Удосконалення функціональної схеми вбудованої системи «розумної» пасіки
Автор: Король Олександр Юрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології та засоби телекомунікацій
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: При створенні удосконаленої функціональної схеми розумної пасіки, враховується її специфічне призначення – використання з метою контролю та забезпечення можливості автономного автоматичного регулювання комфортності проживання бджолиної сім’ї у вулику. Для цього проводиться аналіз сумісного використанння попередніх та нових удосконалених технічних рішень на предмет їхнього впливу на стан бджолиної сім’ї. При цьому враховується унікальність бджолиної сім’ї, як складної саморегульованої природної системи і те, що будь-яке непродумане технічне втручання може призвести до негативних наслідків забезпечення власної саморегуляції такої бджолиної сім’ї. Тому, на основі таких вимог, всі зміни виконуються так щоб нові компоненти були якнайменше замітними (мали малі розміри, маскуватися дерев’яними елементами, по можливості розміщувалися так щоб безпосередньо не контактувати з бджолами. Також їхня робота не повинна супроводжуватись шумами, вібраціями, радіовипромінюванням і т. ін. Вбудована система розумної пасіки не повинна справляти будь- якого негативного впливу на саморегуляцію бджіл, тому більшість часу повинна працювати у пасивному режимі – вимірювати та аналізувати одержану інформацію. В активний режим роботи вбудована система може переходити тільки при потребу, у критичних ситуаціях, якщо прогнозується що бджоли самостійно не зможуть відкорегувати негативні зміни внутрі вулика. В такому випадку корегується температура та вологість внутрі вулика, включається вентилятор для зміни вологості та зменшення температури, включається нагрівник повітря у вентиляційній системі для підвищення температури у внутрішній частині вулика. При розробці удосконаленої функціональної схеми вбудованої системи розумного вулика додатково розглядалися мініелектростанції на сонячних панелях, проводився вибір сонячної панелі та акумуляторної батареї, виконувався аналіз можливих конструктивних рішегь для розміщення сонячної панелі та вулику. Розглядалася можливість транспортування вулика, розміщення блоків вбудованої системи в конструкції корпусу вулику, заміна сенсорів вологості температури, використання компаратора пестецидів для захисту бджолиної сім’ї від їхньої негативної дії Бджолина сім’я, яка проживає у вулику, формує у ньому свій внутрішній мікроклімат. Цей мікроклімат харектеризується своїми температурою та вологістю. На сформований бджолиною сім’єю внутрішній мікроклімат у вулику має вплив зовнішнє середовище, це в першу чергу зовнішня температура та вологість, які мають сезонні зміни. В терморегулюванні мікроклімату внутрі вулика беруть участь, як окремі особини так і групи бджіл, які ще носять назву – клуб бджіл. Джерелом енергії для продукування тепла є мед, який споживають бджоли. Тепло виділяється завдяки м’язевої діяльності клубу бджіл. Тепло у внутрішній частині вулика поширюється завдяки теплопровідності, конвекції, випромінювання та випару. Найбільший вплив на поширення тепла має конвекція та вологість повітря у внутрішній частині вулика. Терморегулювання внутрі вулика відбувається протягом цілого року, але найбільшу інтинсивність воно має у зимовий період. Саме у зимовий період “включається” груповий захисний механізм терморегулюання, який спрямований на максимальну компенсацію негативних впливів зовнішнього середовища. В нормальних умовах, коли бджолина сім’я не є ослабленою, а температура навколишнього середовища не є критично низькою, бджоли самостійно здійснюють терморегуляцію внутрі вулика. При критично низькій температурі зовнішнього середовища, бджоли не справляються з терморегуляцією. Внаслідок цього температура у внутрішній частині вулика знизиться до критичної межі що може призвести до оціпеніння і наступної загибелі бджіл. Вказаний негативний процес супроводжується зміною іформаційних ознак – температурою і звуковими шумами. Спостерігається зниження теператури внутрі вулика і зменшення звуку зумовленого шумом, який вказує на зменшення активності бджіл за рахунок зігрівальних рухів багатьох тися бджіл у ядрі бджолиного клубу. Оновлена розумна вбудована система самостійно проводить всі вимірювання, аналіз та обробку інформації і формує сигнали управління длякомпенсації дії негативних факторів без втручання пасічника. Це відбувається у автономному автоматичному режимі. Енергія для цього одержується від власної автономної мініелектростанції. Особливістю удосконаленої вбудованої системи є можливість більш швидкої подачі тепла. У попередній вбудованій системі тепло утворювалося тепловими панелями і поступово передавалося у внутрішню частину вулика. У новій вбудованій системі нагрівник розміщується у повітряному потоці за принципом роботи фена. Тепло легким потоком повітря може швидко поширитись у внутрішній частині вулика, особливо це вє важливим до віддалених і прикритих частин внутрішньої конструкції вулика. Ще одна особливість це використання сенсорів температури та вологості , які дають можливість визначати контури розподілу температури та вологи по вулику. Це створює можливість виявити появу “cлабких” місць у вулику де підтікає вода, потрапяляє вітер тощо і усунути причини негативних впливів на внутрішній стан вулика. Заміна способу обігріву внутрішнього простору вулика підвищує його ефективність і зменшує енергозатрати. Але сам підігрів повинен використовуватися тільки у критичних випадках щоб не призвести до розбалансу природньої системи та втрати здатності бджолиної сім’ї до самостійного терморегулювання. У новій системі використовується власне автономне відновлюване джерело енергії – сонячна панель для кожного окремого вулика Це суттєво спрощує експлуатацію вбудованої системи на пасіці, оскільки будь-яка пломка в окремому вулику не впливає на інші вулики. Виконавчими пристроями вбудованої системи залишаються попередні. Змінено тільки спосіб обігріву. Замість теплової плати використовується кондиціювання повітря нагрівником у повітряному потоці, створюваному вентилятором. Вентилятор з нагрівником утворюють кондиціонер повітря, розміщений у боксі вулика. При виключеному нагрівнику вентилятор можна використовувати для зменшення вологості повіітря внутрі вулика. Для цього вентилятор включається в режим витягування повітря з вулика, це зумовлює виведенню випарів води, які спричиняють підвищену вологість. На вологість внутрі вулика також має вплив і температура. При достатньо високій температурі у внутрішній частині вулика повітря утримує в собі водяну пару, використання вентилятора дозволяє витягувати з вулика водяну пару разом з повітрям. Ефективність витягування водяної пари знижується при занадто низькій температурі внутрі вулика. Тоді має місце конденсування пари на стінках вулика і витяжна вентиляція не є ефективною. Вимірювання температури та вимірювання температурного контуру у вулику особливо важливий у холодні пори року, в першу чергу у зимовий період. Тому в удосконаленій вбудованої системи використовується система вимірювання температури в багатьох точках простору вулика, використовуючи необхідну кількість сенсорів температури – терморезисторів. Це крім можливості одержати додаткову інформацію тепловий контур вулика, підвищує надійність вимірювання температури. Вбудована система повинна надійно вимірювати температуру, щоб не допустити випадкового небажаного включення нагрівника. Нагрів повітря без потреби внутрі вулика у зимовий період понад +4 °С може викликати розпад бджолиного клубу, що для них не є бажаним, оскільки зумовлює їх весняне ослаблення. Удосконалена функціональна схема вбудованої системи, як і попередня вбудована система є доповненням до вулика, вона підвищує його функціональність і використовується сумісно з ним. Це повинно враховуватися при створенні конструкції вулика і розміщенні у ньому конструктивних елементів. Удосконалена вбудована система розрахована на використання дерев’яного вулика. Ключові слова: вулик, бджолина сім’я, сонячна панель, кондиціонер повітря, колекторний двигун.