Изобретение относится к области пчеловодства, найдет применение в содержании пчелиных семей и позволит дистанционно без нарушения микроклимата пчелиного гнезда контролировать жизнедеятельность пчелиных семей круглый год.
Известны автоматизированные системы для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей [1]
Эти системы имеют недостатки: сложность схемных построений в улье, большое количество проводных соединений на пасеке, в улье, что усложняет работу пчеловода.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей [2] содержащая контроллеры ульев, каждый из которых включает размещенные на ульевых рамках с вощинодержателями датчики температуры, выполненные в виде матриц, коммутаторы рамок и датчиков температуры, блок питания и измерительный блок, выполненный в виде преобразователя "температура частота", а также коммутатор ульев и дешифратор, адресные входы которых соединены с адресной шиной ЭВМ, при этом измерительный вход ЭВМ подключен к выходу коммутатора ульев, а тактовый выход 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 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, при этом входы коммутатора ульев соединены с выходами аналоговых коммутаторов "температура эталонная температура" ульев, первый вход которого подключен к выходу эталонного преобразователя "температура частота", а второй к выходу преобразователя "температура частота", причем управляющий вход аналогового коммутатора "температура эталонная температура" подключен к выходу триггера, а синхронизирующий выход коммутатора рамок соединен с входом выключения блока питания, при этом выход блока начальной установки связан с установочными входами коммутаторов датчиков температуры и рамок, триггера и счетчика рамок, причем тактовый выход ЭВМ подключен к тактовым входам триггера и счетчика рамок, при этом общие шины ЭВМ и блоков питания контроллеров ульев объединены.
Недостатком системы является большое количество проводных соединений на пасеке, в улье. Для съема температурной информации с датчиков температуры, равномерно расположенных в плоскости пчелиных рамок, используются многопроводные разъемные соединения, что приводит к неудобствам в работе с пчелами, снижает надежность контактных соединений.
С целью устранения этих недостатков в автоматизированную систему для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей, содержащую контроллер пасеки, включающий ЭВМ пчеловода, и контроллеры ульев, каждый из которых включает эталонный преобразователь "температура частота" и контроллеры пчелиных рамок, по числу последних, включающие каждый датчики температуры, выполненные в виде матриц для размещения на пчелиных рамках с вощинодержателями, коммутаторы датчиков по осям абсцисс и ординат, блок питания рамки, преобразователь "температура частота", блок начальной установки рамки и счетчик датчиков рамки, первый установочный вход которого связан с выходом блока начальной установки рамки, а шины упомянутой матрицы датчиков температуры по осям абсцисс и ординат соединены с первыми входами коммутаторов датчиков по осям абсцисс и ординат, выходы которых подключены к первому и второму входам преобразователя "температура частота", при этом шины питания блока питания рамки соединены с шинами питания преобразователя "температура частота" блока начальной установки рамки, счетчика датчиков рамки и коммутаторов датчиков по осям абсцисс и ординат, в контроллер пасеки введены приемопередатчик пасеки и блок питания пасеки, а в каждый контроллер улья введен приемопередатчик улья, частотно-полосовой фильтр, управляемый тактовый генератор, блок питания улья, блок модуляции, коммутатор температурной информации, счетчик температурной информации, блок начальной установки улья, фотоприемники и светоизлучатели контроллера улья, по числу пчелиных рамок, при этом каждый контроллер пчелиной рамки включает светоизлучатели и фотоприемники пчелиной рамки, причем информационный ввод ЭВМ пчеловода связан с первым информационным вводом приемопередатчика пасеки, второй ввод которого соединен с информационными вводами приемопередатчиков ульев, а выходы блока питания пасеки подключены к входам блоков питания ульев, при этом в каждом контроллере улья первый выход блока модуляции соединен с первым входом приемопередатчика улья, а второй выход связан с объединенными между собой входами светоизлучателей контроллера улья, причем выход приемопередатчика улья подключен к входу частотно-полосового фильтра, выход которого соединен со вторым входом приемопередатчика улья и с входом управляемого тактового генератора, а выход последнего связан с первым тактирующим входом счетчика температурной информации и с первым входом блока модуляции, при этом выход блока начальной установки улья соединен со вторым установочным входом счетчика температурной информации, с третьим входом приемопередатчика улья и с вторым установочным входом блока модуляции, причем первый выход счетчика температурной информации подключен к адресному входу коммутатора температурной информации, а второй выход соединен с входом блока начальной установки улья, при этом информационный выход коммутатора температурной информации связан с третьим модулирующим входом блока модуляции, а выходы фотоприемников контроллера улья соединены с информационными входами коммутатора температурной информации, при этом в каждом контроллере пчелиной рамки выходы фотоприемника пчелиной рамки связаны с вторым тактирующим входом счетчика датчиков рамки, первый и второй выходы которого связаны с адресными вторыми входами коммутаторов датчиков по осям ординат и абсцисс, а третий выход счетчика датчиков рамок подключен к входу блока начальной установки рамки, при этом выход преобразователя "температура частота" соединен с входом светоизлучателя пчелиной рамки, а выход эталонного преобразователя "температура частота" связан с четвертым входом блока модуляции, причем входы фотоприемников контроллера улья, по числу пчелиных рамок, оптически связаны с выходами светоизлучателей пчелиных рамок, а выходы светоизлучателей контроллера улья, по числу пчелиных рамок, оптически связаны с входами фотоприемников пчелиных рамок, при этом выходы блока питания улья соединены с шинами питания приемопередатчика улья, частотно-полосового фильтра управляемого тактового генератора, блока модуляции, коммутатора температурной информации, счетчика температурной информации, блока начальной установки улья и эталонного преобразователя "температура частота", а шины питания блока питания пчелиной рамки связаны с шинами питания светоизлучателя пчелиной рамки и фотоприемника пчелиной рамки, при этом автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей снабжена токопроводниками для подвода напряжения питания к контроллеру пчелиной рамки, выполненными в виде оголенных электропроводников, соответственно, для размещения в местах подвески пчелиных рамок с двух сторон корпуса улья и соединения с выходами блока питания улья и для установки с двух сторон каждой пчелиной рамки в месте для контакта с корпусом улья и соединения с входами блока питания рамки, также автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей снабжена токопроводниками для подвода напряжения питания к дополнительным корпусам улья, выполненными в виде оголенных электропроводников для расположения в местах стыка на каждом дополнительном корпусе улья и соединения на любых двух сторонах каждого корпуса улья между собой и с соответствующими оголенными электропроводниками для размещения в местах подвески пчелиных рамок с двух сторон корпуса улья, при этом фотоприемники и светоизлучатели контроллеров улья размещены на планке для установки на корпусе улья напротив места расположения светоизлучателей и фотоприемников пчелиных рамок, выполненных для установки на боковых планках пчелиных рамок.
На фиг. 1 приведена структурная схема автоматизированной системы для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей.
На фиг. 2 приведены формы временных сигналов: обмена ЭВМ с ульевым контроллером (а, б), с выхода управляемого тактового генератора (в), температурной информации с датчиков (г).
На фиг. 3 6 приведен алгоритм работы автоматизированной системы для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей.
Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей содержит (фиг. 1): контроллер пасеки 1, ЭВМ пчеловода 2, приемопередатчик пасеки 3, блок питания пасеки 4, контроллер улья 5, приемопередатчик улья 6, частотно-полосовой фильтр 7, управляемый тактовый генератор 8, блок питания улья 9, блок модуляции 10, коммутатор температурной информации 11, счетчик температурной информации 12, блок начальной установки улья 13, фотоприемник контроллера улья 14, эталонный преобразователь "температура частота" 15, светоизлучатель контроллера улья 16, контроллер пчелиной рамки 17, светоизлучатель пчелиной рамки 18, блок питания пчелиной рамки 19, фотоприемник пчелиной рамки 20. преобразователь "температура
частота" 21, блок начальной установки рамки 22, коммутатор датчиков по оси ординат 23, коммутатор датчиков по оси абсцисс 24, счетчик датчиков 25, пчелиную рамку с температурными датчиками 26, шина датчиков по оси ординат 27, шину датчиков по оси абсцисс 28, первый вход преобразователя "температура частота" 29, второй вход преобразователя "температура частота" 30, первый адресный выход счетчика датчиков 31, второй адресный выход счетчика датчиков 32, третий выход счетчика датчиков 33, установочный вход счетчика датчиков 34, тактирующий выход фотоприемника 35, выход светоизлучателя рамки 36, выходные шины питания рамки 37, входные шины питания рамки 38, оптическую связь светоизлучателя рамки с фотоприемником контроллера улья 39, оптическую связь светоизлучателя контроллера улья с фотоприемником пчелиной рамки 40, канальные входы коммутатора температурной информации 41, выход эталонного преобразователя "температура частота" 42, шину светоизлучателей контроллера улья 43, модулирующий вход блока модуляции 44, адресную шину коммутатора температурной информации 45, выход сброса счетчика температурной информации 46, тактирующий выход управляемого тактового генератора 47, шину начальной установки 48, информационный выход блока модуляции 49, выход частотно-полосового фильтра 50, выходные шины питания улья 51, шину имени 52, системную линия связи 53, информационный ввод ЭВМ 54, шины питания пасеки 55.
Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей работает следующим образом. Контроллер пасеки 1 запитывается от сети или от автономного блока питания 4. Приемопередатчик пасеки 3 запитывается от блока питания ЭВМ пчеловода 2. В ЭВМ пчеловода 2 вводится программа с магнитного носителя. После ввода программы на экране видеомонитора ЭВМ пчеловода 2 выводится информация о готовности работы системы. Контроллеры ульев 5 запитываются от блоков питаний ульев 9, которые могут быть автономными или же запитываются по шине питания пасеки 55 от блока питания пасеки 4. Контроллер пчелиной рамки 17 запитывается от блока питания пчелиной рамки 19, который может быть автономным или же запитываться от блока питания улья 9. На плечиках пчелиных рамок в местах подвеса крепятся металлические контакты, которые соединены с выходными шинами питания рамки 38. В местах подвески пчелиных рамок в корпусе пчелиного улья крепятся шины питания, которые подключены к выходным шинам питания 51 блока питания улья 9. Контроллер пчелиной рамки 17 монтируется на верхней или боковой планке пчелиной рамки с температурными датчиками 26, при этом предусматривается герметичность конструкции, чтобы исключить попадание пчел, влаги и др.
В момент включения блока питания улья 9 блок начальной установки улья 13 вырабатывает сигнал начальной установки, который через шину начальной установки 48 устанавливает в исходное состояние счетчик температурной информации 12, блок модуляции 10, приемопередатчик улья 6. Приемопередатчик улья 6 устанавливается в режим приема. Блок начальной установки рамки 22 в момент запитывания контроллера пчелиной рамки 17 через шины питания 37 от блока питания пчелиной рамки 19 вырабатывает сигнал начальной установки, который поступает на вход счетчика датчиков 34 и устанавливает счетчик датчиков 25 в исходное состояние.
Перед работой с ЭВМ пчеловода 2 через клавиатуру вводится режим "Калибровка" или "Измерение". По запросу пчеловода ЭВМ пчеловода 2 выдает номер улья, который закодирован частотой имени запрашиваемого контроллера улья 5 (фиг. 2, а). Алгоритм работы ЭВМ пчеловода 2 приведен на фиг. 3 6. После выдачи номера улья ЭВМ пчеловода 2 переходит на прием температурной информации из этого улья (фиг. 2, а). Частота имени (длительность сигнала имени определяется в процессе отладки), проходя по двухпроводной системной линии связи 53, поступает через приемопередатчик улья 6, через шину имени 52 в частотно-полосовой фильтр 7, на выходе которого формируется и передается по шине 50 сигнал переключения (фиг. 2, б) приемопередатчика улья 6 в режим передачи, и в момент переключения из низкого "нулевого" уровня в высокий "единичный" уровень разрешается работа управляемого тактового генератора 8. Высокий "единичный" импульс, поступающий с тактирующего выхода 47 управляемого генератора 8 (фиг. 2, в) в блок модуляции 10, модулируется частотой, поступающей с выхода 42 эталонного преобразователя "температура-частота" 15 (фиг. 2, г), с информационного выхода 49 блока модуляции 10 модулированный температурной информацией сигнал через приемопередатчик улья 6 поступает в двухпроводную системную шину пасеки 53, далее через приемопередатчик пасеки 3 поступает на информационный ввод 54 ЭВМ пчеловода 2. После выдачи имени (номера) улья ЭВМ пчеловода 2 анализирует поступление температурной информации (фиг. 3, блоки 1 4 алгоритма). Если в течение определенного времени температурная информация в виде частоты не поступает с запрашиваемого контроллера улья 5, ЭВМ пчеловода 2 выдает частоту имени следующего улья, повторно анализирует поступление температурной информации. Это повторяется до тех пор, пока ЭВМ не проведет опрос всех контроллеров ульев 5. Затем она выдает сообщение об отказе в системе (фиг. 3, блоки 8 10).
Если температурная информация с контроллера улья 5 поступала, то приемопередатчик пасеки 3 и ЭВМ пчеловода 2 принимают эталонную температурную информацию (фиг. 3, блок 5). При работе с автоматизированной системой для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей необходимо откалибровать все датчики ульев пасеки до заселения их пчелами. Проводится загрузка температурной информации с датчиков всех ульев (фиг. 3, блок 7). Программа определяет период модулированного сигнала (фиг. 4, блок 11). При выдаче управляемым тактовым генератором 8 на тактирующий выход 47 низкого "нулевого" уровня (фиг. 2, в) по спаду "единичного" уровня переключится на один разряд счетчик температурной информации 12. ЭВМ пчеловода 2 анализирует паузу между модулированными сигналами (фиг. 4, блок 12). При отсутствии паузы она выдает сообщение отказа. Если пауза имеется, то после времени, определяемого полупериодом управляемого тактового генератора 3 (фиг. 2, в), осуществляется анализ температурной информации. Если длительность паузы больше двух периодов, то выдается сообщение отказа: температурная информация с этого датчика не поступила. ЭВМ пчеловода 2 фиксирует номер рамки и номер датчика с отказами (фиг. 4, блок 13 15).
На шине светоизлучателей контроллера улья 43 блока модуляции 10 при поступлении высоких "единичных" уровней (фиг. 2, в) высвечиваются светоизлучатели контроллера улья 16 (их количество соответствует числу пчелиных рамок с температурными датчиками 26, конструктивно они закреплены на планке, установленной на боковой стенке улья, напротив фотоприемников пчелиных рамок 20, которые находятся на боковых планках пчелиных рамок с температурными датчиками 26), которые посредством оптической связи 40 воздействуют на фотоприемники пчелиных рамок 20, и с тактирующих выходов фотоприемников рамок 35 осуществляется тактирование счетчиков датчиков 25. С первого и второго адресных выходов 31, 32 счетчика датчиков 25 осуществляется управление коммутацией коммутаторами датчиков по осям ординат и абсцисс 23, 24. Датчики пчелиных рамок 26 последовательно через шину датчиков по оси ординат 27, шину датчиков по оси абсцисс 28, через коммутаторы датчиков по осям ординат, осям абсцисс 23, 24 подключаются на первый 29 и второй 30 входы преобразователя "температура-частота" 21. Значение температуры преобразуется в частоту и через вход светоизлучателя рамки 36 поступает на светоизлучатель пчелиной рамки 18, где осуществляется модуляция светового излучения с частотой преобразования. Модулированное световое излучение через оптическую связь 39 поступает в фотоприемники (по числу пчелиных рамок) контроллера улья 14. После того, как будут прокоммутированы все 32 датчика, на третий выход 33 счетчика датчиков 25 поступит сигнал, который через блок начальной установки рамки 22 установит счетчик датчиков 25 в исходное состояние. Температурная информация, принятая фотоприемниками контроллера улья 19, поступает на канальные входы 41 коммутатора температурной информации 11. По начальной установке на адресной шине 45 коммутатора температурной информации 11 установлен адрес первой пчелиной рамки с температурными датчиками 26. С первого канального входа 41 коммутатора температурной информации 11 температурная информация, кодированная частотой, поступает на модулирующий вход 44 блока модуляции 10, где осуществляется модуляция "единичного" уровня, поступающего с управляемого тактового генератора 8 (фиг. 2, в). На информационном выходе 49 блока модуляции 10 формируются информационные сигналы (фиг. 2, г), которые поступают через приемопередатчик улья 6, системную линию связи 53, приемопередатчик пасеки 3 на измерение в ЭВМ пчеловода 2. После прихода 32-х тактирующих импульсов переключается коммутатор температурной информации, и температурная информация начинает приниматься со второго канального входа 41 коммутатора температурной информации 11. Так последовательно осуществляется съем температурной информации со всех датчиков рамок улья. После того, как будут просчитаны все датчики улья, на выходе 46 счетчика температурной информации 12 сформируется сигнал, который через блок начальной установки улья 13 установит его в исходное состояние.
После съема всей температурной информации с контроллера улья 5 ЭВМ пчеловода 2 вычисляет температуру (фиг. 4, блок 16). Поскольку сначала проводится калибровка, то необходимо определить массив погрешностей (фиг. 5, блоки 17, 18). После вычисления погрешностей всех датчиков улья проводится загрузка этих погрешностей на магнитный носитель, при этом фиксируется погрешность всех датчиков (фиг. 5, блок 19), по которым проводилась калибровка. Такие калибровочные значения В (к) снимают при различных температурах окружающей среды. Необходимо сделать не менее 3-4 измерений при температурах -10oC, 0oC, +20oC, +30oC. Полученные значения погрешностей со всех датчиков пасеки загружают на магнитный носитель ЭВМ пчеловода 2.
После проведения калибровки и заселения пчелами ульев по запросу пчеловода ЭВМ пчеловода 2 проводит загрузку погрешностей B(к) из магнитного носителя ЭВМ пчеловода 2. При этом учитывается температура на пасеке в данный момент, и выбираются такие B(к), которые соответствуют этой температуре (фиг. 5, блок 21). Загрузку температур со всех датчиков пасеки проводят последовательно (фиг. 5, блок 22). Затем измеренная температура с учетом погрешностей корректируется (фиг. 5, блок 23). Полученная температурная информация обрабатывается ЭВМ пчеловода 2 и выводится в виде различных сообщений пчеловоду (фиг. 4 5, блоки 24 31). Приведенный алгоритм позволяет при повторном его использовании в режиме "Измерения" при условии, что "Калибровка" проведена ранее, анализировать отказ в системе и отказные датчики.
Построение схем приемопередатчиков пасеки и приемопередатчиков ульев 3, 6 может быть организовано на основе системной линии связи 53 по двум проводам или радиосвязи на расстоянии 50 100 м. В режиме радиосвязи металлическая крышка улья является приемопередающей антенной. Во время радиопередачи частота, несущая информацию о температуре с датчиков, модулирует несущую радиочастоту.
При построении схемы контроллера улья 5 возникает возможность получения температурной информации с датчиков пчелиной рамки 26 непосредственно на бытовой магнитофон. В этом случае измеряемые температуры должны быть преобразованы в пределах звукового диапазона частот. Имена контроллеров ульев 5 кодированы частотами также в пределах звукового диапазона частот. К системной шине 53 вместо контроллера пасеки 1 можно подключить бытовой магнитофон, включенный в режиме записи, и управляющее устройство с генератором частот (имен контроллеров ульев 5). Управляющее устройство выдает сигнал, включающий на передачу приемопередатчик пасеки 3 и частоту имени выбранного улья. Выбранный контроллер улья 5 включается в режим передачи. Магнитофон осуществляет запись частоты имени контроллера улья 5 и частот, несущих информацию о температуре каждого датчика. В последующем достаточно подключить магнитофон к ЭВМ пчеловода 2 и загрузить температурной информацией.
Таким образом, предлагаемую автоматизированную систему для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей можно использовать и на подвижных пасеках. При этом уменьшается время установки системы в рабочее состояние, а следовательно, и трудозатраты. В ульях отсутствуют разъемные и проводные соединения с датчиками пчелиных рамок. Появляется возможность без помех переставлять пчелиные рамки с пчелами в объеме улья, что ведет к удобству в работе с пчелами, значительно повышает надежность и промышленное освоение систем. Системы, в основном, применимы на небольших пасеках, где не требуется высокая скорость загрузки в ЭВМ температурной информации: можно установить достаточно дешевые системы на основе бытовых компьютеров.
Источники информации
1. SU, патент, 1739427, кл. A 01 K 57/00, 1992.
2. RU, патент, 2000052, кл. A 01 K 57/00, 1993.
Использование: сельское хозяйство в области пчеловодства и может быть применено для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей. Сущность изобретения: автоматизированная система содержит контроллер пасеки 1, содержащий ЭВМ пчеловода 2, приемопередатчик пасеки 3, и контроллеры ульев 5, в состав каждого из которых входят приемопередатчик улья 3, частотно-полосовой фильтр 7, управляемый тактовый генератор 8, блок питания улья 9, блок модуляции 10, коммутатор температурной информации 11, эталонный преобразователь "температура-частота" 15, блок начальной установки улья 13, фотоприемник 14 и светоизлучатели 16 контроллера улья 5 по числу пчелиных рамок, контроллеры пчелиные 17, в состав каждого из которых входят рамки с датчиками температур 26, блок питания рамки 19, преобразователь "температура - частота" 21, блок начальной установки рамки 22, счетчик датчиков рамки 25, коммутаторы датчиков по осям ординат 23 и абсцисс 24, светоизлучатель 18 и фотоприемник пчелиной рамки 20. Система позволяет проводить круглогодичный контроль за жизнедеятельностью пчелиных семей, в ульях которых отсутствуют разъемные и проводные соединения с датчиками температуры, размещенными на пчелиных рамах. 3 з.п.ф-лы, 6 ил.
| RU, патент, 2000052, кл | |||
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
