基于Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī)下濕空氣參數(shù)計(jì)算

朱崎峰薛東東常昆鵬張宏偉周德信

1河南理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院

2河南新飛電器有限公司

濕空氣狀態(tài)參數(shù)在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中有極高的使用頻率，通過(guò)查濕空氣的焓-濕圖可以很容易的查詢出狀態(tài)參數(shù)的值，但是查圖是非常繁瑣的，也是非常耗時(shí)的?，F(xiàn)在通過(guò)電腦上的程序也可以獲取濕空氣的狀態(tài)參數(shù)，但是電腦體積大，不易攜帶，這種方法也存在很多的局限性。由于現(xiàn)在智能手機(jī)的普及，而且使用Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī)占的比重是86.2%[1]。如果設(shè)計(jì)一個(gè)查詢濕空氣狀態(tài)參數(shù)的手機(jī)應(yīng)用，那么這將極大的提高設(shè)計(jì)人員的工作效率，降低設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且隨時(shí)隨地都能獲取濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。因此，本文基于Android操作系統(tǒng)使用Android Studio開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)了濕空氣狀態(tài)參數(shù)計(jì)算的手機(jī)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了快速便捷獲取濕空氣狀態(tài)參數(shù)的目的。

1 Android操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介

Android是一種基于Linux的自由及開(kāi)放源代碼的操作系統(tǒng)，主要用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦，由Google公司和開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟領(lǐng)導(dǎo)及開(kāi)發(fā)。Android操作系統(tǒng)最初由Andy Rubin開(kāi)發(fā)，主要支持手機(jī)。2007年11月，Google與84家硬件制造商、軟件開(kāi)發(fā)商及電信運(yùn)營(yíng)商組建開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟共同研發(fā)改良Android系統(tǒng)。隨后Google以Apache開(kāi)放許可證的授權(quán)方式，發(fā)布了Android的源代碼[1]。

Android系統(tǒng)的迅速發(fā)展，及大地促進(jìn)了智能手機(jī)的更新?lián)Q代和市場(chǎng)普及。由于Android系統(tǒng)的開(kāi)放性，面向Android系統(tǒng)的app也日益豐富，及大地方便了消費(fèi)者。開(kāi)發(fā)面向Android系統(tǒng)的app常用的開(kāi)發(fā)環(huán)境是Android Studio。

Android Studio[2]編程工具是一種基于IntelliJ IDEA的免費(fèi)Android開(kāi)發(fā)環(huán)境，類似于Eclipse、ADT插件和SDK Manager的組合。Android開(kāi)發(fā)者只需一次安裝，就可以輕松搭建Android開(kāi)發(fā)環(huán)境。Android Studio使用的IntelliJ IDEA是一種類似于Eclipse的Java語(yǔ)言的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，在智能代碼完成、代碼自動(dòng)提示、重構(gòu)、J2EE 支持、Ant、JUnit、CVS 整合、代碼審查、創(chuàng)新的GUI設(shè)計(jì)等方面有優(yōu)異表現(xiàn)。因此，本文采用Android Studio[2]作為編程工具開(kāi)發(fā)了濕空氣參數(shù)計(jì)算的APP應(yīng)用，Android Studio Android Studio工作界面如圖1所示。

2 程序概況

在一些使用濕空氣狀態(tài)參數(shù)的場(chǎng)合，濕空氣的干球溫度和濕球溫度是最容易獲得的參數(shù)，可利用干濕球溫度計(jì)測(cè)得?；谶@兩個(gè)參數(shù)，工作人員通過(guò)查看焓-濕圖得到濕空氣的其它狀態(tài)參數(shù)[3]。本文開(kāi)發(fā)的程序以干球溫度和濕球溫度作為輸入?yún)?shù)，根據(jù)熱力學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算濕空氣的含濕量、水蒸氣分壓力、干球溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力、濕空氣比焓h、相對(duì)濕度φ、露點(diǎn)溫度td。

1）濕球溫度下飽和空氣水蒸氣分壓力[4]：

式中：pb濕球溫度下飽和空氣水蒸氣分壓力；t'為濕球溫度。

2）濕空氣含濕量[5]：

式中：d為濕空氣含濕量；B為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

3）濕空氣比焓[5]：

式中：h為濕空氣比焓；t為干球溫度。

4）干球溫度對(duì)應(yīng)的飽和空氣水蒸氣分壓力（kPa）：

5）露點(diǎn)溫度（℃）[4]：

6）相對(duì)濕度：

式（1）～（6）中B為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓取100 kPa。此程序的邏輯運(yùn)算只適用于輸入溫度（干濕球溫度）在0 ℃到45 ℃之間。

濕空氣狀態(tài)參數(shù)計(jì)算程序安裝包為1.4 MB，適用于Android 5.0系統(tǒng)及上。

3 程序運(yùn)行效果和誤差分析

3.1 UI界面

本文將該程序安裝在魅藍(lán)note2上，以干球溫度為20 ℃，濕球溫度為16 ℃為輸入?yún)?shù)，程序運(yùn)行結(jié)果如圖2所示

圖2 程序運(yùn)行結(jié)果

3.2 誤差分析

在輸入干球、濕球溫度在0～45 ℃之間，每隔5 ℃取值得到的多組數(shù)據(jù)進(jìn)行查表、查焓-濕圖計(jì)算[3]，將其計(jì)算結(jié)果和本文所編寫程序計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度和水蒸氣分壓力值的對(duì)比列于表1，飽和蒸汽壓力、含濕量和焓值的對(duì)比列于表2。

表1 相對(duì)濕度，露點(diǎn)溫度，水蒸氣分壓力值

表2 飽和蒸汽壓力，含濕量，焓的值

通過(guò)表1可以看出在這六組值中，相對(duì)濕度的誤差最小，最大的誤差為0.7%；露點(diǎn)溫度的誤差最大，但不超過(guò)1.5%，水蒸氣分壓力的誤差和露點(diǎn)溫度的最大誤差值一樣，能夠滿足工程設(shè)計(jì)應(yīng)用的需要。

從表2中可以看出，飽和蒸汽壓力值的相對(duì)誤差在1%以內(nèi)，含濕量值的相對(duì)誤差在0.5%以內(nèi)，焓值的相對(duì)誤差在0.5%以內(nèi)，符合工程設(shè)計(jì)的使用要求。

綜上可知，以相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度、水蒸氣分壓力值、飽和蒸汽壓力、含濕量和焓值為比較對(duì)象，程序計(jì)算結(jié)果和手動(dòng)查表圖計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差最大為1.5%。這說(shuō)明在程序的算法上是沒(méi)有問(wèn)題的，在工程使用中也是可以滿足需求的。

4 結(jié)論

隨著智能手機(jī)性能的提高，很多在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序已能夠完全被智能手機(jī)App所替代。因此，為方便暖通空調(diào)設(shè)計(jì)人員簡(jiǎn)單、快速的獲得濕空氣的狀態(tài)參數(shù)，減少繁瑣與耗時(shí)的查圖、查表的工作量，提高其工作效率。本文基于Android Studio編程平臺(tái)，面向Android智能手機(jī)，采用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了濕空氣狀態(tài)參數(shù)查詢的APP應(yīng)用，并進(jìn)行了程序計(jì)算精度的驗(yàn)證。該程序有較高的計(jì)算精度，可以成為暖通空調(diào)設(shè)計(jì)人員的必備工具，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。