сотрудник
Казань, Россия
сотрудник
сотрудник
В данной статье рассматривается современное применение цифровых технологий при наблюдении и защите пчёл. Традиционное пчеловодство сталкивается с рядом вопросов по сохранению от негативного воздействия средств химизации. Применение в растениеводстве химических препаратов для роста растений оказывает губительное воздействие на них. Сегодня большое количество агрохолдингов применяют средства химизации в сельском и лесном хозяйствах, при этом, не согласовывая правила обработки в близи находящихся пасек. На основании принятого Федерального закона от 30.12.2020 N 490-ФЗ (ред. от 11.06.2021) "О пчеловодстве в Российской Федерации". По правилам сельскохозяйственные предприятия и организации, в результате применение химических средств для обработки медоносных растений, обязаны за 5 дней до начала работы письменно или через местную печать предупредить об этом предприятия, учреждения, организации и пчеловодов, имеющих пасеки в радиусе до 7 км от обрабатываемых участков, сообщить о применяемом препарате, его токсичности и сроках изоляции. Но в связи с тем, что согласованность между сельскохозяйственными предприятиями и пасечными хозяйствами отсутствует, возникает необходимость применения современного цифрового сервиса для своевременного выявления и предотвращения причин гибели пчёл. Рассматривая традиционное содержание пчелосемей в статье приводится применение современных цифровых технологий для защиты пчёл от внешних климатических и внутренних факторов содержания пчелосемей. По результатам полученных данных предлагается применение аналитических данных для своевременного решения вопросов жизнеобеспечения пчелосемей. В то же время рассматривается система цифрового сервиса по наблюдению и контролю за пчелосемьями, проводится применение цифрового сервиса в пчеловодстве: умный улей, программы цифровой пчеловод.
пчеловодство, цифровой сервис, карты, цифровые технологии, умный улей, датчики, влажность, данные, атмосферное давление
Введение. На сегодняшний день в Республике Татарстан насчитывается около 14 тысяч пасек, на которых вместе с членами семей трудятся около 100 тысяч человек.
Сегодня мы вынуждены наблюдать, как безответственные и безнаказанные аграрии с утра и до вечера в большинстве районов и без оповещения должным образом проводят обработки посевов гербицидами. По официальным данным Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан, только в 2019 году в Татарстане погибло свыше 4,7 тыс. пчелосемей, или 1,9% от общего числа пчелосемей в республике.
Все это вызвано тем, что пчеловоды не владеют достаточной информацией по обрабатываемым территориям. В связи с этим в статье предложено внедрение цифрового сервиса для управления по размещению пасеки. В результате решения данного вопроса предложено применение современных технологий программного сервиса цифровой пчеловод. [1, 2]
Пчеловодство — это не только старейший промысел, но и динамично развивающаяся отрасль современного сельского хозяйства, в котором кустарные методы постепенно вытесняются прогрессивными технологиями, позволяющими не только увеличить добычу продуктов пчеловодства, но и максимально щадяще подходить к пчелиным семьям и окружающей среде.
На сегодняшний день достаточно много работ посвящено результатам российских пчеловодов, но достаточно и не мало информации о проблемах в современном пчеловодстве. Поэтому есть необходимость рассмотреть вариант по решению вышесказанного вопроса, поговорим о проблемах, с которыми сталкиваются пчеловоды.
Говоря о современном пчеловодстве, технология содержания и разведения пчёл за свою историю совершила огромный прыжок с изобретением и развитием улья с подвижными рамками, центробежной медогонки и современных ручных пасечных дымарей. На эти основные методики пчеловодство полагается и сейчас.
Но с развитием цифровых технологий в последнее десятилетие происходят инновации и в пчеловодческой отрасли: возникают изобретения, оптимизирующие добычу меда и снижающие человеческие усилия, повышается популяция пчел, устойчивых к заболеваниям. Достигнуть хорошей рентабельности в сборе меда стало возможно благодаря тому, что появились новые технологии в пчеловодстве [1, 2].
Сегодня трудно представить эффективные пасеки, на которых в той или иной мере не используют современные технологии и инновации. Новейшие разработки генетиков и фармацевтов в области ветеринарии, инженерные новинки и кропотливый труд учёных-селекционеров позволяют не только получать богатый медосбор, но и минимизировать человеческое участие в укладе пчелиных сообществ.
Изучая современные тенденции развития пчеловодства, а также применения цифровых технологий на сегодняшний день применяются современные ульи для мониторинга за состоянием пчел [3].
Условия, материалы и методы. В данной работе применялся анализ разработки системы цифрового сервиса по наблюдению и контролю (Кононова В.М. и Широбокова А.А. организации ООО «АВК»), рассматривались исследования по применению цифровых технологий в пчеловодстве: умный улей, программы цифровой пчеловод.
В качестве исходных данных в данной работе применялись следующие материалы: тестовые данные, полученные при помощи датчиков, установленных на улье и применение цифрового сервиса для безопасного размещения пасеки.
Для выполнения данной работы применялось следующее оборудование:
Цифровой сервис «Умный улей», «Цифровой пчеловод».
Результаты и обсуждение. Технологии выращивания пчел и сбора меда практически не менялась. Пчелы очень привередливые насекомые, которым нужно создавать идеальные условия для жизни, подбирать натуральные материалы и оптимальные локации.
Но и в этой сфере нашлись энтузиасты. Если говорить о разработке и практике умного улья, то в первые о проекте заговорили еще в 2000-х годах, но действительно работающий улей авторы смогли представить в 2015 году.
Наиболее известные иностранные австралийские пчеловоды новаторы по имени Седар и Стюарт Андерсоны. Они прославились на весь мир за счет своего инновационного проекта – автоматизированный улей для сбора меда.
В 2019 году в России наблюдалась повальная гибель пчел. По официальным данным, пчеловоды потеряли свыше 4000 семей. Больше всего пострадали Сибирь, центрально-черноморская зона и ряд других регионов. Из-за этого производители меда понесли очень большие убытки. В связи с этим ученые из Новосибирска приступили к разработке «умного улья», который позволит создать хорошие условия для пчел и предотвратить потери в области пчеловодства. Основное предназначение системы заключается в том, чтобы улучшить условия проживания пчел и минимизировать воздействие на насекомые негативные факторы окружающей среды, в том числе и пагубной деятельности человека.
В настоящее время проблемы пчеловодства — это падение численности пчел при содержании и убытки пасечников являются результатом интенсификации сельского хозяйства. Медоносные пчелы также страдают не только от химических средств, используемых в растениеводстве, но также потери связаны с непрофессионализмом пчеловода.
Поэтому возник вопрос как заблаговременно и оперативно предотвратить гибель пчелосемей. Решением данной задачи стала разработанная система наблюдения и контроля по применению цифровых технологий в современном пчеловодстве. На рисунке 1 представлен умный улей с установленными датчиками контроля.
Рисунок 1 - Умный улей
Данная система состоит из «Умного улья», предназначенного для получения пчеловодом необходимых данных с датчиков улья, позволяющих в любой момент времени определить причину тревожности обитателей улья, вовремя среагировать и принять нужные меры.
Работа с «Умным Ульем» позволяет пчеловодам:
- наблюдать жизнь и изучать поведение пчел при помощи современных технологий;
- собирать и анализировать данные и вести точную аналитику;
- охранять улей и получать оповещение о вторжении или превышении критических параметров внутри улья;
- получать базовые навыки при работе с «интернетом вещей».
Датчики улья, подключенные к плате контроллера, позволяют собрать также информацию о температуре и влажности внутри и снаружи улья, информацию атмосферном давлении, наличии осадков, производить контроль открытия крышки улья и передавать информацию в центр обработки данных.
Рисунок 2 - Параметры датчиков
На рисунке 2 представлены параметры подключённых датчиков, которые позволяют ежедневно контролировать ульи и происходящие в них процессы.
Датчики улья, подключенные к плате контроллера, собирают информацию о температуре и влажности внутри и снаружи улья, атмосферного давления, наличие осадков, контроля открытия крышки улья и передают информацию в центр обработки данных.
Получение наборов данных от датчиков, их расшифровка, понимание проблемы и генерация предложений для ее решения [5].
По данным полученным с умного улья можно установить причину отклонения параметров от нормы за определённый период. В таблице 1 представлена расшифровка параметров датчиков.
Таблица 1 - Расшифровка параметров
|
период |
- дата и время переданных данных |
|
Tamb_degC |
- температура с основной платы, в градусах Цельсия. |
|
GNSS_data_valid |
- датчик передачи GPS координат (1 передает координаты, пусто – не передает) |
|
EP_T |
- температура с датчика барометра, в градусах Цельсия. |
|
EP_P |
- данные с барометра, атмосферное давление в гПа. |
|
EH1_T |
- температура внутри улья, в градусах Цельсия. |
|
EH1_RH |
- влажность внутри улья, в % |
|
EH2_T |
- температура снаружи улья, в градусах Цельсия. |
|
EH2_RH |
- влажность снаружи улья, в % |
|
EW |
- вес улья, в кг. |
|
ES |
- уровень звука внутри улья, в у.е. |
|
is_flipped |
- датчик переворота, если стоит, галочка - то сработал датчик |
|
is_raining |
- датчик дождя, если стоит, галочка - то сработал датчик |
Таким образом, своевременно получая оповещение о наличии угрозы, пчеловоды смогут оперативно предпринять необходимые меры по ее ликвидации, что позволит «спасти» пчелосемьи.
По результатам данных ставится задача анализа и обработки информации:
- выявляются отклонения показателей от нормы;
- моделируется ситуация;
- устанавливается причина возникновения отклонений от нормы;
- предполагаются варианты решения.
В получении больших данных при помощи современной цифровой техники также есть свои недостатки. Одними из них являются эксплуатация системы не одного улья, а целой пасеки. Подключение целой сети и каждого улья - это дорогое удовольствие, требующее больших затрат на закупку датчиков.
Также у большинства пчеловодов, которые планируют внедрить данную технологию возникает вопрос подачи электроэнергии для круглосуточного мониторинга. Большинство пасек ведут сезонную кочевую работу перемещаясь с одного места на другое. Альтернативой можно применить солнечные батареи, установленные на крышке улья [6, 7].
Уже сегодня появляется большое количество компаний, разрабатывающих и производящих современные доступные пасечнику устройства для автоматизации процессов пчеловодства и удаленного наблюдения за пасекой.
Следующим вопросом в данной работе также является одна из самых часто встречающихся и распространённых проблем это размещение пасек на недоступном расстоянии от обрабатываемых территорий гербицидами.
При правильном размещении пасеки пасечник должен владеть своевременной информацией, на каком участке сельхозпроизводитель планирует проводить обработку полей ядохимикатами. Применяя цифровой сервис, пчеловод может выявить участки полей, обрабатываемые гербицидами.
При раскрытии ленты полей можно видеть размещённые культуры, а также при включении слоя обработки гербицидами можно правильно разместить пасеку как это показано на рисунке 3.
Рисунок 3 - Карта программы по размещению культур
На карте поля окрашиваются в определенный цвет в зависимости от степени опасности. Расшифровка степени опасности присутствует на легенде карты.
Исходя из полученных данных, пасечник должен принять решение о степени опасности и, определить зону поражения. На основании чего он принимает необходимые меры, переноса пасеки на безопасное расстояние или принимает решение перекрытия летка в момент обработки.
Вывод. Сегодня при применении современных химических препаратов в растениеводстве и тесном соседстве с пчеловодством стоит острый вопрос как сохранить равновесие в той или иной отрасли. На помощь приходят современные цифровые технологии.
Таким образом, современное пчеловодство не стоит на месте и развивается. Современные программы по цифровому пчеловодству могут оказать помощь по размещению пасек в безопасном месте в радиусе недосягаемости полета пчёл до обрабатываемой химическими препаратами территории. Также можно осуществлять контроль за состоянием и жизнеобеспечением пчелосемей.
1. Вавилова Д. С., Найденышева Е. А., Шашкова И. Г. Цифровые технологии в пчеловодстве // Цифровая экономика: новые вызовы в повышении финансовой грамотности населения: материалы студенческой научно-практической конференции. Рязань: Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А. Костычева. 2020. С. 22-24.
2. Глотова Н. И. Потенциал развития пчеловодства посредством создания единой цифровой платформы // Наука, образование и бизнес: новый взгляд или стратегия интеграционного взаимодействия: материалы международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию со дня рождения первого Президента Кабардино-Балкарской Республики Валерия Мухамедовича Кокова. Нальчик: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова". 2021. С. 179-182.
3. Глотова Н. И. Создание единой цифровой платформы - механизм повышения эффективности пчеловодства (на материалах Алтайского края) // Современные тенденции и перспективы развития агропромышленного и транспортного комплексов России: материалы международной научной конференции. Новосибирск: Издательский центр Новосибирского государственного аграрного университета "Золотой колос". 2021. С. 330-333.
4. Рыбочкин А. Ф., Пугачев М. П., Юхлин В. И. Контроль состояний пчелиных семей по их акустическим шумам // Пчеловодство. 2020. № 4. С. 48-51.
5. Управление поведением живых существ с помощью цифровых технологий / Н. П. Кондратьева, Д. В. Бузмаков, И. Р. Ильясов [и др.] // Евразийское Научное Объединение. 2020. № 8-2(66). С. 107-110.
6. Большин Р. Г., Кондратьева Н. П., Краснолуцкая М. Г. Разработка цифровых автоматизированных систем для управления поведением живых объектов // Тенденции развития науки и образования. 2020. № 65-1. С. 126-129.
7. Мухаметзянов Э. В., Родионов А. С. Автоматизированная система мониторинга и анализа состояния ульев на пасеке // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2017. Т. 13. № 3. С. 51-55.
8. Рыбочкин А. Ф. Автоматизированный контроль состояний пчелиных семей по их акустическим шумам, электрическим и температурным полям // Промышленные асу и контроллеры. 2018. № 1. С. 40-49.
9. Чупахина О. К., Беспалова Т. С. Проблемы современного пчеловодства России // Пчеловодство. 2020. № 3. С. 3-4.
10. Современные проблемы пчеловодства и пути их решения / С. Антимиров, О. Верещака, А. Маннапов, О. Антимирова // Пчеловодство. 2016. № 4. С. 9-11.
11. Рахматуллин И. Х. Роль пчеловодства в современном мире // Актуальные исследования. 2020. № 23-1(26). С. 23-25.
12. Пантюхина С. Современные тенденции научного пчеловодства // Пчеловодство. 2007. № 8. С. 60-61.
13. Кулагин И. С. Проблемы современного пчеловодства // Пчеловодство. 2016. № 2. С. 30-32.
14. Логинов Н. А., Сулейманов С. Р., Сафиоллин Ф. Н. Роль цифровых технологий в сохранении и повышении плодородия почв Республики Татарстан // Плодородие. 2020. № 3(114). С. 26-28.
15. Актуальность разработки экологически безопасных технологий возделывания сельскохозяйственных культур / А. М. Сабирзянов, С. В. Сочнева, Н. А. Логинов, Н. В. Трофимов // Зерновое хозяйство России. 2017. № 2(50). С. 26-29.
