智能蜂箱管理系統

程巍+曾柏偉+孫憲忠+陳坦德

摘 要：針對目前蜜蜂養殖中廣泛存在的生產規模小，勞動量大，蜂箱內溫濕度難檢測控制，搖蜜時間難以把握，蜂蜜質量差等問題，“蜜蜂之家”對使用廣泛的活框蜂箱進行了結構優化和智能化改造以及管理系統開發。“蜜蜂之家”由智能化蜂箱、蜂箱管理系統、太陽能供電系統、用戶終端四部分組成，可同時滿足定地和轉地養蜂生產需求，具有體積小、準確度高、性能優良、安裝簡單、使用方便、遠程控制、界面人性化等優點。“蜜蜂之家”對蜂箱進行的智能化改造和將組網管理思想應用于實際蜜蜂生產在國內尚屬首例，為蜜蜂養殖業的現代化、信息化發展開辟了新思路。同時，“蜜蜂之家”依托于信息科學與物聯網技術，在對現有活框蜂箱進行智能化改造的基礎上，開發了相應的智能化活框蜂箱及其管理系統，從而有助于實現蜜蜂養殖的現代化和信息化。

關鍵詞：蜜蜂之家；智能蜂箱；遠程控制；物聯網

1 “蜜蜂之家”工作原理

本文介紹的“蜜蜂之家”對活框蜂箱進行了結構優化和智能化改造，使之成為智能化蜂箱，以此構建信息化管理養蜂場的最小個體。作品蜂箱管理系統由多蜂箱控制平臺和Web網站構成。通過無線串口定時逐個訪問蜂場內所有蜂箱，獲取智能化蜂箱內的溫度、濕度和蜂箱的重量等參數。多蜂箱控制平臺將蜂場內所有蜂箱參數綜合處理后，通過HTTP協議和自主設計的數據包格式將數據同步到Web網站。蜂農或蜂場管理人員均可以通過蜂箱管理網站獲取多角度的數據處理結果。作品還設計了一套太陽能供電系統，滿足轉地養蜂的用電接入需求。其系統整體框圖如圖1所示。

2 具體實施

2.1 蜂箱結構優化

2.1.1 平面隔王板穩固巢框設計

在搬運或運輸蜂箱過程中，蜂車強烈顛簸或碰撞會造成巢脾的跳動，使蜜蜂躁動，蜂箱內溫度升高，嚴重時會造成跑蜂和分蜂。作品在隔王板兩邊近邊緣添加固定橫木，加固巢框與蜂箱連接，防止轉運蜂箱時巢框跳動。

2.1.2 巢框固定齒狀嵌合設計

在蜂箱搬運或運輸過程中，會造成巢脾之間距離產生變化，造成巢脾相互擠壓，在堵死蜂路的同時，也使生活在相鄰巢脾上的蜜蜂擠壓死亡。作品在巢框橫梁與底部兩側增加尖角與凹槽，巢框橫梁左右兩端尖角與凹槽方向相反，尖角與凹槽可以相互嵌合，保證巢框最小間距。

圖 1 系統整體框圖

2.2 螺旋伸縮固定腳設計

在蜂箱底座四腳安裝螺旋伸縮支撐腳，通過旋轉螺桿，可以調節四腳高度，每只腳有150 mm伸縮余量，可以滿足在許多地形的平穩放置，最大可放置斜坡角度為19°。

2.3 蜂箱的智能化改造

由于平面隔王板位于活框蜂箱的中心，對信息的采集及環境的調控都十分有利，所以作品對活框蜂箱的智能化改造主要集中在平面隔王板上。自主設計的新型平面隔王板具有檢測及調控蜂箱內溫度、濕度，無線數據傳輸的功能。在蜂箱下方設計了稱重底盤，用于檢測蜂箱重量，通過一定的算法可較準確的計算出蜂箱內的蜂蜜產量。改造好的智能蜂箱如圖2所示。

圖 2 改造好的智能蜂箱實物圖

3 基于智能蜂箱的管理系統

在構建智能化蜂箱的基礎上，本作品又以其為個體，設計了一套蜂箱管理系統。蜂箱管理系統由多蜂箱控制平臺和蜂箱管理Web網站構成，兩者之間通過GPRS進行數據同步。蜂箱管理系統是作品設計信息化蜜蜂養殖的用戶直接接入端。用戶可以通過多蜂箱控制平臺在蜂場對蜂箱進行組網管理，也可以通過短信與之交互進行管理。

4 創新點和市場前景

4.1 新型平面隔王板設計

在保證傳統平面隔王板的功能的同時，設計了方便裝拆的風扇插槽、控制盒接口和供電控制集線槽。設計充分地利用了平面隔王板在蜂箱內中心的位置優勢，使溫濕度監測與調控均能達到最好的效果。在平面隔王板上進行智能化改造，避免了蜂箱主體的更換，節約成本。

4.2 蜂箱多參數傳感融合應用

智能化蜂箱融合了溫度傳感、濕度傳感和重量傳感等傳感技術，定時監測蜜蜂生活生產環境，及時反映蜂農最關心的蜂箱內參數。相對蜂農頻繁通過打開蜂箱肉眼觀察依靠經驗判斷蜂群及巢脾蜜量，該應用可以科學地將反映蜂箱內環境參數，減少蜂農開箱對蜜蜂造成的干擾，并能幫助蜂農科學合理地取蜜。

4.3 一對多的網絡設計思想

從多蜂箱控制平臺與智能化蜂箱的網絡結構到蜂箱管理Web網站與蜂箱管理系統的網絡結構都是點到多點（PTMP）的網絡設計思路的體現。點到多點的網絡結構有易于維護、安全性高等特點，適宜主從關系的網絡。同時Web站點對多蜂箱系統的管理對養蜂技術交流、全國性區域性分析等方面都有重要的意義。Web站點的部分信息公開化，還能為蜂蜜質量判定提供輔助材料。

4.4 市場前景

該“蜜蜂之家”將大量蜂箱互聯統一管理，可以減少人力投入，降低勞動強度，大幅度減少開箱次數，減少蜂箱內環境的人為干擾，增加了蜂業生產的科學性，對蜂業生產有實際的指導意義。隨著蜂業生產模式的轉變，科學性的提升，有利于蜂農投入更少人力為蜜蜂營造更適宜的環境，掌握更適宜的搖蜜時機。使用蜜蜂之家的使用不僅可以節約成本，還可以使增加蜂蜜產量，同時也有利于蜂蜜質量的提升，故市場應用前景廣闊。

摘 要：針對目前蜜蜂養殖中廣泛存在的生產規模小，勞動量大，蜂箱內溫濕度難檢測控制，搖蜜時間難以把握，蜂蜜質量差等問題，“蜜蜂之家”對使用廣泛的活框蜂箱進行了結構優化和智能化改造以及管理系統開發。“蜜蜂之家”由智能化蜂箱、蜂箱管理系統、太陽能供電系統、用戶終端四部分組成，可同時滿足定地和轉地養蜂生產需求，具有體積小、準確度高、性能優良、安裝簡單、使用方便、遠程控制、界面人性化等優點。“蜜蜂之家”對蜂箱進行的智能化改造和將組網管理思想應用于實際蜜蜂生產在國內尚屬首例，為蜜蜂養殖業的現代化、信息化發展開辟了新思路。同時，“蜜蜂之家”依托于信息科學與物聯網技術，在對現有活框蜂箱進行智能化改造的基礎上，開發了相應的智能化活框蜂箱及其管理系統，從而有助于實現蜜蜂養殖的現代化和信息化。

關鍵詞：蜜蜂之家；智能蜂箱；遠程控制；物聯網

1 “蜜蜂之家”工作原理

本文介紹的“蜜蜂之家”對活框蜂箱進行了結構優化和智能化改造，使之成為智能化蜂箱，以此構建信息化管理養蜂場的最小個體。作品蜂箱管理系統由多蜂箱控制平臺和Web網站構成。通過無線串口定時逐個訪問蜂場內所有蜂箱，獲取智能化蜂箱內的溫度、濕度和蜂箱的重量等參數。多蜂箱控制平臺將蜂場內所有蜂箱參數綜合處理后，通過HTTP協議和自主設計的數據包格式將數據同步到Web網站。蜂農或蜂場管理人員均可以通過蜂箱管理網站獲取多角度的數據處理結果。作品還設計了一套太陽能供電系統，滿足轉地養蜂的用電接入需求。其系統整體框圖如圖1所示。

2 具體實施

2.1 蜂箱結構優化

2.1.1 平面隔王板穩固巢框設計

在搬運或運輸蜂箱過程中，蜂車強烈顛簸或碰撞會造成巢脾的跳動，使蜜蜂躁動，蜂箱內溫度升高，嚴重時會造成跑蜂和分蜂。作品在隔王板兩邊近邊緣添加固定橫木，加固巢框與蜂箱連接，防止轉運蜂箱時巢框跳動。

2.1.2 巢框固定齒狀嵌合設計

在蜂箱搬運或運輸過程中，會造成巢脾之間距離產生變化，造成巢脾相互擠壓，在堵死蜂路的同時，也使生活在相鄰巢脾上的蜜蜂擠壓死亡。作品在巢框橫梁與底部兩側增加尖角與凹槽，巢框橫梁左右兩端尖角與凹槽方向相反，尖角與凹槽可以相互嵌合，保證巢框最小間距。

圖 1 系統整體框圖

2.2 螺旋伸縮固定腳設計

在蜂箱底座四腳安裝螺旋伸縮支撐腳，通過旋轉螺桿，可以調節四腳高度，每只腳有150 mm伸縮余量，可以滿足在許多地形的平穩放置，最大可放置斜坡角度為19°。

2.3 蜂箱的智能化改造

由于平面隔王板位于活框蜂箱的中心，對信息的采集及環境的調控都十分有利，所以作品對活框蜂箱的智能化改造主要集中在平面隔王板上。自主設計的新型平面隔王板具有檢測及調控蜂箱內溫度、濕度，無線數據傳輸的功能。在蜂箱下方設計了稱重底盤，用于檢測蜂箱重量，通過一定的算法可較準確的計算出蜂箱內的蜂蜜產量。改造好的智能蜂箱如圖2所示。

圖 2 改造好的智能蜂箱實物圖

3 基于智能蜂箱的管理系統

在構建智能化蜂箱的基礎上，本作品又以其為個體，設計了一套蜂箱管理系統。蜂箱管理系統由多蜂箱控制平臺和蜂箱管理Web網站構成，兩者之間通過GPRS進行數據同步。蜂箱管理系統是作品設計信息化蜜蜂養殖的用戶直接接入端。用戶可以通過多蜂箱控制平臺在蜂場對蜂箱進行組網管理，也可以通過短信與之交互進行管理。

4 創新點和市場前景

4.1 新型平面隔王板設計

在保證傳統平面隔王板的功能的同時，設計了方便裝拆的風扇插槽、控制盒接口和供電控制集線槽。設計充分地利用了平面隔王板在蜂箱內中心的位置優勢，使溫濕度監測與調控均能達到最好的效果。在平面隔王板上進行智能化改造，避免了蜂箱主體的更換，節約成本。

4.2 蜂箱多參數傳感融合應用

智能化蜂箱融合了溫度傳感、濕度傳感和重量傳感等傳感技術，定時監測蜜蜂生活生產環境，及時反映蜂農最關心的蜂箱內參數。相對蜂農頻繁通過打開蜂箱肉眼觀察依靠經驗判斷蜂群及巢脾蜜量，該應用可以科學地將反映蜂箱內環境參數，減少蜂農開箱對蜜蜂造成的干擾，并能幫助蜂農科學合理地取蜜。

4.3 一對多的網絡設計思想

從多蜂箱控制平臺與智能化蜂箱的網絡結構到蜂箱管理Web網站與蜂箱管理系統的網絡結構都是點到多點（PTMP）的網絡設計思路的體現。點到多點的網絡結構有易于維護、安全性高等特點，適宜主從關系的網絡。同時Web站點對多蜂箱系統的管理對養蜂技術交流、全國性區域性分析等方面都有重要的意義。Web站點的部分信息公開化，還能為蜂蜜質量判定提供輔助材料。

4.4 市場前景

該“蜜蜂之家”將大量蜂箱互聯統一管理，可以減少人力投入，降低勞動強度，大幅度減少開箱次數，減少蜂箱內環境的人為干擾，增加了蜂業生產的科學性，對蜂業生產有實際的指導意義。隨著蜂業生產模式的轉變，科學性的提升，有利于蜂農投入更少人力為蜜蜂營造更適宜的環境，掌握更適宜的搖蜜時機。使用蜜蜂之家的使用不僅可以節約成本，還可以使增加蜂蜜產量，同時也有利于蜂蜜質量的提升，故市場應用前景廣闊。

摘 要：針對目前蜜蜂養殖中廣泛存在的生產規模小，勞動量大，蜂箱內溫濕度難檢測控制，搖蜜時間難以把握，蜂蜜質量差等問題，“蜜蜂之家”對使用廣泛的活框蜂箱進行了結構優化和智能化改造以及管理系統開發。“蜜蜂之家”由智能化蜂箱、蜂箱管理系統、太陽能供電系統、用戶終端四部分組成，可同時滿足定地和轉地養蜂生產需求，具有體積小、準確度高、性能優良、安裝簡單、使用方便、遠程控制、界面人性化等優點。“蜜蜂之家”對蜂箱進行的智能化改造和將組網管理思想應用于實際蜜蜂生產在國內尚屬首例，為蜜蜂養殖業的現代化、信息化發展開辟了新思路。同時，“蜜蜂之家”依托于信息科學與物聯網技術，在對現有活框蜂箱進行智能化改造的基礎上，開發了相應的智能化活框蜂箱及其管理系統，從而有助于實現蜜蜂養殖的現代化和信息化。

關鍵詞：蜜蜂之家；智能蜂箱；遠程控制；物聯網

1 “蜜蜂之家”工作原理

本文介紹的“蜜蜂之家”對活框蜂箱進行了結構優化和智能化改造，使之成為智能化蜂箱，以此構建信息化管理養蜂場的最小個體。作品蜂箱管理系統由多蜂箱控制平臺和Web網站構成。通過無線串口定時逐個訪問蜂場內所有蜂箱，獲取智能化蜂箱內的溫度、濕度和蜂箱的重量等參數。多蜂箱控制平臺將蜂場內所有蜂箱參數綜合處理后，通過HTTP協議和自主設計的數據包格式將數據同步到Web網站。蜂農或蜂場管理人員均可以通過蜂箱管理網站獲取多角度的數據處理結果。作品還設計了一套太陽能供電系統，滿足轉地養蜂的用電接入需求。其系統整體框圖如圖1所示。

2 具體實施

2.1 蜂箱結構優化

2.1.1 平面隔王板穩固巢框設計

在搬運或運輸蜂箱過程中，蜂車強烈顛簸或碰撞會造成巢脾的跳動，使蜜蜂躁動，蜂箱內溫度升高，嚴重時會造成跑蜂和分蜂。作品在隔王板兩邊近邊緣添加固定橫木，加固巢框與蜂箱連接，防止轉運蜂箱時巢框跳動。

2.1.2 巢框固定齒狀嵌合設計

在蜂箱搬運或運輸過程中，會造成巢脾之間距離產生變化，造成巢脾相互擠壓，在堵死蜂路的同時，也使生活在相鄰巢脾上的蜜蜂擠壓死亡。作品在巢框橫梁與底部兩側增加尖角與凹槽，巢框橫梁左右兩端尖角與凹槽方向相反，尖角與凹槽可以相互嵌合，保證巢框最小間距。

圖 1 系統整體框圖

2.2 螺旋伸縮固定腳設計

在蜂箱底座四腳安裝螺旋伸縮支撐腳，通過旋轉螺桿，可以調節四腳高度，每只腳有150 mm伸縮余量，可以滿足在許多地形的平穩放置，最大可放置斜坡角度為19°。

2.3 蜂箱的智能化改造

由于平面隔王板位于活框蜂箱的中心，對信息的采集及環境的調控都十分有利，所以作品對活框蜂箱的智能化改造主要集中在平面隔王板上。自主設計的新型平面隔王板具有檢測及調控蜂箱內溫度、濕度，無線數據傳輸的功能。在蜂箱下方設計了稱重底盤，用于檢測蜂箱重量，通過一定的算法可較準確的計算出蜂箱內的蜂蜜產量。改造好的智能蜂箱如圖2所示。

圖 2 改造好的智能蜂箱實物圖

3 基于智能蜂箱的管理系統

在構建智能化蜂箱的基礎上，本作品又以其為個體，設計了一套蜂箱管理系統。蜂箱管理系統由多蜂箱控制平臺和蜂箱管理Web網站構成，兩者之間通過GPRS進行數據同步。蜂箱管理系統是作品設計信息化蜜蜂養殖的用戶直接接入端。用戶可以通過多蜂箱控制平臺在蜂場對蜂箱進行組網管理，也可以通過短信與之交互進行管理。

4 創新點和市場前景

4.1 新型平面隔王板設計

在保證傳統平面隔王板的功能的同時，設計了方便裝拆的風扇插槽、控制盒接口和供電控制集線槽。設計充分地利用了平面隔王板在蜂箱內中心的位置優勢，使溫濕度監測與調控均能達到最好的效果。在平面隔王板上進行智能化改造，避免了蜂箱主體的更換，節約成本。

4.2 蜂箱多參數傳感融合應用

智能化蜂箱融合了溫度傳感、濕度傳感和重量傳感等傳感技術，定時監測蜜蜂生活生產環境，及時反映蜂農最關心的蜂箱內參數。相對蜂農頻繁通過打開蜂箱肉眼觀察依靠經驗判斷蜂群及巢脾蜜量，該應用可以科學地將反映蜂箱內環境參數，減少蜂農開箱對蜜蜂造成的干擾，并能幫助蜂農科學合理地取蜜。

4.3 一對多的網絡設計思想

從多蜂箱控制平臺與智能化蜂箱的網絡結構到蜂箱管理Web網站與蜂箱管理系統的網絡結構都是點到多點（PTMP）的網絡設計思路的體現。點到多點的網絡結構有易于維護、安全性高等特點，適宜主從關系的網絡。同時Web站點對多蜂箱系統的管理對養蜂技術交流、全國性區域性分析等方面都有重要的意義。Web站點的部分信息公開化，還能為蜂蜜質量判定提供輔助材料。

4.4 市場前景

該“蜜蜂之家”將大量蜂箱互聯統一管理，可以減少人力投入，降低勞動強度，大幅度減少開箱次數，減少蜂箱內環境的人為干擾，增加了蜂業生產的科學性，對蜂業生產有實際的指導意義。隨著蜂業生產模式的轉變，科學性的提升，有利于蜂農投入更少人力為蜜蜂營造更適宜的環境，掌握更適宜的搖蜜時機。使用蜜蜂之家的使用不僅可以節約成本，還可以使增加蜂蜜產量，同時也有利于蜂蜜質量的提升，故市場應用前景廣闊。