Budowa Systemu Nadzoru Ula Pszczelego

Etap pierwszy - budowa konstrukcji nośnej

Konstrukcja nośna Systemu Nadzoru Ula Pszczelego (zwanego SNUP) została zbudowana z płyt drewnianych wycinanych precyzyjne technologią cięcia laserowego. Cięcie laserowe umożliwiło dokładne odzwierciedlenie wszelkich wymiarów, otworów montażowych z modelu wirtualnego CAD 3D. Z kolei, część zewnętrzna konstrukcji nośnej została wykonana z boazerii drewnianej iglastej, dzięki czemu nawiązano wyglądem do konstrukcji standardowych uli pszczelich dostępnych na rynku. Powierzchnia zewnętrzna korpusu SNUP została pokryta bezbarwnym lakierem chroniącym przed niekorzystnym wpływem warunków atmosferycznych. Powierzchnię wewnętrzną korpusu wyłożono izolacją przeciwwilgociową w celu ochrony układów elektrycznych i elektronicznych przed możliwym zniszczeniem wywołanym opadami. Na rys. 1 przedstawiono początkowy etap budowy konstrukcji nośnej Systemu Nadzoru Ula Pszczelego.

Rys. 1. Pierwszy etap budowy SNUP

W etapie nr 1, konstrukcję nośną wyposażono również w całe oprzyrządowanie: system nadmuchu ciepłego i zimnego powietrza, układ ogrzewania oraz układ chłodzenia. Zamontowano również silniki (serwomechanizmy) przeznaczone do sterowania klapami dystrybucji powietrza. Przykładową klapę automatycznie sterowaną przedstawiono na rys. 2. Otwierana ona jest wówczas, gdy istnieje konieczność przewietrzenia ula świeżym powietrzem czerpanym z zewnątrz.

Rys. 2. Pierwszy etap budowy SNUP. Klapa dystrybucji powietrza

Dolny panel maskujący konstrukcji nośnej wyposażono w niezbędne przyłącza elektryczne dla potrzeb przyłączenia czujników temperatury, wilgotności oraz serwomechanizmów służących do zamykania wlotu ula i jego powałki (rys. 3). Zamontowano również chłodnicę cieczy układu chłodzenia z wentylatorami w liczbie trzech sztuk. W panelu dolnym umieszczono również czujnik temperatury dla potrzeb pozyskiwania informacji o wartości temperatury na zewnątrz ula, celem zapewnienia prawidłowego działania układów funkcjonalnych ula. Działanie układów jest zależne od temperatury otoczenia. Główny przycisk zasilania także umieszczono w panelu dolnym konstrukcji nośnej.

Rys. 3. Pierwszy etap budowy SNUP. Przyłącza elektryczne oraz chłodnica układu chłodzenia

Etap drugi- układy elektryczne i elektroniczne

Montaż układu elektrycznego i elektronicznego realizowany był w przestrzeni wewnętrznej konstrukcji nośnej Systemu Nadzoru Ula Pszczelego. Zasilono wszystkie układy służące do realizacji czynności nadzorczych ula przy wykorzystaniu dedykowanych zasilaczy. Cały system jest zarządzany przez jeden sterownik główny, który odczytuje dane pomiarowe z czujników umieszonych w ulu i na podstawie ich wskazań dokonuje procesu sterowania urządzeniami wykonawczymi. W tym etapie przetestowano również działanie aplikacji opracowanej dla potrzeb realizacji projektu. Na rys. 4 przedstawiono układ elektryczny i elektroniczny zamontowany w konstrukcji nośnej SNUP, natomiast na rys. 5 widoczny jest główny panel sterowania w aplikacji.

Rys. 4. Drugi etap budowy SNUP. Układ elektryczny i elektroniczny

Rys. 5. Drugi etap budowy SNUP. Panel sterowania w aplikacji

Etap trzeci- dostosowanie uli pszczelich do SNUP

Cały System Nadzoru Ula Pszczelego jest urządzeniem kompaktowym i umieszczony został pod korpusami uli pszczelich. Dostosowanie uli dla potrzeb SNUP polegało na zamontowaniu w poszczególnych korpusach czujników temperatury oraz wilgotności. Przewody do czujników posiadają szybkozłącza, co umożliwia szybkie rozłączenie ich celu w usunięcia korpusu. Jeden z przewodów poprowadzony został do serwomechanizmu w powałce, gdzie zadaniem serwomechanizmu jest zamykanie i otwieranie kanału wentylacyjnego podczas realizacji procesu termicznego zwalczania warrozy. Dostosowany ul pszczeli przedstawiono na rys. 6.

Rys. 6. Trzeci etap budowy SNUP. Wyposażenie uli pszczelich w czujniki oraz serwomechanizmy

Finalny efekt budowy prototypu

System Nadzoru Ula Pszczelego stanowi kompaktowe urządzenie korpusowe zawierające cały szereg urządzeń technicznych wraz z układem sterowania, których nadrzędnym celem jest dbanie o kondycję zdrowotną pszczoły miodnej. Na rys. 7 przedstawiono wzajemne zestawienie efektów prac: części projektowej w postaci modelu CAD 3D oraz części rzeczywistej w postaci zbudowanego prototypu urządzenia.

Rys. 7. Od projektu do budowy prototypu

Z kolei na rys. 8 przedstawiono widok przestrzeni wewnętrznej ula z zainstalowanym Systemem Nadzoru Ula Pszczelego.

Rys. 8. Widok przestrzeni wewnętrznej ula pszczelego z zainstalowanym SNUP

Dla potrzeb realizacji projektu, Systemu Nadzoru Ula Pszczelego zbudowano w liczbie 5 sztuk. Instalację systemu w pasiece przedstawiono na rys. 9

Rys. 9. System Nadzoru Ula Pszczelego w liczbie 5 sztuk, instalacja w pasiece

Etap czwarty – doświadczenia eksperymentalne w środowisku naturalnym rodzin pszczelich

Prototypy Systemu Nadzoru Ula Pszczelego zostały przewiezione do pasieki w pełni gotowe do przeprowadzania badań eksperymentalnych w środowisku życia pszczół w warunkach pasiecznych.

Prace na pasieczysku rozpoczęły się od zamontowania instalacji fotowoltaicznej, mającej zasilać w energię układy grzewcze w ulach doświadczalnych. Następnie wszystkie ule (grupa kontrolna i grupa doświadczalna) zostały zasiedlone rodzinami pszczoły miodnej rasy kraińska, obsiadającymi po 8 ramek.

W tym okresie sprawdzano skuteczność zwalczania warrozy przez zastosowanie SNUP. Wykorzystując układ grzewczy w ulach wyposażonych w system SNUP, w 2023 roku od czerwca do września, a w 2024 roku od kwietnia do lipca w rodzinach doświadczalnych podnoszono temperaturę w ulach do poziomu 41-43°C. Następnego dnia po podgrzaniu, ze wszystkich uli (zarówno doświadczalnych, jak i kontrolnych) pobierano osyp z dennic, w celu określenia liczby znajdujących się w nim samic Varroa destructor. Obserwowano, jaki będzie wpływ pracy pszczół na zamontowane urządzenia w ulu. Oceniano miodoproduktywność pszczół w ulach tradycyjnych i wyposażonych w techniczne środki kontroli.

Testowano przygotowaną aplikację do kontrolowania parametrów mikroklimatu w ulach doświadczalnych.