Акустический анализатор роевого состояния пчелосемей
Изобретение относится к пчеловодству и предназначено для применения при практической работе на индивидуальных и коллективных пасеках для анализа состояния пчелосемьи в процессе ее развития с определением степени состояния. Анализатор содержит выносной микрофон 1, усилитель 2, полосовой фильтр 3, блок автоматической регулировки усиления 4. Выход полосового фильтра 3 подключен к двум частотным каналам: роевого состояния и рабочего состояния пчелосемьи. Канал роевого состояния содержит последовательно соединенные двухкаскадный последовательно-резонансный гираторный узкополосный усилитель 5, первый детектор 6, первый интегратор 7. Канал рабочего состояния пчелосемьи содержит последовательно соединенные узкополосный фильтр 8, второй детектор 9, второй интегратор 10. Выходы первого и второго интеграторов соединены с блоком сравнения 11, выход которого через аналого-цифровой преобразователь 12 соединен с цифровым жидкокристаллическим индикатором 13. Изобретение позволяет повысить достоверность определения роевого состояния семей, а также производительность труда пчеловода при определении состояний пчелосемей за счет оптимальных эргономических характеристик анализатора и простоты пользования им; отследить динамику развития семей в процессе их роста. 1 ил.
Изобретение относится к пчеловодству и предназначено для применения при практической работе на индивидуальных и коллективных пасеках для анализа состояния пчелосемьи в процессе ее развития с определением степени состояния. Степень того или иного состояния пчелосемьи является важнейшей характеристикой, позволяющей отследить развитие семьи в динамике в процессе ее роста и вовремя принять соответствующие меры.
Известно устройство для определения физиологического состояния пчелиной семьи по акустическому шуму (Прибор для акустического контроля физиологического состояния семей // Еськов Е.К., Сапожников A.M., Торопцев А.И. Пчеловодство, 1975, №12, стр.22-23). Устройство основано на анализе интенсивностей сигналов в выделенных частотных полосах, поэтому требует соответствующей квалификации при настройке и калибровке. Его недостатком является сложность и трудоемкость при эксплуатации.
Известно устройство для определения физиологического состояния пчелиной семьи по акустическому шуму (патент РФ №2055473, МПК А01К 57/00, опубл. 10.03.96 г.). Однако устройство недостаточно информативно, требует определенной квалификации по его настройке, а также дополнительной обработки полученной информации, что неудобно в практическом пчеловодстве.
Известно устройство диагностики состояния пчелиных семей по их акустическому шуму (патент РФ №2259041, МПК А01К 47/00, опубл. 27.08.2005 г.), основанное на применении численных методов анализа, которое обладает низкой информативностью, а также большой длительностью получения даже промежуточных данных, а именно двоичных, восьмеричных или десятичных кодов, а также требует расчета характеристик полученного вариационного ряда в виде частот повторения и относительных частостей всех встречающихся в зарегистрированной выборке кодов, и статистических характеристик распределения кодов в виде среднего значения, дисперсии, коэффициента асимметрии и эксцесса, после чего по ним производится распознавание, и на основе полученных кодов и характеристик вариационного ряда должна строиться диаграмма нестационарного процесса звукового сигнала диагностируемой пчелиной семьи.
Диагностика пчелосемьи таким прибором растягивается до 10 мин, не гарантируя при этом достоверных показаний, о которых должен догадываться сам пчеловод. Применение формул и расчетов повышает трудоемкость при пользовании прибором и требует специальных математических знаний. Прибор очень сложен, что снижает его надежность.
Наиболее близким к предложенному является прибор акустической диагностики пчелосемей (Прибор акустической диагностики пчелосемей // Бакомчев И. Радио, 2002, №5, стр.26-27). Прибор содержит выносной микрофон, усилитель с полосовым фильтром и блоком автоматической регулировки усиления, причем выход полосового фильтра соединен с двумя частотными каналами: роевого и рабочего состояний пчелосемьи, включающими однокаскадные параллельно-резонансные гираторные усилители, настроенные соответственно на роевую и рабочую частоты пчелосемьи, и детекторы, выходы которых через блок сравнения соединены с двумя разноцветными светодиодами.
Недостатком такого схемного решения прибора является низкая достоверность определения состояния пчелосемьи. Примененные в схеме однокаскадные параллельно-резонансные гираторные усилители при требуемой избирательности не обладают достаточной устойчивостью, вследствие чего склонны к самовозбуждению, что отмечает и сам автор. При достаточной же устойчивости такие усилители не обладают требуемой избирательностью и коэффициентом усиления, что необходимо для выделения резонансной частоты 225±5 Гц, соответствующей роевому состоянию пчелосемьи (Акустический контроль состояния пчелиных семей // Еськов Е.К. Пчеловодство, 1972, №1, стр.26-27). Для определения рабочего состояния пчелосемьи применен аналогичный однокаскадный параллельно-резонансный гираторный усилитель, настроенный на частоту 265 Гц, тогда как согласно указанному источнику информации спектр частот рабочего состояния определяется не одной конкретной частотой, а полосой частот 250-300 Гц.
Вследствие вышеуказанных причин прибор, построенный по схеме данного типа, не может обеспечить не только определение степени роевого состояния, но и определение с достаточной достоверностью самого состояния.
Недостатком такого схемного решения является также полное отсутствие индикации степени того или иного состояния, а это является важнейшей характеристикой состояния пчелиной семьи, позволяющей отследить развитие семьи в динамике в процессе ее роста, с фиксацией полученного значения в журнале для последующего анализа или в архиве.
Задачей изобретения является:
- повышение достоверности определения роевого состояния пчелосемей за счет точного выделения роевой частоты,
- расширение функциональных возможностей за счет выявления степени роевого состояния пчелосемей, что позволяет отследить динамику развития семей в процессе их роста,
- повышение производительности труда пчеловода при определении состояний пчелосемей за счет оптимальных эргономических характеристик анализатора и простоты пользования им.
Поставленная задача решается акустическим анализатором роевого состояния пчелосемей, содержащим выносной микрофон, усилитель с полосовым фильтром и блоком автоматической регулировки усиления, причем выход полосового фильтра соединен с частотным каналом роевого состояния пчелосемьи и с частотным каналом рабочего состояния пчелосемьи, а выходы каналов через блок сравнения соединены с блоком отображения информации, отличается тем, что частотный канал роевого состояния пчелосемьи содержит последовательно соединенные двухкаскадный последовательно-резонансный гираторный узкополосный усилитель, первый детектор, первый интегратор, а частотный канал рабочего состояния пчелосемьи содержит последовательно соединенные узкополосный фильтр, второй детектор, второй интегратор, причем выходы первого и второго интеграторов соединены с блоком сравнения, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к блоку отображения информации, выполненному в виде цифрового жидкокристаллического индикатора.
Сущность изобретения поясняется приведенной на чертеже структурной схемой акустического анализатора роевого состояния пчелосемей.
Анализатор содержит выносной микрофон 1, усилитель 2, полосовой фильтр 3, блок автоматической регулировки усиления 4. Выход полосового фильтра 3 подключен к двум частотным каналам: роевого состояния и рабочего состояния пчелосемьи. Канал роевого состояния содержит последовательно соединенные двухкаскадный последовательно-резонансный гираторный узкополосный усилитель 5, первый детектор 6, первый интегратор 7. Канал рабочего состояния пчелосемьи содержит последовательно соединенные узкополосный фильтр 8, второй детектор 9, второй интегратор 10. Выходы первого и второго интеграторов соединены с блоком сравнения 11, выход которого через аналого-цифровой преобразователь 12 соединен с цифровым жидкокристаллическим индикатором 13. Все блоки, кроме блока 5, выполнены по типовым схемам и общеизвестны. Блок 5 выполнен по схеме, приведенной в (Применение гиратора в резонансных усилителях и генераторах // Петин Г. Радио, 1996, №11, стр.33-34).
Анализатор работает следующим образом.
Сигнал с микрофона 1 поступает на усилитель 2, где усиливается, далее поступает на полосовой фильтр 3, где усиливается только требуемая информационная полоса частот 200-300 Гц. Блок автоматической регулировки усиления 4 обеспечивает нужное усиление в указанной полосе частот. С полосового фильтра 3 сигнал поступает одновременно на два частотных канала: роевого состояния и рабочего состояния пчелосемьи. В канале роевого состояния сигнал с помощью двухкаскадного последовательно-резонансного гираторного усилителя, настроенного на частоту роевого состояния пчелиной семьи 225±5 Гц, доводится до величины, требуемой для дальнейшего анализа и обработки.
Такой же сигнал поступает на узкополосный фильтр 8 канала рабочего состояния пчелиной семьи. С помощью узкополосного фильтра 8 (250-300 Гц) выделяется спектр рабочего состояния пчелосемьи и доводится до величины, требуемой для дальнейшего анализа и обработки. В дальнейшем эти сигналы детектируются, интегрируются и поступают в блок сравнения 11, где определяется относительная разность между ними. Полученная разность после обработки на аналого-цифровом преобразователе 12 преобразуется в относительную цифровую величину, соответствующую степени состояния пчелиной семьи.
Необходимую точность измерения обеспечивают блоки 5 и 8, с помощью которых получают требуемую избирательность и коэффициент усиления. Цифровой жидкокристаллический индикатор 13 выдает информацию о роевом или рабочем состоянии пчелосемьи с помощью знака перед цифровым показанием индикатора: плюс соответствует рабочему состоянию пчелосемьи, минус - роевому. Цифровое значение индикатора показывает степень роевого или рабочего состояния.
Работа с анализатором проста и сводится к установке выносного микрофона над рамками пчелосемьи, соединению микрофона с помощью кабеля с анализатором, включению анализатора кнопкой включения и получению через 15-30 с данных с индикатора в относительных единицах, характеризующих степень того или иного состояния. Опытный образец прибора выполнен с помощью технологии SMD и на деталях для SMD монтажа, имеет малые габариты, вес и потребляемый ток.
Рабочие параметры прибора:
- размеры прибора, мм: 125×70×25,
- вес без микрофонного кабеля и микрофона, гр: 115,
- размеры выносного микрофона без соединительного кабеля, мм: 65×23×7,
- вес выносного микрофона, гр: 15,
- питание прибора и микрофона - встроенная батарейка или аккумулятор на 9 В,
- потребляемый ток, 6 мА,
- время установления показаний - 15-30 с,
- индикация - цифровая, трехразрядная с минусом при роевом состоянии и с плюсом при рабочем состоянии,
- высота цифр индикатора, мм: 12.
Примеры.
Прибор испытывался на пасеках Башкортостана.
1. Нуримановский район, д. Покровка, пасека Н.
Измерение состояния 10 семей, находящихся в характерных состояниях, показало полное соответствие данных прибора истинным состояниям пчелосемей, роевому и рабочему, а также и промежуточному состоянию, полученным путем переборки гнезд пчелосемей опытным путем. Данные измерений позволяют отследить момент вхождения в роевое состояние, а также динамику развития пчелосемьи в целом.
2. Иглинский район, пос. Улу-Теляк, пасека Я.
Измерение состояния 7 семей показало совпадение показаний прибора с истинными состояниями, полученными путем переборки гнезд из пчелосемей опытным путем.
Многократные испытания прибора проводились также и на пчелосемьях автора, находящихся в различных состояниях. Результаты положительные. Явно роевая семья дает показания около минус 300 ед., рабочие семьи - до плюс 150-250 ед.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить достоверность определения роевого состояния пчелосемей за счет точного выделения роевой частоты; расширить функциональные возможности за счет выявления степени состояния пчелосемей, что позволяет отследить динамику развития семей в процессе их роста; повысить производительность труда пчеловода при определении состояний пчелосемей за счет оптимальных эргономических характеристик анализатора и простоты пользования им.
Акустический анализатор роевого состояния пчелосемей, содержащий выносной микрофон, усилитель с полосовым фильтром и блоком автоматической регулировки усиления, причем выход полосового фильтра соединен с частотным каналом роевого состояния пчелосемьи и с частотным каналом рабочего состояния пчелосемьи, а выходы каналов через блок сравнения соединены с блоком отображения информации, отличающийся тем, что частотный канал роевого состояния пчелосемьи содержит последовательно соединенные двухкаскадный последовательно-резонансный гираторный узкополосный усилитель, первый детектор, первый интегратор, а частотный канал рабочего состояния пчелосемьи содержит последовательно соединенные узкополосный фильтр, второй детектор, второй интегратор, причем выходы первого и второго интеграторов соединены с блоком сравнения, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к блоку отображения информации, выполненному в виде цифрового жидкокристаллического индикатора.
