Способ контроля функционального состояния пчелиной семьи в пассивный период ее жизнедеятельности и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК A01K47/00 

Јь 1

00 4

О5

Изобретение относится к пчеловодству и найдет применение при проведении зимовки пчел. Цель изобретения - повышение точности контроля функционального состояния пчелиной семьи в пассивный период их жизнедеятельности и повышение эффективности регулирования микроклимата в улье. До начала зимовки улей без пчел помещают в зимовник и моделируют тепловыделение пчелиной семьей с помощью размещенного в улье нагревателя. Измеряют P_O - мощность электронагревателя, T_O - температуру в обогреваемом улье без пчел и T_пО - температуру в зимовнике. После размещения в ульях пчел в течение зимовки периодически измеряют T - температуру в улье с пчелами, T_пО - температуру в помещении, P - мощность тепловыделения находящегося в улье с пчелами электронагревателя. Затем по формуле P_пчЕл=[P_O(T-T_п)/(T_O-T_пО)] - P определяют мощность тепловыделения пчелиной семьей. По этому показателю, сравнивая его с эталонным, определяют функциональное состояние пчелиной семьи. Устройство содержит датчики 1 и 6 температуры, установленные соответственно в улье 3 и в помещении зимовника. Терморегулятор 4 соединен с измерителем 5 мощности. В устройство входят два операционных усилителя 7,8 и регистратор 9, фиксирующий физиологическое состояние пчелиной семьи. 2 с.п. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

фиг.1

регулирования микроклимата в улье До начала зимовки улей без пчел помещают в зимовник и моделируют тепловыделение пчелиной семьей с помощью размещенного в улье нагревателя Измеряют Р0 - мощность электронагревателя, td - температуру в обогреваемом улье без пчел и tno - температуру в зимовнике После размещения в ульях пчел в течение зимовки периодически измеряют t - температуру в улье с пчелами, t - температуру в помещении, Р - мощность тепловыделения находящегося в улье с пчелами электронагревателя0 Затем по форму

1

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в пчеловодстве.

Цель изобретения - повышение точ- ности и эффективности регулирования микроклимата в улье0

На фиго 1 представлена структурная схема устройства; на фиг 2 - график функционального состояния пчел; на фиг0 3 - то же, в сравнении с известнымо

Устройство содержит датчик 1 температуры воздуха и нагревательный элемент 2, установленные внутри улья 3, терморегулятор 4 и измеритель 5 мощности, датчик 6 температуры воздуха, установленный снаружи в зимовнике, первый операционный усилитель 7, второй операционный усилитель 8 и регистратор 9

Устройство, осуществляющее способ контроля функционального состояния пчел, работает следующим образом.,

Напряжения Ut и Utn с выходов датчиков 1 и 6 температуры, установленных соответственно в улье 3 и снаружи улья 3 в зимовнике, поступают на неинвертирующий и инвертирующий входы операционного усилителя 7, а выходное напряжение Utn), где К - коэффициент усиления усилителя 7,-пропорциональное разности входных, подается с выхода операци- онного усилителя 7 на неинвертирующи

ле Рпчед Pc,(t - tn)/(tfl- tno ) - -Р определяют мощность тепловыделения пчелиной семьейо По этому пока- ;зателю, сравнивая его с эталонным, определяют функциональное состояние пчелиной семьи. Устройство содержит датчики 1 и 6 температуры, установленные соответственно в °улье 3 и в помещении зимовника„ Терморегулятор 4 соединен с измерителем 5 мощности В устройство входят два операционны усилителя 7,8 и регистратор 9, фиксирующий физиологическое состояние пчелиной семьи. 2 с. и 1 з„п. ф-лы, 3 ил0

5

10

15 20

35

25

1 вход второго операционного усилителя 8, на неинвертирующий вход которого подается выходное напряжение ивых р , где К| - коэффициент преобразования измерителя мощности, с измерителя мощности, например пропорциональное мощности тепловыделения нагревательным элементом 20 Выходное напряжение U&bix/i - (Ut - -Utn )-ивык 1 ГЛе к/2 коэффициент усиления усилителя 8, с второго операционного усилителя 8 подается на регистрирующее устройство 9 (например, вольтметр или самописец)„ Заданная температура t в улье 3 поддерживается терморегулятором 4„ На вход последнего подается напряжение с выхода датчика 1 температуры, установленного внутри улья Зо С выхода терморегулятора 4 напряжение подается на нагревательный элемент 2 через измеритель 5 мощности,, В улье 3 до заселения его пчелами устанавливают нагревательным элементом 2 с

помощью терморегулятора 4 установившуюся температуру to например, на

-20°С, превышающую температуру в помещении зимовника tno Напряжения на выходах датчиков 1 и 6 температуры, -соответствующие этим температурам, будут Uta и Uino о При этом коэффициент усиления К первого операционного усилителя 7 устанавливают таким образом, что напряжения на входах втордго операционного усилителя 8 равны K-(Uto- UtBl, ) K,PQ , где Р„ - мощность тепловыделения наревательного элемента 2 в улье без пчел 0 При этом выходное напряжение ивы 2 равно нулю, что и должен показывать регистратор 90 После заселения улья 3 пчелами баланс схемы нарушается и на выходе второго операционного усилителя имеется напряжение иц„е -P,

UЈ.o utnc

которое пропорционально мощности тепловыделения пчелами:

гпчгл

Ujjbixji KV

Регистратор 9 проградуирован в единицах мощности тепловыделения пчелами„

В качестве блоков и элементов системы можно использовать, например, датчики температуры типа ММТ-1; нагревательный элемент - спираль ни- хромовая; измеритель мощности - блок преобразователя мощности типа Ф4860П ваттметры переменного тока типа Ф4860; операционный усилитель - микросхемы серии К140; регистратор - вольтметр ВК7-9

Однако целесообразно использовать специально разработанные функциональные узлы Так, например, при постоянном и известном сопротивлении нагревательного элемента измеритель мощности можно выполнить на микросхеме с нелинейной цепью обратной связи

Способ контроля функционального состояния пчел осуществляют следующим образомВ улье 3 до заселения его пчелами устанавливают нагревательным элементом 2 температуру, например, на 20°С выше температуры в помещении, измеряют температуру to в улье с помощью термодатчика, измеряют температуру в помещении tn0 с помощью датчика бис помощью измерителя 5 мощности измеряют мощность тепловыделения PQ нагревательного элемента 2, а затем периодически измеряют и регистрируют температуру t в улье 3 с пчелами и в помещении tn, измеряют и регистрируют мощность тепловыделения Р0 нагревательного элемента 2, а мощность тепловыделения пчелиной семьей P,1Ui л определяют по формуле

Р,

. to tnn

- Р,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

а функциональное состояние пчел определяют по величине отклонения мощности тепловыделения от оптимального, например, по графикам (фиг„ 2, кривая 11)0 Отклонение мощности тепловыделения (кривая 11) от оптимальной (кривая 10) позволяет оценить функциональное состояние пчел,

Формула, по которой определяют мощность тепловыделения пчел, получена следующим образом. Если мощность тепловыделения нагревательного элемента Р0, то установивщаяся температура улья без пчел t0, когда температура вне улья равна tMO , a коэффициент теплоотдачи улья равен , при этом PC L(tc - tno ). Внутри улья с пчелами с мощностью тепловыделения пчел и мощностью тепловыделения нагревательного элемента Р0 устанавливается температура t, когда температура вне улья равна trt, а коэффициент теплоотдачи улья равен У „ Тогда РЛ1/ЕЛ + Р с (t - tn). Если разница температур t - tn близка к разнице температур t0- tno (отличаются на 0 - 10°С), то коэффициенты теплоотдачи улья oi0 , о(. отличаются на десятые доли и единицы процентов, следовательно,

Р - р t-I-t-D- р гпчел - г0 - г. tD trio

Анализ показывает, что в оптимальных условиях мощность тепловыделения семьи составляет порядка 0,8 Вт на каждые 10 тыс„ особей семьи0 С учетом естественной убыли.количества особей за период зимовки можно построить расчетный график., Например:

РП.РЛ 0,8- ,

где п. - количество пчел в семье I

К концу зимовки с началом выведения расплода мощность тепловыделения увеличивается по закону, близкому к линейному, до

55

списл

г-u11

5 - Т55Вт

Цель введения первоначального контрольного уровня температуры в улье - определение коэффициента теплоотдачи (Уо который учитывает все виды тепловых потерь улья. Коэффициент теплоотдачи определяется с наименьшей погрешностью при разнице температур в улье и в помещении, близких к ожидаемым в наиболее холодные месяцы года0

Таким образом, цель введения первоначального контрольного уровня температуры в улье - калибровка тепло- потерь в улье Практическое ее определение следующее о На протяжении активного периода жизни члелы готовятся к зимовке к концу лета, осенью интенсивно заделывают прополюсом щели, сокращают размеры летка„ Осенью, при осмотре гнезда, пчел обрабатывают в термокамере, для чего их извлекают из улья и в это же время определяют коэффициент теплоотдачи улья OfQ „ Так как в пассивный (осенне-зимний) период жизнедеятельности пчелы не изменяют теплоизоляцию улья, то коэффициент теплоотдачи улья за время зимовки не меняется После определения коэффициента теплоотдачи (Х0 улей вновь заселяют пчелиной семьей.

Пример (контроль функционального состояния пчелиной семьи по результатам измерений в период зимовки 1986-1987 гг).

Две одинаковые пчелиные семьи порядка 25 тыс о особей после термообработки помещают в неотапливаемом помещениио Одну в контрольный улей (первый), другую - в испытуемый улей (второй). Во втором улье измеряют мощность тепловыделения пчел по предлагаемому способу, в первом (контролируемом) улье измеряют мощность тепловыделения пчел по известному способу. Результаты измерений приведены на фиг о 3, где РПЧВЛ мощность тепловыделения пчел; Tf, - температура воздуха в помещении (кривая 13); TQ - температура наружного воздуха (кривая 14); кривая 15 - мощность тепловыделения пчелиной семьи в первом (контрольном) улье; кривая 16 - мощность тепловыделения пчелиной семьи во втором улье (испытуемом); кривая 17 - расчетная мощность тепловыделения пчелиных семей из 25 тыс особей в оптимальных условиях зимовки. В результате измерений выявлено, что динамика мощности тепловыделения в ульях разная. В первом

5

0

5

0

5

0

5

0

5

(контрольном) улье мощность тепловыделения пчел составляет около 4,5 Вт с колебаниями i2 Вт в начальный период зимовки и около 3,3 Вт с колебаниями ±1,7 Вт в конце зимовкИо Во втором (испытуемом) улье в начале зимовки 2,6 Вт с колебаниями tO,4 Вт, в конце зимовки 2,4 Вт сл колебаниями ±0,4 Вт о Большое снижение мощности тепловыделения пчел к концу зимовки в контрольном улье объясняется ослаблением семьи и большей гибелью части особей в улье без терморегуляции (контрольной). Наиболее благоприятные условия зимовки во втором улье„ Потребление корма семьями составляет в первом улье 16,4 кг, во втором 11 кг о Составленные схемы известного и предлагаемых устройств для реализации известного и предлагаемого способов позволяет измерять мощность тепловыделения пчел без дополнительных расчетово

Таким образом, при реализации предлагаемого способа положительный эффект заключается в возможности одновременно поддерживать оптимальный микроклимат в улье и измерять мощность тепловыделения семьи В результате уменьшено потребление корма и расхода энергии Кроме того, реализация предлагаемого способа позволяет сохранить семью менее ослабленной к началу активного периода жизнедеятельности

Допустимые пределы температуры, установленные в улье до заселения его пчелами, следующие„ Средняя температура наиболее холодного месяца (января), например, составляет порядка , при этом температура в неотапливаемом помещении может составлять - 10 - 7°С, за счет притока тепла из ульев„ Оптимальная температура воздуха в улье порядка 17,5°С для семьи из 35 тыс пчел, +8°С для семьи из 25 тыс0 пчел и +8,5°С для семьи из 15 тыс о пчел„ Разница температур в помещении и в улье составляет порядка 18°С0 Поэтому, если калибровка теплоотдачи улья перед его заселением проводится осенью в помещении при температуре, например, +8°С, то температуру в улье при калибровке поддерживают порядка 34°С о Для регионов с другими средними температурами режимы измерений другие„ Так, в южных районах разницу температур в улье и в помещении необходимо устанавливать на 2 - 10°С меньше, а в северных и восточных - на 1 - 8 С больше „

Температуры Тпо и TQ можно измерять через 45 - 90 мин после включения нагревательного элемента, так как за это время температурные режимы и поток тепла из улья устанавли- ваются постоянными

Так как активизация пчел под воздействием внешних случайных факторов может происходить за короткий отрезок времени (порядка одного часа и менее), а затем активное функциональное состояние сохраняется двое- трое суток, то в промышленном пчеловодстве периодичность проведения измерения мощности тепловыделения пче- линой семьи должна быть ежедневной и по крайней мере не реже одного раза за двое суток

Формула изобретения

1„ Способ контроля функционального состояния пчелиной семьи в пассивный период ее жизнедеятельности, включающий моделирование тепловыде- ления пчелиной семьей в улье без пчел при размещении улья в зимовнике путем учета мощности РО тепловыделения, находящегося в улье без пчел электронагревателя, температуры t0 в обогреваемом улье без пчел и температуры tno в зимовнике и определение мощности тепловыделения пчелиной семьи, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности контроля и эффективности регулирования микроклимата в улье, после определения Р0, t0 и tno в улье без пчел, улей заселяют пчела- ми и дополнительно периодически из-

меряют показатели температур to и tno соответственно в улье с пчелами и в помещении и мощность Р тепловыделения, размещенного в улье с пчелами нагревательного элемента, а мощность пиел тепловыделения пчелиной семьей определяют по формуле

пчел

- p. Ј-Vf - - р.

с о . L по

5 0

5

0

5

2о Устройство для контроля функционального состояния пчелиной семьи в пассивный период ее жизнедеятельности, содержащее установленный в зимовнике улей, снабженный нагревательным элементом, датчиком температуры воздуха, связанным с терморегулятором и измерителем мощности, первый выход которого соединен с нагревательным элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и эффективности регулирования микроклимата в улье, в устройство введены два операционных усилителя и регистратор, а в зимовнике установлен датчик температуры воздуха, выход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, причем неинвертирующий вход последнего связан с датчиком температуры воздуха в улье, при этом выход первого операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого связан с вторым выходом измерителя мощности, причем выход второго операционного усилителя соединен с регист- ратором,

3 Устройство по п. 2f о т л и - чающееся тем, что первый операционный усилитель выполнен с переменным коэффициентом усиления„

ЮРпчел оптимальная

Осень

Зима Фиг. 2

Pffi/ejj &

fJtyfiP Декабрь Январь Февраль Март

Ею

-70

-го--30Т°С

Редактор Н, Бобкова

Ц)иг.З

Составитель Л. Пантелеева

Техред М.Ходанич Корректор Э. Лончакова

Нрпче/} измеренная

Весна

1

14