IT201600084491A1

IT201600084491A1 - FRAME FOR ARNIA AND ARNIA INCLUDING SUCH A FRAME

Info

Publication number: IT201600084491A1
Application number: IT102016000084491A
Authority: IT
Inventors: Niccolò Calandri
Original assignee: Niccolò Calandri
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2018-02-11

Description

TELAINO PER ARNIA ED ARNIA COMPRENDENTE UN TALE TELAINO FRAME FOR HIVE AND HIVE INCLUDING ONE SUCH FRAME

DESCRIZIONE DESCRIPTION

CAMPO TECNICO TECHNICAL FIELD

La presente invenzione si riferisce alle arnie, ed in particolare ai sistemi di controllo dello stato di salute delle api all’interno delle arnie. The present invention refers to hives, and in particular to systems for controlling the health of bees within the hives.

In generale, l’invenzione si riferisce ad un telaino per arnia secondo il preambolo della rivendicazione 1 e ad un’arnia comprendente un tale telaino. In general, the invention refers to a frame for a hive according to the preamble of claim 1 and to a hive comprising such a frame.

STATO DELL'ARTE STATE OF THE ART

Al giorno d’oggi è noto monitorare le arnie al fine di valutare lo stato di salute delle api e decidere se si rendono necessari interventi, come aggiungere un melario, dividere o combinare un’arnia con un’altra, fornire medicamenti. Nowadays, it is known to monitor hives in order to assess the health of bees and decide if interventions are necessary, such as adding a sup, dividing or combining one hive with another, providing medicines.

Dato il numero di eventi e variabili da controllare, il monitoraggio dell’arnia prevede dunque una raccolta di numerosi dati. Given the number of events and variables to be monitored, monitoring the hive therefore requires a collection of numerous data.

Il brevetto Europeo EP1357789, ad esempio, insegna a raccogliere i dati di numerosi sensori disposti all’interno dell’arnia o all’ingresso di volo della stessa (ad esempio sensori di temperatura, umidità, peso, rumore, movimento) e a trasmetterli ad un’unità remota dove vengono processati. The European patent EP1357789, for example, teaches to collect the data of numerous sensors arranged inside the hive or at the flight entrance of the same (for example sensors for temperature, humidity, weight, noise, movement) and to transmit them to a remote unit where they are processed.

Dalla domanda di brevetto internazionale WO2012/108857, dalla domanda di brevetto Europeo EP2789227 e da quella americana US6475061, è noto, invece, prevedere degli elementi di riscaldo in grado di scaldare l’interno dell’arnia per uccidere l’acaro Varroa Destructor, parassita che uccide le api. Al fine di controllare l’accensione e lo spegnimento di questi elementi di riscaldo, le soluzioni ivi descritte fanno uso di un sensore di temperatura che, nel caso di US6475061 e WO2012/108857 viene montato direttamente su un telaino porta favo posto all’interno dell’arnia. From the international patent application WO2012 / 108857, from the European patent application EP2789227 and from the American patent application US6475061, it is known, however, to provide heating elements capable of heating the inside of the hive to kill the Varroa Destructor mite, a parasite that kills bees. In order to control the switching on and off of these heating elements, the solutions described therein make use of a temperature sensor which, in the case of US6475061 and WO2012 / 108857, is mounted directly on a honeycomb holder frame placed inside the 'hive.

Per quanto efficaci, le soluzioni proposte presentano il limite di un elevato consumo energetico che, molto spesso, impone l’uso di fonti energetiche esterne. Per ridurre l’uso di queste fonti energetiche esterne, EP2789227, in aggiunta a prevedere l’alimentazione da batteria o da fotovoltaico, insegna anche a recuperare energia da fonti esistenti di calore e vibrazione esistenti o da correnti d’aria. Ciò permette in EP2789227 di prevedere anche una telecamera in grado di riprendere immagini all’interno dell’arnia. Although effective, the proposed solutions have the limit of high energy consumption which, very often, requires the use of external energy sources. To reduce the use of these external energy sources, EP2789227, in addition to providing battery or photovoltaic power supply, also teaches to recover energy from existing sources of existing heat and vibration or from drafts. This allows in EP2789227 to also provide a camera capable of taking images inside the hive.

Mentre in WO2012/108857, EP2789227 ed US6475061 il sensore di temperatura viene utilizzato per controllare l’accensione e lo spegnimento della resistenza elettrica di riscaldo, è in generale noto che sensori di temperatura possono invece essere previsti all’interno dell’arnia per ricavare (in assenza ovviamente di un riscaldamento artificiale) un’informazione sullo stato di salute dell’alveare e della bontà della covata. Le soluzioni note, tuttavia, non riescono a fornire informazioni puntuali, ad esempio per conoscere l’esatta zona di covata della regina. Per avere informazioni termiche più precise è noto monitorare la temperatura dell’arnia utilizzando camere termiche che inquadrano dall’esterno l’arnia, tuttavia questa soluzione è poco apprezzata dagli apicoltori, in quanto la telecamera può essere rubata e richiede un’alimentazione che, in molti posti dove sono dislocate le arnie, può essere fornita solamente mediante pannelli solari, costosi ed ingombranti. While in WO2012 / 108857, EP2789227 and US6475061 the temperature sensor is used to control the switching on and off of the electric heating resistance, it is generally known that temperature sensors can instead be provided inside the hive to obtain ( obviously in the absence of artificial heating) information on the health of the hive and the goodness of the brood. The known solutions, however, fail to provide timely information, for example to know the exact brood area of the queen. To obtain more precise thermal information, it is known to monitor the temperature of the hive using thermal cameras that frame the hive from the outside, however this solution is not appreciated by beekeepers, as the camera can be stolen and requires a power supply which, in many places where the hives are located, can only be supplied by means of solar panels, which are expensive and bulky.

Conoscere l’esatta zona di covata della regina è molto importante, tant’è che in Svizzera questo controllo viene fatto obbligatoriamente da un ente statale che manda delle persone a fare un controllo visivo. Knowing the exact brood area of the queen is very important, so much so that in Switzerland this check is compulsorily done by a state body that sends people to do a visual check.

E’ quindi sentita l’esigenza di ottenere informazioni puntuali sull’arnia, ed in particolare sulla zona di covata della regina. The need is therefore felt to obtain timely information on the hive, and in particular on the queen's brood area.

SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE PURPOSE AND SUMMARY OF THE INVENTION

E’ scopo della presente invenzione superare gli inconvenienti dell'arte nota. It is the aim of the present invention to overcome the drawbacks of the known art.

In particolare, è scopo della presente invenzione presentare un sistema ed un metodo che permettano l’acquisizione di un’informazione puntuale sulla temperatura all’interno di un’arnia. In particular, it is the aim of the present invention to present a system and a method that allow the acquisition of timely information on the temperature inside a hive.

E’ ancora scopo della presente invenzione un sistema ed un metodo di monitoraggio della temperatura di un’arnia che sia di basso costo e basso consumo energetico. Questi ed ulteriori scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un telaino per arnie secondo la prima rivendicazione allegata, comprendente inoltre opzionalmente le caratteristiche vantaggiose delle rivendicazioni dipendenti allegate. Another purpose of the present invention is a system and a method for monitoring the temperature of a hive that is of low cost and low energy consumption. These and further objects of the present invention are achieved by means of a frame for hives according to the first attached claim, further optionally comprising the advantageous characteristics of the attached dependent claims.

In una forma di realizzazione, l’invenzione è diretta ad un telaino per arnia, comprendente una traversa provvista di una superficie di appoggio per appoggiare il telaino a due pareti opposte di un’arnia, ed una base di costruzione dei favi che si sviluppa in un piano trasversale alla superficie di appoggio. Una pluralità di sensori di temperatura sono disposti sulla base di costruzione dei favi ed un’unità elettronica attiva sequenzialmente la lettura dei sensori e memorizzare i dati di temperatura letti in un’unità di memoria del telaino. In one embodiment, the invention is directed to a frame for a hive, comprising a crossbar provided with a support surface for resting the frame on two opposite walls of a hive, and a base for the construction of the honeycombs which develops in a plane transversal to the support surface. A plurality of temperature sensors are arranged on the basis of the construction of the honeycombs and an electronic unit sequentially activates the reading of the sensors and stores the temperature data read in a memory unit of the frame.

Questa soluzione permette di ricostruire puntualmente la temperatura interna dell’arnia acquisendo un’immagine termica dall’interno grazie ai sensori disposti proprio in corrispondenza dei favi. This solution allows to promptly reconstruct the internal temperature of the hive by acquiring a thermal image from the inside thanks to the sensors placed right in correspondence with the honeycombs.

In particolare, quando i sensori di temperatura sono disposti secondo righe e colonne di una matrice, i dati acquisiti formano i valori dei pixel di un’immagine termica dell’interno dell’arnia. In particular, when the temperature sensors are arranged in rows and columns of a matrix, the acquired data form the pixel values of a thermal image of the interior of the hive.

Vantaggiosamente, l’arnia comprende una pluralità di sensori di vibrazione disposti sulla base di costruzione dei favi. Advantageously, the hive comprises a plurality of vibration sensors arranged on the basis of construction of the honeycombs.

I sensori risultano così posizionati all’interno dell’arinia in corrispondenza dei favi per rivelare con precisione le vibrazioni delle api. The sensors are thus positioned inside the arinia in correspondence of the honeycombs to accurately detect the vibrations of the bees.

In una forma di realizzazione, il telaino comprende ulteriormente un’interfaccia di lettura, in particolare un connettore, atta a permettere l’accesso in lettura dell’unità di memoria da parte di un dispositivo esterno. In one embodiment, the frame further comprises a reading interface, in particular a connector, designed to allow reading access to the memory unit by an external device.

Vantaggiosamente, poi, il telaino comprende almeno un elemento piezoelettrico disposto sulla base di costruzione dei favi, ed almeno un’unità di immagazzinamento energia, in particolare un supercapacitore. L’elemento piezoelettrico trasforma le vibrazioni generate dalle api in energia elettrica che viene immagazzinata nell’unità di immagazzinamento energia, la quale a sua volta è collegata all’unità di controllo e ai sensori di temperatura per alimentarli. Advantageously, then, the frame comprises at least one piezoelectric element arranged on the basis of construction of the honeycombs, and at least one energy storage unit, in particular a supercapacitor. The piezoelectric element transforms the vibrations generated by bees into electrical energy that is stored in the energy storage unit, which in turn is connected to the control unit and to the temperature sensors to power them.

In una forma di realizzazione, la base di costruzione dei favi è realizzata in FR4 (materiale utilizzato generalmente per i circuiti stampati, o PCB – Printed Circuit Board) o in Alluminio, o in PLA (Acido Polilattico). In one embodiment, the construction base of the honeycombs is made of FR4 (material generally used for printed circuits, or PCB - Printed Circuit Board) or of Aluminum, or of PLA (Polylactic Acid).

L’invenzione è anche diretta ad un’arnia comprendente almeno un telaino del tipo sopra descritto e meglio specificato nella descrizione che segue. The invention is also directed to a hive comprising at least one frame of the type described above and better specified in the following description.

E’ anche oggetto della presente invenzione un sistema di monitoraggio delle arnie che utilizza un telaino ed un arnia del tipo sopra descritto e meglio specificato nella descrizione che segue. The subject of the present invention is also a beehive monitoring system that uses a frame and a hive of the type described above and better specified in the following description.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose sono oggetto delle allegate rivendicazioni, che s’intendono parte integrante della presente descrizione. Further advantageous features are the subject of the attached claims, which are an integral part of this description.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

L’invenzione verrà descritta qui di seguito con riferimento ad esempi non limitativi, forniti a scopo esplicativo e non limitativo nei disegni annessi. Questi disegni illustrano differenti aspetti e forme di realizzazione della presente invenzione e, dove appropriato, numeri di riferimento illustranti strutture, componenti, materiali e/o elementi simili in differenti figure sono indicati da numeri di riferimento similari. La Figura 1 illustra un esploso di un’arnia secondo la presente invenzione, The invention will be described below with reference to non-limiting examples, provided for explanatory and non-limiting purposes in the attached drawings. These drawings illustrate different aspects and embodiments of the present invention and, where appropriate, reference numerals illustrating similar structures, components, materials and / or elements in different figures are indicated by similar reference numerals. Figure 1 illustrates an exploded view of a hive according to the present invention,

La Figura 2 illustra una vista frontale della struttura di un telaino elettronico per nido usato nell’arnia di figura 1, Figure 2 illustrates a front view of the structure of an electronic frame for nest used in the hive of Figure 1,

La Figura 3 illustra una vista laterale del telaino elettronico di figura 2, Figure 3 illustrates a side view of the electronic frame of Figure 2,

La Figura 4 illustra il telaino elettronico di figura 2 dopo un rivestimento in cera. La Figura 5 illustra un circuito del telaino elettronico di figura 2. Figure 4 illustrates the electronic frame of Figure 2 after a wax coating. Figure 5 illustrates a circuit of the electronic frame of Figure 2.

La Figura 6 illustra una ulteriore forma di realizzazione di un’arnia incorporante un telaino elettronico. Figure 6 illustrates a further embodiment of a hive incorporating an electronic frame.

La Figura 7 illustra un sistema di monitoraggio per arnie secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. Figure 7 illustrates a beehive monitoring system according to an embodiment of the present invention.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Mentre l’invenzione è suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, alcune forme di realizzazione preferite sono mostrate nei disegni e saranno descritte qui di seguito in dettaglio. While the invention is susceptible to various modifications and alternative constructions, some preferred embodiments are shown in the drawings and will be described below in detail.

Si deve intendere, comunque, che non vi è alcuna intenzione di limitare l’invenzione alla specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, essa intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative, ed equivalenti che ricadano nell’ambito dell’invenzione come definito nelle rivendicazioni. It is to be understood, however, that there is no intention of limiting the invention to the specific embodiment illustrated, but, on the contrary, it is intended to cover all modifications, alternative constructions, and equivalents that fall within the scope of the invention such as defined in the claims.

L’uso di “ad esempio”, “ecc”, “oppure” indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato. The use of "for example", "etc", "or" indicates non-exclusive alternatives without limitation unless otherwise indicated.

L’uso di “include” significa “include, ma non limitato a ” a meno che non altrimenti indicato. The use of "include" means "includes, but not limited to" unless otherwise indicated.

Indicazioni quali "verticale" ed "orizzontale", “superiore” ed “ inferiore” (in assenza di altre indicazioni) vanno lette con riferimento alle condizioni di montaggio (o operative) e riferendosi alla normale terminologia in uso nel linguaggio corrente, dove "verticale" indica una direzione sostanzialmente parallela a quella del vettore forza di gravità "g" ed orizzontale una direzione ad essa perpendicolare. Indications such as "vertical" and "horizontal", "upper" and "lower" (in the absence of other indications) must be read with reference to the assembly (or operating) conditions and referring to the normal terminology used in current language, where "vertical "indicates a direction substantially parallel to that of the gravity force vector" g "and a horizontal direction perpendicular to it.

In figura 1 viene illustrato un esploso di un’arnia 1 che, nel caso in esame è del tipo Dadant. L’invenzione non è comunque limitata ad un tale tipo di arnia e può essere applicata a qualsiasi altro tipo di arnia, come arnie Top bar o altre. Figure 1 shows an exploded view of a hive 1 which, in the case in question, is of the Dadant type. However, the invention is not limited to this type of hive and can be applied to any other type of hive, such as Top bar hives or others.

L’arnia 1 comprende un fondo anti Varroa 10, un nido 11 al cui interno sono inseriti dei telaini per nido 12, due merlai 13, uno dei quali provvisto di telaini per melario 14, un coprifavo 15 ed un coperchio 16. The hive 1 includes an anti Varroa bottom 10, a nest 11 inside which are inserted frames for nest 12, two blackbirds 13, one of which is equipped with frames for super 14, a cover 15 and a cover 16.

I telaini per nido 12 ed i telaini per melario 14 differiscono per dimensione, ma entrambi possono essere del tipo provvisto di un sistema di monitoraggio del tipo qui di seguito descritto con riferimento alla figura 2. Per semplicità di esposizione, dunque, nel seguito si farà riferimento ad un telaino elettronico per indicare un telaino provvisto di sistema elettronico di monitoraggio, indipendentemente dal fatto che il telaino sia per nido o per melario. The frames for the nest 12 and the frames for the supers 14 differ in size, but both can be of the type provided with a monitoring system of the type described below with reference to Figure 2. For the sake of simplicity, therefore, in the following we will reference to an electronic frame to indicate a frame equipped with an electronic monitoring system, regardless of whether the frame is for nest or sup.

Il telaino elettronico 100 comprende una traversa 120 ed una base di costruzione dei favi 121. The electronic frame 100 comprises a crosspiece 120 and a base for the construction of the honeycombs 121.

La traversa 120 comprende una base d’appoggio 122 la cui due estremità opposte sono destinate ad appoggiarsi su due pareti opposte dell’arnia 1, nel caso di specie del nido 11. The crosspiece 120 includes a support base 122 whose two opposite ends are intended to rest on two opposite walls of the hive 1, in the case of the nest 11.

La base di costruzione dei favi 121 ha forma piana e si sviluppa in un piano trasversale alla superficie di appoggio 122. The construction base of the honeycombs 121 has a flat shape and develops in a plane transversal to the supporting surface 122.

La base di costruzione dei favi 121 presenta una superficie 123 destinata ad accogliere i favi costruiti dalle api. Su tale superficie sono disposti, secondo righe e colonne di una matrice, una pluralità di sensori di temperatura 124 e di sensori di vibrazione 125. The construction base of the honeycombs 121 has a surface 123 intended to accommodate the honeycombs built by bees. A plurality of temperature sensors 124 and vibration sensors 125 are arranged on this surface, according to rows and columns of a matrix.

Il telaino elettronico 100 comprende inoltre un’unità elettronica di controllo 126, ad esempio un microprocessore, atta a controllare componenti attivi del telaino elettronico, quali i sensori di temperatura 124 e di vibrazione 125. The electronic frame 100 also comprises an electronic control unit 126, for example a microprocessor, suitable for controlling active components of the electronic frame, such as the temperature sensors 124 and vibration 125.

L’unità elettronica di controllo è configurata per attivare sequenzialmente la lettura dei sensori di temperatura 124 e di vibrazione 125, in modo tale da contenere i consumi di energia. I dati di temperatura e vibrazione, letti dai sensori 124 e 125, vengono quindi memorizzati dall’unità di controllo elettronica 126 in un’unità di memoria riscrivibile 127, ad esempio una memoria RAM. The electronic control unit is configured to sequentially activate the reading of the temperature 124 and vibration sensors 125, in order to contain energy consumption. The temperature and vibration data, read by sensors 124 and 125, are then stored by the electronic control unit 126 in a rewritable memory unit 127, for example a RAM memory.

L’alimentazione dei componenti attivi del telaino elettronico, ad es. unità elettronica di controllo 126, sensori di temperatura 124 e sensori di vibrazione 125, viene fornita da un’unità di immagazzinamento energia 128 che, nell’esempio di realizzazione qui descritto con riferimento alle figure 2-5, è una supercapacità (o supercap come viene normalmente chiamata in gergo). The power supply of the active components of the electronic frame, eg. electronic control unit 126, temperature sensors 124 and vibration sensors 125, is provided by an energy storage unit 128 which, in the example of embodiment described here with reference to Figures 2-5, is a supercapacity (or supercap as is normally called in jargon).

Il supercap 128 è collegato ad un alimentatore 129 in grado di fare energy harvesting, ovvero convertire in energia per il supercap le vibrazioni naturalmente generate dalle api. L’alimentatore 129 comprende a tal fine un film piezoelettrico 130 ed un circuito di energy harvesting 131, ad esempio un convertitore LTC3588 della Linear Technology, in grado di trasferire l’energia dal piezoelettrico al supercap secondo le modalità di carica più opportune. The supercap 128 is connected to a power supply 129 capable of energy harvesting, i.e. converting the vibrations naturally generated by bees into energy for the supercap. For this purpose, the power supply 129 includes a piezoelectric film 130 and an energy harvesting circuit 131, for example a Linear Technology LTC3588 converter, capable of transferring the energy from the piezoelectric to the supercap according to the most appropriate charging modes.

L’alimentatore 129 è collegato anche ad un’interfaccia 132, in questo esempio un costituita da una coppia di connettori Ca e Cb visibili in figura 2, che permette lo scambio di dati e potenza con dispositivi esterni. The power supply 129 is also connected to an interface 132, in this example one consisting of a pair of Ca and Cb connectors visible in Figure 2, which allows the exchange of data and power with external devices.

Come illustrato in figura 3, in questo esempio di realizzazione l’interfaccia 132 è collegata al circuito di energy harvesting 131 attraverso una linea 133 su cui il circuito 131 può ricevere o trasmettere una tensione di alimentazione VBat. In questo modo, il circuito di energy harvesting 131 può alimentare il telaino elettronico 100 o, in caso di necessità, ricevere energia ed essere alimentato dall’esterno. As shown in Figure 3, in this example of embodiment, the interface 132 is connected to the energy harvesting circuit 131 through a line 133 on which the circuit 131 can receive or transmit a power supply voltage VBat. In this way, the energy harvesting circuit 131 can power the electronic frame 100 or, if necessary, receive energy and be powered from the outside.

Tornando ai sensori di temperatura 124 e ai sensori di vibrazione 125, nell’esempio di realizzazione di qui descritto, uno stesso chip 1200 supporta un sensore di temperatura T ed uno di vibrazione V. Returning to the temperature sensors 124 and the vibration sensors 125, in the example of embodiment described here, the same chip 1200 supports a temperature sensor T and a vibration sensor V.

La base di costruzione dei favi 121 supporta, dunque, una pluralità di chip 1200 disposti secondo righe e colonne di una matrice e indirizzati dall’unità di controllo 126 mediante una pluralità di multiplatori 134 (solitamente chiamati col termine anglosassone multiplexer). The construction base of the honeycombs 121 therefore supports a plurality of chips 1200 arranged in rows and columns of a matrix and addressed by the control unit 126 by means of a plurality of multiplexers 134 (usually called by the Anglo-Saxon term multiplexer).

L’unità di controllo 126 attiva dunque sequenzialmente i chip 1200 leggendoli secondo un ordine predeterminato, ad esempio riga per riga o colonna per colonna. I dati di temperatura e vibrazione forniti da ciascun chip 1200 vengono acquisiti dall’unità di controllo e memorizzati nella memoria riscrivibile 127. In questo modo nell’unità di memoria 127 vengono memorizzati i valori dei pixel di un’immagine termica 2D dell’interno dell’arnia. The control unit 126 then sequentially activates the 1200 chips by reading them in a predetermined order, for example row by row or column by column. The temperature and vibration data provided by each chip 1200 are acquired by the control unit and stored in the rewritable memory 127. In this way the pixel values of a 2D thermal image of the interior of the interior are stored in the memory unit 127. 'hive.

Preferibilmente, l’unità di controllo 126 ripete l’attivazione dei chip 1200 dopo aver lasciato intercorrere un periodo di tempo predeterminato, preferibilmente maggiore o uguale a 10 secondi, in modo tale da limitare il consumo energetico del telaino elettronico. Preferably, the control unit 126 repeats the activation of the chips 1200 after allowing a predetermined period of time, preferably greater than or equal to 10 seconds, to elapse, in order to limit the energy consumption of the electronic frame.

I dati presenti nell’unità di memoria 127 vengono resi disponibili in uscita al telaino elettronico 100 mediante un bus di lettura 135, ad esempio un bus SPI – Serial Peripheral Interface - o I2C, che collega l’interfaccia 132 all’unità di controllo elettronica 126. The data present in the memory unit 127 are made available at the output of the electronic frame 100 by means of a reading bus 135, for example an SPI - Serial Peripheral Interface - or I2C bus, which connects the interface 132 to the electronic control unit 126.

Il telaino elettronico 100, o perlomeno la base di costruzione dei favi 121, è preferibilmente realizzato in materiale FR4 (Fig.1 Fa), lo stesso utilizzato dalle grandi case produttrici di PCB. Un alternativa a tale materiale può essere l’alluminio o il PLA. Il materiale è preferibilmente trattato al plasma e in un bagno antibatterico per evitare contaminazioni biologiche. The electronic frame 100, or at least the construction base of the honeycombs 121, is preferably made of FR4 material (Fig.1 Fa), the same used by the large PCB manufacturers. An alternative to this material can be aluminum or PLA. The material is preferably treated in plasma and in an antibacterial bath to avoid biological contamination.

Dopo la realizzazione dei circuiti elettrici, e la saldatura di tutte le connessioni elettriche, la base di costruzione dei favi 121 è ricoperta con cera (Fig. 4), ad esempio tale base può essere immersa in un bagno di cera o ricoperta con una cera spray o essere spalmata di cera. After the electrical circuits have been made, and all the electrical connections have been welded, the construction base of the honeycombs 121 is covered with wax (Fig. 4), for example this base can be immersed in a wax bath or covered with a wax. spray or be smeared with wax.

Successivamente, mediante una pressa a 100° o mediante taglio laser, viene impresso lo stampo delle celle di costruzione dei favi, ovvero delle cellette esagonali su cui le api andranno a costruire i favi. Come visibile in figura 4, i sensori di temperatura e di vibrazione si trovano così esattamente al di sotto delle celle di costruzione dei favi. Come detto sopra, i dati dei sensori vengono resi disponibili all’esterno del telaino elettronico 100 mediante un’interfaccia 132 che, nell’esempio di figura 5, comprende due connettori Ca e Cb. Subsequently, by means of a press at 100 ° or by laser cutting, the mold of the honeycomb construction cells is imprinted, i.e. the hexagonal cells on which the bees will build the honeycombs. As can be seen in Figure 4, the temperature and vibration sensors are thus located exactly below the honeycomb construction cells. As mentioned above, the sensor data are made available outside the electronic frame 100 through an interface 132 which, in the example of figure 5, includes two connectors Ca and Cb.

Il connettore Ca è predisposto per un aggancio rapido in arnia, come illustrato in figura 6, dove è mostrata una vista di dettaglio di una forma di realizzazione del nido 11 dell’arnia 1. In questa forma di realizzazione, il connettore Ca è un connettore maschio, che sporge al di sotto della superficie di appoggio 122 della traversa 120. Quando il telaino elettronico 100 viene inserito nell’arnia (nel nido o nel melario), il connettore Ca si inserisce in un rispettivo connettore femmina 110 previsto all’interno della superficie 111 dell’arnia che funge da piano di battuta per il telaino elettronico 100. In questa forma di realizzazione, l’arnia viene quindi provvista di una parete perimetrale che integra anche degli elementi attivi del sistema di monitoraggio meglio illustrati nel seguito con riferimento alla figura 7. Tale soluzione non deve, tuttavia, essere intesa in senso limitativo ed altre soluzioni sono possibili, ad esempio tali elementi attivi del sistema di monitoraggio possono essere esterni all’arnia e solamente fissati a quest’ultima. Il connettore rapido Ca, dunque, avrà forma e sarà posizionato in modo diverso in funzione della posizione dei rispettivi connettori femmina dell’arnia. Ugualmente, il connettore Capotrebbe essere un connettore femmina e l’arnia prevedere dei connettori rapidi maschi. Ciò che rileva, è che inserendo il telaino elettronico 100 nel nido 11 o nel melario 13, il connettore Ca si accoppi spontaneamente con un corrispondente connettore dell’arnia. The Ca connector is designed for quick coupling into the hive, as shown in Figure 6, where a detail view of an embodiment of the nest 11 of the hive 1 is shown. In this embodiment, the Ca connector is a connector male, which protrudes below the supporting surface 122 of the crosspiece 120. When the electronic frame 100 is inserted in the hive (in the nest or in the super), the connector Ca is inserted in a respective female connector 110 provided inside the surface 111 of the hive which acts as a stop plane for the electronic frame 100. In this embodiment, the hive is therefore provided with a perimeter wall which also integrates the active elements of the monitoring system better illustrated below with reference to the figure 7. This solution must not, however, be understood in a limiting sense and other solutions are possible, for example these active elements of the monitoring system can not be external to the hive and only attached to the hive. The Ca quick connector, therefore, will have a different shape and position depending on the position of the respective female connectors of the hive. Likewise, the Cap connector could be a female connector and the hive should have male quick connectors. What is relevant is that by inserting the electronic frame 100 in the nest 11 or in the super 13, the Ca connector spontaneously mates with a corresponding connector of the hive.

Il connettore Cb, invece, è previsto per un aggancio general purpose, nel caso si voglia installare il telaino elettronico 100 in arnie non configurate per accoppiarsi elettricamente ed elettronicamente con il telaino attraverso il connettore Ca. The connector Cb, on the other hand, is foreseen for a general purpose coupling, in the event that the electronic frame 100 is to be installed in hives not configured to electrically and electronically couple with the frame through the connector Ca.

In figura 7 viene illustrato schematicamente un sistema 700 per monitoraggio da remoto delle arnie. Figure 7 schematically illustrates a system 700 for remote monitoring of hives.

Un dispositivo centrale (denominato E-Queen) 701 acquisisce i dati ricavati dai dispositivi periferici (denominati E-Bee) 702 che monitorano le singole arnie 1. A central device (called E-Queen) 701 acquires the data obtained from the peripheral devices (called E-Bee) 702 that monitor the individual hives 1.

E-Queen trasferisce i dati tramite una rete dati, ad esempio GSM/GPRS/UMTS/LTE o altro ancora, ad un server remoto 703 dove vengono immagazzinati e resi disponibili all’apicoltore. E-Queen transfers data via a data network, such as GSM / GPRS / UMTS / LTE or more, to a remote 703 server where they are stored and made available to the beekeeper.

Ogni E-Bee comprende un’interfaccia di connessione 710 destinata ad interfacciarsi con i telaini elettronici 100, tratteggiati, dell’arnia. L’interfaccia 710 comprende dunque i connettori destinati ad entrare in contatto elettrico con il telaino 12, ad esempio i connettori 110 dell’esempio di figura 6. Each E-Bee includes a connection interface 710 intended to interface with the dashed electronic frames 100 of the hive. The interface 710 therefore includes the connectors intended to come into electrical contact with the frame 12, for example the connectors 110 in the example in Figure 6.

L’E-Bee 702 comprende poi un microprocessore 711 che riceve i dati dai telaini elettronici e da eventuali altri sensori dell’arnia, e li trasmette alla e-Queen attraverso un’interfaccia d’uscita 712. The E-Bee 702 also includes a 711 microprocessor that receives data from the electronic frames and any other hive sensors, and transmits them to the e-Queen through a 712 output interface.

In una forma di realizzazione preferita, per permettere un controllo ottimale dell’arnia, oltre a ricevere i dati dai telaini elettronici, ogni E-Bee è dotata di: In a preferred embodiment, to allow optimal control of the hive, in addition to receiving data from electronic frames, each E-Bee is equipped with:

• Sensori elettro-chimici: ammoniaca, co2, o2 posti all’interno dell’arnia in corrispondenza del predellino di volo dell’arnia. • Electro-chemical sensors: ammonia, co2, o2 placed inside the hive in correspondence with the flight step of the hive.

• Sensori di temperatura posti sulle pareti e sul fondo dell’arnia. • Temperature sensors placed on the walls and bottom of the hive.

• Sensori di vibrazione, in particolare MEMS, posti all’interno dell’arnia ed in numero maggiore di tre. Il microprocessore 711 analizza i dati ricevuti dai sensori sonori e, dopo aver filtrato la frequenza della regina (intorno ai 300 Hz), calcola la direzione di provenienza del rumore così da ricavare un’informazione sulla posizione della regina e del glomere all’interno dell’arnia. • Vibration sensors, in particular MEMS, placed inside the hive and in a number greater than three. The 711 microprocessor analyzes the data received from the sound sensors and, after filtering the frequency of the queen (around 300 Hz), calculates the direction of origin of the noise in order to obtain information on the position of the queen and the glomere inside the 'hive.

• Uno o più sensori di peso posti al di sotto dell’arnia. • One or more weight sensors placed under the hive.

In una forma di realizzazione, i sensori di peso sono preferibilmente inseriti in una bilancia comprendente due strati di legno, o altro materiale o combinazione di materiali (come un legno e un metallo) , disposti a “sandwich”. La bilancia comprende quattro celle di carico half (o full bridge)-bridge, disposte ai quattro angoli di un quadrilatero, su cui viene avvitato un bullone M6 utile per inclinare la struttura. La lettura delle celle è fatta dal microprocessore 711 tramite un ADC (Analog to Digital Converter) deltasigma che multiplexa i canali delle celle: leggendo cella #1 rispetto alla cella #2, la cella #3 rispetto alla cella #4 e viceversa. In questo modo il microprocessore 711 ha a disposizione l’informazione del peso totale e del baricentro dell’arnia. In one embodiment, the weight sensors are preferably inserted in a scale comprising two layers of wood, or other material or combination of materials (such as a wood and a metal), arranged in a "sandwich". The scale includes four half (or full bridge) -bridge load cells, arranged at the four corners of a quadrilateral, on which an M6 bolt is screwed to help tilt the structure. The reading of the cells is done by the microprocessor 711 by means of an ADC (Analog to Digital Converter) deltasigma that multiplexes the channels of the cells: reading cell # 1 with respect to cell # 2, cell # 3 with respect to cell # 4 and vice versa. In this way, the 711 microprocessor has information on the total weight and center of gravity of the hive available.

Vantaggiosamente, la struttura a sandwich della bilancia è utilizzata anche come alloggiamento della scheda elettronica su cui è realizzato il modulo E-Bee. Le due parti del sandwich presentano degli scassi, rivolti verso l’interno, tali che, una volta formato il sandwich tali scassi vanno a formare una o più cavità in cui viene alloggiata la PCB del modulo E-Bee e, ove presente, anche un display che permetta la lettura dei dati misurati dai sensori della E-Bee. In una soluzione alternativa, anzichè degli scassi le due parti che compongono il sandwitch presentano delle aperture in cui possono essere posizionati degli elementi attivi della E-Bee, come la PCB o il display; in questo caso, l’apertura viene chiusa da un vetro in plexiglas (o altro materiale) avvitato al legno e sigillato tramite una guarnizione. Advantageously, the sandwich structure of the scale is also used as housing for the electronic board on which the E-Bee module is made. The two parts of the sandwich have slots, facing inwards, such that, once the sandwich is formed, these slots form one or more cavities in which the PCB of the E-Bee module is housed and, where present, also a display that allows reading of the data measured by the E-Bee sensors. In an alternative solution, instead of the cutouts, the two parts that make up the sandwitch have openings in which active elements of the E-Bee can be positioned, such as the PCB or the display; in this case, the opening is closed by a Plexiglas glass (or other material) screwed to the wood and sealed with a gasket.

Preferibilmente, la PCB di tale modulo viene immersa in resina epossidica o siliconica. Preferably, the PCB of this module is dipped in epoxy or silicone resin.

Ogni E-Bee è collegata alla E-Queen da un Bus comune I2C. Ogni E-Bee ha un suo indirizzo fisico. Ogni E-Bee può essere abilitata e disabilitata dalla E-Queen a piacere. In una forma di realizzazione, il processo di trasmissione dei dati dai moduli E-Bee al modulo centrale E-queen è un processo di pull, in cui ogni E-Bee trasmette periodicamente i dati dei sensori al modulo E-Queen, tuttavia è anche possibile implementare un processo inverso, con il modulo E-Queen che interroga le E-Bee per ricevere i dati. Questo secondo tipo di acquisizione dei dati, tuttavia risulta più costoso dal punto di vista energetico, in quanto le E-Bee devono restare in attesa dell’interrogazione del modulo E-Queen. Each E-Bee is connected to the E-Queen by a common I2C Bus. Each E-Bee has its own physical address. Each E-Bee can be enabled and disabled by the E-Queen at will. In one embodiment, the process of transmitting data from the E-Bee modules to the E-queen central module is a pull process, in which each E-Bee periodically transmits sensor data to the E-Queen module, however it is also It is possible to implement a reverse process, with the E-Queen module that interrogates the E-Bees to receive data. This second type of data acquisition, however, is more expensive from an energy point of view, as the E-Bees have to wait for the query of the E-Queen module.

Preferibilmente, il modulo E-Bee è privo di batteria, e l’alimentazione viene presa dai circuiti di alimentazione 129 dei singoli telaini elettronici, mediante energy harvesting. Nel caso in cui l’energia prodotta dai singoli telaini è superiore a quella consumata dal modulo E-Bee e dai telaini elettronici stessi, allora in una forma di realizzazione, tale energia viene utilizzata per ricaricare una batteria centrale del modulo E-Queen. Al contrario, nel caso in cui l’energia prodotta dai telaini non fosse sufficiente, allora l’energia per alimentare il modulo E-Bee e i telaini elettronici verrebbe prelevata dalla batteria centrale del modulo E-Queen. E-Bee ed E-Queen sono dunque collegati mediante un bus che è anche di potenza. Preferably, the E-Bee module has no battery, and the power supply is taken from the power supply circuits 129 of the individual electronic frames, by means of energy harvesting. In the event that the energy produced by the individual frames is higher than that consumed by the E-Bee module and by the electronic frames themselves, then in one embodiment, this energy is used to recharge a central battery of the E-Queen module. On the contrary, if the energy produced by the frames is not sufficient, then the energy to power the E-Bee module and the electronic frames would be drawn from the central battery of the E-Queen module. E-Bee and E-Queen are therefore connected by means of a bus which is also a power bus.

Il modulo E-Queen salva tutti i dati ricevuti dalle E-Bee in un’area di memoria, ad esempio una EEPROM e, periodicamente (ad esempio una\due volte al giorno) li trasmette al server remoto 703 tramite un modulo di trasmissione dati 704, che preferibilmente è un modulo radio, ad esempio GPRS/EDGDE/UMTS/LTE. The E-Queen module saves all the data received from the E-Bees in a memory area, for example an EEPROM and, periodically (for example once \ twice a day), transmits them to the remote server 703 through a data transmission module 704, which is preferably a radio module, for example GPRS / EDGDE / UMTS / LTE.

L’alimentazione della E-Queen, nell’esempio di figura 7, è preso da un pannello fotovoltaico 705, la cui energia viene accumulata nella batteria sopra menzionata, tuttavia altre fonti energetiche sono possibili. The power supply of the E-Queen, in the example of figure 7, is taken from a photovoltaic panel 705, whose energy is stored in the battery mentioned above, however other energy sources are possible.

Dalla descrizione qui sopra appare chiaro come il telaino elettronico e l’arnia sopra descritti permettano di raggiungere gli scopi della presente invenzione, in particolare permettendo di acquisire, con un basso costo energetico, una mappa precisa della temperatura all’interno dell’arnia. From the description above it is clear how the electronic frame and the hive described above allow to achieve the purposes of the present invention, in particular allowing to acquire, with a low energy cost, a precise map of the temperature inside the hive.

In particolare, mentre un singolo telaino elettronico permette di acquisire un’immagine termica 2D dell’arnia, l’insieme delle immagini termiche acquisite dai telaini elettronici permette di ricostruire, in un server remoto, un’immagine termica 3D dell’arnia. In particular, while a single electronic frame allows you to acquire a 2D thermal image of the hive, the set of thermal images acquired by the electronic frames allows you to reconstruct, on a remote server, a 3D thermal image of the hive.

Ugualmente, le informazioni dettagliate fornite dai sensori di vibrazione permettono di ottenere informazioni puntuali sullo stato dell’alveare. Likewise, the detailed information provided by the vibration sensors allows to obtain timely information on the state of the hive.

E’ altresì evidente che, nonostante l’invenzione sia stata descritta con riferimento ad alcune forme di realizzazione particolari, sono possibili numerose varianti alle stesse. Ad esempio, i telaini elettronici possono avere un unico connettore d’uscita, oppure non averne e prevedere una connessione senza fili con il modulo E-Bee o con altri dispositivi esterni. It is also clear that, although the invention has been described with reference to some particular embodiments, numerous variants are possible. For example, the electronic frames may have a single output connector, or may not have one and provide for a wireless connection with the E-Bee module or with other external devices.

Ancora, mentre il telaino elettronico sopra descritto prevede un sistema di energy harvesting che sfrutta un elemento piezoelettrico per generare energia dalle vibrazioni prodotte dalle api, è possibile prevedere, in alternativa o in combinazione a tale elemento piezoelettrico, un sistema di energy harvesting basato sul calore. Ad esempio, in una forma di realizzazione una cella peltier viene posta o in un foro nell’arnia o all’ingresso del predellino di volo. La cella di Peltier sfrutta la differenza di temperatura tra l’interno dell’arnia e l’ambiente esterno. L’arnia, anche durante l’inverno rimane internamente ad una temperatura superiore ai 25-30 gradi; la cella di peltier sviluppa una differenza di calore tra le sue due facce generando una potenza elettrica corrispondete. Furthermore, while the electronic frame described above provides an energy harvesting system that uses a piezoelectric element to generate energy from the vibrations produced by the bees, it is possible to provide, as an alternative or in combination with this piezoelectric element, an energy harvesting system based on heat. . For example, in one embodiment a peltier cell is placed either in a hole in the hive or at the entrance to the flight step. The Peltier cell exploits the temperature difference between the inside of the hive and the external environment. The hive, even during the winter, remains inside at a temperature above 25-30 degrees; the peltier cell develops a difference in heat between its two faces generating a corresponding electrical power.

Ancora, mentre il telaino elettronico è stato descritto come comprendente anche il sistema di energy harvesting, è evidente che tale sistema di alimentazione può essere previsto solamente sul modulo E-Bee, il quale è collegato al telaino elettronico e lo può pertanto alimentare. Furthermore, while the electronic frame has been described as also comprising the energy harvesting system, it is evident that this power supply system can only be provided on the E-Bee module, which is connected to the electronic frame and can therefore power it.

Si deve poi osservare che il telaino elettronico, in diverse forme di realizzazione può comprendere solo i sensori di temperatura, senza obbligatoriamente comprendere anche i sensori di vibrazione. Ancora, mentre nell’esempio sopra descritto i sensori di vibrazione e quelli di temperatura sono montati in uno stesso chip che viene attivato e fornisce dunque la lettura sia di temperatura che un dato di vibrazione, in alternativa i sensori possono essere indipendenti e/o essere controllabili indipendentemente. It should then be noted that the electronic frame, in various embodiments, can comprise only the temperature sensors, without necessarily including the vibration sensors as well. Furthermore, while in the example described above the vibration sensors and the temperature sensors are mounted in the same chip which is activated and therefore provides the reading of both temperature and a vibration data, alternatively the sensors can be independent and / or be independently controllable.

La bilancia, sopra descritta, può avere dimensioni qualsiasi, essere strutturata per accogliere una sola arnia, o per accoglierne e pesarne due o più. The scale described above can have any size, be structured to accommodate a single hive, or to accommodate and weigh two or more.

Claims

CLAIMS 1. Frame (100) for hive, comprising - a crossbar (120) provided with a support surface (122) to support the frame (100) on two opposite walls of a hive (1), - a base for the construction of the honeycombs (121) which develops in a transversal plane to said support surface (122), - an electronic control unit (126) designed to control active components of the frame (100), characterized by understanding further a plurality of temperature sensors (124) arranged on the construction base of the honeycombs (121) and a memory unit (127) suitable for storing the temperature data read by the temperature sensors (124), e by the fact that the electronic control unit (126) is configured to sequentially activate the reading of said plurality of temperature sensors (124) and store the temperature data read in said memory unit (127).

Frame according to claim 1, wherein the temperature sensors (124) are arranged in rows and columns of a matrix.

Frame according to claim 1 or 2, further comprising a plurality of vibration sensors (125) arranged on said honeycomb construction base (121).

4. Frame according to claim 3, in which the control unit (126) is adapted to sequentially activate the vibration sensors (125) in such a way as to acquire and store a sequence of vibration data.

5. Frame according to claim 3 or 4, in which the temperature sensors (124) and the vibration sensors (125) are arranged in rows and columns of a matrix, and in which the control unit (126) is configured for simultaneously activating the temperature (124) and vibration (125) sensors which occupy the same position of said matrix.

6. Frame for hive according to any one of the preceding claims, further comprising an interface (132), in particular a connector (Ca, Cb), suitable for allowing read access to the memory unit (127) by an external device.

7. Frame according to claim 6, comprising at least one pair of electrical connectors (Ca, Cb) on which the data contained in said memory unit (127) are made available, in which at least one (Cb) of said pair of connectors is accessible even when the frame is inserted in the hive.

8. Frame according to any one of the preceding claims, further comprising at least one piezoelectric element (130) arranged on said honeycomb construction base (121), and at least one energy storage unit (128), in particular a supercapacitor, connected to said piezoelectric element (130) to receive electrical energy to be stored, and connected to said control unit (126) and to said temperature sensors (124) to power them.

Frame according to any one of the preceding claims, in which the construction base of the honeycombs (121) is made of FR4 or Aluminum, or PLA.

Frame according to any one of the preceding claims, in which the construction base of the honeycombs (121) is covered with wax and has a plurality of hexagonal cells at least partially superimposed on said plurality of temperature sensors

A hive (1) comprising at least one frame (100) according to any one of the preceding claims.

12. Hive according to claim 11, wherein the frame (100) comprises at least one electrical connector (Ca) on which the data contained in said memory unit (127) are made available, and in which the hive comprises a plurality of connectors (110) suitable for coupling the electric connector (Ca) of the frame.

13. A hive according to claim 11 or 12, further comprising a data acquisition module (702) operatively connected to said at least one frame for receiving temperature data detected by said plurality of temperature sensors (124) and at least one ammonia sensor operatively connected to said data acquisition module (702).

14. Hive according to any one of claims 11 to 13, further comprising a scale for detecting the weight of the hive, said scale comprising four load cells inserted at the four corners of a quadrilateral.