智能蜂箱管理系统

程巍+曾柏伟+孙宪忠+陈坦德

摘 要：针对目前蜜蜂养殖中广泛存在的生产规模小，劳动量大，蜂箱内温湿度难检测控制，摇蜜时间难以把握，蜂蜜质量差等问题，“蜜蜂之家”对使用广泛的活框蜂箱进行了结构优化和智能化改造以及管理系统开发。“蜜蜂之家”由智能化蜂箱、蜂箱管理系统、太阳能供电系统、用户终端四部分组成，可同时满足定地和转地养蜂生产需求，具有体积小、准确度高、性能优良、安装简单、使用方便、远程控制、界面人性化等优点。“蜜蜂之家”对蜂箱进行的智能化改造和将组网管理思想应用于实际蜜蜂生产在国内尚属首例，为蜜蜂养殖业的现代化、信息化发展开辟了新思路。同时，“蜜蜂之家”依托于信息科学与物联网技术，在对现有活框蜂箱进行智能化改造的基础上，开发了相应的智能化活框蜂箱及其管理系统，从而有助于实现蜜蜂养殖的现代化和信息化。

关键词：蜜蜂之家；智能蜂箱；远程控制；物联网

1 “蜜蜂之家”工作原理

本文介绍的“蜜蜂之家”对活框蜂箱进行了结构优化和智能化改造，使之成为智能化蜂箱，以此构建信息化管理养蜂场的最小个体。作品蜂箱管理系统由多蜂箱控制平台和Web网站构成。通过无线串口定时逐个访问蜂场内所有蜂箱，获取智能化蜂箱内的温度、湿度和蜂箱的重量等参数。多蜂箱控制平台将蜂场内所有蜂箱参数综合处理后，通过HTTP协议和自主设计的数据包格式将数据同步到Web网站。蜂农或蜂场管理人员均可以通过蜂箱管理网站获取多角度的数据处理结果。作品还设计了一套太阳能供电系统，满足转地养蜂的用电接入需求。其系统整体框图如图1所示。

2 具体实施

2.1 蜂箱结构优化

2.1.1 平面隔王板稳固巢框设计

在搬运或运输蜂箱过程中，蜂车强烈颠簸或碰撞会造成巢脾的跳动，使蜜蜂躁动，蜂箱内温度升高，严重时会造成跑蜂和分蜂。作品在隔王板两边近边缘添加固定横木，加固巢框与蜂箱连接，防止转运蜂箱时巢框跳动。

2.1.2 巢框固定齿状嵌合设计

在蜂箱搬运或运输过程中，会造成巢脾之间距离产生变化，造成巢脾相互挤压，在堵死蜂路的同时，也使生活在相邻巢脾上的蜜蜂挤压死亡。作品在巢框横梁与底部两侧增加尖角与凹槽，巢框横梁左右两端尖角与凹槽方向相反，尖角与凹槽可以相互嵌合，保证巢框最小间距。

图 1 系统整体框图

2.2 螺旋伸缩固定脚设计

在蜂箱底座四脚安装螺旋伸缩支撑脚，通过旋转螺杆，可以调节四脚高度，每只脚有150 mm伸缩余量，可以满足在许多地形的平稳放置，最大可放置斜坡角度为19°。

2.3 蜂箱的智能化改造

由于平面隔王板位于活框蜂箱的中心，对信息的采集及环境的调控都十分有利，所以作品对活框蜂箱的智能化改造主要集中在平面隔王板上。自主设计的新型平面隔王板具有检测及调控蜂箱内温度、湿度，无线数据传输的功能。在蜂箱下方设计了称重底盘，用于检测蜂箱重量，通过一定的算法可较准确的计算出蜂箱内的蜂蜜产量。改造好的智能蜂箱如图2所示。

图 2 改造好的智能蜂箱实物图

3 基于智能蜂箱的管理系统

在构建智能化蜂箱的基础上，本作品又以其为个体，设计了一套蜂箱管理系统。蜂箱管理系统由多蜂箱控制平台和蜂箱管理Web网站构成，两者之间通过GPRS进行数据同步。蜂箱管理系统是作品设计信息化蜜蜂养殖的用户直接接入端。用户可以通过多蜂箱控制平台在蜂场对蜂箱进行组网管理，也可以通过短信与之交互进行管理。

4 创新点和市场前景

4.1 新型平面隔王板设计

在保证传统平面隔王板的功能的同时，设计了方便装拆的风扇插槽、控制盒接口和供电控制集线槽。设计充分地利用了平面隔王板在蜂箱内中心的位置优势，使温湿度监测与调控均能达到最好的效果。在平面隔王板上进行智能化改造，避免了蜂箱主体的更换，节约成本。

4.2 蜂箱多参数传感融合应用

智能化蜂箱融合了温度传感、湿度传感和重量传感等传感技术，定时监测蜜蜂生活生产环境，及时反映蜂农最关心的蜂箱内参数。相对蜂农频繁通过打开蜂箱肉眼观察依靠经验判断蜂群及巢脾蜜量，该应用可以科学地将反映蜂箱内环境参数，减少蜂农开箱对蜜蜂造成的干扰，并能帮助蜂农科学合理地取蜜。

4.3 一对多的网络设计思想

从多蜂箱控制平台与智能化蜂箱的网络结构到蜂箱管理Web网站与蜂箱管理系统的网络结构都是点到多点（PTMP）的网络设计思路的体现。点到多点的网络结构有易于维护、安全性高等特点，适宜主从关系的网络。同时Web站点对多蜂箱系统的管理对养蜂技术交流、全国性区域性分析等方面都有重要的意义。Web站点的部分信息公开化，还能为蜂蜜质量判定提供辅助材料。

4.4 市场前景

该“蜜蜂之家”将大量蜂箱互联统一管理，可以减少人力投入，降低劳动强度，大幅度减少开箱次数，减少蜂箱内环境的人为干扰，增加了蜂业生产的科学性，对蜂业生产有实际的指导意义。随着蜂业生产模式的转变，科学性的提升，有利于蜂农投入更少人力为蜜蜂营造更适宜的环境，掌握更适宜的摇蜜时机。使用蜜蜂之家的使用不仅可以节约成本，还可以使增加蜂蜜产量，同时也有利于蜂蜜质量的提升，故市场应用前景广阔。

摘 要：针对目前蜜蜂养殖中广泛存在的生产规模小，劳动量大，蜂箱内温湿度难检测控制，摇蜜时间难以把握，蜂蜜质量差等问题，“蜜蜂之家”对使用广泛的活框蜂箱进行了结构优化和智能化改造以及管理系统开发。“蜜蜂之家”由智能化蜂箱、蜂箱管理系统、太阳能供电系统、用户终端四部分组成，可同时满足定地和转地养蜂生产需求，具有体积小、准确度高、性能优良、安装简单、使用方便、远程控制、界面人性化等优点。“蜜蜂之家”对蜂箱进行的智能化改造和将组网管理思想应用于实际蜜蜂生产在国内尚属首例，为蜜蜂养殖业的现代化、信息化发展开辟了新思路。同时，“蜜蜂之家”依托于信息科学与物联网技术，在对现有活框蜂箱进行智能化改造的基础上，开发了相应的智能化活框蜂箱及其管理系统，从而有助于实现蜜蜂养殖的现代化和信息化。

关键词：蜜蜂之家；智能蜂箱；远程控制；物联网

1 “蜜蜂之家”工作原理

本文介绍的“蜜蜂之家”对活框蜂箱进行了结构优化和智能化改造，使之成为智能化蜂箱，以此构建信息化管理养蜂场的最小个体。作品蜂箱管理系统由多蜂箱控制平台和Web网站构成。通过无线串口定时逐个访问蜂场内所有蜂箱，获取智能化蜂箱内的温度、湿度和蜂箱的重量等参数。多蜂箱控制平台将蜂场内所有蜂箱参数综合处理后，通过HTTP协议和自主设计的数据包格式将数据同步到Web网站。蜂农或蜂场管理人员均可以通过蜂箱管理网站获取多角度的数据处理结果。作品还设计了一套太阳能供电系统，满足转地养蜂的用电接入需求。其系统整体框图如图1所示。

2 具体实施

2.1 蜂箱结构优化

2.1.1 平面隔王板稳固巢框设计

在搬运或运输蜂箱过程中，蜂车强烈颠簸或碰撞会造成巢脾的跳动，使蜜蜂躁动，蜂箱内温度升高，严重时会造成跑蜂和分蜂。作品在隔王板两边近边缘添加固定横木，加固巢框与蜂箱连接，防止转运蜂箱时巢框跳动。

2.1.2 巢框固定齿状嵌合设计

在蜂箱搬运或运输过程中，会造成巢脾之间距离产生变化，造成巢脾相互挤压，在堵死蜂路的同时，也使生活在相邻巢脾上的蜜蜂挤压死亡。作品在巢框横梁与底部两侧增加尖角与凹槽，巢框横梁左右两端尖角与凹槽方向相反，尖角与凹槽可以相互嵌合，保证巢框最小间距。

图 1 系统整体框图

2.2 螺旋伸缩固定脚设计

在蜂箱底座四脚安装螺旋伸缩支撑脚，通过旋转螺杆，可以调节四脚高度，每只脚有150 mm伸缩余量，可以满足在许多地形的平稳放置，最大可放置斜坡角度为19°。

2.3 蜂箱的智能化改造

由于平面隔王板位于活框蜂箱的中心，对信息的采集及环境的调控都十分有利，所以作品对活框蜂箱的智能化改造主要集中在平面隔王板上。自主设计的新型平面隔王板具有检测及调控蜂箱内温度、湿度，无线数据传输的功能。在蜂箱下方设计了称重底盘，用于检测蜂箱重量，通过一定的算法可较准确的计算出蜂箱内的蜂蜜产量。改造好的智能蜂箱如图2所示。

图 2 改造好的智能蜂箱实物图

3 基于智能蜂箱的管理系统

在构建智能化蜂箱的基础上，本作品又以其为个体，设计了一套蜂箱管理系统。蜂箱管理系统由多蜂箱控制平台和蜂箱管理Web网站构成，两者之间通过GPRS进行数据同步。蜂箱管理系统是作品设计信息化蜜蜂养殖的用户直接接入端。用户可以通过多蜂箱控制平台在蜂场对蜂箱进行组网管理，也可以通过短信与之交互进行管理。

4 创新点和市场前景

4.1 新型平面隔王板设计

在保证传统平面隔王板的功能的同时，设计了方便装拆的风扇插槽、控制盒接口和供电控制集线槽。设计充分地利用了平面隔王板在蜂箱内中心的位置优势，使温湿度监测与调控均能达到最好的效果。在平面隔王板上进行智能化改造，避免了蜂箱主体的更换，节约成本。

4.2 蜂箱多参数传感融合应用

智能化蜂箱融合了温度传感、湿度传感和重量传感等传感技术，定时监测蜜蜂生活生产环境，及时反映蜂农最关心的蜂箱内参数。相对蜂农频繁通过打开蜂箱肉眼观察依靠经验判断蜂群及巢脾蜜量，该应用可以科学地将反映蜂箱内环境参数，减少蜂农开箱对蜜蜂造成的干扰，并能帮助蜂农科学合理地取蜜。

4.3 一对多的网络设计思想

从多蜂箱控制平台与智能化蜂箱的网络结构到蜂箱管理Web网站与蜂箱管理系统的网络结构都是点到多点（PTMP）的网络设计思路的体现。点到多点的网络结构有易于维护、安全性高等特点，适宜主从关系的网络。同时Web站点对多蜂箱系统的管理对养蜂技术交流、全国性区域性分析等方面都有重要的意义。Web站点的部分信息公开化，还能为蜂蜜质量判定提供辅助材料。

4.4 市场前景

该“蜜蜂之家”将大量蜂箱互联统一管理，可以减少人力投入，降低劳动强度，大幅度减少开箱次数，减少蜂箱内环境的人为干扰，增加了蜂业生产的科学性，对蜂业生产有实际的指导意义。随着蜂业生产模式的转变，科学性的提升，有利于蜂农投入更少人力为蜜蜂营造更适宜的环境，掌握更适宜的摇蜜时机。使用蜜蜂之家的使用不仅可以节约成本，还可以使增加蜂蜜产量，同时也有利于蜂蜜质量的提升，故市场应用前景广阔。

摘 要：针对目前蜜蜂养殖中广泛存在的生产规模小，劳动量大，蜂箱内温湿度难检测控制，摇蜜时间难以把握，蜂蜜质量差等问题，“蜜蜂之家”对使用广泛的活框蜂箱进行了结构优化和智能化改造以及管理系统开发。“蜜蜂之家”由智能化蜂箱、蜂箱管理系统、太阳能供电系统、用户终端四部分组成，可同时满足定地和转地养蜂生产需求，具有体积小、准确度高、性能优良、安装简单、使用方便、远程控制、界面人性化等优点。“蜜蜂之家”对蜂箱进行的智能化改造和将组网管理思想应用于实际蜜蜂生产在国内尚属首例，为蜜蜂养殖业的现代化、信息化发展开辟了新思路。同时，“蜜蜂之家”依托于信息科学与物联网技术，在对现有活框蜂箱进行智能化改造的基础上，开发了相应的智能化活框蜂箱及其管理系统，从而有助于实现蜜蜂养殖的现代化和信息化。

关键词：蜜蜂之家；智能蜂箱；远程控制；物联网

1 “蜜蜂之家”工作原理

本文介绍的“蜜蜂之家”对活框蜂箱进行了结构优化和智能化改造，使之成为智能化蜂箱，以此构建信息化管理养蜂场的最小个体。作品蜂箱管理系统由多蜂箱控制平台和Web网站构成。通过无线串口定时逐个访问蜂场内所有蜂箱，获取智能化蜂箱内的温度、湿度和蜂箱的重量等参数。多蜂箱控制平台将蜂场内所有蜂箱参数综合处理后，通过HTTP协议和自主设计的数据包格式将数据同步到Web网站。蜂农或蜂场管理人员均可以通过蜂箱管理网站获取多角度的数据处理结果。作品还设计了一套太阳能供电系统，满足转地养蜂的用电接入需求。其系统整体框图如图1所示。

2 具体实施

2.1 蜂箱结构优化

2.1.1 平面隔王板稳固巢框设计

在搬运或运输蜂箱过程中，蜂车强烈颠簸或碰撞会造成巢脾的跳动，使蜜蜂躁动，蜂箱内温度升高，严重时会造成跑蜂和分蜂。作品在隔王板两边近边缘添加固定横木，加固巢框与蜂箱连接，防止转运蜂箱时巢框跳动。

2.1.2 巢框固定齿状嵌合设计

在蜂箱搬运或运输过程中，会造成巢脾之间距离产生变化，造成巢脾相互挤压，在堵死蜂路的同时，也使生活在相邻巢脾上的蜜蜂挤压死亡。作品在巢框横梁与底部两侧增加尖角与凹槽，巢框横梁左右两端尖角与凹槽方向相反，尖角与凹槽可以相互嵌合，保证巢框最小间距。

图 1 系统整体框图

2.2 螺旋伸缩固定脚设计

在蜂箱底座四脚安装螺旋伸缩支撑脚，通过旋转螺杆，可以调节四脚高度，每只脚有150 mm伸缩余量，可以满足在许多地形的平稳放置，最大可放置斜坡角度为19°。

2.3 蜂箱的智能化改造

由于平面隔王板位于活框蜂箱的中心，对信息的采集及环境的调控都十分有利，所以作品对活框蜂箱的智能化改造主要集中在平面隔王板上。自主设计的新型平面隔王板具有检测及调控蜂箱内温度、湿度，无线数据传输的功能。在蜂箱下方设计了称重底盘，用于检测蜂箱重量，通过一定的算法可较准确的计算出蜂箱内的蜂蜜产量。改造好的智能蜂箱如图2所示。

图 2 改造好的智能蜂箱实物图

3 基于智能蜂箱的管理系统

在构建智能化蜂箱的基础上，本作品又以其为个体，设计了一套蜂箱管理系统。蜂箱管理系统由多蜂箱控制平台和蜂箱管理Web网站构成，两者之间通过GPRS进行数据同步。蜂箱管理系统是作品设计信息化蜜蜂养殖的用户直接接入端。用户可以通过多蜂箱控制平台在蜂场对蜂箱进行组网管理，也可以通过短信与之交互进行管理。

4 创新点和市场前景

4.1 新型平面隔王板设计

在保证传统平面隔王板的功能的同时，设计了方便装拆的风扇插槽、控制盒接口和供电控制集线槽。设计充分地利用了平面隔王板在蜂箱内中心的位置优势，使温湿度监测与调控均能达到最好的效果。在平面隔王板上进行智能化改造，避免了蜂箱主体的更换，节约成本。

4.2 蜂箱多参数传感融合应用

智能化蜂箱融合了温度传感、湿度传感和重量传感等传感技术，定时监测蜜蜂生活生产环境，及时反映蜂农最关心的蜂箱内参数。相对蜂农频繁通过打开蜂箱肉眼观察依靠经验判断蜂群及巢脾蜜量，该应用可以科学地将反映蜂箱内环境参数，减少蜂农开箱对蜜蜂造成的干扰，并能帮助蜂农科学合理地取蜜。

4.3 一对多的网络设计思想

从多蜂箱控制平台与智能化蜂箱的网络结构到蜂箱管理Web网站与蜂箱管理系统的网络结构都是点到多点（PTMP）的网络设计思路的体现。点到多点的网络结构有易于维护、安全性高等特点，适宜主从关系的网络。同时Web站点对多蜂箱系统的管理对养蜂技术交流、全国性区域性分析等方面都有重要的意义。Web站点的部分信息公开化，还能为蜂蜜质量判定提供辅助材料。

4.4 市场前景

该“蜜蜂之家”将大量蜂箱互联统一管理，可以减少人力投入，降低劳动强度，大幅度减少开箱次数，减少蜂箱内环境的人为干扰，增加了蜂业生产的科学性，对蜂业生产有实际的指导意义。随着蜂业生产模式的转变，科学性的提升，有利于蜂农投入更少人力为蜜蜂营造更适宜的环境，掌握更适宜的摇蜜时机。使用蜜蜂之家的使用不仅可以节约成本，还可以使增加蜂蜜产量，同时也有利于蜂蜜质量的提升，故市场应用前景广阔。