智能手機(jī)電池能耗研究及對策

■四川省眉山中學(xué)校 李京庭

智能手機(jī)的不斷更新讓人們的交流越來越方便。近年來，電池的更新技術(shù)明顯滯后于智能手機(jī)發(fā)展的速度，電池續(xù)航能力不足成為智能手機(jī)發(fā)展的瓶頸之一。而用戶對舊電池的不正確處置還會加劇環(huán)境污染。

我分別利用華為和小米手機(jī)作為研究對象，將智能手機(jī)中能耗最多的情況識別為網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備規(guī)格、設(shè)備上的應(yīng)用程序使用以及用戶的常見操作4類。調(diào)查結(jié)果表明，用戶的常見操作對智能手機(jī)的能耗影響比其他因素都大。

為更好地讓智能手機(jī)為大眾服務(wù)，我認(rèn)為手機(jī)用戶應(yīng)優(yōu)化手機(jī)使用方式，更科學(xué)地處理廢舊手機(jī)，智能手機(jī)制造商也應(yīng)根據(jù)環(huán)保要求改進(jìn)手機(jī)設(shè)計。

一、智能手機(jī)電池使用概況

目前，大多數(shù)智能手機(jī)使用的是鋰離子電池，該電池具有高能量密度性、高安全性及可充電恢復(fù)、易于制造、小而輕薄等特點(diǎn)。不足之處是其價格昂貴，使用一段時間后電池容量會減少。有研究表明，如果將智能手機(jī)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi或電話連接會導(dǎo)致一部分電池放電，這會縮短電池壽命。此外，智能手機(jī)屏幕的亮度與能耗成正比。

智能手機(jī)持續(xù)工作約兩年后，功能正常但電池續(xù)航不足。因此，用戶往往想要更換具有增強(qiáng)功能和適用性的新產(chǎn)品，而舊手機(jī)則會被丟棄。廢舊手機(jī)中的有害物質(zhì)滲入生態(tài)系統(tǒng)會污染環(huán)境。

因為缺乏專業(yè)的廢舊手機(jī)分類、拆解及深加工技術(shù)，我國無害化、高效能綜合回收處理舊手機(jī)能力明顯不足。同時，用戶習(xí)慣隨意處置廢舊手機(jī)，電池的回收利用變得十分困難。

二、探究手機(jī)電池能耗的主要因素

1.實(shí)驗設(shè)備

本研究采用的設(shè)備是華為榮耀9和小米3。華為榮耀9主屏尺寸為5.15英寸，主屏分辨率均為1 920×1 080像素，后置攝像頭為1 200萬+2 000萬像素，前置攝像頭為800萬像素，電池容量為3 200mAh，核心數(shù)為八核，內(nèi)存為4GB。小米3主屏尺寸為5.0英寸，后置攝像頭為1 300萬像素，前置攝像頭為200萬像素，電池容量為3 050mAh，核心數(shù)為四核，內(nèi)存為2GB。

2.電池監(jiān)控

通過電池監(jiān)控器測量兩款智能手機(jī)上指定應(yīng)用的電池消耗和電話射頻、屏幕顯示等其他電池消耗參數(shù)。其中，電池消耗因子被視為變量，同時跟蹤指定應(yīng)用程序的CPU在兩款智能手機(jī)上的使用率、電池溫度等參數(shù)。

3.數(shù)據(jù)采集過程及方式

在手機(jī)上下載電池監(jiān)控器應(yīng)用程序，手機(jī)充電至100%后與主電源斷開，僅依靠電池供電。檢查網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計信息，分別在Wi-Fi條件下和數(shù)據(jù)連接下定時測試，保持電池和處理器溫度統(tǒng)計的讀數(shù)，檢查其他統(tǒng)計讀數(shù)，即應(yīng)用程序狀態(tài)、屏幕亮度和屏幕狀態(tài)。每次實(shí)驗結(jié)束時停止分析，并將電池監(jiān)控器上的實(shí)驗數(shù)據(jù)截屏保存。

此外，我還采訪了三位手機(jī)用戶，獲取了關(guān)于手機(jī)使用習(xí)慣和影響智能手機(jī)使用壽命的因素等方面的信息，希望從中獲取延長手機(jī)電池壽命的解決方法。

三、結(jié)果分析

1.不同的手機(jī)定時運(yùn)行同一種應(yīng)用程序，CPU負(fù)載不同，電池溫度不同。更高的CPU負(fù)載、更高的溫度意味著更高的電池能耗。

2.同樣是音樂程序、視頻程序或社交應(yīng)用程序，有的應(yīng)用程序在不同手機(jī)上運(yùn)行時始終產(chǎn)生比其他應(yīng)用程序更多的熱量。

3.Wi-Fi環(huán)境下的能耗比移動數(shù)據(jù)上的消耗更大，表明更高的電池功率在同一任務(wù)中消耗更多的能量。

訪談結(jié)果幾乎與實(shí)驗結(jié)果一致，其中兩位受訪對象稱必須隨身攜帶移動電源，以便及時為智能手機(jī)充電。三位受訪對象均希望“制造商生產(chǎn)具有更長待機(jī)時間的智能手機(jī)”。在合理的范圍內(nèi)，打開較多應(yīng)用程序的智能手機(jī)用戶充電的次數(shù)明顯更多。

大量用戶傾向于期望智能手機(jī)制造商生產(chǎn)具有更強(qiáng)續(xù)航能力的智能手機(jī)。因此可以推斷，智能手機(jī)中影響電池能耗的因素以及用戶正確使用手機(jī)的意識可明顯改善智能手機(jī)的設(shè)計特征。然而，因為受訪者數(shù)量太少，無法準(zhǔn)確地判定這些結(jié)果是否具有普遍性。

四、建議

智能手機(jī)的發(fā)展已經(jīng)相對成熟，基于此，用戶可以被確定為智能手機(jī)中電池能耗的最大決定因素，這取決于他們在設(shè)備上花費(fèi)了多少時間以及使用設(shè)備做了什么。完全停止電池能耗的唯一方法是關(guān)閉設(shè)備，因為持續(xù)的后臺處理仍會導(dǎo)致能耗。其次，用戶對廢舊手機(jī)電池的處置方式也極為重要。

智能手機(jī)用戶應(yīng)該學(xué)會通過改變使用習(xí)慣來保護(hù)手機(jī)電池，以此保護(hù)環(huán)境；制造商也應(yīng)考慮在設(shè)計中采用綠色代碼，以降低電池的功耗。應(yīng)針對如何通過提升硬件和軟件功能降低電池能耗進(jìn)行研究，讓電池與智能手機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度保持同步。