BOB Aufbau im Detail

bob

#1

wir haben uns mittlerweile auf einiges geeinigt, was das BOB-Sensorsystem angeht. Die Details des Aufbaus sind allerdings noch recht unklar, daher wollte ich gerne eure Ideen zu den Designentscheidungen erfragen.

Damit wir später nachvollziehen können, wie die Daten genau entstanden sind, sollen alle BOB-Systeme auf die selbe, dokumentierte Weise aufgebaut werden.
Wo genau bauen wir die Sensoren also hin? Wie viele nehmen wir? Und wie genau soll die Waage aussehen?

Thorsten (@tox) , der unsere Prototypen hauptsächlich beimkert, möchte den Aufbau auf keinen Fall so lassen, wie wir ihn haben. Die Kabel der Temperatursensoren sind ständig im Weg und die Beuten extra aufzubohren, um Kabel herausführen zu können, schränkt auch ziemlich ein.

Generell ist unser aller Wunsch, so viele Informationen wie möglich zu sammeln, dabei die Bienen so wenig wie möglich zu stören und die Imker*innen so wenig wie möglich einzuschränken. Zusätzlich soll der Auf- bzw. Einbau des Sensorsystems so einfach und kostengünstig wie möglich sein. Die Option, wir verticken eine 1000€ Robo-beute ist also raus :)

Was sich vor allem als kritischer Punkt gezeigt hat, ist die Kabelführung in die Beute hinein. Denn die Waage wird immer außerhalb der Beute sein und die übrige Sensorik im Innenraum Daten sammeln.

Erste Entscheidung: das Board (Beaglebone etc)bleibt draußen, bei der Waage.

Leider klappt es überhaupt nicht gut, bei den Magazinbeuten die Kabel zwischen den Zargen „einzuklemmen“.

Es stehen 3 Vorschläge zum Einbau der Sensoren zur Debatte:

  1. Wir machen ein Messrähmchen. In diesem Rähmchen ist unten mittig das (Tetra-)Mikrophon, mittig im Rähmchen ein DHT22 und auf jeder Latte ein D18S20 Temperaturfühler.
    PRO: Der Einbau ist leicht und flexibel an Beutetypen anpassbar, denn das Rähmchen wird einfach eingehängt; Wir können die Temperatur und Feuchte mitten im Brutnest oder der Wintertraube messen.
    CON: Selbst denn wir die 1-Wire Temperaturfühler vor Ort kombinieren, haben wir 3 Kabel, die beim Rähmchenziehen nicht stören dürfen; Die Sensoren werden vielleicht in der Beute hin und her geschoben, so dass Veränderungen im Messwert fehlinterpretiert werden.

  2. Wir platzieren alle Sensoren im Hochboden. Das Mikrofon und der DHT22 kommen mittig in den Hochboden, die Kabel werden durch die Kontroll- und Arbeitsklappe hinten hinaus geführt.
    PRO: Die Sensoren sind immer am selben Ort; Kabelführung ist einfach, kurz und stört nicht; Der Einbauaufwand ist gering.
    CON: Die Messung ist immer am Rand, nie im Brutnest oder in der Traube. Durch den Gitterboden ist hier das Klima deutlich anders als im Innenraum, wenn keine Schublade drin ist; Man braucht einen Hochboden, was nicht bei allen Beutetypen möglich ist; Es gibt nur einen Temperaturwert aus dem Innenraum;

  3. Wir bauen eine Mess-Zarge. Ähnlich einer Bienenflucht oder Futterzarge bauen wir die Sensoren zwischen Brutraum und Honigraum bzw Deckel. Die Kabel werden durch Löcher in der Zarge hinaus geführt. Vor der Durchsicht nimmt man die komplette Zarge ab und stellt sie zur Seite.
    Wir haben ausprobiert, statt der Zarge einfach ein Absperrgitter zu nehmen und dort ein Grid aus 9 Temperatursensoren befestigt (die Idee war, über die Temperaturdifferenzen die Ausdehnung des Brutnests zu messen). Leider ist der Platz zwischen Sensoren-Gitter und Rähmchenunterkante dann sehr knapp und es werden leicht Bienen gequetscht. Das ist bei der Zarge viel besser.
    PRO: Die Sensoren sind immer am selben Ort in der Beute; Die Sensoren stören beim Imkern nicht, weil sie zur Seite gestellt werden; Das Temperaturgrid liefert Informationen über die Größe und räumliche Dynamik von Brutnest und Wintertraube.
    CON: Die Kabel laufen außen an der Beute entlang und sind der Witterung ausgesetzt. Sie müssen lang genug sein, um die Zarge zur Seite stellen zu können; Der Bauaufwand ist größer, die Zarge muss extra gebaut werden und stabil sein, da sie häufig bewegt wird; Die Messung ist nie in der Wintertraube, sondern darüber; Die Sensoren müssen gut kalibriert sein, um die kleinen Temperaturdifferenzen aufzuzeichnen.

Sooo, was meint ihr? Wie sollen wir es machen?


#2

Bei den Sensoren in der Beute habe ich neben Audio bisher an die Temperatur und Feuchtigkeit gedacht.

Temperatur als Mess-Objekt

Abschätzung des Brutnests / der Wintertraube: Wenn man sich die Hobos-Daten anschaut (die haben in jeder Wabengasse einen Temperaturfühler, zumindest im Würzburger Stock), dann zeigen die zentralen Fühler eine Bruttemperatur von 35 °C, dann fällt es zum Rand hin ab bis es – je nach Jahreszeit – Aussentemperatur oder etwas darüber hat. Wir können damit also recht gut den Brutbereich bzw. die Größe des Brutnests messen oder im Winter den Sitz der Wintertraube bestimmen - wenn sie nicht zu klein ist und der Temperaturfühler dort ist wo die Kugel sitzt. Besser ist immer mehr, aber mehr als ein Sensor pro Wabengasse ist, denke ich, nicht gut handhabbar. Da zum Randbereich die Temperatur einfach abnimmt (meine groben Beobachtungen) und außen eher selten gebrütet wird könnten 5 Sensoren pro Magazin im zentralen Bereich bei 10 oder 12 Rähmchen pro Raum genügen um das Brutnest grob zu schätzen. Das ist Dadant.

Problem: 2-magaziniger Brutraum: Bei Beuten mit zwei Brutäumen (BR) müsste man entweder die Sensoren doppelt nehmen oder wir sagen, es wird nur ein Magazin gemessen. Wenn im Sommer Brut da ist, ist immer im oberen Magazin Brut, bei 2-magaziniger Überwinterung ist ab Herbst allerdings oben Futter und nur unten Brut. Dafür ist es im Frühling wieder umgekehrt, die Winterkugel wandert nach oben und das untere Magazin wird bis zum Frühjahr “leer” sein. Vielleicht könnte man das Problem lösen, wenn man nicht wabenmittig misst, sondern beim BR 2 eher im unteren Wabenbereich.

Feuchte als Mess-Objekt

Bisher bin ich davon ausgegangen, dass (a) die Feuchtigkeit von den Bienen nicht bis sehr schlecht reguliert werden kann und (b) die Innenfeuchte hoch mit der Aussenfeuchte korreliert ist. Dann würde ja ein Sensor pro Stock im inneren reichen. Nun gibt es aber Untersuchungen, dass dies doch nicht so einfach ist und die Bienen schon in der Lage sind auch diesen Klimafaktor zu kontrollieren oder zumindest zu beeinflussen. Vielleicht nur für bestimmte “wichtige” Bereiche (Brutnest?) aber es könnte sich ggf. lohnen an zwei, drei (?) Stellen zu messen.

  • Brutnest
  • Randbereich ausserhalb des Brutnests
  • Honigraum

Hier würde ich allerdings aus praktischen Gründen am ehesten Abstriche machen, wenn das den Aufbau zu kompliziert mache würde ich nur einen Feuchtesensor verwenden, die gibt es afaik ja leider nicht als one wire.

Praktische Umsetzung / Positionierung

Denke auch, dass die Beuten (und auch Rähmchen) so wenig wie möglich modifiziert werden sollten. Das ist ggf. viel Aufwand, schreckt ab, schränkt die Wiederverwendung z.B. der Magazine ein und macht Schwierigkeiten, wenn doch mal was im Betrieb getauscht werden muss oder soll. Weiter behindern Dinge, die von aussen in die Beute eingeführ werden die Bearbeitung, können abknicken, leichter beschädigt werden usf.

Wenn die Waage / Elektronik eh unter dem Volk steht bietet sich doch das sowieso offene Flugloch für die Kabelführung ins Innere an – zumindest für den Brutraum.

  1. Messrähmchen. Das Konzept mit dem Messrähmchen habe ich noch nicht ganz verstanden, Ein Rähmchen oder drei Rähmchen (“auf jeder Latte” verstehe ich nicht)? Soll da nur ein Teil des Rähmchens Elektronik haben oder das ganze Rähmchen? Dann wäre es fast ein Schied und wir könnten es nicht in die Brutnestmitte packen.
    PRO: wir können die Sensoren recht einfach gegen Verkitten schützen, s. http://www.beehacker.com/wp/?page_id=189 und sie würden nirgends scheuern, was ggf. beim Mikro wichtig werden kann.
    weitere CONs wäre: Wir können kein bestehendes Volk einfach “Elektronisch aufrüsten”, sondern müssten zumindest diese eine Wabe tauschen.
    Wenn die Kabel fest an / in den Rähmchen sind, macht es die Bearbeitung, vor allem das Wabenziehen wieder schwer.
    Fazit: Wenn wir ein oder zwei “Messrähmchen” haben wäre es noch praktikabel, bei 5 Sensoren und mehr finde ich es wieder zu kompliziert.

  2. Hochboden Die CONs sehe ich genau so wie du! Für die Temperatur macht das imo keinen Sinn, da können wir genausogut die Aussentemperatur messen und 1-2 °C abziehen. Feuchte ebenso, besonders bei offenem Gitterboden. Ich kann mir aber vorstellen, dass der Platz für das Mikrofon gut sein könnte. Auch ohne Hochboden, unter dem Gitterboden!

  3. Mess-Zarge Ich denke, wenn wir oben, über dem Brutraum und ggf. über dem Honigraum messen haben wir die gleichen Probleme wie unter dem Boden, ich gehe auch dafon aus, dass akustisch da deutlich weniger los ist als am Flugloch, daher ist nur die “Absperrgitter”-Version interessant. Wir können da kein Absperrgitter nehmen, da im Winter dann nicht die Wintertraube mit Königin! ;-) nach oben wandern kann! Es müsste dann ein “Spezialgitter”, vielleicht ein Drohnengitter sein. Es muss passend zur Beite sein, und ich denke ohne Hozrahmen wird der Abstand zwischen den zwei Magazinen zu knapp. Cool wäre so ein grid mit 3x7 Sensoren zuwschen BR 1 und BR 2 natürlich schon! Wenn es aber - z.B. bei Dadant nur auf dem BR zwischen BR und erstem Honigraum (HR) liegt bringt uns die Messung vermutlich auch wenig.

Alternativen

Alternativ könnte man den DHTxx oder auch das Mikrofon in einen Lockenwickler packen und dann zwischen die Waben klemmen.

Die DS18B20 könnte man als “Kamm” an einem Flachbandkabel anbringen und so herausnehmbar bei der Inspektion machen:

open-hive-temperatur-array

Ein komplett anderer Ansatz für die Temperatur wäre eine IR-Kamera von unten durch den Gitterboden auf die Waben schauen zu lassen und so an die Temperatur heranzukommen.


#3

Hallo caro,
ich kann den Thorsten (@tox) gut verstehen, wir wollen zwar zuverlässige, nachvollziehbare und möglichste viele/detaillierte Daten sammeln, aber wenn es sich nicht praktikabel beimkern lässt wird es auf Dauer nichts. Mindestens ebenso wichtig ist mir auch, dass wir wesensgemäß arbeiten! Brutnest, bzw. Wintertraube ist das sensible Herz unseres Bien!
Hinzu kommt, dass sich manche Ideeen nach meinem Eindruck zu sehr an der Warre Beute orientieren. Bei anderen Magazinbeuten kommt 2 und 3 konstuktionsbedingt schon nicht in Frage.
Meiner Meinung nach ist daher Variante 1 die flexibelste und sinnvollste.
Ich habe das Kabelproblem bei mir durch Steckverbidungen gelöst. D.h. jedes einzelne Rähmchen ist in der Mittelwand mit einem D18S20 ausgestattet. Das Kabel ist in der Mittelwand zur Oberleiste geführt, in der es durch ein kleines Loch nach oben aus dem Rähmchen abgeführt wird. Auf der Oberleisten Oberseite endet es dann an einer Steckverbindung, die sich beliebig trennen lässt wenn eine Durchsicht gemacht wird (so können die Rähmchen sogar problemlos geschleudert werden). Für das Volk ist die Wabe uneingeschränkt nutzbar und es baumelt auch nichts in den Wabengassen.
Den DHT22 habe ich an unterschiedlichen Stellen ausprobiert zu positionieren und stelle dabei immer wieder fest, dass die Mädels wirklich jede kleinste Lücke immer und immer wieder mit Propolis zukleistern. Da die Feuchtigkeit an den unterschieldichen Positionen im Stock allerdings gar nicht wesentlich variiert, habe ich den Sensor mitlerweile geschütz in einem Königinnen-Schlupfkäfig oberhalb der Rähmchen positioniert (ebenfalls mit Steckverbindung).

Ergo: durch die Austattung aller Rähmchen mit integrierten Temperaturfühlern bekommt man einen detaillierten Einblick über die Temperaturverteilung/-entwicklung über den gesamten Stock. Die Position der einzelnen Messfühler bleiben durchweg unverändert und man kann ohne Einschränkung an allen Waben arbeiten.
Con: die Temperaturfühler lassen sich nicht nachträglich einsetzen (zumindest nicht ohne weiteres). Bei den Honigwaben ist das vernachlässigbar, da man sie nach der Ernte einfach austauscht. Beim Brutnest bin ich sukzessive vorgegangen. Behutsam eine Wabe nach der anderen austauschen (was eh alle paar Jahre mal gemacht werden muss). Eventuell kann man da auch dran wenn die Winterbrut geschlüpft ist und das Volk Brutfrei ist.


#4

Hey guys.

I must say this is some interesting reading. From the first day (not long ago) when I see this whole project I had this in my mind. A unified way to measure what is needed but still retain flexibility which is important for real life application. How many times the weather turns bad while inspecting bees and you just have to “speed up” and can not fiddle with cables and sensors etc.

I will add just few thoughts that I been fiddling with in my head recently.

Conditions that I considered as important are:

  • system should not take a very long time to set up … disconnect or connect
  • it should not alter the “bee space” between the frames or between the boxes
  • lowest maintenance possible - including faulty sensor replacements
  • it should not take away much space from the comb area (limit the space where the queen lays eggs)

Limitations :

  • size of sensors
  • cables
  • connectors between boxes.

Based on these conditions I kind of had a similar idea as the Messrähmchen or similar as the flex cable/board.

For temp sensor placement :

As @auhe pointed out this can be implemented inside the frames. The only modification would be to insert a tube first from the top of the frame and than place the temp sensor in it from top. This would allow for easier replacement of single sensors during the season. Also, you could pick which frame will have a temp sensor at any point in time.

Problems with this setup is that the tube would be lets say 7-8mm wide and this would take a bit of the comb space since it would need to be implemented in every frame.

Top of the frame would need to have a small 3 pin connector that would ideally be connected to a flex cable or some sort of contact board. These would be detachable which would allow for the inspection/ frame switching.

Other sensor placement:

Only other sensor that I see a problem with is the DHT22 but as @auhe mentioned it does not rly matter where the humidity is measured so between boxes(and/or on top) is enough for reference. This one could be connected to the same flex as the temp.

Connectors…

Inside connectors for the temp sensors - it is just the matter to find the correct one on ebay. I mean that there are options to consider.

Since flex cables can easily run inside the boxes on the wall - I see only one problem How to connect the individual boxes …
So far I did not come up with solution that would be without box modification. Only viable solution I have is to use some sort of “patch” cables. The sensors inside the box would be connected to a central backbone (like a flex cable) and run to the side of the box - into a connector that would lead outside. From outside the two boxes would be just connected with a short patch cable. This would need a water resistant connectors but would allow for the majority of the cables to be inside and provide easy way to disconnected the whole box and put it on side.

The inspection approach would be that you set the controller to a “inspection mode” so it doesnt get confused and reports broken sensors. Than disconnect the patch cables. Open up the hive, remove the backbone cable/board and do whatever needs to be done. Enjoy a nice smelling hobby and put everything back in reverse order.

Hope I did express myself correctly. In case there is some clarification needed please dont hesitate to ask for clarification… I could make a drawing if needed :D

I am looking forward for this topic to expand and hopefully some good ideas will spring from it.