High-tech wkracza do ula, czyli Projekt „Maja” – blog naukowy

Bardzo ciekawy projekt naukowy w ramach Koła Naukowego „Elektroników”, działającego przy Wydziale Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji, prowadzi Wojciech Sojka, student III roku Elektrotechniki na Wydziale Elektrotechniki, Informatyki, Automatyki i Inżynierii Biomedycznej. Jak mówi, chodzi o wprowadzenie elektroniki do pszczelarstwa. Brzmi ciekawie i nowatorsko? Zdecydowanie tak. Pomysł studenta AGH polega na skonstruowaniu bezprzewodowej platformy kontrolno-pomiarowej, która będzie pomagała pszczelarzom w pozyskiwaniu większych zbiorów.

 

Pomysł Wojciecha Sojki opiera się na dokładnym rozpoznaniu przy pomocy urządzeń elektronicznych tego, co dzieje się w pasiece, m.in. zmian wagi, wilgotności, temperatury czy widma akustycznego. Dokonując tego typu pomiarów można określać, jakie w ulach zachodzą zmiany związane z wyrajaniem się pszczół, pojawianiem pożytków, ilością miodu. Okazuje się, że mierząc wagę ula można monitorować zachowanie się pszczół i np. zapobiec ucieczce całego roju. Ale w projekcie ważne jest nie tyle dokonywanie pomiarów, ale również wysyłanie danych do serwera zewnętrznego i powiadomień SMS za pośrednictwem wbudowanego modemu GSM. Dodatkowo sama sieć może być komponowana w typowe duże sieci gwiazdowe, czyli jeden moduł bazowy, który będzie odpowiadał za komunikację z główną bazą danych w Internecie, a pomniejsze moduły komunikacyjne współpracują ze sobą i nadsyłają te informacje do modułu bazowego. Można więc sobie wyobrazić pasiekę składającą się ze stu uli, z których każdy jest wyposażony w platformę pomiarową. Dane, które czujniki zbierają z pasieki, wysyłane są do modułu bazowego, a następnie przekazywane przez GSM do zewnętrznej bazy danych. Połączenie tych opcji daje nam możliwość przygotowywania np. alarmów kradzieżowych, czy zmian w organizacji ula związanych z występowaniem pożytków.

 

– Pożytkami nazywamy wszystkie dobra możliwe do zebrania przez pszczoły w obrębie drzew, krzewów i roślin zielnych. Stanowią one swego rodzaju pastwiska pszczele, które dostarczają nektaru, pyłku czy kitu pszczelego. Źródłem pożytku dla pszczół są rośliny dziko rosnące i uprawne. Jeśli pszczelarz oczekuje na pojawienie się np. spadzi, to musi bardzo szybko dokonać reorganizacji w ulu, czyli nastawić rój na pracę, a nie na rozwój. Można to zrobić dokładając ramek. Aby wykryć coś takiego, pszczelarz musi codziennie zaglądać do pasieki, a dzięki platformie pomiarowej ta kontrola może odbywać się zdalnie. Pszczelarze często mają pasieki wiele kilometrów od domu, dlatego taka platforma może zaoszczędzić dużo czasu, a nawet ostrzegać przed złodziejami. Krótko mówiąc: redukuje straty, maksymalizuje zyski – mówi Wojciech Sojka.

 

– Wart podkreślenia jest też fakt, że po raz pierwszy próbujemy badać widmo akustyczne w ulu i dzięki niemu zbierać i analizować informacje dotyczące zachowania pszczół. Przypuszczamy, że z dźwięków dochodzących z ula można się dowiedzieć, czy zachodzą tam np. stany rojowe, czy też pszczoły są zdrowe i spokojnie pracują. Jeśli okaże się, że określone dźwięki można przyporządkować do danej sytuacji w ulu, to zbierając takie dane i porównując je z miejscem usytuowania pasieki, danymi meteorologicznymi i zanieczyszczeniem środowiska, będziemy w stanie wyznaczyć optymalne miejsca do uprawiania pszczelarstwa – mówi student AGH.

 

– Z jednej strony chcielibyśmy udostępnić pszczelarzom w miarę tanią platformę do stosowania w pasiekach, aby zwiększyć zbiory. Z drugiej strony chcemy się przyjrzeć pewnym parametrom, które – jak wynika z naszych rozpoznawczych badań – nie zawsze są dobrze udokumentowane, a dotyczą tego, jak ul pracuje, jakimi parametrami się charakteryzuje, jak reaguje na zmienność warunków atmosferycznych i jak one wpływają na żywotność pszczół i ich wydajność – mówi mgr inż. Łukasz Krzak, opiekun Koła Naukowego „Elektroników”.

 

 

<iframe src="https://www.youtube.com/embed/SZYiE5NmwpE" frameborder="0" height="293" width="520"></iframe>

 

 

Jak wygląda platforma kontrolno-pomiarowa? Jej podstawą jest waga o rozmiarach około 50 na 50 cm, o grubości do 10 cm. Wmontowane są w nią mikrokontroler, czujniki wilgotności i temperatury na zewnątrz i wewnątrz ula, czujnik dźwięku, czujnik ruchu i modem do komunikacji bezprzewodowej. Całość będzie zamontowana pod ulem, a do środka będą wprowadzone tylko niezbędne czujniki. Chodzi o to, aby jak najmniej ingerować w budowę ula. Platforma jest tak pomyślana, aby moduły pomiarowe były całkowicie niezależne od zasilania, ma mieć własny akumulator. W przyszłości naukowcy planują opracować inne rozwiązania dostarczające prąd, tańsze i efektywniejsze.

 

Prototyp urządzenia naukowcy przedstawili na czerwcowych Targach Projektów Akademickich, gdzie cieszył się dużym zainteresowaniem. W sierpniu ubiegłego roku projekt zgłoszono do międzynarodowego konkursu STM32 Internet of Things Design Challenge 2014 organizowanego przez firmę STMicroelectronics, którego celem było promowanie projektów wpisujących się w idee Internetu rzeczy. Projekt „Maja” zwyciężył, pokonując około 100 innych projektów, a wręczenie nagród odbyło się na prestiżowych targach Electronica 2014 w Monachium.

 

I co dalej? Będzie ul, a w nim czujniki, które będą zbierały dane. – Pewne dane bezpośrednio świadczą o tym, co dzieje się w ulu. Jeżeli temperatura wzrasta, to jesteśmy w stanie szybko wyciągnąć z tego wnioski, choć trzeba je korelować z porą dnia, roku czy pogodą. Najbardziej nie jesteśmy pewni pomiarów akustycznych, bo jest to nowość, którą dopiero chcemy zbadać. Ciekawi jesteśmy, czy da się zobaczyć w widmie coś, co świadczy o danym zachowaniu pszczół – wyjaśnia mgr inż. Łukasz Krzak. Jednakże aby dane miały wartość, należy je prowadzić kilka lat i umiejętnie analizować. – My jesteśmy inżynierami i chcemy stworzyć narzędzie, które dostarczy dużą ilość danych naukowcom badającym zachowania owadów. To oni jako specjaliści będą analizować przekazywane przez nas informacje i być może uzyskają odpowiedź na pytanie o przyczyny ginięcia całych rodzin pszczelich – podkreśla Wojciech Sojka. Pierwsze prace nad „Projektem Maja”, dofinansowane z Grantu Rektorskiego 2014, były realizowane w Kole Naukowym Elektroników, gdzie czuwali nad nim mgr inż. Łukasz Krzak i dr inż. Cezary Worek. Od kilku miesięcy Wojciech Sojka rozwija swój projekt w założonym przez siebie startupie. Powstały kolejne wersje urządzeń, które w połowie kwietnia mają trafić do pierwszej grupy pszczelarzy i badaczy wspierających idee tworzenia systemu monitorowania pasiek pszczelich.

 

Informacje o masowym ginięciu pszczół dochodzą z różnych stron. Podejrzewa się, że przyczyną są środki ochrony roślin uprawnych, jak również masowe występowanie roztocza Varroa destructor, który jest nosicielem wielu zabójczych dla pszczół wirusów. W Unii Europejskiej już od dwóch lat obowiązuje zakaz używania pestycydów, żeby chronić te owady. Dane zdobyte przez naukowców z Akademii Górniczo-Hutniczej byłyby niezwykle istotne dla wielu dziedzin gospodarki. I nie chodzi tylko o bezpośredni interes pszczelarzy, rolników i sadowników, ale nas wszystkich, bo w bezpośrednim sąsiedztwie pasiek obserwuje się o 50, a nawet 60 proc. większe zbiory, a lepsze zbiory oznaczają niższe ceny żywności.
Niezwykle istotne jest także, aby zapobiec sytuacji, która ma miejsce w Chinach, gdzie ludzie ręcznie zapylają kwiaty. Tak dzieje się np. w powiecie Hanyuan w Syczuanie, słynącej z produkcji gruszek. Tam, gdy grusze pokrywają się kwiatami, rolnicy muszą zapylać je specjalnymi pędzelkami zrobionymi z kurzych piór osadzonych na bambusowych kijach. Dawniej zapylaniem zajmowały się pszczoły, ale one od lat już tam nie występują.
Ekolodzy ostrzegają, że podobny scenariusz grozi całemu światu, a według danych ONZ spośród stu głównych gatunków roślin uprawnych, dostarczających ludziom 90 proc. pożywienia, aż 71 jest zapylanych przez pszczoły.

 

Tekst: Ilona Trębacz