Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Na stopě úhynu včel se senzory s autonomním napájením

Včelám nevděčíme jen za med. Jejich neúnavné přelétání z květu na květ při opylování rostlin, keřů a stromů má také velký význam pro zachování druhů. Nejdůležitějšími pomocníky jsou pracovité včely pro farmáře, sadaře i zahrádkáře. Aby se zjistilo, proč dochází k úhynu včel, byl v Německu zahájen projekt Sens4Bee, financovaný Spolkovým ministerstvem výživy a zemědělství (BMEL). Na tento tříletý projekt bude vynaloženo 1,1 milionu eur.

 

Vedle včel chovaných v úlech pro med jsou pro zemědělství důležité rovněž divoké včely, které zastanou rozsáhlý díl práce při opylování plodin. Velký rozruch proto způsobil stále častější úhyn různých druhů divokých včel v mnoha koutech světa. Příčiny úhynu včel jsou do značné míry neprozkoumané, což trochu udivuje, vezme-li se v úvahu, o jak rozšířené živočichy jde a jak velký je jejich význam pro zemědělství. Dosud bylo zjišťováno, jakým patogenům a toxinům v prostředí jsou vystavena celá včelstva, a to podle chování celé kolonie a výnosu medu. Avšak aby bylo jasné, které parametry prostředí jsou rozhodující pro zdraví včelstva, je nutné zkoumat životní podmínky nejen v celých úlech, ale i u jednotlivých včel.

 

Projekt Sens4Bee zkoumá celé úly i jednotlivé včely

Od zahájení projektu Sens4Bee před několika měsíci se výzkumníci zaměřují na vývoj řešení, které zahrnuje:

  • sledování podmínek v úlech,
  • sběr dat ze senzorů umístěných na včelách,
  • automatické vyhodnocení dat.

Pro zobrazování vyhodnocených údajů bude vyvinut snadno použitelný nástroj, který dostanou do rukou včelaři. Kromě této prakticky orientované klientely lze předpokládat zájem ze strany včelařských a ekologických ústavů a národních a mezinárodních výzkumných sdružení.

Pro sběr dat o životních podmínkách jednotlivých včel i celých úlů využívá projekt Sens4Bee senzory s rozhraním RFID. Analýzou takto získaných údajů chtějí výzkumníci zjistit, v jakých životních podmínkách včely žijí v souvislosti s tím, co se děje v jejich prostředí. Za tímto účelem společnost Micro-Sensys GmbH vyvíjí senzorový systém k detekování teploty, vlhkosti, vibrací a akustických signálů v úlu. Helmholtzovo centrum pro výzkum životního prostředí zpracovává shromážděné údaje a vyhodnocuje z nich zdravotní stav včel.

 

Vývoj senzorů nesených včelami

Fraunhoferův ústav pro spolehlivost a mikrointegraci IZM spolupracuje se společností Micro-Sensys GmbH na vývoji senzorů, které jsou napájeny mikrobaterií a energii získávají také přímo z prostředí (energy harvesting). Tyto senzory se připevní přímo na včely a budou určovat teplotu, jas a pohyb letu. Shromážděné údaje budou poté zpracovány a zobrazeny v inteligentním cloudovém systému vybaveném analytickými nástroji.

S využitím silikonové technologie vyvíjí Fraunhoferův ústav IZM mimořádně malou lithiovou baterii a solární modul, které budou integrovány s nejmenšími snímačovými transpondéry a záznamníky dat (datalogger) s rozhraním RFID do modulu tak malého a lehkého, že jej mohou přenášet včely na zádech. Jeho hmotnost bude mezi 2 a 10 µg a připevní se v první fázi vývoje včely biokompatibilním lepidlem. Zkušenosti s využitím dosud používaných pasivních čipů RFID ukázaly, že elektronické součástky této velikosti neovlivňují ani nemění chování včel.

Velmi lehká miniaturní baterie bude zhotovena postupem pouzdření na úrovni křemíkové destičky, která umožňuje na jediný podklad umístit stovky malých baterií. V úlu bude baterie nabíjena infračerveným světlem. Senzor však musí mít dostatek energie i na dobu letu včely. Díky solárnímu modulu se bude baterie dobíjet během letu včely slunečním světlem.

 

Automatické vyhodnocení

Cílem projektu Sens4Bee je zpřístupnit získané údaje pro praktické včelaření, a proto je velký důraz kladen na inteligentní zpracování dat. Výsledkem budou informace a též konkrétní doporučená opatření pro včelaře. Data shromážděná ze senzorů na zvířatech a v úlech budou proto propojena s různými ději, událostmi a zásahy do životního prostředí. Tím bude možné lépe vyhodnocovat např. přítomnost chemikálií v prostředí.

(ev)

 

Obr. 1. Sledování podmínek pro život včel ve voštinovém úlu

Obr. 2. Ke sledování životních podmínek jednotlivých včel jim bude na záda připevněn miniaturní senzor s rozhraním RFID