автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки
Классы МПК: | A01K57/00 Устройства для обеспечения роения, предотвращения отлета и для поимки роев; устройства для ловли трутней |
Автор(ы): | Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. |
Патентообладатель(и): | Курский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-01-23 публикация патента:
20.01.1998 |
Использование: сельское хозяйство, в области пчеловодства и найдет применение при практической работе на коллективных и индивидуальных пасеках. Сущность изобретения: система содержит контроллер пасеки 1 с ЭВМ пчеловода 2, приемопередатчиком пасеки 2 и блоком питания пасеки 4 и контроллеры ульев 5, каждый из которых включает приемопередатчик улья 6, частотно-полосовой фильтр 7, управляемый тактовый генератор 8, блок начальной установки 12, счетчик 11, эталонный преобразователь "температура-частота" 14, контрольную рамку 21 с температурными датчиками 22, коммутатор датчиков 17, коммутатор планок 18, блок питания улья 9, блок подтверждения имени 13, блок модуляции 10, коммутатор фотоприемников 19, дешифратор 20, и усилитель фотосигнала 16, причем оптически связанные между собой светодиоды и фотоприемники 23 установлены на промежуточных планках контрольной рамки и контрольная рамка 21 в процессе эксплуатации помещается в межрамочное пространство улья, а на ее боковых планках размещено устройство обработки сигнала контроллера улья. Система может найти широкое применение на коллективных пасеках, позволяя проводить контроль состояния пчелиных семей во время зимовки. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8
Формула изобретения
1. Автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки, содержащая контроллер пасеки, включающий ЭВМ пчеловода, приемопередатчик пасеки и блок питания пасеки, и контроллеры ульев, каждый из которых содержит контрольную рамку с линейками температурных датчиков и устройство обработки сигнала, включающее приемопередатчик улья, частотно-полосовой фильтр, управляемый тактовый генератор, блок начальной установки, счетчик, преобразователь температура частота, коммутатор датчиков, коммутатор планок и блок питания улья, при этом ввод приемопередатчика пасеки посредством первой системной линии связи соединен с первыми вводами приемо-передатчиков ульев, а второй ввод связан с вводом ЭВМ пчеловода, причем первый и второй входы преобразователя температура частота подключены к выходам коммутаторов датчиков и планок, а второй выход приемопередатчика улья соединен с входом частотно-полосового фильтра, первый выход которого связан с вторым входом приемопередатчика улья, при этом первый адресный выход счетчика подключен к адресному входу коммутатора планок, аналоговые входы которого соединены с общими первыми входами температурных датчиков планок, а вторые входы последних через общую шину связаны с аналоговыми входами коммутатора датчиков, причем первый выход блока начальной установки подключен к третьему установочному входу приемопередатчика улья, а второй выход соединен с установочными входами счетчика, и коммутатора датчиков, при этом первый вход блока питания улья связан с выходом блока питания пасеки, а второй вход подключен к общей шине приемопередатчика улья и через вторую шину связи к общему третьему входу приемопередатчика пасеки, причем второй общий выход блока питания пасеки соединен с общей первой шиной связи приемопередатчика пасеки, кроме того, первые выходы блока питания улья связаны с шинами питания приемопередатчика улья, частотно-полосового фильтра и блока начальной установки, а вторые выходы подключены к шинам питания тактового генератора, преобразователя температура частота и коммутаторов датчиков и планок, отличающаяся тем, что в каждый контроллер улья введены блок подтверждения имени, блок модуляции, коммутатор фотоприемников, дешифратор, эталонный преобразователь температура частота и усилитель фотосигнала, а на соответствующих планках контрольной рамки установлены линейки оптически связанных между собой светодиодов и фотоприемников, при этом адресный вход дешифратора соединен с вторым адресным выходом счетчика, третий выход которого связан с управляющим входом блока питания улья, а выходы дешифратора подключены к первым входам светодиодов, вторые входы которых объединены и соединены посредством второй шины питания с вторым входом блока питания улья, причем первые выходы фотоприемников связаны с аналоговыми входами коммутатора фотоприемников, вторые выходы которых объединены и подключены к первому входу усилителя фотосигнала, а второй вход последнего соединен с выходом коммутатора фотоприемников, при этом выход усилителя фотосигнала связан с первым входом блока модуляции, второй вход которого подключен к выходу эталонного преобразователя температура частота, третий вход соединен с выходом преобразователя температура-частота, четвертый тактирующий вход объединен со счетным входом счетчика и подключен к выходу управляемого тактового генератора, а пятый установочный вход соединен с вторым выходом блока начальной установки и с установочным входом коммутатора фотоприемников, причем первый тактовый выход блока модуляции связан с тактовыми входами коммутаторов датчиков и фотоприемников, второй управляющий выход подключен к управляющему входу коммутатора фотоприемников, а третий информационный выход соединен с четвертым информационным входом приемопередатчика улья, пятый вход которого связан с выходом блока подтверждения имени, при этом второй выход частотно-полосового фильтра подключен к управляемому входу управляемого тактового генератора и входу включения блока питания улья, первые выходы которого связаны с шиной питания блока подтверждения имени, а вторые выходы соединены с шинами питания эталонного преобразователя температура частота, блока модуляции, усилителя фотосигнала, коммутатора фотоприемников и дешифратора. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что контрольная рамка состоит из верхней и нижней планок, четырех боковых планок, закрепленных попарно в торцах верхней и нижней планок, и двух промежуточных планок, расположенных на одной из сторон контрольной рамки с возможностью перемещения вдоль верхней и нижней планок, при этом устройство обработки сигнала контроллера улья установлено на боковых планках, линейки температурных датчиков размещены на обеих промежуточных планках, а линейки светодиодов и фотоприемников расположены на различных промежуточных планках.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области пчеловодства и найдет применение в содержании пчелиных семей, позволит дистанционно без нарушения микроклимата в улье контролировать состояния пчелиных семей во время зимовки. Известны автоматизированные системы для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельность пчелиных семей [1]Эти системы имеют недостатки: сложность размещения температурных датчиков и схемных построений в улье, большое количество проводных соединений на пасеке, узкие функциональные возможности для контроля пчелосемей во время зимовки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является автоматизированная система круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей [2] содержащая контроллер пасеки с ЭВМ и контроллеры ульев, каждый из которых включает размещенные на ульевых рамках с вощинодержателями датчики температуры, выполненные в виде матриц, коммутаторов рамок и датчиков температуры, блок питания, счетчик рамок и измерительный блок, выполненный в виде преобразователя "температура-частота", входы которого соединены с аналоговыми выходами коммутаторов рамок и датчиков температуры, при этом первые выходы датчиков температуры всех рамок улья объединены между собой и связаны с аналоговыми входами коммутатора датчиков, а вторые выходы датчиков температуры каждой рамки соединены с общим проводом сетки вощинодержателя соответствующей рамки и подключены к аналоговым входам коммутатора рамок, тактовый вход которого соединен с выходом счетчика рамок, при этом выход блока питания соединен с шиной питания данного контроллера улья, контроллер пасеки снабжен приемопередающим блоком, подключенным посредством основной информационной шины к ЭВМ, а каждый контроллер улья снабжен собственным приемопередающим блоком, блоком начальной установки, частотным полосовым фильтром, тактовым генератором, преобразователем "температура эталонная температура", коммутатором "температура эталонная температура" и шинным формирователем, при этом приемопередающие блоки ульевых контроллеров посредством линии связи соединены между собой и с приемопередающим блоком контроллера пасеки, причем в каждом контроллере улья выход блока начальной установки связан с объединенными между собой входом установки счетчика рамок, входом установки коммутатора датчиков, входом установки коммутатора "температура эталонная температура" и входом начальной установки собственного приемопередающего блока, соединенного посредством дополнительной информационной шины с первым выходом шинного формирователя и входом частотного полосового фильтра, выход которого подключен к первому управляющему входу приемопередающего блока данного контроллера улья, а первый и второй управляющие выходы последнего связаны соответственно с управляющим входом шинного формирователя и входом переключения коммутатора "температура - эталонная температура", выход тактового генератора соединен с первым входом шинного формирователя, второй вход которого подключен к выходу коммутатора "температура эталонная температура", а выход связан с тактовым входом коммутатора датчиков и входом счетчика рамок, выход счетчика рамок соединен с вторым управляющим входом приемопередающего блока этого контроллера улья, а первый и второй входы коммутатора "температура эталонная температура" подключены к выходам преобразователя "температура частота" и преобразователя "температура эталонная температура". Недостатком системы является сложность размещения температурных датчиков на рамке, большое количество проводных соединений в улье, узкие функциональные возможности контроля состояния пчелиного клуба во время зимовки, низкая надежность связи. Для решения поставленной задачи в автоматизированную систему для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки, содержащую контроллер пасеки, включающий ЭВМ пчеловода, приемопередатчик пасеки и блок питания пасеки, и контроллеры ульев, каждый из которых содержит контрольную рамку с линейками температурных датчиков и устройство обработки сигнала, включающее приемопередатчик улья, частотно-полосовой фильтр, управляемый тактовый генератор, блок начальной установки, счетчик, преобразователь "температура-частота", коммутатор датчиков, коммутатор планок и блок питания улья, при этом ввод приемопередатчика пасеки посредством первой системной линии связи соединен с первыми вводами приемопередатчиков ульев, а второй ввод связан с вводом ЭВМ пчеловода, причем первый и второй входы преобразователя "температура-частота" подключены к выходам коммутаторов датчиков и планок, а второй выход приемопередатчика улья соединен с входом частотно-полосового фильтра, первый выход которого связан с вторым входом приемопередатчика улья, при этом первый адресный выход счетчика подключен к адресному входу коммутатора планок, аналоговые входы которого соединены с общими первыми входами температурных датчиков планок, а вторые входы последних через общую шину связаны с аналоговыми входами коммутатора датчиков, причем первый выход блока начальной установки подключен к третьему установочному входу приемопередатчика улья, а второй выход соединен с установочными входами счетчика, и коммутатора датчиков, при этом первый вход блока питания улья связан с выходом блока питания пасеки, а второй вход подключен к общей шине приемопередатчика улья и через вторую шину связи к общему третьему входу приемопередатчика пасеки, причем второй общий выход блока питания пасеки соединен с общей первой шиной связи приемопередатчика пасеки, кроме того, первые выходы блока питания улья связаны с шинами питания приемопередатчика улья, частотно-полосового фильтра и блока начальной установки, а вторые выходы подключены к шинам питания тактового генератора, преобразователя "температура-частота" и коммутаторов датчиков и планок, в каждый контроллер улья введены блок подтверждения имени, блок модуляции, коммутатор фотоприемников, дешифратор, эталонный преобразователь "температура-частота" и усилитель фотосигнала, а на соответствующих планках контрольной рамки установлены линейки оптически связанных между собой светодиодов и фотоприемников, при этом адресный вход дешифратора соединен с вторым адресным выходом счетчика, третий выход которого связан с управляющим входом блока питания улья, а выходы дешифратора подключены к первым входам светодиодов, вторые входы которых объединены и соединены посредством второй шины питания с вторым входом блока питания улья, причем первые выходы фотоприемников связаны с аналоговыми входами коммутатора фотоприемников, вторые выходы которых объединены и подключены к первому входу усилителя фотосигнала, а второй вход последнего соединен с выходом коммутатора фотоприемников, при этом выход усилителя фотосигнала связан с первым входом блока модуляции, второй вход которого подключен к выходу эталонного преобразователя "температура-частота", третий вход соединен с выходом преобразователя "температура-частота", четвертый тактирующий вход объединен со счетным входом счетчика и подключен к выходу управляемого тактового генератора, а пятый установочный вход соединен с вторым выходом блока начальной установки и с установочным входом коммутатора фотоприемников, причем первый тактовый выход блока модуляции связан с тактовыми входами коммутаторов датчиков и фотоприемников, второй управляющий выход подключен к управляющему входу коммутатора фотоприемников, а третий информационный выход соединен с четвертым информационным входом приемопередатчика улья, пятый вход которого связан с выходом блока подтверждения имени, при этом второй выход частотно-полосового фильтра подключен к управляемому входу управляемого тактового генератора и входу включения блока питания улья, первые выходы которого связаны с шиной питания блока подтверждения имени, а вторые выходы соединены с шинами питания эталонного преобразователя "температура-частота", блока модуляции, усилителя фотосигнала, коммутатора фотоприемников и дешифратора, контрольная рамка состоит из верхней и нижней планок, четырех боковых планок, закрепленных попарно в торцах верхней и нижней планок, и двух промежуточных планок, расположенных на одной из сторон контрольной рамки с возможностью перемещения вдоль верхней и нижней планок, при этом устройство обработки сигнала контроллера улья установлено на боковых планках, линейки температурных датчиков размещены на обеих промежуточных планках, а линейки светодиодов и фотоприемников расположены на различных промежуточных планках. На фиг. 1 приведена структурная схема автоматизированной системы для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки; на фиг. 2, 3 конструкция контрольной рамки с температурными датчиками, светодиодами и фотоприемниками; на фиг. 4 формы временных сигналов обмена ЭВМ с контроллером улья; на фиг. 5-8 алгоритм работы автоматизированной системы для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки. Автоматизированная система для контроля состояний пчелиных семей во время зимовки содержит (фиг. 1) контроллер пасеки 1, ЭВМ пчеловода 2, приемопередатчик пасеки 3, блок питания пасеки 4, контроллеры ульев 5, приемопередатчик улья 6, частотно-полосовой фильтр 7, управляемый тактовый генератор 8, блок питания улья 9, блок модуляции 10, счетчик 11, блок начальной установки 12, блок подтверждения имени 13, эталонный преобразователь "температура частота" 14, преобразователь "температура частота" 15, усилитель фотосигнала 16, коммутатор датчиков 17, коммутатор планок 18, коммутатор фотоприемников 19, дешифратор 20, контрольная рамка 21, первая планка с термодатчиками 22, фотоприемниками 23, вторая планка с термодатчиками 22 и светодиодами 24, шина температурных датчиков 25, первая шина коммутатора планки 26, вторая шина коммутатора планки 27, первая адресная шина счетчика 28, шина фотоприемников 29, шина дешифратора 30, выходная шина коммутатора датчиков 31, выходная шина коммутатора планок 32, общая шина усилителя фотосигнала 33, выходная шина коммутатора фотоприемников 34, вторая адресная шина счетчика 35, выходная шина эталонного преобразователя 36, выходная шина преобразователя 37, шина блока подтверждения имени 38, информационный выход блока модуляции 39, первая установочная шина блока начальной установки 40, вторая установочная шина блока начальной установки 41, тактирующая шина управляемого тактового генератора 42, модулирующий вход блока модуляции 43, тактовый выход блока модуляции 44, управляющая шина коммутатора фотоприемников 45, шина имени 46, первый выход частотно-полосового фильтра 47, второй выход частотно-полосового фильтра 48, первые выходные шины блока питания улья 49, вторые выходные шины блока питания улья 50, управляющая шина блока питания улья 51, общая шина связи 52, шина связи 53, шина питания пасеки 54, шина обмена информацией 55. Конструктивно контрольная рамка 21 (фиг. 2) состоит из верхней (56) и нижней планок (57), четырех боковых планок (58), расположенных по две с каждой стороны в торцах верхней и нижней планок с учетом подвесок на верхней планке, двух планок (59, 60), расположенных в одной плоскости с одной стороны контрольной рамки, на которых размещены в линейку температурные датчики (61), при этом на одной планке дополнительно размещена линейка фотоприемников (62), а на другой планке линейка светодиодов (63), причем светодиоды и фотоприемники (62, 63) оптически связаны между собой. Планки (59, 60) с датчиками (61, 62, 63) могут перемещаться вдоль верхней и нижней планок (56, 57). Месторасположение этих планок устанавливается пчеловодом в ходе практической эксплуатации (индивидуально для каждой пчелосемьи в зависимости от того, как сформировался пчелиный клуб осенью перед зимовкой). Схема расположения радиоэлементов, входящих в состав контроллера улья 5, приведена на фиг. 3. Радиоэлементы (64) располагаются на четырех боковых планках (58), находятся между боковыми планками. Боковые планки (58) крепятся к верхней (56) и нижней (57) планкам. Верхняя планка длиннее нижней планки с учетом длины на подвеску. Непосредственное размещение радиоэлементов (фиг. 3, поз. 64) на контрольной рамке 21 позволяет приблизить их к датчикам, что значительно уменьшает длину проводов в улье. Из контрольной рамки (т.е. из контроллера улья 5) выходит всего 3 проводника. Автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки работает следующим образом. Контроллер пасеки 1 запитывается от сети или от автономного блока питания пасеки 4. Приемопередатчик пасеки запитывается от блока питания ЭВМ пчеловода 2. В ЭВМ пчеловода 2 вводится программа с магнитного носителя. После ввода программы на экране видеомонитора ЭВМ пчеловода 2 выводится информация о готовности работы системы. Контроллеры ульев 5 запитываются от блоков питаний ульев 9, которые могут быть автономными или же запитываются по шине питания пасеки 53 и общей шине связи 51 от блока питания пасеки 4. В момент включения блока питания улья 9 напряжение появляется на первых выходных шинах 49 блока питания улья 9, которое запитывает приемопередатчик улья 6, частотный полосовой фильтр 7, блок подтверждения имени 13, блок начальной установки 12, на первой установочной шине 40 которого вырабатывается сигнал, устанавливающий приемопередатчик улья 6 в режим приема. На первом 47 выходе частотно-полосового фильтра 7 устанавливается высокий "единичный" уровень (фиг. 4, б). По запросу пчеловода в ЭВМ пчеловода 2 через клавиатуры вводятся режимы "Калибровка температурных датчиков" и "Проверка оптических датчиков". Контрольные рамки 21 в этот момент из ульев вынуты. Алгоритм работы ЭВМ пчеловода 2 приведен на фиг. 5-8. ЭВМ пчеловода 2 через приемопередатчик пасеки 3, шину связи 52 выдает номер улья, который закодирован частотой имени запрашиваемого контроллера улья 5 (эпюра сигнала приведена на фиг. 4,а). Частота имени через приемопередатчик улья 6, шину имени 46 поступает в частотно-полосовой фильтр 7. Через
![автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки, патент № 2101943](/images/patents/370/2101037/964.gif)
![автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки, патент № 2101943](/images/patents/370/2101037/964.gif)
![автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки, патент № 2101943](/images/patents/370/2101118/8773.gif)
![автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки, патент № 2101943](/images/patents/370/2101118/8773.gif)
![автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки, патент № 2101943](/images/patents/370/2101118/8773.gif)
![автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки, патент № 2101943](/images/patents/370/2101118/8773.gif)
1. SU, патент, 1739427, кл. A 01 K 57/00, 1992 г. 2. SU, патент, 2038778, кл. A 01 K 57/00, 1995 г. 3. Ивлев А.И. и др. В чудесном мире пчел, Лениздат, 1988 г.
Класс A01K57/00 Устройства для обеспечения роения, предотвращения отлета и для поимки роев; устройства для ловли трутней