Система мониторинга потребления энергии смартфонами Semo

№36-1,

технические науки

В работе приведены сведения о системе мониторинга потребления энергии SEMO на смартфонах под управлением операционной системы Android. Разработана структура, системные основные части. Рассмотрены важные преимущества системы, ее возможности. Рассмотрена актуальная проблема с потреблением энергии смартфонами.

Похожие материалы

Быстрое развитие новых и инновационных приложений для мобильных устройств привело к тому, что объема батареи стало резко не хватать. Таким образом, растущее потребление энергии стало серьезной проблемой мобильных устройств. Для экономии энергии необходимо проводить анализ и следить за потреблением энергии приложениями. Для этих целей была разработана система SEMO для устройств под управлением операционной системы Android.

Мобильные устройства получают энергию, необходимую для их работы от автономного химического источника тока. В случае мобильных телефонов размер и вес устройства являются очень важными критериями, поэтому емкость батареи строго ограничена. Значит, для максимально долгой работы устройства необходимо свести к минимуму потребление энергии. Следовательно, оптимальное управление расходом энергии для этого класса устройств чрезвычайно важно.

Современные мобильные телефоны высокого класса объединяют функциональность карманного коммуникационного устройства с возможностями персональных компьютеров. Они включают в себя такие функции как: голосовое сообщение, воспроизведение аудио и видео, веб-браузер, короткие сообщения и электронная почта, загрузка медиаконтента, игры и т.д. Поскольку в нынешних смартфонах давно реализована поддержка многозадачности, пользователь может одновременно запускать множество приложений, что увеличивает требования к емкости батареи. Появляется необходимость эффективного управления распределением энергии.

Основное требование рационального и эффективного распределения энергии заключается в понимании того, где и как она была использована. Сколько энергии потребляют приложения и при каких обстоятельствах. Далее рассматривается система SEMO, которая неплохо справляется с этой задачей.

Большинство мобильных аппаратов использует перезаряжающиеся электрохимические батареи, как правило, литий-ионные. Время работы таких полностью заряженных батарей составляет 8-10 часов. Оно резко сокращается при включении Wi-Fi, а при запуске игры смартфон и вовсе сможет проработать только несколько часов до того, как полностью исчерпает свою энергию.

Некоторые существующие инструменты уже могут проанализировать потребление энергии смартфоном. Однако, они не учитывают потребление энергии с точки зрения разработчика. Для анализа потребления энергии приложениями была разработана система мониторинга, называемая SEMO. Создана она специально для устройств под управлением ОС Android, т.к. это одна из самых популярных мобильных операционных систем на данный момент.

Сначала она проверяет параметры батареи, такие как процент заряда и температура. Затем она собирает данные о потреблении энергии и анализирует их.

Рис. 1 Структура системы SEMO.

Рис. 1 Структура системы SEMO.

Собранные данные включают в себя время работы, процент заряда и названия приложений, запущенных в данный момент. Затем на основе анализа этих данных с помощью соответствующих алгоритмов система находит уровень использования аккумулятора. Потом на основе этих данных она ранжирует приложения в соответствии с их уровнем расхода энергии. Это очень важно для разработчиков и пользователей мобильных устройств.

Как показано на рис. 1, система состоит из трех основных частей: инспектора, рекордера и анализатора. Инспектор предназначен для проверки и сбора информации о батарее. Рекордер используется для записи информации о батарее и приложениях, в частности данных о потреблении энергии. Затем анализатор обрабатывает данные, которые записал рекордер. На основе анализа этих данных он показывает скорость потребления энергии приложениями и дает им оценку. Чем выше оценка у приложения, тем больше оно потребляет энергии. Ниже описана каждая часть подробнее.

Рис. 2 Блок-схема инспектора.

Рис. 2 Блок-схема инспектора.

На рис.2 показана блок-схема инспектора. Как видно из этого рисунка, инспектор получает данные о состоянии батареи, такие как процент заряда, состояние работы, напряжение, температуру и данные полном заряде, а также предупреждает пользователя, если батарея достигает критического состояния.

Для примера, если процент заряда батареи слишком низок (ниже 15%), инспектор предложит пользователю зарядить батарею. Таким образом пользователи могут заранее поставить телефон на зарядку, благодаря полученной информации.

Рис. 3 Блок-схема рекордера

Рис. 3 Блок-схема рекордера.

Рекордер является одной из ключевых частей системы SEMO, как показано на рис. 3. Он периодически записывает информацию, полученную от инспектора о состоянии батареи и приложений на мобильном устройстве, в частности, заряд батареи в данный момент и названия запущенных приложений.

Интервал записи возможно изменить, по умолчанию он равен 1 минуте. С этими данными мы сможем проанализировать потребление энергии приложениями позже.

Рекордер может показать кривую потребления энергии, изменяющуюся во времени двумя способами. Первый способ позволяет нарисовать кривую с данными, полученными во время записи. Второй нарисует кривую в реальном времени, которая покажет процент оставшегося заряда батареи.

Рис. 4 Блок-схема анализатора.

Рис. 4 Блок-схема анализатора.

Анализатор так же является важной составляющей системы SEMO. На рис.4 изображена блок-схема анализатора. Как показано на этом рисунке, он предназначен для анализа данных, записанных рекордером, которые впоследствии используются для получения уровня потребления энергии приложениями и ранжирования приложений в соответствии с их расходом энергии. Таким образом, мы можем найти какое программное обеспечение расходует большую часть энергии на мобильном устройстве. Чтобы сохранить заряд, пользователь сможет просто закрыть это приложение или, по крайней мере, уменьшить время его использования.

Кроме того, можно экспортировать данные в компьютер с SQLlite БД, если нужно получить еще более детальную информацию. Для проведения более тщательного анализа можно использовать Excel или Origin.

Все больше людей использует смартфоны не для того, чтобы звонить или отправлять короткие сообщения, а, чтобы посмотреть видео, послушать музыку или поиграть. Поэтому в нынешних мобильных устройствах появились производительные многоядерные процессоры и видеочипы, которые требуют большое количество энергии. В этой статье представлено описание системы SEMO, которую можно использовать для контроля и анализа потребления энергии смартфонами.

Список литературы

  1. Максимов Н. В. Современные информационные технологии: учеб. Пособие / Н. В. Максимов, Т. Л. Партыко, И.И. Попов. — М: ФОРУМ, 2008. - С. 512.
  2. Основы современных компьютерных технологий: Учебное пособие / под. ред. Хомоненко. – СПб.: КОРОНА, 1998. С. 108-137.
  3. Д. А. Поспелов. Информатика: Энциклопедический словарь для начинающих. – М.: Педагогика-Пресс, 1994. – 352 с.
  4. Прошин А. А. История развития Android / А. А. Прошин, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Радио. 2015. №4 .С. 28-29.
  5. Бростилов С.А. Метрологический анализ измерительной подсистемы информационно-измерительной системы для исследования средств воздушного охлаждения / С.А Бростилов, Н.В. Горячев, Т.Ю. Бростилова // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 127-129.
  6. Подложенов К.А. Разработка энергосберегающих технологий для теплиц / К.А. Подложёнов, Н.В. Горячев, Н.К. Юрков // Современные информационные технологии. 2012. № 15. С. 193-194.