基于Android操作系統的智能手機下濕空氣參數計算

朱崎峰薛東東常昆鵬張宏偉周德信

1河南理工大學機械與動力工程學院

2河南新飛電器有限公司

濕空氣狀態參數在暖通空調的設計中有極高的使用頻率，通過查濕空氣的焓-濕圖可以很容易的查詢出狀態參數的值，但是查圖是非常繁瑣的，也是非常耗時的。現在通過電腦上的程序也可以獲取濕空氣的狀態參數，但是電腦體積大，不易攜帶，這種方法也存在很多的局限性。由于現在智能手機的普及，而且使用Android操作系統的智能手機占的比重是86.2%[1]。如果設計一個查詢濕空氣狀態參數的手機應用，那么這將極大的提高設計人員的工作效率，降低設計人員的勞動強度，而且隨時隨地都能獲取濕空氣的狀態參數。因此，本文基于Android操作系統使用Android Studio開發工具開發了濕空氣狀態參數計算的手機應用，實現了快速便捷獲取濕空氣狀態參數的目的。

1 Android操作系統簡介

Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統，主要用于移動設備，如智能手機和平板電腦，由Google公司和開放手機聯盟領導及開發。Android操作系統最初由Andy Rubin開發，主要支持手機。2007年11月，Google與84家硬件制造商、軟件開發商及電信運營商組建開放手機聯盟共同研發改良Android系統。隨后Google以Apache開放許可證的授權方式，發布了Android的源代碼[1]。

Android系統的迅速發展，及大地促進了智能手機的更新換代和市場普及。由于Android系統的開放性，面向Android系統的app也日益豐富，及大地方便了消費者。開發面向Android系統的app常用的開發環境是Android Studio。

Android Studio[2]編程工具是一種基于IntelliJ IDEA的免費Android開發環境，類似于Eclipse、ADT插件和SDK Manager的組合。Android開發者只需一次安裝，就可以輕松搭建Android開發環境。Android Studio使用的IntelliJ IDEA是一種類似于Eclipse的Java語言的集成開發環境，在智能代碼完成、代碼自動提示、重構、J2EE 支持、Ant、JUnit、CVS 整合、代碼審查、創新的GUI設計等方面有優異表現。因此，本文采用Android Studio[2]作為編程工具開發了濕空氣參數計算的APP應用，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參數的場合，濕空氣的干球溫度和濕球溫度是最容易獲得的參數，可利用干濕球溫度計測得。基于這兩個參數，工作人員通過查看焓-濕圖得到濕空氣的其它狀態參數[3]。本文開發的程序以干球溫度和濕球溫度作為輸入參數，根據熱力學經驗公式計算濕空氣的含濕量、水蒸氣分壓力、干球溫度對應的飽和壓力、濕空氣比焓h、相對濕度φ、露點溫度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為標準大氣壓。

3）濕空氣比焓[5]：

式中：h為濕空氣比焓；t為干球溫度。

4）干球溫度對應的飽和空氣水蒸氣分壓力（kPa）：

5）露點溫度（℃）[4]：

6）相對濕度：

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

濕空氣狀態參數計算程序安裝包為1.4 MB，適用于Android 5.0系統及上。

3 程序運行效果和誤差分析

3.1 UI界面

本文將該程序安裝在魅藍note2上，以干球溫度為20 ℃，濕球溫度為16 ℃為輸入參數，程序運行結果如圖2所示

圖2 程序運行結果

3.2 誤差分析

在輸入干球、濕球溫度在0～45 ℃之間，每隔5 ℃取值得到的多組數據進行查表、查焓-濕圖計算[3]，將其計算結果和本文所編寫程序計算的結果進行對比，相對濕度、露點溫度和水蒸氣分壓力值的對比列于表1，飽和蒸汽壓力、含濕量和焓值的對比列于表2。

表1 相對濕度，露點溫度，水蒸氣分壓力值

表2 飽和蒸汽壓力，含濕量，焓的值

通過表1可以看出在這六組值中，相對濕度的誤差最小，最大的誤差為0.7%；露點溫度的誤差最大，但不超過1.5%，水蒸氣分壓力的誤差和露點溫度的最大誤差值一樣，能夠滿足工程設計應用的需要。

從表2中可以看出，飽和蒸汽壓力值的相對誤差在1%以內，含濕量值的相對誤差在0.5%以內，焓值的相對誤差在0.5%以內，符合工程設計的使用要求。

綜上可知，以相對濕度、露點溫度、水蒸氣分壓力值、飽和蒸汽壓力、含濕量和焓值為比較對象，程序計算結果和手動查表圖計算結果的相對誤差最大為1.5%。這說明在程序的算法上是沒有問題的，在工程使用中也是可以滿足需求的。

4 結論

隨著智能手機性能的提高，很多在計算機上運行的程序已能夠完全被智能手機App所替代。因此，為方便暖通空調設計人員簡單、快速的獲得濕空氣的狀態參數，減少繁瑣與耗時的查圖、查表的工作量，提高其工作效率。本文基于Android Studio編程平臺，面向Android智能手機，采用Java語言開發了濕空氣狀態參數查詢的APP應用，并進行了程序計算精度的驗證。該程序有較高的計算精度，可以成為暖通空調設計人員的必備工具，具有較高的工程應用價值。