АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ И СОДЕРЖАНИЯ ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ Российский патент 1997 года по МПК A01K57/00 

Изобретение относится к области пчеловодства и может найти применение в контроле и содержании пчелиных семей, позволит по анализу частотного спектра звуковых сигналов самостоятельно определять напад, роевое состояние пчелосемей, степень зараженности варроатозом, слет, прием новой пчелиной матки, предотвращение влияния отрицательных последствий на жизнедеятельность пчелиных семей.

Известно устройство, обеспечивающее автоматизацию работ по содержанию пчел. Эти устройства автоматизируют контроль за температурным режимом, анализируют звуковой спектр пчелиной семьи, подавляют роевое состояние, подсаживают пчелиную матку в безматочную пчелиную семью. Но оно имеет недостаток большое количество проводных соединений [1]
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является автоматизированная система для наблюдения и содержания пчелиных семей [2] содержащая контроллер ульев, каждый из которых включает размещенные на ульевых рамках с вощиной датчики температуры, выполненные в виде матрицы, коммутатора рамок и датчиков температуры, блок питания и измерительный блок, выполненный в виде преобразователя "температура частота", а также контроллер пасеки, включающий коммутатор ульев и дешифратор, адресные входы которых соединены с первой адресной шиной ЭВМ, тактовый выход последней подключен к тактовым входам коммутаторов датчиков температуры ульев, причем первые выходы датчиков температуры рамок каждого улья объединены между собой, связаны с общим проводом сеток вощинодержателей рамок и подключены к первому аналоговому входу коммутатора рамок, а вторые выходы соединены с аналоговым входом коммутатора датчиков температуры, при этом выходы дешифратора связаны с входами включения блоков питания контроллеров ульев, а первый и второй входы преобразователя "температура частота" подключены к аналоговым выходам коммутаторов соответственно датчиков температуры и рамок, причем общие шины ЭВМ, дешифратора и коммутатора ульев объединены, а входы коммутатора ульев соединены с первыми выходами преобразователей "температура частота" контроллеров ульев, при этом контроллер снабжен аналоговым коммутатором "температура звуковая частота", амплитудным дискриминатором, коммутатором звуковых сигналов и блоком фильтров, а каждый контроллер улья оснащен блоком начальной установки, регистром, микрофоном, усилителем и двумя группами электродов, равномерно распределенных по поверхности рамок и изолированных от чувствительных элементов датчиков температуры, при этом выход микрофона каждого контроллера улья через усилитель соединен с соответствующим аналоговым входом коммутатора звуковых сигналов, аналоговый выход которого связан с входом блока фильтров, а выход последнего подключен к входу коммутатора фильтров, выход которого соединен с входом амплитудного дискриминатора, при этом выход последнего связан с первым аналоговым входом аналогового коммутатора "температура звуковая частота", второй аналоговый вход которого подключен к аналоговому выходу коммутатора ульев, а выход соединен с измерительным входом ЭВМ, первая адресная шина которой связана с адресным входом коммутатора звуковых сигналов, а вторая адресная шина соединена с адресными входами аналогового коммутатора "температура звуковая частота" и коммутатора фильтров, причем второй выход преобразователя "температура - частота" подключен к первой группе электродов, установленных на четных рамках, а вторая группа электродов, размещенных на нечетных рамках, заземлена, при этом выход коммутатора датчиков температуры через резистор связан со вторым аналоговым входом коммутатора рамок, синхронизирующий выход которого соединен с входом выключения блока питания, а выход блока начальной установки подключен к установочным входам коммутаторов рамок, датчиков температуры и счетчика рамок, причем синхронизирующий вход последнего соединен с тактирующим входом коммутатора рамок, а тактирующий выход ЭВМ, связан с тактирующим входом счетчика рамок, при этом общие шины ЭВМ, аналогового коммутатора "температура звуковая частота", коммутатора звуковых сигналов, амплитудного дискриминатора, коммутатора фильтров, блоков фильтров и питания объединены, каждый контроллер улья снабжен блоком подсадки пчелиной матки, вход которого соединен с дополнительным выходом счетчика рамок.

Недостатком системы являются узкие функциональные возможности, не позволяющие устранять летную активность пчел без закрытия летка, прекращать лет пчел при возникновении нападения чужих пчел, предотвращать слет пчел, исключать отрицательные воздействия для конкретных пчелиных семей, которые в этом больше всего нуждаются, автоматически отключать воздействие, подавляющее летную активность, и снова при необходимости включать, повторно анализировать звуковой спектр. Система также имеет большое количество проводных соединений на пасеке и в улье, создающих пчеловоду неудобства при работе с пчелами.

С целью устранения указанных недостатков в автоматизированную систему для наблюдения и содержания пчелиных семей, содержащую ульи, контроллер пасеки, включающий ЭВМ пчеловода и программируемый активный полосовой фильтр, и контроллеры ульев, каждый из которых включает микрофон, усилитель звукового сигнала, блок питания улья, блок начальной установки, триггер включения привода двери клетки, блок подсадки матки и электромагнитные электроды, выполненные в виде проволочек вощинодержателей пчелиных рамок улья, при этом выход микрофона соединен с входом усилителя звукового сигнала, а выход триггера включения привода двери клетки связан с входом блока подсадки матки, в контроллер пасеки введены приемопередатчик пасеки, блок выпрямления, преобразователь "напряжение частота", компаратор, первый элемент И, и блок питания пасеки.

В контроллер каждого улья введены блок дешифрирования исполнительных команд, триггер включения виброизлучателя, управляемый генератор паузы, триггер включения электромагнитного поля, счетчик времени, приемопередатчик улья, блок выделения имени, второй элемент И, триггер разрешения работы, таймер прослушивания, управляемый генератор частоты 500 Гц, усилитель высокого напряжения, генератор паузы, третий элемент И, усилитель мощности, вибропреобразователь и виброизлучатель, при этом в контроллере пасеки адресный выход ЭВМ пчеловода соединен с адресным входом программируемого активного полосового фильтра, управляющий выход связан с управляющим входом приемопередатчика пасеки, информационный передающий выход подключен к первому информационному входу приемопередатчика пасеки, а информационный измерительный вход соединен с информационным измерительным выходом приемопередатчика пасеки, причем выход программируемого активного полосового фильтра связан через блок выпрямления с входами компаратора и преобразователя "напряжение-частота", выходы которых подключены к первому и второму входам первого элемента И, при этом выход последнего соединен со вторым информационным входом приемопередатчика пасеки, а выход звукового сигнала приемопередатчика пасеки связан с входом звукового сигнала программируемого активного полосового фильтра, причем общий выход ЭВМ пчеловода подключен к общему выходу приемопередатчика пасеки, к общему выходу блока питания пасеки, и через линию связи к объединенным общим входам блоков питания, приемопередатчиков и блоков дешифрирования исполнительных команд контроллеров всех ульев, причем второй выход блока питания пасеки соединен с питающими входами блоков питания контроллеров всех ульев, информационный ввод приемопередатчика пасеки соединен с информационными вводами приемопередатчиков контроллера всех ульев и с входами блоков дешифрирования исполнительных команд этих контроллеров, при этом в контроллере каждого улья первый, второй и третий выходы блока дешифрирования исполнительных команд связаны с первыми выходами, соответственно, триггера включения виброизлучателя, триггера включения электромагнитного поля, и триггера включения привода двери клетки, а четвертый выход соединен с третьим установочным входом блока начальной установки, причем установочные вторые входы триггера включения виброизлучателя, триггера включения электромагнитного поля, триггера включения привода двери клетки и установочный вход счетчика времени объединены между собой и подключены к первому установочному выходу блока начальной установки, а выход триггера включения электромагнитного поля связан с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом управляемого генератора пауз и с первым тактирующим входом счетчика времени, а третий вход подключен к управляющим входам блока питания улья и управляемого генератора пауз, к второму входу третьего элемента И и к выходу триггера разрешения работы, при этом первый выход триггера включения виброизлучателя связан со вторым входом счетчика времени, а второй выход соединен с третьими входами счетчика времени и третьего элемента И, а первый вход последнего подключен к выходу генератора пауз, причем выход счетчика включения времени соединен с первым установочным входом блока начальной установки, а выход третьего элемента И через последовательно соединенные усилитель мощности и вибропреобразователь связан с входом виброизлучателя, при этом выход второго элемента И подключен к управляющему входу управляемого генератора частоты 500 Гц, выход которого через усилитель высокого напряжения, соединен с входами электромагнитных электродов, причем выход усилителя звукового сигнала связан с входом звукового сигнала приемопередатчика улья, выход имени которого через блок выделения имени соединен с управляющими входами приемопередатчика улья, триггера разрешения работы и таймера прослушивания.

Второй и третий установочные выходы блока начальной установки подключены к установочным входам триггера разрешения работы и приемопередатчика улья, при этом выход таймера прослушивания соединен со вторым установочным входом блока начальной установки, кроме того, первая группа шин выхода блока питания улья связана с шинами питания приемопередатчика улья, блока выделения имени, триггера разрешения работы и блока начальной установки, вторая группа шин выхода соединена с шинами питания блока дешифрирования исполнительных команд, триггера включения виброизлучателя, триггера включения электромагнитного поля, триггера включения привода двери клетки, управляемого генератора пауз, счетчика включения времени, блока подсадки матки, второго элемента И, усилителя звукового сигнала, таймера прослушивания, управляемого генератора частоты 500 Гц, усилителя высокого напряжения, третьего элемента И, усилителя мощности и вибропреобразователя.

Питающие шины программируемого активного полосового фильтра, приемопередатчика пасеки, блока выпрямления, компаратора, преобразователя "напряжения-частота" и первого элемента И связаны с шинами питания ЭВМ пчеловода, в местах подвески пчелиных рамок с двух сторон корпуса улья установлены токопроводники, выполненные в виде оголенных электропроводников, соединенных с разными клеммами усилителя высокого напряжения, а на одной из боковых сторон каждой пчелиной рамки в месте ее контакта с корпусом улья закреплены аналогичные токопроводники, выполненные в виде оголенных электропроводников, причем токопроводники на любых двух соседних пчелиных рамках в улье электрически соединены с токопроводниками, расположенными на разных сторонах корпуса улья, в местах стыка основного и дополнительных корпусов улья на каждом корпусе установлены токопроводники, выполненные в виде оголенных электропроводников, соединенных на каждой стороне корпусов улья между собой и токопроводниками, расположенными в местах подвески пчелиных рамок, виброизлучатель выполнен в виде установленного на стенке корпуса улья Ш-образного трансформаторного сердечника с обмоткой и перекрывающей его пластины, которая жестко закреплена на стенке корпуса улья, при этом трансформаторный сердечник расположен на расстоянии 0,3-0,7 мм от пластины.

На фиг. 1 приведена структурная схема автоматизированной системы для наблюдения и содержания пчелиных семей; на фиг. 2 формы временных сигналов обмена ЭВМ пчеловода с ульевым контроллером (а, б); на фиг. 3 временные диаграммы сигналов, формирующих исполнительные команды из ЭВМ пчеловода: а) включение виброизлучателя; б) включение электромагнитного поля; в) включение электромагнитного привода клетки для подсадки матки; г) выключение исполнительных устройств; на фиг. 4-9 алгоритм работы автоматизированной системы для наблюдения и содержания пчелиных семей.

Автоматизированная система для наблюдения и содержания пчелиных семей (фиг. 1) содержит: контроллер пасеки 1, ЭВМ пчеловода 2, программируемый активный полосовой фильтр 3, блок выпрямления 4, компаратор 5, приемопередатчик пасеки 6, первый элемент И 7, преобразователь "напряжение-частота" 8, блок питания пасеки 9, ульевой контроллер 10, блок дешифрирования исполнительных команд 11, триггер включения виброизлучателя 12, управляемый генератор паузы 13, блок питания улья 14, триггер включения электромагнитного поля 15, счетчик времени 16, триггер включения привода двери клетки 17, приемопередатчик улья 18, блок выделения имени 19, блок начальной установки 20, второй элемент "И" 21, блок подсадки матки 22, усилитель звука 23, триггер разрешения работы 24, таймер прослушивания 25, управляемый генератор 500 Гц 26, усилитель высокого напряжения 27, микрофон 28, генератор паузы 29, третий элемент И 30, усилитель мощности 31, вибропреобразователь 32, виброизлучатель 33, шины высокого напряжения 34, первая группа шин выхода 35, вторая группа шин выхода 36, второй установочный выход блока начальной установки 37, третий установочный выход блока начальной установки 38, управляющая шина 39, информационная передающая шина 40, системная линия связи 41, адресная шина 42, шина имени 43, выход блока выделения имени 44, управляющий вход блока питания улья 45, первый установочный выход блока начальной установки 46, информационная шина приемопередатчика улья 47, информационная приемная шина 48, шина звукового сигнала приемопередатчика пасеки 49, второй информационный вход 50, управляющий вход преобразователя "напряжение-частота" 51, выход таймера прослушивания 52, третий вход счетчика времени 53, второй вход счетчика времени 54, первый установочный вход блока начальной установки 55, четвертый выход блока дешифрирования команд 56, второй выход блока дешифрирования команд 57, первый вход второго элемента И 58, третий вход второго элемента И 59, второй вход второго элемента "И" 60, первый выход блока дешифрирования команд 61, третий выход блока дешифрирования команд 62.

Автоматизированная система для наблюдения и содержания пчелиных семей работает следующим образом. Контроллер пасеки 1 запитывается от сети или автономного блока питания пасеки 9. Программируемый активный полосовой фильтр 3, блок выпрямления 4, компаратор 5, приемопередатчик пасеки 6, первый элемент И 7, преобразователь "напряжение-частота" 8, запитываются от блока питания ЭВМ пчеловода 2. С магнитного носителя вводится программа и на экран видеомонитора ЭВМ пчеловода 2 выводится информация о готовности работы системы. Ульевые контроллеры 10 запитываются от блоков питания ульев 14, которые могут быть автономными или запитываются от блока питания пасеки 9.

При включении питания от блоков питания ульев 14, напряжение по первой группе шин выхода 35 запитывает приемопередатчик улья 18, блок выделения имени 19, триггер разрешения работы 24, блок начальной установки 20. Эти блоки постоянно находятся под дежурным питающим напряжением.

В момент включения питания блок начальной установки 20 вырабатывает сигнал начальной установки на втором установочном выходе 37, на третьем установочном выходе 38, которые устанавливают в исходное состояние приемопередатчик улья 18, триггер разрешения работы 24; приемопередатчик улья 18 включается в режим приема.

ЭВМ пчеловода 2 на управляющей шине 39 вырабатывает сигнал управления, включающий приемопередатчик пасеки 6 в режим "Передача". Через информационную передающую шину 40 ЭВМ пчеловода 2 передает частоту имени улья (фиг. 2,а; фиг. 4, блок 2) в приемопередатчик пасеки 6, с информационного ввода которого эта частота поступает в системную линию связи 41. В процессе передачи имени улья ЭВМ пчеловода 2 выставит на адресной шине 42 код адреса для управления программируемым активным полосовым фильтром 3 (фиг. 4, блок 3). Частота имени поступает в ульевые контроллеры 10 и через приемопередатчик улья 18, шину имени 43 поступает в блок выделения имени 19. Если блок выделения имени 19 настроен на частоту пропускания имени, то на его выходе 44 вырабатывается сигнал, включающий триггер разрешения работы 24 в высокий "единичный" уровень. Сигнал "единичного" уровня поступает на управляющий вход 45 блока питания улья 14 и на третий вход 59 второго элемента И 21. На второй группе шин выхода 36 блока питания ульев 14 появляется напряжение, запитывающее остальные блоки ульевого контроллера 10. На первом установочном выходе 46 блок начальной установки 20 вырабатывает сигнал начальной установки, который установит в исходное состояние счетчик времени 16, триггер включения виброизлучателя 12, триггер включения привода двери клетки 17. Сигнал имени с выхода 44 блока выделения имени 19 поступает на управляющий вход приемопередатчик улья 18 и устанавливает его в режим "Передача" (фиг. 2,б). Под действием сигнала с выхода 44 блока выделения имени 19, включается таймер прослушивания 25, время работы которого устанавливается в процессе отладки системы. Таймер прослушивания 25 определяет время передачи звукового сигнала приемопередатчика улья 18. Звуковой сигнал с микрофона 28 усиливается и по информационной шине 47 через приемопередатчик улья 18 поступает на системную линию связи 41.

После того, как ЭВМ пчеловода 2 выдаст частоту имени и выставит код адреса управления программируемым активным полосовым фильтром 3, на управляющей шине 39 установится сигнал, переключающий приемопередатчик пасеки 6 в режим приема, ЭВМ пчеловода 2 переходит на прием информации с информационной приемной шины 48 (фиг. 4, блок 4). Звуковой сигнал по системной линии связи 41 через приемопередатчик пасеки 6 по шине звукового сигнала 49 приемопередатчика пасеки поступает в программируемый активный полосовой фильтр 3. Выделенная частотная составляющая спектра звукового сигнала поступает в блок выпрямления 4, а затем выпрямленный сигнал поступает на вход компаратора 5 и на управляющий вход 51 преобразователя "напряжения-частота" 8. Порог срабатывания компаратора 5 в процессе отладки подбирается так, чтобы при наличии выделенного сигнала спектра частот с выхода программируемого активного полосового фильтра 3 на выходе компаратора 5 устанавливался высокий "единичный" уровень. Сигнал "единичного" уровня поступает на первый вход первого элемента И 7, разрешая прохождение частоты с приемной шины 48 на второй информационный вход 50 приемопередатчика пасеки 6. Уровень напряжения, поступающего на управляющий вход 51 преобразователя "напряжение-частота" 8, управляет частотой преобразования. Частота, несущая информацию об интенсивности звукового сигнала (в выбранной полосе пропускания), поступает через приемопередатчик пасеки 6, информационную приемную шину 48 на приемный измерительный вход ЭВМ пчеловода 2. ЭВМ пчеловода 2 измеряет частоту, преобразуя ее затем в значение интенсивностей звукового сигнала (фиг. 4, блок 6).

Во время приема звукового сигнала возможны отказы как в ульевых контроллерах 10, так и в системной линии связи 41. Если во время приема (фиг. 4, блок 5) звуковой сигнал отсутствует, то на выходе компаратора 5 присутствует низкий "нулевой" уровень. ЭВМ пчеловода 2 не принимает никакой информации, устанавливает новое имя (фиг. 4, блок 7) и снова запрашивает информацию на измерительный вход. Это будет повторяться до тех пор, пока она опросит все улья (фиг. 4, блок 8). Затем она выдает сообщение "Отказ в системе" (фиг. 4, блок 10).

Если при приеме информация приходит на измерительный вход ЭВМ пчеловода 2 (фиг. 4, блок 5), то она проводит измерение. Таймер прослушивания 25 определяет время передачи звукового сигнала из ульевого контроллера 10 (фиг. 2, б). Как только время передачи закончится, на выходе 52 таймера прослушивания вырабатывается сигнал низкого уровня, который через блок начальной установки 20, третий установочный выход 38 устанавливает приемопередатчик улья 18 в режим приема, блокирует передачу звуковой информации с усилителя звука 23; в системной линии связи 41 отсутствует звуковой сигнал.

На входе компаратора 5 присутствуют шумы системной линии связи 41, поэтому порог его срабатывания установлен выше уровня шума. В связи с этим на выходе компаратора 5 устанавливается низкий "нулевой" уровень. ЭВМ пчеловода 2 воспринимает эту информацию как паузу (фиг. 5, блок 9) и выдает на управляющую шину 39 сигнал: установить приемопередатчик пасеки в режим "Передача". Она меняет код на адресной шине 42, снова выдает прежнюю частоту имени (фиг. 5, блок 11).

Измерение интенсивностей 1 осуществляется с интервалом Δf 10 Гц от f₁= 100 Гц до f_k=600 Гц (фиг. 5, блок 12). С целью повышения достоверности измерения интенсивности звукового сигнала в заданном спектре за время передачи звуковой информации ульевым контроллером 10 регистрацию ее проводят многократно. Количество измерений n устанавливают экспериментально, среднее значение интенсивности I_срi находится по формуле:

где I_i измеренные значения интенсивностей по одному и тому же спектру, при одном и том же адресе кода на адресном входе 42 программируемого активного полосового фильтра 3 за время передачи звуковой информации ульевым контроллером 10, ЭВМ пчеловода 2 в диапазоне f=100-600 Гц с интервалом Δf10 Гц произведет 60 замеров интенсивностей I_срi, которые заносятся в ОЗУ.

По запросу пчеловода ЭВМ пчеловода 2 может вывести на экран видеомонитора спектрограмму (фиг. 6, блок 14). Информация об интенсивностях звуковых сигналов в рассматриваемом частотном спектре записывается на магнитный носитель с указанием даты и времени получения спектрограммы (фиг. 6, блок 15).

После того, как ЭВМ пчеловода 2 получит полную информацию об интенсивностях спектра звукового сигнала, она приступает к ее анализу. Сначала из всех 60 значений I_срi она исключает из рассмотрения значения интенсивностей, которые анализируются алгоритмом. В состав таких интенсивностей входят: 1160, 1170, 1180, 1210, 1220, 1230, 1240, 1250, 1260, 1270, 1280, 1290, 1300, 1320, 1340, 1350, 1360, 1370, 1380, 1390, 1400, 1410, 1420, 1430, 1440, 1450, 1460, 1470, 1480, 1490, 1500.

Из значений остальных интенсивностей находят среднее значение по формуле:
I_ср = (I_ср1+I_ср2+ --- +I_срп)/n, (2)
где n равно (60-31) значениям интенсивностей, исключенных из рассмотрения при первом анализе.

Затем ЭВМ пчеловода 2 приступает к анализу информации из всех значений измеренных интенсивностей I_срi. Если в спектре присутствуют интенсивные спектральные составляющие 1246, 1343, то они сравниваются со средней. Условия 1246>I_ср, 1343>I_ср свидетельствуют о высокой зараженности пчелосемьи варроатозом до 50% (фиг. 6, блоки 13, 16). Если это условие не соблюдается (уровень интенсивных составляющих 1246, 1343 низок), то проверяется следующее условие: 1300>I_ср, 1369>I_ср. В этом случае пчеловод получает информацию о зараженности варроатозом до 8% (фиг. 6, блоки 17, 21).

Если для интенсивных составляющих в интервале частот f=210-240 Гц выполняется условие I_ср<(1210-1240), а также (1210-1240)>(1240-1400), то это свидетельствует о начале роения в пчелосемье (фиг. 6, блоки 18-20).

Автоматизированная система способна регистрировать такое состояние пчелосемьи, как слет. Для этого проверяется условие: (1210-1300)>I_ср; (1400-1500)>I_ср (фиг. 7, блок 22).

Если микрофон поместить близко к летку, то можно регистрировать прилет своих и чужих своих пчел. Условия: 1160>I_ср, 1320>I_ср, а также 1160>1320 свидетельствуют, что к улью подлетают свои пчелы; при 1250>I_ср, 1500>I_ср, 1250>1500 к улью подлетают чужие пчелы (сигнал начала нападения) (фиг. 7, блоки 24-29).

При анализе интенсивных составляющих (1330-1440)>I_ср и при условии, что (1330-1440)>(1165-1200), выдается сообщение, что новая матка пчелами не принимается. В случае длительного отрицательного отношения пчел к матке проводят дополнительный контроль через два часа и повторяют до тех пор, пока матка не примется, т.е. пчелы поменяют свое отрицательное отношение к матке на положительное (фиг. 8, блоки 33-36).

При подаче частоты имени из ЭВМ пчеловода 2 в ульевой контроллер 10 на выходе 44 блока выделения имени 19 выделяется сигнал, который поступает на управляющий вход триггера разрешения работы 24, устанавливая его в высокий "единичный" уровень. Включается вторая группа шин 36 ульевого блока питания 14, запитывая остальные блоки, которые не находятся под постоянным дежурным питанием. Блок начальной установки 20 на установочной шине 46 вырабатывает сигнал, который установит триггер включения привода двери клетки 17, триггер включения электромагнитного поля 15, триггер включения виброизлучателя 12, счетчик времени 16 в исходное начальное состояние. На втором выходе триггера включения виброизлучателя установится низкий "нулевой" уровень, на первом его выходе высокий "единичный" уровень. Низкий "нулевой" уровень с первого выхода триггера включения виброизлучателя 12 поступает на третий вход 53 счетчика времени 16, блокируя счет времени на 50 мин. Высокий "единичный" уровень с первого выхода триггера включения виброизлучателя 12 поступает на второй вход 54 счетчика времени 16 и разрешает его работу на 10 мин. Как только триггер разрешения работы 24 установится в "единичное" состояние, разрешается работа управляемого генератора пауз 13 (для обеспечения высокой активности пчел и подержания их в этом состоянии, электромагнитное поле подается в импульсном режиме; продолжительность пауз должна быть не более 30 с, а длительность сигнала не ниже 20-30 с).

Частота с выхода управляемого генератора паузы 13 поступает на тактовый вход счетчика времени 16 и второй вход второго элемента "И" 21. Так как триггер включения электромагнитного поля 15 установлен в низкое "нулевое" состояние, то второй элемент "И" заблокирован и частоту с управляемого генератора пауз 13 не пропускает. Счетчик времени 16 после окончания времени 10 мин. вырабатывает сигнал, который поступает на первый установочный вход 55 блока начальной установки 20. На втором установочном выходе 37 блока начальной установки 20 вырабатывается сигнал, который переводит триггер разрешения работы 24 в исходное начальное состояние. На его выходе устанавливается низкий "нулевой" уровень, который поступает на управляющий вход 45 блока питания улья 14, отключая вторую группу шин 36 блока питания улья 14. При этом обесточиваются все блоки, кроме блоков: приемопередатчика улья 18, блока выделения имени 19, триггера разрешения работы 24, блока начальной установки 20. Приемопередатчик улья 18 включился в режим приема информации.

После того, как ЭВМ пчеловода 2 проанализировала звуковую информацию в улье и обнаружила какую-либо отрицательную информацию о состоянии пчелосемьи, она принимает решение о выдаче исполнительных команд для ликвидации отрицательных условий без участия пчеловода. ЭВМ пчеловода 2 выдает три исполнительные команды, используя числоимпульсный код (фиг. 3, а, б, в, г). Поскольку ульевой контроллер 10 обесточен и включено только дежурное питание, ЭВМ пчеловода 2 перед подачей исполнительной команды выдает частоту имени контролируемого улья. После выдержки времени τ_п паузы работы таймера прослушивания 25 (когда освободится системная линия связи 41) она выдает исполнительную команду через передающую информационную шину 40 при включенном на передачу приемопередатчика пасеки 6. При передаче последовательности из одного импульса (фиг. 3,а) выдается команда "Включить электромагнитный привод клетки", чтобы выпустить пчелиную матку (фиг. 9, блок 37). При передаче последовательности из двух импульсов (фиг. 3,б) выдается команда "Включить виброизлучатель" (фиг. 9, блок 38). При последовательности из трех импульсов (фиг. 3, в) выдается команда "Включить электромагнитное поле" (фиг. 9, блок 39). При последовательности из четырех импульсов (фиг. 3,г) выдается команда "Отключить действие исполнительных команд". Это необходимо на случай оперативного обращения к ульевому контроллеру 10, в котором ранее были включены в действие исполнительные устройства. Эта команда подается после выдачи частоты имени ульевого контроллера 10. На выходе 52 таймера прослушивания 25 устанавливается высокий "единичный" уровень. При его присутствии и при наличии сигнала с четвертого выхода 56 блока дешифрирования исполнительных команд 11 на втором установочном выходе 37 блока начальной установки 20 формируется сигнал, возвращающий триггер разрешения работы 24 в исходное состояние. На его выходе формируется низкий "нулевой" уровень, который поступает на управляющий вход 45 блока питания улья 14. Это ведет к отключению питания вторых групп шин питания 36 и действия исполнительных устройств сразу прекращаются. Генерируемые ЭВМ пчеловода 2 исполнительные команды в виде сигналов от одного до четырех импульсов разделены одинаковым интервалом (фиг. 3, а, б, в, г).

Исполнительные команды в улье дешифрируются блоком дешифрирования исполнительных команд 11. В случае высокой зараженности варроатозом и в состоянии роения для ликвидации этих отрицательных явлений включается воздействие электромагнитного поля. ЭВМ пчеловода 2 в режиме передачи выдает частоту имени ульевого контроллера 10, а затем исполнительную команду (фиг. 3, в, фиг 9, блок 39). На втором выходе 57 блока дешифрирования исполнительных команд 11 появляется сигнал, который установит триггер включения электромагнитного поля 15 в высокое "единичное" состояние. Ранее счетчик времени 16 по включению питания установил интервал времени, равный 10 мин. Высокий "единичный" уровень с триггера включения электромагнитного поля 15 поступает на первый вход 58 второго элемента И 21. Разрешена работа управляемого генератора паузы 13, импульсы пауз поступают на тактовый вход счетчика времени 16 и на второй вход 60 второго элемента И 21. Импульсы пауз с выхода второго элемента И 21 поступают на управляющий вход управляемого генератора 500 Гц 26. Частота 500 Гц, пульсирующая с периодом 60 с, усиливается усилителем высокого напряжения 27 и с его выходов через шины высокого напряжения 34 поступает на электромагнитные электроды, роль которых выполняют проволоки вощинодержателей пчелиных рамок. Для этого пчелиные рамки дорабатываются так, что с одной стороны рамки на месте подвески к плечику рамки крепится металлический электрод, который соединяется с проволокой вощинодержателя. В местах подвески рамок в корпусе улья крепятся токопроводящие электроды. Рамки устанавливаются в улье в шахматном порядке так, чтобы между соседними рамками могло возникнуть электромагнитное поле.

После отработки времени 10 мин. счетчик времени 16 выдает сигнал, который через блок начальной установки 20 устанавливает в исходное начальное состояние триггер разрешения работы 24. На его выходе устанавливается низкий "нулевой" уровень, обесточиваются все блоки ульевого контроллера, кроме тех, которые находятся под дежурным напряжением питания, прекращается подача электромагнитного поля.

Если после анализа интенсивностей звукового сигнала ЭВМ пчеловода 2 установила, что на пчелосемью происходит нападение, или пчелосемья собирается слететь, то она может выдать другую исполнительную команду. Предотвратить нападение, а также слет пчелосемьи можно включением в действие виброизлучателя 33.

ЭВМ пчеловода 2 устанавливает приемопередатчик пасеки 6 в режим "Передача", выдает сначала частоту имени, затем команду: "Включить виброизлучатель". Выдается последовательность импульсов (фиг. 3,б), выполняется алгоритм (фиг. 9, блок 38). На первом выходе 61 блока дешифрирования исполнительных команд 11 появляется сигнал, устанавливающий триггер включения виброизлучателя 12 в рабочее состояние. На его втором выходе устанавливается высокий "единичный" уровень, который поступает на третий вход 53 счетчика времени 16. В этот момент с первого выхода триггера включения виброизлучателя 12 низкий "нулевой" уровень поступает на второй вход 54 счетчика времени 16, блокируется время счета 10 мин. включается время счета 50 мин. Со второго выхода 12 триггера включения виброизлучателя высокий "единичный" уровень поступает на третий вход третьего элемента И 30. На втором входе третьего элемента И 30 высокий "единичный" уровень установлен ранее после выдачи частоты имени. Тактовые импульсы (оптимальная длительность импульсов сигналов и пауз между ними составляет 0,1-0,3 с, эти длительности сигналов и пауз выбраны из условия, что в таком интервале времени выдает звуковые сигналы пчелиная матка) с выхода генератора пауз 29 поступают на первый вход третьего элемента И 30. С выхода третьего элемента И 30 импульсный сигнал поступает в усилитель мощности 31 и усиливается. Во время действия высокого "единичного" уровня разрешается работа вибропреобразователя 32 с частотой преобразования 600 Гц. С выхода вибропреобразователя сигналы воздействия на пчелосемью поступают на виброизлучатель 33, который устанавливается на стенке улья и обеспечивает амплитуду вибраций 250-2000 нМ с амплитудой ускорения от 50 до 150 см/с². Он может быть изготовлен из Ш-образного трансформаторного сердечника. Перекрывающая Ш-образный сердечник пластина жестко крепится к стенке улья. На расстоянии 0,3-0,7 мм от пластины неперекрытой стороной крепится к улью Ш-образный трансформаторный сердечник с обмоткой. При подаче сигнала 600 Гц с вибропреобразователя 32 на обмотку виброизлучателя 34 осуществляется вибрация пластины, что вызывает вибрацию всего улья. Такое воздействие успокаивает пчел, тормозит летную активность до 70-80% После отработки времени 50 мин. на выходе счетчика времени 16 формируется сигнал, который через блок начальной установки 20 возвращает в исходное начальное состояние триггер разрешения работы 24. При этом все блоки ульевого контроллера, кроме дежурных блоков 18, 19, 20, 24, 10 обесточиваются. Длительность работы виброизлучателя 33 устанавливается в ходе практической отладки системы от 0,5 до 2 и более часов, но не более 12 час, так как длительное воздействие виброизлучателя сказывается отрицательно на развитие пчелосемей.

При подсадке пчелиной матки ЭВМ пчеловода 2 устанавливает приемопередатчик пасеки в режим "Передача", выдает частоту имени, затем выдает команду "Открыть клетку" (фиг. 3, а), выполняется алгоритм (фиг. 9, блок 37). На третьем выходе 62 блока дешифрирования исполнительных команд 11 формируется сигнал, который устанавливает высокий "единичный" уровень на выходе триггера включения привода двери клетки 17. Разрешается включение блока подсадки матки 22. Электромагнитный привод срабатывает, клетка открывается, матка покидает клетку. Поскольку сначала триггер включения виброизлучателя 12 устанавливается в исходное состояние, на втором выходе присутствует низкий "нулевой" уровень, а на первом выходе высокий "единичный" уровень, то счетчик времени 16 отработает 10 мин. Он выдает сигнал через блок начальной установки 20, второй установочный выход 37 на установочный вход триггера разрешения работы 24, на выходе которого установится низкий "нулевой" уровень, и ульевой контроллер 10 обесточится.

После того, как ЭВМ пчеловода 2 выдала исполнительные команды первому улью, она переходит к их выдаче следующему улью (фиг. 9, блок 40). Если ЭВМ пчеловода 2 включена на постоянное наблюдение за процессами, протекающими на пасеке, то после контроля и выдачи исполнительных команд всем ульевым контроллерам 10 она снова переходит на повторный контроль, начиная с первого улья (фиг. 9, блок 41).

Таким образом, в предлагаемой автоматизированной системе для наблюдения и содержания пчелиных семей самостоятельно без участия пчеловода осуществляется выявление нападения, слета пчел, роящихся пчелосемей, отношение пчел к пчеломатке в безматочных пчелосемьях. После анализа звуковой информации в каждой пчелосемье ЭВМ пчеловода выдает исполнительные команды на ликвидацию отрицательных воздействий индивидуально для каждой пчелосемьи. Автоматизированная система имеет минимальное количество проводов как на пасеке, так и в улье, самостоятельно адаптируется к разным процессам развития пчелосемьи, принимает решение на выдачу исполнительных команд, что резко снижает трудозатраты пчеловода при работе с пчелами.

Использование: сельское хозяйство в области пчеловодства и может быть применено для круглогодичного наблюдения и содержания пчелиных семей. Сущность изобретения: автоматизированная система, содержит контроллер пасеки 1, включающий ЭВМ пчеловода 2, и программируемый активный полосовой фильтр 3, и ульевые контроллеры 10, в состав каждого из которых входят микрофон 28, усилитель звука 23, блок питания ульев 14, блок начальной установки 20, триггер включения привода двери плетки 17, блок подсадки матки 22 и электромагнитные электроды. Для расширения функциональных возможностей в контроллер пасеки введены приемопередатчик пасеки 6, блок выпрямления 4, преобразователь "напряжение-частота" 8, компаратор 5, первый элемент "И" 7, блок питания пасеки 9, а в контроллер каждого улья введены блок дешифрования исполнительных команд 11, триггер включения виброизлучателя 12, управляемый генератор паузы 13, триггер включения электромагнитного поля 15, счетчик времени 16, приемопередатчик улья 18, блок выделения имени 19, второй элемент И 21, триггер разрешения работы 24, таймер прослушивания 25, управляемый генератор частоты 500 Гц 26, усилитель высокого напряжения 27, генератор паузы 28, третий элемент И 30, усилитель мощности 31, вибропреобразователь 32 и виброизлучатель 33. Система позволяет проводить контроль состояния пчелиных семей по анализу спектра частот издаваемых пчелами звуковых сигналов и регулировать эти состояния при возникновении вредных внешних воздействий на данных пчел. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Автоматизированная система для наблюдения и содержания пчелиных семей, содержащая ульи, контроллер пасеки, включающий ЭВМ пчеловода, программируемый активный полосовой фильтр и контроллеры ульев, каждый из которых включает микрофон, усилитель звукового сигнала, блок питания улья, блок начальной установки, триггер включения привода двери клетки, блок подсадки матки и электромагнитные электроды, выполненные в виде проволочек вощинодержателей пчелиных рамок улья, при этом выход микрофона соединен с входом усилителя звукового сигнала, а выход триггера включения привода двери клетки связан с входом блока подсадки матки, отличающаяся тем, что в контроллер пасеки введены приемопередатчик пасеки, блок выпрямления, преобразователь напряжение частота, компаратор, первый элемент И, блок питания пасеки, а в контроллер каждого улья введены блок дешифрирования исполнительных команд, триггер включения виброизлучателя, управляемый генератор паузы, триггер включения электромагнитного поля, счетчик времени, приемопередатчик улья, блок выделения имени, второй элемент И, триггер разрешения работы, таймер прослушивания, управляемый генератор частоты 500 Гц, усилитель высокого напряжения, генератор паузы, третий элемент И, усилитель мощности, вибропреобразователь и виброизлучатель, при этом в контроллере пасеки адресный выход ЭВМ пчеловода соединен с адресным входом программируемого активного полосового фильтра, управляющий выход связан с управляющим входом приемопередатчика пасеки, информационный передающий выход подключен к первому информационному входу приемопередатчика пасеки, а информационный измерительный вход соединен с информационным измерительным выходом приемопередатчика пасеки, причем выход программируемого активного полосового фильтра связан через блок выпрямления с входами компаратора и преобразователя напряжение частота, выходы которых подключены к первому и второму входам первого элемента И, при этом выход последнего соединен с вторым информационным входом приемопередатчика пасеки, а выход звукового сигнала приемопередатчика пасеки связан с входом звукового сигнала программируемого активного полосового фильтра, причем общий выход ЭВМ пчеловода подключен к общему выходу приемопередатчика пасеки, к общему выходу блока питания пасеки, и через линию связи к объединенным общим входам блоков питания, приемопередатчиков и блоков дешифрирования исполнительных команд контроллеров всех ульев, причем второй выход блока питания пасеки соединен с питающими входами блоков питания контроллеров всех ульев, информационный ввод приемопередатчика пасеки соединен с информационными вводами приемопередатчиков контроллеров всех ульев и с входами блоков дешифрирования исполнительных команд этих контроллеров, при этом в контроллере каждого улья первый, второй и третий выходы блока дешифрирования исполнительных команд связаны с первыми выходами соответственно триггера включения виброизлучателя, триггера включения электромагнитного поля и триггера включения привода двери клетки, а четвертый выход соединен с третьим установочным входом блока начальной установки, причем установочные вторые входы триггера включения виброизлучателя, триггера включения электромагнитного поля, триггер включения привода двери клетки и установочный вход счетчика времени объединены между собой и подключены к первому установочному выходу блока начальной установки, а выход триггера включения электромагнитного поля связан с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом управляемого генератора пауз и с первым тактирующим входом счетчика времени, а третий вход подключен к управляющим входам блока питания улья и управляемого генератора пауз, к второму входу третьего элемента И и к выходу триггера разрешения работы, при этом первый выход триггера включения виброизлучателя связан с вторым входом счетчика времени, второй выход соединен с третьими входами счетчика времени и третьего элемента И, а первый вход последнего подключен к выходу генератора пауз, причем выход счетчика включения времени соединен с первым установочным входом блока начальной установки, а выход третьего элемента И через последовательно соединенные усилитель мощности и вибропреобразователь связан с входом виброизлучателя, при этом выход второго элемента И подключен к управляющему входу управляемого генератора частоты 500 Гц, выход которого через усилитель высокого напряжения соединен с входами электромагнитных электродов, причем выход усилителя звукового сигнала связан с входом звукового сигнала приемопередатчика улья, выход имени которого через блок выделения имени соединен с управляющими входами приемопередатчика улья, триггера разрешения работы и таймера прослушивания, а второй и третий установочные выходы блока начальной установки подключены к установочным входам триггера разрешения работы и приемопередатчика улья, при этом выход таймера прослушивания соединен с вторым установочным входом блока начальной установки, кроме того, первая группа шин выхода блока питания улья связана с шинами питания приемопередатчика улья, блока выделения имени, триггера разрешения работы и блока начальной установки, вторая группа шин выхода соединена с шинами питания блока дешифрирования исполнительных команд, триггера включения виброизлучателя, триггера включения электромагнитного поля, триггера включения привода двери клетки, управляемого генератора пауз, счетчика включения времени, блока подсадки матки, второго элемента И, усилителя звукового сигнала, таймера прослушивания, управляемого генератора частоты 500 Гц, усилителя высокого напряжения, третьего элемента И, усилителя мощности и вибропреобразователя, а питающие шины программируемого активного полосового фильтра, приемопередатчика пасеки, блока выпрямления, компаратора, преобразователя напряжение частота и первого элемента И связаны с шинами питания ЭВМ пчеловода. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в местах подвески пчелиных рамок с двух сторон корпуса улья установлены токопроводники, выполненные в виде оголенных электропроводников, соединенных с разными клеммами усилителя высокого напряжения, а на одной из боковых сторон каждой пчелиной рамки в месте ее контакта с корпусом улья закреплены аналогичные токопроводники, выполненные в виде оголенных электропроводников, причем токопроводники на любых двух соседних пчелиных рамках в улье электрически соединены с токопроводниками, расположенными на разных сторонах корпуса улья. 3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в местах стыка основного и дополнительных корпусов улья на каждом корпусе установлены токопроводники, выполненные в виде оголенных электропроводников, соединенных на каждой стороне корпусов улья между собой и токопроводниками, расположенными в местах подвески пчелиных рамок. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что виброизлучатель выполнен в виде установленного на стыке корпуса улья Ш-образного трансформаторного сердечника с обмоткой и перекрывающей его пластины, которая жестко закреплена на стенке корпуса улья, при этом трансформаторный сердечник расположен на расстоянии 0,3 0,7 мм от пластины.