基于Android Studio的供電負(fù)荷計(jì)算APP

郝宏偉

(山西蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限責(zé)任公司, 山西 晉城 048000)

0 引言

正確計(jì)算供電負(fù)荷的大小是供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，也是保障供電系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)用電設(shè)備的安裝容量，采用一定的計(jì)算方法得出的。計(jì)算負(fù)荷是分析和設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是選擇電力電纜、開(kāi)關(guān)電器、變壓器的依據(jù)[1]。

煤礦企業(yè)或選煤廠中，電氣技術(shù)人員經(jīng)常需要統(tǒng)計(jì)用電設(shè)備的負(fù)荷，并計(jì)算電流和容量，主要依靠系數(shù)估算、人工計(jì)算、使用PC機(jī)上的excel工具或供電軟件進(jìn)行計(jì)算。采用系數(shù)估算，雖然簡(jiǎn)便，但誤差較大，不利于準(zhǔn)確判斷；人工計(jì)算比較費(fèi)時(shí)間，且容易出錯(cuò)；用excel工具或供電軟件計(jì)算，需要使用PC機(jī)，當(dāng)需要進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，往往不在PC機(jī)前，使用不方便。針對(duì)此種情況，在手機(jī)移動(dòng)終端使用普及的背景下，為了方便電氣技術(shù)人員對(duì)供電負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)，有必要開(kāi)發(fā)基于Android Studio的負(fù)荷計(jì)算APP。Android手機(jī)終端使用非常方便，可隨時(shí)打開(kāi)負(fù)荷計(jì)算APP在工作現(xiàn)場(chǎng)對(duì)供電負(fù)荷進(jìn)行快速統(tǒng)計(jì)和電流計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果精確，為電氣設(shè)計(jì)或技術(shù)人員的工作帶來(lái)了便利。

1 負(fù)荷計(jì)算APP開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

供電負(fù)荷計(jì)算軟件多采用VC++、VB等語(yǔ)言編寫(xiě)，都需要在電腦上運(yùn)行。基于android系統(tǒng)的移動(dòng)終端已流行多年，因此，開(kāi)發(fā)可以在移動(dòng)終端上使用的供電負(fù)荷計(jì)算APP具有一定意義。

Android系統(tǒng)是Google推出的，基于Linux的智能操作系統(tǒng)。Google以Apache開(kāi)源許可證的授權(quán)方式，發(fā)布了Android的源代碼。Android系統(tǒng)是完全公開(kāi)且免費(fèi)的。Android應(yīng)用程序主要使用Java編寫(xiě)，每一個(gè)應(yīng)用程序由一個(gè)或者多個(gè)活動(dòng)組成。利用Java的跨平臺(tái)性質(zhì)，基于Android框架開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序可以不用編譯運(yùn)行于任何一臺(tái)裝有Android系統(tǒng)的平臺(tái)，這正是Android的精髓所在[2]。

Android Studio是谷歌推出的一個(gè)Android 集成開(kāi)發(fā)工具，用于開(kāi)發(fā)和調(diào)試。Android Studio具有功能強(qiáng)大的布局編輯器，可以通過(guò)拖拉UI組件進(jìn)行界面設(shè)計(jì)和預(yù)覽[3]。負(fù)荷計(jì)算APP使用Android Studio開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行開(kāi)發(fā)，基于Java語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)。

Android Studio具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1) 比Eclipse速度更快。包括啟動(dòng)速度、響應(yīng)速度、內(nèi)存占用等均領(lǐng)先于Eclipse。

2) 提示、補(bǔ)全更加智能，更加人性化。提示補(bǔ)全對(duì)于開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)意義重大，熟悉Android Studio以后效率提升明顯。

3) 支持Google Cloud Platform. Android Studio支持本地的Google Cloud Platform,可以讓開(kāi)發(fā)者去運(yùn)行服務(wù)器端的代碼。

4) 強(qiáng)大的UI編輯器。Android Studio的編輯器非常智能?？丶膚idth和height屬性會(huì)自動(dòng)補(bǔ)全，不需要每次都手動(dòng)輸入，另外，定義顏色后會(huì)自動(dòng)把顏色顯示在界面中。可以任意拖拉控件，明顯提高了編輯UI的效率。

5) 更完善的插件系統(tǒng)。在Android Studio中可以像Apple store那樣瀏覽所有的插件、直接搜索、下載并管理，用戶(hù)體驗(yàn)好。

6) Android Studio由Google推出。是Google專(zhuān)門(mén)為Android“量身定做”的。是一款基于IntelliJidea改造的IDE，上升空間非常大[2]。

目前，Android已經(jīng)成為一個(gè)重要的手機(jī)操作系統(tǒng)，此外還有另一個(gè)重要的手機(jī)操作系統(tǒng)就是iOS系統(tǒng)，但iOS系統(tǒng)只能運(yùn)行在Apple公司的iPhone、iWatch等產(chǎn)品上。就目前過(guò)內(nèi)環(huán)境來(lái)說(shuō)，已有大量手機(jī)廠商開(kāi)始生產(chǎn)Android操作系統(tǒng)的手機(jī)，因?yàn)锳ndroid手機(jī)平臺(tái)是一個(gè)真正開(kāi)放的平臺(tái)，無(wú)須支付任何費(fèi)用即可使用。目前，已經(jīng)發(fā)布搭載Android系統(tǒng)手機(jī)廠商包括：三星、HTC、索尼愛(ài)立信、LG等；國(guó)內(nèi)廠商如華為、聯(lián)想、小米等也發(fā)布了大量搭載Android系統(tǒng)的手機(jī)[4]。

Android Studio里有相對(duì)布局、線性布局、絕對(duì)布局等多種布局：

1) 線性布局。將容器里的組件一個(gè)挨著一個(gè)排列起來(lái)?？梢钥刂聘黝?lèi)組件橫向排列，也可控制各組件縱向排列[4]。

2) 相對(duì)布局。這是一種非常靈活的布局方式，能夠通過(guò)指定界面元素與其他元素的相對(duì)位置關(guān)系，確定界面中所有元素的布局位置。

3) 絕對(duì)布局。又可稱(chēng)作坐標(biāo)布局，可以直接指定子元素的絕對(duì)位置。這種布局簡(jiǎn)單直接，直觀性強(qiáng)，但是由于手機(jī)屏幕尺寸差別比較大，使用絕對(duì)布局的適應(yīng)性比較差[2]。

負(fù)荷計(jì)算APP的界面使用相對(duì)布局，可以方便的布置控件。在相對(duì)布局里使用了TextView、EditText、Button等控件。

TextView控件用于顯示供電負(fù)荷計(jì)算所需要的內(nèi)容，比如額定功率、電壓、需要系數(shù)、功率因數(shù)、有功功率、計(jì)算電流等參數(shù)，EditText控件用于輸入計(jì)算所需參數(shù)的數(shù)值，并用于顯示最終的計(jì)算結(jié)果。

程序中使用findViewById方法獲取輸入數(shù)據(jù)，通過(guò)BigDecimal方法對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行四舍五入。最后通過(guò)setText方法將計(jì)算結(jié)果顯示在APP界面上。

1.1 界面設(shè)計(jì)

負(fù)荷計(jì)算APP界面中包含APP名稱(chēng)、輸入、輸出部分。輸入部分包含所需輸入的負(fù)荷功率、需要系數(shù)、功率因數(shù)、額定電壓等；輸出部分包括計(jì)算電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率等。

界面設(shè)計(jì)使用Android Studio的相對(duì)布局，可輸入10個(gè)負(fù)荷數(shù)據(jù)。輸入所需計(jì)算數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊計(jì)算按鈕，即可計(jì)算結(jié)果。通過(guò)編寫(xiě)程序?qū)τ?jì)算結(jié)果進(jìn)行了四舍五入，保留2位小數(shù)。

負(fù)荷計(jì)算APP界面交互性好，簡(jiǎn)單、清晰、操作方便。

1.2 功能實(shí)現(xiàn)

打開(kāi)手機(jī)，點(diǎn)擊負(fù)荷計(jì)算APP圖標(biāo)，如圖1所示，進(jìn)入負(fù)荷計(jì)算APP。

圖1 負(fù)荷計(jì)算APP圖標(biāo)

在界面中輸入用電負(fù)荷的功率、額定電壓、需要系數(shù)、功率因數(shù)等參數(shù)，點(diǎn)擊計(jì)算按鈕，即可得出負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，并顯示在APP界面中。APP界面設(shè)計(jì)如圖2所示。

2 實(shí)例分析

以玉溪煤礦選煤廠部分供電負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)證。

1) 數(shù)據(jù)輸入。APP界面中的每個(gè)用電負(fù)荷的單位均為有功功率千瓦(kW)，可輸入10個(gè)用電負(fù)荷。APP界面中輸入需要統(tǒng)計(jì)的用電負(fù)荷，對(duì)玉溪煤礦選煤廠主洗車(chē)間部分用電設(shè)備進(jìn)行計(jì)算：3101

圖2 負(fù)荷計(jì)算APP界面

塊煤脫泥篩，30 kW；3102淺槽分選機(jī)，18.5 kW；3103塊精煤脫介篩，55 kW；3105塊矸石脫介篩，22 kW；3104末精煤轉(zhuǎn)載刮板，7.5 kW；801塊精煤帶式輸送機(jī)，90 kW；3107塊煤稀介泵，90 kW；3110塊煤合介泵，220 kW；3108塊煤磁選機(jī)，7.5 kW；3302塊煤煤泥水泵，90 kW。以上設(shè)備額定電壓均為0.66 kV，需要系數(shù)Kx取0.85；功率因數(shù)cosφ取0.8。在APP界面中，負(fù)荷的單位為千瓦，電壓?jiǎn)挝粸榍Х?，電流單位為安培，有功功率為千瓦，無(wú)功功率單位為千乏，視在功率單位千伏安。

2) 負(fù)荷計(jì)算。所需初始數(shù)據(jù)輸入完成后，點(diǎn)擊APP頁(yè)面中底部的“計(jì)算”按鈕，即可得出計(jì)算結(jié)果，包括計(jì)算負(fù)荷、無(wú)功功率、視在功率。其界面如圖3所示。

3 APP計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證

為驗(yàn)證APP計(jì)算的結(jié)果，對(duì)所輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工手算，與APP的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，以證明APP計(jì)算結(jié)果的可靠性。

3.1 供電負(fù)荷人工計(jì)算

確定供電系統(tǒng)中各設(shè)備電力負(fù)荷的大小，是正確選擇變電所的供電系統(tǒng)、變壓器容量、電氣設(shè)備，導(dǎo)線截面及儀表量程的依據(jù)，因此必須對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。求計(jì)算負(fù)荷的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法、二項(xiàng)式法等，在煤礦企業(yè)供電設(shè)計(jì)中，一般采用需要系數(shù)法。需要系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)便，能適用于任何性質(zhì)的企業(yè)，計(jì)算結(jié)果也比較準(zhǔn)確[5]。負(fù)荷計(jì)算APP采用了需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。為便于比較，人工計(jì)算結(jié)果保留3位小數(shù)。

圖3 負(fù)荷計(jì)算結(jié)果界面

供電負(fù)荷具體計(jì)算過(guò)程如下：

Qj=Pj·tanφ=535.925×0.75≈401.944 kvar

式中：P1、P2、PN為設(shè)備額定功率，kW；∑PN為所有設(shè)備額定功率之和，kW；UN為額定電壓，kV；Kx為需要系數(shù)；cosφ為功率因數(shù)；Pj為計(jì)算負(fù)荷,kW；Qj為無(wú)功功率,kvar；Sj為視在功率,kVA；Ij為計(jì)算電流,A。

3.2 APP計(jì)算結(jié)果比較

將APP計(jì)算結(jié)果與手算結(jié)果通過(guò)列表進(jìn)行比較，從表1中的對(duì)比可以看出，采用Android studio編寫(xiě)的負(fù)荷計(jì)算APP的計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

表1 負(fù)荷計(jì)算結(jié)果比較表

3.3 應(yīng)用效果

常用的變壓器容量有315 kVA、500 kVA、630 kVA、800 kVA、1 000 kVA、1 250 kVA、2 500 kVA等，根據(jù)APP的計(jì)算結(jié)果，能夠快速確定所需變壓器的容量，對(duì)電氣設(shè)計(jì)人員和從業(yè)人員的使用都非常方便。

該負(fù)荷計(jì)算APP可實(shí)現(xiàn)10個(gè)用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算，界面簡(jiǎn)單、交互性好，能夠快速準(zhǔn)確的進(jìn)行計(jì)算。如果某個(gè)數(shù)據(jù)輸錯(cuò)，可直接修改，點(diǎn)擊計(jì)算按鈕即可得出計(jì)算負(fù)荷、無(wú)功功率、視在功率、計(jì)算電流等結(jié)果。

4 結(jié)論

現(xiàn)代社會(huì)是信息化發(fā)展的時(shí)代，手機(jī)移動(dòng)終端的使用已非常普及，基于Android Studio的負(fù)荷計(jì)算APP為電氣技術(shù)人員的工作提供了便利，避免了利用系數(shù)估算誤差大的問(wèn)題，可以快速準(zhǔn)確的對(duì)用電負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和電流計(jì)算。

本負(fù)荷計(jì)算APP可根據(jù)需要進(jìn)行進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和拓展，增加功能模塊，可以增加需要計(jì)算的負(fù)荷數(shù)量，增加短路電流的計(jì)算以及電纜選型的計(jì)算。也可以增加使用登錄賬號(hào)的功能。