呂純陽 劉進祖 吳忠高 王星 劉升平 │文

1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081； 2 北京市蠶業(yè)蜂業(yè)管理站，北京 100029

中國是世界養(yǎng)蜂大國，蜂群數(shù)量、蜂產(chǎn)品產(chǎn)量和出口量均居世界前列，目前中國蜂蜜產(chǎn)量40多萬噸，占世界蜂蜜總產(chǎn)量的四分之一以上[1]。而我國的蜂業(yè)發(fā)展存在嚴重的不足之處，如大多數(shù)蜂產(chǎn)品生產(chǎn)是以傳統(tǒng)的、分散的家庭生產(chǎn)模式，從業(yè)人員大多是為老年人且文化程度不高，出現(xiàn)了追求產(chǎn)量，不等蜂蜜成熟就搖蜜、藥物殘留、摻假等現(xiàn)象，對蜂產(chǎn)品產(chǎn)量造成了直接影響[2]。

智慧農(nóng)業(yè)是繼智慧地球的概念提出后出現(xiàn)的，一種觀點認為，智慧農(nóng)業(yè)是利用新一代IT技術(shù)、智能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，以降低農(nóng)業(yè)成本、提高收入、提高資源利用率，保護環(huán)境；另一種觀點認為，智慧農(nóng)業(yè)是高級農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的衍生品，是集成多種先進技術(shù)的高級農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式[3]。智能蜂場就是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)和現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在蜂群養(yǎng)殖、蜂產(chǎn)品加工、蜂產(chǎn)品質(zhì)量安全等蜂業(yè)領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，從而節(jié)約蜂業(yè)養(yǎng)殖資源、提高蜂產(chǎn)品質(zhì)量和收益的一種現(xiàn)代化養(yǎng)蜂趨勢。

一、現(xiàn)代蜂場發(fā)展的現(xiàn)狀

近年來，信息技術(shù)的快速發(fā)展和社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，蜂產(chǎn)業(yè)也不例外，產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的趨勢十分明顯，就生產(chǎn)模式來說，呈現(xiàn)出設(shè)備智能化、管理數(shù)字化的轉(zhuǎn)變趨勢。智能化蜂業(yè)生產(chǎn)在全世界受到廣泛關(guān)注，一些西方發(fā)達國家陸續(xù)推進了養(yǎng)蜂機械化進程，我國的養(yǎng)蜂業(yè)作為一個出口外向型行業(yè)，積極適應(yīng)這樣的變化是當前我國蜂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大趨勢[4]。

中國傳統(tǒng)的蜂產(chǎn)品生產(chǎn)主體以個人及家庭為主，養(yǎng)蜂規(guī)模較小，生產(chǎn)分散，受自然和市場影響均較大，這種分散生產(chǎn)方式在很大程度上制約了養(yǎng)蜂業(yè)的專業(yè)化、標準化和現(xiàn)代化[5]。由于零星分散的養(yǎng)殖戶達不到規(guī)模化生產(chǎn)要求，許多標準化技術(shù)難以大規(guī)模實施，養(yǎng)蜂者常年在外風(fēng)餐露宿，缺乏安全性與穩(wěn)定性，加之養(yǎng)蜂成本連年上漲，突發(fā)性事故高發(fā)、保護政策缺乏，由此又會帶來許多質(zhì)量安全問題[6]。

目前，我國養(yǎng)蜂落后于農(nóng)業(yè)其他產(chǎn)業(yè)，機械化程度較低，設(shè)施設(shè)備落后陳舊，蜂農(nóng)對蜂場的管理依然比較粗曠，基本以手工操作為主，比如多采取手動開箱檢測或者架設(shè)埋設(shè)測量線路的方式來測量蜂箱內(nèi)的溫度和濕度狀況；并且通過不定期的、頻繁的開箱觀察的方式來判斷蜂蜜產(chǎn)量變化和蜂群蜂王健康等情況。這些傳統(tǒng)的人工檢測方式實施起來非常的不方便，勞動強度大、效率低下以及可操作性弱而且背離蜂群生產(chǎn)生活習(xí)性，對蜜蜂活動穩(wěn)定性影響較大，同時難以獲得實時、準確的蜂場及蜂箱數(shù)據(jù)。由此造成經(jīng)營規(guī)模小、產(chǎn)品質(zhì)量安全問題多，并且傳統(tǒng)蜂場分布的現(xiàn)狀下受交通制約影響，一些偏遠地區(qū)的蜜源難以得到充分利用。因此，推行智能化設(shè)備、數(shù)字化管理來消除與蜜蜂直接接觸帶來的安全風(fēng)險，提升蜂產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展水平，是我國的蜂產(chǎn)品出口企業(yè)必須攻克的技術(shù)難關(guān)。

二、智能蜂場研究進展

1.智能蜂場國際研究現(xiàn)狀

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各國特別是在發(fā)達國家，國外研究人員也已經(jīng)開始掀起了一場將最新的信息科技應(yīng)用到養(yǎng)蜂業(yè)領(lǐng)域中的熱潮。目前，美國蜂業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈已趨向機械化，生產(chǎn)有專門放置蜂箱的機械平臺，蜂箱、蜜桶的裝卸有裝卸車，搖蜜由機械化的搖蜜機統(tǒng)一進行，外出放蜂由專門的運蜂車代替人工進行轉(zhuǎn)地飼養(yǎng)。除了智能生產(chǎn)，近年來，在蜂場智能管理方面，Mahaman 團隊成功搭建了蜜蜂蟲害診斷專家系統(tǒng)[7]；Mc Clure 團隊共同完成的蜜蜂病蟲害和寄生蟲診斷與管理專家系統(tǒng) BEE AWARE 能夠為廣大蜂農(nóng)提供及時的最全最新的行業(yè)信息，這些信息涉及到各種學(xué)問、診斷和病蟲害與寄生蟲的控制與管理[8]；Filis 團隊則將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的方法與地理信息系統(tǒng)及專家系統(tǒng)相集成，形成集成地理專家數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(GEDAS)，并將其在養(yǎng)蜂業(yè)中進行實際應(yīng)用[9]。澳大利亞政府對養(yǎng)蜂業(yè)整體進行現(xiàn)代化作業(yè)管理，在蜂場配置攝像頭、傳感器和網(wǎng)絡(luò)等，將每個蜂場的基本信息都進行記錄，并建立了蜜蜂蟲害診斷專家系統(tǒng)和蜂產(chǎn)品全程質(zhì)量追溯平臺[10]，這些嘗試都大大提高了蜂產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量追溯效率[11]。

2.智能蜂場國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國蜂場智能化管理方面研究相對落后，技術(shù)運用還不成熟，尤其是在現(xiàn)代養(yǎng)蜂智能化、信息化方面還處于起步探索階段，其中智能蜂場研究方面主要集中在對蜂箱內(nèi)部溫度、濕度等環(huán)境因素的檢測和控制上。通過智能蜂箱實現(xiàn)智能蜂場的管理，它與朗氏發(fā)明的主要精華技術(shù)相反，就是在不打開蜂箱蓋、不驚動蜜蜂、不能直觀蜂群活動的前提下，運用現(xiàn)代科技對蜂群狀態(tài)進行精準、適時地了解掌握并施加智能處置。也就是在確保不打擾蜜蜂正常生活的基礎(chǔ)上，運用當代先進的儀器設(shè)備及技術(shù)對其進行監(jiān)控并能夠完成智能處理，達到人和蜜蜂少接觸、不接觸。

我國蜂業(yè)領(lǐng)域有關(guān)智能養(yǎng)蜂技術(shù)的井噴式出現(xiàn)在2014年，一大批與智能蜂場身材管理相關(guān)的專利、發(fā)明及論文涌現(xiàn)出來。這些專利、發(fā)明、論文大多圍繞蜂群的溫度、濕度、蜂群的量等幾個方面進行研究，實施監(jiān)測、管理和人工智能化調(diào)控，有些還加進了HTTP協(xié)議和web網(wǎng)站等應(yīng)用。江勇萍[12]等定義智能蜂箱為能夠運用現(xiàn)代先進的探測技術(shù)獲取蜂群的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行科學(xué)處理后再反作用于蜂群，以期完成人對蜂群的科學(xué)管理的蜂箱。2014年，程巍等研發(fā)“蜜蜂之家”智能蜂箱管理系統(tǒng)[13]，將大量蜂箱互聯(lián)統(tǒng)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(shù)，減少蜂箱內(nèi)環(huán)境的人為干擾，增加了蜂業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)性，對蜂業(yè)生產(chǎn)有實際的指導(dǎo)意義。2013年，中北大學(xué)的呂俊峰[14]在蜂箱內(nèi)多點溫度檢測系統(tǒng)研究當中，提出了一種針對蜂箱內(nèi)部溫度的測量方法。2015年，李想、江朝暉[15]等基于微傳感器陣列的蜂巢溫度監(jiān)測與分析系統(tǒng)中，利用微型溫濕度傳感器構(gòu)建蜂巢內(nèi)部傳感器陣列，采集多點溫濕度數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的無線傳輸。

三、結(jié)論

面對智慧農(nóng)業(yè)和蜂業(yè)信息化的發(fā)展趨勢，借助現(xiàn)代化的技術(shù)手段幫助蜂農(nóng)科學(xué)養(yǎng)蜂，提高蜂農(nóng)的工作效率，減輕養(yǎng)蜂過程中的勞動強度，并且為蜜蜂提供舒適的繁殖和采蜜環(huán)境，這些都是亟需研究的方向，針對目前蜜蜂養(yǎng)殖過程中存在的這些問題與需求，智能蜂場研究通過設(shè)計一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧蜂場與智慧蜂箱系統(tǒng)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到蜂箱環(huán)境采集控制及蜂蜜產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)，從而實現(xiàn)蜂群的智慧養(yǎng)殖，降低蜂農(nóng)的勞動強度，提高企業(yè)的管理水平。

提高養(yǎng)蜂的智能化水平，集成物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建智能蜂場，可以為蜂農(nóng)提供氣象預(yù)報，以便蜂農(nóng)確定繁殖蜂時間，提早規(guī)劃場地；利用智能蜂箱監(jiān)控好蜂群生產(chǎn)環(huán)境，從而可減少氣候因素的影響。同時智能蜂場應(yīng)用于蜂群養(yǎng)殖、蜂產(chǎn)品生產(chǎn)、蜂產(chǎn)品物流以及蜂業(yè)電子商務(wù)等眾多領(lǐng)域，將最大幅度降低蜂業(yè)養(yǎng)殖勞動強度，提升蜂產(chǎn)品原料質(zhì)量，從而提高蜂蜜的單位產(chǎn)量、質(zhì)量和產(chǎn)值，完成蜂業(yè)由傳統(tǒng)化向信息化的轉(zhuǎn)型。

借鑒發(fā)達國家的經(jīng)驗，我國養(yǎng)蜂業(yè)必將實行智能化養(yǎng)蜂，加快蜜蜂機具的機械化與現(xiàn)代化，使快速繁蜂、強群安全轉(zhuǎn)場、搖蜜等問題都以機械操作解決，全面促進養(yǎng)蜂業(yè)向機械化方向發(fā)展。隨著蜂業(yè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，科學(xué)性的提升，有利于蜂農(nóng)投入更少人力為蜜蜂營造更適宜的環(huán)境，掌握更適宜的搖蜜時機。智能蜂場中的智能蜂箱技術(shù)和數(shù)字化管理平臺的使用不僅可以節(jié)約成本，還可以使增加蜂蜜產(chǎn)量，同時也有利于蜂蜜質(zhì)量的提升，市場應(yīng)用前景十分廣闊。