<Desc/Clms Page number 1>
Insecten-telsysteem met hoge precisie Domein van de uitvinding.
Deze uitvinding heeft betrekking op een methode en een apparaat voor het registreren van de activiteit van insecten, en dit door middel van een telsysteem welke het aantal passages van en naar de Insectenkolonie registreert. In het bijzonder IS deze techniek toepasbaar om de vluchtactivitert van bijenkolonies te reglstreren.
Stand van de techmek.
Om de activiteit van een kolonie te meten werden reeds vele verschillende oplossingen voorgesteld, gebruik makende van louter mechanische systemen, of in de meeste gevallen door gebrulk te maken van detectiemethoden met foto- elektrische cellen (Struye et al., 1991 - Monitoring honey-bees: the design of a computer-operated bee counter. Experimental and Applied Entomoloav Volume 2, 150-153). Een telsysteem wordt er opgebouwd door de constructie van een of meerdere doorgangskanalen, waardoorheen de Insecten moeten passeren om hun kolonie te kunnen verlaten of terug te vervoegen.
Om dezelfde kanalen te kunnen gebruiken voor zowel de Ingaande als de ultgaande Insecten te teilen, worden In de lengtenchting van leder kanaal 2 lichtstralen voorzien welke eik een bijhorende hchtgevoettge sensor activeren. De lichtstralen worden onderbroken door de voorbljkomende insecten. De onderbrekingsvoigorde van de twee straien IS verschillend voor de uit- of ingaande beweging en laat aldus toe de bewegingsnchting te bepalen.
Beoordeling van de stand der techniek.
Aan de meetpreosle van dergelljke tellers worden hoge etsen gesteid. Wil men bljvoorbeeld blj j bijenkolonies het dagelijks verlies aan bijen registreren, dan noteert men vaak meer dan 100. 000 ultgaande en dus ook binnenkomende passages per dag. Vertoont het toestel een telnauwkeungheld van 1 %, wat al heel wat betekent omtrent de registratienauwkeurigheid van dergelijke organismen, dan bekomt men een fout van 2000 bilen.
Gezien de natuurlijke sterfte ook In deze grootteorde ligt, is de bovenstaande meetnauwkeungheld duidelijk onvoldoende ! Er zijn minstens een dnetal redenen waarom hagervermelde toestellen de nodige precisie n) et haten : enerzijds de te grote afstand tussen de twee lichtstra-
<Desc/Clms Page number 2>
len, en anderzijds de toegepaste vorm van de kanalen. Als derde reden zijn er de zeer gnilige onvoorspelbare bewegingen die de bijen maken in de kanalen.
De te grote afstand tussen de 2 kanalen geeft enerztjds probiemen blj insecten die elkaar volgen op een afstand die kleiner IS dan de afstand tussen de twee lichtstralen, zij worden niet meer als afzonderlijke individuen aanzien. Ander- zijd, wanneer twee Insecten tegelijkertijd langs weerszijden een kanaal Intreden, onstaat een conflict midden In het kanaal, de lichtstralen worden niet meer door éénzelfde Insect onderbroken en een foutieve telling wordt onvermijdelijk.
Omwille van het feit dat de kanalen relatief lang moeten zijn, gezlen de grote afstand tussen de lichtstralen, kan een ventilatie-en afkoelingsprobleem ontstaan voor de insectenpopulatie. De toegepaste vorm van de kanalen laat toe dat de insecten zowel de bodem, de zijkanten, als het bovenvlak van het kanaal als loopvlak gebrulken, de omstandigheden waann de lichtstralen onderbroken worden zijn dus voortdurend verschillend, dit leidt tot verkeerde registraties. Tevens zorgen de onvoldoende ergonomisch ontworpen kanalen voor een passagehinder, wat de Insecten de neiging geeft van een andere kolonie dan deze waar de teller voor gemonteerd staat te vervoegen,
verkeerde resultatenconclusles zijn terug hiervan het gevolg. De gnilige bewegingen van de bijen in de kanalen verstoren de beslsssingslogica die moet uitmaken in welke nchting een blj door een kanaal loopt.
Uiteenzetting van de oplossingen.
De hier voorgesteide uitvinding heeft tot doel een oplossing te bieden voor de bovenstaande problemen. Dit doel wordt berelkt door op vier niveaus verbetenngen toe te passen. Het kanaal wordt voorzien van slechts een lichtstraal welke een dubbele fotodiode activeert. De kanaaldoorsneden hebben een ergonomisch aangepaste vorm welke voorname) ijk toetaat beweg) ngsru) mte te geven aan de poten van de Insecten. Het kanaal ligt op een hoger niveau ten opzichte van het loopvlak. Een geoptimaliseerd en specrfiek voor dit doel ontworpen asynchroon sequentieel algontme, uitgevoerd In hardware. laat toe met hoge precisie en grote verwerkingssnelheid de loopnchting (in/ult) van de bijen te bepalen.
Voordelen van de uitvmding.
Het voordeel van het gebrulk van een lichtstraal die een dubbele fotodiode bedient IS meervoudig. Door het feit van een dubbele fotodiode te gebruiken
<Desc/Clms Page number 3>
bekomt men dat de afstand tussen de vroeger gebruikte twee lichtstralen van enkele mm tot een afstand van zelfs 0, 1 mm kan herleid worden, afhankelijk van het soort gebruikte dubbele fotodiode. Conflicten juist onder de sensor, tussen twee Insecten die In het kanaal de tegenovergestelde kant op willen is zeer onwaarschijnlijk, men kan met grote mate van zekerheld veronderstellen dat steeds een Insect de twee onderdelen van de dubbele fotodiode activeert.
De afstand tussen opeenvolgende Insecten blijft minimaal de afstand tussen de belde fotodioden. Gezien hier de afstand tot 0, 1 mm kan herleid worden IS de kans dat twee Insecten geinterpreteerd worden als een zeer klein. Daarenboven wordt de oopbodem ! angs weersztjden van het kanaal voorzien van trapvor- mige verhogingen. Hierdoor onstaat in de nj aaneenslultende insecten automatisch een breuk, waardoor de Individuen toch separaat geteld worden.
Beschrijving van uitvoenng.
De uitvinding wordt hier verder In detail ultgelegd, met behulp van enkele detailtekeningen, welke slechts één van de mogelijke uitvoenngen vertegenwoordigen. Hier werd een toepassing voorgesteld, typisch toepasselijk voor de honingbil (Apis Mellifera). In hoofdzaak bestaat het teltoestel. waarvan figuur 1 een detail ultmaakt, uit een Ioopbodem (1), met daarboven een gemakkelijk afneembare kanaallat (2), welke een aantal kanalen (3) bevat. In figuur 1 ztet men een beeld van een viertal naast elkaar gesitueerde kanalen (3). Een teltoestel, geplaatst voor een normale bijenkast kan gemakkelijk 32 kanalen herbergen. dit brengt een verspreiding van de passages teweeg, en de drukte blj de kanalen neemt af. Dit komt tengoede aan de teinauwkeurigheid.
De loopbodem heeft ter hoogte van de kanalen een trapsgewljze verhoging (4), welke het de insecten gemakkelijk maakt het hoger gelegen kanaai te berelken. De verhoging (4) dient om na elkaar komende drummende bijen toch van elkaar te scheiden door een breuk In de ketting bijen te veroorzaken. De trapvorm zelf zorgt ervoor dat de soms zwaarbeladen bijen het hoogteverschil gemakkelijk kunnen overwinnen.
Door het feit dat slechts een lichtstraal (5) (bijvoorbeeld met een golflengte In het Infrarode gebled) gebrulkt wordt. tesamen met een dubbeie fotodiode (6) of dubbele fototransistor, kan het kanaal (3) zeer kort gehouden worden (korter dan 1 cm), hierdoor worder conflicten tussen bljen binnen het kanaal sterk vermeden. De optimalisatie van de kanaalvorm gebeurt
<Desc/Clms Page number 4>
hier met ultspanngen aan de onderkant van de kanaalvorm (7), hierdoor kunnen de bijen (9) hun poten gemakkelijk plaatsen op de bodem van het kanaal, zonder bljvoorbeeld gevaar te lopen de meegebrachte stutfmeetkorrets te verliezen.
Deze uitspanngen (7) zorgen ervoor dat de bljen steeds het normale loopvlak gebruiken om een kanaal binnen te gaan. De minimale lengte en de aangepaste doorsnede van de kanalen zorgen ervoor dat de bijen geen merkbare hinder ondervinden van het teltoestel, en bljgevolg ook niet pogen een nabunge kolonie binnen te treden. De kanaallat (2) is afneembaar, zodat het loopviak in de kanalen gemakkelijk kan gereinigd worden. De lichtstralen moeten immers doorheen dit loopvlak de dubbele fotodiode (6) kunnen berelken.
Een honzontale opstelling van de lichtstraal IS ook mogelijk, de vervuiling van de bodem heeft dan minder Invloed op de lichtintensiteit, maar het aantal kanalen per teller wordt dan kleiner, gezien men meer ruimte verliest voor de elektronische sensoren. Gezien de gennge lengte van de kanalen en de smalle tussenwanden (8) tussen de kanalen, bekomt men dat de bijen gemakkelijk hun kast kunnen blijven ventileren, wat ulterst belangnjk IS om het microklimaat In de kast te kunnen blijven waarborgen. Bij de plaatsing van een teller voor een bljenkast, kan tijdelijk de kanaallat In een hogere stand geplaatst worden, zodat gewenning aan het toestel ulterst vlot verloopt
<Desc / Clms Page number 1>
Field of the Invention. High Precision Insect Counting System.
This invention relates to a method and an apparatus for recording the activity of insects, by means of a counting system which registers the number of passages to and from the Insect colony. In particular, this technique is applicable to record the flight activations of bee colonies.
State of the tech.
Many different solutions have already been proposed to measure colony activity, using purely mechanical systems, or in most cases by using photoelectric cell detection methods (Struye et al., 1991 - Monitoring honey-bees : the design of a computer-operated bee counter (Experimental and Applied Entomoloav Volume 2, 150-153). A counting system is built up through the construction of one or more passageways, through which the Insects have to pass in order to leave or re-join their colony.
In order to be able to use the same channels for both the Incoming and the end insects to be housed, light channels are provided in the longitudinal direction of each channel, each of which activates an associated hilt foot sensor. The rays of light are interrupted by the insects that appear. The interruption order of the two strains IS different for the out- or in-motion and thus allows to determine the motion-intersection.
Assessment of the prior art.
High etchings are conducted on the measuring preselection of such counters. For example, if one wants to record bee colonies the daily loss of bees, one often notes more than 100,000 final and thus incoming passages per day. If the device shows a counting accuracy of 1%, which already means a lot about the registration accuracy of such organisms, an error of 2000 billen is obtained.
Given the natural mortality is also in this order of magnitude, the above measurement accuracy is clearly insufficient! There are at least some reasons why the devices mentioned above hate the necessary precision: on the one hand, the distance between the two light beams is too great.
<Desc / Clms Page number 2>
and the shape of the channels used. The third reason is the very unpredictable movements that the bees make in the canals.
The too great distance between the 2 channels always gives problems to insects that follow each other at a distance smaller than the distance between the two light rays, they are no longer regarded as separate individuals. On the other hand, when two Insects enter a channel on both sides at the same time, a conflict arises in the middle of the channel, the light rays are no longer interrupted by the same Insect and an incorrect count becomes inevitable.
Due to the fact that the channels must be relatively long, due to the large distance between the light rays, a ventilation and cooling problem can arise for the insect population. The applied shape of the channels allows the insects to roar as the tread both the bottom, the sides and the top surface of the channel, so the conditions in which the light rays are interrupted are constantly different, which leads to incorrect registrations. In addition, the insufficiently ergonomically designed channels cause a passage nuisance, which gives the Insects the tendency to join a colony other than the one for which the counter is mounted,
wrong results conclusions are the result of this. The gentle movements of the bees in the canals disrupt the decision-making logic that must determine the direction in which an enclosure passes through a channel.
Explanation of the solutions.
The invention proposed here aims to provide a solution to the above problems. This goal is achieved by applying improvements on four levels. The channel is supplied with only one beam of light which activates a double photodiode. The channel cross-sections have an ergonomically adapted shape which mainly allows movement to be given to the legs of the insects. The channel is at a higher level than the tread. An asynchronous sequential algorithm, optimized and specifically designed for this purpose, executed in hardware. allows to determine the walking distance (in / ult) of the bees with high precision and high processing speed.
Advantages of the invention.
The advantage of using a light beam operating a double photodiode IS multiple. By using the fact of a double photodiode
<Desc / Clms Page number 3>
it is obtained that the distance between the previously used two light rays of a few mm can be reduced to a distance of even 0.1 mm, depending on the type of double photodiode used. Conflicts just below the sensor, between two Insects that want to go in the opposite direction in the channel is very unlikely, it can be assumed with great certainty that an Insect always activates the two parts of the double photodiode.
The distance between successive Insects remains at least the distance between the ringed photodiodes. Given that the distance can be reduced to 0.1 mm, the probability that two Insects are interpreted as very small. In addition, the oop bottom! Provide stepped elevations on both sides of the channel. This automatically causes a break in the contiguous insects, so that the individuals are counted separately.
Description of execution.
The invention is further explained here in detail, with the aid of some detailed drawings, which represent only one of the possible embodiments. Here an application was proposed, typically applicable to the honey buttock (Apis Mellifera). The counting device mainly exists. Figure 1 of which completes a detail, from a running bottom (1), with above it an easily removable channel lath (2), which contains a number of channels (3). Figure 1 shows an image of four adjacent channels (3). A counter placed in front of a normal hive can easily accommodate 32 channels. this causes the passages to spread, and the crowds in the channels decrease. This enhances the tine accuracy.
The walkway has a stepped elevation (4) at the height of the channels, which makes it easy for the insects to perceive the higher channel. The elevation (4) serves to separate successive drumming bees from each other by causing bees to break in the chain. The stair shape itself ensures that the sometimes heavily loaded bees can easily overcome the height difference.
Due to the fact that only one beam of light (5) (for example, with a wavelength in the infrared blended) is used. together with a double photodiode (6) or double phototransistor, the channel (3) can be kept very short (less than 1 cm), thereby greatly avoiding conflicts between blanks within the channel. The channel shape is optimized
<Desc / Clms Page number 4>
here with ultspanngen at the bottom of the channel shape (7), this allows the bees (9) to easily place their legs on the bottom of the channel, without, for example, being in danger of losing the strut measurements brought along.
These recesses (7) ensure that the blades always use the normal tread to enter a channel. The minimal length and the adapted cross-section of the channels ensure that the bees are not noticeably disturbed by the counter, and therefore do not attempt to enter a nabunge colony. The channel batten (2) is removable, so that the walking surface in the channels can be easily cleaned. After all, the light rays must be able to reflect the double photodiode (6) through this tread.
A horizontal arrangement of the light beam IS also possible, the pollution of the soil has less influence on the light intensity, but the number of channels per counter becomes smaller, as more space is lost for the electronic sensors. Given the length of the channels and the narrow partitions (8) between the channels, it is ensured that the bees can easily continue to ventilate their hives, which is extremely important in order to be able to continue to guarantee the microclimate in the hives. When placing a counter for a display cabinet, the channel batten can be temporarily placed in a higher position, so that acclimatization to the appliance goes extremely smoothly.