一种基于物联网的蜂场蜂箱远程监测系统的制作方法

本发明属于农业物联网和农业现代化技术领域，具体涉及一种基于物联网的蜂场蜂箱远程监测系统。

背景技术：

蜜蜂养殖是指通过人工方式养殖蜜蜂，以生产各种产品，产品主要包括蜂蜜、蜂王乳、花粉、蜂胶、蜂蜡等。一方面养蜂业因投资少、风险小、见效快、收益大等优点，是山区农民增收致富、快速奔小康的实现路径之一；另一方面随着现在人们生活水平和对生活质量的要求日益提高，人们对富含大量营养的蜂产品越来越青睐。因此，良好的经济效益与巨大的消费需求促使蜜蜂养殖业得到飞速的发展。

随着信息的快速发展，物联网作为信息产业发展的又一次重大浪潮，被称为是下一个万亿级的通信业务，被纳入我国战略性新兴产业，广泛用于公共安全、城市交通、生态环境、农业、医疗卫生等方方面面。物联网技术是推动信息化与农业现代化融合的重要切入点，也是推动我国农业向“高产、优质、高效、生态、安全”发展的重要驱动力。农业物联网技术集成先进传感器、无线通信和网络、辅助决策支持与自动控制等高新技术，可以实现对农业资源环境、动植物生长等的实时监测，达到合理使用农业资源、降低成本、改善环境、提高农产品产量和质量的目的。

因此，作为现代化农业一个有机组成部分的养蜂业，必须与现代信息技术、物联网技术相结合，利用传感器、无线通信等高新技术建立一套蜂场蜂箱监测系统。近年来采用蜂箱方式进行人工养蜂的规模日益壮大，大多数蜂箱为木质结构，蜂蜜采集方式较为原始，经常需要人工开箱，查看蜂蜜采集情况。现阶段蜂蜜采集方式较为原始、劳动强度大、可操作性弱且对蜜蜂活动有较大影响，难以获得实时、准确的温湿度、噪声、位置、波美度和图像等蜂箱数据信息。另外，现有的蜂场蜂箱在监测方面无法实现智能化养蜂，无法解决传统养蜂业面临的监管、监测难、耗费大量人力物力等难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为解决现有的监测系统存在上述缺陷，本发明提出了一种基于物联网的蜂场蜂箱远程监测系统，该系统实现了对蜂场蜂箱情况的远程实时监测，进而实现智能化养蜂，无需打开蜂箱盖，便可通过无线通信，获得安装在箱体内的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息以及蜂场的位置信息，通过波美度检测装置获得蜂蜜的波美度数据，可以做到在任何情况下都能了解蜂场、蜂箱的情况。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于物联网的蜂场蜂箱远程监测系统，其包括：若干传感器、摄像头、波美度检测装置、信息采集器、协调器、用户终端和数据库服务器；其中，

所述摄像头和若干传感器设置于蜂箱内；波美度检测装置设置于蜂箱外，并与蜂箱连接，用于测量并发送蜂蜜的波美度数据，并进行分析；信息采集器与设置蜂箱内的摄像头和若干传感器连接，同时其还与波美度检测装置相连接，用于采集蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂场的位置信息和蜂蜜的波美度数据，并将其发送至协调器，协调器通过短距通信协议将采集的蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂场的位置信息和蜂蜜的波美度数据进行处理并发送至数据库服务器，并存储在数据库服务器中，供用户终端调用。

作为上述系统的改进之一，采用无线通信方式，信息采集器与设置蜂箱内的摄像头和若干传感器连接，同时其还与波美度检测装置相连接。

作为上述系统的改进之一，所述传感器，用于测量蜂箱内的温度信息、湿度信息、噪声信息；其中，传感器包括：供电模块，用于提供正常工作的电源。

作为上述系统的改进之一，所述摄像头，用于获取蜂箱内的图像信息；其中，所述图像信息为蜂箱内部蜜蜂活动的图像信息；

作为上述系统的改进之一，所述波美度检测装置包括：

波美度仪，用于测量待测样本蜂蜜的浓度；

含水量传感器，用于测量待测样本蜂蜜的水含量；

光传感器，用于测量待测样本蜂蜜的透光率；

葡萄糖传感器，用于测量待测样本蜂蜜的糖含量；

电源模块，用于提供正常工作的电源。

数据采集单元，用于采集并接收待测样本蜂蜜的糖含量、水含量、透光率和浓度，将其作为波美度数据；其中，所述数据采集单元优选为stm32单片机。

显示单元，用于将接收的波美度数据与蜂蜜的样品数据进行比较，并将比较结果进行显示；

无线通信单元，用于通过无线通信方式，将波美度数据发送至信息采集器。

作为上述系统的改进之一，所述信息采集器进一步包括：短距通信模块、摄像头、定位模块和天线；

所述短距通信模块，用于分别连接设置在蜂箱内的若干传感器和设置在蜂箱外的波美度检测装置，并获取蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂蜜的波美度数据，并将获得的上述数据发送至协调器；

所述摄像头，用于采集蜂箱内的蜂群活动视频，基于图像识别和神经网络技术，建立蜂王特征模型，动态识别蜂王，跟踪蜂王活动内容，所述活动内容包括：采集蜂王图像、定位蜂王位置、识别预处理蜂王、确认蜂王以及查找蜂王；具体地，因为蜂箱里光线不好，蜜蜂数量众多，所以在识别预处理蜂王的图像时，需要采用神经网络，建立蜂王特征，先粗略筛选出关于蜂王的图像，上述图像包括：蜂王和普通蜜蜂；然后把粗略筛选出来的图像再进行精细筛查，找出并确认蜂王；根据蜂箱低照度的特点，利用神经网络的图像识别方法，实现蜂王追踪侦测，同时自动调整蜂王影像缩放、红外侦测、自动调整曝光强度；其中，由于摄像头是安装在蜂箱内部的，且蜜蜂不喜光，所以蜂箱内部很暗，摄像头需要采用普通/红外二合一的摄像头，可以通过调整焦距和曝光，对特定区域的图像进行精确采集；

所述定位模块，用于获取蜂场的位置信息，并将该位置信息发送至数据库服务器；

所述天线，用于信息采集器和协调器之间的通讯。

作为上述系统的改进之一，所述协调器包括：短距通信子模块、数据处理子模块、移动通信子模块，其中：

所述短距通信子模块，用于接收信息采集器发来的蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂蜜的波美度数据；再将其发送至数据处理子模块；

数据处理子模块，用于将短距通信子模块接收到的数据进行处理，剔除掉数据异常点，即采集到的蜂箱的温度信息分别为0、88、128和湿度信息为0的数据异常点被剔除掉，然后将数据添加上时间戳和蜂场的位置信息，获得处理后的总数据，并将其发送至数据库服务器；

所述移动通信子模块，用于连接数据库服务器，并将由协调器处理后的数据通过gprs网络发送至数据库服务器。

所述协调器，用于对蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂蜜的波美度数据进行处理、分析，并通过移动通信子模块，将处理后的数据发送至数据库服务器。

作为上述系统的改进之一，所述信息采集器的个数至少为1个；协调器和信息采集器是成套出现的，即1对1或者1对多。

作为上述系统的改进之一，所述用户终端，通过访问数据库服务器，调用并实时查看蜂场位置信息和蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、蜂蜜的波美度数据，并可自定义蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、蜂场的位置信息和蜂蜜的波美度数据的范围边界，提供超界报警以及蜂箱连接的故障报警。其中，用户终端包括：个人计算机、移动手机、手机app。

作为上述系统的改进之一，所述数据库服务器，用于接收协调器发送的蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂场的位置信息、蜂蜜的波美度数据，并将其进行存储。

作为上述系统的改进之一，该基于物联网的蜂场蜂箱远程监测系统还包括：报警器，用于设置蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂场的位置信息和蜂蜜的波美度数据的各自的边界范围，对于超界信息、蜂箱连接故障提供报警。

所述蜂场蜂箱远程监测系统基于物联网，通过蜂箱内的若干传感器和摄像头，对应地测量蜂箱内的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息，通过蜂箱外的检测装置测量蜂蜜的波美度数据，信息采集器对采集到的蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂场的位置信息以及波美度数据进行分析、处理后，通过协调器发送到数据库服务器中，手机app移动终端与数据库服务器通过gprs连接，蜂农通过手机app移动终端可随时调用数据库服务器中的关于蜂箱和蜂蜜的数据，并查看对应的数据信息，实现能让蜂农实时监测蜂场的蜂箱和蜂蜜的情况。

本发明的优点在于：

通过本发明的蜂场蜂箱远程监测系统，用户可以方便并实时地通过手机app端监测蜂场蜂箱情况，解决了之前用户采用人工查看带来的劳动强度大、可操作性弱等问题，保障了蜜蜂的生活环境，提高的蜂蜜的质量，提高了工作效率，降低了人工成本，具有较强的可行性和稳定性。

附图说明

图1是本发明的一种基于物联网的蜂场蜂箱远程监测系统的结构示意图；

图2是本发明的一种基于物联网的蜂场蜂箱远程监测系统中的信息采集器与协调器相连接的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明提出了一种基于物联网的蜂场蜂箱远程监测系统，其包括：若干传感器、摄像头、波美度检测装置、信息采集器、协调器、用户终端和数据库服务器；其中，

所述摄像头和若干传感器设置于蜂箱内；波美度检测装置设置于蜂箱外，并与蜂箱连接，用于测量并发送蜂蜜的波美度数据，并进行分析；信息采集器与设置蜂箱内的摄像头和若干传感器连接，同时其还与波美度检测装置相连接，用于采集蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂场的位置信息和蜂蜜的波美度数据，并将其发送至协调器，协调器通过短距通信协议将采集的蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂场的位置信息和蜂蜜的波美度数据进行处理并发送至数据库服务器，并存储在数据库服务器中，供用户终端调用。

作为上述系统的改进之一，采用无线通信方式，信息采集器与设置蜂箱内的摄像头和若干传感器连接，同时其还与波美度检测装置相连接。

作为上述系统的改进之一，所述传感器，用于测量蜂箱内的温度信息、湿度信息、噪声信息；其中，传感器包括：供电模块，用于提供正常工作的电源。

作为上述系统的改进之一，所述摄像头，用于获取蜂箱内的图像信息；其中，所述图像信息为蜂箱内部蜜蜂活动的图像信息；

作为上述系统的改进之一，所述波美度检测装置包括：

波美度仪，用于测量待测样本蜂蜜的浓度；

含水量传感器，用于测量待测样本蜂蜜的水含量；

光传感器，用于测量待测样本蜂蜜的透光率；

葡萄糖传感器，用于测量待测样本蜂蜜的糖含量；

电源模块，用于提供正常工作的电源。

数据采集单元，用于采集并接收待测样本蜂蜜的糖含量、水含量、透光率和浓度，将其作为波美度数据；其中，所述数据采集单元优选为stm32单片机。

显示单元，用于将接收的波美度数据与蜂蜜的样品数据进行比较，并将比较结果进行显示；

无线通信单元，用于通过无线通信方式，将波美度数据发送至信息采集器。

具体地，对于波美度检测，首先将待测样本蜂蜜放入检测装置中，检测蜂蜜的浓度、含水量、透光率、含糖量，将这些波美度数据存入数据采集单元。其中，在进行蜂蜜的波美度检测时，蜂蜜样品数据与数据采集单元中保存的蜂蜜的波美度数据进行比较，并在显示单元上显示出比较结果，如果波美度数据满足要求，则将波美度数据通过无线通信单元发送到协调器，进而由协调器通过gprs发送到数据库服务器。

作为上述系统的改进之一，所述信息采集器进一步包括：短距通信模块、摄像头、定位模块和天线；

所述短距通信模块，用于分别连接设置在蜂箱内的若干传感器和设置在蜂箱外的波美度检测装置，并获取蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂蜜的波美度数据，并将获得的上述数据发送至协调器；

所述摄像头，用于采集蜂箱内的蜂群活动视频，基于图像识别和神经网络技术，建立蜂王特征模型，动态识别蜂王，跟踪蜂王活动内容，所述活动内容包括：采集蜂王图像、定位蜂王位置、识别预处理蜂王、确认蜂王以及查找蜂王；具体地，因为蜂箱里光线不好，蜜蜂数量众多，所以在识别预处理蜂王的图像时，需要采用神经网络，建立蜂王特征，先粗略筛选出关于蜂王的图像，上述图像包括：蜂王和普通蜜蜂；然后把粗略筛选出来的图像再进行精细筛查，找出并确认蜂王；根据蜂箱低照度的特点，利用神经网络的图像识别方法，实现蜂王追踪侦测，同时自动调整蜂王影像缩放、红外侦测、自动调整曝光强度；其中，由于摄像头是安装在蜂箱内部的，且蜜蜂不喜光，所以蜂箱内部很暗，摄像头需要采用普通/红外二合一的摄像头，可以通过调整焦距和曝光，对特定区域的图像进行精确采集；

所述定位模块，用于获取蜂场的位置信息，并将该位置信息发送至数据库服务器；

所述天线，用于信息采集器和协调器之间的通讯。

作为上述系统的改进之一，所述协调器包括：短距通信子模块、数据处理子模块、移动通信子模块，其中：

所述短距通信子模块，用于接收信息采集器发来的蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂蜜的波美度数据；再将其发送至数据处理子模块；

数据处理子模块，用于将短距通信子模块接收到的数据进行处理，剔除掉数据异常点，即采集到的蜂箱的温度信息分别为0、88、128和湿度信息为0的数据异常点被剔除掉，然后将数据添加上时间戳和蜂场的位置信息，获得处理后的总数据，并将其发送至数据库服务器；

所述移动通信子模块，用于连接数据库服务器，并将由协调器处理后的数据通过gprs网络发送至数据库服务器。

所述协调器，用于对蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂蜜的波美度数据进行处理、分析，并通过移动通信子模块，将处理后的数据发送至数据库服务器；具体地，如图2所示，协调器采用zigbee无线通信协议，蜂箱内的各个传感器是zigbee节点，只用于发送，协调器将这些zigbee节点发送过来的蜂箱的温度、湿度、噪声、图像、蜂蜜的波美度数据进行汇集，通过数据处理子模块剔除数据异常点，然后将各个传感器的信息以硬件编号+温度+湿度+波美度+图像的形式，以8分钟周期并通过gprs发送到数据库服务器。

作为上述系统的改进之一，所述信息采集器的个数至少为1个；协调器和信息采集器是成套出现的，即1对1或者1对多，如图2所示，采用了协调器和信息采集器以一对多的形式，信息采集器1～n，又称为节点；将蜂箱内的各个传感器获取的数据采集上来，通过信息采集器内包括的短距通信模块，使用短距通信协议与协调器进行zigbee组网，在zigbee组网过程中，信息采集器用于发送数据，协调器中包括的短距通信子模块用于接收数据。

作为上述系统的改进之一，所述用户终端，通过访问数据库服务器，调用并实时查看蜂场位置信息和蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、蜂蜜的波美度数据，并可自定义蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、蜂场的位置信息和波美度数据的范围边界，提供超界报警以及蜂箱连接的故障报警。其中，用户终端包括：个人计算机和移动手机。

作为上述系统的改进之一，所述数据库服务器，用于接收协调器发送的蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂场的位置信息、蜂蜜的波美度数据，并将其进行存储。

作为上述系统的改进之一，该基于物联网的蜂场蜂箱远程监测系统还包括：报警器，用于设置蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂场的位置信息和蜂蜜的波美度数据的各自的边界范围，对于超界信息、蜂箱连接故障提供报警。

所述蜂场蜂箱远程监测系统基于物联网，通过蜂箱内的若干传感器和摄像头，对应地测量蜂箱内的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息，通过蜂箱外的检测装置测量蜂蜜的波美度数据，信息采集器对采集到的蜂箱的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂场的位置信息以及蜂蜜的波美度数据进行分析、处理后，通过协调器发送到数据库服务器中，手机app移动终端与数据库服务器通过gprs连接，蜂农通过手机app移动终端可随时调用数据库服务器中的关于蜂箱和蜂蜜的数据，并查看对应的数据信息，实现能让蜂农实时监测蜂场的蜂箱和蜂蜜的情况。

通过手机app端监测蜂场蜂箱内的温度信息、湿度信息、噪声信息、图像信息、蜂场的位置信息以及蜂蜜的波美度数据，通过采集分析蜂箱蜂群活动视频，基于图像识别和人工智能技术，分析蜂王活动状态，并实时计算蜂蜜浓度。

在其他具体实施例中，所述信息采集器的个数还可以是多个。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。