автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Контроль и управление жизнедеятельностью пчелиных семей

РЫБОЧКИН Анатолий Фёдорович

КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ

Специальность 05.13.06. - автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (сельское хозяйство) 06.02.04. - частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Москва 2004

Диссертационная работа выполнена в Курском государственном техническом университете и ФГОУ ВПО Российском государственном аграрном заочном университете, г. Балашиха

Научные консультанты:

доктор биологических наук, соросов-ский профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Еськов Евгений Константинович

доктор физико-математических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Захаров Иван Сафонович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Фёдоров Павел Валентинович доктор сельскохозяйственных наук профессор Лебедев Вячеслав Иванович доктор технических наук, профессор Викторов Алексей Иванович

Ведущая организация:

ФГОУ ВПО Курская государственная сельскохозяйственная академия

Защита состоится » 2005г. в 10 часов на заседании диссер-

тационного совета Д 220. 056.03 в Российском государственном аграрном заочном университете (РГАЗУ) по адресу: 143900, Московская обл., г. Балаши-ха-8, ул. Ю. Фучика, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке РГАЗУ

Автореферат разослан " " 2004 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, профессор

/

А. В. Шавров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы контроля состояния и управления процессами жизнедеятельности пчелиных семей обусловлена значительными трудозатратами в работе с пчёлами обычными методами пчеловождения, сокращением сельского населения. Человечество всё стремительней использует достижения науки и техники для уменьшения трудозатрат при производстве продуктов питания. Вокруг крупных населённых пунктов сосредоточено большое количество дачных посёлков, где можно держать пчёл.

Пчёлы важны не только тем, что от них получают ценный диетический продукт мёд и сырьё для фармацевтической промышленности (прополис, маточное молочко, яд, цветочную пыльцу и др.), но и они являются основными опылителями энтомофильных культур. Без пчёл невозможно получение высоких урожаев плодово-ягодных, кормовых и многих технических культур.

В настоящее время применяются следующие технологии пчеловодства. Первая из них основана на использовании получения знаний биологии пчел, высокого профессионализма и требует, больших затрат труда пчеловода и времени. Другой технологический подход связан с дачным пчеловодством -пчеловодом выходного дня. Этим занимаются горожане, которые имеют пчёл в деревнях и занятие с ними совмещают с основной работой.

Перспективным в пчеловодстве является развитие технологий, осуществляемых на использовании технических средств контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей. Современная актуальность такого подхода особенно высока в хозяйствах, имеющих большое количество пчелиных семей.

Электронно-вычислительная техника проникла во все сферы нашей жизни. Многие отрасли производства немыслимы без её применения. Пчеловодство также постепенно оснащается электронно-техническими средствами и электронно-вычислительной техникой. Это вызвано стремительным развитием электроники и урбанизацией, выражающейся в интенсивном переселении людей из сельской местности в города или крупные населённые пункты. Тенденция по сокращению сельского населения, очевидно, продолжится. Поэтому многие пчеловоды будут жить в городах. Фермеры, которые хотят заниматься пчёлами, приходят к выводу, что 60-100 пчелосемей содержать экономически невыгодно из-за высокой трудоёмкости и низкой рентабельности. В то же время пчеловодам, имеющим 1500-2000 пчелосемей, невыгодно привлекать большое количество обслуживающего персонала. Поэтому в технологии пче-ловождения в этом случае без внедрения дистанционного автоматизированного контроля и управления не обойтись.

Для развития этих технологий необходимо решение вопросов контроля распределения тепловых полей в улье, т.к. по этой информации дистанционно можно судить о физиологическом состоянии пчелиных семей. Это сопряжено с необходимостью обработки большого объёма информации, поэтому потребуется компьютеризация пасек, зволит решить задачу не управления технологией

! 5ГЗ&Л1

анализированных электронных средств для пчеловодов при получении информации о пчелосемьях целесообразно максимально использовать также уже известные методы и средства измерения.

Резкое удешевление вычислительной техники, возрастающая компьютерная грамотность населения позволяет применить компьютер и на пасеке, что даст возможность контролировать и управлять жизнедеятельностью пчелиных семей. В то же время отсутствие методов непосредственного контроля, за жизнедеятельностью пчелиных семей с помощью средств вычислительной техники ограничивало её использование на пасеке.

В связи с изложенным, актуальным является разработка методов и средств контроля за состояниями пчелиных семей посредством анализа распределения тепловых полей, акустических сигналов генерируемых пчёлами, и контроля количества мёда. Это возможно благодаря наличию связей между указанными физическими явлениями и содержанием пчёл (Е.К. Еськов, 1979, 1992,1995 г.г.).

Диссертация является составной частью межрегиональной программы «Автоматизация содержания пчелиных семей с применением средств вычислительной техники» Центрального Черноземья на 1997-1999 годы (Регистр. № 1403).

Цель диссертационной работы. Разработка основ теории, методов и средств автоматизации дистанционного контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей.

Задачи исследования:

- научное обоснование и разработка новых методов контроля состояний пчелиных семей по распределению тепловых полей, по структуре генерируемых ими звуков, контролю количества мёда, анализу тепловыделения пчёл в период зимовки;

- разработка методов обработки информации о состояниях пчелиных семей;

- разработка способов идентификации информативных спектральных составляющих акустического сигнала пчелиных семей;

- разработка методов математической обработки для анализа кодовых сообщений, выдаваемых акустическим шумом пчелиной семьи;

- разработка средств и систем автоматизированного контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей.

Методы исследования.

В работе использованы аналитические, численные и экспериментальные методы исследования. Основной базой исследований акустического шума пчелиной семьи является теория статистической обработки случайных сигналов. При проведении работы использовались как специальные, так и общеизвестные мет ды познания. К специальным отнесены методы расчета спектров, фильтров, метод распознавания состояний пчелиных семей, а также программное обеспечение для оценки точности вычисления распределения теплового поля с температурными датчиками различного типа и для определения температур узлов термопарной сетки. При проведении исследований по контролю за состояниями пчелиных семей, по распределению теплового поля

применялась математическая модель матричной термопарной сетки. Для реализации этой математической модели на ПЭВМ применялся численный метод решения алгебраических уравнений, метод вариационного исчисления, метод спектрального анализа, метод распознавания отдельных состояний пчелиных семей и оцифровки графических изображений. Решение конкретных задач осуществлялось на ПЭВМ с использованием специального программного обеспечения, в том числе разработанного автором. Проверка адекватности полученных теоретических и экспериментальных результатов осуществлялась с помощью современных средств измерительной техники и разработанных устройств для контроля состояний пчелиных семей по распределению теплового поля в улье, по тепловыделению пчелиной семьёй в пассивный период и анализа акустического шума пчелиных семей.

Научная новизна работы заключается в следующем: - разработаны методы определения состояний пчелиной семьи путём контроля распределения теплового поля, тепловыделения в пассивный период, анализа акустического шума, контроля количества мёда;

- проведены качественные и количественные расчёты эффективности предложенных методов анализа состояний пчелиной семьи;

- обоснованы перспективы использования полученных показателей измерения для дистанционной передачи и обеспечения управляющих воздействий на пчелиные семьи;

- разработаны механизмы принятия корректирующих решений на базе полученной информации по распределению тепловых полей, анализу акустического шума, оценке количества мёда;

- идентифицированы состояния развития пчелиной семьи, соответствующие распределению тепловых полей, динамическому «акустическому портрету», вероятностным характеристикам структуры образов спектров;

- обоснована возможность дистанционного контроля количества мёда емкостным методом;

- разработан метод исследования акустических шумов пчелиных семей путём анализа структуры их образов спектров;

- показана возможность контроля состояний пчелиных семей путём визуализации её «акустического портрета», определения состояния пчелиной семьи путём перемножения перестановок, определения количества информации, соответствующего их состоянию;

- разработан алгоритм распознавания состояний пчелиных семей по их акустическому шуму;

- разработаны автоматизированные системы для круглогодичного контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей;

- разработан алгоритм для круглогодичного управления микроклиматом в улье;

- теоретически обоснованы точностные параметры предлагаемых методов и аппаратных средств.

Практическая ценность работы.

Разработанные математические модели контроля распределения теплового поля на плоскости пчелиной рамки с использованием термопарной сетки

и микроклимата пчелиной семьи реализованы в виде алгоритмов и программ для ПЭВМ, что позволяет дистанционно контролировать стадии развития пчелиных семей, принимать корректирующие решения и, в частности, оптимизировать микроклимат улья на всех стадиях развития пчелиных семей при разных климатических условиях.

Разработаны и апробированы устройства для контроля распределения теплового поля в улье с пчёлами, причём технические решения выполнены так, что в улье нет проводов, что не мешает работать с пчёлами обычными методами.

Предложена и изготовлена автоматизированная система, которая при необходимости может использоваться в различные периоды годового цикла жизни пчелиной семьи.

Разработан и апробирован автономный анализатор состояния пчелиных семей по их акустическому шуму.

Разработан алгоритм распознавания состояний пчелиных семей по структуре акустического сигнала пчелиных семей.

Предложен способ и разработан прибор для контроля количества мёда круглый год, основанный на применении емкостного датчика.

Разработан способ оценки информативности спектральных составляющих акустических сигналов пчелиной семьи.

Созданы устройства и автоматизированные системы для контроля и управления процессами жизнедеятельности пчелиных семей.

Предложены технические решения по автоматизированному управлению микроклиматом пчелиных семей круглый год.

Реализация научно-технических результатов. Результаты работы по контролю распределения теплового поля в ульях и контролю состояний пчелиных семей по акустическому шуму апробированы на пасеках Курской области. Прибор для воздействия переменным электрическим полем и система электроподогрева применяется на пасеках России. Создан и выставлен сайт «В мире пчёл, Мр:/Ау\тВеекМ.ш/&гЪеексерег5ЛЬгЬеекесрег58 0 9Шт». на котором представлены работы научно-технической лаборатории Курского государственного технического университета по созданию технических новинок для пчеловодов. Разработанные методы, устройства и программы для ПЭВМ используются в учебном процессе при выполнении выпускных работ бакалавров, инженерных дипломных проектов и магистерских диссертаций в Курском государственном техническом университете при подготовке инженеров-конструкторов электронно-вычислительных средств.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы, результаты исследований, доложены на научных конференциях в Московском институте электронной техники (1999г.); на 2-й Между народной научно-практической конференции "Экология и охрана пчелиных" (Саранск, 1998 г.); на 3-ей Международной научно-практической конференции "Экология и охрана пчелиных" (Москва, 1999г.); на 3-й Международной научно-практической конференции «Экология и охрана пчелиных» (Москва, ВВЦ, 2000 г.); на 2-ой Международной научно-практической конференции «ИН-ТЕРМЁД - 2001» (Выставочный комплекс «Экспострой на Нахимовском»,

Москва, 2001 г.); на координационном совещании и конференции, "Новое в науке и практике пчеловодства" (Москва, ВВЦ, 2002 г.); на 3-й Международной научно-практической конференции «ИНТЕРМЁД - 2002» (Выставочный комплекс «Экспострой на Нахимовском», Москва, 2002 г.); на 2-ой Международной научно-практической конференции "Апитерапия сегодня - с биологической аптекой пчёл в XXI век" (Уфа, 2000 г.); на координационном совещании и конференции "Итоги и проблемы НИР в пчеловодстве" (Москва, ВВЦ, 2001 г.); на 5-й Международной научно- практической конференции '"Распознавание - 2001" ("Оптико - электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации", Курск, 2001 г.); на 2-й Международной научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в животноводстве России - ресурсосберегающие технологии производства экологически безопасной продукции животноводства" (Москва, 2003 г.); на Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва, 2003 г.); на 2-й Всероссийской научно-практической конференции "Состояние и перспективы развития пчеловодства на Севере-Западе России" (Москва, 2003 г.).

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликованы 44 научные работы, получено 35 патентов, выдано 4 положительных решения, издано две монографии: «Электроподогрев пчелиных семей» (1999, 2001, 2002), «Компьютерные системы в пчеловодстве» (2001, 2004). На Всероссийских выставках работы отмечены 3-мя благодарственными письмами, 4-мя дипломами, бронзовой медалью «Лучшее изделие». Дипломом награждена книга «Компьютерные системы в пчеловодстве». Результаты работ также отмечены дипломом первой степени (Саранск, 1998 г.), нагрудным знаком «УЧАСТНИК ВВЦ (Москва, 2001 г.), Золотой медалью «Лауреат ВВЦ» (Москва, 2003 г.), Дипломом «За вклад в развитие пчеловодства» (г. Балашиха Московской области, 2004 г.).

На защиту выносятся:

1. Математическая модель распределения теплового поля на плоскости пчелиной рамки с использованием термопарной сетки.

2. Алгоритмы функционирования систем контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей.

3. Алгоритмы распознавания состояний пчелиных систем путём анализа их акустического шума.

4. Методы и технические средства контроля за состояниями пчелиных семей по анализу их акустического шума.

5. Методы и технические средства контроля количества мёда.

6. Технические и технологические решения по круглогодичному подогреву пчелиных семей.

7. Технические средства управления микроклиматом и изменения состояния пчелиной семьи путём воздействия переменным электрическим полем. Структура и объём. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, выводов, списка литературы включающего 270 наименований и приложения, изложена на 438 страницах (без приложения), и поясняется 142 рисунками и 277 таблицами, приложение на 197 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая ценность результатов работы, приводятся данные о реализации и апробации полученных результатов, перечислены основные положения диссертации, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу методов контроля состояний пчелиных семей. Приведена постановка проблемы и показано, что в настоящее время существует несколько технологий работы с пчёлами.

Основными параметрами, описывающими жизнедеятельность пчелиной семьи, являются температура, спектр звуковых частот и воздействующие электромагнитные поля. Приведено распределение теплового поля в улье в различные периоды жизнедеятельности пчелиных семей. Показано, что температура обитания пчелиной семьи влияет на все биохимические и биофизические процессы, протекающие в их организме, поэтому на изменение температуры среды реагирует все тело пчелы.

Распределение температур в гнезде зимующих пчёл зависит от их размещения. В то время, когда в гнезде отсутствует расплод, самая высокая температура поддерживается в межрамочных пространствах, содержащих наибольшее количество пчел. В самой теплой зоне гнезда (тепловом центре) минимальная температура находится в диапазоне 24 - 28° С. Разогрев теплового центра происходит в зависимости от количества пчёл, их физиологического состояния, уровня активности и внешней температуры: чем активнее пчелы, тем выше температура. Активизация зимующих пчёл может быть вызвана как биотическими, так и физическими факторами. К числу первых относятся патологические явления, нападения врагов и грабителей, появление в гнезде расплода.

Рассмотрена задача контроля распределения тепловых нолей в улье, т.к. по этой информации дистанционно можно судить о формировании расплода, пчелиного клуба.

Для измерения температуры в улье используются различные термодатчики: терморезисторы, полупроводниковые приборы, термолары. Используют уравновешенные и неуравновешенные измерительные мосты.

ЭВТ находит применение для автоматизированного получения информации о пчелосемьях. В Швейцарии используется электронный счёт пчёл для определения их лётной активности, а также общего состояния семьи. В Великобритании осуществлен микрокомпьютерный автоматизированный мониторинг температур в пчелином улье. В Чехословакии с помощью ЭВМ определили перспективные по продуктивности мёда пчелиные семьи.

Рассматривается возможность использования других электронных устройств для построения систем управления и контроля жизнедеятельностью пчелиных семей. Приведены приёмы управления лётной деятельностью пчёл.

На основе приведённого анализа методов и средств контроля состояний пчелиных семей сформулированы следующие задачи исследований. В настоящее время нет технических средств дистанционного контроля и управления

жизнедеятельностью пчелиных семей. Применяемые технические электронные средства имеют ограниченные функциональные возможности контроля и управления, что заметно повышает трудозатраты. Отсутствуют средства контроля за состояниями пчелиных семей по акустическому шуму, нет технических средств для постоянного контроля количества мёда в ульях, отсутствуют технические средства для круглогодичного управления микроклиматом в пчелином улье.

Вторая глава посвящена методам визуализации состояний пчелиных семей путём измерения распределения тепловых полей по плоскости пчелиных рамок. Рассмотрен метод дистанционного контроля за жизнедеятельностью пчелиных семей путём измерения распределения тепловых полей, который применим на различных стадиях развития пчелиных семей в течение всего года. Применение данного метода позволяет проводить дистанционный круглогодичный контроль за жизнедеятельностью пчелиных семей с использованием ЭВМ, что повышает достоверность результатов контроля, увеличивает вероятность принятия правильного решения. Решена задача визуализации процессов жизнедеятельности пчелиных семей с использованием средств вычислительной техники в виде модели пчелиной рамки с расплодом, зимой - в виде размещения клуба пчёл внутри улья. Информация представлена в виде таблиц, графиков, что позволяет пчеловоду в любом месте его нахождения с использованием связи получать полную информацию о состоянии пчелиных семей круглогодично.

Предложен способ контроля температурной информации во всем объёме улья, основанный на применении термопарных датчиков, расположенных в средостении всех пчелиных сотов в виде термопарной сетки, изготовленной из проволоки различных материалов, которые перпендикулярно накладывают друг на друга и каждый узел сваривают. Размерность сетки определяет количество термопар, образованных в каждом узле сетки путём пересечения N -вертикальных и М - горизонтальных проводников ^ х М матрица термопарных датчиков, рис. 1, а). Узлы сетки являются рабочими термоспаями.

Установлено, что термоЭДС узлов сетки по каждому г - столбцу суммируются У=^2,3,......Для определения значений температур в узлах сетки

применена матричная система уравнений:

а,,*! + + ад .........+ = ы,

ад + а11\1 + .........+ = ы,

+ апхг + а„дг, .........+ = м,

ад + а2„*2 + ........+<*»„*» = К

где х - значения термоЭДС в узлах столбца термопарной сетки, которые непосредственно измерить нельзя, а - коэффициенты при переменной х определяются экспериментально, Ь — измеряемые суммарные значения термоЭДС узлов выбранного столбца термопарной сетки.

Все узлы сетки и узлы холодных спаев (ХС) образуют различные термоЭДС. Значения суммарных термоЭДС по каждому вертикальному столбцу

матрицы образуют систему алгебраических уравнений (1), отражающих распределение термоЭДС по выбранному столбцу сетки термопарных датчиков. Эти значения суммарных термоЭДС выбранного столбца считываются на пересечении выбранных вертикального и горизонтального проводников.

По полученным суммарным значениям термоЭДС Ь,, Ь, Ьг,-Ь, применяя систему уравнений (1), вычисляются переменные х,, х,х3,......хк, которые

затем умножают на коэффициенты в матрице системы уравнений (1) и определяют истинные значения термоЭДС, генерируемые узлами термоспаев (рабочих спаев (РС)) выбранного столбца. Аналогично определяют значения термоЭДС для других столбцов. Затем по таблицам соответствия температур и термоЭДС устанавливают температуру нагрева узлов сетки.

Рис.1: а - термопарная сетка для контроля распределения температур; б- компьютерная модель распределения теплового поля на плоскости реальной пчелиной рамки с расплодом

Исходя из того, что зависимость температуры от термоЭДС носит линейный характер, и зная значения термоЭДС при темперагуре нагрева группы узлов термопарной сетки ТРС = 35 С, можно построить зависимость температуры от термоЭДС при температуре ТХс = 25 °С(рис 2):

где У- температура, °С ; х- значение термоЭДС, мкВ; Е- значение приращения термоЭДС при температуре ТРС = 35 °С.

При этом У1(х) представляет собой зависимость температуры от термоЭДС, если нагрет один датчик столбца. Тогда значение Е характеризует прирост термоЭДС от нулевого значения (не нагрет ни один датчик) до значения, соответствующего нагреву одного датчика. У2(х) представляет собой зависимость температуры от термоЭДС, если нагреты два датчика столбца. В этом случае значение Е характеризует прирост термоЭДС от значения, соответствующего нагреву одного датчика, до значения, соответствующего нагреву двух датчиков (табл. 1) и т.д.

Рассматривается построение графиков на примере первого столбца. При нагреве одного датчика термоЭДС Е=36-0=36, тогда

У И*) = ТТ"'(35 - 25)+ 25 . (Температура холодного спая на момент прове-36

дения экспериментов составляла25 лтемпература рабочих спаев задавалась в пределах от25 °Сдо 50 °С). Алгоритм вычисления матрицы коэффициентов a] приведён на рис.3.

Рис2.Зависимость температуры от термоЭДС для 1-го столбца: 1 - У1(х); 2 - У2(х); 3 - У3(х); 4 - У4(х)

После того, как установлены температуры всех узлов термопарной сетки, определяют зону размещения пчелиного расплода Принимая, что температура между соседними термодатчиками изменяется по линейному закону, определим температуру каждой сотовой ячейки. Для пчелиной рамки размером 435 х 300 мм количество пчелиных ячеек составит 76 х 56. Поскольку термодатчики 8x4 размещены равномерно по всей плоскости пчелиной рамки и количество пчелиных ячеек по координате Xсоставляет 76, то количество пчелиных ячеек между соседними термодатчиками составит 8. По координате У количество пчелиных ячеек составит 11. Вычисляется разница температур АГ между соседними датчиками выбранного направления в плоскости пчелиной рамки.^после её деления на количество сотовых ячеекл между ними определяется —.

и

Температура сотовой ячейки г, определяется согласно выражения:

где N =0,1,2,...п; Т- значение температуры от начала отсчёта.

Затем выделяем пчелиные ячейки, имеющие температуру 34,5-35,5 °С, тем самым выделяем зону расплода (количество пчелиных ячеек, занятых расплодом). Расплод на рамке располагается компактно с обеих сторон, поэтому количество ячеек, попавших в зону размещения расплода, удваивается (рис.1 ,б).

С —ч )

Рис. 3. Алгоритм вычисления матрицы коэффициентов а8

Для контроля состояния пчелиной семьи во время зимовки необходимо регистрировать интервал температур 9-38°С, несущие информацию о размещении пчелиного клуба. Поскольку каждая пчелиная рамка оборудована матричной сеткой, это позволяет контролировать положение пчелиного клуба во время зимовки.

С целью контроля тепловыделения в пассивный период разработан метод, основанный на том, что тачала изготовлена модеть генератора тепла с применением электроподогрева. Модель выполнена из пластин, помещаемых в улей без пчел в межсотовое пространство. Вокруг неё расположены термо-

датчики на разных расстояниях от рамок с сотами. Изменяя внешнюю температуру в пределах температур зимовки, варьируя мощность генератора тепла

Таблица 1. Измеренные значения термоЭДС в узлах термопарной сетки при нагреве двух узлов термопарной сетки до температуры ТРС = 35°С при температуре холодного спая и температуре остальных рабочих спаев узлов сетки, равной 25°С, а также вычисленные значения температур выбранного столбца

т,°с, ЭДС, мкВ Нагрет датчик 1 Нагреты датчики 1 и 2 Нагреты датчики 1,2, 3 Нагреты датчики 1,2,3,4

Заданная 1 датчика 1, °С 25

Заданная 1 датчика 2, °С 35

Заданная 1 датчика 3, 'С 25

Заданная 1 датчика 4, 'С 35

ТермоЭДС в узле 1, мкВ 1 145 146 180

ТермоЭДС в узле 2, мкВ 2 101 103 170

ТермоЭДС в узле 3, мкВ 2 132 135 188

ТермоЭДС в узле 4, мкВ 3 100 104 200

Вычисленная 1датч 1,°С 25 8

Вычисленная 1датч2,"С 34 6

Вычисленная 1 датч 3,°С 26 3

Вычисленная 1 датч 4, °С 35 1

при одновременном измерении её, проводим периодический замер температур термодатчиков, а затем определяем математическую модель данной системы на основе многомерного регрессионного анализа. В последующем эту математическую модель используем для определения тепловыделения всех ульев пасеки, измеряя температуру в точках вокруг пчелиных клубов и наружную температуру Х5 внешн за пределами улья. Подставив измеренные значения температур в полученную математическую модель, вычисляем тепловыделения каждой контролируемой пчелиной семьи.

Для построения математической модели улья с электрическим генератором тепла были получены экспериментальные суммарные значения наблюдаемых температур (табл. 2) По известному сопротивлению нагревательных элементов для каждого измеренного напряжения электропитания определяли мощность элементов. Внешние температуры Х5 внешн изменялись в пределах реальных, которые могут воздействовать на зимующий пчелиный клуб. С помощью температурных датчиков Х1-Х4, Х6 регистрировали значения температур вокруг рамок с сотами, между которыми устанавливались электроподогреватели.

При построении математической модели, на основе которой определяется тепловыделение пчелиной семьи, был применён многомерный регрессионный анализ. Уравнение регрессии, которое представляет математическую модель для определения тепловыделения пчелиной семьи, представляется выражением:

Исходными данными для определения коэффициентов Ь0, Ь1,....., Ьт является выборка из многомерной совокупности в табл. 2.

Таблица 2. Суммарные значения температур XI - Х6 температурных датчиков,

___Р мощность электрического генератора тепла

XIX ] мХ хзХ XI* С ' ХбХ Л-5«„°С I

Эти значения представляют матрицу температур X, измеряемых термодатчиками, и вектора ^соответствующего мощности тепловыделения теплогенератора:

(5)

При решении системы уравнений (5) с использованием метода наименьших квадратов определяются коэффициенты Ьа Ь,, Ь, Ь3, Ь,, Ь,, Ь,, которые при подстановке в (4) дают уравнение регрессии:

X*) = 1,055+2,143х, -3,873ог2 + 0,472*, + 0,027х, -0,122х5 +1,17Хх5 .

(6)

Проверка значимости коэффициентов уравнения регрессии проведена по критерию Стьюдента, а проверка на адекватность уравнения регрессии - по критерию Фишера. Затем измеренные значения температур X1=3,6°С, Х2=3,7°С, Х3=3,5°С, Х4=5,7°С, Х5=4,0°С,Х6=11,6°С подставляем в уравнение регрессии (6) и находим мощность тепловыделения пчелиной семьи: у(х) = 9,4 Bm. Для значений температур (Х=1,9°С, Х2=0,3°С, Х3=2,2°С, Х, =3,0°С, Х=-5,7°С, Х6=7,0), мощность тепловыделения пчелиной семьи составила у(х) = 13,9Вт.

Данная математическая модель получена для системы улья Дадан 10-рамочный, позволяет достаточно точно установить тепловыделение пчелиной семьи в пассивный период её жизнедеятельности. В ходе построения модели измерения в реальной пчелиной семье были осуществлены с применением одних и тех же температурных датчиков.

Предложенный метод контроля тепловыделения в пчелиной семье в пассивный период позволяет без применения аппаратных средств, только по измерениям температур контролировать тепловыделения в пчелиных семьях всей пасеки.

Температура внутри пчелиного клуба зависит от многих воздействующих факторов: внешней температуры, раздражающих воздействий и т.д. Уста-

новлена корреляционная зависимость внешней температуры и температуры внутри пчелиного клуба. Температурные датчики в объеме улья образуют параллелепипед. Это позволяет проводить анализ температур как за пределами пчелиного клуба, так и внутри его. Поскольку измеренные температуры являются случайными переменными, то X - ряд температур, воздействующих на пчелиный клуб извне, и У - ряд температур внутри пчелиного клуба образуют дискретный ряд случайных переменных, в котором внутриульевой ряд температур У находится в зависимости от внешней температуры X. Для исследования зависимостей между случайными переменными X и У проводилась оценка количественной связи между этими двумя случайными переменными с использованием выборочного коэффициента корреляции г.

Экспериментальные значения температур пчелиного клуба (скопление пчёл) во время зимовки при разных наружных температурах приведены в табл. 3.

Таблица 3. Распределение температур в плоскости пчелиной рамки с мёдом Внешняя температура равна -4°С

-2,9 -3,0 -3,7 -1,7 -1,2 -1,1 -0,1 -1,5

-1,5 0,7 2,1 5,4 11,4 15,7 11,6 5,2

0,7 3,4 15,6 26,3 28,0 11,6 16,0

3,2 5,6 10,0 15,9 19,2 22,7 20,1 11,6

Продолжение таблицы 3. Внешняя температура равна -10°С

2,9 3,5 3,5 7,5 8,6 9,1 10,0 8,4

11,3 16,8 18,8 21,2 24,2 25,3 20,3 16,0

16,7 21,4 28,4 30,0 37,1 35,0 34,2 16,9

16,9 21,5 26,8 30,3 31,1 32,2 28,3 20,3

t внутри _<у

Рис. 4. Линии регрессии для различных пчелиных семей (1 -3)

Пчелиные семьи по разному реагируют на изменение температуры внутри пчелиного клуба при изменениях наружной. Степень связи изменения температуры наружной и внутри пчелиного клуба для различных пчелиных семей разная. Линии регрессий (рис.4) имеют разный наклон. Чем сильнее пчелиная семья, тем меньше она реагирует на изменение наружной температуры, линия регрессии более пологая.

Третья глава посвящена диагностированию состояний пчелиных семей по их акустическому шуму. Рассмотрены условия, когда акустический шум пчелиной семьи можно считать стационарным эргодическим случайным сигналом. Для анализа частотного спектра сигнала путём преобразования Фурье необходимо установить минимальную длительность реализации, при которой возможно достоверное распознавание состояния пчелиной семьи путём вычисления энергетического спектра. На рис. 5 приведены энергетические спектры звуков пчелиных семей для двух состояний.

а б

Рис. 5. Энергетические спектры звуков пчелиных семей, характеризующие различные состояния: а- роение (естественное размножение), б- освоение пчёлами нового жилища

Для вычисления энергетического спектра короткой реализации применена аналоговая частотная фильтрация с выделением наиболее информативного частотного диапазона, затем - разделение всего анализируемого частотного диапазона энергетического спектра на небольшое число полос с вычислением усреднённых для данных полос значений спектральной плотности и инденти-фикация различных состояний пчелиной семьи путём сопоставительного анализа усреднённых значений спектральной плотности для этих полос. Для повышения достоверности распознавания при очень коротких реализациях с целью исключения звуковых помех, издаваемых отдельными пчёлами, осуществлён выбор реализаций по критерию незначимых различий из дисперсий. Для диагностики состояний пчелиных семей вместо амплитудного спектра применены энергетические спектры шумовых сигналов пчелиных семей, которые получены из автокорреляционной функции сигнала, которая, в свою очередь, вычисляется по сравнительно короткой дискретизованной реализации сигнала. Если анализируемый случайный процесс является стационарным и эргодиче-ским, то составляющие энергетического спектра являются уже не случайными

величинами и достоверно характеризуют любую реализацию данного случайного процесса. Однако, при этом существенное значение имеет длительность анализируемой реализации. С одной стороны, длительность реализации сигнала должна быть достаточна, чтобы выполнялось условие стационарности на данных отрезках сигнала. С другой стороны, с увеличением длины анализируемой реализации многократно возрастают затраты вычислительных ресурсов для расчёта её энергетического спектра, что заставляет минимизировать их длительность. Эффективным критерием эргодичности, а, следовательно, и стационарности случайного процесса являются незначимые отличия дисперсий, получаемых по различным реализациям, который используются для проверки выполнения условия стационарности.

Экспериментально было установлено, что оптимальная длительность анализируемых реализаций равна 1 с.

Составлен алгоритм для исследований звуков пчелиных семей и сбора базы данных различных состояний (рис. 6), который осуществляет проверку внутренней стационарности акустического шума пчелиной семьи в режиме реального времени.

Рис. 6. Алгоритм исследований звуков пчелиных семей

Предложен метод, который сократил число анализируемых узких полос частот путем отбора наиболее информативных, что позволило построить оптимальный классификатор. Исходными данными для распознавания состояний (¡=0, 1, 2, ... К, 80-нормальное состояние) являются интенсивности спектральных составляющих, представляемые средневыпрямленными значениями сигнала в узких полосах частот (шириной 25-30 Гц), перекрывающих наиболее информативный диапазон от 60 до 600 Гц.

Для оценки стабильностей С, этих интенсивностей для каждого, - го состояния пчелиной семьи определяется дисперсия Б, интенсивностей по т реализациям сигнала. Далее по ним определяются коэффициенты вариаций V,, как отношения среднеквадратических отклонений интенсивностей к их усреднённым значениям и уже по ним определяются стабильности спектральных составляющих. Таким образом, исходные данные представлены двумя матрицами размерностью п (N+1), одна из которых состоит из интенсивностей I, а вторая, аналогичная, из стабильностей С:.

(7)

По этим двум матрицам вычисляются коэффициенты информативности /к каждой г - спектральной полосы для распознавания каждой пары, и к со-

д

стояний:

4=

1ц 1,к

С,/С„ =

(8)

где^к=0, 1, 2,..., К, причем ^к.

Центры областей ё- мерного пространства, соответствующих заданным (N+1) состояниям, определяются уравнениями:

Уо ~ + а20^20

У\ = аи1п+а2]12]+.,

У2 = ап1п+аг2!27 +

(9)

Ун

а.

+ «2лЛлI +•

л а.

(здесь: у0, у,, ., у, . , у11 - выходные величины решающего устройства, соответствующие каждому из заданного множества состояний; а, - постоянные

коэффициенты уравнений, которые необходимо определить). Затем ё- мерное пространство информативных признаков преобразуем в одномерное пространство результативного признака у,. Чтобы полностью определить решающие правила, необходимо определить неизвестные коэффициенты а, и задать верхние и нижние границы каждого результативного признака уг, соответствующие определённым границам распознаваемых состояний по результативным признакам у . Учитывая, что при нормальном законе распределения значений информативных признаков в интервал шириной ±2сг = ±2л/о попадает 95 % всех реализаций, границы состояний определяются следующими выражениями:

где Бр - дисперсии интенсивностей в г-м узком диапазоне частот при ,-м состоянии, определяемые по т реализациям сигнала. Так как определяемые таким образом границы отдельных состояний располагаются симметрично относительно их центров, заданных уравнениями (10), то удобней определить интервалы Лу] между центром каждого ,-го состояния и его границами, которые находятся по уравнениям:

(11)

Затем, откладывая их по обе стороны от центров состояний у, определяем границы каждого состояния.

Первоначально согласно предложенного метода рассмотрены некоторые возможные состояния пчелиных семей (3?=0, 1, 2, 3, 4, 5; N=5): 8о-нормальное; 81-потеря матки; 82-принятие новой матки; 83-отвергание новой матки; 84-предроевое состояние; 85-перегрев улья. Для каждого из данных состояний было использовано по 12 реализаций акустических сигналов и получены их амплитудные спектры, представленные нормированными значениями интенсивностей сигнала в узких частотных полосах шириной 30 Гц, равномерно распределенных в диапазоне от 60 до 570 Гц (всего 17 частотных полос, т.е. г=1, 2, ..., 17, в табл. 4 приведены суммарные коэффициенты информативно-стей). Нормирование спектральных составляющих проводилось путем деления абсолютного значения интенсивности данной составляющей на действующее значение сигнала, полученное для всего анализируемого диапазона частот. Проведя суммирование коэффициентов информативности по каждой узкой полосе частот, получим суммарные коэффициенты информативности спектральных составляющих по различению всех пар состояний (последняя строка табл.4 в виде суммы её коэффициентов информативностей столбцов).

Таблица 4. Суммы коэффициентов информативностей по каждой частотной полосе

Af.ru 60-90 90-120 120-150 150-180 180-210 210-240 240-270 270-300 300-330

tf" 144,15 140,1) 118,49 167,57 215,51 264,87 157,36 140,04 255,53

Таблица 4 (продолжение)

Af, Гц 330-360 360-390 390-420 420-450 450-480 480-510 510-540 540-570

177,55 163,78 182,45 252,22 91,52 17,2 14,7 36

Ранжирование спектральных составляющих по этому критерию дает результаты, представленные в табл.5 (представлены 10 наиболее информативных полос частот).

Таблица 5. Суммарные коэффициенты информативностей в десяти наиболее информативных частотных полос.

Af, Гц 210-240 300-330 420-450 180-210 390-420 330-360 150-180 360-390 240-270 60-90

264,9 255,5 252,2 215,5 182,5 177,5 167,6 163,8 157,4 144,2

Однако, пользоваться этим критерием целесообразно только на первых шагах отбора наиболее информативных признаков, поскольку он определяет суммарную различимость всех пар классов. Некоторые из них различаются хорошо, а другие - плохо. Если вновь добавляемый информативный признак дает хорошую различимость тех же пар классов, что и предыдущие, а по плохо различимым парам классов и он дает плохую различимость, то добавление такого информативного признака практически не улучшает достоверность распознавания каждого состояния.

Поэтому наиболее эффективной представляется следующая стратегия отбора информативных признаков. На первом шаге выбирается признак, имеющий максимальное значение критерия. Этому соответствует полоса частот 210-240 Гц. Затем отбирается признак, имеющий максимальное значение коэффициента информативности среди других спектральных полос. Это будет спектральная составляющая, соответствующая полосе 420-450 Гц (,1£®=181), поэтому на втором шаге выбирается её информативный признак. Далее устанавливаем полосу частот 300-330 Гц 0£<3)= 128,5). Затем определяют четвёртую полосу частот 390-420 Гц.

Для распознавания указанных шести состояний достаточно четырех информативных признаков, соответствующих полосам частот 210-240 Гц, 420450 Гц, 300-330 Гц и 390-420 Гц.

С использованием метода определения информативности спектральных составляющих акустического шума на выходе решающего устройства получены значения величин, приведённых в табл. 6.

Таблица 6. Границы областей отобранных информативных признаков

Состояния Центр области Нижняя граница Верхняя граница

нормальное 0,005447 0,004813 0,006081

Б, - роевое 0,004286 0,004262 0,004309

Б3-отводок 0,001744 0,001585 0,001904

- потеря матки -0,0002515 -0,000232 -0,000271

Б, - вылетевший рой 0,007203 0,006813 0,007593

Б6 - зимующие пчёлы -0,0001564 -0,0001253 -0,0001876

Из табл. 6 видно, что признаки отдельных состояний не пересекаются, что свидетельствует о хорошем разделении состояний.

В четвёртой главе рассмотрен метод распознавания состояний пчелиных семей по их акустическому шуму, который основан на попарном сравнении пороговыми устройствами интенсивностей сигналов, полученных с селективных фильтров. Акустический шум пчелиной семьи усиливается усилителем, затем поступает на селективные фильтры. Полосы частот этих фильтров определяются согласно метода, приведённого в главе 3.

Интенсивные составляющие с фильтров сравниваются относительно друг друга на пороговых устройствах. На выходах пороговых устройств формируются коды, которые отражают образы (или формы спектров) (рис. 7). Сочетательное сравнение интенсивностей для четырёх полосовых фильтров отражает 4! кодов.

Рис.7. Образы спектров с соответствующими им кодами

Для реализации этого метода изготовлен прибор и проведён анализ акустического шума пчелиных семей.

Отмечены изменения цифрового кода (табл.7). Для пчелиных семей с установленными состояниями приведены данные в восьмиричных кодах (табл. 8-9). На основе этих данных построены диаграммы изменения

Таблица 7. Двоичные коды на выходах пороговых устройств

1 2 3 4 5 6 7 * 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 I i 1 6 1 7 1 1! 1 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 к 2 7 2 « 2 9 3 0 г 1 3 2

! 0 0 0 и 0 0 0 0 0 0 (I 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 О 0 0 0 0 1 1 1

г 0 0 0 0 1) 0 0 0 0 0 0 (1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1

3 (I 0 0 0 0 0 (I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 С (I 0 0 0 0 0 1 1 1

4 1 1 1 1 1 ] 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1

5 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 в 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1

« 0 0 0 0 0 0 о 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 о |> 1) и 0 0 1 0 (I

Таблица 8.Восьмиричные коды, преобразованные из двоичных

(Пчелиная семья находится в рабочем состоянии, носит мёд. Июль, 1996 г.)

46 06 06 46 76 05 05 77 05 66 06 06 06 07 06 07 66 06

06 06 07 06 76 05 05 77 06 46 06 06 06 07 06 05 66 06

07 06 75 66 76 05 05 65 06 46 06 06 06 05 06 77 06 06

07 06 75 46 77 05 05 45 06 06 06 06 06 05 06 77 06 06

07 06 47 06 66 06 05 06 06 06 06 06 06 07 06 05 06 76

05 06 05 46 46 06 05 06 06 06 66 06 06 07 06 06 07 76

05 06 07 06 46 07 07 06 06 06 46 06 07 05 06 06 07 66

07 06 07 76 06 77 05 05 66 06 06 06 05 05 06 06 05 46

06 07 06 76 06 05 05 05 66 06 06 06 05 06 06 06 06 06

восьмиричных кодов при длительности наблюдения 10 минут для пчелиной семьи, находящейся в нормальном состоянии (пчелиная семья не роевая, нормально работает, носит мёд) и роевой пчелиной семьи (рис. 9, рис. 10).

На рис. 8 для лучшего восприятия приведено объёмное распределение двоичных кодов, характеризующих состояние пчелиной семьи (светлые прямоугольники соответствуют двоичным нулям, тёмные - единицам).

Таблица 9. Восьмиричные коды, преобразованные из двоичных

(Пчелиная семья находится в стадии роения. Июль, 1996 г.)

05 46 75 75 75 75 06 % 75 46 05 15 15 05 05 75 Ъ 75 65 1 15 06 76 66 66

05 46 75 76 75 46 № 75 66 05 15 05 05 05 05 75 75 75 46 15 05 75 75 75

05 65 75 75 75 46 66 75 66 05 05 06 05 06 05 % 75 75 15 15 05 75 77 66

05 77 75 77 75 15 76 75 46 06 15 05 05 15 05 75 75 75 15 05 76 66 75 66

Рис. 8. Объёмный фрагмент двоичных кодов, соответствующий безматочной пчелиной семье

Полосно-пропускные фильтры настроены на частоты 210-240 Гц, 300-330 Гц, 390-420 Гц, 420-450 Гц. Считываемые двоичные коды (табл. 7) перекодируются в восьмиричные коды. Коды, приведённые в табл. 8-9, восьмиричные, левый восьмиричный разряд - младший, а правый - старший. При подсчёте среднего кода восьмиричные коды приняли за десятичные, при этом младший разряд - справа, а старший - слева. После таких допущений были вычислены средние коды, которые приведены в табл. 13 (столбец А). Полученные таким образом значения средних кодов отражают характерные состояния пчелиных семей, которые своими количественными значениями логично объясняют состояния пчелиных семей. В ходе исследований при подсчёте среднего кода при других вариантах установлено, что вычисляемый средний десятичный код не коррелирует с биологическим состоянием контролируемой пчелиной семьи.

Рис. 9. Диаграмма пчелиной семьи, которая носит мёд, мёд из неё не откачан

Рис. 10. Диаграмма пчелиной семьи в период подготовки к размножению (роевое состояние)

Чтобы установить пропорциональность восьмиричных или десятичных чисел от получаемых двоичных кодов при произвольно выбранном сочетательном сравнении, а также выбор младшего или старшего разряда было принято решение подсчитывать среднее количество двоичных «единиц». При этом возникают определенные неудобства, так как восьмиричные коды 65<8> и 47<8> имеют одинаковое количество двоичных «единиц» (табл. 10). Поэтому было предложено образовывать одноразрядное восьмиричное или десятичное число из трех разрядов последовательных двоичных кодов. В этом случае при произвольном выборе расположения младшего и старшего разрядов не играет существенной роли, что повышает корректность вычисляемого среднего деся-

тичного кода, который характеризует биологическое состояние пчелиной семьи. В восьмиричном - двоичном коде коды 111<2>, 101<2>, 000<2>, 010<2> несут информацию в восьмиричном или десятичном исчислении о цифрах 7^>, 5<8>, 0<8>, 2<8> и для этих цифр не сказывается вариант размещения младшего и старшего разряда. Двоичные коды 100<2>, 110<2> в зависимости от выбора младшего разряда могут соответствовать восьмиричным 1<8>, 3<8> или 4<8>, 6<8>. Поскольку при создании восьмиричных кодов из последовательных двоичных появление кодов равновероятно, то независимо от выбора расположения младшего разряда вычисляемый средний десятичный код практически

Таблица 10. Количество двоичных кодов акустического шума пчелиной семьи,

наблюдаемых в течение 10 мин.

1996 г. Июль. Пчелиная семья находится в рабочем состоянии, носит мёд

Код «в» 05 00 | 07 45 46 47 65 75 76 77

Код«2>» 000101 000011 1100] 11 001101 001011 001111 011101 111101 111011 111111

N 19 42 9 1 9 1 1 2 5 4

Кап «1» 1* 84 27 3 27 4 4 10 25 1 24

остаётся неизменным. Это позволяет по среднему десятичному коду более корректно судить о биологическом состоянии пчелиной семьи. Проведена перекодировка кодов состояний пчелиных семей, результаты для семьи в роевом состоянии приведены в табл. 11.

Для вычисления средних кодов применена обычная десятичная арифметика. Для приведенных на рис. 7 циклических кодов Грея было проведено перекодирование в десятичный пропорциональный код (столбец D, табл. 13), согласно которому были вычислены средние коды для характерных состояний пчелиных семей.

Таблица 11. Восьмиричные коды, полученные из трёх последовательных

двоичных кодов, соответствующие роевому состоянию

11 2 3 4 5 6 7 8 9 В 11 12 и И 15 16 17 № 19 21 22 2 а 25 £ Г

Код 1 0 0 6 7 7 7 1 0 7 7 0 0 1 6 0 1 0 2 0 7 7 7 7 4 7 1

Код 2 0 0 7 7 7 7 0 4 7 7 3 0 0 0 0 0 0 0 0 7 7 7 7 1 0 0

КодЗ 0 6 7 7 7 7 3 4 7 7 7 1 0 о 0 0 9 0 0 7 7 7 7 3 0 0

Код 4 7 I 7 7 7 7 4 0 4 7 0 0 6 7 5 7 7 6 6 3 ч 7 7 5 7 3

Код 5 ° 0 2 0 1 0 3 7 3 0 7 7 1 0 2 0 0 1 1 4 2 0 0 2 0 4

Код 6 7 7 7 7 ' 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7

На рис.11 приведены графики изменений средних кодов, рассчитанных для четырёх вариантов кодировки. График «А» построен по точкам средних вось-мирично-десятичных кодов, при этом младшие разряды кодов начинаются от порогового устройства, сравнивающего интенсивности соответствующих низким частотам полосно-пропусных фильтров и при записи младший разряд на-, ходится слева (табл. 10).

В последующем при вычислении среднего кода восьмиричное число было принято считать десятичным (в восьмиричном коде, например, 64, четыре принят за младший разряд, шесть - за старший разряд, а само число 64 считали десятичным). Двоичный код 011001<2> - (64<8>) получен случайным образом, при другом схемном соединении сравнивающих устройств младший раз-

ряд мог быть другим и двоичное число может быть любым из сочетаний единиц и нулей кода 011001. Неизменным остаётся количество нулей и единиц (три нуля и три единицы). Поэтому более корректно выбирать для анализа количество единиц. График «В» построен по точкам средних значений единиц, график «С» отражает состояния пчелиных семей по средним значениям последовательных восьмиричных кодов, а график Л» построен из кодов графика «А», которые предварительно перекодированы из циклического кольцевого кода Грея в пропорциональный десятичный код. Перекодирование позволяет вычислять пропорциональные средние коды, соответствующие характерным состояниям пчелиных семей.

1 2 Э 4 5 $ 7 в 9 И 11 12 13 Н 15 16 17 18 19 20 семьи

Рис. 11. Изменение средних кодов «А'» восьмирично-десятичного циклического кода Грея (А), составленного из параллельного шестиразрядного двоичного кода, среднего значения единиц в двоичном коде (В) и восьмиричного или десятичного кода (С), составленного из последовательных трёх двоичных разрядов, преобразованного из циклического кода Грея в пропорциональный десятичный ф) для каждого состояния пчелиной семьи. График Н (В) характеризует, изменение энтропии пчелиных семей в зависимости от их состояний

Графики «В», «С» и «Б» сохраняют пропорциональность, адекватно отражают состояния пчелиных семей. Параллельный восьмирично - десятичный код (рис. 11, «А») обеспечивает большие цифровые различия. При определении энтропии Н(В), характеризующей состояния пчелиных семей, установлено, что неопределённость уменьшается (Н(В) 0) при приближении времени выхода роя, что характерно для 6 и 8 состояний. Энтропия Н(В) количественно увеличивается при организации отводков (14 и 16 состояния).

На рис. 12 приведены графики частот появления двоичных единиц на выходах пороговых устройств при анализе звуков пчелиных семей, на рис. 13 - графики изменений частот появления кодов в зависимости от состояний пчелиных семей, на рис. 14 показана частота появления восьмиричных кодов при различных состояниях.

На базе данных, приведённых в табл. 13, построен алгоритм распознавания состояний пчелиных семей (рис. 15). При анализе частот появления кодов (рис. 13) всех звуковых сигналов пчёл получены априорные вероятности 24 кодов. Предварительно зная возможности прибора для анализа звуков пчёл определили априорную вероятность Р(А) для одного из 24 кодов, которая составила 0,042. Для каждого состояния экспериментально определены апостериорные вероятности, и по этим данным определили условную априорную вероятность Р(А/В). Для распознавания конкретного состояния пчелиной семьи необходимо иметь априорную вероятность Р(В), условную вероятность Р(В/А) и априорную вероятность устройства Р(А). По формуле для полной вероятности Байеса (12) определяется апостериорная вероятность контролируемого состояния, которая затем сравнивается с экспериментальной апостериорной вероятностью. При близком сходстве вычисленной и экспериментальной

вероятностей их относят к данной распознаваемой ситуации. Для распознавания состояний пчелиных семей применён метод, основанный на определении количества информации. До проведения экспериментов исходную неопределённость состояния устройства, или его энтропию определяем по формуле (13). Она составила Н(А)-4,6 бит. Затем определяем энтропию для контролируемого состояния пчелиной семьи

Н{А) = -^р,\оёР1 (13)

и далее рассчитываем количество информации (табл. 12), соответствующее

/ = Н (А) - Н(В)

(14)

Рис 12 Распределение частот появления двоичных единиц при анализе звуков пчелиных семей, характеризующих восемь различных состояний

Рис. 13. Изменение частот появления восьмиричных кодов, образованных из шестиразрядных двоичных кодов для 12 состояний пчелиных семей

Рис. 14. Частота появления восьмиричных кодов при тринадцати различных состояниях пчелиных семей

Таблица 12. Количество информации (в битах) по каждому состоянию пчелиной семьи

Роевая, без обработки переменным электрическим полем__

1,93

Роевая, обработана переменным электрическим полем__

2,68

Зимовка в зимовнике, появление расплода______

3,59

Пчёлы из Марокко

Таблица 13. Признаковое пространство для распознавания состояний пчелиных

семей по звуковым сигналам

№ п п Дата, состояния Энтропия Н(В), бит Диг ibfip Средние коды млн

щв А 1% С Хю D Хю В Ii я <Е 07 15 46 в Ö « 75 7> 77 5!

1 1996г Июль В рабочем состоящим, носкт мёд. Н(В) = 2.34 93 195 1П 189 265 19 if 9 1» 1 1 2 i t "

2 2001 г Июль В рабочем состоянии, носит мёд Н(В) = 1,9 73 28 214 214 31 Ж 17 II Ii

3 19%г Июль Роевая Н(В) = 2,68 100 45 27! 24 3 65 19 9 11 ш 2 9 * S 2

4 1988г Март Марокко Предположительно роевая Н(В) = 1,49 93 43 224 221 3 48 11 я *

5 1996т Икхгь Роевая из третьей строки, обработаю переменным электрическим нолем Н(В) =1,92 100 68 26 В 312 445 1 ч , J 19 31 2

6 2001 г Июль Рожи Н(В) = 0,66 64 75 392 Зэ 517 и II

7 2001 г Июль Мюльная стадия роения Н(В) = 1,49 80 53 33 6 23 6 411 6 s 23

8 2001г Июль Перед выходом роя Н(В)« 0,081 69 75 40,5 346 50 ,й 2 2

9 1997 г, 23 ноября,(1,5'С Зиму-ei, тревожит мышь Н(В) = 1,4 100 32 176 184 28 12 Ii 32 *

10 1998т 22 ноября,-2УС Зимует сильная семья Н(В) =1,33 95 21 196 171 245 1 Я 1 30 S 1

П 1998 г, 22 ноября, - 2ГС Зимует пчелиная семья средней силы ЩВ) = 1,77 96 54 290 256 3 73 13 in Я 12 2

12 1998т, 22 ноября, - 22°С Зимует небольшой огаолок Н(В) -1 28 100 66 30 8 292 413 10 17 )

13 1998 г, 22 ноября, - 22Х Зимует небольшой пойманный летом рой Н(В) =1,5 100 69 32 3 314 44з 4 1 .f Л 41 4

14 1998т Организация отводка в семье на одной рамке, по ошибке грисуплвуег мата, из семьи которой вьиуга рамка, подсаживается вторая матка Первоначальное поведете пчёл Н(В}=2,45 50 41 279 169 338 J 9 S 7 1 Vi 7 1

15 Поведение пчёл по истечении времени П;В} 1,65 45 69 324 261 4 J я 16 5

16 1998т Подсадка машинной метки в организуемый опюдок Наблюдения в день подсадки Первоначальное поветение пчел Н(В) = 2 49 82 82 202 36 18 5 Ii 19 5 6 2 27 5 2

17 Поведение гтчел по истечении времени. Н(В)-1,12 24 68 30 3 2S6 421 1 ¡7 а

It 1998т Продолжение подсадки магазинной метки в организуемый отводок Набиодатя на слегающий день утром Первоначальное поведение лч&| Н(В) = 1,45 28 72 34 7 294 4 68 И 2 и 1

19 Поведение пчел по истечении времени (Н(В)=1,57 48 30 161 173 281 1« • S 14 -

20 Подсадка матки 1996 г Н(В) = 1,6 100 36 294 36 17 25 ]

Образы спектров рис. 7 являются множеством перестановок (табл. 15).

Таблица 15. Множество перестановок М ={ 1,2,3,4}

Для распознавания состояний пчелиных семей применимы правила перемножения перестановок.

В результате произведения перестановок (15) (для безматочной пчелосемьи) получена окончательная перестановка, которая соответствует коду «01». Следует сделать вывод, что минимальный код «01» соответствует безматочному состоянию.

После вычисления среднего кода, применив обычные арифметические операции, получено значение X =2,12, практически близкое к коду 01

В последующем по истечении трёх минут пчёлы бурно реагируют на возврат матки и примерно в течение минуты ситуация совершенно меняется: пчёлы замечают появление матки (можно отнести к реакции '"радости"), это хорошо отражается следующими перестановками. В результате произведения перестановок (16), получен код «67»:

Рис. 15. Алгоритм распознавания состояний пчелиных семей в течение года

А 234У1234У1234У1234/1234У1234У1234У| 234У1234У] 234/1234/1234/1234/1234^1 [4312Д4312^431^432 ^4312^4312^4312^432 ])у432 ¡|[з241^4231^4321^432 у^Щ ^ 1234^1234/1234/1234^1234/1234/1234/1234У1234У1234/1234У1234У1234У1234^ [431 ^432 ДО4321^4321Д432 ^4321Д432 ДОЗ1 ^4312ДО32 ДОЗ 12ДОЗ12ДОЗ12ДОЗ1 $ р234/1234У1234/1234^1234/1234/1234/1234/1234/1234/1234/1234/1234/1234| ( ) ^432 ¡1,431 ^4321^4321,(4321[432ДО32 ^4321Д432 ^432 ДО321^4321,1,423ДО231) (\гг¥\ 234/1234/1234/1234/1234У1234/1234/1234/1234/1234| _ Л234| [4231X432 ДО32ДО32ДО32ДО312^423ДО23 ДО32 ДОЗ12^431^ [з42 У

Для этого варианта средний код X = 75 практически сравним с кодом 67.

Образы спектров (рис. 7) имеют общие элементы, вероятность Ро появления которых можно проанализировать (г - номер столбца, у -номер уровня образа спектра). В табл. 14 приведено разбиение образов спектров по общим элементам.

Проведён анализ статистических данных, структуры образов спектров исследуемого одного и того же акустического сигнала пчелиной семьи при одном уровне громкости, табл. 15,16.

Установлены вероятностные характеристики (табл. 17) одной и той же записи акустического шума пчелиной семьи при различных уровнях громкости.

Таблица 14. Коды, содержащие общие элементы образов спектров, вероятности Р? появления которых можно определить при анализе акустического шума пчелиной семьи

Таблица 15. Анализ статистических данных, структуры образов спектров исследуемого одного и того же акустического сигнала пчелиной семьи при одном уровне громкости

Средний код, Л' = 66 Средний код, Х = 65 Средний код, X = 65 Средний код Х = 65 Средний код, 7 = 64,7 Средний код, X = 57,95

Номер кода и кол-во наблюдений Номер кода и кол-во наблюдений Номер кода и кол-во наблюдений Номер кода и кол-во наблюдений Номер кода и кол-во наблюдений Номер кода и кол-во наблюдений

10 1 10 | 1 10 1 10 1 01 1 10 3

14 1 14 и_2_ 30 5 14 1 10 1 14 2

54 4 70 31 70 27 30 2 14 2 30 6

56 1 71 3 71 4 54 9 30 1 4 31 г 1

70' 26 73 1 73 1 70 32 70 31 54 11

71 7 74 | 14 74 16 71 6 71 5 70 25

« 1 76 | 1 73 1 74 8 71 2

74 14 77 1 74 J 7 74 9

76 1

77 1

Средний Средний Средний Средний Средний

код, код, код, код, код,

X- 62,0 X = 60,0 Х = 46,8 X- 45,9 X = 53,6

Номер кода Номер кода Номер кода Номер кода Номер кода

и кол-во и кол-во и кол-во и кол-во и кол-во

наблюдений наблюдений наблюдений наблюдений наблюдений

10 1 10 1 04 1 01 1 10 2

14 2 14 5 10 5 10 3 14 3

30 4 30 4 14 3 14 5 30 14

31 1 31 1 30 17 30 13 31 2

70 24 ' 24; 31 1 31 3 ?0- "25

71 5 71 7 7а 19 70 19 71 3

74 14 74 12 71 4 71 3 74 6

74 5 74 4

Таблица 16. Сравнение статистических данных

Х = 66 Р21=0,82

Х = 65 Р21=0,88

Х = 65 Рз 1=0,99

Х = Ы Р2|=0,88

X = 64,7 Р;|=0,88

X = 57,95 Р21=0,94

X = 62,0 0,86

X = 60,0 Р21=0,85

X = 46,98 Р21=0.88

А'=47,5 Р21=0,86

Л'= 53,6 Р21=0,91

В результате установлено, что максимум выпадения наблюдался для кода «70». Также установлено, что вероятность появления общего элемента Р21 наибольшая, и имеет практически близкие значения.

Таблица 17. Вероятности появления общих элементов, структуры образов спектров исследуемого одного и того же акустического сигнала

пчелиной семьи при различных уровнях громкости 1-8

№ уровня Р.. Р2, Рз, р., Р,2 Р22 Р32 Р.2

громкости

1 1 0 0 0 0 0,176 0,82 0

2 0 0,947 0,053 0 0,526 0,052 0,42 0

3 0 0,796 0,203 0 0,148 0,185 0,65 0

4 0 0,65 0,33 0.018 0,036 0,327 0,38 0,25

5 0,017 0,43 0,38 0,083 0,0 0,37 0,18 0,45

6 0 0,25 0,45 0,28 0,017 0,38 0,18 0,42

7 0 0,175 0,49 0,19 0,07 0,40 0,175 0,35

8 0 0,38 0,59 0,052 0,034 0,60 0,31 0,086

Продолжение таблицы 17

к. Рв Р21 Рзз Р|4 Р24 Р34 Р44

1 0 0,82 0,176 0 0 0 0 1

2 0,456 0 0,298 0,246 0,017 0 0,23 0,75

3 0,39 0 0,093 0,5 0,44 0 0,056 0,5

4 0,07 0 0.2)8 0,636 0,89 0 I— С0.,010 »^шст <ЩЛЬН' отш

5 0,15 0 0,283 0,383 0,83 0,0 Г *

6 0,15 0,367 0,233 0,25 0,83 0 0,12 0,05

7 0,07 0,28 0,298 0,35 0,86 0 0,035 0,05

S 0,36 0,03 0,086 0,55 0,64 0 0,052 0,34

Построены зависимости изменения среднего кода X и вероятности элемента Pя, (рис. 16), из которых видна их схожесть

Рис.16. Изменение среднего кода X и вероятности Р41 образа спектра, соответствующего зимующему состоянию пчелиной семьи в зимовнике при t = +2°С

80

70

60 1 1

50 [

40

30

20 и

и

10 V

1

1 3 8яю 5 7 аря 9 11 Яя 13 км 15 ж 1719 2123 25 1 фгхраля 2729313335 8 февраля 37394143 45 [5 фехраля 4749 5153 55 22 фгоргля с,

Рис.17. Изменение среднего кода зимующей пчелосемьи в зимовнике при t = +2Х в течение длительного времени

Исследовано влияние акустического шума пчелиной семьи, на изменение среднего кода X. Запись проводилась раз в неделю в течение 10 минут. Из графика (рис.17) видно, что значения среднего кода с 8-го февраля значительно увеличились, что соответствует появлению расплода.

В пятой главе рассматривается контроль состояния пчелиной семьи по количеству мёда в улье без применения весов, дифференцированно по корпусам. Данный метод измерения основан на различии диэлектрической проницаемости мёда и воздуха. Для реализации метода разработано устройство, в состав которого входит ёмкостной преобразователь, образованный плоскими изолированными друг от друга пластинами из алюминиевой фольги, которыми покрываются боковые стенки корпусов улья с внутренней стороны, образуя два ульевых конденсатора (рис.18,а).

Устройство для контроля количества мёда содержит генератор, блок ульевых конденсаторов, усилитель, инвертирующий усилитель, устройство выпрямления, устройство установки нуля , дифференциальный усилитель, измерительный прибор, блок питания.

Разъёмы для каждого корпуса улья располагается на их стенках. Такое конструктивное исполнение позволяет контролировать наличие мёда отдельно в каждом корпусе улья.

Контроль количества мёда в каждом корпусе улья с пчёлами осуществляют с помощью индикатора, выполненного на базе вольтметра. Начало отсчёта устанавливают с помощью устройства установки нуля. Отсчёты проводят в одно и то же фиксированное время.

Работа устройства для контроля количества мёда основана на принципе емкостного преобразователя. При подаче переменного напряжения и„от генератора на инвертирующий усилитель на его выходе появится переменный

а б

Рис. 18. Определение массы мёда конденсаторным методом: а - ульевые конденсаторы, б - зависимость массы мёда от показания измерительного прибора

сигнал, усиленный в К раз (К — коэффициент усиления инвертирующего усилителя), равный

где (О = 2;г//- частота генератора, С1 - емкость между горизонтальными обкладками, С2 - емкость между вертикальными обкладками. Этот сигнал выпрямляется устройством выпрямления. Полученное постоянное напряжение

и\, величина которого пропорциональна коэффициенту усиления инвертирующего усилителя

(18)

( иш - переменное напряжение на входе измерительного усилителя) подаётся на первый вход дифференциального усилителя, на второй вход его подаётся регулируемое с помощью устройства установки нуля постоянное напряжение С1г от стабилизированного блока питания. Выходное напряжение 1 дифференциального усилителя будет пропорционально разности напряжений и1 и

(19)

где К - коэффициент усиления дифференциального усилителя.

При тарировке устройства были использованы пчелиные рамки с мёдом. При контроле для получения точных результатов соблюдены следующие условия. На однотипных пчелиных рамках была проделана одинаковая установка вощинодержателей (проволочки и их количество). Первоначально были установлены рамки без мёда. После подключения устройства для контроля количества мёда в улье на индикаторе провели установку нуля. Затем, заменив все пустые рамки рамками с мёдом, получили тарировочный график (рис. 18, б) для данного корпуса улья. Тарировочные графики для ульев разной конструкции необходимо получать экспериментально. Контроль количества мёда в каждом корпусе улья позволяет снизить трудозатраты на пасеке.

В шестой главе описаны системы контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей. Разработка систем проводилась с учётом высоких эксплуатационных возможностей, повышенной надёжности, снижения доли аппаратных затрат за счёт развития программного обеспечения. На рис. 19 приведена структурная схема автоматизированной системы для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей, которая содержит:

из:;:: ivrrr: :;.

Рис. 19.Автоматизированная система для контроля жизнедеятельности пчелиных семей на основе микроЭВМ в контроллерах ульев и пасеки

Рис.20. Система регуляции внутриульевого микроклимата: а - структурная схема системы для круглогодичного подогрева пчелиных семей, б - структурная схема устройства для регулирования микроклимата в улье

контроллер пасеки 1, ЭВМ пчеловода 2, контроллеры ульев 3, контроллеры рамок 4, пчелиные рамки 5. Система контролирует состояния пчелиных семей по распределению теплового поля в улье.

Автоматизированная система для круглогодичного подогрева пчелиных семей (рис. 20,а) содержит силовой разделительный трансформатор 1, блок силовых симисторных ключей 2, блок питания схемы управления стабилизатора тока 3, терморегуляторы 4, нагревательные элементы 5, датчик тока 6, блок управления 7.

Автоматизированные системы: для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей (дистанционно, даже из городских квартир), для круглогодичного подогрева пчелиных семей могут использоваться круглый год на индивидуальных и коллективных пасеках.

Рис. 21. Алгоритм работы устройства для регулирования микроклимата в улье

К системе подогрева разработано устройство рис. 20, б, которое позволяет регулировать температуру и влажность в улье с пчёлами круглый год. Устройство содержит датчики влажности воздуха 1 и температуры воздуха 2 внутри улья, микрофон 3, блок управления с применением микроЭВМ 4, блок силовых ключей 5, блок кондиционирования 6, датчик внешней температуры 7, управляемый регулятор мощности 8, блок стабилизации напряжения 9. Разработан алгоритм работы этого устройства (рис. 21).

В седьмой главе проведена оценка погрешностей измерения параметров жизнедеятельности пчелиных семей. Предложен метод измерения распределения температур по плоскости пчелиной рамки с применением матричной термопарной сетки (глава 2), где было установлено, что измеряемые темпера-

туры в узлах сетки непосредственно измерить невозможно. Однако бьпо установлено, что можно измерив величины/)/, Ьж Ъл которые являются известными функциями величин Х\, Ху . хь

т]/хрх2,...,хк) = Ь„ / = 1,2,......

По измеренным величинам Ь/, Ь2.....,Ь/, необходимо определить значения величин X/, Х2, • .Хк На базе данных столбца 1 в табл. 18 составлена система уравнений (20).

Таблица 18. Значения термоЭДС (мкв), измеренные в узлах 1-8 термопарной

сетки

> узла сетки V К" нагретых дат|икоя 1 2 3 4 5 6 7 8

I 55 68 41 35 59 61 53 39

1 2 89 101 95 108 86 94 102 99

1 -3 125 131 122 П8 113 124 113 128

1 -4 169 178 181 165 182 171 173 182

1 -5 199 202 211 203 195 196 20) 205

1 -6 231 225 232 230 221 219 224 227

1-7 269 257 261 26В 264 270 256 265

1-8 297 301 304 295 289 288 297 304

Система линейных уравнений (20) соответствует первому столбцу термопарной сетки, позволяет определить значения температур для 8 узлов пер-войо столбца:

1 000**,+) ООО'хг») 000«х,+ 1 000»*4+) 000*х3+1 000*х«+1 000*х,+1 000*х, у, I 236,хг0 97|,х2н0833»х,+ 1 068'х^О682*Х5+0 719'х^О 842»х7+1 511*х,-у!

0 745*х,+ 1 588'хг-10 750*х,+ 1 341Чг»1 000*х5+0 657*х640 8]6*хг» I 464*х,= у, 0636>х,+2 147'хг+0 813,х,-Ю614«Х4+1 267%->0 844**»+1 000*х,+0 964»х,-у4 (20)

1 073*х|+0 794,х34 0 7 50*х,+ 1 568*х4+0433,х!-10 813,х6+| 132*х,+0 8<)3,х,= у) 1 ]09»х,+0 971 0 833*хл+1 068Ч,+0 831*х5+0 719*х«+1 342«х,+0 6434,- у6 0 964*х|+1 441**2+0 306*х>+1 364,*4+0931*х1+0 719»х4+0 842*х,+ 1 464»х,«у, 0 709,х,+ [ 765*х2+0 806«х,+1 227ЧгЮ767,х5+0688»хй+1 000*х,+1 393'х,- у,

С использованием однофакторного анализа проведены исследования влияния нагреваемого спая на соседние, приводящего к снижению точности измерений (табл. 18). Первая причина снижения точности - распространение тепла по горизонтальным и вертикальным проводникам, вторая - распределение генерируемой термоЭДС спая (узла сетки) по всем остальным узлам сетки. При нагреве узла сетки в узлах нагреваемого столбца считывались значения термоЭДС, близкие к величинам термоЭДС нагреваемого узла, тогда как величины термоЭДС в узлах соседних столбцов имели значительно меньшие значения термоЭДС. При увеличении расстояния от нагреваемого спая значения термоЭДС уменьшались и стремились к нулю.

Результаты для термопарной сетки с 32 узлами, представленные 32 уровнями измерений по 5 наблюдениям, приведены в табл. 19.

Таблица 19. Значения тсрмоЭДС (в мкВ) в 32-х узлах термопарной сетки по 5 _наблюдениям

Наблюдение

Уровень 1 2 3 4 5 Уровень

1 0120 0 119 0121 0 118 0119 17 0120 0118 0 123 0121 0119

2 01!6 0 154 0155 0 153 0156 18 0 127 0125 0 130 0126 0128

3 0 160 0173 0168 0 167 0 172 19 0156 0 160 (1154 0157 0 153

4 0 080 0082 0079 0 077 0 083 20 0 160 0 159 0 158 0162 0 165

5 0102 0 100 0105 _0 099 0 498 21 0106 0 099 0 100 0107 0105

6 0 156 0159 0 160 0 153 0155 22 0152 0152 0 151 0 155 0 153

7 0162 0168 0165 0 163 0 160 23 0 174 0 170 0 175 0177 0173

1 0189 0180 0185 0 187 0190 24 0 176 0 175 0176 0178 0 174

9 0 097 0096 0099 0100 0 098 25 0164 0160 0 163 0165 0 166

10 0 081 0079 0 083 0 082 0 080 26 0 165 0163 0 164 0 166 0 166

II 0139 0140 0 141 0 138 0137 27 0175 0177 0 177 0 174 0 176

12 0180 0 182 0181 0 179 0183 28 0194 0 190 0191 0 190 0 196

13 0 066 0 065 0 067 0 069 0 068 29 0487 0470 0 490 0 488 0 485

14 0154 0 156 0152 0 153 0 155 30 0386 0380 0 382 0390 0 385

13 0 173 0177 0172 0 171 0174 31 ' 0 544 0 540 0 545 0 541 0 543

16 0129 0127 0 130 0 131 0 132 32 0 534 0 531 0 530 0 538 0 529

Полагаем, что для г-го уровня п наблюдений имеют среднюю /?,, равную сумме общей средней ц с её вариацией, обусловленной 1-м уровнем фактора, т.е. р, = ц + у,. Тогда одно наблюдение можно представить в следующем виде:

х,=М + Г, + (21)

где ц - общая средняя наблюдаемых термоЭДС; у - эффект, обусловленный уровнем фактора; ^ - вариация результатов внутри отдельного уровня.

При сравнении межгрупповой и остаточных дисперсий по их величине определена существенность влияния нагрева рассматриваемого узла на соседние.

Для термопарной сетки вычислили сумму квадратов отклонений между группами QI с кх = т - 1 степенями свободы: QI = 2.14358. Затем определили сумму квадратов отклонений внутри группы Q2 с к== тп - т степенями свободы: Q2 = 8.04628. Определено, что ¥= 1 I, ¥лш =14, ¥<ГЛ1к, и установлено, что нет оснований отвергать нулевую гипотезу, следовательно, влияние фактора несущественно.

В приложении приведены программы измерения и обработки температурной информации, анализа акустического шума жизнедеятельности пчелиных семей, приведены таблицы перемножения перестановок, а также содержатся документы подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы на пасеках России и справка об использовании в учебном процессе.

ВЫВОДЫ

В представленной диссертационной работе на основании комплексного анализа решена проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение в автоматизации контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей за счёт разработки новых методов, средств контроля и управления, что позволяет по-новому организовать технологию пчеловодства, поставить работу с пчёлами на качественно новый уровень.

Основные результат работы следующие:

1. С учётом современной специфики пчеловодства обоснован метод диагностики физиологического состояния пчелиных семей, основанный на контроле распределения тепловых полей в улье, что осуществляется с применением термопарных сеток, устанавливаемых в средостении сотов пчелиных рамок. Это позволяет визуализировать на экране дисплея ПЭВМ локализацию пчелиного расплода в гнезде, динамику развития пчелиных семей, активность процессов терморегуляции и распределение в улье пчёл в период зимовки. Предложена математическая модель термопарной сетки и разработан алгоритм вычисления температур в её узлах. Исходя из того, что пчёлы по-разному реагируют интенсивностью разогрева гнезда на изменение внешней температуры, выявлена возможность дифференциации пчелиных семей по терморегулятор-ной активности, являющейся одним из показателей их зимостойкости (холодостойкости). Линии регрессии, отражающей зависимость внутригнездовой тем-пературыот внешней, имеютразный наклон. Чем сильнее пчелиная семья, тем меньше она реагирует на изменение наружной температуры, линия регрессии более пологая. Разработана математическая модель на базе многомерного регрессионного анализа, которая позволяет по замерам температур контролировать тепловыделения пчелиных семей всей пасеки. Контроль тепловыделения пчетиных семей в период зимовки и применение средств искусственной терморегуляции позволяетоптимизировать их зимовку.

2. Высокую надёжность диагностики изменений биологического состояния пчелиных семей обеспечивает использование аппаратурного анализа генерируемых ими звуков. Пчелиные звуки можно анализировать по соотношению их частотно-амплитудных составляющих или энергетическим спектрам, которые в отличие от частотно-амплитудных спектров обладают большей устойчивостью. Разработан алгоритм анализа звука пчелиных семей, который позволяет проводить выбор реализаций, свободных от доминирующего звука отдельных пчёл, по индентичности их моментов распределения (математических ожиданий, дисперсий и автокорреляционных функций). Определено минимальное время длительности реализации, по которой можно вычислить устойчивый энергетический спектр. Предложен метод определения информативности спектральных составляющих акустического сигнала пчелиных семей, ко-торьм при распознавании их состояний позволяет определить наиболее информативные частотные полосы, что позволило упростить программное обеспечение и аппаратную реализацию. Установлено, что длительность реализации в одну секунду позволяет получать устойчивый энергетический спектр по отношении к амплитудному спектру, и с помощью дополнительного анализа сделать достоверный вывод о конкретном состоянии пчелиной семьи.

3. Диагностика состояний пчелиных семей по анализу образов спектров, генерируемых ими звуков, позволяет использовало в качестве средств контроля как их интенсивность, так и наиболее информативные составляющие частотного диапазона. Распознавание состояний пчелиных семей посредством попарного сопоставления пороговыми устройствами интенсивностей сигналов, выделенных селективными фильтрами, позволяет получать информацию о состоянии пчелиной семьи в виде двоичных кодов, на основе которых возможно по-

строение её «элегического портрета». Совокупный акустический «шум» пчелиных семей относится к нестационарным процессам. Исходя из этого и наличия связи между физиологическим состоянием пчёл и структурой звуков, длительность реализации от 2-х до 10 минут, достаточна для характеристики состояния пчелиных семей. Предложен метод анализа акустических процессов в пчелиных семьях по среднему коду, вычисленному за время одной реализации. Величина среднего кода возрастает по мере приближения срока выхода роя; величина среднего кода имеет наименьшее значение при разделении пчелиных семей (организации безматочных отводков). Показано, что при организации отводков величина среднего кода во вновь образованном отводке в течение некоторого времени (до 2-х минут) остаётся соответствующей среднему коду пчелиной семьи, из которой организуется отводок, а затем зависит от реакции на новую подсаживаемую матку: величина среднего кода резко увеличивается при отрицательном отношении пчёл к новой матке, первоначальный средний код практически не меняется, при положительном отношении к ней. По величине среднего кода можно выявлять реагирование пчелиных семей на резкие понижения температуры. Большая величина среднего кода у казывает на то, что пчелиная семья зимует напряжённо, небольшая величина среднего кода свидетельствует о высокой толерантности пчёл к охлаждению. 4. Изучены различные варианты кодирования, на основании которых установлена их адекватность соответствующим состояниям пчелиных семей. Доказа-но,что состояние пчелиной семьи можно установить по анализу вероятностей появления кодов. Для этого необходимо знать априорную вероятность метода, зависящую от количества используемых частотных полос, атакже полученные экспериментально для большого количества состояний пчелиных семей их апостериорные вероятности. Предложен метод контроля состояний пчелиных семей путём определения энтропии. Проведены расчёты энтропии для различных состояний пчелиных семей. Показано, что энтропия уменьшается при приближении времени выхода роя, энтропия увеличивается при организации отводков. Предложен метод установления состояния пчелиной семьи, основанный на перемножении перестановок. Показана адекватность перестановок, получаемых в результате произведения с вычисленными средними значениями кодов. Для автоматизации распознавания состояния пчелиной семьи составлена таблица перемножения перестановок и таблица перемножения соответствующих перестановкам их кодов. Предложен метод анализа структуры образов спектров, основанный на их общих элементах. Установлена прямая корреляционная связь между изменениями среднего значением кода и вероятности Р41 появления общего элемента структуры образа спектра. Показано, что при наблюдении зимующей пчелиной семьи в зимовнике с момента пояатения расплода значение среднего кода значительно увеличивается. На основании предложенных методов разработан алгоритм распознавания состояний пчелиных семей, который позволяет по различным ветвям контроля достоверно оценивать состояние пчелиной семьи по их акустическому шуму. 5. Разработан метод дифференцированного контроля количества мёда на всей пасеке без применения весов. Разработано и исследовано устройство, принцип работы которого основан на различии диэлектрической проницаемости меда и

воздуха. Для этого применяются конденсаторы, устанавливаемые в улье, и измерительный прибор. Использование этого метода и устройства позволяет контролировать динамику кормовых запасов в улье (потребление мёда, принос нектара и пыльцы, переработку нектара в мёд, что сопряжено уменьшением массы улья).

6. Разработаны различные варианты технических средств дистанционного круглогодичного контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей, которые применимы в практическом пчеловодстве. Реализованы алгоритмы и программные средства их функционирования. Разработано техническое средство круглогодичного регулирования микроклимата в улье пчелиной семьи и алгоритм его работы. Предложено техническое средство, позволяющее путём воздействия низкочастотным электрическим полем направленно влиять на состояние пчелиной семьи. Предложенные системы отличаются новизной и подтверждены 39 патентами Российской Федерации.

7. Разработаны методы оценки погрешностей измерения, параметров жизнедеятельности пчелиных семей, основанные па контроле распределения тепловых полей в улье. Установлено, что наиболее экономичным для контроля за распределением тепловых полей в улье является термопарная сетка, устанавливаемая в средостении пчелиных сотов и позволяющая измерять температуру с относительной погрешностью в пределах 0,5-1,0%. Это позволяет контролировать количество расплода в летнее время и формирование пчелиного клуба во время зимовки с достаточной точностью для практического пчеловодства. Исследована термопарная сетка на точность измерения температур, где показано с использованием однофакторного анализа, что влияние нагреваемых спаев на соседние несущественно. Показано, что кодовые сообщения, получаемые при повторных анализах магнитофонных записей звуков пчелиных семей, имеют воспроизводимость их статистических данных (максимум выпадения кода, повторяемость элементов).

8. Результаты диссертационной работы в виде устройства для воздействия электромагнитным полем на пчёл внедрены и используются на пасеках России и ближнего зарубежья. В результате длительного десятилетнего применения устройства установлена его эффективность в борьбе с роением пчёл, при этом не отмечено отрицательных последствий для их жизнедеятельности и размножения.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Основные результаты работы рекомендуется использовать организациям, занятым разработкой и проектированием автоматизированных систем контроля и управления параметрами жизнедеятельности пчелиных семей.

2. Рекомендуется использовать полученные в работе результаты при разработке систем контроля и распределения тепловых полей в улье, при контроле тепловыделений каждой пчелиной семьёй, при регулировании микроклимата на всех стадиях развития пчелиных семей круглый год.

3. Полученные результаты по анализу акустического шума рекомендуются использовать для определения состояний пчелиных семей. С целью повышения достоверности распознавания состояний пчелиных семей, рекомендуется по-

строение алгоритма распознавания их состояний с использованием параллельных и независимых вариантов анализа.

4. Для глубокого изучения процессов жизнедеятельности пчелиных семей рекомендуется использовать контроль количества мёда с использованием емкостного датчика.

5. Для обеспечения автоматизированного сбора информации о жизнедеятельности пчелиных семей рекомендуется как при исследовании жизнедеятельности пчелиных семей, так и в практическом пчеловодстве использовать компь-ютизированные системы. Для облегчения условий работы с пчёлами (в частности, в стадии размножения) рекомендуется использовать механизмы, изменяющие состояния пчёл в желаемом для пчеловода направлении путём воздействия низкочастотным электрическим полем.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Монография. Компьютерные системы в пчеловодстве. Курск: КГТУ. 2001.415 с, 2004 (дополненная) 430 с.

2. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Монография. Электроподогрев пчелиных семей. Курск: КГТУ. 1999., 2001., 2002.150 с.

3. Рыбочкин А.Ф. Уход за пчёлами по телефону // Изобретатель и рационализатор, 1990. №5.

4. Рыбочкин А.Ф. Обработка звуков пчелиных семей в состоянии роения с помощью компьютера// Пчеловодство, 1999. № 3.

5. Рыбочкин А.Ф. Акустический шум пчелиной семьи является источником информации // Пчеловодство, 2004. № 7.

6. Рыбочкин А.Ф. ПЭВМ определяет ход зимовки // Пчеловодство, 2004. № 7

7. Рыбочкин А.Ф. Контроль распределения теплового поля в улье // Приборы и системы управления, 2004. №11.

8. Рыбочкин А.Ф., Новосельцев ИА, Захаров И.С. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей // Приборы и системы управления, 1992. № 10.

9. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Устройство для регистрации теплового поля на пчелиной рамке // Приборы и системы управления, 1994. № 1.

10.Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Вычислительная техника и контроль пчелиных семей // Пчеловодство, 1994. №5.

11. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Контроль зимовки пчёл с помощью компьютера // Пчеловодство, 2000. №7.

12. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Акустический контроль пчелиных семей с помощью вычислительной техники // Пчеловодство, 2000, № 4.

13. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Новый способ учёта количества мёда в улье // Пчеловодство, 2000. №7.

14. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Дистанционный круглогодичный контроль над жизнью пчёл // Пчеловодство, 2001. №3.

15. Рыбочкин А.Ф., Дрейзин В.Э., Захаров И.С. Анализатор звуков пчелиных семей // Пчеловодство, 2003. № 4.

16. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Контроль состояния пчелиных семей по частотному спектру // Международный сборник, по материалам международного конгресса. Швейцария, Лозанна. 1995.

17. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Оптимизация условий контроля и содержание пчелиных семей с помощью устройств вычислительной техники. Курский политехнический институт. Международная научная конференция "Пчела и человек". 7-9 апреля 1992г., г. Паланга, Литовская республика.

18. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Отображение информации о жизнедеятельности пчелиных семей // Новые информационные технологии, распознавание образов и анализ изображений / Сборник докладов семинара. Курск 1992 г.

19. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С, Иванов А.Г. Диагностирование состояния пчелиной семьи по издаваемому ею акустическому шуму. 111 Международная научно-практическая конференция. Экология и охрана пчелиных Москва 1999.

20. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Емкостной преобразователь для контроля количества мёда в улье III Международная научно- практическая конференция. Экология и охрана пчелиных Москва 1999.

21. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Новый метод контроля состояний жизнедеятельности пчелиных семей. III Международная научно- практическая конференция. Экология и охрана пчелиных Москва 1999.

22. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Круглогодичный контроль экологических и биологических параметров пчелиных семей в практическом пчеловодстве. Новое в науке и практике пчеловодства (материалы коордиционного совещания и конференции Москва, ВВЦ, 14-18.03.02.

23. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Компьютерные системы в пчеловодстве. Апитерапия сегодня- с биологической аптекой пчел в XXI век (материалы II Международной научно-практической конференции, 5-6 июля 2000 года, г. Уфа, Россия.

24. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С, Кутузов АА Измерительный комплекс для распознавания состояний пчелиных семей по акустическому шуму/ Медико-Экологические информационные технологии -2001, Четвёртая международная научно-техническая конференция 22-23 мая 2001 г.

25. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Кутузов А.А. Оптимизация выбора информативных признаков при распознавании состояний пчелиных семей. Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации. Распознавание - 2001. 5-я международная конференция. Октябрь 2001 г.

26. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С, Коробов Д.В. Способ контроля распределения теплового поля на плоскости. Материалы 2-й международной научно-практической конференции «ИНТЕРМЁД -2001». Выставочный комплекс «Экспострой на Нахимовском» Москва, 14 сентября 2001 г.

27. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С Компьютерные системы в пчеловодстве. Итоги и проблемы НИР в пчеловодстве (материалы координационного совещания и конференции «Новое в пауке и практике пчеловодства», Москва, ВВЦ. 30.0302.04.01).

28. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С, Дрейзин В.Э. Информационное обеспечение и системы в изучении жизнедеятельности пчелиных семей. II Международная научно-практическая конференция. Экология и охрана пчелиных. 1998 г.

29. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Кутузов А.Л. Построение решающих правил при распознавании состояний пчелиных семей. Медико-экологические информационные технологии 2002. Международная научно-техническая конференция 21-22 мая 2002 г.

30. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Матричный термопарный датчик для контроля распределения теплового поля на плоскости. Научно-техническая конференция. Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления «ДАТЧИК-2003» НИИ МЗИИТ МГИЭМ. Москва 2003 г.

31. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Контроль пчелиных семей по их акустическому шуму. Материалы II международной научно-практической конференции. Научно-технический прогресс в животноводстве России - ресурсосберегающие технологии производства экологически безопасной продукции животноводства Дубровицы - 2003 г.

32. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Контроль распределения теплового поля на плоскости пчелиной рамки с применением матрицы диодных датчиков. Материалы II международной научно-практической конференции. Научно-технический прогресс в животноводстве России - ресурсосберегающие технологии производства экологически безопасной продукции животноводства Дубровицы - 2003 г.

33. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Контроль тепловыделения пчелиной семьи в пассивный период. Материалы II международной научно-практической конференции. Научно-технический прогресс в животноводстве России - ресурсосберегающие технологии производства экологически безопасной продукции животноводства Дубровицы - 2003 г.

34. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Компьютерные системы в пчеловодстве // Международный форум по проблемам науки, техники и образовании . III ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ - НОВЫЙ МИР. Москва 2003 г.

35. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Новые методы контроля состояний жизнедеятельности пчелиных семей // Международный форум по проблемам науки, техники и образовании. III ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ - НОВЫЙ МИР. Москва 2003 г.

36. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Электроподогрев пчелиных семей // Международный форум по проблемам науки, техники и образовании . III ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ - НОВЫЙ МИР. Москва 2003 г.

37. Рыбочкин А.Ф., Перелыгин А.В. Устройство для регулирования микроклимата в улье // Международная научно - практическая конференция «Состояние и перспективы развития пчеловодства на Севере-Западе России» Псков 2003 г.

38. Рыбочкин А.Ф. Автоматизированная система для круглогодичного подогрева пчелиных семей // Международная научно - практическая конференция «Состояние и перспективы развития пчеловодства на Севере-Западе России» Псков 2003 г.

39. Рыбочкин А.Ф. Пчелиная семья информирует своим акустическим шумом // Материалы 5-й Международной конференции ИНТЕРМЁД - 2004 «Выставочный комплекс, Экспострой на Нахимовском « Москва 6-8 апреля 2004 г.

40. Рыбочкин А.Ф. Диагностирование состояний пчелиных семей по анализу их звуков// Материалы 5-й Международной конференции ИНТЕРМЁД - 2004 «Выставочный комплекс, Экспострой на Нахимовском « Москва 6-8 апреля 2004 г.

41. Пат. 1412686 СССР, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированное устройство для содержания пчелосемей / А.Ф. Рыбочкин, С А Кочетов (СССР) - Опубл. 30.07.88, Бюл. № 28.

42. Пат. 1588344 СССР, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / А.Ф Рыбочкин., И.А. Новосельцев, НА Новосельцев, А.С. Чугунов (СССР) -Опубл. 30.08.90, Бюл. № 32.

43. Пат. 1739927 СССР, МКИ А 01 К 57/00. Автоматическая система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / А.Ф. Рыбоч-кин, А.С. Чугунов (СССР) - Опубл. 15.06.92, Бюл. № 22.

44. Пат. 1802683 СССР, МКИ А 01 К 47/00. Искусственная вощина / Е.К. Еськов, А.Ф. Рыбочкин (СССР) - Опубл. 15.03.93, Бюл. № 10.

45. Пат. 2000050 Россия, МКИ А 01 К 57/00, 47/00. Автоматизированная система для наблюдения и содержания пчелиных семей / А.Ф. Рыбочкин, И.С. Захаров, И.А. Новосельцев (Россия) - Опубл. 07.09.93, Бюл. № 33-36.

46. Пат. 2000051 Россия, МКИ А 01 К 57/00, 47/00. Автоматизированная система для наблюдения и содержания пчелиных семей / А.Ф. Рыбочкин, И.С. Захаров, И.А Новосельцев (Россия) - Опубл. 02.07.91, Бюл. № 33-36.

47. Пат. 2000052 Россия, МКИ А 01 К 57/00, 47/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / И.С. Захаров, А.Ф.Рыбочкин, ИА Новосельцев (Россия) - Опубл. 07.09.93, Бюл. №33-36.

48. Пат. 2000693 Россия, МКИ А 01 К 47/00, К47/06. Устройство для регулирования температурного режима улья / А.Ф. Рыбочкин, ИА. Новосельцев (Россия) -Опубл. 15.10.93, Бюл.№37-38.

49. Пат. 2004152 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для определения координат положения пчелиной матки / А.Ф.Рыбочкин, И.С. Захаров (Россия) - Опубл. 15.12.93, Бюл. № 45-46.

50. Пат. 2038778 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / А.Ф. Рыбочкин, И.С. Захаров (Россия) - Опубл. 09.07.95, Бюл. № 19.

51. Пат. 2060653 Россия, МКИ А 01 К 57/00, 47/00. Автоматизированная система для круглогодичного содержания и наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / А.Ф. Рыбочкин, ИА Новосельцев, И.С. Захаров (Россия) -Опубл. 27.05.96, Бюл. №15.

52. Пат. 2061365 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Устройство для регулирования температурного режима улья / А.Ф. Рыбочкин, Е.В. Шустерман, И.С. Захаров (Россия) - Опубл. 10.06.96, Бюл. № 16.

53. Пат. 2063686 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / А.Ф. Рыбочкин, В. Г. Кислов, О. И. Шахов, И. С. Захаров (Россия) - Опубл. 20.07.96, Бюл. № 20.

54. Пат. 2063687 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / А.Ф. Рыбочкин, О.И. Шахов, В.Г. Кислое, И.С. Захаров (Россия) - Опубл. 20.07.96, Бюл. № 20.

55. Пат. 2091017 Россия, МКИ А 01 К 55/00. Устройство для воздействия электрическим током на пчёл // А.Ф. Рыбочкин, Е.В. Шустерман (Россия) - Опубл. 27.09.97, Бюл. №27.

56. Пат. 2096952 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для наблюдения и содержания пчелиных семей / А.Ф. Рыбочкин, И.С Захаров (Россия) - Опубл. 27.11.97, Бюл. № 33.

57. Пат. 2099942 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Устройство для акустического контроля за состоянием пчелиной семьи / В.Э. Дрейзин, А.Ф. Рыбочкин, И.С. Захаров, Е.К. Еськов (Россия) - Опубл. 27.12.97, Бюл. № 36.

58. Пат. 2101941 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система управления жизнедеятельностью пчелиных семей в ульях / Е.К Еськов, А.Ф. Рыбочкин, В.Г. Кислое (Россия) - Заяв. 30.11.92; Опубл. 20.01.98, Бюл. № 2.

59. Пат. 2101942 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / А.Ф. Рыбочкин, И.С. Захаров (Россия) - Опубл. 20.01.98, Бюл. № 2.

60. Пат. 2101943 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки / А.Ф.Рыбочкин, И.С. Захаров (Россия) - Опубл. 20.01.98, Бюл. № 2.

61. Полезная модель № 5488 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Устройство для воздействия электромагнитным полем на пчёл / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С, Еськов Е.К. (Россия) - Опубл. 16.12.97, Бюл. № 12.

62. Полезная модель № 6109 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Устройство для воздействия электрическим полем на пчёл // Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С, Паладьев ВА, Еськов Е.К. (Россия) - Опубл. 16.03.98, Бюл. № 3.

63. Пат. 2111655 Россия, МКИ А 01 К 47/00. Устройство для обогрева пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С, Дрейзин В.Э. (Россия) - Опубл. 27.05.98, Бюл.№ 15.

64. Пат. 2118084 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для контроля жизнедеятельности пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Дрейзин В.Э., Захаров И.С, Шеховцов ОА (Россия) - Опубл. 27.08.98, Бюл. № 24.

65. Пат. 2126204 Россия, МКИ А 01 К 51/00, 47/06. Автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки / Рыбочкин А.Ф., Ковалевский АЛ., Дрейзин В.Э., Захаров И.С. (Россия) - Опубл. 20.02.99, Бюл. № 5.

66. Пат. 2126621 Россия, МКИ А 01 К 47/00, 51/00, 47/06. Устройство для регулирования температуры в улье // Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. (Россия) - Опубл. 27.02.99, Бюл. № 6.

67. Пат. 2126622 Россия, МКИ А 01 К 51/00, 57/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С, Шеховцов О А. Дрейзин В.Э. (Россия) - Опубл. 27.02.99, Бюл. № 6.

68. Пат. 2159034 Россия, МКИ Л 01 К 47/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / Ры-бочкин А.Ф., Дрёмов Б.Б., Захаров И.С. (Россия) - Опубл. 20.11.2000, Бюл. № 32.

69. Пат. 2163758 Россия, МКИ А 01 К 47/00. Способ и устройство контроля количества мёда в улье / Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. (Россия) -Опубл. 10.03.2001, Бюл. № 7.

70. Пат. 2161883 Россия, МКИ А 01 К 47/00. Способ диагностирования состояний пчелиной семьи / Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. (Россия) -Опубл. 20.01.2001, Бюл. № 2.

71. Пат. 2165695 Россия, МКИ А 01 К 47/00. Способ контроля распределения тепловых полей в улье / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. (Россия) - Опубл. 10.01.2001, Бюл.№ 1, Опубл. 27.04.2001 Бюл.№ 12.

72. Пат. 2167518 Россия, МКИ А 01 К 47/00, О 08 С 23/02. Способ определения информативности спектральных составляющих акустического сигнала пчелиных семей при распознавании их состояний / Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. (Россия) - Опубл. 27.08.2000, Бюл. № 24, Опубл. 27.05.01. Бюл. №15.

73. Пат. 2168199 Россия, МКИ О 05 Б 23/19, А 01 К 47/00. Устройство для регулирования температурного режима улья / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. (Рос-сия)-Опубл. 27.05.2001, Бюл. № 15.

74. Пат. 2198507 Россия, МКИ А 01 К 47/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / Ры-бочкин А.Ф., Дрёмов Б.Б., Дрейзин В.Э., Захаров И.С. (Россия) - Опубл. 20.02.2003, Бюл. № 5.

75. Пат. 2159504 Россия, МКИ Н 03 К 5/24 // О 06 О 7/60. Пороговый элемент с установкой весов двоичными сигналами / Захаров И.С, Лопин В.Н., Рыбочкин А.Ф. (Россия) - Опубл. 20.01.2000, Бюл. № 32.

76. Пат. 2216167 Россия, МКИ А 01 К 47/00. Автоматизированная система для круглогодичного подогрева пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Россия) - Опубл. 20.11.2003, Бюл. № 32.

77. Рыбочкин А.Ф. Заявка № № 2003104068 (решение о выдаче патента, от 09.06.04). Способ контроля количества пчёл в ульях в пассивный период их жизнедеятельности.

78. Иванов А.И., Рыбочкин А.Ф. Заявка № 2003104067 (решение о выдаче патента, от 09.06.04). Устройство для регулирования температуры в улье.

79. Рыбочкин А.Ф., Перелыгин А.В. Заявка № 2003117828 (решение о выдаче патента, от 19.07.04). Устройство для регулирования микроклимата в улье.

80. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С, Дрёмов Б.Б. Заявка №2003104096 (решение о выдаче патента, от 09.06.04). Устройство для контроля распределения теплового поля на плоскости пчелиной рамки.

ИД №06430 от 10. 12.01. Подписано в печать 23.10.04. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Усл. Пе I. Л. 2,0. Тираж 150 экз. Заказ 240 Курский государственный технический университет. Издательско-полиграфический центр Курского государственного Технического университета: 305040, Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

Введение.

Глава I. Предпосылки совершенствования технологии содержания <||Р и создания средств автоматизации в промышленном и О частном пчеловодстве.

1.1. Постановка проблемы.

1.2. Анализ физических параметров жизнедеятельности пчелиной семьи.

1.2.1. Распределение теплового поля в улье в различные периоды жизнедеятельности пчелосемей.

1.2.2. Звуковой фон пчелиного улья.

1.3. Устройство регистрации распределения теплового поля в улье с применением терморезистивных датчиков.

1.3.1. Устройство контроля распределения тепловых полей в Щ улье с применением полупроводниковых диодов.

1.4. Устройства управления жизнедеятельностью пчелосемей и контроля их параметров.

1.4.1. Автоматизированное устройство для содержания пчелосемей.

1.5. Выводы.

Глава 2. Методы визуализации состояний пчелиных семей путём распределения тепловых полей.

2.1. Дистанционный круглогодичный контроль за жизнедеятельностью пчелиных семей с применением ЭВМ.

2.1.1. Круглогодичный контроль распределения тепловых полей в улье в практическом пчеловодстве.

2.1.2. Экспериментальные исследования.

2.1.3. Обработка экспериментальных данных.

2.2. Контроллер рамки для контроля распределения тепловых полей с применением термопарнои сетки.

2.3. Контроль тепловыделения пчелиной семьи в пассивный период её жизнедеятельности.

2.4. Методы обработки результатов измерений параметров жизнедеятельности пчелиных семей.

2.4.1. Математические методы анализа состояний пчелиных семей по распределению тепловых полей.

2.4.1.1. Расчёт коэффициента корреляции с применением программы.

2.5. Экспериментальные данные.

2.6. Выводы.

Глава 3. Диагностирование состояний пчелиных семей путём анализа спектральных составляющих их акустических сигналов.

3.1. Анализ состояний пчелиных семей по спектрам их акустических шумов.

3.2. Анализ звуков пчелиных семей с применением спектральной плотности мощности их акустического шума.

3.2.1. Метод спектрального анализа акустического шума пчелиной семьи.

3.2.2. Контроль состояния пчелиной семьи по одной короткой реализации.

3.2.3. Визуализация спектров звуков пчелиных семей при различных состояниях.

3.3. Метод определения информативности спектральных составляющих сигнала пчелиных семей при распознавании их состояний.

3.3.1. Аналоговый метод реализации распознающего устройства.

3.3.2. Цифровой метод реализации.

3.3.2.1. Построение алгоритма для определения интенсивностей, дисперсий и стабильностей в узких полосах частот.

3.3.2.2. Определение минимального количества признаков необходимых для распознавания состояний пчелиных семей по акустическому шуму.

3.3.2.3. Построение решающих правил. ф 3.3.3. Разработка программного обеспечения для контроля состояний пчелиных семей с применением ПЭВМ.

3.4. Выводы.

Глава 4. Распознавание состояний пчелиных семей по анализу образов спектров их акустических сигналов.

4.1. Анализ акустического сигнала пчелиных семей с использованием двоичного кодирования.

4.1.1. Анализ состояний пчелиных семей путём перемножения перестановок.

4.1.2. Анализ состояний пчелиных семей по среднему значению двоичных единиц.

4.2. Анализ акустического сигнала пчелиных семей с использованием параллельного восьмиричного кода.

4.2.1. Построение «акустического портрета» характерных состояний пчелиных семей.

4.2.2. Анализ акустического сигнала пчелиных семей по частоте появления кодов.

4.3. Анализ акустических сигналов пчелиных семей на базе последовательного восьмиричного кода.

4.4. Анализ состояний пчелиных семей по среднему коду пропорциональному десятичному коду полученного из циклического кода Грея.

4.5. Распознавание состояний пчелиных семей путём анализа вероятности выпадения кодов.

4.6. Распознавание состояний пчелиных семей путём определения количества информации.

4.7. Анализ состояний пчелиных семей по среднему коду.

4.8. Сравнительный анализ состояний пчелиных семей при различных вариантах кодировки.

4.9. Построение признакового пространства для щ распознавания состояний пчелиных семей.

4.10. Исследование закономерностей кодов образованных при четырёх селективных фильтрах.

4.11. Исследование акустических сигналов пчелиных семей путём анализа структуры образов спектров.

4.11.1. Общие элементы в структуре образов спектров.

4.11.2. Проверка повторяемости наблюдений при повторных прослушиваниях магнитофонной записи акустического шума пчелиной семьи.

• 4.11.3. Исследование одной и той же записи акустического шума пчелиной семьи при различных уровнях громкости. 4.11.3.1. Вероятностные характеристики одной и той же записи акустического шума пчелиной семьи при различных уровнях громкости.

4.12. Акустический шум пчелиной семьи, как многофункциональная реализация.

4.13. Исследование акустических сигналов пчелиных семей при большем числе частотных полос.

4.14. Выводы.

Глава 5. Контроль состояния пчелиной семьи по количеству мёда в улье.

5.1. Контроль количества мёда в улье с применением емкостного датчика.

5.1.1. Исследование зависимости показания измерительного прибора от перемещения пчелиной рамки с мёдом в улье.

Ф 5.1.1.1. Пчелиные рамки без мёда.

5.1.1.2. Пчелиные рамки с мёдом.

5.1.1.3. Исследование зависимости изменения выходного напряжения одной и той же пчелиной рамки с мёдом при установке на градусов. ф 5.1.1.4. Исследование зависимости изменения выходного напряжения, от диапазона измерения количества мёда.

5.2.Выводы.

Глава 6. Проектирование технических средств дистанционного контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей.

6.1. Проектирование автоматизированных систем контроля за жизнедеятельностью пчелиных семей.

6.1.1. Системы для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей по распределению

• тепловых полей и по акустическому шуму.

6.1.1.1. Автоматизированная система контроля за ф жизнедеятельностью пчелиных семей.

6.1.1.2. Устройство для контроля распределения теплового поля на плоскости пчелиной рамки.

6.2. Проектирование автоматизированных систем управления режимами работы жизнедеятельности пчелиных семей.

6.2.1. Управление режимами работы пчелиных семей в зависимости неблагоприятных для их жизнедеятельности ситуаций.

6.2.2. Методы и устройства для подогрева пчелиных семей.

6.2.2.1. Автоматизированная система для круглогодичного подогрева пчелиных семей.

6.2.2.1.1. Адаптивный терморегулятор.

6.2.2.2. Устройство для регулирования микроклимата в улье.

6.2.2.2.1. Исследование зависимости расхода корма от

• температуры наружного воздуха.

6.2.2.2.2. Исследование зависимости температуры корки пчелиного клуба от температуры наружного воздуха.

6.2.2.2.3. Разработка программного обеспечения управления температурой и влажностью в соответствии ф со значением коэффициента массопереноса.

6.2.2.2.4. Подходы к разработке программного обеспечения перевода частот от преобразователей «температура-частота» и «влажность-частота» в температуру и влажность.

6.2.3. Методы и устройства для воздействия на пчелиные семьи.

6.2.3.1. Активизация пчёл переменным электрическим полем.

6.2.3.1.1. Конструкция приборов для воздействия электрическим полем низкой частоты.

6.2.3.1.2. Экономическая целесообразность применения прибора

Ф для воздействия переменным электрическим полем.

6.3. Выводы. щ

Глава 7. Оценка погрешности измерения, параметров жизнедеятельности пчелиных семей.

7.1. Методы оценки ошибок измерения.

7.1.1. Методика обработки результатов измерений.

7.1.2. Количественная оценка погрешностей измерений параметров жизнедеятельности пчелосемьи.

7.2. Экспериментальные исследования по определению точности измерения температуры датчиками различного функционального назначения.

7.2.1. Экспериментальные данные для терморезистивных датчиков.

7.2.2. Экспериментальные данные для диодных датчиков. ш 7.2.3.Экспериментальные данные для матричнои термопарной сетки.

7.3. Обработка экспериментальных данных, получаемых с

• датчиков различного функционального назначения.

7.3.1. Определение ошибок измерения для терморезистивных датчиков.

7.3.2. Определение ошибок измерения для диодных датчиков.

7.3.3. Определение ошибок измерения для матричной термопарной сетки.

7.4. Косвенные измерения для матричной термопарной сетки. Система линейных алгебраических уравнений. Однофакторный анализ.

7.4.1. Система линейных алгебраических уравнений.

7.5. Исследование термопарной сетки с использованием однофакторного анализа.

7.6. Выводы.

Актуальность проблемы контроля состояния и управления процессами жизнедеятельности пчелиных семей обусловлена значительными трудозатратами в работе с пчёлами обычными методами пчеловождения, сокращением сельского населения. Человечество использует достижения науки и техники для уменьшения трудозатрат при производстве продуктов питания. Вокруг крупных населённых пунктов сосредоточено большое количество дачных посёлков, где можно держать пчёл.

Пчёлы важны не только тем, что от них получают ценный диетический продукт мёд и сырьё для фармацевтической промышленности (прополис, маточное молочко, яд, цветочную пыльцу и др.), но и они являются основными опылителями энтомофильных культур. Без пчёл невозможно получение высоких урожаев плодово-ягодных, кормовых и многих технических культур.

В настоящее время применяются следующие технологии пчеловодства. Первая из них основана на использовании получения знаний биологии пчел, высокого профессионализма и требует, больших затрат труда пчеловода и времени. Другой технологический подход связан с дачным пчеловодством - пчеловодом выходного дня. Этим занимаются горожане, которые имеют пчёл в деревнях и занятие с ними совмещают с основной работой.

Перспективным в пчеловодстве является развитие технологий, осуществляемых на использовании технических средств контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей. Современная актуальность такого подхода особенно высока в хозяйствах, использующих большое количество пчелиных семей.

Электронно-вычислительная техника проникла во все сферы нашей жизни. Многие отрасли производства немыслимы без её применения. Пчеловодство также постепенно оснащается электронно-техническими средствами и электронно-вычислительной техникой. Это вызвано стремительным развитием электроники и урбанизацией, выражающейся в интенсивном переселении людей из сельской местности в города или крупные населённые пункты. Тенденция по сокращению сельского населения, очевидно, продолжится. Поэтому многие пчеловоды будут жить в городах. Фермеры, которые хотят заниматься пчёлами, приходят к выводу, что 60-100 пчелосемей содержать экономически невыгодно из-за высокой трудоёмкости и низкой рентабельности. В то же время пчеловодам, имеющим 1500-2000 пчелосемей, невыгодно привлекать большое количество обслуживающего персонала. Поэтому в технологии пчеловождения в этом случае без внедрения дистанционного автоматизированного контроля и управления не обойтись.

Для развития этих технологий необходимо решение вопросов контроля распределения тепловых полей в улье, т.к. по этой информации дистанционно можно судить о физиологическом состоянии пчелиных семей. Это сопряжено с необходимостью обработки большого объёма информации, поэтому потребуется компьютеризация пасек. Применение компьютеров в пчеловодстве позволит решить задачу не только обработки информации, но и автоматизации управления технологией содержания и разведения пчёл. При разработке специализированных электронных средств для пчеловодов при получении информации о пчелосемьях целесообразно максимально использовать также уже известные методы и средства измерения.

Резкое удешевление вычислительной техники, возрастающая компьютерная грамотность населения позволяет применить компьютер и на пасеке, что даст возможность контролировать и управлять жизнедеятельностью пчелиных семей. В то же время отсутствие методов непосредственного контроля, за жизнедеятельностью пчелиных семей с помощью средств вычислительной техники ограничивало её использование на пасеке.

В связи с изложенным, актуальным является разработка методов и средств контроля за состояниями пчелиных семей посредством анализа распределения тепловых полей, акустических сигналов генерируемых пчёлами, и контроля количества мёда. Это возможно благодаря наличию связей между указанными физическими явлениями и содержанием пчёл (Е.К. Еськов, 1979, 1992,1995 г.г.).

Диссертация является составной частью межрегиональной программы «Автоматизация содержания пчелиных семей с применением средств вычислительной техники» Центрального Черноземья на 1997-1999 годы (Регистр. № 1403).

Цель диссертационной работы. Разработка основ теории, методов и средств автоматизации дистанционного контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей.

Задачи исследования:

- научное обоснование и разработка новых методов контроля состояний пчелиных семей по распределению тепловых полей, по структуре генерируемых ими звуков, контролю количества мёда, анализу тепловыделения пчёл в период зимовки;

- разработка методов обработки информации о состояниях пчелиных семей;

- разработка способов идентификации информативных спектральных составляющих акустического сигнала пчелиных семей;

-разработка методов математической обработки для анализа кодовых сообщений, выдаваемых акустическим шумом пчелиной семьи;

- разработка средств и систем автоматизированного контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей.

Методы исследования.

В работе использованы аналитические, численные и экспериментальные методы исследования. Основной базой исследований акустического шума пчелиной семьи является теория статистической обработки случайных сигналов. При проведении работы использовались как специальные, так и общеизвестные методы познания. К специальным отнесены методы расчёта спектров, фильтров, метод распознавания состояний пчелиных семей, а также программное обеспечение для оценки точности вычисления распределения теплового поля с температурными датчиками различного типа и для определения температур узлов термопарной сетки. При проведении исследований по контролю за состояниями пчелиных семей, по распределению теплового поля применялась математическая модель матричной термопарной сетки. Для реализации этой математической модели на ПЭВМ применялся численный метод решения алгебраических уравнений, метод вариационного исчисления, метод спектрального анализа, метод распознавания отдельных состояний пчелиных семей и оцифровки графических изображений. Решение конкретных задач осуществлялось на ПЭВМ с использованием специального программного обеспечения, в том числе разработанного автором. Проверка адекватности полученных теоретических и экспериментальных результатов осуществлялась с помощью современных средств измерительной техники и разработанных устройств для контроля состояний пчелиных семей по распределению теплового поля в улье, по тепловыделению пчелиной семьёй в пассивный период и анализа акустического шума пчелиных семей.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработаны методы оценки состояний пчелиной семьи путём контроля распределения теплового поля, тепловыделения в пассивный период, анализа акустического шума пчелиных семей, контроля количества мёда;

- проведены качественные и количественные оценки эффективности предложенных методов анализа состояний пчелиной семьи;

- обоснованы перспективы использования полученных показателей измерения для дистанционной передачи и обеспечения управляющих воздействий на пчелиные семьи;

- разработаны механизмы принятия корректирующих решений по оптимизации микроклимата в улье на базе полученной информации по распределению тепловых полей, анализу акустического шума, оценке количества мёда;

- идентифицированы состояния развития пчелиной семьи, соответствующие распределению тепловых полей, динамическому «акустическому портрету», вероятностным характеристикам структуры образов спектров;

- обоснована возможность дистанционного контроля количества мёда емкостным методом;

- разработан метод исследования акустических шумов пчелиных семей путём анализа структуры их образов спектров;

- показана возможность контроля состояний пчелиных семей путём визуализации её «акустического портрета», определения состояния пчелиной семьи путём перемножения перестановок, определения количества информации, соответствующее её состоянию;

- разработан алгоритм распознавания состояний пчелиных семей по их акустическому шуму;

- разработаны автоматизированные системы для круглогодичного контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей;

- разработан алгоритм для круглогодичного управления микроклиматом в улье;

- теоретически обоснованы точностные параметры предлагаемых методов и аппаратных средств.

Практическая ценность работы.

Разработанные математические модели контроля распределения теплового поля на плоскости пчелиной рамки с использованием термопарной сетки и микроклимата пчелиной семьи реализованы в виде алгоритмов и программ для ПЭВМ, что позволяет дистанционно контролировать стадии развития пчелиных семей, принимать корректирующие решения и, в частности, оптимизировать микроклимат улья на всех стадиях развития пчелиных семей при разных климатических условиях.

Разработаны и апробированы устройства для контроля распределения теплового поля в улье с пчёлами, причём технические решения выполнены так, что в улье нет проводов, что не мешает работать с пчёлами обычными методами.

Предложена и изготовлена автоматизированная система, которая при необходимости может использоваться в различные периоды годового цикла жизни пчелиной семьи.

Разработан и апробирован автономный анализатор состояния пчелиных семей по их акустическому шуму.

Разработан алгоритм распознавания состояний пчелиных семей по структуре акустического сигнала пчелиных семей.

Предложен способ и разработан прибор для контроля количества мёда круглый год, основанный на применении емкостного датчика.

Разработан способ оценки информативности спектральных составляющих акустических сигналов пчелиной семьи.

Созданы устройства и автоматизированные системы для контроля и управления процессами жизнедеятельности пчелиных семей. Реализация научно-технических результатов. Результаты работы по контролю распределения теплового поля в ульях и контролю состояний пчелиных семей по акустическому шуму апробированы на пасеках Курской области. Прибор для воздействия переменным электрическим полем и система электроподогрева применяется на пасеках России. Создан и выставлен сайт «В мире пчёл, http://www.Beeland.ru/forbeekeepers/forbeelceepers8 0 9.htm», на котором представлены работы научно-технической лаборатории Курского государственного технического университета по созданию технических новинок для пчеловодов. Разработанные методы, устройства и программы для ПЭВМ используются в учебном процессе при выполнении выпускных работ бакалавров, инженерных дипломных проектов и магистерских диссертаций в Курском государственном техническом университете при подготовке инженеров-конструкторов электронно-вычислительных средств.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы, результаты исследований, доложены на научных конференциях в Московском институте электронной техники (1999г.); на 2-й Международной научно-практической конференции "Экология и охрана пчелиных" (Саранск, 1998 г.); на 3-ей Международной научно-практической конференции "Экология и охрана пчелиных" (Москва, 1999г.); на 3-й Международной научно-практической конференции «Экология и охрана пчелиных» (Москва, ВВЦ, 2000 г.); на 2-ой Международной научно-практической конференции «ИНТЕРМЁД - 2001» (Выставочный комплекс «Экспострой на Нахимовском», Москва, 2001 г.); на координационном совещании и конференции, "Новое в науке и практике пчеловодства" (Москва, ВВЦ, 2002 г.); на 3-й Международной научно-практической конференции «ИНТЕРМЁД - 2002» (Выставочный комплекс «Экспострой на Нахимовском», Москва, 2002 г.); на 2-ой Международной научно-практической конференции "Апитерапия сегодня - с биологической аптекой пчёл в XXI век" (Уфа, 2000 г.); на координационном совещании и конференции "Итоги и проблемы НИР в пчеловодстве" (Москва, ВВЦ, 2001 г.); на 5-й Международной научно- практической конференции "Распознавание - 2001" ("Оптико -электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации", Курск, 2001 г.); на 2-й Международной научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в животноводстве России - ресурсосберегающие технологии производства экологически безопасной продукции животноводства" (Москва, 2003 г.); на Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва, 2003 г.); на 2-й Всероссийской научно-практической конференции "Состояние и перспективы развития пчеловодства на Севере-Западе России" (Москва, 2003 г.).

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликованы 44 научные работы, получено 35 патентов, выдано 4 положительных решения, издано две монографии: «Электроподогрев пчелиных семей» (1999, 2001, 2002), «Компьютерные системы в пчеловодстве» (2001, 2004). На Всероссийских выставках работы отмечены 3-мя благодарственными письмами, 4-мя дипломами, бронзовой медалью «Лучшее изделие». Дипломом награждена книга «Компьютерные системы в пчеловодстве». Результаты работ также отмечены дипломом первой степени (Саранск, 1998 г.), нагрудным знаком «УЧАСТНИК ВВЦ (Москва, 2001 г.), Золотой медалью «Лауреат ВВЦ» (Москва, 2003 г.), Дипломом за вклад в развитие пчеловодства (г. Балашиха Московской области, 2004 г.).

На защиту выносятся:

1. Математическая модель распределения теплового поля на плоскости пчелиной рамки с использованием термопарной сетки.

2. Алгоритмы функционирования систем контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей.

3. Алгоритмы распознавания состояний пчелиных систем путём анализа их акустического шума.

4. Методы и технические средства контроля за состояниями пчелиных семей по анализу их акустического шума.

5. Методы и технические средства контроля количества мёда.

6. Технические и технологические решения по круглогодичному подогреву пчелиных семей.

7. Технические средства управления микроклиматом пчелиной семьи и изменения состояния пчелиной семьи путём воздействия переменным электрическим полем.

Структура и объём. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, основных результатов работы, списка литературы включающего 270 наименований и приложения, изложена на 438 страницах (без приложения), и поясняется 142 рисунками и 277 таблицами, приложения на 197 страницах.

1. Основные результаты работы рекомендуется использовать организациям, занятым разработкой и проектированием автоматизированных систем контроля и управления параметрами жизнедеятельности пчелиных семей.

2. Рекомендуется использовать полученные в работе результаты при разработке систем контроля и распределения тепловых полей в улье, при контроле тепловыделений каждой пчелиной семьёй при регулировки микроклимата на всех стадиях развития пчелиных семей, круглый год.

3. Полученные результаты по анализу акустического шума рекомендуются использовать для определения состояний пчелиных семей. С целью повышения достоверности распознавания состояний пчелиных семей, рекомендуется построение алгоритма распознавания их состояний с использованием параллельных по возможности независимых вариантов анализа.

4. Для глубокого изучения процессов жизнедеятельности пчелиных семей рекомендуется использовать контроль количества мёда с использованием емкостного датчика.

5. Для обеспечения автоматизированного сбора информации о жизнедеятельности пчелиных семей рекомендуется, как при исследовании жизнедеятельности пчелиных семей, так и в практическом пчеловодстве использовать компьютизированные системы. Для облегчения условий работы с пчёлами (в частности в стадии размножения) рекомендуется использовать механизмы изменяющие состояния пчёл в желаемом для пчеловода направлении, путём воздействия низкочастотным электрическим полем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной диссертационной работе на основании комплексного анализа решена проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение в автоматизации контроля и управления жизнедеятельностью пчелиных семей за счёт разработки новых методов, средств контроля и управления, что позволяет по-новому организовать технологию пчеловодства, поставить работу с пчёлами на качественно новый уровень.

1. Еськов Е.К. Микроклимат пчелиного жилища. М.:РоссельхозиздатД983.

2. Еськов Е.К. Поведение медоносных пчёл. М.: Колос, 1981.

3. Еськов Е.К. Управление процессами жизнедеятельности медоносных пчёл и их оптимизация. Методические указания / Всесоюзная академия сельскохозяйственных наук имени В.И. Ленина.: М. 1982.

4. Еськов Е.К. Эколого-физиологические исследования в пчеловодстве. Методические указания/ Всесоюзная академия сельскохозяйственных наук имени В.И. Ленина. М., 1990.

5. Еськов Е.К. Акустическая сигнализация общественных насекомых. М.: Наука, 1979.209 с.I

6. Еськов Е.К. Экология медоносной пчелы. М.: Росагропромиздат, 1990. 224с.

7. Еськов Е.К. Этология медоносной пчелы. М.: Колос, 1992. 336 с.

8. Еськов Е.К. Экология медоносной пчелы. Рязань.: Русское слово, 1995. 392с.

9. Яковлев Г.Г. Вторая специализированная выставка «Пчела и человек -2001», Научно-практическая конференция «Новое в науке и практике пчеловодства». Ульи, Пионеры-Гелиосы. Москва, ВВЦ: 2001.

10. Садовников Ю.А. Знакомство с пчеловодством США // Пчеловодство. 1998. №4.

11. П.Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Монография. Электроподогрев пчелиных семей / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 1999. 150 с.

12. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Монография. Компьютерные системы в пчеловодстве. Курск: КГТУ. 2001. 415 с.

13. Рыбочкин А.Ф. Уход за пчёлами по телефону // Изобретатель и рационализатор 1990. № 5.

14. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей // Приборы и системы управления, 1992. № 10.

15. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Отображение информации о жизнедеятельности пчелиных семей // Новые информационные технологии, распознавание образов и анализ изображений / Сборник докладов семинара. Курск 1992 г.

16. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Устройство регистрации распределения теплового поля в улье // Приборы и системы управления, 1994. № 1.

17. Пат. 2165695 Россия, МКИ А 01 К 47/00. Способ контроля распределения тепловых полей в улье / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Опубл. 10.01.2001, Бюл. № 1, Опубл. 27.04.2001 Бюл. № 12.

18. Пат. 2000693 Россия, МКИ А 01 К 47/00, К47/06. Устройство для регулирования температурного режима улья / А.Ф. Рыбочкин, И.А. Новосельцев Опубл. 15.10.93, Бюл. № 37.38.

19. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Устройство регистрации распределения теплового поля в улье // Приборы и системы управления. 1994. №1.

20. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Вычислительная техника и контроль пчелиных семей //Пчеловодство. 1994. №5. С. 16-18.

21. Викторов А.Г. Многоточечный электронный термометр // Радио. 1987. № 2.

22. Власенко А. Электронный термометр // Радиолюбитель. 1991. № 2.

23. Ро Ю.И. Универсальный измерительный преобразователь // Приборы исистемы управления. 1992. № 9. С. 9.

24. Пак E.G. Многоточечный цифровой термометр // Приборы и системы управления. 1999. №2.

25. Пат. 1412686 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированное устройство для содержания пчелосемей / Рыбочкин А.Ф., Кочетов С.А. // Опубл. 1988, Бюл. № 28.

26. Крюков Ю.Г., Л.Н. Никитин. Электронный прибор для пчелохозяйств // Пчеловодство. 1998. № 5. С 45-46.

27. Иванов В.А. Универсальный измерительный прибор // Радио. 1990. № 8.

28. Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. М.: Радио и связь, 1991. 376 с.

29. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Компьютерные системы в пчеловодстве / Пчеловодство № 1, 2002 г.

30. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Компьютеризированные системы в пчеловодстве. Научно-технический семинар "НАУЧНО- ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАТИЗАЦИИ, АВТОМАТИЗАЦИИ И ИНТЕЛЛЕКТУА

31. ЛИЗАЦИИ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ"., Общество "Знание" РСФСР., Центральный Российский Дом знаний. Москва: 1991.

32. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Компьютерные системы в пчеловодстве. Апитерапия сегодня. С биологической аптекой пчёл в XXI век (материалы II Международной научно-практической конференции, 5-6 июля 2000 года, г. Уфа, Россия.

33. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Компьютерные системы в пчеловодстве. Итоги и проблемы НИР в пчеловодстве (материалы координационного совещания и конференции «Новое в науке и практике пчеловодства». Москва,1. ВВЦ, 2002 г.

34. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Компьютерные системы в пчеловодстве // Международный форум по проблемам науки, техники и образования.!!! ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ НОВЫЙ МИР. Москва 2003 г.

35. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Новые методы контроля состояний жизнедеятельности пчелиных семей // Международный форум по проблемам науки, техники и образования.Ш ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ НОВЫЙ МИР. Москва 2003 г

36. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Круглогодичный контроль экологических и биологических параметров пчелиных семей в практическом пчеловодстве. Новое в науке и практике пчеловодства (материалы коордиционного совещания и конференции Москва, ВВЦ, 14-18. 03. 02.

37. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей // Приборы и системы управления, 1992. № 10.

38. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Отображение информации' о жизнедеятельно-^ сти пчелиных семей // Новые информационные технологии, распознаваниеобразов и анализ изображений / Сборник докладов семинара. Курск 1992 г.

39. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Устройство регистрации распределения теплового поля в улье // Приборы и системы управления, 1994. № 1.

40. Трифонов А.Д. Почему в центре клуба температура выше, чем на его поверхности / Пчеловодство №1 1998.

41. Агафонов A.M. Дополнительное термическое сопротивление улья // Пчеловодство. 1987. № 12.

42. Трифонов А.Д. Тепло- и массоперенос в жизни пчёл. М.: Истра, 1997. 110 с. *47. Савицкий В.Е. Температура поверхности пчелиного клуба // Пчеловодство.1976.

43. Рысин С.А. Расчёт количества воздуха для вентиляции // Пчеловодство. 1964.

44. Тетюшев В.М. Определение размера вентиляционного отверстия в улье // Пчеловодство. 1985.

45. Жуков В.И. Зимовка пчёл на улице // Пчеловодство. 1979. № 10.

46. Тухтин С.Ф. Вентиляция улья // Пчеловодство. 1978. № 10.

47. Савенков В.Ф. Использование отверстий для вентиляции при зимовке пчёлI1. Пчеловодство. 1978. № 10.

48. Трифонов А.Д. Теплообмен клуба пчёл с внутренней поверхностью улья // Пчеловодство. 1993. № 10.

49. Трифонов А.Д. Расход корма во время зимовки // Пчеловодство. 1990. № 11.

50. Трифонов А.Д. Теплообмен улья с пчёлами с окружающей средой в летнее время и резервы увеличения выхода мёда // Пчеловодство. 1993. №5-6.

51. Ивлев А.Н. В чудесном мире пчёл. Л.: Лениздат, 1988. 254 с.

52. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Вычислительная техника и контроль пчелиных семей//Пчеловодство, 1994. №5.

53. Бычковский Р.В. Контактные датчики температуры. М.: Металлургия, 1978.

54. Теплюк И.Н. Зачем пчеловоду компьютер? // Пчеловодство. 1993. № 2.

55. Пчеловодство. Маленькая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1991. 511с.

56. Определение продуктивности пчелиных семей с помощью ЭВМ (Чехосло-вакия).Ногг,В,; Zeman,J. Vypocet ul5zitkovosti vselstiev na pocitaci. Vcelar.1990. 64, 4:79 (словац). П-30528.

57. A.c. 1464048 СССР, МКИ G01 К 7/02. Многоточечный цифровой термометр / А.В.Заборня, В.Н.Камышев, Н.П.Кохан, Н.В.Матвеев и Г.П.Шандурин.1. Опубл. 1989. Бюл. № 9.

58. A.c. 1159530, МКИ А01 К 47/00. Способ контроля температурного режима / Харченко Г.И., Коптев B.C. // Опубл. 1985, Бюл. №21.

59. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Дистанционный круглогодичный контроль за жизнедеятельностью пчелиных семей с применением ЭВМ // Пчеловодство. 2001. №3. С. 37-38.

60. Верещака O.A. Телеметрический контроль микроклимата гнезда / Пчеловодство № 6 2001.

61. Бушуев С.Д., Диктерук М.Г., Жунусов Д.Ж., Иносов С.В. Локальный ре* гулятор температуры // Микропроцессорные средства и системы. 1989.4. С. 52.

62. Иванова В.М., Калинина В.Н., Нешумова JI.A., Решетникова И.О. Математическая статистика. -М.: Высшая школа. 1981.73о Данко П.Е., Попов А.Г. Высшая математика в упражнениях и задачах. Ч. I. Учебное пособие. М.: Высшая школа. 1967.

63. Торопцев А.И. Тепловыделение на постэмбриональной стадии развития рабочих пчёл. Академия пчеловодства. III Международная научно-практическая конференция. Экология и охрана пчелиных.: Москва 1999.

64. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Заявка № № 2003105704. Приоритет от 26. 02. 2003 г. Способ контроля тепловыделения пчелиной семьи в пассивный период.

65. Тюрин Ю.Н., Макаров A.A. Статистический анализ данных на компьютере. (Под редакцией В.Э. Фигурнова)-М.: «ИНФРА» 1998.

66. Рыбочкин А.Ф. Заявка № № 2003104068. Приоритет от 11. 02. 2003 г. Способ контроля количества пчёл в ульях в пассивный период их жизнедеятельности.

67. Пат. 1802683 СССР, МКИ А 01 К 47/04. Искусственная вощина / Еськов Е.К., Рыбочкин А.Ф.// Опубл. 1993, Бюл. № 10.

68. Еськов. Е.К., Кулешова Т.С., Шингаркина М. Д. Математический анализ в апидологии и в пчеловодстве: Методические указания / Российская академия сельскохозяйственных наук. Академия пчеловодства. М., 1998. 64 с.

69. Таранов Г.Ф. Книга пчеловода. М.: Росагропромиздат, 1992. 255 с.

70. Шилов В., Марченко А. Домашняя пасека. Воронеж: ЦентральноЧернозёмное книжное изд-во, 1989. 190 с.

71. Затолокин O.A. Пчеловодство: Практическое руководство. М.: ООО "Издательство ACT"; Донецк: "Сталкер", 2003 - 351 е.: ил.

72. Claus Zejler. 300 Ratschlage fur den Freizeit-Imker. : Neumann Uer lag Leipzig-Radebeul, 1986.-300 s.

73. Еськов E.K. Звуковой фон улья безматоточной семьи / Пчеловодство № 11 1971.

74. A.C. 325953 СССР МКИ А 01 К 57/00. Способ выявления отношения пчёл к вводимой в улей матке / Еськов Е.К. // Опубл. 19.19.72, Бюл. №4.

75. Ломаев Г.В., Кузнецов П.Г., Кисматов Ф.М. Измерение спектра звуковых сигналов пчелиной семьи в различных её состояниях // Экология и охрана пчелиных. Сб. научн. Докл. III Междунар. Конф.: 28-30.09.99. М.С. С.125-128.

76. Ломаев Г.В. Средства для проведения магнитоэкологических и другихопытов в области апидологии. Сб. научн. Докл. // Вопросы апидологии ипчеловодства.: Ижевск 2000.

77. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Контроль состояния пчелиных семей по частотному спектру // Международный сборник, по материалам международного конгресса. Швейцария, Лозанна. 1995 г.

78. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С., Иванов А.Г. Диагностирование состояния пчелиной семьи по издаваемому ею акустическому шуму. iii Международная научно- практическая конференция. Экология и охрана пчелиных Москва 1999 г.

79. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Акустический контроль пчелиных семей с помощью вычислительной техники / Пчеловодство № 4, 2000 г.

80. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Дистанционный круглогодичный контроль над жизнью пчёл / Пчеловодство № 3, 2001 г.

81. Янсен Й."Курс цифровой электроники", Т.З., М."Мир"-1987.

82. Дж. Бендат, А. Пирсол. Применения корреляционного и спектрального анализа. Москва "Мир" 1983.

83. Бендат Дж., Пирсол А., Измерение и анализ случайных процессов. Пер. с англ. М.: Мир 1971.

84. Купер Дж., Макгиллем К., Вероятностные методы анализа сигналов и ® систем М.: «Мир» 1989.

85. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке бейсик для персональных ЭВМ. М.: Наука, главная редакция физико-математической литературы. - 1987.

86. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. Питер.: 2003.

87. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник. М.: Высш. Школа., 1983. - 563 е., ил.

88. Ковалгин Ю.А. Радиовещание и электроакустика М. «Радио и связь» -1999.

89. Л.Рабинер, Б. Гоулд. Теория и применение цифровой обработки сигналов М. Мир» 1987.

90. Кинтцель Т. Руководство программиста по работе со звуком A Programmer's Guide to Sound: Пер. с англ. - М. : ДМК Пресс, 2000. - 432 е., ил.

91. Гордеев О.В. Программирование звука в Windows. СПб. : БХВ - Санкт-Петербург, 1999. - 384 с,, ил.

92. Техническое обеспечение цифровой обработки сигналов. Справочник, Куприянов М.С., Матющкин Б.Д. СПб. «Форт», 2000. - 752 с.

93. Азхангельский А.Я. Программирование в C++Builder 5. М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 2000 Г. - 1152 е.: ил.

94. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов/ Ю. Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина. М.: Горячая Линия - Телеком, 1999. - 768 е.: ил.

95. Антонью А. Цифровые фильтры: анализ и проектирование: Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1983. 320 е., ил.

96. Кацпелини В., Константинидис А. Дж., Эмилиани П. Цифровы фильтры и их применение-М.: «Энергоатомиздат» 1983.

97. Васильев В., Гуров И. Компьютерная обработка сигналов Санкт-Петербург «БХВ» 1998.-240 е., ил.

98. Э. Патрик. Основы теории распознавания образов. М., 1980.

99. Дж. Ту, Р. Гонсалес. Принципы распознавания образов. М.: Издательство «Мир» 1978.

100. Пат. 2161883 Россия, МКИ А 01 К 47/00. Способ диагностирования состояний пчелиной семьи / Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Опубл. 20.01.2001, Бюл. № 2.

101. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С., Иванов А.Г. Диагностирование состояния пчелиной семьи по издаваемому ею акустическому шуму. III Международная научно- практическая конференция. Экология и охрана пчелиных Москва 1999.

102. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Кутузов A.A. Построение решающих правил при распознавании состояний пчелиных семей. Медико-экологические информационные технологии 2002. Международная научно-техническая конференция 21-22 мая 2002 г.

103. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С., Дрейзин В.Э. Информационное обеспечение и системы в изучении жизнедеятельности пчелиных семей. ii

104. Международная научно-практическая конференция. Экология и охрана пчелиных. 1998 г.

105. Болотский E.H., Довгаль В.М., Хижинков A.B. Диагностика состояния пчелиной семьи: НОВЫЕ ПОДХОДЫ И МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ / Пчеловодство №5 1999.

106. Пат. 2055473 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Устройство для определения физиологического состояния пчелиной семьи «РОЙ» / Носовский В.Е., Кожанов С.А., Архипов И. И. // Опубл. 1996, Бюл. №7.

107. Рыбочкин А.Ф., Дрейзин В.Э., Захаров И.С. Анализатор звуков пчелиных семей // Пчеловодство №4. 2003.

108. Пейтон А. Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях М.: «БИНОМ» 1994.

109. A.C. 1674762 СССР, МКИ А 01 К 57/00. Способ предотвращения роения пчелиной семьи / Фролов Н. Я., Фролов И.Н. // Опубл. 07.09.91, Бюл. № 33.

110. A.C. 1664219 СССР МКИ А 01 К 49/00, 57/00. Способ получения пчелиных маток / Фролов Н. Я., Фролов И.Н. // Опубл. 23.03.91, Бюл № 27.

111. Рыбочкин А.Ф. Прибор для диагностики состояний пчелиных семей по их акустическому шуму. Сборник научных трудов по пчеловодству. Выпуск 9. Орёл 2003.

112. Кострикин А.И. Введение в алгебру. Основы алгебры: Учебник для вузов. М.: Физматлит. 1994.

113. Аршинов М.Н., Садовский Л.Е. Коды и математика. -М.: «НАУКА» 1983

114. Дадаев Ю.Г. Теория арифметических кодов. -М.: «Радио и связь» 1981.

115. Справочник по цифровой вычислительной технике. Под ред. Б.Н. Малиновского. Киев.: «Техника» 1974.

116. Пат. 2159504 Россия, МКИ Н 03 К 5/24 // в 06 в 7/60. Пороговый элемент с установкой весов двоичными сигналами / Захаров И.С., Лопин В.Н., Ры-бочкин А.Ф. Опубл. 20.01.2000, Бюл. № 32.

117. Темников Ф.Е., Афонин В.А., Дмитриев В.И. Теоретические основы информационной техники-М.: «ЭНЕРГИЯ» 1979.

118. Алексеев В.В., Чернявский Е.А. Анализ информационных процессов. Рейтинговые контрольные работы. Санкт-Петербург.: «Энергоатомиздат» 2003.

119. Самсонов Б.Б., Плохов Е.М., Филоненков А.И., Кречет Т.В. Теория информации и кодирование. Ростов н/Д, 2002. - 288 с.

120. Орлов В.А., Филиппов Л.И. Теория информации в упражнениях и задачах. М.: «Высшаая школа», 1976.

121. Коган И.М. Прикладная теория информации. -М.: «Радио и связь», 1981.

122. Лидовский В.В. Теория информации. Учебное пособие. МАТИ. 1999.

123. Кошкин Г.М. Энтропия и информация. Томский государственный университет, 2002.

124. Потапов В.Н. Теория информации. Кодирование дискретных вероятностных источников. Учебное пособие. Новосибирск, 1999.

125. Колмогоров А.Н. Три подхода к определению понятия «Количество информации». Новое в жизни, науке, технике/ Математика, Кибернетика 1991, №1. •

126. Горелик A.JI., Скрипкин В.А. Методы распознавания. М.: «Высшая школа» 1977.

127. Пат. 2163758 Россия, МКИ А 01 К 47/00. Способ и устройство контроля количества мёда в улье / Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров и.с. Опубл. 10.03.2001, Бюл.№ 7.

128. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Новый способ учёта количества мёда в улье / Пчеловодство № 7, 2000.

129. Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Емкостной преобразователь для контроля количества мёда в улье III Международная научно- практическая конференция. Экология и охрана пчелиных Москва 1999.

130. Характеристика улья магазинного типа с алюминиевой фольгой. (Чехословакия). bengal,M.Nizkonadstavkovy uls hlinikovou foliou.Vcelar. 1990.64,1 8:182-184 (Словац.) П-30528.

131. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С, Дрёмов Б.Б. Заявка №2003104068 (решение о выдаче патента). Устройство для контроля распределения теплового поля на плоскости пчелиной рамки.

132. Пат. 1588344 СССР, МКИ А 01 К. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Новосельцев И.А., Новосельцев Н.А., Чугунов А.С. // Опубл. 1990, Бюл. № 32.

133. Пат. 2060653 Россия, МКИ А 01 К 57/00, 47/00. Автоматизированная система для круглогодичного содержания и наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей /Рыбочкин А.Ф., Новосельцев И.А., Захаров и.с. // Опубл. 1996, Бюл. № 15.

134. Пат. 2000050 Россия, МКИ А 01 К 57/00, 47/00. Автоматизированная система для наблюдения и содержания пчелиных семей / А.Ф. Рыбочкин, и.с. Захаров, И.А. Новосельцев. Опубл. 07.09.93, Бюл. № 33-36.

135. Пат. 2000051 Россия, МКИ А 01 К 57/00, 47/00. Автоматизированнаясистема для наблюдения и содержания пчелиных семей / А.Ф. Рыбочкин,и.с. Захаров, И.А. Новосельцев. Опубл. 02.07.91, Бюл. № 33-36.

136. Пат. 2000052 Россия, МКИ А 01 К 57/00, 47/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / И.С. Захаров, А.Ф.Рыбочкин, И.А. Новосельцев.Опубл. 07.09.93, Бюл. № 33-36.

137. Пат. 1739927 СССР, МКИ А 01 К 57/00. Автоматическая система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / а.ф. Рыбочкин, А.С. Чугунов. Опубл. 15.06.92, Бюл. № 22.

138. Пат. 2038778 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. // Опубл. 1995, Бюл. № 19.

139. Пат. 2004152 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для определения координат положения пчелиной матки / Рыбочкин А.ф., Заха1 ров И.С. // Опубл. 1993, Бюл. № 45-46.

140. Пат. 2063686 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Кислов В. Г., Шахов О. И., Захаров И. С. // Опубл. 1996, Бюл. №20.

141. Пат. 2063687 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей /

142. Рыбочкин А.Ф., Шахов О.И., Кислов В.Г., Захаров И.С. // Опубл. 1996, Бюл. №20.

143. Пат. 2091017, МКИ А 01 К 57/00. Устройство для воздействия электрическим током на пчёл // Рыбочкин А.Ф., Шустерман Е.В. / Опубл. 27.09.97. Бюл. № 27.

144. Пат. 2061365, МКИ А 01 К 57/00. Устройство для регулирования температурного режима улья // Рыбочкин А.Ф., Шустерман Е.В., Захаров и.с. / Опубл. 27.05.96. Бюл. № 15.

145. Пат. 2096952 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система длянаблюдения и содержания пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Захаров и.с. //1. Опубл. 1997, Бюл. № 33.

146. Пат. 2111655 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Устройство для обогрева пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С., Дрейзин В.Э. // Опубл. 27.05.98. Бюл. № 15.

147. Пат. 2101942 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. // Опубл. 1998, Бюл. № 2.

148. Пат. 2101943 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. // Опубл. 1998, Бюл. № 2.

149. Пат. 2000693 Россия, МКИ А 01 К 47/00, 47/06. Устройство для регулирования температурного режима улья / Рыбочкин А.Ф., Новосельцев и.А. // Опубл. 1993, Бюл. № 37-38.

150. Пат. 2118084 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для контроля жизнедеятельности пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Дрейзин В.Э., Захаров И.С., Шеховцов О.А. // Опубл. 1998, Бюл. № 24.

151. Пат. 2126204 Россия, МКИ А 01 К 51/00, 47/06. Автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки / Рыбочкин А.Ф., Ковалевский А.Л., Дрейзин В.Э., Захаров И.С. // Опубл. 1999, Бюл. № 5.

152. Пат. 2126622 Россия, МКИ А 01 К 51/00, 57/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С., Шеховцов О.А., Дрейзин В.Э. //• Опубл. 1999, Бюл. № 6.

153. Пат. 2159034 Россия, МКИ А 01 К 47/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Дрёмов Б.Б., Захаров И.С. // Опубл. 2000, Бюл. №32.

154. Пат. 2168199 Россия, МКИ А 01 К 47/00. Устройство для регулирования температурного режима в улье / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. // Опубл. 27.05.01. Бюл. № 15.

155. Пат. 2198507 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Дрёмов Б.Б., Дрейзин В.Э., Захаров И.С. // Опубл. 20.02.03. Бюл. № 5.

156. Пат. 22116167 Россия, МКИ А 01 К 57/00. Автоматизированная система для круглогодичного подогрева пчелиных семей / Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. // Опубл. 20.11.03. Бюл. № 32.

157. А.С. 546330. СССР МКИ А 01 К 57/00. Способ стимуляции развития пчелиных семей / Еськов Е.К., Сапожников A.M. // Опубл. 15.02.77, Бюл.6.

158. А.С. 390797 СССР МКИ А 01 К 57/00. Способ борьбы с роением пчёл / Еськов Е.К. // Опубл. 25.12.73, Бюл. №31.

159. Полезная модель № 5488 Устройство для воздействия электромагнитным полем на пчёл // Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С., Еськов Е.К. / Опубл. 16.12.97. Бюл. № 12.

160. Полезная модель № 6109 Устройство для воздействия электрическим Ф полем на пчёл // Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С., Паладьев В.А., Еськов Е.К. /

161. Опубл. 16.03.98. Бюл. № 3.

162. Кристиан Тавернье. PIC Микроконтроллеры. Практика применения - М.: «ДМК» 2002.

163. Майкл Предко. Справочник по PIC Микроконтроллерам - М.: «ДМК, ф О ДЕКА» 2002.

164. Комисар А.Д. Высокотемпературная зимовка медоносных пчёл. Киев, 1994.

165. Трифонов А.Д. Тепло- и массоперенос в жизни пчёл. М. Истра, 1997. 110 с.

166. Лобас B.C. Моделирование зимовки пчел // Пчеловодство. 1992. №1. С 12.

167. Армеев В.Ф., Вилисов В.Д., Кашковский В.Г. Имитационное моделирование в пчеловодстве // Пчеловодство. 1987. № 7. С. 6.

168. Дудников E.E. Калачев B.H. Локальные сети микроЭВМ. М.: Междуна-ф родный центр научной и технической информации, 1986. 107 с.

169. Фолкенберри Л., Применение операционных усилителей и линейных ИС. М.: Мир, 1985.

170. Еськов Е.К. Температура и печатный расплод // Пчеловодство. 1991. № 12. С. 8.

171. Еськов Е. К., Шилин А. С. ЭВМ и обработка биологических исследований. Рязань, 1991. 104 с.

172. Еськов Е. К. Методы и техника зоологического эксперимента. Рязань, 1991.

173. Шалаев Н, Осин Е. Как написать компьютерную игру (на ассемблере для IBM PC). М.: СОЛОН, 1996.

174. Инж. Михаил Мачичка. Устройство для определения состояния пчелиных семей // Пчеловодное оборудование, инвертарь и их самодельное производство. БРАТИСЛАВА: ПРИРОДА. 1988. 509 с.

175. Удалов Н.П. Полупроводниковые датчики. М.: Энергия, 1985.

176. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и её применение. М.: Солон, 1999. 512 с.

177. A.C. 1625460 СССР МКИ А 01 К 47/00. Устройство для регуляции внутри-ульевой температуры / Еськов Е.К., Гиривенко И.П., Викторов В.А., Юн М.С. // Опубл. 07.02.91, Бюл. №5.

178. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1991. 304 с.

179. Агекян Т.А. Основы теории ошибок для астрономов и физиков. М.: Наука. 1972.

180. Фрумкин В.Д., Рубичев H.A., Котляр А.Б. Достоверность средств радиоизмерений и контрольные допуски. М.: Издательство стандартов. 1975.210» Мудров В.И., Кушко В.Л. Методы обработки измерений. М.: Сов. радио. 1976.

181. Рыбочкин А.Ф., Перелыгин A.B. Устройство для регулирования микроклимата в улье // Международная научно практическая конференция «Состояние и перспективы развития пчеловодства на Севере-Западе России» Псков 2003 г.

182. Рыбочкин А.Ф. Автоматизированная система для круглогодичного подог® рева пчелиных семей // Международная научно практическая конференция «Состояние и перспективы развития пчеловодства на Севере-Западе России» Псков 2003 г.

183. Рыбочкин А.Ф., Перелыгин A.B. Устройство для регулирования микроклимата в улье // Материалы 5-й Международной конференции ИНТЕР-МЁД 2004 «Выставочный комплекс, Экспострой на Нахимовском « Москва 6-8 апреля 2004 г.

184. Касьянов А.И. Термодинамика влажного воздуха в улье. Научно-исследовательский институт пчеловодства. Новое в науке и практике пчеловодства. Материалы координационного совещания и конференции.: Москва, ВВЦ, 14-18.03.02.

185. Касьянов А.И. Головное утепление и термогенез пчелиной семьи. НИИ пчеловодства. Итоги и проблемы НИР в пчеловодстве. Материалы координационного совещания и конференции «Новое в науке и практике пчеловодства», Москва, ВВЦ, 30.03-02.04.01.

186. Касьян А.И. О потерях тепла отдельными элементами улья. НИИ пчеловодства. Новое в науке и практике пчеловодства. Материалы координационного совещания и конференции.: Москва, ВВЦ, 28.02-02.03.03.

187. Ярошевич Г.С. Внутригнездовая температура в пчелиных семьях разной силы. Псковский НИИ сельского хозяйства. Новое в науке и практике пчеловодства. Материалы координационного совещания и конференции.: Москва, ВВЦ, 28.02-02.03.03.

188. Селицкий А. Микропроцессоры в пчеловодстве // Пчеловодство 1991. № 3. С.2.

189. Альянах И.Н. Моделирование вычислительных систем. JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1988.

190. Зудин Д.В., Кантере В.М., Угодчиков Г.А. Автоматизация биотехнологических исследований. М.: Высш. шк., 1987.

191. Уолш.Б. Программирование на бейсике. М.: Радио и связь, 1988.

192. Дж.Теннант-Смит. Бейсик для статистиков. М.: Мир, 1988.

193. Вимсом Д., Давид В. Язык, создание баз данных Clarion. M., 1995.

194. Heran H.,Wanke L.Beowachtungen über de Entfernungsmeldung der Sammel-bienen.-Z.vergl.Physiol., 1952,34,S.383-393.

195. Кассандрова О. H., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдений. М.: • Наука, 1970. 104 с.

196. Курицкий В. Я. Математические методы в физиологии. Л.: Наука, 1969. 292с.

197. Таранов Г.Ф. Корма и кормление пчёл. М., 1986.

198. Агафонов A.M. Термическое сопротивление улья // Пчеловодство, 1980. №10.I

199. Сибеста Р. Структурное программирование на языке ассемблера ЭВМ. М.: Мир, 1988.

200. Швецов Л.И. Выравнивание силы пчелиных семей // Пчеловодство. 2000. №3. С. 17-18.

201. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Новые методы контроля состояний жизнедеятельности пчелиных семей // Международный форум по проблемам науки, техники и образовании . III ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ НОВЫЙ МИР. Москва 2003 г.

202. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Электроподогрев пчелиных семей // Международный форум по проблемам науки, техники и образовании . III ТЫСЯ

203. ЧЕЛЕТИЕ НОВЫЙ МИР. Москва 2003 г.

204. Рыбочкин А.Ф., Перелыгин A.B. Заявка № 2003117828 (решение о выдачи патента). Устройство для регулирования микроклимата в улье.

205. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник. В 2-х томах/ под редакцией Шахнова В.А.-М.: Радио и связь. 1988.

206. Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база. В 2-х томах. -М.: Итар-ТАСС,1993.

207. Буренин Н.Л., Котова Г.Н. Справочник по пчеловодству. 2-е изд., переработанное и дополненное. -М.: Агропромиздат, 1985.-286 с.

208. Типовые нормы времени на программирование задач для ЭВМ. М: Экономика.-1989.

209. Е.М.Парфёнов «Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры», М: «Радио и связь», 1989.

210. ДИАЛЕКТЫ БЕЙСИКА для ZX Spectrum/ Под ред. Н. Родионова и А. Ларченко. СПб: Питер, 1992. 313 с.

211. ZX SPECTRUM, Программирование на языке BASIC. Сборник. СПб: Питер, 1982. 205 с.

212. Микропроцессорный комплект Z80. Справочное пособие. Минск: Центр, 1991.

213. Верещака О.И. Телеметрический контроль пчелиной семьи. Московский государственный институт электронной техники, кафедра МРТУС. Материалы 2-й Международной научно-практической конференции «Интермёд 2001.: Рыбное Рязанской обл. 2001.

214. Касьянов А.И. Динамика термогенеза пчелиной семьи в течение года. Научно-исследовательский институт пчеловодства. Новое в науке и практике пчеловодства. Материалы координационного совещания и конференции.: Москва, ВВЦ, 14-18.03.02.

215. Корж В.Н. Современные технологии зимовки пчёл // Харьков.: РИП «Оригинал» 1997.

216. Рудзинский В.П. Электрообогрев//Пчеловодство. 1998. №6.

217. Панюков В.В., ПоповаН.Л. Электрообогрев пчёл в весенний период // Пчеловодство. 1997. №1.

218. Комиссар А.Д. Дополнительный обогрев семей весной // Пчеловодство. 1987. №3.

219. Сячин Н.И. Пчёлы в обогреваемых ульях // Пчеловодство. 1990. №8.

220. Панюков П.П., Попова H.JI. Теплоизоляция гнезда весной // Пчеловодство. 1999. №2.ф 257.bengal М. Nizkonadstavkovy ues hlinikovou foliou// Vcelar. 1990. 64, 8. ф с.182-184.

221. Белозерцев В.З. Регулирование микроклимата в улье// Пчеловодство. 1999. №6.

222. A.c. 546330. СССР. А01 К 57/00. Способ стимуляции развития пчелиных семей/Еськов Е.К., Сапожников A.M.// Опубл. 1977, Бюл. № 6.

223. A.C. 1687178 СССР, МКИ А 01 К 55/00, К 57/00. Способ активизации двигательной активности пчёл и устройство для его осуществления / Лахтанов В.Т., Миронов Г.А., Свиридов A.M. // Опубл. 30.10. 1991, Бюл. № 40.

224. Торопцев А.И. Обратная связь в системе регуляции микроклимата в зимовнике. Академия пчеловодстваа / II Международная научно-практическая конференция. Экология и охрана пчелиных.: Саранск 1998.

225. Болотский E.H., Довгаль В.М., Кожемякин A.M., Сараев И.А. Новые аспекты профилактики и лечения болезней пчёл / Пчеловодство №3 2000.

226. Щ.66. Соклаков Ю.С. Микроклимат в улье «Русь» / Пчеловодство № 4 2001.

227. Папичев А.Ю. Компьютерная программа «Пчела -1.0» / Пчеловодство № 1 2003.

228. Касьянов А.Д. Биология обогрева пчелиного гнезда / Пчеловодство № 2т