 。该算法在仿真中与EECU [ 4 ] 算法相比，延迟了网络首个失效节点的轮次，并在相同轮次大大降低了网络能量的消耗，考虑了路径搜索和路由构建的鲁棒性，但是该算法在执行效率方面较EEUC相对要耗费更多的时间代价。 (6) 刘剑鸣[ 6 ] 等人则在自然蚂蚁属性方面，增加了能量、时延和带宽因素，通过前向蚂蚁进行信息素的局部更新，返回蚂蚁进行信息素的全局更新，根据带宽瓶颈来限定信息素量大路径较短路径的选择，提出了性能较优的WRAC算法，并给出了WRAC算法实现的两种方案。WRAC算法从理论分析了算法的可行性、能耗和时延等性能，但并未进行WRAC算法仿真以及与其它算法的比较。为了提升WSNs的节点能量利用率，保证网络能耗均衡，杨婷[ 7 ] 等人提出了基于改进蚁群算法的IACOA算法。IACOA算法将WSNs数据传输的延迟、可靠性和能量消耗将Qos分为三类，然后利用人工蚂蚁的协作聚群特点进行WSNs最优路由的搜索。IACOA算法提出了数据分组成功接收率与距离之间的关系，以及选择数据路由转发节点的计算公式，给出了不同类型服务中蚂蚁的转移概率函数，将局部信息素更新与全局信息素更新相结合，采用VC++仿真并与郜帅[ 8 ] 等人提出的路由算法和Dijkstra算法进行数据传输延时、传输分组丢包率和节点剩余能量三个指标的比较，从仿真结果可以看出在数据传输延迟方面，IACOA算法略优于文献[ 8 ] 的延迟效果，分组丢失率相对较低，相同轮次节点剩余能量相对较多，WSNs整体网络能耗性能较好。缪聪聪[ 9 ] 等人针对节点剩余能量及链路状况可能对WSNs中部分节点寿命减少而造成整个网络生命周期严重受到影响的情况，将蚁群算法与非均匀分分簇路由算法相结合，提出AC-EBUC路由算法。AC-EBUC路由算法利用节点剩余能量优化网络非均匀成簇，采用蚁群算法进行多路径搜索，搜索过程中考虑因素包括路径传输能耗、路径最小剩余能量、传输路径、跳数、链路时延和带宽等，仿真结果反映该算法性能较优。AC-EBUC算法根据轮次分为簇首选举、路径搜索、数据传输、簇内调整和路由更新。AC-EBUC算法为了尽可能延长网络生命周期，仅仅在第一轮实行全网络竞争方式，后续仅仅在簇内进行调整的方式进行簇首的竞选，竞选方式是以高剩余能量因子来增加候选节点的竞选概率。同时，为了实现理想的簇首个数，AC-EBUC利用YE M [ 9 ] 等人提出的理想簇首数目，并改进李成法[ 4 ] 等人对非均匀分簇中簇首竞争半径公式，从而实现簇首竞选。在多径路由选择阶段，AC-EBUC算法利用前向蚂蚁携带簇首节点等路由信息表进行路径探索，利用后向蚂蚁携带的路由信息进行路径信息素的更新，从而实现多径路由选择。在簇首调整阶段，根据簇首剩余能量来决定是重新竞选还是维持原簇首，在一定程度上减少了网络能量的消耗。在仿真阶段，AC-EBUC算法与EEUC等算法进行了比较，主要包含网络能量消耗、算法的可靠性和实时性、网络生命周期以及数据路由转发的成功率。从仿真实验数据可知，AC-EBUC算法性能较优。 3.3. 改进蚁群算法在WSNs中应用总结 由于针对WSNs网络具体应用的不同需求，业界在利用改进蚁群算法进行WSNs路由协议优化时，侧重于路由选择策略。根据上述分析，研究学者在仿真验证时参照的性能指标存在多样化，主要涉及网络剩余能量，数据传输时延、路径搜索和路由构建的鲁棒性、算法执行效率以及传输数据分组丢包率等方面。今后，将研究重点放在如何有效提升改进蚁群算法的执行效率，提升数据在路由转发的成功率和可靠性方面，有效缩短时延将是未来研究的方向。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结束语 本文简单介绍了无线传感器网络的应用和特点，引出了基本蚁群算法特点及其在TSP问题中的应用。然后，简要汇总了当前业界将改进蚁群算法应用于无线传感器网络的研究现状并对仿真指标进行汇总。最后指出了改进蚁群算法在无线传感器网络中应用的研究方向。 在改进蚁群算法方面，大多研究学者从节点剩余能量，簇首竞争半径，邻接点等因素方面考虑，本文作者将会从节点分布的疏密度、节点转发频度等角度出发，进一步将改进蚁群算法应用于无线传感器网络路由协议，在均衡网络能量的同时有效延长WSNs的生命期。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 目前，多数光学电流互感器的原理都是基于法拉第旋光效应，传感头作为传感器的关键器件，其线性双折射是限制光纤电流互感器大规模实用化的主要原因之一。由于线性双折射的互易性以及法拉第旋光效应的非互易性，采用正交反射镜能在补偿线性双折射的同时使法拉第效应加倍。文中利用密勒矩阵和斯托克斯矢量推导出正交反射镜与传统反射镜的等效传输矩阵，结果表明只有在电流为零时，线性双折射才能被正交反射镜补偿，当电流不为零时，线性双折射对正交反射式结构的影响低于直接反射式结构，实验同时表明，正交反射镜相比传统反射镜具有更好的振动免疫性。 关键词 :光纤电流互感器，线性双折射，密勒矩阵，正交反射镜，法拉第效应
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 全光纤电流互感器具有易于安装，抗电磁干扰，没有磁饱和效应，动态范围宽等优点。但是其在实用化过程中遇到了一对矛盾[ 1 ] ：一方面由于石英光纤的费尔德常数较低，为了提高灵敏度不得不增加光纤环的缠绕匝数；另一方面，光纤匝数的增加会额外的引入线性双折射，引入的线性双折射使得光纤电流互感器的灵敏度降低，过大的线性双折射甚至会抑制法拉第效应 [ 2 ] 。 本文从密勒矩阵着手，分析了偏振态在传感光纤中的演化过程，从理论角度分析了线性双折射值对输出偏振态的影响。同时发现，法拉第反射镜只有在电流为零时才能完全消除线性双折射，当电流不为零，不能完全消除线性双折射。从实验角度对理论进行了验证，实验还表明正交反射镜对振动有更好的免疫性。
system: [SYSTEM]

user: 2. 传输模型示意图 常用的全光纤电流传感器的传感头分为正交反射型和直接反射型 [ 3 ] - [ 5 ] ，其等效光路如下图。图1中采用的正交反射镜又称为法拉第反射镜，图2采用传统反射镜。 图1. 正交反射式传输模型 图2. 直接反射式传输模型 密勒矩阵与琼斯矩阵类似，同样描述了光在通过光学元件后，输出偏振态与输入偏振态之间的变换关系。其与斯托克斯矢量结合，能在描述光的传输过程时给出更多的信息。 图1、图2中系统的等效密勒矩阵可以描述成： (1) 上式中， 表示传感光纤对光偏振态变换的密勒矩阵，光正向传输与光反射后反向传输具相同的密勒矩阵； 是描述偏振光被反射式元器件反射时产生变换的密勒矩阵； 是描述偏振光在整个传输过程中的发生偏振态变换的等效矩阵。 传感光纤的密勒矩阵可以表述如下 [ 6 ] ： (2) 式中 ， 是由所有非理想条件引起的线性双折射的总和，包括光纤制造过程中产生的内在双折射和外部环境引起的外在双折射； 是由传感光纤中待测电流引起的法拉第转角，其计算公式为 [ 7 ] ： (3) 式中V为Verdet常量，H为待测电流产生的磁场强度，当传感光纤在待测导体外部缠绕成环时，根据安排环路定理，上式又可以写成： (4) N为光纤的环绕圈数，I为待测电流。 光路结构中的反射元件的密勒矩阵 具有不同的形式，正交反射式结构中的法拉第反射镜的密勒矩阵 [ 6 ] ： (5) 直接反射式结构中的传统反射镜的密勒矩阵 [ 6 ] ： (6) 2.1. 电流为零 电流为零时，法拉第转角 ，根据式(2)传感光纤的密勒矩阵可以简化成： (7) 根据式(1) (5) (7)，计算得到正交反射式结构的等效传输矩阵可以表示为： (8) 根据式(1) (6) (7)，直接反射结构的传输矩阵为： (9) 比较式(7)~(9)可知，当电流为零时，正交反射式光路模型可以消除传感光纤中的线性双折射，而直接反射式的光路不能消除线性双折射，并且光路往返使双折射的效应加倍。由于线性双折射是互易 [ 8 ] 的，因此其大小与传输方向是无关的。对于正交反射镜来说，当光束正向传输到正交反射镜后，反射的同时，入射光的偏振面发生90˚旋转，使光矢的s分量与p分量交换方向，沿原路返回时产生的线性双折射与正向传输时产生的线性双折射恰好等值反向，因此在正交反射光路的等效传输矩阵中不含有线性双折射项，而对于直接反射式光路而言，反射时光矢的s分量与p分量没有发生交换，因此在反射时产生了与正向传输时等值同向的线性双折射，从而使得其等效矩阵中的双折射项为单根光纤中的两倍 [ 9 ] 。 2.2. 电流不为零 在电流不为零的情况下，同样得出正交反射式与直接反射式光路的等效传输矩阵 ，令输入偏振光的斯托克斯矢量为 ，那么，经过反射结构反射后输出光的斯托克斯矢量 可以表示成： (10) 根据输入光与输出光的斯托克斯矢量可以得到电流引起的偏振面旋转角度。 图3、图4反映了正交反射结构与直接反射式结构，在不同线性双折射下，其偏振面的旋转角度随电流值的变化情况。 从图中可以看出，当电流不为零的时候，正交反射镜和直接反射镜都不能消除线性双折射的影响，因为，如果假设反射式结构能够消除线性双折射 对系统的影响，那么偏振面旋转角度随电流的变化应该与 无关。图中 的值对曲线的形状有影响。所以两种反射镜均不能消除线性双折射的影响。 比较两幅图，还可以发现，在线性双折射为零时，正交反射式光路与直接反射式光路其光束偏振面的转动角度随电流的变化是相同的，并且表现出很好的线性；当线性双折射小于 时，低电流时曲线的斜率要整体高于右图，线性双折射对正反射系统的影响要小于直接反射系统，或者可以理解为正交反射系统部分消除了线性双折射的影响 [ 10 ] 。在正交反射式系统中，偏转角度随电流的变化仍然有较强的线性，仅是曲线的斜率变小，而在直接反射式系统中，曲线不再呈线性变化，并且严重偏离 时的曲线。 实验验证了上述的结论，同时还发现，法拉第反射式结构相比与直接反射式结构具有更强的振动免疫性。 图3. 正交反射镜：偏振面旋转随电流值变化 图4. 直接反射镜：偏振面旋转随电流值变化