數(shù)字化智慧蜂場(chǎng)的研究與開(kāi)發(fā)
目前,我國(guó)養(yǎng)蜂業(yè)落后于農(nóng)業(yè)其他產(chǎn)業(yè),蜜蜂養(yǎng)殖主要以個(gè)人、家庭為單位,憑經(jīng)驗(yàn)人工操作為主,設(shè)備落后陳舊,受氣候影響較大,蜂農(nóng)經(jīng)濟(jì)收入不穩(wěn)定,工作量大,藥殘超標(biāo),蜂蜜產(chǎn)量和質(zhì)量得不到保證,這些因素限制了現(xiàn)代養(yǎng)蜂業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。因此,開(kāi)發(fā)數(shù)字化智慧蜂場(chǎng),提升蜂產(chǎn)業(yè)規(guī)?;l(fā)展水平,是養(yǎng)蜂業(yè)急需解決的首要問(wèn)題。
一、數(shù)字化蜂箱的設(shè)計(jì)及功能
數(shù)字化蜂箱是智慧蜂業(yè)的核心技術(shù),是根據(jù)我國(guó)養(yǎng)蜂實(shí)際情況開(kāi)發(fā)的,具有計(jì)算處理能力、感知功能、思維與判斷功能以及執(zhí)行功能的智能蜂箱。數(shù)字化蜂箱1.0版結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及功能介紹:
1.材料設(shè)計(jì)
蜂箱體是防老化的食品級(jí)材料一體成型,耐候性超強(qiáng),可放置在-30℃~70℃環(huán)境中,使用壽命長(zhǎng)達(dá)30年;箱體內(nèi)用高隔熱性材料填充,具有很好的保溫隔熱作用。
2.溫濕度報(bào)警
蜂箱內(nèi)有溫度傳感器和濕度傳感器,溫濕度是對(duì)蜜蜂生命活動(dòng)影響最大的環(huán)境因素。溫濕度傳感器能采集蜂箱內(nèi)溫度和濕度數(shù)據(jù),最佳溫度是34℃,當(dāng)溫濕度超出一定范圍,報(bào)警裝置發(fā)出警報(bào)。傳統(tǒng)蜂箱沒(méi)有控制和調(diào)節(jié)功能,溫度高,蜂群易發(fā)生分蜂熱;溫度低,影響工蜂的出勤率和幼蜂發(fā)育,數(shù)字化蜂箱不會(huì)發(fā)生分蜂。
3.GPS定位
GPS定位模塊,能接收GPS信息,準(zhǔn)確定位蜂箱位置。
4.巢門(mén)可調(diào)節(jié)
旋轉(zhuǎn)式巢門(mén)設(shè)計(jì),可以調(diào)節(jié)四種方式出入。大流蜜期,蜂群大量進(jìn)蜜,巢門(mén)調(diào)到最大,方便蜜蜂出入,提高采蜜效率;蜂群有飛逃現(xiàn)象時(shí),調(diào)整巢門(mén)大小,阻止蜂王爬出蜂箱;發(fā)生盜蜂時(shí),巢門(mén)全部關(guān)閉;通風(fēng)使用。
二、數(shù)字化蜂箱2.0版
在1.0版數(shù)字化蜂箱原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,新升級(jí)的2.0版數(shù)字化蜂箱不僅結(jié)構(gòu)上有所改進(jìn),而且數(shù)字化部分增加4個(gè)功能(見(jiàn)表1)。
1.蜂箱結(jié)構(gòu)
(1)依據(jù)國(guó)標(biāo)中蜂箱尺寸和傳統(tǒng)郎式蜂箱尺寸,2.0版數(shù)字化蜂箱有兩種蜂箱設(shè)計(jì)中蜂箱和意蜂箱,分別適合中華蜜蜂與西方蜜蜂。
(2)蜂箱水平控制設(shè)計(jì)和蜂箱支架(選配)是升級(jí)后新增的結(jié)構(gòu)。
(3)數(shù)字化蜂箱2.0版沒(méi)有隔王板(見(jiàn)圖1)。
2.數(shù)字化功能模塊
數(shù)字化蜂箱2.0功能模塊主要包括:蜂箱重量監(jiān)測(cè)、防盜報(bào)警、蜜蜂出入數(shù)量統(tǒng)計(jì)、蜂箱氣象五參數(shù)監(jiān)測(cè)等(見(jiàn)圖2)。
(1)蜂箱重量監(jiān)測(cè):蜂箱的重量傳感器能感應(yīng)巢脾重量的變化,當(dāng)蜜脾達(dá)到一定重量時(shí),傳感器做出提示,精確度達(dá)到0.1g,蜂農(nóng)不開(kāi)箱就能掌握蜜脾的儲(chǔ)蜜情況。
(2)蜂箱防盜報(bào)警:當(dāng)蜂箱被移動(dòng)和箱蓋被打開(kāi)時(shí),防盜系統(tǒng)會(huì)做出判斷并發(fā)出警報(bào),提示蜂農(nóng)及時(shí)查看蜂箱,避免損失。
(3)蜜蜂出入數(shù)量統(tǒng)計(jì):巢門(mén)區(qū)遠(yuǎn)紅外光電傳感器的設(shè)計(jì),能使蜂箱識(shí)別蜂群出入蜂箱的次數(shù),統(tǒng)計(jì)進(jìn)出巢蜜蜂的數(shù)量。
(4)蜂箱氣象五參數(shù)監(jiān)測(cè):二代蜂箱能監(jiān)測(cè)溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向和風(fēng)速氣象參數(shù),為蜂場(chǎng)提供氣象服務(wù)。
三、數(shù)字化智慧蜂場(chǎng)的研究與開(kāi)發(fā)
數(shù)字化智慧蜂場(chǎng)以數(shù)字化蜂箱為最小個(gè)體,利用物聯(lián)網(wǎng)、北斗定位、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信等信息感知技術(shù),并結(jié)合大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能及云計(jì)算等信息處理技術(shù)管理蜂場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)鏈,在蜂群養(yǎng)殖和蜂產(chǎn)品加工銷(xiāo)售、蜂產(chǎn)品質(zhì)量安全、蜂產(chǎn)品物流以及蜂業(yè)電子商務(wù)環(huán)節(jié)建立跟蹤體系,促進(jìn)蜂產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化發(fā)展。
數(shù)字化智慧蜂場(chǎng)管理系統(tǒng)由多蜂箱控制平臺(tái)和蜂箱管理Web網(wǎng)站構(gòu)成,管理系統(tǒng)包括數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字化飼養(yǎng)管理系統(tǒng)、數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、溯源管理系統(tǒng)。
1.數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)
多箱體控制平臺(tái)通過(guò)無(wú)線(xiàn)串口定時(shí)逐個(gè)訪(fǎng)問(wèn)蜂場(chǎng)內(nèi)所有蜂箱,獲取數(shù)字化蜂箱內(nèi)的溫度、濕度和蜂箱重量等參數(shù),控制平臺(tái)將蜂場(chǎng)內(nèi)所有蜂箱參數(shù)綜合處理后,通過(guò)IRCP協(xié)議和自主設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)包格式通過(guò)信息化無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)同步到Web網(wǎng)站。GPS定位系統(tǒng)用于蜂箱位置信息的收集,當(dāng)蜂箱被人為移動(dòng)或者被移出到某一個(gè)范圍,GPS會(huì)報(bào)警提示。
2.數(shù)字化飼養(yǎng)管理系統(tǒng)
蜂農(nóng)通過(guò)IRCP協(xié)議直接接入端,通過(guò)控制平臺(tái)在蜂場(chǎng)進(jìn)行蜂群管理,借助蜂農(nóng)APP可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看、了解蜂群生活和蜂王健康狀態(tài),獲得實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的蜂場(chǎng)及蜂箱數(shù)據(jù)。蜂農(nóng)隨時(shí)隨地記錄蜂群管理、蜂病防治和蜂具消毒、蜂產(chǎn)品的原料加工等信息,還可通過(guò)手機(jī)將信息上傳至網(wǎng)端。數(shù)字化飼養(yǎng)管理系統(tǒng)可在不驚擾蜜蜂正常生活環(huán)境條件下,實(shí)現(xiàn)蜂群智能化管理。
3.數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
配置無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)和設(shè)備,設(shè)定數(shù)據(jù)上傳間隔,對(duì)蜂場(chǎng)的氣象進(jìn)行快速采集,監(jiān)測(cè)溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向和風(fēng)速氣象參數(shù),通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通訊方式將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái),系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)具備海量存儲(chǔ)功能,可以記錄所有歷史數(shù)據(jù),能自動(dòng)生成曲線(xiàn)及報(bào)表,便于進(jìn)行趨勢(shì)分析。
4.溯源管理系統(tǒng)
溯源系統(tǒng)包括產(chǎn)品基本信息、溯源軌跡、質(zhì)檢信息、基地信息四個(gè)版塊。單位蜂產(chǎn)品的包裝上都有不同的溯源碼,每個(gè)溯源碼就是該產(chǎn)品的“身份證”,通過(guò)二維碼識(shí)別技術(shù)可以追溯到具體的蜂場(chǎng)編號(hào)、產(chǎn)地、花源等信息,實(shí)現(xiàn)蜂產(chǎn)品從源頭生產(chǎn)、入庫(kù)檢測(cè)、加工記錄、成品出入等各個(gè)環(huán)節(jié)的全程監(jiān)控,嚴(yán)格把關(guān)每一道工序的質(zhì)量,并形成有據(jù)可依的產(chǎn)品流程報(bào)告,真正實(shí)現(xiàn)蜂產(chǎn)品追溯的信息化、快捷化、透明化,使得產(chǎn)品可控、可溯,避免摻雜使假和藥物殘留,確保消費(fèi)者吃到的每一口蜂蜜都是天然原生態(tài)、無(wú)污染的,蜂產(chǎn)品質(zhì)量有了源頭上的保障。
智慧蜂場(chǎng)是蜂業(yè)發(fā)展的高級(jí)階段,能夠?qū)崿F(xiàn)信息采集和生產(chǎn)管理的有機(jī)結(jié)合,提高蜂業(yè)信息化水平,改變依靠人工肉眼觀(guān)察蜜蜂生活狀態(tài)來(lái)判斷蜂蜜產(chǎn)量變化和蜂群健康等情況,以最大幅度降低蜂業(yè)養(yǎng)殖勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)約蜂業(yè)養(yǎng)殖資源,提高蜂產(chǎn)品質(zhì)量和收益,實(shí)現(xiàn)蜂業(yè)整體利益平衡發(fā)展。智能化管理、機(jī)械化生產(chǎn),是養(yǎng)蜂業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)的最終目標(biāo),研究和開(kāi)發(fā)數(shù)字化智能蜂場(chǎng)對(duì)于推動(dòng)蜂業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。