蜂箱与蜂群的信息自动采集与分析

来源:华文易迅 时间:2022-08-04 09:00:00

自20世纪30年代起，中国现代化蜜蜂开始现代化，并不断引进国际上普遍养殖的意大利蜂种现代活框饲养技术，现已成为世界养蜂第一大国，2017年蜂群数量达920万群[1]。蜂群作为群居昆虫，往往共同生活在高度复杂的社会公共群体中。蜂群有一套较完善的信息交换方法，主要有化学、声舞等。蜂窝是蜜蜂群落的日常活动场所，蜂房内温湿度大.空气通透性和蜜蜂群声的变化对蜂群的健康有直接影响.出巢工蜂数量.经常采集花蜜和收集水分的比例以及蜂群繁殖等.2，3]特别是蜂箱内的温湿度，是影响蜜蜂生存的最大环境因子。理解内部信息，监测蜂箱内蜜蜂生存环境，就能掌握蜜蜂生产动态，及时向蜂农传达蜂群信息，并进行相应的处理，有效地对蜂群进行管理，保证蜜蜂的正常生长与生产。

经常用人工开箱检查蜂箱，会导致蜂箱内蜂群产生应激反应。伴随着信息技术的飞速发展，利用大数据分析.物联网监控.传感.无线通信等技术建立蜂箱蜂群在线监测系统，可实时收集蜂群中的信息，包括温度.湿度.数量.重量.气体成分.声音等[5]，是降低蜂群应激反应的可行方法。

从60年代起，国外就一直在利用蜂群的听觉仪器来监测分蜂。Cejrowski等[6]通过使用SupportVectorMachine,SVM算法和C分类法对分蜂前21天进行监测.在前8天和前1天，不同声强在240.270Hz和300Hz之间，从而使养蜂者及时采取措施，减少蜂群的分蜂性，提高其生产能力。2007年，由比利时碧奥特公司研制的ApiSCAN-Plus蜜蜂计数器，可单独对2个蜂箱进行独立检测，但不能进行实时在线监测。Murphy等[7,8]建议使用WirelessSensorNetwork(WSN)收集蜂群的活动和环境关键信息，利用采样数据对蜂群外部局部气象条件进行评价，发现巢内CO2含量的变化方式与天气模式相关联。SimonFraserUniversity加拿大研制了一种带有传感器的监控系统，监测蜂箱内的声音.振动.温度和湿度等相关信息，使养蜂人能够快速做出反应[9]。通过利用温湿度探头，结合PTR8000+无线数据传输模块，实现蜂箱多点温湿度数据的远距离传输，在多个养蜂箱中实现了温度、湿度相关信息的实时采集与传输。谭庆忠[11]

开发了蜂箱数字化智能监控系统，设计了蜂箱温度采集、图像处理等功能模块，实现了蜂箱内环境状况的无人值守监测。黄洪云[12]发明并公开了一种基于自动控温系统的智能太阳能养蜂箱，蜂箱包括温度控制器.箱体、太阳能面板等，可利用太阳能发电，对温度进行智能控制，有效保护蜜蜂的生存环境，为蜂农带来方便和利益。以MSP430超低功耗单片机为基础，对设施草莓蜜蜂蜂群计数监控系统进行了研究，该系统采用红外光电传感器独立感应蜜蜂进出巢方向，并可在线统计蜜蜂进入巢和出巢的频率。张江毅等[14]通过采集蜂巢内蜂群的图像信息，对其行为、生存状况进行识别，并结合光电传感器对蜂群进出蜂巢的变化进行识别，对其行为进行综合判断。王晓青和冯奇杰[15]设计了一种基于物联网技术的蜂箱管理系统，用于在线实时采集蜂箱温度、蜜糖重量，同时还可以定时清理蜂箱内剩余蜜蜂。并在蜂蜜重量出现异常时发出防盗报警，解决了养蜂户工作效率低下.养蜂规模扩大难的问题。

过去30多年来，蜂群和蜂群信息的自动采集和分析一直是科研工作者努力的目标，也取得了部分成果，但主要集中在蜂房内的温度.湿度.蜂群的采集和检测上。对蜂群来说，声、流、流等都是蜂群的综合信息表现[16]。伴随着信息技术的迅速发展和应用，智能获取和检测手段日益成熟。本文以物联网技术为基础，以蜜蜂生物特性为基础，建立了一套低功耗、可持续工作的蜂群关键参数在线监控系统。并结合温湿度传感器、微话筒、激光对射器等多种传感器，采用多感知源数据融合分析法对箱内蜂群活动进行实时监控。同时，语音数据实时存储后，还将温度、湿度、蜜蜂进出巢数等数据进行融合，通过移动通信网络无线传输给远程服务器，避免了对蜂群的干扰。为使蜂农及时获得蜂箱信息和蜂群信息，为蜂群养殖决策提供科学依据，保证了蜂箱信息的持续收集。