Pszczoły są owadami, które odgrywają bardzo ważną rolę w przyrodzie. Rozwój przemysłu i zmiany klimatyczne niekorzystnie wpływają jednak na te owady powodując realne zagrożenie ich wyginięcia. Człowiek za wszelką cenę musi zapobiec wyginięciu pszczół by uchronić środowisko od katastrofy. Trwające  próby zastąpienia tych pożytecznych owadów przez roboty czy sztuczne zapylanie roślin, jak na razie, nie przynoszą zadawalających efektów. 
Na przełomie ostatnich lat powstało kilka rozwiązań wspierających pszczelarzy w ich pracy. Są gotowe rozwiązania monitorujące stan ula w postaci temperatury, wilgotności, a nawet masy ula dając pszczelarzowi informację o kondycji owadów czy zebranym miodzie przez rodzinę pszczelą. Na podstawie analizy istniejących, na rynku polskim oraz zagranicznym rozwiązań oraz rozmowami z pszczelarzami, można stwierdzić, że posiadanie takich systemów znacznie ułatwiłoby pracę jednak mają one wysoką ceną, która niejednokrotnie stanowi barierę finansową zwłaszcza dla pszczelarzy posiadających niewielkie pasieki. Ponadto dane i systemy do statystyk przechowywane są na zewnętrznych serwerach za które pszczelarz musi ponosić dodatkowe koszty. 
Postanowiliśmy zbudować taki system monitoringu różniący się jednak od rozwiązań komercyjnych.  Głównym celem projektu jest stworzenie systemu monitorującego stan rodziny pszczelej przy minimalizacji kosztów przypadających na jeden ul. Ponadto stworzenie systemu do przesyłania tych danych na serwer lokalny z dostępem do sieci Internet w celu zdalnego monitorowania pasieki.
W pierwszej fazie projektu założono, że dane takie jak temperatura, wilgotność, poziom natężenia dźwięku będą pobierane  z czujników przetwarzane za pomocą mikroprocesora do postaci pozwalającej na przesłanie przez sieć wifi do komputera lokalnego gdzie będą gromadzone i przetwarzane do postaci umożliwiającej dokonania statystyk. Ze względu na dostępność bibliotek obsługujących różnego rodzaju czujniki wybór padł na platformę arduino najprawdopodobniej zaimplementowanego na autorskiej płytce dopasowanej rozmiarami i kształtem do zaplanowanego miejsca montażu w ulu. Przetworzone dane będą przesyłane przez sieć wifi do komputera centralnego raspberry gdzie będą gromadzone i przetwarzane. Do komputera gramadzącego dane będzie dostęp z Internetu umożliwiając monitoring ula w czasie rzeczywistym. Nowym rozwiązaniem w projekcie, nie występującym w żadnym z komercyjnych rozwiązań, będzie zastosowanie czujników siły pomiędzy uchwytem ramki i miejscem jej montażu pozwoli to wyznaczyć masę pszczół zlokalizowanych na ramkach dając pszczelarzowi w czasie zimy informację czy pszczoły, jak się mówi w żargonie pszczelarskim  "nie spadły" (nie zdechły) - obecne rozwiązania pozwalają ustalić masę tylko całego ula i nie wiadomo ile pszczół jest na ramkach. Ponadto na podstawie ubytku masy można określić ilość pokarmu w ulu i ewentualnie uzupełnić braki pokarmu bardzo wczesną wiosną (po rozmowach z pszczelarzami okazuje się, że jest to technicznie wykonalne ponadto czas po pierwszym oblocie pszczół jest dla nich niebezpieczny ze względu na zwiększone zapotrzebowanie na pokarm w porównaniu z okresem hibernacji). Ciekawym pomysłem, podsuniętym przez pszczelarzy,  jest też określenie momentu ucieczki roju z możliwością wysłania alertu do właściciela pasieki, co w przypadku niewielkiej odległości od pasieki może uchronić go od straty rójki.
Istnieje wiele aspektów, w których odpowiednio zinterpretowane dane mogą dać realną informację dla pszczelarza i zmniejszyć koszty obsługi pasieki, nie tylko finansowe ale też te związane z kondycją rodziny pszczelej.

Projekt jest obszerny pod względem realizacji dlatego został podzielony na etapy:

Początkowy etap zostanie zrealizowany całym zespołem. Zakłada się także wzięcie udziału w głosowaniu internautów dlatego, już odbyło się kilka spotkań, także spotkanie z pszczelarzami, w ramach których dopracowywane były szczegóły projektu oraz kampanii reklamowej.
W przypadku wyróżnienia projektu po zrealizowaniu zadań z pkt. 1 do pkt. 4 powyższego harmonogramu zespół podzieli się na sekcje odpowiedzialne za: obsługę czujników przez mikrokontroler, komunikację pomiędzy mikrokontrolerem a serwerem, archiwizacji i prezentacji danych itd. Zamiarem jest realizacja projektu równolegle co znacznie przyspieszy prace oraz modułowa budowa urządzenia, dzięki której można będzie ograniczyć projektowanie nowych części i wykorzystać już istniejące.
Zapraszamy serdecznie na nasz fanpage na Facebooku gdzie szerzej będziemy prezentować nasze postępy w pracy nad projektem.

Zdecydowaną większość czasu pomysł będzie realizowany w pracowni komputerowej Zespołu Szkół nr 4 w Jaśle. Ze względu na  liczebność grupy (około 10 osób) postaramy się zaprosić gości (pszczelarzy) do szkoły gdyż odpadnie nam problem transportu do siedziby związku. Jeżeli uda się pozyskać nieużywany ul to część pomiarów będzie odbywać się w szkole w pracowni, dopiero ostatnia faza projektu będzie realizowana w pasiece w ulu zamieszkałym przez pszczoły. Do interpretacji danych skorzystamy z pomocy doświadczonych pszczelarzy.

W przypadku nauki zdalnej lub hybrydowej nastąpi modyfikacja planu działania tak by w tym czasie realizować część projektu dotyczącą oprogramowania na zasadzie pracy online

Zespół jako całość będzie brał czynny udział w opracowaniu strategii realizacji projektu (doprecyzowania założeń konstrukcyjnych i funkcjonalności rozwiązania). Wspólnie zostanie przygotowany scenariusz filmu oraz forma materiałów promocyjnych. W przypadku gdyby projekt został pozytywnie oceniony przez jury konkursu i został uznany jako nadający się do realizacji, każdy będzie mógł znaleźć miejsce dla siebie w zadaniach, w których będzie się czuł dobrze gdyż potrzebni są: programiści C/C++, java script, PHP , MySQL, graficy, osoby z polotem edytorskim, elektronicy.
Uczniowie będą mogli rozwinąć swoją wiedzę i umiejętności z wielu dziedzin, o których wspomniano powyżej jak i wiedzę z zakresu pszczelarstwa, która w przyszłości może wpłynie na decyzję z założeniu własnej pasieki.   

Za zdobyte z grantu pieniądze chcielibyśmy zakupić:

Przy ewentualnej dodatkowej nagrodzie zakupilibyśmy:

Powyższe elementy zostaną wykorzystane w projekcie w testach bez zasilania z sieci gdyż pasieka może być zlokalizowana w miejscu pozbawionym zasilania w energię elektryczną. W przyszłości planujemy skupić się na projektach związanych z ochroną środowiska i mamy już nawet kilka pomysłów dlatego zakupiony sprzęt znajdzie zastosowanie w naszych kolejnych pracach.

Do atutów realizowanego projektu można zaliczyć:

https://www.youtube.com/watch?v=BASRIUMkDKA

Docenienie projektu przez jury konkursu było olbrzymim motorem do rozpoczęcia prac nad projektem, a otrzymane wsparcie finansowe w postaci grantu pozwoliło zakupić niezbędne podzespoły do realizacji zadania. 

Na wstępie zespół pracujący nad projektem postawił przed sobą cele do realizacji i ustalił  harmonogram prac. Z racji tego, że w czasie prac nad projektem odbywała się nauka zdalna uczniowie podzielili między sobą zadania:   

Ogólnie mówiąc celem II etapu było przygotowanie projektu aby platforma testowa zbierała dane przesyłała za pomocą wifi do bazy danych znajdującej się na serwerze pracującym niestety za NATem - takie było jedno z założeń w celu obniżenia kosztów obsługi systemu i przesyłanie przykładowego alertu do zaprogramowanej aplikacji i zainstalowanej na telefonie (docelowo pszczelarza). Telefon z  serwerem tworzą kanał w połączeniu VPN.

Większość postawionych, w tym etapie,  celów udało się zrealizować: 

Podczas prac nad projektem pojawiło się kilka problemów. Niektóre z nich zostały przewidziane na etapie powstawania koncepcji projektu, ale większość pojawiła się na etapie realizacji. Można tutaj wymienić:

Oczywistą rzeczą jest, że praca w formie projektów jest jedną z najlepszych metod zdobywania wiedzy i stosowania jej w sytuacjach problemowych. Uczniowie w takim przypadku nie otrzymują wiedzy “podanej na tacy” tylko samodzielnie muszą jej poszukiwać w celu rozwiązania pojawiających się nieustannie problemów. Według wielu taki sposób zdobywania nowych wiadomości wymaga dużego zaangażowania ze strony młodego człowieka, ale  jest też najbardziej efektywny. 

Realizacja projektu Elektroniczny Asystent Rodziny Pszczelej realizowany jest w większości przez uczniów, którzy zamierzają wybrać informatykę na egzaminie maturalnym. Większość z realizowanych, podczas projektu, kwestii takich jak umiejętność zapisywania algorytmów w postaci kodu, systemy operacyjne, serwery, sieci komputerowe itp., zawarta jest w wymaganiach egzaminacyjnych z informatyki rozszerzonej. Ponadto uczniowie:

Z założenia Elektroniczny Asystent Rodziny Pszczelej jest projektem, który ma mieć zastosowanie praktyczne wśród pszczelarzy nie tylko wśród lokalnych pszczelarzy, lecz będzie mógł być powszechnie przez każdego chętnego. Podczas wielu rozmów z przedstawicielami tej profesji, czy to grupą jeszcze we wrześniu czy podczas rozmów telefonicznych, na pytanie - czy korzystają z podobnych systemów odpowiadali że nie ze względu na wysoką cenę, która nie jest adekwatna do materialnej wartości rodziny pszczelej. Dlatego głównym kryterium podczas tworzenia koncepcji projektu była niska cena rozwiązania finalnego - taka aby nawet pszczelarze posiadający niewiele uli mogli sobie pozwolić na wdrożenie naszego projektu. Równolegle z powstawaniem projektu powstaje szczegółowa dokumentacja dzięki której, każdy będzie mógł wdrożyć samodzielnie to rozwiązanie w swojej pasiece. Link do dokumentacji znajduje się pod adresem http://earp.ekonomik.org.pl/dokumentacja/dokumentacja.pdf. 

Projekt jest bardzo obszerny można powiedzieć, że został zakończony jeden z etapów, który był zaplanowany po uzyskaniu środków finansowych w postaci grantu, za co jesteśmy niezmiernie wdzięczni wydawnictwu Nowa Era. 

Obecnie zbudowana platforma prototypowa wyposażona w sensory zbiera dane i zapisuje je do bazy danych na komputerze Raspberry Pi. Skrypty napisane w językach python i C++ interpretują niektóre dane i wysyłają przykładowe komunikaty na telefon użytkownika (docelowo pszczelarza). Można powiedzieć, że system jest gotowy do fazy testów w prawdziwym ulu, które niestety nie zostały jeszcze wykonane z kilku powodów: nie dysponujemy na razie prawdziwym ulem do zamontowania systemu, jest wczesna wiosna ingerencja w rodzinę pszczelą w tym momencie jest zbyt niebezpieczna, epidemia COVID-19 uniemożliwiła nam spotkania w szerszym gronie.

Poza tym jest kilka innych korzyści dla lokalnej społeczności:

Najlepszą rzeczą dla zespołu projektowego jest fakt, że ich praca zostanie wykorzystana w konkretnych sytuacjach oraz że wiedza zdobyta w szkole i poza nią jest angażowana do rozwiązania sytuacji problemowych z jakimi młodzież spotyka się podczas prac nad projektem. Bardzo budującym okazało się także wiele pozytywnych opinii czy to od osób związanych ze środowiskiem pszczelarskim czy innych osób postronnych, którzy dowiedzieli się o realizacji takiego projektu.

Młodzież na tyle zaangażowała się w projekt że pragnie go rozwijać w dalszym ciągu poprzez:

 Plany są bardzo ambitne wymagające ogromnego nakładu pracy ale też niestety dodatkowych środków finansowych na zakup kamer, panelu słonecznego, przetwornicy, akumulatorów itp. mamy jednak nadzieję, że uda się pokonać tę barierę i kontynuować projekt.

W opinii zespołu na tym etapie nie wymagałoby zmiany.

Ten etap projektu jest realizowany zgodnie z założonym planem z drobną zmianą w oryginalnym projekcie pszczelarz miał otrzymywać alerty z w postaci SMSów natomiast zmiana dotyczyła zaprojektowania aplikacji, która nie tylko wyświetla alerty ale także posiada pełną funkcjonalność obsługi pasieki taką jak witryna internetowa. Zmianie uległo także przeniesienie wydatków z racji pozyskanego komputera Raspberry Pi w ramach innego realizowanego wcześniej projektu. Natomiast pojawiło się wiele pomysłów na kontynuację projektu o czym zostało wspomniane wcześniej.

Uzyskany grant pozwolił nam na zakup części i urządzeń potrzebnych do realizacji projektu w postaci: zestaw do lutowania HotAir, zasilacz warsztatowy, mikrokontrolery Arduino UNO, Arduino ProMini, nodeMCU, czujniki temperatury i wilgotności, czujniki poziomu natężenia dźwięku, akcelerometry z żyroskopami, belki tensometryczne ze wzmacniaczami, moduły komunikacji bluetooth, kable połączeniowe, rezystory, diody LED, płyta ze sklejki i inne drobne elementy.

Link do prezentacji projektu - https://youtu.be/MkScQrM3uS4
Link do dokumentacji projektu - https://earp.ekonomik.org.pl/dokumentacja/dokumentacja.pdf