專利名稱：遠(yuǎn)距離自動(dòng)監(jiān)控蜂箱溫濕度和蜂蜜產(chǎn)量的太陽能蜂箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于蜜蜂養(yǎng)殖技術(shù)，具體地說是一種通過計(jì)算機(jī)或手機(jī)遠(yuǎn)距離自動(dòng)監(jiān)測(cè)調(diào)控蜂箱溫濕度和蜂蜜產(chǎn)量太陽能蜂箱。
背景技術(shù)：
蜂蜜是一種最常用的營(yíng)養(yǎng)豐富的天然滋養(yǎng)食品，同時(shí)又是多種中成藥的重要原料。蜂蜜含有與人體血清濃度相近的多種無機(jī)鹽、有機(jī)酸和維生素；含有鐵、鈣、銅、錳、鉀、磷等多種有益人體健康的微量元素；含有果糖、葡萄糖、淀粉酶、氧化酶、還原酶等人體必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。具有護(hù)膚美容、抗菌消炎、促進(jìn)組織再生、促進(jìn)消化、提高免疫力、促進(jìn)長(zhǎng)壽、改善睡眠、保肝作用、抗疲勞、促進(jìn)兒童生長(zhǎng)發(fā)育、保護(hù)心血管、潤(rùn)肺止咳、促進(jìn)鈣吸收能多種功能。為了保證人們對(duì)蜂蜜的需求，蜜蜂養(yǎng)殖是一種必不可少的重要產(chǎn)業(yè)。蜜蜂養(yǎng)殖的主要設(shè)備是蜂箱，現(xiàn)有技術(shù)采用傳統(tǒng)的朗氏蜂箱、改進(jìn)的木制蜂箱、便攜式塑料保溫蜂箱等?，F(xiàn)有蜂箱的缺點(diǎn)是:不能調(diào)控蜂箱內(nèi)的溫度和濕度，不能給蜜蜂提供最適宜的生存條件，蜜蜂在不同的溫濕度條件下生存，影響了蜜蜂的生長(zhǎng)和蜂蜜產(chǎn)量。同時(shí)現(xiàn)有的蜂箱無法顯示蜂箱內(nèi)蜂蜜的產(chǎn)量信息，人們?yōu)榱肆私夥湎鋬?nèi)蜂蜜產(chǎn)量，需要經(jīng)常打開蜂箱觀察蜂蜜數(shù)量，這不僅增加了蜂農(nóng)的工作量，減少蜜蜂養(yǎng)殖數(shù)量；而且對(duì)蜂群的正常生存活動(dòng)帶來干擾；使得蜂蜜產(chǎn)量降低。因此為了給蜜蜂提供最適宜的生活條件，提高蜂蜜產(chǎn)量；減少蜂農(nóng)工作量； 增大蜜蜂養(yǎng)殖數(shù)量；發(fā)明一種用計(jì)算機(jī)和手機(jī)遠(yuǎn)距離自動(dòng)監(jiān)控溫濕度和蜂蜜產(chǎn)量的太陽能蜂箱是十分必要的。本發(fā)明將現(xiàn)代電子信息技術(shù)與傳統(tǒng)蜜蜂養(yǎng)殖技術(shù)相結(jié)合，利用太陽能提供能源，發(fā)明了能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)和調(diào)控蜂箱溫濕度和蜂蜜產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)無線傳輸信息和遠(yuǎn)程控制的太陽能智能蜂箱。本發(fā)明用計(jì)算機(jī)和手機(jī)調(diào)控蜜蜂生長(zhǎng)條件，使蜜蜂養(yǎng)殖業(yè)從傳統(tǒng)的小農(nóng)經(jīng)濟(jì)方式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代大規(guī)模信息化生產(chǎn)方式，提高了蜂蜜產(chǎn)量和質(zhì)量，減輕了蜂農(nóng)勞動(dòng)量。經(jīng)廣泛查閱國(guó)內(nèi)外公開出版物和專利文獻(xiàn)，均未見有與本發(fā)明相同的技術(shù)方案，本發(fā)明具有新穎性、創(chuàng)造性；本發(fā)明適用于全世界的蜜蜂養(yǎng)殖，具有廣泛的實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大幅度減少蜂農(nóng)為了解產(chǎn)蜜量而打開蜂箱的次數(shù)，減少人力，減少對(duì)蜂群的干擾；能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)和調(diào)控蜂箱溫濕度，改善蜂箱內(nèi)的蜜蜂生存條件；使用無線傳輸信息和遠(yuǎn)程控制，便于大中型蜂場(chǎng)蜂箱管理的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和調(diào)控蜂箱溫濕度和蜂蜜產(chǎn)量的太陽能蜂箱。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種遠(yuǎn)距離自動(dòng)監(jiān)控蜂箱溫濕度和蜂蜜產(chǎn)量的太陽能蜂箱，由蜂箱、箱體、隔王板組成，在箱體的頂部設(shè)有太陽能電池板，太陽能電池板和充電控制器、蓄電池相連接；在箱體的底部設(shè)有稱重傳感器和底座；在箱體中部的隔王板上設(shè)置風(fēng)扇和主控制盒；主控制盒內(nèi)設(shè)有溫濕度傳感器、稱重傳感模塊、單片機(jī)、無線傳輸模塊；無線傳輸模塊將蜂箱溫濕度信息、重量信息傳輸?shù)绞謾C(jī)或電腦主板，音箱和顯示屏顯示音像信息。本發(fā)明的要點(diǎn)在于:箱體頂部設(shè)有太陽能電池板；箱體的底部設(shè)有稱重傳感器；箱體中部的隔王板上設(shè)直王控制盒和風(fēng)扇。本發(fā)明箱體頂部設(shè)有太陽能電池板，太陽能電池板和充電控制器、蓄電池相連；電能一部分供給系統(tǒng)用電，例如風(fēng)扇、主控制盒用電；另一部分儲(chǔ)存到蓄電池內(nèi)，以備沒有陽光發(fā)電時(shí)使用。本發(fā)明箱體的底部設(shè)有稱重傳感器和底座；當(dāng)蜂箱內(nèi)蜂蜜產(chǎn)量增加，稱重傳感器發(fā)生形變，稱重傳感器的電阻值會(huì)發(fā)生改變，將稱重傳感器的信號(hào)連接到主控制盒內(nèi)的稱重傳感模塊，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換可以監(jiān)測(cè)蜂箱的重量的改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂蜜產(chǎn)量的監(jiān)測(cè)。本發(fā)明在箱體中部的隔王板上設(shè)置主控制盒；主控制盒內(nèi)設(shè)有溫濕度傳感器、稱重傳感模塊、單片機(jī)、無線傳輸模塊。溫濕度傳感器是將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成被測(cè)量處理的電信號(hào)的設(shè)備，本發(fā)明使用的溫濕度傳感器可以準(zhǔn)確測(cè)量蜂箱內(nèi)的溫度量和相對(duì)濕度量。溫濕度傳感器將監(jiān)測(cè)到的蜂箱溫濕度信息輸送到單片機(jī)，當(dāng)溫度高于閾值時(shí)，單片機(jī)通過輸出高低電平來控制三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷從而控制風(fēng)扇的開關(guān)，通過設(shè)置脈寬調(diào)制PWM的高低電平的比例來實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制，在輸出PWM時(shí)使用PID比例-積分-微分的控制方法實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的平滑改變，即當(dāng)溫度偏離閾值較大時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速較快，風(fēng)量較大，越接近閾值溫度風(fēng)速轉(zhuǎn)速越低，風(fēng)量較小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂箱內(nèi)溫度的精確控制。主控制盒內(nèi)單片機(jī)將采集到的蜂箱溫濕度信息、重量信息傳入無線傳輸模塊，無線傳輸模塊將蜂箱溫濕度信息、重量信息傳輸?shù)绞謾C(jī)，信息在手機(jī)屏幕上顯不，傳輸?shù)诫娔X主板，音箱和顯示屏顯示音像信息。單片機(jī)是一種 集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。本發(fā)明具體實(shí)施是這樣的:隔王板的改造:在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)蜂箱的基礎(chǔ)上，做出了既適合智能化生產(chǎn)又不會(huì)給蜂農(nóng)造成不便的調(diào)整，將風(fēng)扇和主控制盒固定在隔王板上。蜜量的監(jiān)測(cè):將蜂箱放在含有稱重傳感器的底板上，當(dāng)稱重傳感器發(fā)生形變時(shí)，稱重傳感器的電阻值會(huì)發(fā)生改變，將稱重傳感器的信號(hào)線連接到控制盒，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換可以監(jiān)測(cè)蜂箱的重量的改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)蜜量的監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)的供電:在蜂箱的頂部安裝有太陽能電池板，用于發(fā)電，太陽能電池板和充電控制器、蓄電池相連；電能一部分供給系統(tǒng)用電，另一部分儲(chǔ)存到蓄電池內(nèi)，以備沒有陽光發(fā)電時(shí)使用。無線通信:通過安裝在控制盒里的無線傳輸模塊把采集到的信息傳輸。一方面可以將一段時(shí)間內(nèi)蜂箱內(nèi)部的具體參數(shù)信息發(fā)送給蜂農(nóng)的手機(jī)或電腦，以便蜂農(nóng)了解蜂箱的情況，與蜂箱通信；另一方面蜂農(nóng)也可以用手機(jī)或電腦發(fā)送短信、指令，對(duì)蜂箱溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂箱集中監(jiān)測(cè)、信息顯示、蜂箱溫濕度調(diào)節(jié)的功能。本發(fā)明所述的太陽能電池板、充電控制器、蓄電池、風(fēng)扇為已有的產(chǎn)品，按照已有的技術(shù)方法安裝和使用。
本發(fā)明所述箱體底部設(shè)有的稱重傳感器、底座為已有技術(shù)；采用已有的技術(shù)方法和配件安裝和使用。本發(fā)明所述的主控制盒及其盒內(nèi)設(shè)有的溫濕度傳感器、稱重傳感模塊、單片機(jī)、無線傳輸模塊為已有技術(shù)；無線傳輸模塊的信息傳輸?shù)绞謾C(jī)或電腦主板，音箱和顯不屏顯不音像信息為現(xiàn)有常用的方法。本發(fā)明與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有同類產(chǎn)品的相比，其創(chuàng)造性在于以下幾點(diǎn):1.創(chuàng)造性地提出蜂箱內(nèi)產(chǎn)蜜量的監(jiān)測(cè)，一方面可以減少頻繁開箱檢查蜂蜜產(chǎn)量對(duì)蜂群的影響，另一方面也可以及時(shí)的提醒蜂農(nóng)對(duì)蜂箱內(nèi)產(chǎn)蜜量已經(jīng)較大的蜂箱進(jìn)行搖蜜，以減少蜂蜜溢出的損失。2.在并未對(duì)蜂箱結(jié)構(gòu)和材料做出很大的修改的基礎(chǔ)上，完成了對(duì)蜂箱智能化的改造。3.對(duì)蜂箱內(nèi)部溫濕度的監(jiān)控和調(diào)節(jié)可以很好改善蜜蜂的生活環(huán)境，減少蜜蜂的死亡率，提高蜂蜜的產(chǎn)量；4.通過無線傳輸信息遠(yuǎn)程告知蜂農(nóng)蜂箱內(nèi)的溫濕度條件，蜂蜜產(chǎn)量，從而很大程度上減輕蜂農(nóng)勞動(dòng)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，擴(kuò)大養(yǎng)殖數(shù)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:1.大幅度減少蜂農(nóng)為了解蜂蜜產(chǎn)量而打開蜂箱的次數(shù)，減少人力，減少對(duì)蜂群的干擾； 2.通過自動(dòng)檢測(cè)蜂箱內(nèi)的溫濕度并調(diào)節(jié)溫度，改善蜂箱內(nèi)的溫濕度至最適合蜜蜂生存的條件；3.使用無線傳輸信息和遠(yuǎn)程控制，便于大中型蜂場(chǎng)蜂箱的管理。


圖1為本發(fā)明自動(dòng)監(jiān)控蜂箱溫濕度和蜂蜜產(chǎn)量的太陽能智能蜂箱構(gòu)造圖；圖2為本發(fā)明原理圖。圖中:1為太陽能電池板；2為充電管理器；3為蓄電池；4為蜂箱；5為箱體、6為隔王板；7為主控制盒；8為風(fēng)扇；9為稱重傳感器；10為底座；11為單片機(jī)；12為溫濕度傳感器；14為稱重傳感模塊；15為無線傳輸模塊；16為手機(jī)；17為電腦主板；18為音箱；19為顯示屏。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1:一種遠(yuǎn)距離自動(dòng)監(jiān)控蜂箱溫濕度和蜂蜜產(chǎn)量的太陽能蜂箱，由蜂箱4、箱體5、隔王板6組成，在箱體5的頂部設(shè)有太陽能電池板1，太陽能電池板I和充電控制器2、蓄電池3相連接；在箱體5的底部設(shè)有稱重傳感器9和底座10 ;在箱體5中部的隔王板6上設(shè)置風(fēng)扇8和主控制盒7 ;主控制盒7內(nèi)設(shè)有溫濕度傳感器12、稱重傳感模塊14、單片機(jī)11、無線傳輸模塊15 ;無線傳輸模塊15將蜂箱溫濕度信息、重量信息傳輸?shù)绞謾C(jī)16或電腦主板17 ；在音箱18和顯示屏19顯示音像信息。
隔王板結(jié)構(gòu)的改造:在通用隔王板的中部添加一橫梁，在中軸距離上邊框9.7cm處鋸開一個(gè)缺口，在中軸上距離橫梁Icm處鋸開一個(gè)缺口，在這兩個(gè)缺口上，分別在上下兩個(gè)方向去掉0.5cm厚,長(zhǎng)Icm的木材,從而形成兩個(gè)矩形狀的楔子,將風(fēng)扇安放在楔子上。在中軸的另一半距離橫梁2cm處鋸開一個(gè)缺口，在中軸距離下邊框9.7cm處鋸開一個(gè)缺口，在兩個(gè)缺口之間安裝主控制盒，用螺絲固定在中軸上。在風(fēng)扇和主控制盒之間挖深度為1.5cm寬度為0.9cm的凹槽，將風(fēng)扇的電線安裝在凹槽里連接到主控制盒上。在主控制盒下邊框之間也挖深度為1.5cm、寬度為0.9cm的凹槽，將稱重傳感器信號(hào)線和電源線安裝在凹槽里。蜂箱內(nèi)溫濕度采集:使用AM2311溫濕度傳感器，將該傳感器的數(shù)據(jù)輸出引腳和時(shí)鐘輸入引腳與控制盒里的MSP430單片機(jī)相連，MSP430單片機(jī)通過給AM2311溫濕度傳感器輸入時(shí)鐘，就可以從AM2311溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)引腳讀取到蜂箱內(nèi)的溫濕度值，從而實(shí)現(xiàn)蜂箱的溫濕度信息的采集。蜂箱內(nèi)溫度的控制:當(dāng)溫度高于閾值時(shí)，單片機(jī)通過輸出高低電平來控制三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷從而控制風(fēng)扇的開關(guān)，通過設(shè)置PWM (脈寬調(diào)制)的高低電平的比例來實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制，在輸出PWM時(shí)使用PID (比例-積分-微分)的控制方法實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的平滑改變，即當(dāng)溫度偏離閾值較大時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速較快，風(fēng)量較大，越接近閾值溫度風(fēng)速轉(zhuǎn)速越低，風(fēng)量較小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂箱內(nèi)溫度的精確控制。

蜂蜜產(chǎn)量監(jiān)測(cè):重量檢測(cè)模塊使用CZL-B量程IOOkg的稱重傳感器，將稱重傳感器通過鋼板和底座及承臺(tái)相連，將蜂箱安放在承臺(tái)上，將稱重傳感器的信號(hào)線連接到隔王板上的控制盒內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)重量的監(jiān)測(cè)。稱重傳感器的原理如下:將稱重傳感器通過鋼板和底座及承臺(tái)相連，將蜂箱安放在承臺(tái)上，由于稱重傳感器與底座和承臺(tái)之間有鋼板相隔，在蜂箱的重力作用下稱重傳感器發(fā)生形變，從而導(dǎo)致傳感器阻值發(fā)生變化。稱重傳感器的差分信號(hào)連接到精度為24位的專用電子秤芯片HX711，用單片機(jī)采集數(shù)模數(shù)換后的數(shù)據(jù)。太陽能供電:在蜂箱的頂部安裝太陽能電池板，將電能一部分之間供給系統(tǒng)用電，另一部分存儲(chǔ)到蓄電池以備沒有陽光發(fā)電時(shí)使用。選用JIAWEI SOLAR公司的JW-40型號(hào)功率為40W，峰值電壓為24.3V的太陽能電池板；選用GuangHe公司的蓄電池額定電壓為12V，容量8Ah，使用充電控制器管理蓄電池充電，對(duì)電池進(jìn)行過充電與過放電保護(hù)，提高充電效率，延長(zhǎng)電池壽命，同時(shí)為用電器提供12V直流電。信息無線傳輸與控制:無線傳輸模塊是連接蜂箱終端和系統(tǒng)中繼的通訊工具，各個(gè)無線模塊之間需要具有相同的波特率.通道和地址才能通信。使用HC-1l無線透?jìng)髂K，以通道和地址為ID為每一個(gè)蜂箱終端無線模塊分配了一個(gè)獨(dú)有ID，系統(tǒng)中繼通過切換中繼端無線模塊的ID至與不同蜂箱的ID匹配，以保證單個(gè)時(shí)間內(nèi)信息傳輸為點(diǎn)到點(diǎn)。系統(tǒng)中繼是系統(tǒng)的核心，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的路由，通過轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。系統(tǒng)中繼輪詢各蜂箱進(jìn)行查詢調(diào)控，同時(shí)將數(shù)據(jù)整合后轉(zhuǎn)發(fā)通過GPRS/GSM模塊。手機(jī)就是通過GPRS/GSM模塊進(jìn)行無線發(fā)射和接收，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)短信打電話上網(wǎng)等功能，定時(shí)發(fā)送短信給蜂農(nóng)，報(bào)告各蜂箱狀況，系統(tǒng)中繼上還用液晶屏顯示溫濕列表等，蜂農(nóng)可以在近程或遠(yuǎn)程掌握蜂箱信息。并通過短信方式，按照給定的指令格式可以發(fā)送調(diào)節(jié)命令，控制各個(gè)蜂箱的溫濕度。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂箱的信息采集和對(duì)蜂箱內(nèi)溫度的調(diào)控。本發(fā)明實(shí)施例具有安裝簡(jiǎn)單，擴(kuò)展性強(qiáng)，成本低，精度高等特點(diǎn)，可以提高蜂農(nóng)的勞動(dòng)生產(chǎn)率，為增加蜂農(nóng)的收入提供有力保障。 上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選例，并不用來限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則之內(nèi)，所做的任何等同替代.修改和變化，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種遠(yuǎn)距離自動(dòng)監(jiān)控蜂箱溫濕度和蜂蜜產(chǎn)量的太陽能蜂箱，由蜂箱(4)、箱體(5)、隔王板(6)組成，其特征在于:在箱體(5)的頂部設(shè)有太陽能電池板(1)，太陽能電池板(I)和充電控制器(2)、蓄電池(3)相連接；在箱體(5)的底部設(shè)有稱重傳感器(9)和底座(10);在箱體(5)中部的隔王板(6)上設(shè)置風(fēng)扇(8)和主控制盒(7);主控制盒(7)內(nèi)設(shè)有溫濕度傳感器(12)、稱重傳感模塊(14)、單片機(jī)(11)、無線傳輸模塊(15);無線傳輸模塊(15)將蜂箱溫濕度信息、重量信息傳輸?shù)绞謾C(jī)(16)或電 腦主板(17);在音箱(18)和顯示屏(19)顯不首像 目息。
全文摘要
本發(fā)明屬于養(yǎng)蜂技術(shù)，遠(yuǎn)距離自動(dòng)監(jiān)控蜂箱溫濕度和蜂蜜產(chǎn)量的太陽能蜂箱?，F(xiàn)有蜂箱缺點(diǎn)是不能調(diào)控蜂箱內(nèi)的溫度和濕度；無法顯示蜂箱內(nèi)蜂蜜的產(chǎn)量信息。本發(fā)明在箱體(5)的頂部設(shè)有太陽能電池板(1)、充電控制器(2)、蓄電池(3)；在箱體(5)的底部設(shè)有稱重傳感器(9)和底座(10)；在箱體(5)中部的隔王板(6)上設(shè)置風(fēng)扇(8)和主控制盒(7)；主控制盒(7)內(nèi)設(shè)有溫濕度傳感器(12)、稱重傳感模塊(14)、單片機(jī)(11)、無線傳輸模塊(15)；無線傳輸模塊(15)將蜂箱信息傳輸?shù)绞謾C(jī)(16)或電腦主板(17)。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)自動(dòng)檢測(cè)、改善蜂箱內(nèi)的溫濕度條件；使用無線傳輸信息和遠(yuǎn)程控制。
文檔編號(hào)G05D27/02GK103217998SQ20131014999
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者程巍, 曾柏偉, 陳坦德, 孫憲中, 孫國(guó)磊, 姚金肖, 張 成, 鄧宏才, 李晶玲 申請(qǐng)人:程巍