CC BY
52
УДК.681.3
А. Ф. Рыбочкин, А. А. Бартенев
Мониторинг жизненных процессов пчелиной семьи на основе анализа распределения температурных полей в улье
Ключевые слова: тепловые поля, термопарная сетка, термонапряжение, пчелиный расплод, состояние, скопление пчел, визуализация, математическое моделирование, программное моделирование.
Key words: thermal field, thermocouple grid, termovoltage, bee brood, state, accumulation of bees, visualization, mathematical modeling, software modeling.
Показана возможность с использованием средств вычислительной техники визуализировать жизненные процессы жизнедеятельности пчелиных семей на основе анализа тепловых процессов в улье на экране монитора. Рассмотрен контроль распределения тепловых полей в улье с использованием термопарной сетки. Предложены математические модели расчета температур по считанным значениям термонапряжений в узлах термопарной сетки. Представлено программное моделирование визуализации стадий развития пчелиного расплода, а также скопления пчел во время их зимовки.
Не вскрывая реального пчелиного гнезда, пчеловод, используя виртуальные модели, может вести контроль за состоянием пчелиной семьи по распределению теплового поля в улье. Во время зимовки по отношению к виртуальным стенкам улья способ визуализации позволит отследить перемещение пчелиного скопления в реальном улье, а в летнее время визуализировать пчелиные рамки, на которых расположен пчелиный расплод.
Существенно возрастают трудозатраты при современном содержании пчелиных семей, что обусловлено рядом причин, в основном изменяющейся экологической обстановкой местности. Традиционные методы пчеловождения не дают полной информации о состоянии пчелиных семей. Подробную информацию о состоянии пчелиных семей можно получать путем анализа электрических полей в улье с использованием емкостных датчиков [1], а также анализа акустических шумов, издаваемых пчелами в улье [2]. Пчеловода в летний сезон интересует наличие расплода на пчелиных рамках, степень его развитости, количество пчелиных рамок, занятых расплодом. Наличие свежеотложенных яичек в пчелиных сотах информирует пчеловода о наличии в улье пчелиной матки. В зимний се-
зон, когда пчелы из улья не вылетают, пчеловоду интересна сила зимующей пчелиной семьи в виде количества сотов, обсиживаемых пчелами. Для получения такой информации пчеловоду необходимо непосредственно на пасеке проводить визуальный осмотр каждой пчелиной семьи, предварительно разобрав пчелиное жилище, что нарушит эколо-гичность жизненных процессов пчелиной семьи.
В связи с современным развитием электронных средств появляется возможность визуализации жизненных процессов пчелиной семьи, дистанционно, без разборки пчелиного жилища.
Одним из основных параметров жизнедеятельности пчелиной семьи является объемное распределение тепловых полей в улье [3—6]. Используя локальные зоны температур, можно визуализировать жизненные процессы жизнедеятельности пчелиных семей.
К электронным средствам, позволяющим получить информацию о состоянии пчелиной семьи без разборки пчелиного жилища, является тепловизор [6]. С его помощью пчеловод ведет неинвазив-ный контроль состояния пчелиных семей по очереди, переходя от улья к улью, т. е. требуется его присутствие на пасеке. К тому же тепловизор — дорогостоящее устройство (один экземпляр стоит 150 тыс. руб.). Из улья информация поступает в виде инфракрасной термограммы поверхностей боковых стенок улья. Непосредственно информацию о распределении локального теплового поля по плоскости каждой пчелиной рамки получить нельзя. Применение тепловизора оправдано при контроле зимующих пчел в улье на небольшой пасеке, что позволяет контролировать месторасположение скопления пчел по отношению к стенкам улья без вскрытия пчелиного гнезда.
Чтобы вести контроль локальных распределений температур в улье с пчелами, предлагается оснастить каждый пчелиный сот матрицей термодатчиков. Для съема распределений температур на каждой пчелиной семье разработана структурная
Восстановительная медицина, спортивная медицина, лечебная физкультура, курортология и физиотерапия
Рис. 1 I Структурная схема автоматизированной системы визуализации состояний пчелиной семьи
схема автоматизированном системы визуализации пчелиной семьи (рис. 1). На экологичность жизненных процессов пчелиной семьи это не скажется, так как включение электропитания ульевой электроники составляет несколько секунд.
Пчеловоды в своей практической деятельности для закрепления вощины на пчелиной рамке используют проволоку.
В этой работе рассматривается возможность в качестве вощинодержателя использовать термопарную сетку. Для этого в средостение пчелиных сотов по всей площади разместили матрицу термопар, исходя из практической целесообразности 8 х 4 [3-5].
3
1
¡¿331 ?А ¡32 433
Ш 122 123 124
МЕИЯЙ А. ^^^
х. с3
А В С В Е ^ О Н
1
1х. с4
Я2
Я3
Я4
Рис. 2
Пчелиная рамка с расплодом и пчелиным сотом [1]:
1 — контроллер; 2 — катушка индуктивности для подачи электропитания; 3 — катушка индуктивности для съема температурной информации; 4 — термопарная сетка; 1х. с1—1х. с4 — температуры холодных спаев; 1ц—144 — температуры рабочих спаев; А, В, С, Л, Т, О, Н, Б1—Б4 — контакты для замера термонапряжений
Пчелы в период строительства сотов, замуровывают термопарную сетку в средостение пчелиного сота, это наиболее дешевый вариант построения матрицы температурных датчиков, которая одновременно является вощинодержателем (рис. 1).
В верхней планке пчелиной рамки (рис. 2) монтируют контроллер рамки 1. В местах подвески пчелиной рамки устанавливают катушки индуктивности 2 и 3, являющиеся одной из обмоток трансформаторов, которые обеспечивают подачу электропитания контроллера рамки и передачу температурной информации на контроллер улья.
Для вычисления истинных значений термонапряжений узлов термопарной сетки выбранного столбца (А, В, С, Б, Т, Г, О, Н) построили математическую модель по известной предыстории нагрева до одной температуры одного узла, сразу двух узлов, сразу трех узлов и сразу всех четырех узлов:
(1)
и11 и21 и81 их
1 со и СО и32 и2
иха и23 и Щ
и14 и24 и34 и4
а11 + а21 + а31 + а41 = и1; а12 + а22 + а32 + а42 = и2; а13 + а23 + а33 + а43 = и3;
а14 + а24 + а34 + а44 = и4.
(2)
Предложены математические модели, которые позволяют вычислять значения температур в узлах термопарной сетки. Значения температур вычисляют по измеренным значениям термонапряжений ^1, и2, и3, и4, используя систему уравнений
а11 (71 - 7х.с) + °2\ (72 - <х.с)"
7шах 7х.с
7шах 7х. с
31 (73 - 7хс ) + --^-(74 - 7х. с ) - Л1(7шах);
а12
7шах 7х.с
(71 - *х.с)-
22
7шах 7х.с
(«2 - 7х.с)"
7
а32 а42
—27-7 - «х.с) + 7-—-(«4 - «х.с) - и2(4шах);
шах х. с
23
шах х. с а13
7шах 7х.с
(71 - 7х.с)
а
7шах 7х. с
(72 - 7х.с )
33 "(73 - 7хс) + ---(74 - 7х.с) - Л3(7шах);
а14 (71 - 7хс) + "^^(72 - 7х.с)
7шах 7х.с
7шах 7х.с
34 (73 - 7хс ) + ~--(74 - 7х. с ) - Л4(7шах),
7шах 7х.с
7шах 7х.с
(3)
где 7шах — максимальная температура, наблюдаемая в столбце термопарной сетки; 7х. с1 — 7х. с4 — температуры холодных спаев термопарной сетки.
Истинные значения термонапряжений в узлах выбранного столбца термопарной сетки:
а11 (и - Дх.с1) + ^-^-Л - Ех.с2) +
Л — Е шах1 х.с1
а31
Л - Е
Лшах1 Ех.с2
-(Л3 - Ех.с3) +
41
12
Лшах 2 Ех. с1
Лшах1 Ех.с4 (Л1 - Ех.с1) +
-(Л4 - Ех.с4) - Лшах 1;
22
Лшах 2 Ех.с2
(Л2 - Ех.с2) +
32
Лшах 2 Ех.с3
(Л3 - Ех.с3) +
где Ех. с1, Ех. с2, Ех. с3, Ех. с4 — термоЭДС холодных спаев.
Коэффициенты при неизвестных переменных в системах уравнений (3), (4) изменяют свои значения с учетом предельных температур диапазона измерения и соответственно термоЭДС холодных спаев.
Температура узла термопарной сетки
У(х) - — (7р.с - 7х.с) + 7х.с,
(5)
где У — температура; х — термонапряжение; АЛ — приращение термонапряжения при температуре рабочего спая 7с. п.
Тридцать два температурных датчика определяют оптимальность программных и схемных решений: Ь, ] — номера датчиков по координатам. В улье может находиться N пчелиных рамок, которые дают третью координату размещения датчиков Z. Пчелиный расплод располагается в плоскости пчелиной рамки в зоне температур 34,5—35,5 °С. Площадь расплода каждой рамки определяется по формуле
(с
Браспл - —2
| /1 (х)йх - | /2 (х)бх
\
(6)
где б и с — пределы размещения расплода; 2 — две стороны пчелиной рамки с расплодом; /1(х) = = У1 — кривая, ограничивающая верхнюю границу расплода; /2(х) = У2 — кривая, ограничивающая нижнюю границу расплода; N — количество пчелиных рамок.
При низких температурах (7 < 9 °С) пчелы внутри пчелиного улья образуют скопление, форма которого меняется в зависимости от внешней температуры. Если последовательно просматривать площади сечений размещения пчел на рамках в зоне температур выживания (9—40 °С) по последовательным размещениям пчел относительно оси Z, то они будут функцией Z:
а42
Лшах 2 Ех.с4
(Л4 - Ех.с4) - Лшах2;
а13 (Л1 - Ех.с1) + --^-(Л2 - Ех.с2) +
Л - Е шах3 х.с1
33
Лщах3 - Ех.с3
Лшах 3 Ех.с2
(Л3 - Ех.с3) +
5 = Б^).
(7)
Тогда объем пчелиного клуба выражается определенным интегралом
V - | S(Z),
(8)
а43
Лшах 3 Ех.с4
(Л4 - Ех.с4) - Лшах3;
14
Л - Е
(Л1 - Ех.с1) +
24
Лшах4 Ех.с2
(Л2 - Ех.с2) +
34
Лшах 4 - Ех. с3
(Л3 - Ех.с3) +
а44
Лшах4 Ех.с4
(Л4 - Ех.с4) - Л
шах4'
(4)
где г и V — границы размещения пчелиного клуба по оси Z.
Обычно во время зимовки пчелы принимают форму, близкую к эллипсоиду (9):
V - 4 паЪс, 3
(9)
где а, Ъ, с — расстояние от центра эллипсоида по осям Z, I, Л.
Для визуализации жизненных процессов в пчелиной семье проводят замер температур в плоско-
+
г
сти пчелиной рамки с температурных датчиков, расположенных в средостении пчелиных сотов. При проведении практических исследований контроль температур велся в зимнее время, когда температура варьировала от положительных до минусовых значений. Учитывая, что температура поверхности скопления пчел равна +9 °С, то все 9 марта 2001 г., -12 °С, датчики в средостении пчелиного сота с медом, время 7:10
1,2 3,8 10,1 11,7 11,9 10,3 7,3 3,2
9,6 18,6 21,1 22,9 26,1 25,8 18,5 12,4
14,3 21,7 30,4 31,5 37,5 35,3 34,0 25,6
13,6 20,1 26,1 31,0 31,8 32,7 29,3 19,9
температуры больше +9 °С относим к температурам формирования скопления пчел. Распределение температурного поля приведено ниже. 22 апреля 2001 г., +9 °С, датчики в средостении пчелиного сота с медом, время 6:41
22 октября 2000 г., +3 °С, датчики в средосте- 13,7 15,8 16,3 21,8 19,9 17,5 16,6 13,1
23,7 32,9 33,0 34,2 35,2 36,1 29,8 22,9
28,0 32,2 37,2 34,8 40,0 37,3 38,2 33,1
2,3 2,0 1,0 3,4 3,4 3,1 3,8 2,5
30,9 34,8 37,0 38,1 36,4 36,7 35,1 28,3
3,0 5,2 5,0 6,2 9,8 12,6 10,5 6,4
4,2 5,4 6,9 8,3 13,0 15,2 17,3 13,3 1 мая 2001 г., +10 °С, датчики в средостении
5,9 6,6 7,5 10,1 10,6 13,1 12,9 9,4 пчелиного сота с медом, время 7:09
27,8 29,9 30,8 33,5 32,6 33,6 33,2 31,9
12 ноября 2000 г., 2 с, датчики в средостении 30,3 33,2 32,6 32,9 33,3 33,8 32,5 31,1
31,1 32,4 33,9 32,9 34,6 33,9 34,6 33,1
-0,09 -1,0 -1,5 1,5 4,0 4,9 5,1 1,6
29,8 31,6 32,1 32,9 32,4 32,9 30,8 30,9
-0,02 1,5 1,6 3,7 13,1 19,8 16,1 9,6
1,0 2,1 3,2 5,5 13,1 19,2 20,7 13,8 Проанализировав измеренные значения температур датчиков, расположенных по плоскости
3,0 3,4 4,0 6,8 6,9 13,0 13,1 7,0
26 ноября 2000 г., -5 °С, датчики в средостении пчелиного сота с медом, время 10:00 в межрамочном пространстве, можно сделать следующие выводы. Для термодатчиков (узлов термопарной сетки),
-3,5 -3,6 -4,1 -1,5 0,5 3,6 5,4 1,6 расположенных в средостении пчелиного сота, видна четкая локализация размещения пчелиного клуба. Пчелы в начале зимовки расположились у передней стенки внизу. Верхние датчики пчелами не обсиживались, из-за низкой теплопроводности меда
-2,6 -0,9 -1,0 0,5 10,7 18,9 16,8 9,5
-1,3 -0,2 0,3 1,8 9,1 16,1 19,0 11,9
0,8 1,1 1,5 3,6 5,3 10,4 10,9 5,2
2 января 2001 г., -3 °С, датчики в средостении пчелиного сота с медом, время 8:06 эти термодатчики не подогревались теплом ниже сидящих пчел. По мере снижения внешней температуры до -10 °С количество термодатчиков, обогреваемых пчелами, уменьшалось, т. е. пчелиный клуб становился плотнее. Также при понижении температур до минусовых количество обогреваемых термодатчиков уменьшалось. 25 февраля в нижней части рамки появились температуры, соответству-
-0,9 -0,9 -1,2 1,2 1,7 2,4 3,6 3,7
0,0 1,8 2,5 5,1 10,5 13,7 12,3 9,5
1,8 3,3 5,7 10,0 20,9 "23,9 23,1 16,3
1,3 5,2 7,2 11,6 14,7 17,2 15,6 10,2
21 января 2001 г., -4 °С, датчики в средостении пчелиного сота с медом, время 10:53 ющие зонам температур расплода, площадь зоны повышенной температуры затем увеличивалась и к 6 мая занимала всю площадь контролируемой пчелиной рамки. Для построения конкретных математических моделей зададим реальные условия: температура холодного спая 1х. с = 25 °С, рабочих узлов термопарной сетки 1р. с = 35 °С. Измерили термонапря-
-2,9 -3,0 -3,7 -1,7 -1,2 -1,1 -0,1 -1,5
-1,5 0,7 2,1 5,4 11,4 15,7 11,6 5,2
0,7 3,4 9,0 15,6 26,3 28,0 26,3 16,0
3,2 5,6 10,0 15,9 19,2 22,7 20,1 11,6
25 февраля 2001 г., -10 °С, датчики в средостении пчелиного сота с медом, время 12:11 жения: 22 166 219 254 37 137 193 260 (10) 19 150 195 248 36 137 166 261 Вычислили коэффициенты при текущих значениях температур 11-14:
2,9 3,5 3,5 7,5 8,6 9,1 10,0 8,4
11,3 16,8 18,8 21,2 24,2 25,3 20,3 16,0
16,7 21,4 28,4 30,0 37,1 35,0 34,2 16,9
16,9 21,5 26,8 30,3 31,1 32,2 28,3 20,3
№ 3(39)/2015 | биотехносфера
22 +144 + 53 + 35 - 254; 37 +100 + 56 + 67 - 260; 19 +131 + 45 + 53 - 248; 36 +101 + 29 + 95 - 261.
(11)
Оставив начальные условия (11) для расчета коэффициентов с учетом интервала измеряемых температур (12), получим систему уравнений:
19
35,0 - 25,0
(71 - 25,0) +
131
35,0 - 25,0
(72 - 25,0) +
45 53 + -— (73 - 25,0) +-(74 - 25,0) - 188;
35,0 - 25,0 36
35,0 - 25,0 29
35,0 - 25,0
(71 - 25,0) +
101
35,0 - 25,0
(72 - 25,0) +
35,0 - 25,0
(73 - 25,0) +
95
35,0 - 25,0
(74 - 25,0) - 200.
22 144
(71 - 25,0) +-(72 - 25,0)
35,0 - 25,0 53
35,0 - 25,0
35,0 - 25,0 37
35,0 - 25,0 56
(73 - 25,0)
35
35,0 - 25,0
(71 - 25,0)
100
35,0 - 25,0
(74 - 25,0) - 254;
(72 - 25,0)
35,0 - 25,0 19
35,0 - 25,0 45
(73 - 25,0)
67
35,0 - 25,0
(71 - 25,0)
131
35,0 - 25,0
(74 - 25,0) - 260;
(72 - 25,0) +
35,0 - 25,0 36
35,0 - 25,0 29
(73 - 25,0)
53
35,0 - 25,0
(71 - 25,0)
101
35,0 - 25,0
(74 - 25,0) - 248;
(72 - 25,0)
35,0 - 25,0
(73 - 25,0)
95
35,0 - 25,0
(74 - 25,0) - 261.
(12)
Сделав промежуточные преобразования, получили систему уравнений, необходимую для вычисления температур в узлах термопарной сетки выбранного столбца:
2,271 + 14,472 + 5,373 + 3,574 = 254 + 635 = 889 3,771 + 10,072 + 5,673 + 6,774 = 260 + 650 = 9 1 0 1,971 + 13,172 + 4,573 + 5,374 = 248 + 620 = 868 3,671 + 10,172 + 2,973 + 9,574 = 261 + 625,5 = 913,5.
(13)
Решив систему уравнений (13), определили значения температур, до которых нагреты узлы термопарной сетки: 71 = 35 °С, 72 = 35 °С, 73 = 35 °С, 74 = 35 °С.
Выполнили вычисления для других измеренных значений термонапряжений четырех узлов (Е1 = = 200 мкв, Е2 = 188 мкв, Е3 = 170 мкв, Е4 = 180 мкв):
22 144
(71 - 25,0) +-(72 - 25,0) +
35,0 - 25,0 53
35,0 - 25,0
35,0 - 25,0 37
35,0 - 25,0 56
(73 - 25,0) +
35
35,0 - 25,0
(71 - 25,0) +
100
35,0 - 25,0
(73 - 25,0) +
35,0 - 25,0 67
(74 - 25,0) - 180;
(72 - 25,0) +
35,0 - 25,0
(74 - 25,0) - 170;
(15)
Приведем вычисленные значения температур
71 = 21,9 °С, 72 = 34,7 °С, 73 = 26,3 °С, 74 = 36,5 °С. Узлы были нагреты до температур 71 = 25,0 °С,
72 = 35,0 °С, 73 = 25,0 °С, 74 = 35,0 °С. Абсолютная погрешность для температур, вычисленных согласно выражениям (15), составила А71 = -3,1 °С, А72 = -0,3 °С, А73 = 1,3 °С, А74 = 1,5 °С.
Выполнили вычисления с использованием системы уравнений (4), т. е. вычислили реальные значения термонапряжений в узлах термопарной сетки выбранного узла. Подставив измеренные значения термонапряжений и термоЭДС холодного спая, получили систему уравнений:
22 144
(Л1 - 25,7) +-—-(Л2 - 25,7) +
254 - 25,7 53
254 - 25,7
254 - 25,7 37
260 - 25,7 56
Л - 25,7)
35
254 - 25,7
(Л - 25,7)
100
260 - 25,7
(Л4 - 25,7) - 254;
(Л2 - 25,7)
260 - 25,7 19
248 - 25,7 45
Л - 25,7)
67
260 - 25,7
(Л1 - 25,7)-
131
248 - 25,7
(Л4 - 25,7) - 260;
(Л2 - 25,7)
248 - 25,7 36
261 - 25,7 29
(Л3 - 25,7)
53
248 - 25,7
(Л1 - 25,7)-
101
261 - 25,7
(Л4 - 25,7) - 248;
(Л2 - 25,7)
261 - 25,7
(Л3 - 25,7)-
95
261 - 25,7
(Л4 - 25,7) - 261.
(16)
Вычисленные значения термоЭДС составили: Л1 = 228,327, Л2 = 256,096, Л3 = -264,994, Л4 = = 254,61. Применив формулу (5), рассчитали температуры, до которых нагреты узлы: 71 = 35,8 °С, 72 = = 35,9 °С, 73 = 36,0 °С, 74 = 35,9 °С. Экспериментальные значения температур составили: 71 = = 35,0 °С, 72 = 35,0 °С, 73 = 35,0 °С, 74 = 35,0 °С, т. е. абсолютные погрешности составили: А71 = 0,8 °С, А72 = -0,9 °С, А73 = 1,0 °С, А74 = 0,9 °С.
Снимая показатели распределения теплового поля с термодатчиков, расположенных в средостении пчелиного сота, установили температуры всех узлов термопарной сетки. Принимая, что температура между соседними термодатчиками изменяет-
Восстановительная медицина, спортивная медицина, лечебная физкультура, курортология и физиотерапия
ся по линейному закону, определили температуру каждой сотовой ячейки:
7Ь = NX + Т, (17)
где N = 0, 1, 2, ..., п — количество сотовых ячеек; Т — температура от начала отсчета; Х — направление координаты.
С помощью компьютерных средств моделирования, используя алгоритм, приведенный на рис. 3, и данные, полученные на основе показаний термодатчиков, расположенных в средостении сота пчелиной рамки, может быть построено представление пчелиной рамки с расположенным в ней расплодом, который определяется по интервалу температур 34,5 - 35,5 °С (рис. 4, б). Для этого первоначально с термодатчиков считали значения температур, а затем методом интерполяции вычислили значения температур в каждой сотовой ячейке [7, 8].
Подобная картина, сформированная на экране компьютера, позволяет пчеловоду наглядно увидеть текущее состояние каждой рамки в улье. Обычно вторая сторона пчелиных сотов, занятая расплодом, повторяет первую.
От момента откладки [время, когда появляются локальные термостабилизированные температуры (34,5-35,5 °С)] яйца маткой до момента выхода
пчелы из сота проходит 21 день. На рис. 4 показаны стадии развития пчелы в пчелиных сотах [6, 10-12].
Для каждой стадии развития пчелы предусмотрена визуализация этого состояния. Программная модель предусматривает ведение базы данных состояния улья, зафиксированных через определенные промежутки времени.
Для того чтобы посмотреть стадии развития расплода на реальной пчелиной рамке (рис. 5), достаточно подвести курсор на виртуальной модели и щелкнуть клавишей мышки на выделенную зону, занимаемую расплодом. После этого на экране появится один из фрагментов увеличенного рисунка (рис. 6).
Пчеловод, не подходя к улью и не раскрывая гнезда, делает соответствующие выводы о количественных характеристиках стадий развития пчелы, а также о тенденции развития пчелиной семьи.
В осенний период, зная количество расплода в улье, автоматизированная система рассчитает силу пчелиной семьи, которая пойдет в зимовку, а пчеловод сможет точно узнать, сколько корма ей понадобится.
На основе обработанных алгоритмов была написана программа визуализации этапов стадий развития пчелиной семьи в летний период.
а)
Считывание числа дней развития расплода
Исходные данные
3
б)
с
Исходные данные
3
/ь = 0; Ь \
< число рядов сотов;
Ь ++
Расчет координат очередного ряда сотов
I I
= 0; ] < число сотов в ряду; } ++
4
Определение стадии развития пчелы в соте
Расчет координат соты
I
Создание визуального объекта сот^г
С
Конец
Рис. 3
Алгоритм работы программы: а — получение исходных данных; б — восстановление картины расплода в рамке улья
а)
б)
Рис. 4
Картина расплода: а — на реальной рамке; б — программная модель пчелиной рамки с расплодом и пчелиным сотом (черными точками отмечены термодатчики)
а) 1
б)
Рис. 5 Стадии развития пчелы: а — вид ячеек сверху, б — вид ячеек сбоку: 1 — яйцо; 2 — личинка; 3 — куколка
Рис. 6 I Визуализация стадий развития пчелы
Программа визуализирует все этапы развития пчелиной семьи в зависимости от полученной картины теплового поля. Первоначально программа визуализирует фрагмент пчелиного сота, на котором пчелиная матка начала вести откладку яичек в 1-й день (рис. 6, 7).
Рис 7
Визуализация начальной стадии развития пчелиной семьи (стадия яйца)
По количеству расплода и размещению яиц можно судить о качестве матки. Если в одной семье немного расплода, а в других семьях расплод сплошной, ясно, что на качество пчелиной матки пчеловоду необходимо обратить внимание.
Далее по истечении времени развития пчелиного расплода программа визуализирует стадию пчелиной личинки (рис. 8).
В последующем программа создаст изображение запечатанного расплода (рис. 9).
Основные критерии выбора компьютерной технологии для разработки моделирующего программного обеспечения — доступность и универсальность.
Восстановительная медицина, спортивная медицина, лечебная физкультура, курортология и физиотерапия
а)
ИИ ^ И
I t 9 ^ *
Ц 9999 9199^ 9*191 ^9 9 9 ф ^
Jk ЖШ ШШШшШШШшШ^ЁШшШ!^
99999999 99^999
И N N ^ ^
И * ОТ*
I N % НИ
ТжЖЁЁ&шч 1 хоЯЖиИ
Рис 8
Визуализация финальной стадии развития пчелиной семьи. (стадия личинки)
Рис. 9
Визуализация запечатанного расплода (стадия куколки)
б)
Рис. 11
Перспективная проекция каркаса секции (а) улья и рамок (б)
Рис. 12
Проекция каркаса пчелиного улья с зимующими пчелами (вид спереди)
Рис. 10 \ Алгоритм визуализации фрагментов улья
Разработан алгоритм, обеспечивающий формирование трехмерных изображений (рис. 10).
Существуют различные варианты исполнения ульев. Каждый из таких вариантов с большей степенью точности может быть повторен в компьютерной модели ЭБ-построителя Blender (рис. 11, 12).
Таким образом, рассмотрена возможность программной визуализации фрагментов улья.
Анализируя распределение теплового поля в улье, полученного с помощью термодатчиков, в средостении пчелиных сотов, можно визуализировать этапы развития личинки пчелы от яйца, отложенного маткой, до ее запечатывания в пчелином соте. Это позволит судить о количественном и качественном составе расплода пчелиной семьи, прогнозировать выход молодых пчел из ячеек, синхронизировать степень их развития с медоносной растительностью в месте расположения пчел и, следовательно, повысить производительность пасеки.
Предложенный метод вычисления температур с использованием термопарной сетки позволяет контролировать перемещение пчелиного клуба в улье при зимовке пчел. Так как для пчеловодов важна стоимость систем мониторинга контроля температур, то использование термопарной сетки при полной отработке устройств измерения температур с ее использованием позволяет их удешевить.
Восстановительная медицина, спортивная медицина, лечебная физкультура, курортология и физиотерапия
Литература
1. Рыбочкин А. Ф., Бартенев А. А. Автоматизированный 7. контроль летной деятельности пчел и количества меда в ульях // Биотехносфера. 2012. № 5-6 (23-24). С. 97-105. 8.
2. Рыбочкин А. Ф., Яковлев А. И., Шамсан М. Повышение информативности сообщения при анализе акустических сигналов пчелиных семей // Биотехносфера. 2011. № 5-6 9. (17-18). С. 30-40.
3. Еськов Е. К. Этология медоносной пчелы. М.: Колос, 1992. 10. 336 с.
4. Еськов Е. К. Экология медоносной пчелы. Рязань: Русское слово, 1995. 392 с.
5. Еськов Е. К. Микроклимат пчелиного жилища. М.: Рос- 11. сельхозиздат, 1983. 192 с.
Микроклимат пчелиного жилища, его контроль и регулирование / Е. К. Еськов, А. Ф. Рыбочкин, И. С. Захаров, В. А. Тобоев. Курск.: КГУ, 2009. 446 с. Рыбочкин А. Ф., Захаров И. С. Компьютерные системы в пчеловодстве. Курск: КГТУ, 2004. 418 с. Пат. № 2165695. Способ контроля распределения теплового поля в улье / А. Ф. Рыбочкин, И. С. Захаров. Опубл. Бюл. № 12.27.2001.
Таранов Г. Ф. Книга пчеловода. М.: Росагропромиздат, 1992. 255 с.
Бартенев А. А., Рыбочкин А. Ф. Разработка программного обеспечения для формирования визуальной информации о развитии пчелиной семьи. Курск: Изв. Юго-Запад. ун-та. № 1. 2013. С. 115-120.
Бартенев А. А., Рыбочкин А. Ф. Визуализация стадий развития расплода в пчелиной семье // Пчеловодство. 2014. № 2.
Г Л
ПРИГЛАШАЕМ РЕКЛАМОДАТЕЛЕЙ К СОТРУДНИЧЕСТВУ
Рекламные статьи и модули печатаются за плату согласно расценкам (в рублях, включая НДС 18 %)
Черно-белые полосы Цветные полосы Скидки при единовременной оплате
1 полоса А4 (180 х 250 мм) 6 000 2-я стр. обложки и каждая стр. вкладки: А4 (195 х 280) А5(195 х140) 12 000 8 000 2-х публикаций 10 %
1/2 полосы (180 х 125 мм) 3 500 3-я стр. обложки А4 (195 х 280) А5(195 х140) 10 000 5 000 3-х публикаций 15 %
1/4 полосы (85 х 110 мм) 2 125 4-я стр. обложки: А4 (195 х 280) А5(195 х140) 13 000 6 500 4-х и более 20 %
1/8 полосы (85 х 50 мм) 800
