智能手机电池能耗研究及对策
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智能手机电池能耗研究及对策 发布于:2020/05/10
    智能手机的不断更新让人们的交流越来越方便。近年来,电池的更新技术明显滞后于智能手机发展的速度,电池续航能力不足成为智能手机发展的瓶颈之一。而用户对旧电池的不正确处置还会加剧环境污染。
  我分别利用华为和小米手机作为研究对象,将智能手机中能耗最多的情况识别为网络、设备规格、设备上的应用程序使用以及用户的常见操作4类。调查结果表明,用户的常见操作对智能手机的能耗影响比其他因素都大。
  为更好地让智能手机为大众服务,我认为手机用户应优化手机使用方式,更科学地处理废旧手机,智能手机制造商也应根据环保要求改进手机设计。
  一、智能手机电池使用概况
  目前,大多数智能手机使用的是锂离子电池,该电池具有高能量密度性、高安全性及可充电恢复、易于制造、小而轻薄等特点。不足之处是其价格昂贵,使用一段时间后电池容量会减少。有研究表明,如果将智能手机与数据网络、Wi-Fi或电话连接会导致一部分电池放电,这会缩短电池寿命。此外,智能手机屏幕的亮度与能耗成正比。
  智能手机持续工作约两年后,功能正常但电池续航不足。因此,用户往往想要更换具有增强功能和适用性的新产品,而旧手机则会被丢弃。废旧手机中的有害物质渗入生态系统会污染环境。
  因为缺乏专业的废旧手机分类、拆解及深加工技术,我国无害化、高效能综合回收处理旧手机能力明显不足。同时,用户习惯随意处置废旧手机,电池的回收利用变得十分困难。
  二、探究手机电池能耗的主要因素
  1.实验设备
  本研究采用的设备是华为荣耀9和小米3。华为荣耀9主屏尺寸为5.15英寸,主屏分辨率均为1 920×1 080像素,后置摄像头为1 200万+2 000万像素,前置摄像头为800万像素,电池容量为3 200mAh,核心数为八核,内存为4GB。小米3主屏尺寸为5.0英寸,后置摄像头为1 300万像素,前置摄像头为200万像素,电池容量为3 050mAh,核心数为四核,内存为2GB。
  2.电池监控
  通过电池监控器测量两款智能手机上指定应用的电池消耗和电话射频、屏幕显示等其他电池消耗参数。其中,电池消耗因子被视为变量,同时跟踪指定应用程序的CPU在两款智能手机上的使用率、电池温度等参数。
  3.数据采集过程及方式
  在手机上下载电池监控器应用程序,手机充电至100%后与主电源断开,仅依靠电池供电。检查网络统计信息,分别在Wi-Fi条件下和数据连接下定时测试,保持电池和处理器温度统计的读数,检查其他统计读数,即应用程序状态、屏幕亮度和屏幕状态。每次实验结束时停止分析,并将电池监控器上的实验数据截屏保存。
  此外,我还采访了三位手机用户,获取了关于手机使用习惯和影响智能手机使用寿命的因素等方面的信息,希望从中获取延长手机电池寿命的解决方法。
  三、结果分析
  1.不同的手机定时运行同一种应用程序,CPU负载不同,电池温度不同。更高的CPU负载、更高的温度意味着更高的电池能耗。
  2.同样是音乐程序、视频程序或社交应用程序,有的应用程序在不同手机上运行时始终产生比其他应用程序更多的热量。
  3.Wi-Fi环境下的能耗比移动数据上的消耗更大,表明更高的电池功率在同一任务中消耗更多的能量。
  访谈结果几乎与实验結果一致,其中两位受访对象称必须随身携带移动电源,以便及时为智能手机充电。三位受访对象均希望“制造商生产具有更长待机时间的智能手机”。在合理的范围内,打开较多应用程序的智能手机用户充电的次数明显更多。
  大量用户倾向于期望智能手机制造商生产具有更强续航能力的智能手机。因此可以推断,智能手机中影响电池能耗的因素以及用户正确使用手机的意识可明显改善智能手机的设计特征。然而,因为受访者数量太少,无法准确地判定这些结果是否具有普遍性。
  四、建议
  智能手机的发展已经相对成熟,基于此,用户可以被确定为智能手机中电池能耗的最大决定因素,这取决于他们在设备上花费了多少时间以及使用设备做了什么。完全停止电池能耗的唯一方法是关闭设备,因为持续的后台处理仍会导致能耗。其次,用户对废旧手机电池的处置方式也极为重要。
  智能手机用户应该学会通过改变使用习惯来保护手机电池,以此保护环境;制造商也应考虑在设计中采用绿色代码,以降低电池的功耗。应针对如何通过提升硬件和软件功能降低电池能耗进行研究,让电池与智能手机技术的发展速度保持同步。作者:李京庭 来源:发明与创新·中学生
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