Школьник из города Изобильный Ставропольского края ​Никита Сидоркин придумал автоматизированный улей, спасающий пчёл и шмелей от массовой гибели​

В новостях часто появляются сообщения о массовой гибели пчёл и шмелей. Жителям городов эта информация кажется неважной: подумаешь, пчёлы какие-то, а вот сельхозпредприятия в таких случаях несут серьёзные убытки – из-за низкой опыляемости падает урожайность плодовых, ягодных и овощных культур. Как выяснилось, самая распространённая причина трагедии – это распыление фермерами ядохимикатов. Как результат, гибель не только вредных, но и полезных насекомых. Я придумал инженерное решение, которое при химической обработке полей и теплиц позволяет сохранить пчёл и шмелей невредимыми.

Об исследованиях

Недалеко от нашего города есть Научно-производственное предприятие «АгроБиоЦентр-Шмель». Там занимаются промышленным разведением шмелей для фермерских хозяйств. Я поехал туда с миссией изучить поведение насекомых, выяснить причины их массовой гибели, провести анализ и придумать эффективное решение данной проблемы.

Поехал не один. Этой темой также заинтересовались мои преподаватели робототехники Сапрыкина Наталья Герхардовна и Сапрыкин Антон Георгиевич. Я занимаюсь с ними в Центре молодёжного инновационного творчества «Орбита». Директор агробиоцентра провёл для нас экскурсию, показал полный цикл разведения насекомых, дал много полезной информации.

О пчёлах и шмелях

Там мы узнали, что пчёлы и шмели – это две разные истории. Пчёл разводят для производства мёда, а шмелей – для опыления сельскохозяйственных культур. Например, огурцы и помидоры у бабушки на огороде опыляются дикими насекомыми, но если у вас крупное хозяйство, диких особей будет недостаточно, необходимо ставить ульи и селить в них шмелей, которых специально для этого разводят.

Почему именно шмелей? Потому что они более эффективные опылители в сравнении с пчёлами. Шмели более работоспособны. У них шире температурный диапазон активности: весной, когда ещё не совсем потеплело, пчела ещё спит в улье, а шмель уже летит. Плюс шмели, так сказать, специализируются на плодово-ягодных и овощных культурах. У многих таких культур чашечки цветов узкие и глубокие, а у шмеля хоботок значительно длиннее, чем у пчелы.

О проблеме

В сообщениях о массовой гибели пчёл и шмелей, как правило, речь идёт именно о насекомых, которые живут в рукотворных ульях: на медоносных пасеках, овощных полях или в тепличных хозяйствах. К примеру, один фермер распылил у себя на поле пестициды, а рядом пасека или хозяйство, где живут специально заведённые шмели. В результате насекомые гибнут. И дикие тоже.

О решении

Уберечь диких насекомых от этой беды мы не можем. А вот семьи, живущие в рукотворных ульях, можно спасти. С этой целью я разработал автоматизированный улей, который может собирать и закрывать внутри насекомых в случае химической угрозы. Управлять им можно дистанционно со смартфона. Объясню, как это работает.

У пчёл и шмелей есть рабочий цикл: вылетел из улья, собрал нектар, вернулся. То есть они всегда возвращаются. У самого простого улья есть одно отверстие: через него насекомые влетают и вылетают. Отверстие называется «леток». В моём улье леток усовершенствованный, там два отверстия: одно универсальное, а другое работает только на вход. Реализовано это при помощи сужающейся трубочки: пчела или шмель складывает крылья, проползает внутрь, а обратно тем же путём вылететь не может. Если универсальное отверстие закрыть, то вся семья насекомых постепенно соберётся в улье, и можно их держать там, пока снаружи небезопасно.

Об уникальности

Сам способ, как собирать пчёл и не выпускать, известен с давних времён. Но мы, как ни старались, не нашли в интернете предложений, где этот процесс был бы автоматизирован, управлялся бы дистанционно и массово. На крупных агропредприятиях ульев много и они разбросаны по огромной территории. В случае угрозы обежать их все и вручную закрыть выходные отверстия крайне проблематично. К тому же пасечники и шмелеводы в конце рабочего дня уходят домой и не имеют к ульям доступа.

Наша разработка решает эту проблему. Представьте: пасечнику вечером приходит сообщение о том, что завтра где-то рядом будут распыляться пестициды. Он, сидя дома перед телевизором, нажимает пару кнопок на смартфоне, и всё: утром пчёлы никуда не летят, все ульи закрыты на выход. На ночь на всякий случай можно закрыть оба отверстия.

О прототипе

Леток в нашем улье имеет три режима: «открыто», «закрыто» и «открыто только для входа». Режимы переключаются при помощи DC-мотора, на который подаётся сигнал с микроконтроллера. Сейчас связь пользователя с микроконтроллером происходит по технологии Bluetooth с небольшого расстояния. Но это пока чисто для демонстрации работы прототипа. А вообще, мы планируем использовать радиосвязь. При желании можно оснастить систему и модулем Wi-Fi, но в базовой версии устройства мы решили использовать радиоканал, поскольку агропредприятия находятся в сельской местности, а там не всегда бывает стабильный интернет.

Питается система от солнечной батареи. Бесперебойная работа обеспечивается суперконденсатором. Это электрохимическое устройство. Конкретно в нашем случае оно эффективнее и надёжнее обычного аккумулятора.

В остальном устройство представляет из себя простой улей, такой, в котором обычно селят шмелей. Сначала мы построили пластиковый корпус, но поняли, что это дорого и неэкологично, решили сделать корпус из фанеры. Сейчас в агробиоцентре стоят несколько фанерных прототипов, в них заселены семьи шмелей, мы ждём, проверяем, как в реальных условиях поведёт себя корпус из фанеры.

Дело в том, что семьи шмелей живут один сезон, на зимовку остаются только оплодотворённые матки. Каждый год ульи меняют в санитарных целях: новая семья – новый чистый улей. Так что запаса прочности должно хватить на один сезон. В нашем случае вся электроника легко пересаживается на новый корпус, а старый утилизируется без ущерба для природы.

О доработках

Пока дистанционно можно управлять только одним ульем, на смартфоне используется оболочка, созданная на базе стандартного конструктора для приложений. Разумеется, всё это промежуточные этапы. Если проект получит финансирование, деньги пойдут на разработку собственного программного обеспечения. Будет создано специальное приложение для Android и реализована возможность управления сразу множеством ульев – такую задачу мы ставили изначально. Также в перспективе мы сможем отказаться от покупных плат Arduino и печатать собственные платы на базе образовательного центра.

О конкурсах

Сейчас я борюсь за грант в конкурсе «Ты-инноватор». Уже прошёл региональный этап и в рамках всероссийского этапа прохожу дистанционное обучение в области инноваторства и технического предпринимательства. Также участвовал во Всероссийской конференции научно-технических проектов «Строим IT-будущее вместе». Там мой проект занял первое место.

Об усовершенствовании

На данном этапе мы не называем наше устройство умным. Пока улей у нас «автоматизированный», потому что управляет им всё-таки человек. Но уже сейчас там встроены датчики влажности и температуры. Они нужны для сбора данных об изменениях внутренней среды в зависимости от внешних условий. Это первый шаг к созданию именно умного улья, который будет самостоятельно управлять микроклиматом.

Мы планируем установить технические средства подогрева и вентиляции. Микроконтроллер будет собирать данные с датчиков, обрабатывать их с помощью специально написанной программы и отдавать команды исполнительным устройствам. Так внутри наших ульев всегда будут поддерживаться идеальные условия для жизни и размножения насекомых.

Об интересных фактах

Интересно, что в природе шмели могут сами обеспечивать подобную терморегуляцию. В холодную погоду они дружно гудят в гнезде, летая на месте. Это они работают мускулатурой, чтобы согреться и тем самым поднять температуру внутри жилища. А в жаркие дни у входа в гнездо можно увидеть шмеля, который усиленно машет крыльями: он занимается вентилированием помещения.

В процессе сотрудничества с агробиоцентром я узнал много интересного о шмелях. Например, они живут семьями по 200-300 особей. По сравнению с пчёлами это мало. Пчелиная семья на пике жизнедеятельности может достигать 100 000 особей. При полёте шмель развивает скорость до 18 километров в час. За 2-3 часа работы шмелиная семья посещает от шести до двенадцати тысяч цветков.

О себе

В детстве я любил наблюдать, как старший брат возится в системном блоке компьютера: ставит какие-то детали, подсоединяет провода, что-то там делает непонятное... Наверно, этот интерес был подмечен, и, когда мне было восемь, крёстная подарила мне на день рождения электронный конструктор. Получилось так, что я увлёкся и записался в кружок робототехники. Там мы собирали квадрокоптеры, изучали азы программирования. Потом появился Центр молодёжного инновационного творчества «Орбита». Я стал заниматься там.

О танцах

Помимо робототехники, я увлекаюсь хип-хопом, танцую брейк-данс. Раньше занимался в танцевальной школе. У нас с тренером были разные взгляды на процесс подготовки. Он целью тренировок видел участие в соревнованиях, настаивал на том, что даже с низким уровнем навыка надо ездить и выступать – вроде как для опыта. А я хотел просто танцевать. Что касается состязаний, я считал, что сперва надо подучиться годика два и уже подготовленным, с сильной базой реально бороться за победу. Из-за этих разногласий я перестал туда ходить, занимаюсь теперь самостоятельно, чисто для себя.

О перспективах

Мне нравится программировать, планирую развиваться именно в этом направлении. В будущем я вижу себя сотрудником крупной IT-компании. По поводу тяги к изобретательству... Даже не знаю, останется ли она на всю жизнь. Умный улей – это мой первый серьёзный проект, у которого есть реальная коммерческая перспектива. Так что пока я сосредоточен именно на этом. О других изобретениях не думаю. А что будет дальше – время покажет.

Источник: ГОРДОСТЬ РОССИИ