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基于物联网技术的智能蜂箱与智能蜂场的研究与开发

完成单位： 万源市蜜之源农业科技开发有限责任公司
参与研发人员： 庞金柱 杨明显 吴丽丽 李春 杨毅 谢义国 何伟东 潘柳初 李为常
评价机构： 达州市科技局
专家组成员： 刘延俊 何子如 郑家勇 胡黔 戚仕忠
评价完成时间： 2022年11月3日
成果类别：
所属区县：
成果简介：
（一）现有技术指标、经济指标
  物联网技术是近年来兴起的一个新兴技术，发展较为迅猛，已经深入农业生产和工厂化养殖 业，但将物联网技术引入到养蜂业还处于起步阶段，物联网技术是通过各种信息传感设备与技术将物品与互联网相连接，采集任何需要监控、连接、互动的信息，以实现智能化识别、定位、监控和管理的一种网络技术，是继计算机的发明和互联网的使用之后的第三次信息技术革命。目前，传统蜂箱在使用过程中，经常遇到着蜂蜜浪费、蜜蜂死亡、取蜜困难、养蜂人受伤的问题。物联网技术以互联网为依托，实现了所有的物品与网络的连接，由于具有实时性和交互性的特点，物联网技术可以在智能蜂场方面发挥重大的作用。现有部分蜜蜂养殖相关智能设施设备的研发和制造，接受度比较低，未完全应用于整个养蜂产业，也未通过利用智能设施设备分析数据，形成一整套完整的智能养蜂新技术标准，经济价值未能完全体现。
（二）研究主要目标
  运用物联网技术管理蜂群，在不干扰蜜蜂正常生活、不开启蜂箱、不惊扰蜂群的情况下，远距离地保障蜜蜂在舒适、安全的环境中繁殖。通过在养蜂过程中融入现代科技元素，引入智能设施设备，实时动态、静态监控蜜蜂状态，然后分析统计数据，研究集成一套现代智能养蜂新技术，形成科技成果，进而推广应用提高养蜂效率，减少蜜蜂饲养者劳动量，防治病虫害，提高蜂蜜等产品产量和质量，促进养蜂产业健康发展，带动地方经济发展。
（三）研究内容
  因传统养蜂方式比较落后，效率低，产量低，通过引入养蜂智能设施设备，统计并分析监测数据，发现问题并解决问题，最终研究集成一整套现代智能养蜂新技术，制定技术规程，形成科技成果。首先，传统蜂箱在使用过程中降低了工蜂的工作效率，因此智能蜂箱必须从结构上改变蜂箱，从低、矮、扁、平的蜂箱改为直立型，利用烟囱效应，自动调节蜂箱内的气流。其次，传统蜂箱在蜜蜂种群数量低时，空余空间增加蜂箱内热量散失，此时就需要人为干涉蜂箱内的温湿度，为蜂箱添加保温保湿设备。因此，智能蜂箱必须维持合适区间，加速蜜蜂种群繁殖，让其提前达到最大产蜜阶段。最后，传统蜂箱取蜜时会取出巢脾并切除蜜脾两面的封盖蜡，利用分蜜机摇出蜂蜜，这样容易造成蜜蜂的死亡与蜂蜜污染。因此，智能蜂箱将采用活动蜂框，需要取蜜时，蜂室墙壁分离，利用重力使蜂蜜流出，进入底部的储蜜室。
研发的系统包括：
1.图像感应系统开发：图像感应器系统负责采集蜂箱内的蜂群图像信息，会依靠图像技术获取蜂群的生活情况，识别蜂群行为。
2.温度采集系统的开发：将蜂箱内的温度变化采集后发送到上位机中分析，获取蜂箱内的温度情况。
3.光电传感器研究：识别蜂群出入蜂箱的数量变化，整合判断蜜蜂行为。
4.控制中心系统的研究与开发：实施智能控制与管理。在软件分析出蜂箱温度过高或过低时，控制中心系统会启动养殖场内的“开启”或“关闭”的温度控制系统。当蜂群出入数量长期不吻合时，控制中心系统会自动提醒使用者检查蜂群情况。在蜂箱能自动处理的事件中，蜂箱自动处理后汇报到用户手中。遇到无法处理的事件，控制中心系统将及时通知用户
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（四）技术关键
  技术关键在于通过分析统计数据，通过数据分析得出以下几点：一是能提前预判养蜂过程中可能会出现的相关病虫害等问题，提前做好预防工作；二是掌握蜂箱内部情况，包括温湿度状况、蜜粉是否缺少等；三是通过智能数据分析，得出蜂产品产出周期、蜜粉源与蜂产品品的数字关系、蜂产品产出率、蜂产品质量等问题。根据得出的信息，最后总结形成一套完整的现代智能养蜂新技术。在蜜蜂种群漫长的进化过程中，进化出了一套独有的信息交流系统，由声音通讯、化学通讯以及舞蹈通讯三个完备的系统构成。同时，环境温度的变化直接影响蜜蜂个体的发育、群体的活动、蜂群的繁殖、群势的强弱等，蜂群温湿度是对蜜蜂生命活动影响最大的环境因素，蜜蜂会积极地响应环境温度变化。因此，探测出蜂箱内的温度、湿度以及蜜蜂各种行为特征，既可以很好地处理蜜蜂养殖时遇到的异常问题，也可以把控蜂蜜品质和产量。物联网技术可以实现通过各种信息传感设备与技术实时采集各种声、热、光、电、化学、位置、生物等各种信息的技术
（五）应用方案
  首先是研究集成新技术，制定规程；其次是登记成为科技成果，小范围进行示范应用，建立示范基地，然后发现问题、解决问题；最后总结经验，扩大范围落地转化推广应用该科技成果。在物联网系统中，具有经济推广价值的且能检测蜂箱内物理信息的有温度监测系统、图像采集系统和蜂群计数系统。通常在蜂箱口安置超低功耗单片机系统，并结合双红外光电传感器和无线串口装置，相互协作完成蜂箱内的信息采集，然后通过无线串口发送至服务器中处理，识别蜂箱内的具体情况。