基于AI的物联网数字蜂箱.pdf

15农业工程信息Agricultural Engineering Information基于AI的物联网数字蜂箱基于AI的物联网数字蜂箱摘要：智能蜂箱是一种利用现代科技手段对传统蜂箱进行升级改造的新型蜂箱。该文探讨了智能蜂箱的设计、构造和应用，着重介绍了其智能化系统的实现原理和相关技术。智能化系统主要由硬件和软件两部分组成。硬件包括传感器、控制器、执行器等，软件则是通过程序实现数据采集、分析、控制等功能。智能蜂箱的实践应用表明，智能化系统能够提高蜜蜂养殖效率，降低养殖成本，减少人工干预，保护蜜蜂生态环境，具有广泛的推广应用价值。关键词：数字蜂巢；数字化；大数据；物联网随着人们对环境保护和农业可持续发展的重视，蜜蜂养殖逐渐受到关注。然而，蜜蜂养殖过程中，传统的管理方式存在一些问题，如蜜蜂虫病易暴发、蜜蜂死亡率高等，这直接影响着蜂农的收益和蜜蜂的生存繁衍。因此，智能蜂箱应运而生1。智能蜂箱可以监测蜜蜂活动、蜂箱温度、湿度、噪音等信息，对蜜蜂活动和生命状态进行跟踪和分析。同时，智能蜂箱可以通过人工智能和大数据分析技术，预测蜜蜂虫病、采蜜时间和蜜蜂数量等数据，提高种植效率。智能蜂箱在改变传统蜜蜂养殖方式的同时，也改变了整个蜜蜂产业的格局。通过智能蜂箱技术的不断完善和应用，未来的智能蜂箱将会更加先进和智能化，将会在提高生产效率的同时，保护蜜蜂生命健康，为人类带来更加丰富的高质量蜂产品和服务。由于传统蜂箱容易产生病虫害、霉菌感染、内部不容易清洁等问题并且受温度、湿度影响较大，无法为蜜蜂提供舒适的生存环境。与此同时，传统的蜂箱耐气候性差、易损坏、易遭到动物的侵害、无法定位追踪及实时监控、人力成本较高、蜂蜜产量及质量低、蜂农收益不稳定。基于 AI 的物联网数字蜂巢是一种革命性的工具，它正在彻底改变养蜂人监测蜜蜂的方式。这是一个自动化监测系统，允许养蜂人实时远程监测蜜蜂的健康和活动。该系统结合了传感器、数据记录和软件，提供了蜂巢的全面视图。利用智能化蜂箱解决普通蜂箱存在的弊端，为农户提供更好的养蜂服务与保障，从而提高蜂蜜质量，从根本上帮助蜂农增产增收，助力乡村振兴。苏明武，王小军，高 烨，苏丽雯，丁佳瑞，王金社（宁夏医科大学，宁夏 银川 750004）苏明武，王小军，高 烨，苏丽雯，丁佳瑞，王金社（宁夏医科大学，宁夏 银川 750004）1 智能蜂箱设计该智能蜂箱突出信息化、智能化、标准化，将传统养蜂变为智能养蜂。数字蜂箱由几个部分组成，主要部件是盒子本身，里面装有传感器和数据记录设备。这个盒子连接到一台计算机上，该计算机运行软件，使养蜂人能够监控蜂箱。传感器测量各种参数，如温度、湿度和声音。它们还有一个加速度计来检测蜜蜂的运动。然后记录这些数据并将其发送到计算机进行分析。1.1 大数据平台与智慧养蜂 APP相关大数据服务平台将为养殖户提供最新实时检测环境参数，另外工作人员将配套购置侦搜无人机，对蜂场附近的蜜源分布，蜜源场地周边河流、山脉、植物群落以及兄弟蜂场放置位置等进行“侦察”和“拍摄”，这些数据将被放到智慧养蜂APP 内，另外智能蜂箱收集的数据也将放置在数据平台内。养殖户可以在智慧养蜂 APP 上监控智能蜂箱收集的所有信息，也可以监控蜂场的天气环境，如果出现异常情况，智慧养蜂 APP会发出警报提醒养殖户，让养殖户可以快速做出判断并及时采取措施，从而减少不必要的损失。大数据平台与智慧养蜂 APP 为养殖户提供服务，实时监控智能蜂箱动态，让他们做到胸中有数，为放蜂决策作权衡利弊，既减少养蜂人每日奔波的辛苦，也可以降低养蜂的损失，提高蜂蜜产量与品质2。另外智慧养蜂 APP 上还可以对养殖户提供一定市场信息，向用户提供最新种蜂交易统计、价格统计、种蜂地理分布、交易动态、蜂蜜市场价格等，方便养殖户转场迁移，解决转场盲点，有效的提高转场效率，促进养蜂收益。该 APP也会给养殖户推送实时病虫害统计、预防预测信息、历史病虫DOIDOI:10.16815/ki.11-5436/s.2023.20.00710.16815/ki.11-5436/s.2023.20.007项目支持：2022 年自治区级大学生创新创业训练计划项目立项 S20221075201616农业工程信息Agricultural Engineering Information农业信息化 2023.07害走向、病虫害数据分析、病虫害地理分布、专家解决方案等，让养殖户及时了解病虫害，做到有效及时地开展防范与救治工作，减少蜂群损失。智慧养蜂 APP 上还有专业养蜂技术指导、病虫害预防救治专家，可以随时随地为养殖户解决养殖难题。该软件旨在为养蜂人提供一个易于使用的界面来查看和分析数据。它还可以用来设置警报和通知，以便在蜂箱需要注意的时候发出警报和通知。例如，如果温度下降得太低或蜂箱变得太拥挤，可以立即通知养蜂人。1.2 总体方案技术架构智能蜂箱技术架构包括两个主要部分：传感器和计算机硬件。传感器是智能蜂箱的核心模块，它由温度传感器、湿度传感器、光照传感器、气压传感器、流量传感器、CO2传感器、视频传感器等组成，能够检测蜂箱内部的环境参数，并将这些参数传输给计算机硬件。计算机硬件由微处理器、存储器、蓝牙模块、Wi-Fi 模块、电池等组成，它是智能蜂箱的控制中心，可以接收传感器传输的环境参数，并基于这些参数进行数据处理，然后将处理后的信息传输到蜂农的手机上，以便及时了解蜂箱的状态。总体方案技术架构如图 1 所示。2 智能蜂箱的应用监测蜜蜂数量和健康状况：智能蜂箱配备传感器，可以监测蜜蜂数量、蜜蜂活动和健康状况，如温度、湿度、氧气含量、二氧化碳含量等，帮助养蜂人更好地了解蜜蜂的情况。智能蜂箱可以通过网络记录每一只蜜蜂的体征和信息，从而精确地记录繁育过程中每一只蜜蜂的体征变化。该信息可以帮助养蜂户和专家快速识别蜂蜜的健康状况，以便及时采取措施应对不同的疾病。远程监控和管理：智能蜂箱配备网络连接功能，可以通过手机或电脑远程监测和管理蜜蜂，如远程查看蜜蜂数量和健康状况，调整蜜蜂环境等。此外，还可以通过智能蜂箱进行蜂群的远程监控，可以实时监控蜂群的活动情况，检测部分参数，如温度、湿度、环境噪音、气压等数据，以方便观察蜂群的健康状况，以此作出应对措施。数据分析和预测：智能蜂箱可以将收集到的数据进行分析和处理，提供数据报告和推荐管理方案，帮助养蜂人更好地了解蜜蜂行为、习性和生长规律，收集精准的太阳能使用量统计数据，这可以准确把握蜂房的开支，也可以为科学家们提供更详尽的蜂群状况，从而更好地研究蜂群养殖的方法。因此，智能蜂箱受到了越来越多的重视。3 智能蜂箱发展趋势智能蜂箱是一种结合了先进技术的蜂箱，旨在提高蜂农对蜜蜂养殖和生产的控制和管理。远程监控和管理：随着物联网技术的发展，智能蜂箱可以通过传感器和数据传输技术与云端进行连接，实现远程监控和管理。蜂农可以通过手机或电脑远程查看蜂箱内部情况，如温度、湿度、蜜蜂行为等。数据分析和预测：智能蜂箱可以通过大数据分析和机器学习技术，收集和分析蜂箱内部数据，如蜜蜂数量、蜜量、花粉量、气象等，从而预测蜜蜂繁殖和生产情况，提高蜜蜂养殖效率和产量。自动化管理：智能蜂箱可以通过自动化技术，如自动投喂、自动控制温度、自动清理、自动检测等，实现自动化管理，减少蜂农的工作量，提高生产效率。同时智能蜂箱可以通过环境监测技术，实时监测周围环境，如空气质量、水质、气象等，保证蜜蜂生产环境的健康和安全，实现生态环保。随着人工智能和机器人技术的发展，智能蜂箱可以应用更多图 1 总体方案技术架构图17农业工程信息Agricultural Engineering Information参考文献：1刘绿峰,王颖,王红芳,等.智能蜂箱在设施农业授粉蜂群中的应用研究J.应用昆虫学报,2022,59(6):1325-1335.2李鹏程.智能蜂箱的设计与实现J.四川农业与农机,2021(2):43-45.引用信息苏明武，王小军，高 烨，苏丽雯，丁佳瑞，王金社.基于AI的物联网数字蜂箱J.农业工程技术,2023,43(20):15-17.先进技术，如语音识别、自动化机器人等，实现更加智能化和高效化的管理。4 结语智能蜂箱是一种基于物联网技术和人工智能技术开发的新型蜂箱，它可以实现对蜜蜂状态的实时监测和调控，从而提高蜜蜂的生产力、增加蜂蜜产量和质量，同时减少蜜蜂数量和健康问题的出现，对农业生产具有重要意义。智能蜂箱研究的主要成果是蜜蜂管理和学习系统，通过连网、监测和定位技术，实现对蜜蜂领导力、繁殖力、健康状况的长期监测和数据分析，找出蜜蜂的行为规律，依据这些行为规律制定出更加科学的蜜蜂管理策略。智能蜂箱的出现对农业生产有重要意义。首先，它可以提高蜜蜂生产力，使得蜂蜜产量和质量得到提高，从而带动蜜蜂产业的发展。其次，智能蜂箱可以减少蜜蜂数量和健康问题的出现，保护蜜蜂生态系统的稳定，减轻农作物对蜜蜂的依赖程度，保证农业生产的稳定性。最后，智能蜂箱为农业生产带来了新的发展思路，推动了农业的智能化发展。参考文献：1张天佐.以农业社会化服务引领农业现代化发展J.中国农技推广,2021,37(2):5-9.2农业农村部农村合作经济指导司.关于组织开展中国农业社会化服务平台试点工作的通知OL.http:/ 赵春江.智慧农业发展现状及战略目标研究J.智慧农业,2019(1):1-7.5孔祥智.推进农民合作社高质量发展J.中国农民合作社,2021,144(5):32-33.6沈剑波,王应宽.中国农业信息化水平评价指标体系研究J.农业工程学报,2019,35(24):162-172.7 胡瑞法,刘万嘉文.科技革命、颠覆性技术与智慧农业J.智慧农业(中英文),2022,4(4):138-143.8 赵瑞雪,杨晨雪,郑建华,等.农业智能知识服务研究现状及展望J.智慧农业(中英文),2022,4(4):105-125.9许钰林,康孟珍,王秀娟,等.基于深度学习的玉米和大豆期货价格智能预测J.智慧农业(中英文),2022,4(4):156-163.引用信息贾志威，张 博，沈剑波.基于中国农业社会化服务平台的服务资源整合与路径分析J.农业工程技术,2023,43(20):13-14+17.2.3 平台主体信用评级制度尚未完善（1）针对平台中的农业社会化服务组织（如农民合作社、联合社等）的信用评级制度需要完善。（2）针对平台中的小农户的信用评级制度需要完善。2.4 平台的功能尚未充分与乡村振兴战略相结合乡村振兴包含了产业振兴、人才振兴、文化振兴、生态振兴、组织振兴的振兴。在开发平台功能时，需要在乡村振兴战略的导向下，不仅需要考虑到社会化服务的实际需求，同时能够促进乡村振兴战略实现的前瞻性功能模块。例如在生态振兴的策略导向下，为农业社会化服务组织提供不同地理位置的农药最大施用量等。3 结语随着我国乡村振兴以及农业强国政策的推进，信息技术将在农业现代化进程中发挥着越来越重要的作用，中国农服平台在农业农村部农村合作经济指导司的指导下，必将发挥更大作用。持续加强各省管理员和服务组织培训工作，通过直播、视频及线下培训等形式提高平台操作水平。根据用户反馈，完善作业轨迹测算面积算法和调试，对接金融、保险、农资等延伸平台支付功能。进一步加快行业数据资源整合，规范服务标准制定、服务过程监测、服务效果评价等，有效推动建立行业自律和评价体系，加快助推农业社会化服务向前发展，让更多农民享受到信息化服务带来的发展红利。（上接第 14 页）