DE202011103022U1

DE202011103022U1 - Mobile Messstation für die Erhebung von Messdaten und Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern

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Publication number: DE202011103022U1
Application number: DE201120103022
Authority: DE
Original assignee: Lueth & Duemchen Automatisierungsprojekt GmbH
Current assignee: Lueth & Duemchen Automatisierungsprojekt GmbH
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2011-08-26
Anticipated expiration: 2021-07-08

Abstract

Mobile Messstation für die Erhebung von Messdaten und Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1. Sie hat ein kastenförmiges Gehäuse (1), so dass sie von einer Bedienperson getragen, in beliebigem Gelände aufgestellt und betrieben werden kann. 2. Sie hat eine Vorrichtung oder Einrichtung zum Zuführen und Positionieren (6) einer Bienenwabe (4) im Innenraum des kastenförmigen Gehäuses (1). 3. Im Innenraum des kastenförmigen Gehäuses (1) ist mindestens ein Sensor angeordnet, der physikalische oder chemische Messwerte von der Bienenwabe (4) ermittelt. 4. Sie hat eine elektronische Datenverarbeitungsanlage (7) mit einem nichtflüchtigen Datenspeicher, die die Messdaten des Sensors empfängt, auf dem nichtflüchtigen Speicher speichert und mit diesen Daten mittels eines Programms Berechnungen zur Besnterne oder externe Stromversorgung (3). 6. Sie hat eine Schalteinrichtung (10) zum Auslösen eines Messvorgangs. 7. Sie hat eine Schaltelektronik...

Description

Das technische Gebiet
Die Erfindung betrifft eine mobile Messstation zur Quantifizierung der Vitalität von Bienenvölkern auf der Basis elektronischer Bildauswertung und der Messung physikalischer Größen.
Stand der Technik
Der Einsatz von Stockwaagen ist die am weitesten verbreitete Methode Informationen über Bienenvölker zu erheben. Nach dem Stand der Technik werden Stockwaagen mit Funktechnik oder anderer Kommunikationstechnik ausgerüstet, um die Messdaten an einen weit entfernten Empfänger zu senden.
In der Patentschrift der ehemaligen DDR DD 207 493 , veröffentlicht am 07.03.1987, werden Stockwaagen bereits kritisiert: „Diese Einrichtung ist unzureichend, weil sie auch als Mittelwertmesseinrichtung von Faktoren abhängig ist, die von einer subjektiven Bewertung beeinflusst sind. Es sind auch Einrichtungen bekannt, in denen in Zwischenetagen Stockwaagen von Beute zu Beute gerollt werden. Eine solche Anordnung ist sehr aufwendig und konnte sich nicht praktisch durchsetzen. Schließlich sind für Forschungszwecke selbstschreibende Stockwaagen eingeführt worden, deren Mechanik mit Schreibeinrichtungen versehen wurden, die auf einem geeichten Messstand die Gewichtsschwankungen registriert. Auch diese Einrichtung konnte sich, wegen ihrer mechanischen Anfälligkeit und der akademischen Bewertung von nur einzelnen Bienenvölkern, nicht einführen.”
Die Patentschrift DD 207 493 , beschreibt eine „Messeinrichtung für Bienenzuchtstätten”. Der Zusammenfassung dieser Patentschrift kann entnommen werden: „Gegenstand der Erfindung ist eine Messeinrichtung für eine große Anzahl von Bienenvölkern in Bienenzuchtstätten. Ziel der Erfindung ist es, alle Bienenvölker einer Zuchtstätte zentral an einem Ort meßwertig in Bezug auf Masseänderungen, Temperaturschwankungen etc. zu überwachen und in zeitlicher Folge Messwerte als Diagramme für jedes Bienenvolk automatisch aufzunehmen, die schließlich eine objektive Bewertung jedes einzelnen Bienenvolkes ermöglicht und so der Zuchtstoffselektion dient. Die Erfindung wird dadurch realisiert, dass jedem Bienenvolk Messwertwandler zugeordnet werden, deren Messwertänderung nacheinander einem Messwertschreiber zugeschaltet werden, die in zeitlich kurzer Folge Tagesdiagramme für jedes einzelne Bienenvolk ergeben.”
Ziel der Erfindung gemäß Patent DD 207 493 : „Die Erfindung hat das Ziel, eine Mess- und Bewertungseinrichtung für jeden einzelnen Bien einer Imkerei oder eines Biengefäßsystems zu realisieren, die gegenüber der bisherigen Stockwaage oder auch der selbstschreibenden Stockwaage für einen Waagstock eine völlig neue Qualität der Bewertung von ökologischen Kriterien des Bien ermöglicht. Während bisher die Ermittlungen in einem Waagstock zu Bewertungskriterien für die gesamte Imkerei mit allen ihren Unzulänglichkeiten benötigt wurde, ist das Ziel der Erfindung jeden einzelnen Bien nach seinen eigenen objektiven Messwerten zu bewerten.” Und weiterhin: „Es können unsachgemäße Pflanzenschutzmaßnahmen in Auswertung der Diagramme nachgewiesen werden. Die Schwarmstimmigkeit, Drohnenbrütigkeit etc. sind ebenfalls an Diagrammabweichungen ablesbar.”
Damit ist es bekannt, Bienenvölker dadurch objektiv zu bewerten, dass Messwerte automatisiert erhoben werden. Die Messeinrichtung gemäß der Patentschrift DD 207 493 ist allerdings fest installiert und daher nicht mobil.
Das Gebrauchsmuster DE 296 08 489 U1 , angemeldet am 10.05.1996 und bereits erloschen, beschreibt eine „Meß- und Informationseinrichtung für Bienenstöcke”, die das Gewicht des Bienenstockes mittels einer Waage und eines Steuercomputers periodisch misst und speichert. Die Daten werden dann mittels einer Telefoneinrichtung an eine weit entfernte Kommunikationseinrichtung übertragen.
Diese Erfindung verfolgt das Ziel, eine Überwachung der Bienenstöcke zu ermöglichen, ohne die Bienen zu stören und ohne dass sich eine Person zum Bienenstock begeben muss. Sie soll insbesondere Wanderimkern dazu dienen festzustellen, wann die Tracht (Honigernte) an einem Standort beendet ist, um den Wagen dann umzustellen.
Ebenso wie die unten genannte Patentschrift DE 602 05 585 T2 befasst sich auch das Gebrauchsmuster DE 296 08 489 vor allem mit der Übertragung der Daten. Ein Messverfahren steht dabei nicht im Mittelpunkt, das Wiegen des Bienenstocks wird als Hauptdatenquelle angesehen. Die Erfindung ist ebenfalls fest in einem Bienenstock zu installieren und daher nicht mobil.
Die Übersetzung der Europäischen Patentschrift DE 602 05 585 T2 , angemeldet am 04.02.2002 und derzeit noch in Kraft, beschreibt „(...) ein Verfahren zur Fernverwaltung und -überwachung der Funktionsfähigkeit einer Anlage von Bienenstöcken, die über einen bestimmten Bereich verteilt sind, sowie ein System das speziell auf ein derartiges Verfahren ausgerichtet ist.”. Gemäß dieser Patentschrift werden Temperatur-, Feuchtigkeits-, Gewichts-, Geräusch- und Bewegungsdaten erfasst. Dabei werden Sensoren benutzt, die in den Bienenstöcken angeordnet sind. Die Daten werden in definierten Zeitintervallen erhoben und an eine Basisstation übertragen. Auf der Basisstation werden die Daten gespeichert und an eine weit entfernte Hauptstation übertragen. Dieses System kann technisch so ausgestaltet werden, dass es für die Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern geeignet ist. Allerdings ist die in DE 602 05 585 T2 beschriebene Erfindung nicht mobil und kann daher nicht auf beliebig viele Bienenzuchtstätten angewendet werden.
Gebrauchsmusterschrift DE 20 2010 014 675 U1 , angemeldet am 21.10.2010 und derzeit in Kraft, beschreibt ein „Elektronisches Gerät zur akustischen Vitalitätskontrolle von Honigbienenvölkern im Winter”.
Die Erfindung beschreibt ein Gerät, das ein Elektret-Mikrofon aufweist, das an einer dünnen Stange befestigt ist und in das Flugloch des Bienenstockes geschoben werden kann. Der durch das Mikrofon aufgenommene Summton wird verstärkt und auf einen Lautsprecher gegeben. Dadurch wird der Imker beim Abhören unterstützt. Dieses Gerät ist vor allem für ältere Imker vorgesehen, deren Hörvermögen bereits beeinträchtigt ist.
Die Gebrauchsmusterschrift beschreibt ein transportables Gerät, das Informationen über die Vitalität der Bienen zur Verfügung stellt. Allerdings sind die Informationen nicht quantifiziert und können deshalb nicht für einen objektiven Vergleich unterschiedlicher Bienenvölker herangezogen werden.
In einer aktuellen Beschreibung vom 23.02.2011 wird eine Forschungsarbeit zum Honeybee-Expert Meeting des Julius Kühn-Institut (JKI), Institut für Pflanzenschutz in Ackerbau und Grünland, 38104 Braunschweig beschrieben, in der eine Digitalkamera Basis für die Erfassung von Daten zur Beurteilung von Bienenwaben ist. Die Auswertung erfolgt dabei visuell und manuell.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem
Im Bereich der Bienenzucht gibt es derzeit keine standardisierte oder verbreitete Messmethode zur Quantifizierung der Vitalität von Bienenvölkern, die allein auf der Messung von physikalischen Größen basiert und dadurch frei von den subjektiven Bewertungen des Imkers oder der messenden Person ist. Es sind zwar technische Verfahren beschrieben, die zur Messung der Vitalität von Bienenvölkern geeignet sind, diese erfordern aber den Eingriff in Konstruktion und Aufbau der Bienenstöcke. Daher sind sie zu aufwändig und zu teuer oder einfach nicht praktikabel, da sie den rauen Einsatzbedingungen nicht genügen, beziehungsweise nicht in Funktion gehalten werden können.
Diese Systeme sind fest im Bienenstock zu installieren und deshalb in ihrer Handhabbarkeit zu unflexibel. Sie können nur unzureichend kurzfristig zu Standorten gebracht werden, an denen Überprüfungen zur Vitalität der Bienenvölker im Zusammenhang mit Pflanzenschutzmaßnahmen oder Umweltbedingungen erforderlich sind.
Messverfahren auf der Basis von Videoaufnahmen sowie Bildverarbeitung und Bildauswertung wurden bisher gar nicht oder nur unzureichend berücksichtigt.
Die Erfindung
Es wird eine transportable Messstation vorgeschlagen, mit der Kenngrößen eines Bienenvolkes, beispielsweise deren Vitalität, auf einheitliche Weise quantitativ bestimmt werden kann. Es werden physikalische Messdaten im Rohformat erhoben und gespeichert. Die Messungen sind dadurch reproduzierbar und archivierbar. Die Daten können wiederholt ausgewertet werden. Bei einer Weiterentwicklung der Methoden zur Auswertung können dieselben bereits erhobenen Daten neue Erkenntnisse liefern.
Im Folgenden seien die wesentlichen Nutzeigenschaften und die Handhabung der Erfindung erläutert.
Die Messstation ist mobil, denn sie ist in ein wetterfestes, kastenförmiges, transportables Gehäuse (1) eingebaut und kann von einer Bedienperson getragen, aufgestellt und betrieben werden. Die Stromversorgung (3) kann beispielsweise über die Stromversorgung eines Kraftfahrzeuges realisiert werden. Durch diese konstruktive Ausgestaltung ist die Messstation in beliebigem Gelände einsetzbar.
Zur Erhebung von Messdaten von einem Bienenvolk entnimmt die Bedienperson dem Bienenstock eine Wabe (4) und führt diese zusammen mit den auf ihr befindlichen Bienen der Messstation zu. Für diesen Vorgang ist eine Vorrichtung oder Einrichtung zum Zuführen und Positionieren der Bienenwabe (4) vorgesehen.
Nach dem Beschicken der Messstation werden an der Bienenwabe mit den Bienen innerhalb der Messstation Messungen mehrerer unterschiedlicher physikalischer Größen automatisiert vorgenommen. Die ermittelten Messwerte werden an eine elektronische Datenverarbeitungsanlage (7) übertragen und auf dieser gespeichert.
Nachdem die Messdaten erhoben wurden, kann die Bienenwabe (4) der Messstation wieder entnommen und dem Bienenstock zugeführt werden.
Der beschriebene Handlungsablauf kann für jede Wabe eines Bienenstockes nacheinander durchgeführt werden.
Die Messstation umfasst erfindungsgemäß mindestens die folgenden Bestandteile:

– Ein kastenförmiges Gehäuse (1)
– Eine Stromversorgung (3)
– Eine Vorrichtung oder Einrichtung zum Zuführen und Positionieren (6) einer Bienenwabe (4)
– Anordnungen von Kameras (8)
– Eine Beleuchtungseinrichtung (9)
– Eine elektronische Datenverarbeitungsanlage (7)
– Eine Schalteinrichtung (10)
– Eine Anzeigeeinrichtung (11)
– Eine Schaltelektronik (12)

Die Messstation kann weiterhin optional die folgenden Bestandteile umfassen:

– Einrichtung zum Vertreiben der Bienen von einem Teilbereich der Bienenwabe (13)
– Eine Waage zum Ermitteln des Gewichts der Wabe mit den Bienen und ohne Bienen
– Mikrofone zum Aufzeichnen der Bienengeräusche
– Ein Modul zum Aufzeichnen der Wetterdaten, beispielsweise ein Thermometer, ein Hygrometer
– Unterschiedliche Arten von Beleuchtung, beispielsweise mit Infrarot oder strukturierter Beleuchtung
– Modul zur Datenfernübertragung, beispielsweise per Mobiltelefon

Im Folgenden sei die technische Ausgestaltung der Messstation näher erläutert.
Die Messstation hat ein kastenförmiges Gehäuse (1) aus einem robusten, wetterfesten und abwaschbaren Material. Das Material ist so zu wählen, dass es mit Alkohol gereinigt werden kann. Der Querschnitt des Gehäuses ist so zu wählen, dass eine Bienenwabe (4) eingehängt werden kann. Die Längsausdehnung des Gehäuses (1) muss ausreichen, um beidseitig der Bienenwabe (4) jeweils eine Kameraanordnung (8) einzubauen, mit der Bilder von der Bienenwabe (4) aufgenommen werden können.
Das Gehäuse (1) hat eine Abdeckung (2) die zum Warten der Messstation oder im einfachsten Fall auch zum Zuführen der Bienenwabe (4) geöffnet werden kann. Im Betriebszustand ist die Abdeckung lichtdicht verschlossen.
Die Messstation enthält weiterhin eine Stromversorgung (3). Dafür kann beispielsweise die Bordspannungssteckdose eines Kraftfahrzeugs genutzt werden. Die Spannung wird dann mittels eines Spannungswandlers auf die für den Betrieb der Messstation notwendige Spannung gewandelt und die Stromversorgung (3) der Messstation erfolgt dann mit einem ausreichend langen Kabel. Eine weitere Möglichkeit der Stromversorgung (3) sind entsprechend dimensionierte Akkumulatoren.
Falls ein Anschluss an das Stromnetz verfügbar ist, kann diese Möglichkeit ebenfalls genutzt werden.
Die Vorrichtung oder Einrichtung zum Zuführen und Positionieren (6) einer Bienenwabe (4) sind in ihrer einfachsten konstruktiven Ausführung zwei einfache Konsolen als Auflagemöglichkeit für die Ohren an der oberen Leiste des Rähmchens. Das Zuführen der Bienenwabe (4) erfolgt in diesem Fall dadurch, dass die Abdeckung (2) des Gehäuses geöffnet wird, die Bienenwabe (4) eingehängt wird und dann die Abdeckung (2) des Gehäuses wieder geschlossen wird. Die Vorrichtung oder Einrichtung zum Zuführen und Positionieren (6) einer Bienenwabe (4) ist derartig auszuführen, dass sie die unterschiedlichen Formate der Bienenwaben (4) aufnehmen kann.
In einer weiteren vorteilhaften konstruktiven Ausführung können die Auflagekonsolen eine Waage enthalten, mit der das Gewicht der Bienenwabe (4) mit Bienen oder ohne Bienen ermittelt werden kann.
Beidseitig der zugeführten Bienenwabe (4) ist erfindungsgemäß je eine Kameraanordnung (8) vorgesehen. Mit den Kameraanordnungen (8) werden Bilder von beiden Seiten der Bienenwabe (4) aufgenommen. Um auswertbare Bilddaten zu erhalten, ist es dabei notwendig, dass von der Kameraanordnung (8) auch das Innere jeder Wabenzelle erfasst werden kann. Dadurch wird der maximal mögliche Bildwinkel (16) begrenzt. Die Qualität der Bilddaten ist umso besser, je größer der Anteil der Bodenfläche der Zelle ist, der durch die Kameraanordnung (8) eingesehen werden kann. Soll beispielsweise mehr als die Hälfte der Bodenfläche erfasst werden, ergibt sich bei einer Zellentiefe von 10 mm und einer Zellenbreite von 5 mm damit ein maximaler Bildwinkel (16) von ☐ = arctan (2·0,5·5/10) = 27°. Um diesen Bildwinkel (16) nicht zu überschreiten, können in einer vorteilhaften konstruktiven Ausführung der Erfindung mehrere Kameras (8) Teilbilder von der Wabe (4) aufnehmen, deren Daten in der nachfolgenden Bildauswertung zu einem Gesamtdatenbestand fusioniert werden. Die Teilbilder können auch zum Zwecke der visuellen Inspektion zu einem Gesamtbild fusioniert werden. Bei der Anordnung der Kameras (8) muss weiterhin beachtet werden, dass die Wabenzellen um etwa 3° nach oben geneigt sind. Die optische Achse (14) der Kameras (8) sollten ebenfalls um diesen Winkel (15) geneigt sein. In 2 sind der Bildwinkel (16), die optischen Achsen (14) der Kameras (8) und die Neigungswinkel (15) dargestellt.
1 zeigt eine isometrische, schematische Gesamtdarstellung der gesamten Messstation.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Kameraanordnung (8) wäre eine Kamera (8), die horizontal und vertikal beweglich ausgeführt wird. Dadurch ist es möglich, eine hohe Anzahl von Teilbildern mit einem geringen Bildwinkel (16) aufzunehmen.
Dadurch kann ein besonders hoher Anteil des Inneren der Wabenzellen (5) von der Kamera (8) erfasst werden.
Die Kameraanordnungen (8) kann auch aus jeweils einer Kamera (8) bestehen, wobei sowohl die Kameras (8) als auch die Wabe (4) derartig geneigt und geschwenkt werden können, dass die optische Achse (14) der jeweiligen Kamera (8) bei der Aufnahme eines Teils der gesamten Bienenwabe (4) parallel zu den Zellwänden der Zelle (5) ausgerichtet ist, die sich im Diagonalenschnittpunkt des aufzunehmenden Teils der Bienenwabe (4) befindet.
Das für die Bildaufnahmen notwendige Licht wird durch eine Beleuchtungseinrichtung (9) zur Verfügung gestellt.
Als einfachste Variante kann diffuses weißes Licht eingesetzt werden. In einer weiterführenden Ausführung können unterschiedliche Bilder mit unterschiedlich farbigem Licht oder strukturierter Beleuchtung aufgenommen werden.
Die Ansteuerung aller elektrischen und elektronischen Geräte erfolgt mittels einer Schaltelektronik (12). Diese Schaltelektronik (12) umfasst digitale Eingänge und digitale Ausgänge.
Zur Bedienung der Messstation durch die Bedienperson sind eine Schalteinrichtung (10) und eine Anzeigeeinrichtung (11) an der Außenseite des Gehäuses (1) vorgesehen. Die Schalteinrichtung (10) wird an digitale Eingänge der Schaltelektronik (12) und die Anzeigeeinrichtung (11) an digitale Ausgänge der Schaltelektronik (12) angeschlossen.
Die Schalteinrichtung (10) kann beispielsweise einen oder mehrere Taster umfassen. In einer einfachen und vorteilhaften Ausführung umfasst die Schalteinrichtung (10) nur einen Taster zum Starten der Datenerfassung. Alle weiteren Steuervorgänge werden durch die interne Steuerung der Messstation automatisch abgearbeitet.
Die Anzeigeeinrichtung (11) kann Kontrollleuchten oder ein Display zum Anzeigen von Informationen über die Abarbeitung der Datenerfassung umfassen. In ihrer einfachsten Ausführung umfasst die Anzeigeeinrichtung (11) nur eine Kontrollleuchte zum Anzeigen des Betriebszustandes.
Die Messstation wird erfindungsgemäß mit einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage (7) mit einem nichtflüchtigen Speicher ausgerüstet. Dabei ist es für die Erfindung nicht wesentlich, ob die elektronische Datenverarbeitungsanlage (7) innerhalb oder außerhalb des Gehäuses (1) der Messstation angeordnet wird. Die elektronische Datenverarbeitungsanlage (7) dient zum Speichern aller Messdaten. Dazu wird die elektronische Datenverarbeitungsanlage (7) mit den jeweiligen Sensoren derartig verbunden, dass sie deren Daten empfangen kann. Das kann beispielsweise über Kabel erfolgen. zum Empfangen und Speichern der Messdaten arbeitet auf der elektronischen Datenverarbeitungsanlage (7) ein Programm.
Die elektronische Datenverarbeitungsanlage (7) dient weiterhin zur Realisierung der Ablaufsteuerung der Messdurchläufe. Dazu ist sie mit der Schaltelektronik (12) derartig verbunden, dass sie Signale auf die digitalen Eingänge der Schaltelektronik (12) legen kann und Signale von den digitalen Ausgängen der Schaltelektronik (12) empfangen kann. Die Steuerungslogik wird durch ein Programm realisiert, das auf der elektronischen Datenverarbeitungsanlage (7) arbeitet.
Von den optional vorgesehenen Komponenten der Messstation sei an dieser Stelle nur die Einrichtung zum örtlichen Vertreiben (13) der Bienen auf der Bienenwabe erläutert. Es sollen von der Bienenwabe (4) Bilder aufgenommen werden können, die an jeder Stelle einen Einblick in das Innere der Wabenzellen gewährleisten. Das ist nur möglich, wenn sich in dem von der Kamera (8) aufgenommenen Bereich keine Bienen befinden. Für den Betrieb der Messstation ist es aber sehr wünschenswert, wenn die Bienenwaben (4) der Messstation zugeführt werden können, ohne dass die Bienen von dieser beseitigt werden müssen, denn nur so kann die Störung der Bienen gering gehalten werden. Außerdem können die Bienen durch die Bildauswertung nur dann gezählt werden, wenn sie auf der Wabe (4) verbleiben. Die korrekt bestimmten Zählergebnisse der Bienen auf der Wabe (4) sind Daten mit einem hohen Wert. Als Lösung für dieses Dilemma wird vorgeschlagen, die Bienen jeweils von einem geringen Bereich der Wabe (4) derartig zu vertreiben, dass sie auf andere Bereiche der Wabe ausweichen können. Das Vertreiben der Bienen erfolgt durch einen physikalischen oder chemischen Einfluss, den die Bienen als so störend empfinden, dass sie sich von der beeinflussten Stelle fortbewegen. Die dadurch von Bienen befreite Stelle wird von der Kamera (8) aufgenommen. Nach erfolgter Bildaufnahme wird der physikalische oder chemische Einfluss auf eine andere Stelle ausgeübt und von dieser Stelle ein Bild aufgenommen. Nacheinander kann jetzt von jeder Stelle der Wabe (4) eine Bildaufnahme erfolgen, ohne dass sich Bienen im aufgenommenen Bereich befinden, während der späteren Bildauswertung können die Teilbilder zu einem Gesamtbild ohne Bienen fusioniert werden. Die aus den aufgenommenen Bildern extrahierten Daten werden in jedem Fall zu einem Gesamtdatenbestand fusioniert. Als Einrichtung zum örtlichen Vertreiben (13) der Bienen wird vorgeschlagen, mehrere Ventilatoren anzuordnen, die jeweils einen Luftstrom erzeugen, der jeweils auf eine unterschiedliche Stelle der Bienenwaben (4) gerichtet ist. Die Ventilatoren werden über die Schaltelektronik (12) in Abstimmung mit der Ansteuerung der Kameraanordnung (8) angesteuert. Alternativ zu mehreren Ventilatoren kann auch ein beweglicher Ventilator angeordnet werden, dessen Luftstrom in Abstimmung mit der Ansteuerung der Kameras (8) kontinuierlich über die gesamte Oberfläche der Bienenwabe geführt wird.
Die mit der beschriebenen Erfindung erhobenen Daten werden nach der Datenerhebung mit einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage (7) ausgewertet. Dabei werden über geeignete Algorithmen Nutzdaten extrahiert, die als Quantifizierung der Vitalität des Bienenvolkes benutzt werden können.
Nutzdaten die einen Aufschluss über die Vitalität eines Bienenvolkes geben sind beispielsweise das Zahlenverhältnis von Zellen (5) mit Larven, mit Eiablage, mit Honig und anderen Inhalten. Dazu können statistische Methoden, der Vergleich zeitlich versetzter Messreihen, der Vergleich unterschiedlicher Völker untereinander und der Vergleich mit bekannten oder statistisch ermittelten Referenzdaten durchgeführt werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Eine gewerbliche Nutzung der Erfindung ist von einer Reihe von Anwendern zu erwarten. Dazu gehören die Hersteller von Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln, die die Unbedenklichkeit ihre Produkte für die Gesundheit der Bienen nachweisen wollen. Weitere Anwender sind die Imker und Bienenzüchter, die den Gesundheitszustand ihrer Völker überwachen und dokumentieren wollen, um bei Bedarf beispielsweise einen Standortwechsel vornehmen zu können. Weitere Anwender sind universitäre Institute, die Daten über Bienen zu Forschungszwecken erheben, archivieren und für langfristige Auswertungen nutzen wollen. Dazu gehören schließlich auch Institute, die die Bewertung der Vitalität von Bienenvölkern als Dienstleistung für die genannten Gruppen vornehmen. Diese Institute betreuen eine Vielzahl von Nutzern an unterschiedlichen Orten. Sie sind daher auf die Mobilität ihrer Messeinrichtungen angewiesen.
Insbesondere kann die Erfindung als objektive und aussagekräftige Messmethode zur Bestimmung des Einflusses von Pflanzenschutzmitteln auf die Vitalität von Bienenvölkern eingesetzt werden.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Die erfundene Messstation ist mobil und kann daher nacheinander an unterschiedlichen Orten und in beliebigem Gelände eingesetzt werden. Sie kann von einer Person bequem getragen, aufgestellt und betrieben werden. Daher ist die Messstation sowohl für Imker als auch für einen Einsatz in der Bienenforschung geeignet.
Die Messstation kann auf alle verbreiteten Wabengrößen und damit auf alle Standardbienenstöcke angewendet werden.
Als Stromversorgung (3) reicht eine gewöhnliche Autobatterie aus.
Die Messstation ist einfach in ihrer Handhabbarkeit. Es ist kein Eingriff in die Konstruktion und den Aufbau der Bienenstöcke notwendig.
Da die Erfindung auf der Messung physikalischer Größen basiert, für die standardisierte Messverfahren zur Verfügung stehen, können Vorgaben für die Messungen gemacht werden. Dazu gehören beispielsweise Vorgaben für Bildaufnahmerate, Auflösung, Frequenzspektrum. Die Qualität der Messungen lässt sich dadurch objektiv bewerten.
Durch die genannten Vorteile ist eine weite Verbreitung dieser Messstation zu erwarten.
Ausführungsbeispiel
Im Folgenden sei ein einfaches aber funktionstüchtiges Ausführungsbeispiel beschrieben.
Als kastenförmiges Gehäuse (1) wird eine über den Handel beschaffbare Aluminiumbox mit Klappdeckel (2) eingesetzt. Die Abmaße betragen Länge = 880 mm, Breite = 460 mm und Höhe = 350 mm. An den Stirnseiten der Aluminiumbox befinden sich Tragegriffe.
Die Stromversorgung (3) wird über die Bordspannungsversorgung eines Kraftfahrzeugs realisiert, wobei die Bordspannung des Kraftfahrzeugs an die gewünschte Betriebsspannung angepasst wird.
Als Vorrichtung zum Zuführen und Positionieren (6) einer Bienenwabe (4) wird ein Gestell im Inneren der Aluminiumbox montiert, das in einer Höhe von 270 mm über dem Boden der Aluminiumbox (1) Auflagermöglichkeiten für die Ohren der Bienenwaben (4) bietet. Das Gestell befindet sich in der Mitte der Aluminiumbox (1), so dass deren Innenraum in zwei gleich große Kammern geteilt wird. Das Zuführen einer Bienenwabe (4) wird dadurch realisiert, dass der Deckel (2) der Aluminiumbox (1) geöffnet, die Wabe (4) in das genannte Gestell (6) eingehängt und der Deckel (2) wieder geschlossen wird.
Die inneren Flächen der Box und die Oberflächen aller Bauteile werden mattschwarz beschichtet, damit Reflexionen weitgehend ausgeschlossen werden.
Als Sensoren sind Kameras (8) vorgesehen. Es werden auf beiden Seiten der Bienenwabe (4) jeweils sechs Kameras (8) montiert, die jeweils von einem Sechstel der Bienenwabe (4) Bilder aufnehmen können. Die optischen Achsen (14) der Kameras (8) sind um 3° nach unten geneigt, so dass sie parallel zur Neigung der Wabenzellen (5) einer eingehängten Wabe (4) verlaufen. Die Montage der Kameras (8) erfolgt über Montageschienen aus Aluminium.
Als Beleuchtungseinrichtung (9) werden auf beiden Seiten der Bienenwabe (4) mehrere Leuchtdioden derartig angeordnet, dass die jeweilige Seite der Bienenwabe (4) gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Mittels einer gepulsten Steuerung wird die Helligkeit der Leuchtdioden eingestellt.
Als elektronische Datenverarbeitungsanlage (7) wird ein handelsüblicher tragbarer Rechner, beispielsweise ein Laptop, eingesetzt. Die insgesamt 12 Kameras (8) werden mittels Videokabel an einen Videocontroller angeschlossen. Der Videocontroller wird mittels Netzwerkschnittstelle an den tragbaren Rechner (7) angeschlossen. Auf dem Tragbaren Rechner (7) arbeitet eine Software, die die Bilder von den Kameras (8) empfängt und auf der Festplatte speichert.
Es wird eine handelsübliche Schaltelektronik (12) eingesetzt, die mehrere digitale Eingänge und Ausgänge aufweist und über eine USB-Schnittstelle (Universal Serial Bus) mit dem tragbaren Rechner (7) verbunden wird.
An einen digitalen Eingang der Schaltelektronik (12) wird ein Taster (10) angeschlossen, mit dem die Bedienperson einen kompletten Messablauf starten kann. Das durch den Taster (10) ausgelöste Signal wird an den tragbaren Rechner (7) übertragen und durch die darauf arbeitende Software ausgewertet.
Als Anzeigeeinrichtung (11) werden eine rote, eine grüne und eine orange Leuchtdiode neben dem Taster (10) an der Außenseite der Aluminiumbox (1) angeordnet. Diese werden an die digitalen Ausgänge der Schaltelektronik (12) angeschlossen. Die auf dem tragbaren Rechner (7) arbeitende Software steuert die Leuchtdioden (11) in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand an, so dass die Bedienperson die Abarbeitung der Datenaufnahme verfolgen kann.
Als Einrichtung (13), die auf einen Teilbereich der Bienenwabe einen physikalischen oder chemischen Einfluss ausübt damit die Bienen diesen Teilbereich der Wabe (4) verlassen, werden auf beiden Seiten der Bienenwabe (4) jeweils vier Ventilatoren angeordnet, deren Luftstrom jeweils auf den Teil der Wabe (4) trifft, von der gerade ein Bild aufgenommen werden soll. Die Ventilatoren werden ebenfalls an digitale Ausgänge der Schaltelektronik (12) angeschlossen, so dass sie durch die auf dem tragbaren Rechner (7) arbeitende Software angesteuert werden können.
Bezugszeichenliste

1: Wetterfestes, kastenförmiges, transportables Gehäuse
2: Gehäuseabdeckung
3: Stromversorgung
4: Wabe
5: Wabenzelle
6: Vorrichtung oder Einrichtung zum Zuführen und Positionieren der Bienenwabe
7: Elektronische Datenverarbeitungsanlage
8: Anordnungen von Kameras
9: Beleuchtungseinrichtung
10: Schalteinrichtung
11: Anzeigeeinrichtung
12: Schaltelektronik
13: Einrichtung zum Vertreiben der Bienen von einem Teilbereich der Bienenwabe
14: Optische Achse der Kamera
15: Neigungswinkel der Optischen Achse der Kamera zur Senkrechten auf der Wabenmittelwand
16: Bildwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DD 207493 [0003, 0004, 0005, 0006]
DE 29608489 U1 [0007]
DE 60205585 T2 [0009, 0010, 0010]
DE 29608489 U [0009]
DE 202010014675 U1 [0011]

Claims

Mobile Messstation für die Erhebung von Messdaten und Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1. Sie hat ein kastenförmiges Gehäuse (1), so dass sie von einer Bedienperson getragen, in beliebigem Gelände aufgestellt und betrieben werden kann. 2. Sie hat eine Vorrichtung oder Einrichtung zum Zuführen und Positionieren (6) einer Bienenwabe (4) im Innenraum des kastenförmigen Gehäuses (1). 3. Im Innenraum des kastenförmigen Gehäuses (1) ist mindestens ein Sensor angeordnet, der physikalische oder chemische Messwerte von der Bienenwabe (4) ermittelt. 4. Sie hat eine elektronische Datenverarbeitungsanlage (7) mit einem nichtflüchtigen Datenspeicher, die die Messdaten des Sensors empfängt, auf dem nichtflüchtigen Speicher speichert und mit diesen Daten mittels eines Programms Berechnungen zur Bestimmung von Kenngrößen ausführt. 5. Sie hat eine interne oder externe Stromversorgung (3). 6. Sie hat eine Schalteinrichtung (10) zum Auslösen eines Messvorgangs. 7. Sie hat eine Schaltelektronik (12) zum Schalten aller elektrischen und elektronischen Bauteile. 8. Sie hat eine Einrichtung (10), über die Signaleingaben durch die Bedienperson vorgenommen werden können und durch die Signalausgaben an die Bedienperson erfolgen können.
Mobile Messstation für die Erhebung von Messdaten und Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das weitere Merkmal, dass sich auf beiden Seiten der Bienenwabe (4) jeweils eine Anordnung von Kameras (8) als Sensor im Innenraum des kastenförmigen Gehäuses (1) befindet, mit der Bilder von der jeweiligen Seite der Bienenwabe (4) als Messdaten erfasst werden.
Mobile Messstation für die Erhebung von Messdaten und Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch das weitere Merkmal, dass sich auf beiden Seiten der Bienenwabe (4) jeweils eine Beleuchtungseinrichtung (9) zur Realisierung der für die Bildaufnahme notwendigen Lichtverhältnisse befindet.
Mobile Messstation für die Erhebung von Messdaten und Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern nach den Ansprüchen 2 oder 3, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale: 1. Die Kameraanordnungen (8) auf den jeweiligen Seiten der Bienenwaben (4) bestehen jeweils aus mehreren fest montierten Kameras. 2. Jede der Kameras ist so ausgerichtet, dass sie nur einen Teil der gesamten Bienenwabe (4) als Bild aufnimmt, wobei die Bildwinkel (16) klein sind und somit der Anteil des abgebildeten Innenraums der Wabenzellen (5) groß ist. 3. Die aus den Teilbildern ermittelten Daten werden im Zuge einer nachfolgenden Bildauswertung auf einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage (7) zu einem Gesamtdatenbestand fusioniert.
Mobile Messstation für die Erhebung von Messdaten und Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern nach Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale: 1. Die Kameraanordnungen (8) auf den jeweiligen Seiten der Bienenwaben (4) bestehen jeweils aus einer Kamera (8), wobei sowohl die Kameras (8) als auch die Wabe (4) jeweils um den gleichen Winkel geneigt und geschwenkt werden können. 2. Die Kameras (8) sind so eingestellt, dass sie jeweils nur einen Teil der gesamten Bienenwabe (4) als Bild aufnehmen, wobei der Bildwinkel (16) klein und somit der Anteil des abgebildeten Innenraums der Wabenzellen groß ist. 3. Die Kamera (8) und die Wabe (4) werden jeweils so geschwenkt, dass die Optische Achse (14) der jeweiligen Kamera (8) bei der Aufnahme eines Teils der gesamten Bienenwabe (4) parallel zu den Zellwänden der Zelle (5) ausgerichtet ist, die sich im Diagonalenschnittpunkt des aufzunehmenden Teils der Bienenwabe (4) befindet. 4. Die jeweils eine Kamera (8) auf jeder Seite der Bienenwabe (4) wird nacheinander so geneigt und geschwenkt, dass jeder Teil der Bienenwabe (4) erfasst wird, woraufhin jeweils mindestens ein Bild von dem jeweiligen Teil der Bienenwabe (4) aufgenommen wird. 5. Die aus den Teilbildern ermittelten Daten werden im Zuge einer nachfolgenden Bildauswertung auf einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage (7) zu einem Gesamtdatenbestand fusioniert.
Mobile Messstation für die Erhebung von Messdaten und Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern nach den Ansprüchen 2, 3, 4 oder 5, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale: 1. Es wird auf beiden Seiten der Bienenwabe (4) jeweils eine Einrichtung (13) angeordnet, die auf einen Teilbereich der Bienenwabe einen physikalischen oder chemischen Einfluss ausübt, der die Bienen dazu veranlasst, diesen Bereich zu verlassen und auf die Nachbarbereiche der Bienenwabe auszuweichen. 2. Die Ausübung des physikalischen oder chemischen Einflusses ist derartig mit der Steuerung der Kameras (8) abgestimmt, dass die Bienen jeweils den Bereich der Wabe verlassen, von dem dann ein Bild aufgenommen wird.
Mobile Messstation für die Erhebung von Messdaten und Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das weitere Merkmal, dass die Vorrichtung oder Einrichtung zum Zuführen und Positionieren (6) einer Dienenwabe (4) im Innenraum des kastenförmigen Gehäuses (1) als Sensor eine Waage umfasst.
Mobile Messstation für die Erhebung von Messdaten und Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das weitere Merkmal, dass mindestens ein Mikrofon als Sensor im Innenraum des kastenförmigen Gehäuses (1) befindet, mit dem die Geräusche der Bienen als Messdaten erfasst werden.
Mobile Messstation für die Erhebung von Messdaten und Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das weitere Merkmal, dass der Innenraum des kastenförmigen Gehäuses (1) durch eine Klimaanlage auf eine Temperatur von 35°Celsius eingestellt wird.
Mobile Messstation für die Erhebung von Messdaten und Bestimmung der Vitalität von Bienenvölkern nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das weitere Merkmal, dass sich mindestens ein Barometer, mindestens ein Temperatursensor und mindestens ein Hygrometer als Sensoren im Innenraum des kastenförmigen Gehäuses (1) befinden, mit denen die Umweltdaten als zusätzliche Messdaten erfasst werden.