趙海紅 李昂 王紅堯 銀帥, 佟偉男 于慧 龔勛│文

1 遼寧葫蘆島市工業(yè)和信息化發(fā)展中心，125060；2 遼寧葫蘆島市龍港區(qū)政務服務中心，125000；3 沈陽農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院，110866；4 遼寧關東白蜜生物科技有限公司，125060；5 沈陽理工大學材料科學與工程學院，110159；6 遼寧葫蘆島市龍港區(qū)人民政府，125000

目前，我國養(yǎng)蜂業(yè)落后于農(nóng)業(yè)其他產(chǎn)業(yè)，蜜蜂養(yǎng)殖主要以個人、家庭為單位，憑經(jīng)驗人工操作為主，設備落后陳舊，受氣候影響較大，蜂農(nóng)經(jīng)濟收入不穩(wěn)定，工作量大，藥殘超標，蜂蜜產(chǎn)量和質量得不到保證，這些因素限制了現(xiàn)代養(yǎng)蜂業(yè)的高質量發(fā)展。因此，開發(fā)數(shù)字化智慧蜂場，提升蜂產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展水平，是養(yǎng)蜂業(yè)急需解決的首要問題。

一、數(shù)字化蜂箱的設計及功能

數(shù)字化蜂箱是智慧蜂業(yè)的核心技術，是根據(jù)我國養(yǎng)蜂實際情況開發(fā)的，具有計算處理能力、感知功能、思維與判斷功能以及執(zhí)行功能的智能蜂箱。數(shù)字化蜂箱1.0版結構設計及功能介紹：

1.材料設計

蜂箱體是防老化的食品級材料一體成型，耐候性超強，可放置在-30℃～70℃環(huán)境中，使用壽命長達30年；箱體內用高隔熱性材料填充，具有很好的保溫隔熱作用。

2.溫濕度報警

蜂箱內有溫度傳感器和濕度傳感器，溫濕度是對蜜蜂生命活動影響最大的環(huán)境因素。溫濕度傳感器能采集蜂箱內溫度和濕度數(shù)據(jù)，最佳溫度是34℃，當溫濕度超出一定范圍，報警裝置發(fā)出警報。傳統(tǒng)蜂箱沒有控制和調節(jié)功能，溫度高，蜂群易發(fā)生分蜂熱；溫度低，影響工蜂的出勤率和幼蜂發(fā)育，數(shù)字化蜂箱不會發(fā)生分蜂。

3.GPS定位

GPS定位模塊，能接收GPS信息，準確定位蜂箱位置。

4.巢門可調節(jié)

旋轉式巢門設計，可以調節(jié)四種方式出入。大流蜜期，蜂群大量進蜜，巢門調到最大，方便蜜蜂出入，提高采蜜效率；蜂群有飛逃現(xiàn)象時，調整巢門大小，阻止蜂王爬出蜂箱；發(fā)生盜蜂時，巢門全部關閉；通風使用。

二、數(shù)字化蜂箱2.0版

在1.0版數(shù)字化蜂箱原有設計基礎上，新升級的2.0版數(shù)字化蜂箱不僅結構上有所改進，而且數(shù)字化部分增加4個功能（見表1）。

表1 數(shù)字化蜂箱功能介紹

1.蜂箱結構

（1）依據(jù)國標中蜂箱尺寸和傳統(tǒng)郎式蜂箱尺寸，2.0版數(shù)字化蜂箱有兩種蜂箱設計中蜂箱和意蜂箱，分別適合中華蜜蜂與西方蜜蜂。

（2）蜂箱水平控制設計和蜂箱支架（選配）是升級后新增的結構。

（3）數(shù)字化蜂箱2.0版沒有隔王板（見圖1）。

圖1 數(shù)字化蜂箱1.0和2.0的功能比較

2.數(shù)字化功能模塊

數(shù)字化蜂箱2.0功能模塊主要包括：蜂箱重量監(jiān)測、防盜報警、蜜蜂出入數(shù)量統(tǒng)計、蜂箱氣象五參數(shù)監(jiān)測等（見圖2）。

圖2 數(shù)字化蜂箱2.0的功能模塊和相關信息化管理系統(tǒng)

（1）蜂箱重量監(jiān)測：蜂箱的重量傳感器能感應巢脾重量的變化，當蜜脾達到一定重量時，傳感器做出提示，精確度達到0.1g，蜂農(nóng)不開箱就能掌握蜜脾的儲蜜情況。

（2）蜂箱防盜報警：當蜂箱被移動和箱蓋被打開時，防盜系統(tǒng)會做出判斷并發(fā)出警報，提示蜂農(nóng)及時查看蜂箱，避免損失。

（3）蜜蜂出入數(shù)量統(tǒng)計：巢門區(qū)遠紅外光電傳感器的設計，能使蜂箱識別蜂群出入蜂箱的次數(shù)，統(tǒng)計進出巢蜜蜂的數(shù)量。

（4）蜂箱氣象五參數(shù)監(jiān)測：二代蜂箱能監(jiān)測溫度、濕度、氣壓、風向和風速氣象參數(shù)，為蜂場提供氣象服務。

三、數(shù)字化智慧蜂場的研究與開發(fā)

數(shù)字化智慧蜂場以數(shù)字化蜂箱為最小個體，利用物聯(lián)網(wǎng)、北斗定位、移動網(wǎng)絡通信等信息感知技術，并結合大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能及云計算等信息處理技術管理蜂場及產(chǎn)業(yè)鏈，在蜂群養(yǎng)殖和蜂產(chǎn)品加工銷售、蜂產(chǎn)品質量安全、蜂產(chǎn)品物流以及蜂業(yè)電子商務環(huán)節(jié)建立跟蹤體系，促進蜂產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化發(fā)展。

數(shù)字化智慧蜂場管理系統(tǒng)由多蜂箱控制平臺和蜂箱管理Web網(wǎng)站構成，管理系統(tǒng)包括數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字化飼養(yǎng)管理系統(tǒng)、數(shù)字化監(jiān)測系統(tǒng)、溯源管理系統(tǒng)。

1.數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)

多箱體控制平臺通過無線串口定時逐個訪問蜂場內所有蜂箱，獲取數(shù)字化蜂箱內的溫度、濕度和蜂箱重量等參數(shù)，控制平臺將蜂場內所有蜂箱參數(shù)綜合處理后,通過IRCP協(xié)議和自主設計的數(shù)據(jù)包格式通過信息化無線傳輸網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)同步到Web網(wǎng)站。GPS定位系統(tǒng)用于蜂箱位置信息的收集，當蜂箱被人為移動或者被移出到某一個范圍，GPS會報警提示。

2.數(shù)字化飼養(yǎng)管理系統(tǒng)

蜂農(nóng)通過IRCP協(xié)議直接接入端，通過控制平臺在蜂場進行蜂群管理，借助蜂農(nóng)APP可遠程實時查看、了解蜂群生活和蜂王健康狀態(tài)，獲得實時、準確的蜂場及蜂箱數(shù)據(jù)。蜂農(nóng)隨時隨地記錄蜂群管理、蜂病防治和蜂具消毒、蜂產(chǎn)品的原料加工等信息，還可通過手機將信息上傳至網(wǎng)端。數(shù)字化飼養(yǎng)管理系統(tǒng)可在不驚擾蜜蜂正常生活環(huán)境條件下，實現(xiàn)蜂群智能化管理。

3.數(shù)字化監(jiān)測系統(tǒng)

配置無線傳感技術和設備，設定數(shù)據(jù)上傳間隔，對蜂場的氣象進行快速采集，監(jiān)測溫度、濕度、氣壓、風向和風速氣象參數(shù)，通過有線或無線通訊方式將數(shù)據(jù)上傳至云平臺，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫具備海量存儲功能，可以記錄所有歷史數(shù)據(jù)，能自動生成曲線及報表，便于進行趨勢分析。

4.溯源管理系統(tǒng)

溯源系統(tǒng)包括產(chǎn)品基本信息、溯源軌跡、質檢信息、基地信息四個版塊。單位蜂產(chǎn)品的包裝上都有不同的溯源碼，每個溯源碼就是該產(chǎn)品的“身份證”，通過二維碼識別技術可以追溯到具體的蜂場編號、產(chǎn)地、花源等信息，實現(xiàn)蜂產(chǎn)品從源頭生產(chǎn)、入庫檢測、加工記錄、成品出入等各個環(huán)節(jié)的全程監(jiān)控，嚴格把關每一道工序的質量，并形成有據(jù)可依的產(chǎn)品流程報告，真正實現(xiàn)蜂產(chǎn)品追溯的信息化、快捷化、透明化，使得產(chǎn)品可控、可溯，避免摻雜使假和藥物殘留，確保消費者吃到的每一口蜂蜜都是天然原生態(tài)、無污染的，蜂產(chǎn)品質量有了源頭上的保障。

智慧蜂場是蜂業(yè)發(fā)展的高級階段，能夠實現(xiàn)信息采集和生產(chǎn)管理的有機結合，提高蜂業(yè)信息化水平，改變依靠人工肉眼觀察蜜蜂生活狀態(tài)來判斷蜂蜜產(chǎn)量變化和蜂群健康等情況，以最大幅度降低蜂業(yè)養(yǎng)殖勞動強度，節(jié)約蜂業(yè)養(yǎng)殖資源，提高蜂產(chǎn)品質量和收益，實現(xiàn)蜂業(yè)整體利益平衡發(fā)展。智能化管理、機械化生產(chǎn)，是養(yǎng)蜂業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)的最終目標，研究和開發(fā)數(shù)字化智能蜂場對于推動蜂業(yè)轉型升級具有重要意義。