能源和手机
摘要
能源和手机的问题是涉及到手机革命的问题。近年来，随着经济和科技的飞快发展，手机的使用量迅速增加。手机使用量的快速增加必然造成手机用电总量的增加，同时由于人们节能观念意识薄弱，过度充电也会造成电力资源的浪费。此外，家用电器的逐渐丰富也会增加用电量，这些势必造成了大量的电力资源的浪费。 本篇论文从实际出发，通过收集数据以及运用数学算法说明手机的使用造成用电的增长和各类家电造成的能源浪费。
针对问题一，我们采用了种群数量竞争模型和Logistic模型建立出手机使用量的增长趋势图，并将耗电量分为固定电话和手机两个对象，随着手机的逐渐普及，固话用户逐渐减少，增长率变为负数。查询资料可得：手机的耗电量由充电、基站和手机使用年限三者共同影响。由此得出每一年的耗电量，从而得出整体的耗电趋势。本问得出的结论是：手机的耗电量呈上升趋势，并且上升的幅度逐渐增大，而固定电话耗电量在经历了小幅度的增长之后，随着手机耗电量的迅速增长而下降。
针对问题二，利用概率统计的方法，通过问题一里对手机使用量的分析，区分不同时代的手机充电频率和个人节能意识的不同建立模型，分析出每年的耗电量。 针对问题三，众所周知，家电种类的区分不尽相同，我们所调查的对象面向广大家庭所用的大众性电器，通过数据统计得出不同家电的待机功率、普及率以及平均待机时间，由于个人的节能意识不同，用造成浪费的人数比例乘以电器普及率乘以总户数乘以一台电器每天的浪费量，即可得到当前中国该种电器每天浪费的电量，查询可知一吨煤平均发电2500度，可以计算出中国每天平均浪费6738296.354度电，转化为煤炭，即浪费了2695.318541吨煤炭。
综合前三个问题的分析和结论，并结合具体的实际，从而为节约用电提供理论依据和建议。
关键词：种群竞争模型 logistic函数 概率统计 节约用电
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一、问题重述
目前，由于手机的便利性，许多人开始使用手机并放弃了固定电话。这方面的变化给电能的使用造成一定的影响（每个手机都配备了电池和充电器）。 要求：
1.考虑现在我国人口约为13亿，从现有数据估计有H个家庭，每个家庭有M个成员，以前家庭成员是使用固定电话的。假设将来所有的座机被手机取代，也就是说每个家庭成员都有一部手机。建立当前我国在手机使用的过渡和稳定两个阶段用电改变的模型，分析应该考虑到对移动电话充电的需要，同时移动电话不能像固定电话那样长期使用也是一个现实问题（比如说移动电话可能会丢失或者损坏）
2.手机需要定期充电。但是许多人在不考虑手机是否要充电的情况下，总是将充电器直插在电器插槽上，有的甚至整晚都在给手机充电。建立上述浪费方式的能源消耗的数学模型。另外，假定以煤炭作为电力来源，以煤炭为单位计算浪费量。
3.估计各种需要充电的电器设备（电视、DVR、电脑外围设备等）所使用能源的数量，考虑设备没有使用，但插头仍然插在插座上的情况。要求用精确的数据建立模型，估计当前我国每天所浪费的能源数量，以kwh/天计量。
4.根据前三个问题所得出的结论，分析结论写一份倡议书(1页),号召全民节约用电.
二、问题分析
伴随着科学技术的飞速发展、中国经济的腾飞以及人民生活水平的不断提高，手机也由少数人拥有的奢侈品而逐渐进入千家万户，给人们带来了许多便利，可以说，手机已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。当然了，市场的发展是一个优胜劣汰的过程，在手机普及的同时，固定电话便因为其种种不便而逐渐隐居于手机之后。 本篇论文就是要结合中国的具体国情来考虑这种变化给一些问题带来的不同的影响。
2.1问题一的分析
要求根据固话和手机数量的变化建立当前我国在手机使用的过渡和稳定两个阶段用电改变的模型。
需要了解过渡和稳定两个阶段手机与固话数量变化的关系。首先应该对固话和手机在市场上的普及程度进行分析，可将固话和手机类比为生物系统的两个种群，他们为争夺用户群的生存空间即为种群竞争，但是在手机和固话竞争的后期，固话相比于手机基本没有竞争力，处于弱势的固话逐渐退出竞争舞台。此时，手机用户的增长可以不考虑固话用户的影响。我们应该考虑到对移动电话充电的需要，而且移动电话不能像固定电
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话那样长期使用也是不得忽略的，依据这些条件我们可将对手机与固话数量的变化的分析转变为对耗电量变化的分析。
2.2问题二的分析
生活中许多人在手机充完电后经常会忘记拔掉充电器，还有一些人甚至整晚都在给手机充电，这样处于工作状态的充电器就会造成能源的浪费。为了建立上述浪费方式的能源消耗的数学模型，我们可以采用概率统计的方式对这个问题进行分析，统计不同年份，针对不同时代的手机电池质量进行数据分析处理，从而可以得出不同年份的由于手机而浪费的电量，得出浪费电量的趋势图。 2.3问题三的分析
随着中国经济的发展和人民生活水平的提高，各种电器进入寻常百姓家。由于家电自身的能耗以及人们节能意识的不到位，造成了许多能源浪费。本问要求用精确的数据建立模型，估计当前我国每天所浪费的能源数量，以kw.h/天计量。考虑到我国的能源消费模式，这里的能源以煤炭计。
能源浪费主要是由于人们的节能意识不足，环保意识薄弱，电器使用后不拔出插座致使电器处于待机状态造成能耗。那么，造成能源浪费的家电又有哪些呢？通过查询相关文献，得知家用电器种类可分为五类，具体如下：
1） 生活类：空调机、除湿机、加湿器、空气清新器、电风扇、加热器、电热取暖器、远红外取暖器、油式取暖器、电冰箱、冷藏箱、制冰器、电饭锅、电烤箱、微波炉、电磁炉、洗衣机、洗碗机、干衣机、吸尘器。
2）影视类：电视机、录像机、收音机、录音机、录音笔、摄像机、影碟机、扩音机、音响、家庭影院、MP3、MP4、复读机、学习机、电子词典。 3）通讯类：手机、GPS定位系统、报警器、防盗器。 4）娱乐类：电子游戏机、电子琴、电子钢琴、电子乐器
5）保健类：电子血压计、电子血糖仪、电子理疗仪、按摩器、跑步机、健身器。 由于各个家庭所拥有的家电各不相同，所以我们选取大众家庭拥有的家电进行分析。本问主要对这些电器由于处于待机造成的能源浪费问题进行分析，通过查询数据得到各自的待机功耗和每天的平均待机时间，利用当前的总户数和普及率，确定出中国每天的能源浪费数量。
2.4问题四的分析
通过前三个问题分析所得出的结论，了解造成能源浪费的主要原因，并由此倡议，号召全民节约用电，以此来减少能源的消耗，尽量避免不必要的资源浪费。
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