Состояние семьи: весы + микрофон +ИИ

[Давидюк]

Любая идея от зарождения до реализации должна некоторое время "позреть" в мозгу.
Идея умного улья у меня уже несколько раз наклюнулась, взошла, подросла... увяла и засохла.
Но надеюсь в этот раз я для нее подготовил хорошую почву и полон сил за ней ухаживать.

Итак, история вопроса.

1. В молодые годы, когда пчелами занимался отец, а я выполнял функции "принес-подай -... - не мешай" часто обсуждался вопрос
плохой зимовки. Отец их все укутывал, укутывал и удушливыми ватниками, и экологическими папоротниковыми матами, но пчелы
все равно часто выходили из зимовки ослабленными , а иногда даже и не все.

Тогда впервые родилась у меня идея помочь пчелам. На что больше всего тратят энергию зимой пчелы? Правильно, на согревание.
Так давайте поставими в улей термометр и когда станет слишком хородно начнем их подогревать, а когда станет нормально
автоматически выключать подогрев. А когда станет слишком влажно автоматически подсыпать в улей силикогель.
Но эта идея не была поддержена отцом. И я о ней на время забыл.

2. Прошло время, я стал сам пчеловодить. Понял, что правильно, что отец не поддержал: во-первых, потому, что в условия советского дифицита
мне все равно не удалось бы собрать качественную рабочую схему, а во-вторых, потому, что к этому времени я уже понял, что
пчелиная семья сама является прекрасной саморегулирующейся автоматической системой, доказавшая работоспособность на протяжении пары
десятков миллионов лет. И главное не вмешиваться в ее работу своими неуклюжими действиями , а понять, что в данный конкретный момент
нужно семье. А то, например, вот уже десятилетия длятся споры как и куда движется воздух в улье во время зимовки.

Родилась новая идея - нашпиговать улей датчиками и все досконально измерить. Т.е. не открывая улей в любой момент взвешивать каждую рамку,
измерять температуру и влажность в каждой улочке, слушать микрофоном и смотреть камерой. Прекрасная идея, только стоит это удовольствие
по скромным подсчетам 5-6 тысяч евро только на оборудование без учета монтажа и программирования.

3. И вот сейчас третий подход. К нему подтолкнула жизнь. Очень неудобно наблюдать за пасекой с расстояния 1000 км. У меня 3 точка, так вот
с начала года на одном я был всего лишь 1 раз ( откачал мед в июне, очень рентабельно , правда? только с таким досмотром, боюсь не долго
этот точек протянет). На остальных 4 и 5 раз. Хотелось бы почаще. А то приходится любоватся ульями из космоса через google.maps и
просить людей далеких от пчеловодства:
-- Сходи сними видео как пчелы возле ульев летают.
Кроме того на форумах еще народ панику поднимает: голодают! кормить!- бросил все прилетел, не фига не голодают, а очень даже наоборот

Стал я думать как держать руку на пульсе и почем зря не расходовать нервные клетки, и вот к чему пришел:


1. Очень много информации можно почерпнуть из того как меняется вес улья, значит нужны дешевые весы на каждый улей - РАЗ!

2. Когда мы осматриваем пчел, мы видим и слышим, но оцениваем все "строго на око", поэтому нет необходимости в куче точных датчиков.
Если если осматривать на расстоянии, через камеру и микрофон, будет то же самое. Но кто снимать будет? Можно, конечно в каждую улочку
впихнуть камеру с инфракрасной подсветкой, но все равно в таком случае много не увидишь, да и цена вопроса...

3. Остается только микрофон. ДВА!
Что дает микрафон. Например, зимой многое. Звуки отчетливые и понятные. Летом пение маток определить также легко. Есть инфа, что
уже давно определили звуки перед выходом роя. Ну, а в остальных случаях? -- ????
Но мы же живем в 21 веке! А , что если звуки улья проанализировать при помощи нейронных сетей? Или как модно стало выражаться -
натравить на них искусственный интеллект.

И я решил попробовать.

Что для этого надо?

Первый этап

1. База звуков. По моим прикидкам идеально 10 тыс. записей. Но думаю, для начала хватит 2500.
2 Настроенная нейронная сеть, которую этими звуками надо обучать.

Второй этап (если первый прошел успешно)

1. Периодическая запись звуков в каждой семье и передача этой записи искуственному интеллекту, который докладыает хозяину о положении дел.

Все просто! Но это теория.

Переходим к практике.

Постановка задачи.

Разработать систему мониторинга пчелиной семьи на основе измерения массы улья и аудиозвукового анализа.

Ограничение - стоимость не более 100 беларуских рублей.


Думаю, в ценовой диапазон , при помощи китайских товарищей мы сможем вписаться.

На первом этапе требуется одна трата -- на петличный микрафон. Стоимость девайса в Минске 3 рубля 20 коп. Готов спонсировать.
Кладем микрофон на рамки и перед каждым осмотром семьи вначале записываем секунд 30 гудение пчел. После осмотра заполняем небольшой
отчет и все сохраняем в интернете. Когда записей наберется хотя бы 500 начинаем переходить к этапу 2.



Что потребуется дальше, напишу позже. Устал долбить клавиатуру.
Если кого-то заинтересовал проект, прошу к обсуждению.

[Simon]

Идея интересная, но от видеокамер хуже не будет. Наружных, на летки, просто добавить пару лишних камер к системе удаленной видеоохраны

Добавлено спустя 4 минуты 39 секунд:
Зимой я буду делать пару весов с возможностью расширения до установки под все ульи. В каждом улье тенщодатчики и контроллер и неподалеку в доме главный контроллер с 3g модулем

Добавлено спустя 3 минуты 35 секунд:
А по звукам какие-нибудь наработки есть?

[Давидюк]

ОК. Можем скооперироваться. Я уже заказал детали для весов. А между ульями и главным контроллером какая связь?
По звукам пока только НИОКР . Для начала надо собрать базу. Судя про активности здесь и на пчеловод. инфо у меня будет не много помощников, такими темпами на 2-3 сезона работы. Так что о звуках время подумать есть.

[Simon]

А между ульями и главным контроллером какая связь?

Смысл извращаться — провода, питание и связь.

Добавлено спустя 2 минуты 43 секунды:
А на какой предел весов рассчитываете? Тензодатчики больше 50кг очень дорогие. Надо или 4 на 200кг, или 6 на 300. Но при 6 конструкция сложнее.

Добавлено спустя 6 минут 7 секунд:

Сегодня, 08:11

Цитата ОК. Можем скооперироваться

Телефоны/вайбер в личке — звоните, пишите, обсудим.

[Давидюк]

Думаю, что на удаленном точке тянуть провода не очень удобно. Хотя если на платформе, то это, конечно, хорошее решение.

Взял 4 датчика на 50 кг. Подключу по мостовой схеме. Поиграюсь. Если не получится, буду думать дальше. Тут главное, конструкция, чтобы весь вес не давил на один датчик.

[Simon]

вес не давил на один датчик

Ещё проблема нуля.
Если отключат свет. Есть два дешевых решения — или записывать вес и потом стартавать с него или ручной способ разгрузри на рычагах.

[Давидюк]

Пока ориентируюсь на аккумуляторы. Проблему нуля хочу переложить на компьютер.

Добавлено спустя 6 часов 43 минуты 18 секунд:
здесь статья , срач и некоторые ссылки https://habr.com/ru/post/432142/

по-моему у них идея заглохла

[Давидюк]

Пришли запчасти. Руки чешутся попробовать. Стыдоба за паяльником надо ехать в соседний город. В 20-ти тысячной промзоне негде купить.

[Simon]

Пришли запчасти. Руки чешутся попробовать

Ждем отчёта. В этом сезоне планируете успеть обкатать?

[Давидюк]

Весы испытаю, думаю, завтра. Откалибрую +/- кн (кг ) Точнее не смогу. Собственный вес знаю примерно , а больше нечем. Но это не проблема. Всегда можно сделать. И начну думать о звукозаписи и передаче сигнала.

[Давидюк]

Получил первые результаты .

Основной вывод - схема работоспособна. Например вес бутылок с водой определен довольно точно 8 кг 280 грамм. Думаю, ошибка не более, чем на 100 грамм, но более точно калибровать было лень.

Программно можно замутить что угодно, хоть с коррекцией нуля, хоть без, хоть сброс в любое время т.е. в этом смысле система гибкая.

Пока вывод результатов проводил прямо в ноутбук по USB. Лично для себя , я возможно оставил бы и так, возможно, только адаптировал под разъем смартфона.
Но хочется сделать более универсально и удобно. Поэтому дозаказал деталей для следующего этапа.

Основная трудность оказалась в датчиках, ее я пока не решил, думаю этим заняться по-позже. Датчики оказались весьма чувствительны, что радует. Но требовательны к равномерности нагрузки. Например , когда опыты с бутылками, что на фото были закончены , на весы я уселся сам 5-й точкой. Результат меня рассмешил.
Вначале весы мой вес слегка преувеличили 112 кг вместо 96. Потом когда я начал ерзать и переместил вес на другое полупопие, весы показали вообще минус два килограмма. Т.е. получается я одновременно взвесил и свое тело и душу . Думаю, результатом такой свистопляски является мостовая схема соединения датчиков, и одно плечо врет в положительную сторону, второе в отрицательную, когда нагрузка распределена правильно плечи компенсируют погрешности друг друга. Или я просто перепутал провода , не проверял . Думаю эта проблема решаема нужно только подчитать теорию измерений и повозиться с механикой.

Так , что я пока полон оптимизма и продолжаю эксперименты

[Simon]

Но требовательны к равномерности нагрузки. Например , когда опыты с бутылками, что на фото были закончены , на весы я уселся сам 5-й точкой. Результат меня рассмешил.

Надо обрабатывать каждый датчик по отдельности и отслеживать перегрузку. При такой разнице как у вас обычные сумматоры не справятся. Можно доработать платформу весов, но есть нюанс — подставку улья надо ставить на надежный бетонный постамент или ожидать, что какой-то из улглов может проседать.
А вообще неплохо было бы добавить и уровень, чтобы успеть предпринять меры. У меня второй раз во время дождей и ветра улей падает.

[Давидюк]

все проще, http://vesovoy.info/vesovoe-oborudovani ... zodatchika
когдато в институте учил про мосты, но все забыл и перемудрил

[Simon]

Посмотрел — хорошие тензодатчики по $11-15 за штуку стоят. Но для летнего варианта пойдут и такие. Ко мне тоже едут дешевые, по полдоллара за штуку.

Кстати, еще будет очень полезным приделать к девайсу гироскоп AliExpress.com/item/32340949017
Еще можно использовать его функцию акселерометра. Тогда можно будет отследить падение и удары.

[Давидюк]

Хорошие или плохие это дело относительное. Убеждался в этом не раз.
Весы почти довел до ума. Все хорошо, но стартуют с нуля и чем больше вес, тем дальше уходят в минус . Скорее всего простой перепут, но на столько не принципиальный, что даже не стал разбираться.

Сегодня занялся передачей инфы на телефон. Но что-то передатчик барахлит. Еще не разобрался, почему и кто виноват - я или китайцы.
Но процесс идет.

[Simon]

Хорошие или плохие это дело относительное

Хлипенькие, легко перегрузить, а ведь должен быть ещё запас по весу. А вот цена в полбакса — главное и неоспоримое приимущество, можно ставить и попарно получиться 8 штук, но надо экспериментировать с точностью. Зимой посмотрю что к чему.

[Simon]

Кстати, помимо самих тензодатчиков важную роль будет играть модуль усилителя hx711.

Китайские платы с этим контроллером бывают трех видов:

1. неправильно спаянные, основной признак, не вникая в разводку платы — односторонняя печатная плата, обычно зелёная, $0.3-0.5
2. правильно разведенная, но без экранирования — печатная плата двусторонняя, сзади в основном всю площадь занимает "земля", обычно красная, $1-1.5
3. с экранированием - как вторая, но спереди основные элементы закрыты экраном, $2-2.5

Работать можно со всеми, но для того, чтобы весы работали стабильно лучше брать самую дорогую.
Понятно что экспериментировать лучше с дешёвыми компонентами, но, если тензодатчики можно взять и попроще, то плата усиления, особенно на тестовом стенде в квартире в условиях длинных проводов и зашумленности может баловаться.

Добавлено спустя 1 час 18 минут 42 секунды:
Чего-то сегодня подсел на тему ...

Тензодатчики-то должны быть под постоянной нагрузкой — следовательно быстро "поплывут". Желательно балочного типа, причём стальные, а ещё работать при большой недогрузке. Это при кратковременной максимум 70% , а при постоянной должно быть 10-20%. Надо всё-таки смотреть на модели подороже, хотя бы алюминиевые и минимум 250х4, а то и 400х4.

Для весов с кратковременной нагрузкой в интернете полно рычажных схем. Но для удалённой системы самым дешёвым будет весовая платформа на пневмоподушках, но без розетки не обойтись.
Есть идея к механическим весам приделать оптический датчик, но и они работают в узком диапазоне веса, надо еще шаговый двигатель для перемещения балансира.
А может ну его точность? Главное тенденция? Дешёвые датчики менять раз в год и забыть о проблеме.

[vozik]

Думаю собрать к весне из напольных ,для моих целей за глаза ,даже на год)Simon создай тему если не трудно расскажи как собирать видеонаблюдение из палок)

[Simon]

Думаю собрать к весне из напольных

Вполне хороший и дешевый вариант, при условии переодического, кратковременного взвешивания.

[Давидюк]

Буду писать одновременно в в двух форумах здесь и на pchelovod.info хочется , чтобы как можно больше народа поучаствовало.

Весы это самый простой, но уже многократно отработанный вариант, сейчас появилась возможность этот вариант максимально удешевить, чтобы использовать под каждым ульем.

А с микрофоном возникает много вопросов.
Вначале я планировал использовать такие же дешевые комплектующие как с весами, но потом понял, что мы ведь не знаем в каком диапазоне происходят "разговоры" пчел в улье. Дешевые поделки выдают 400-4000 Гц ( хотя китайцы пишут , что больше, но врут обычно раз в 3 ) . Для первоначального снятия звука и записи базы для анализа искусственным интеллектом нужна аппаратура по-серьезнее. Хотя-бы 20-20000 Гц и 16 битный звук. Стоимость таких игрушек может быть не одну сотню баксов.

Поэтому от идеи воткнуть в 1000 ульев по дешевому микрофону вынужден пока отказаться. После того когда будет отработана схема на хорошей широкополосной аппаратуре можно будет собрать дешевенькие схемы под нужный диапазон.

А пока я решил остановиться на записи звука непосредственно на свой ноутбук ( звуковая карта поддерживает 192000Гц 24 бита) хорошим микрофоном.

Но собрать одному 10 тыс записай не реально. Более реально собрать за сезон 1000 записей с 100 семей .

Апрель, май, июнь, июль, август. 200 осмотром в месяц. Вполне реальная задача. По 100 ульев 2 раза в месяц. Но писать не по 30 секунд, по 5 минут каждое наблюдение. Итого 5000 минут записи . 83 часа.

Поэтому немного планы поменялись. Ищу в окрестностях Бреста пасеку 80+ куда можно будет принзжать перед осмотром и проводить записи.

Пока как-то так. Подробности планирую рассказать , если получиться, в Пышках.