УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ МИКРОКЛИМАТА В УЛЬЯХ ПАСЕКИ
DEVICE FOR REGULATION OF MICROCLIMATE IN APIARIES BEEHIVES

Изобретение относится к области пчеловодства и может найти применение на индивидуальных и коллективных пасеках для повышения адекватности и точности регулирования микроклимата в ульях пасеки в зимне-весенние периоды года за счет изменения уровня подводимой мощности отдельными нагревателями для подогрева воды, что будет способствовать увеличению откладки количества яиц пчелиной маткой и динамики развития семьи.
В переходный период пчелиных особей от диапаузы к периоду репродукции происходит изменение параметров микроклимата в улье. С появлением расплода температурный режим гнезда пчелиной семьи изменяется в сторону повышения температуры. В зоне расплода пчелы начинают поддерживать наиболее стабильную и высокую температуру 32-34°С.
В период зимнего покоя пчелы расходуют сравнительно небольшое количество кормов. Расход кормов увеличивается с началом выкармливания расплода, т.е. начиная с конца января начало февраля, и все время растет. При обильных и качественных кормовых запасах матка откладывает больше яиц, семья лучше развивается весной и наращивает к главному медосбору большую силу. Одновременно с этим увеличивается потребления воды. Поэтому необходимо создать технические устройства для подачи воды с заданными параметрами в ульи. Также нужно создать условия внутри улья для доступа к воде. Проблема заключается в точном определении времени закладки (появления) расплода, когда начинается интенсивное потребление воды пчелами. Одним из вариантов решения этой проблемы использовать устройства диагностики состояний пчелиных семей по их акустическому шуму.
Известен «Акустический анализатор роевого состояния пчелосемей» (патент РФ №2407284, МПК А01К 47/00, Опубл. 27.12.2010; Бюл. 36).
В этом акустическом анализаторе роевого состояния пчелосемей, содержащем выносной микрофон, усилитель с полосовым фильтром и блоком автоматической регулировки усиления, выход полосового фильтра соединен с частотным каналом роевого состояния пчелосемьи и с частотным каналом рабочего состояния пчелосемьи. Выходы каналов через блок сравнения соединены с блоком отображения информации, а 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. Выходы первого и второго интеграторов соединены с блоком сравнения, выход через аналого-цифровой преобразователь подключен к блоку отображения информации, выполненному в виде цифрового жидкокристаллического индикатора.
Недостаток этого технического устройства в том, что окончательное решение о состоянии пчелосемей и необходимых действий принимает пчеловод по показаниям цифрового жидкокристаллического индикатора. Такое решение носит субъективный характер.
Известен «Способ и устройство диагностики состояний пчелиных семей по их акустическому шуму» патент РФ №2259041, МПК А01K 47/00, Опубл.: 27.08.2005; Бюл. №24.
В этом изобретении, для выделения наиболее информативных узких полос частот, используется блок полосовых фильтров с полосами частот 205-225 Гц, 280-300 Гц, 325-345 Гц, 390-410 Гц. Снимаемый с микрофона звуковой сигнал пчелиной семьи нормируют по средней интенсивности и фильтруют в выбранном диапазоне частот. Потом из него с помощью узкополосных фильтров, настроенных на предварительно выбранные частотные полосы, выделяют наиболее информативные частотные составляющие. Выходные сигналы узкополосных фильтров детектируют и попарно сравнивают между собой с помощью компараторов, число которых находят по числу парных сочетаний из числа используемых узкополосных фильтров. Получаемые на выходах компараторов двоичные коды поступают на вход микро ЭВМ, где преобразуются в восьмеричные (или десятичные). Получаемые значения преобразованных кодов регистрируют непрерывно в течение нескольких минут, после чего анализируют полученную динамическую картину устойчивости и изменений получаемых кодов, на основании чего делают вывод о состоянии пчелиной семьи.
Недостаток технического устройства этого способа:
1. Сложность реализации устройства (наличие микро-ЭВМ и 4-х каналов для анализа сигналов);
2. Отсутствует система автоматического включения исполнительных устройств, которые поддерживают и регулируют микроклимат в улье. Выводы о состоянии семьи и регулирования параметров микроклимата в улье принимает пчеловод, опираясь на показания ЭВМ, свой опыт и знания.
Общий недостаток этих устройств: наличие микрофона, который пчелы покрывают воском и своими отходами.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому эффекту к заявляемому устройству и выбранному в качестве прототипа является «Устройство для регулирования микроклимата в улье» / Змитрович B.C., Прудников А.Г., Прохорова А.Н. // патент RU 2134507, МПК А01K 47/06, А01K 47/00 Опубл. 08.08.99.
Устройство имеет систему регулирования температуры воздуха в улье и систему регулирования влажности и температуры воздуха, подаваемого в улей, система регулирования температуры воздуха в улье состоит из нагревательного элемента и датчика температуры, помещенных в улей, и терморегулятора, получающего питание через коммутирующее устройство от источника питания и накопителя электроэнергии. Система регулирования влажности и температуры включает датчики влажности и датчик температуры, расположенные в улье, регулятор напряжения, воздействующий на электропривод вентилятора кондиционера, имеющего устройства увлажнения, охлаждения и нагрева проходящего воздуха, который по воздуховоду подается в каналы между стенками улья, имеющего двойные стенки. Регулятор напряжения и кондиционер получают питание через коммутирующее устройство от источника питания и накопителя электроэнергии.
Недостаток устройства его сложность, большое потребление электрической энергии, узкие функциональные возможности по оптимизации температуры внутри ульев и отсутствие технологии поения пчел в период появления расплода.
Техническим результатом, на достижения которого направлено изобретение, повышение надежности и точности регулирования микроклимата в ульях пасеки в зимне-весенние периоды года за счет новой технологии поения пчел подогретой водой, что будет способствовать увеличению откладки яиц пчелиной маткой, семья лучше развивается весной и наращивает большую силу к главному медосбору.
Технический результат достигается тем, что устройство для регулирования микроклимата в улье, содержащее корпус-улей для пчел с системой регулирования температуры, состоящей из датчика температуры и нагревательного элемента с терморегулятором и источника питания, согласно изобретения в объеме подкрышного пространства улья дополнительно размещена емкость с вакуумным клапаном и водой, калиброванная трубка для подачи воды, а на дне улья поилка прямоугольной формы с плавающей сеткой и акустическим датчиком ввиде гидрофона или герметичного ларингофона и дополнительный нагреватель под дном поилки, а система регулирования температуры воды содержит последовательно соединенные акустический датчик, узкополосный усилитель, полосовой фильтр с усилителем, релейный элемент с выдержкой времени на отключение с выходным замыкающим контактом, соединяющим плюс источника питания с дополнительным нагревателем, выполненным в виде составного транзистора с интегральным датчиком температуры на его входе.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фигуре 1 приведен разрез улья с конструктивными элементами; на фигуре 2 показано устройство поилки для пчел: вид с боку; на фигуре 3 показано устройство поилки для пчел: разрез по А-А на фигуре 2; на фигуре 4 показана конструкция плавающей сетки; на фигуре 5 показана структурная схема системы для регулирования микроклимата.
Устройство для регулирования микроклимата (фиг. 1) содержит корпус улья 1, рамки с медом 2, поверх которых расположен холстик 3 с верхним утеплителем 4 в объеме подкрышного пространства 5. На дне улья 6 размещены существующие нагреватели 7 для подогрева воздуха в улье, поилка для пчел прямоугольной формы 8 с водой 9 и дополнительным нагревателем 10, акустический датчик 11, плавающая сетка 12, для пчел емкость с водой 13 и вакуумным клапаном 14, калиброванная трубка для подачи воды 15.
Структурная схема устройства для регулирования микроклимата (фиг. 5) содержит: последовательно соединенные акустический датчик 11, узкополосный усилитель 16, полосовой фильтр с усилителем 17, релейный элемент с выдержкой времени на отключение 18 с выходным замыкающим контактом 19 соединяющим плюс источника питания 20 с дополнительным нагревателем для подогрева воды 10, выполненного в виде составного транзистора 21, работающего в аналоговом режиме с интегральным датчиком температуры 22 и переменным резистором 23 на входе.
Нагреватели 7 с регулятором температуры могут быть изготовлены по патенту №2639324 «Устройство для регулирования температуры в улье» (опубликован 21.12.2017).
Поверхность воды 9 в поилке 8 является хорошим акустическим концентратором звуков издаваемых пчелами. Используя это свойство поверхности воды, в качестве акустического датчика предлагается применять гидрофон или герметичный ларингофон, обеспечивающие хорошую звукопередачу.
Дополнительный нагреватель 10 выполнен ввиде прямоугольной металлической пластины по размеру поилки. В центре этой пластине располагается составной транзистор 21 и рядом интегральный датчик температуры 22. Составной транзистор 21 работает в аналовогом режиме, как регулируемое активное сопротивление. Его ток, сопротивление и рассеиваемая мощность зависит от параметров интегрального датчика температуры 22, в качестве которого может быть использован, например КР 1019ЕМ1 (аналог LM235) и положения переменного резистора 23.
Переменным резистором 23 (фиг. 5) предварительно устанавлевается ток (и соответственно температура) составного транзистора 21, которая с точностью ±1°С автоматически поддерживается интегральным датчиком температуры 22.
Плавающая сетка 12 выполнена из материала с плотностью меньше воды, например пенопласт или сухое пропитанное водостойким лаком дерево.
Емкость 13 изготовлена из пищевого полиэтилена или другого не активного материала. Через вакуумный клапан 14 откачивается воздух из емкости 13 с водой 9 перед соединением с калиброванной трубкой для подачи воды 15.
Устройство для регулирования микроклимата в улье пасеки работает следующим образом. В зависимости от климатических условий региона пчеловод в определенный период времени готовится к расплоду, который характеризуется началом потребления воды пчелами и активизацией движений создающих определенный диапазон звуков.
Емкость 13 заполняется водой и через вакуумный клапан 14 создается первичное разряжение. Через кран (на чертежах не показан) емкость 13 с водой 9 соединяется с калиброванной трубкой для подачи воды 15. Вода поступает в поилку для пчел 8 до уровня соприкосновением с калиброванной трубкой 15.
На схему устройства для регулирования микроклимата (фиг. 5) подается напряжение питания 20. Схема переходит в «спящий» режим с малым потреблением тока и мощности.
В процессе жизнедеятельности пчелы подходят к поилке 8 и располагаются на плавающей сетке 12. Они издают звук определенной частоты. Этот сигнал через воду 9 передается акустическому датчику 11. Сигнал усиливается узкополосным усилителем 16, ограничивается полосовым фильтром с усилителем 17 в диапазоне 200-600 Гц. При определенной амплитуде частотного сигнала от 200 до 600 Гц релейный элемент с выдержкой времени на отключение 18 срабатывает и выходным замыкающим контактом 19 соединяет плюс источника питания 20 с дополнительным нагревателем 10, в виде составного транзистора 21 с интегральным датчиком температуры 22 на входе.
Начинается подогрев воды 9 до температуры предварительно заданной пчеловодом. Интегральный датчик температуры 22 автоматически ее поддерживает, изменяя ток базы составного транзистора 21. Увеличивается подводимая мощность и существующих нагревателей 7.
При снижении активности пчел, уменьшается сигнал от акустического датчика 11, релейный элемент с выдержкой времени на отключение 18 размыкает свой контакт 19 и отключает плюс источника питания 20 от дополнительного нагревателя 10, в виде составного транзистора 21. Процесс нагрева воды 9 прекращается и снижается расход электрической энергии.
Достоинство устройства для регулирования микроклимата в ульях пасеки заключается в следующем:
1. Автоматически поддерживается температура воды на заданном уровне. Для пчел это снижает расход внутренней энергии, следовательно, и расход корма.
2. Наличие теплой воды в улье будет способствовать увеличению откладки количества яиц пчелиной маткой и динамики развития семьи.
3. Наличие акустического датчика ввиде гидрофона или гермечического ларингофона повышает чуствительность и точность системы регулирования микроклимата.