Інформаційні системи набули широкого поширення у різних сферах діяльності людини, у виробництві і побуті, розвагах та навчанні. Використання інформаційної системи дозволяє підвищити ефективність, покращити продуктивність, виявити недоліки та шляхи їх подолання. Незважаючи на широке поширення інформаційних систем у виробничій діяльності людини їх використання у сільському господарстві є досить обмеженим, зокрема у бджільництві.
Бджільництво є трудомістким видом діяльності в сільському господарстві, особливо багато часу та сил витрачається на обов'язковий щотижневий огляд вулика та бджіл, при чому, саме процес огляду має певний негативний вплив на бджіл, оскільки призводить до часткового руйнування гнізда, їх збудження та тривоги, втім огляд є необхідним, тому що дозволяє на ранніх стадіях виявити проблеми та відхилення у життєдіяльності бджолиної сім’ї.
Основними параметрами, що відображають життєдіяльність бджолиної сім’ї у вулику є температура, вологість, рівень звукових сигналів та активна вага вулика. Ці параметри дозволяють зробити висновок про усі важливі аспекти життєдіяльності бджолиної сім’ї. За гучністю звукових сигналів можна визначити наступні параметри: силу бджолиної сім’ї; кількість бджіл; відсутність королеви у сім’ї, її неповноцінність; напад з боку інших бджіл, ос та шершнів; порушення комфортних умови життєдіяльності; відсутність достатньої кількості корму; наявність ройового стану у сім’ї.
Контроль параметру температури є особливо важливим у період кінцівки зими та ранньої весни, коли температура навколишнього середовища може змінюватися у широкому діапазоні. Також, влітку виникає загроза через спеку, перевищення допустимого значення температури у вулику, що може призвести до запарення бджіл або їх зльоту.
Параметр вологості є вкрай важливим у зимовий період коли бджолина сім’я знаходиться у клубі, в цей період через те що сім'я знаходиться в малоактивному стані та виділяє велику кількість метаболічної вологи у випадку якщо циркуляція повітря є недостатньою, може розпочатися розвиток грибкових уражень воскового соту та дерев’яних елементів рамок та вулика. Крім того, параметр вологості у вулику може бути непрямим свідченням початку взятку. Параметри ваги вуликах є вторинним параметром який дозволяє зробити висновки про наявність у бджолиної сім’ї достатніх запасів меду, а також свідчити про початок взятку.
Створення інформаційної системи, що дозволяє контролювати вищенаведені параметри, а також виявляти їх відхилення від певних номінальних значень, дозволить суттєво спростити процес обслуговування бджолиних сімей, знизити кількість стресових станів сім’ї у зв’язку з оглядом, та в цілому покращити процес керування пасікою.
З літератури та на просторах інтернету наявна інформація про створення подібних інформаційних систем [1-2]. Втім, широкого поширення і успіху дані системи не отримали, оскільки їх функціонал дещо обмежений, а вартість не відповідає економічно обґрунтованим показникам для бджолярів.
Для реалізації подібної інформаційної системи необхідна наявність апаратного забезпечення у вигляді датчиків температури, вологості, сили звукових сигналів, та тензодатчиків, а також мікроконтролера з вбудованим wi-fi модулем та акумулятор для живлення цієї системи.
З врахуванням собівартості такої інформаційної системи в якості апаратного забезпечення було обрано мікропроцесор модуль esp8266, датчик температури та вологості dht22, тензодатчики jpb 144, датчик звуку isd 1820, також power bank xiaomi redmi 10000 mAh, а також будь який сучасний ПК або ноутбук.
Для реалізації програмного забезпечення було обрано середовище розробки Аrduino ide, платформа системи локального серверу Open Server, а також програма Visual Studio, усі наведені програми є умовно безкоштовними.
Використовуючи всі вищенаведені апаратні та програмні засоби, була реалізована інформаційна система, що дозволяє контролювати, реєструвати та зберігати усі основні параметри життєдіяльності бджолиної сім'ї, та мати можливість при наявності доступу до інтернету постійно контролювати ці параметри з будь-якого браузеру за IP-адресою локального сервера на якому зберігається база даних. В той же час, при наявності великої кількості бджолиних сімей такий контроль вимагав витрати великої кількості часу для бджоляра. Тому, доцільним виявилася розробка штучної нейронної мережі яка виконує функції аналізу основних параметрів бджолиного вулика та дає безпосередньо для бджоляра дані, що використовуються як рекомендації, щодо його дій відносно кожної бджолиної сім'ї.
Для реалізації штучної нейронної мережі обрано модель простої однозв’язної нейронні мережі. В якості навчальної вибірки взяти інформацію з особистого досвіду бджоляра. Використано двошарову штучну нейрону мережу. Розмір вхідного вектору 4, вихідний вектор 6 оскільки можливих шість відхилень від нормального функціонування бджолиного вулика. За алгоритм навчання обрано звичайний стохастичний градієнтний спуск.
Таким чином, запропоновано алгоритмічне, математичне, програмне забезпечення системи контролю та моніторингу функціонування бджолиного вулика.
Список використаних джерел:
1) Нерозна, Ірина Олегівна. Система управління параметрами мікроклімату бджолиного вулику. MS thesis. КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2019.
2) Грик, О. В., and Т. А. Марусенкова. "BLUETOOTH-МЕРЕЖА ТОПОЛОГІЇ «ДЕРЕВО» ДЛЯ ЗБОРУ ДАНИХ З ВУЛИКІВ У «РОЗУМНІЙ» ПАСІЦІ."
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter