Автоматическая система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей Советский патент 1992 года по МПК A01K57/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности может быть применено при содержании пчелиных семей для дистанционного без нарушения микроклимата пчелиного гнезда наблюдения их развития и состояния в процессе зимовки.

Цель изобретения - упрощение обслуживания и снижение себестоимости системы.

На фиг. 1 приведена структурная схема системы; на фиг. 2 - принципиальная схема генератора, управляемого по частоте; на фиг. 3-12 -системный алгоритм наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей; на

фиг. 13-14 - алгоритм калибровки датчиков рамок ульев.

Автоматическая система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей содержит ЭВМ 1 с магнитным накопителем и дисплеем, коммутатор 2 ульев, выполненный на микросхеме К 591 КН2, дешифратор 3, ульи 4, генератор 5, управляемый по частоте, коммутатор 6 датчиков,счетчик 7 датчиков,коммутатор 8 рамок (коммутаторы 6 и 8 выполнены на микросхеме К 591 КН2), блок 9 питания с управляемым включением, пчелиные рамки 10 улья, информационная шина 11 датчиков, проволока 12

VI

CJ

ю о

ND VJ

вощинодержателя, выход 13 генератора 5, управляемого по частоте, улья 4, общий провод 14, вход 15управления включением блока 9 питания улья, тактирующий вход 16, улья 4, аналоговый выход 17 коммутатора 2 ульев, адресная шина 18.

Генератор 5, управляемый по частоте, содержит конденсатор 19, резистор 20, микросхему 21 К574 УД1, резисторы 22-24, стабилитроны 25 и 26, резисторы 27 и 28.

Автоматическая система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей работает следующим образом.

Запитывается ЭВМ 1 с магнитным накопителем, дисплеем от сети или автономного источника питания. Улья 4 снабжены автономными источниками 9 питания с управлением включения- выключения. Коммутатор 2 ульев, дешифратор 3 запитываются от ЭВМ 1. Система может использовать режим постоянного подключения. Для расширения возможности автоматизированного наблюдения можно использовать печатающее устройство, на котором автоматически фиксируются все изменения и отклонения в пчелосемьях. По запросу оператора (пчеловода) организуется 2 режима работы: ручной и автоматический. При ручном режиме система (фиг. 1) включается эпизодически по запросу пчеловода. Как только система (фиг. 1) получит данные температуры с датчиков температуры рамок 10 ульев 4, переходят к просмотру информации о всех ульях 4.

Просмотр осуществляют на экране дисплея или на экране бытового телевизора. В автоматическом режиме при постоянном включении система работает самостоятельно с периодической записью на магнитный носитель (дискетка или магнитная лента, если используется бытовой магнитофон), происходит накапливание данных с датчиков 10 рамок ульев 4. Организуется накопительный банк данных наблюдений как за одной пчелосемьей, так и за всей пасекой в течение какого-то определенного времени. Для работы с системой в случае использования накопителя бытового магнитофона необходимо иметь минимум две кассеты, на которых должно быть записано: на первой кассете - программа системы, алгоритм фиг. 3-12, данные калибровки датчиков рамок 10 ульев 4; на второй кассете - текущие данные значений температур с датчиков 10 рамок ульев 4.

После загрузки системной программой (алгоритм фиг. 3-12) ЭВМ 1 готова к работе. Запуск системы начинается с включения коммутатора 2 ульев 4 дешифратора 3. Автоматически или вручную проверяется первый улей 4. В ручном режиме можно выбрать любой улей 4. Дешифратор 3 выдает по первой шине 15 сигнал, включающий

блок 9 питания.

Блок 9 питания выдает питающие напряжения на генератор 5, управляемый по частоте 3, коммутатор 6 датчиков, счетчик 7 датчиков, коммутатор 8 рамок. Генератор 5,

0 управляемый по частоте, начинает выдавать частоту, которая зависит от сопротивления подключенного датчика рамки 10 улья 4, выполненного в виде терморезистора. Генерируется частота с выхода 13 генератора 5,

5 управляемого по частоте улья 4, поступает на первую шину коммутатора 2 ульев, а с выхода 17 коммутатора 2 ульев поступает на приемный порт ЭВМ 1, далее ЭВМ 1 по программе и значению принимаемой частоты вычислит значение температуры, фикси0 руемой соответствующим датчиком рамки 10 улья 4. По тактовой шине 16 ЭВМ 1 подает тактирующие импульсы на тактирующий вход улья 4. Коммутатор 6 датчиков поочередно подключает датчики первой рамки 10

5 улья 4, Информация с датчиков поступает на коммутатор 6 датчиков по информационной шине 11 датчиков. Счетчик 7 датчиков подсчитывает количество датчиков рамки 10. Как только выставится значение последне0 го датчика, счетчик 7 датчиков выдает тактирующий сигнал на коммутатор 8 рамки, произойдет подключение второй по порядку рамки 10. Далее процесс съе:ла температурных значений со второй рамки 10

5 повторяется. Если в улье 4 просмотрены шесть рамок 10, а остальные шесть рамок 10 отсутствуют, генератор 5, управляемый по частоте, не работает, ЭВМ 1 воспринимает ситуацию как отсутствие температурной ин0 формации, т.е. отсутствие остальных шести рамок 10. Для того, чтобы получить достоверную температурную информацию, один из выбранных датчиков рамки 10 улья 4 калибруется с помощью ртутного термометра,

5 необходимые корректуры погрешностей изменения вводятся в программу измерения. Осуществляют калибровку всех датчиков рамок 10 всей пасеки до заселения улья 4 пчелами. Калибровка датчиков рамок 10 мо0 жет осуществлена как одной вновь добавляемой рамки 10 в улей 4, так и рамок 10 вновь создаваемой семьи нового улья 4. Одним из методов калибровки датчиков является метод усредненных значений, сущность кото5 рого заключается в следующем. Пчеловод задает номер улья 4, который надо рассмотреть, и номер рамки 10, датчики которой необходимо калибровать (фиг. 13 и 14 позиции 1,2). Переключение номера рамки 10

данного улья 4 в системе осуществляется автоматически согласно специфике архитектурного построения системы. Считывается информация с датчиков рамок 10 в ОЗУ ЭВМ 1 согласно количеству датчиков, т.е. одна рамка 10, один блок информации, вторая рамка 10 второй блок информации и т.д. Затем вычисляется среднее значение показаний каждого датчика рамки 10 и всего улья 4 в целом (фиг. 14, позиция 8).

Значения показаний при калибровке датчиков, хранящиеся в ОЗУ ЭВМ 1, являются временным банком данных и при работе ЭВМ 1 не сохраняются, а в таблице находятся значениях ср. иХ(фиг. 14, позиции 9 и 10), которые хранятся в ОЗУ ЭВМ 1 в течение всего времени работы. Таблица служит для сравнения показаний датчиков рамок 10 в рабочем режиме. Таблица на один улей 4 при 16 датчиках температуры на одну рамку 10 занимает память 192 байта. На абсолютную ошибку отклонений также отводится 192 байта (информация одного датчика при изменении соответствует 1 байту). Оценочно вся таблица эталонных значений датчиков рамок 10 всей пасеки на 16 ульев будет 16 X (192 + 192) 5471 байт. Если в качестве ЭВМ 1 используется бытовой компьютер, объем оперативной памяти его составляет 64 кбайт. Следовательно, в памяти ЭВМ 1 всегда будет находиться эталонный массив значений и текущий массив значений датчиков рамок 10 всех ульев 4. Текущий массив значений может заменяться путем чтения новых значений с датчиков или вызываться с накопителя по имени, для просмотра на экране дисплея картинок и вычисленных значений содержания пчелосемей с последующим тиражированием (записью на магнитный носитель дискету, магнитную ленту) для хранения банков данных. В памяти ЭВМ 1 на текущий период работы будет содержаться программа (алгоритм фиг. 3 - фиг. 12), массив калибровки пасеки с абсолютными разбросами датчиков и текущий массив данных (считанной с датчиков рамок 10 или с архива магнитного накопителя).

После того, как произойдет запуск системы (фиг, 1), начинается инициация коммутатора 2 ульев, дешифратора 3 (фиг. 3 позиция 0), производится загрузка массива калибровки датчиков рамок 10 ульев 4 (на ленте имя KALIB, фиг. 3, позиция I). В случае отсутствия массива калибровки данных на дисплее (телевизоре) индицируется соответствующая информация. Данные калибровки датчиков рамок 10 находятся постоянно в ОЗУ ЭВМ 1 в виде таблиц. Система (фиг. 1) обеспечивает считывание

данных с рамок 10, просмотр и запись на магнитный носитель. После проведенной инициации (фиг. 3, позиция 0) ЭВМ 1 на выходе порта адресная шина 18 выставляет

коды адресов, определяющих подключение выбранных ульев 4. Выбираются режимы работы (фиг. 3 позиция 3). Данные о пасеке (фиг. 3 - фиг. 7) режим I, позиции 13, 14, 15-19) позволяют загружать значения каждого датчика рамок 10 в ОЗУ ЭВМ 1 для дальнейшего просмотра всех остальных ульев 4 на экране дисплея (телевизора). Режим 2 (фиг. 7 и 8 - данные из архива) подобен режиму 1, только загрузка данных

(массива) осуществляется с магнитного носителя при условиях, что данные были записаны ранее (если магнитный носитель лента, то архив Мл фиг. 7 и 8, позиции 20-24). Режим 3 (фиг. 8, позиции 25-27) является основным режимом и служит для визуального просмотра содержимого пасеки. Запись данных (массива) на магнитный носитель. Режим 4 (фиг. 9, позиции 30-33) служит для создания архива данных содержимого пасеки по времени. Режим 5 (фиг, 10, позиции 34-39 - калибровка) обеспечивает калибровку каждого датчика пасеки с вычислением абсолютного разброса значений и при необходимости диагностику датчиков. Режим 6

(фиг, 11, фиг. 12 позиции 40-50) - для автоматического просмотра данных содержимого пасеки по заданию пчеловода и в отсутствие пчеловода с частотой просмотра содержимого пасеки с последующей записью данных наблюдений на магнитный носитель (дискета, магнитная лента).

При работе системы в режиме 6 (фиг. 11 и 12) в памяти ЭВМ 1 будет находится блок данных наблюдений за пчелосемьями. При

наличии ЭВМ 1 с большей памятью часть массива архива (текущего дня, недели и т.д.) можно расположить в ОЗУ ЭВМ 1. Увеличение числа ульев 4 до 50-100 ведет к увеличению объема оперативной памяти ЭВМ 1, что

уже ведет к возможности применения ЭВМ 1 более высокого класса.

Формула изобретения Автоматическая система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей, содержащая размещенные на ульевых рамках с вощино- держателями датчики температуры, выполненные в виде матриц, измерительный

орган, коммутаторы ульев, рамок и датчиков температуры, блоки питания и ЭВМ, отличающаяся тем, что, с целью снижения себестоимости изготовления и обслуживания, она снабжена дешифратором, а измерительный орган каждого улья выполнен в

виде управляемого по частоте генератора, при этом сетки вощинодержателей соединены между собой, с первыми выводами датчиков температуры и с канальными входами коммутатора рамок, а вторые выводы датчиков температуры подключены к канальным входам коммутатора датчиков рамки, причем управляющие входы управляемого по частоте генератора связаны с выходами коммутаторов датчиков и рамок, общие выводы управляемых по частоте генераторов всех ульев подсоединены к общему проводу дешифратора, коммутатора ульев и к системному входу ЭВМ, выходы управляемых

0

по частоте остальных 2,3,4,...,п ульев подключены к 2,3,4п входам коммутатора

ульев, выход которого соединен с системным входом ЭВМ, информационная шина которой связана с адресной шиной коммутатора ульев и адресной шиной дешифратора, кроме того, тактирующий выход ЭВМ подсоединен к тактирующим входам коммутаторов датчиков и счетным входам счетчиков датчиков, выходы которых подключены к тактирующим входам коммутаторов рамок, при этом выходы дешифратора соответственно 1,2,3,...,п связаны с управляющими входами блоков питания.

С Начала J

Сущность изобретения: в каждом улье размещены матрицы, составленные из размещенных на рамках датчиков температуры, первые выводы которых присоединены к общему проводу вощинодержателя, вторые выводы подсоединены к входам коммутатора датчиков рамки, общие провода вощинодержателей рамок подсоединены к входам коммутатора рамок, по результатам замера температуры определяют изометрические зоны и по их размещению и площади рассчитывают необходимые параметры. Данные каждого датчика температуры преобразуются в частоту, которая измеряется ЭВМ 1, вычисляется температура, данные датчиков калибруются, ЭВМ 1 накапливает температурную информацию всех ульев пасеки, обеспечивает автономный режим работы. По запросу выводятся на экран дисплея (телевизора) реально протекающие жизненные процессы в форме, удобной для понимания пчеловодом. 14 ил. СП

Дата иницимиза- ция о5орудо8ания

v

i- /- Л о иск на ш

массива с именем „XALie

Режимы- X Данные с лосем 2. Данные t/з архиба

мл J. Анализ д&нньм

на м/1

слежение

1 донные с пасеки

ФигЛ

Калибровка omci/mc/TiSt/e/TJ

i-12

Выполни/ль калиброй- ку пасеки

с

Режим 1

Я

Подключите линию

Номер улья N

т

Фиг. 5

А

1г

Нет

Лроклюиить линию на М- (/лей (команда комму/яа/77Ору)

-/7

Чтение значений с датчиков улья /7омес/77и/т/е маса/6 Ј нужное мес/77о

tfe/77

Мгпомо/пическое яе- рехлкме/я/е /V

13 /

Фиг. 6

17

Да

Режим 2 Чтение с МЛ

1739927

/

17

Фиг.1

Режим 3

Р

25- Номер

Рисунки рамок подсчет количес/тг- бо /т/ел, меда ма - ток и т.д.

Фиг. 8

Режим 4

-JO.

Nj/

Подключите магнитофон -#мя массива

г

8едите Имя для записи

Nj/

Но

Режима для мл Яоиск1- Промотка

Фиг. 9

r-J4

Калибровка рамки L улья -М пасеки-Р

-35 Укажите L или N или р

r-J6- Подключите линию команды коммутатору на приключение (коммутатору ильеб)

-37

Чтение значений с датчиков улья выбор данных указанных рамок Подсчет усреднен.- назначений. Замена данных Јл7адли- це эвм

CL

„ Лушсотмас- сиб калибровки

Mem J9 Запись на мл 2

Фиг.Ю

Режим 6

„W

Сое/побить $лок заданий через сколько проводить замер

Сче/тик времени М-О улей

г

2

Переключение улья Чтение &0ннш

/

Нет 5 Последний N

Фиг.11

Запись на мл текущего массива

47Л

&

t

-48- Ожидание бремени ДТ-для следующего замера

,-50

Начальные услаВия cve/77wxo6 ifM

Фиг. 12

( Начало )

r

г-/

команда на коммутатор улья

,, Лроключите улей номер „ .0 счетчик лоль/тох

Счетчик ромок

(о+ //;

j

Чтение данных ло блокам (д лок-32 измерения л о коли - чесглву датчиков Ј рамке)

С

/

j

L : - i + 1

Следующая лолы/яка чтения данншсда/я- чихрв 0 38М

Да

ФигЛ

г- 8

Сбор данных измерений ло каждому датчику в ОЗУ Эвм par- мок улья и Јб/числе- ние среднего значения

Ъ+Хг+Хз

-j

v

г-9 - Зычисление абсолют ного разброса показаний ло каждому датчики рамок улья

AXi MAXtAX b+ AXifAXti

r-fO -

По AXi определить неисправность датчиков, See измерения датчикод усредненных значений

Xi ± AXi находятся В ОЗУ

v

-И - Записать на мл значения Јсех датчи/foS улья