Numer projektu: 249
Kategoria projektu: Szkoła ponadpodstawowa

Elektroniczny Asystent Rodziny Pszczelej

Grant Jury

Grant Jury

Przyznawany przez Kapitułę Konkursową.

Dziękujemy za oddanie głosu
Opis pomysłu

Opis pomysłu

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.
Plan działania

Plan działania

Projekt jest obszerny pod względem realizacji dlatego został podzielony na etapy:
  1. Przegląd istniejących rozwiązań
  2. Rozmowy ze znajomymi pszczelarzami dotyczące istniejących rozwiązań, ich funkcjonalności wykorzystania przez pszczelarzy, a także ewentualne zapotrzebowania na nowe funkcje.
  3. Przeanalizowanie zdobytej wiedzy rozmowa z zawodowym pszczelarzem z Jasielskiego Koła Pszczelarskiego dotycząca sprecyzowania celów.
  4. Ustalenie planu działania.
  5. Kampania reklamowa przed etapem głosowania przez internautów.
  6. Implementacja obsługi czujników (wilgotności, temperatury, czujnika siły oraz mikrofonu) w systemie arduino 
  7. Implementacja połączenia wifi pomiędzy arduino a raspberry (z systemem raspbian), a także sposobu i formy przesyłania danych.
  8. Zaprogramowanie systemu prezentowania zgromadzonych danych na stronie WWW lub w aplikacji mobilnej.
  9. Obsługa alertów i powiadomienia SMSowe.
  10. Testy systemu (bez ula)
  11. Zaprojektowanie autorskiej płyty z systemem arduino, która łatwo da się zamontować w ulu oraz ograniczy liczbę przewodów.
  12. Zamontowanie systemu w ulu do testów. Zbieranie i interpretacja danych we współpracy z członkami Powiatowego Koła Pszczelarzy w Jaśle.
  13. Zakończenie projektu. Udostępnienie dokumentacji, filmów instruktażowych, kodów źródłowych i obrazów systemu Polskiemu Związkowi Pszczelarskiemu ewentualnie innym instytucjom związanym z pszczelarstwem.
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.
Miejsce i czas realizacji

Miejsce i czas realizacji

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.
Pomysł na realizację w sytuacji zawieszenia zajęć w szkołach

Pomysł na realizację w sytuacji zawieszenia zajęć w szkołach

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

Korzyści dla uczniów

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.   
Wykorzystanie grantu

Wykorzystanie grantu

Za zdobyte z grantu pieniądze chcielibyśmy zakupić:
  1. Komputer jednopłytkowy Raspberry Pi wraz z obudową i zasilaczem
  2. Płytki arduino (ewentualnie Node MCU)
  3. Zestaw czujników (temperatury, wilgotności, akcelerometr, czujnik siły, itp.)
  4. Lutownicę na gorące powietrze wraz z osprzętem i materiałami eksploatacyjnymi, która będzie wykorzystana w tym i następnych projektach.
  5. Multiszlifierkę modelarską wraz z zestawem oprzyrządowania
  6.  Multimetry 
  7. Zestaw wkrętaków i  szczypców. 
Przy ewentualnej dodatkowej nagrodzie zakupilibyśmy:
  1. Akumulatory
  2.  Przetwornice napięcia, 
  3. Panel fotowoltaiczny
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.
Elementy unikatowe

Elementy unikatowe

Do atutów realizowanego projektu można zaliczyć:
  1. Wspiera ochronę środowiska poprzez wsparcie pszczelarzy w hodowli pszczół
  2. Jednym z założeń jest ograniczenie ceny rozwiązania przy zachowaniu funkcjonalności rozwiązań komercyjnych
  3. Opracowanie będzie udostępnione pszczelarzom za darmo
  4. Elementem innowacyjnym (nie znalezionym w żadnym innym rozwiązaniu) jest pomiar masy ramek co w zimie daje informację o ilości pszczół znajdujących się na ramkach (a nie ogólnie w ulu, także martwych na dnie ula jak w przypadku innych rozwiązań) oraz informację o ilości pokarmu. Latem natomiast informację o ilości miodu do zebrania. Kolejnym elementem unikatowym jest algorytm określenia czy rójka z ula uciekła i powiadomienie pszczelarza z pomocą SMSa.
  5. Współpraca ze środowiskiem pszczelarzy Polski Związek Pszczelarski (Powiatowe Koło Pszczelarzy w Jaśle) oraz Pogórzański Związek Pszczelarski.
  6. Wzbudzenie zainteresowania wśród uczniów tematyką pszczelarstwa.
Filmy

Filmy

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

Szkoła

Zespół Szkół nr 4 im. Jana Pawła II w Jaśle

Adres

Sokoła 6, 38-200 Jasło

Dziękujemy za oddanie głosu
<< Wróć do listy projektów