Monitorowanie mikroklimatu rodziny pszczelej system WMA, cz. 1.
W obliczu pogarszającego się stanu zdrowotnego rodzin pszczelich i zmieniającego się klimatu istotnym staje się poznanie wpływu tych czynników na mikroklimat rodziny pszczelej. Na rynku brak jest w pełni zautomatyzowanych układów, które umożliwiłyby monitorowanie mikroklimatu rodziny pszczelej w sposób nieingerujący w jej środowisko.
Fot. 1. Monitorowane ule ustawione na wagach pasiecznych fot.©Michał Berezowski
Dostępne na rynku są wagi pasieczne, dokonujące pomiaru masy ula, jak i stacje meteorologiczne do kontroli parametrów środowiska zewnętrznego, takich jak temperatura czy wilgotność, ale nie pozwalają one na ocenę środowiska wnętrza ula.
Wychodząc naprzeciw tym potrzebom zaprojektowano system bezobsługowego, bezprzewodowego monitoringu mikroklimatu rodzin pszczelich. Pozwala on na wykonywanie kluczowych pomiarów wielkości fizycznych środowiska wewnętrznego ula (temperatury, wilgotności, stężenia dwutlenku węgla) bez konieczności otwierania ula.
System ten powstał jako praca dyplomowa na Politechnice Wrocławskiej na potrzeby badań Wydziału Biologii i Hodowli Zwierząt Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu i otrzymał nazwę WMA (ang. Wireless Monitoring in Apiary – Bezprzewodowy Monitoring w Pasiece). Artykuł przedstawia schemat techniczny rozwiązania oraz wyniki testowych badań.
Opis rozwiązania
WMA to sieć elektronicznych układów pomiarowych – węzłów podrzędnych (klientów) – montowanych wewnątrz uli komunikujących się bezprzewodowo z węzłem nadrzędnym (serwerem), (rys. 1.). Liczba wykorzystywanych w WMA węzłów podrzędnych, czyli monitorowanych uli, nie jest ograniczona.
System umożliwia bezinwazyjny i zautomatyzowany monitoring kluczowych parametrów atmosfery środowiska ula. Są to: temperatura, wilgotność względna oraz stężenie dwutlenku węgla. Dodatkowo możliwy jest pomiar masy ula.
Gromadzone dane zapisywane są w pamięci dołączonej do węzła nadrzędnego, a następnie porządkowane w bazie danych komputera PC. Program komputerowy zarządzający bazą wyników umożliwia ich wizualizację w formie wykresów.
Rys. 1. WMA – schemat bezprzewodowego monitoringu mikroklimatu w rodzinach pszczelich
Zarówno węzeł podrzędny w ulu, jak i nadrzędny poza ulem jest układem elektronicznym zarządzanym przez mikrokontroler, zawierającym czujniki wielkości fizycznych. Transmisja danych pomiędzy ulami a serwerem odbywa się bezprzewodowo w paśmie 2,4 GHz.
Nie ma komunikacji między ulami (rodzinami), a dane wymieniane są tylko z serwerem, który w uśpieniu czeka na zaprogramowane w czasie zgłoszenia danych. W chwili odebrania danych pomiarowych „z wnętrza ula”, serwer zbiera dodatkowo pomiary zewnętrznych warunków atmosferycznych za pomocą dołączonych do niego czujników temperatury, wilgotności względnej oraz ciśnienia atmosferycznego. Pozwala to na ocenę wpływu warunków środowiska zewnętrznego na mikroklimat rodziny pszczelej.
WMA jest systemem programowalnym, w którym można dowolnie ustalić częstotliwość wykonywania pomiarów w ciągu doby dla każdego z dołączonych do ula czujników. Pomiary dokonywane są równocześnie w obrębie wszystkich węzłów podrzędnych uli, co pozwala porównać warunki panujące we wszystkich monitorowanych rodzinach.
Daje to możliwość przeprowadzania badań, pozwalających na ocenę wpływu zadanych warunków eksperymentalnych na rodziny pszczele. Zasięg sieci bezprzewodowej to kilkadziesiąt metrów w linii prostej pomiędzy węzłem podrzędnym umieszczonym w ulu a pomieszczeniem pomiarowym, w którym znajduje się serwer.
Zastosowane czujniki to produkowane seryjnie elementy elektroniczne, których zakresy zostały dobrane tak, aby odpowiadały warunkom panującym wewnątrz ula. Szczegóły techniczne wszystkich czujników przedstawione zostały w tabeli 1.
Transmisja bezprzewodowa odbywa się w nielicencjonowanym paśmie mikrofalowym 2,4 GHz. Zastosowanie tak wysokiej częstotliwości transmisji może budzić wątpliwości dotyczące jej potencjalnego wpływu na życie rodziny pszczelej.
Niestety, pytanie to pozostaje otwarte ze względu na brak prowadzonych pod tym kątem badań. W systemie WMA wpływ anten nadawczo-odbiorczych został programowo ograniczony – przez większą część czasu pozostają one nieaktywne. Uruchamiane są chwilowo na krótki czas, potrzebny do wykonania transmisji danych.
[...] - część treści ukryta, w całości dostępna tylko dla zalogowanych ePrenumeratorów
mgr inż. Maciej Howis
Instytut Hodowli Zwierząt
Uniwersytet Przyrodniczy
we Wrocławiu
mgr inż. Michał Berezowski
absolwent kierunku informatyka na Wydziale Elektroniki Politechniki Wrocławskiej
prof. dr hab. Piotr Nowakowski
Instytut Hodowli Zwierząt
Uniwersytet Przyrodniczy
we Wrocławiu
