GINOP-2.1.7-15-2016-00945 “Méhészeti rajoztató berendezés és tartozékai prototípusának fejlesztése, gyakorlati tesztelése” pályázat eredményeinek ismertetése

Összefoglalás

A K+F pályázat során létrejött egy olyan rajoztató berendezés, mely alkalmas méhcsaládok rajzásának detektálására, és a rajok elszökésének megakadályozására, valamint kiegészítője, a kombinált keret. A rajoztató berendezés több példányban tesztelve lett kísérleti méhészetünkben, így működőképessége igazolt, ám piaci forgalomba helyezéséhez még technologizálni kell.

A rajoztató készülék egyik tesztelt prototípusa

 

A projekt leírása

Alapvető feladatunknak tekintjük a méhészeti ágazatot segítő kutatások elvégzését, egyik projektünkben támogatást kaptunk, amelyet arra használunk fel, hogy a világon egyedülálló eszközt fejlesszünk ki amely alkalmas lehet a méhészek egyik jelentős problémájára, a rajok kiszökésének megakadályozására és egyúttal a rajzási láz megszüntetésére. Segítségével természetes szaporulat nyerhető igen biztonságos módon, ráadásul viszonylag kevés munkával. Eddig a méhészek a rajzás megelőzésére többféle módszert is alkalmaztak, amelyek lényege a rajzási láz kialakulásának megelőzése volt. Ezek rendkívül munkaigényes beavatkozások. Ráadásul rossz idő esetén nem, vagy csak korlátozottan végezhetnek el. A rajzási láz kialakulása esetén maradt a méhcsaládok lebölcsőzése, esetleg leröpítése, vagy megosztása. Ezek a méhcsaládok természetes szaporodási ösztönével ellentétes, ezért sokszor káros beavatkozások. Projektünk során rendkívül komplex feladatot valósítunk meg. A kifejleszteni kívánt eszköz tartozékaival együtt várhatóan jelentős előrelépést jelent a méhészeti ágazat hatékonyságának és biztonságosságának fokozásában, és segítséget jelent a méhbetegségek elleni védekezésben is.

A projekt során felmerült kihívások, és megoldásaik

Anyajelölés

A projekt során több kihívással szembesültünk. Az első ilyen a méhanya detektálását jelentette. Erre azért van szükség, mert a rajzási folyamat, és a tájolási folyamat közötti különbség minimális, azonban az anya detektálásával jól elkülöníthető. Azonban ennek a jelölésnek az anyát mozgásában nem szabad akadályoznia, nem lehet egészségkárosító hatású, vagy sugárzó. Ennek céljából kifejlesztettünk egy ferromágneses anyajelölési megoldást, mely segítségével a méhanya szenzorok számára jól láthatóvá tehető. Ezen megoldás implementálása azonban akadályokba ütközött, mivel a jelölés gyártása prototípus méretben csak nagyon nehézkesen volt megvalósítható, felszerszámozása azonban nagy, és indokolatlan költséget jelentett volna.

Szenzorfejlesztés

A szenzor célja a méhanya jelenlétének detektálása. A szenzor fejelsztése során az anya jelölése által keltett speciális jelet próbáltuk elkülöníteni a környezeti zajtól. Különösen nagy kihívást jelentett annak megoldása, hogy a méhanya a rajzáskori gyors mozgása ellenére is megfelelően detektálható legyen, azonban amennyiben a környezetben méhek vannak, hibás jelzést ne adjon a rendszer. Ezen kívül figyelni kellett az energia hatékony üzemelésre, mivel a rendszernek akár heteken át akkumulátorról kellett működnie. A szenzor ezen kívül nem bocsájthat ki olyan hangot, mágneses mezőt, feromont, stb. ami a méheket rendes életkörülményeik közt zavarná.

Ezen problémák megoldására egy speciális szoftver által működtetett, egyedi fejlesztésű szenzorrendszert alakítottunk ki, mely nagy hatékonysággal képes kiszűrni a méhanya jelenlétét a környezeti zajból, anélkül, hogy a méheket zavarná. A rendszert megfelelő elektrosztatikus, és hőizolációval ellátva képesek vagyunk a méhanya jelenlétét könnyen kimutatni.

A rajoztató berendezés kísérleti elektronikájának első példánya, hőszigeteléssel.
A rajoztató készülék szenzorának első éles tesztelése kísérleti méhészeti telepünkön.

 

Mechanika

a rendszer egy korai prototípusa

A rendszernek képesnek kell lennie változó hőmérsékleti körülmények (15-50°C) között üzemelnie, csapadékállónak kell lennie, valamint ellenállónak a mechanikus behatásokkal szemben. A szerkezetben található mozgó alkatrészeknek ellen kell állniuk a méhek propoliszozási hajlamának. Ezen problémák kiküszöbölésére egy 3D nyomtatási eljárásban használható műanyagot használtunk, mely a megadott hőtartományban üzemképes, valamint higroszkopitása minimális. A rendszer mechanikai behatásokkal szembeni ellenállását biztosítandó egy acél vázszerkezettel láttuk el. A mozgó alkatrészek mechanikai kialakításánál minimális propoliszozhatóságra törekedtünk, valamint a használt aktuátorok kimeneti teljesítményét úgy méreteztük, hogy azok a propoliszozás esetén is el tudjanak mozdulni.

A terepi tesztek eredményei

Több fázisban több méhészeti szezonban teszteltünk. A rajoztató berendezés terepi tesztek során a hamis riasztások száma  az első tesztelések során 10% körül volt. Ez azt jelentette, hogy  58 megfigyelt rajzási folyamatból a rajzási időszak és a mesterségesen előidézett rajzások során 2018 július végén és 2019 május-július során 64 szer zártak be a tesztelésre szánt prototípusok. Összesen 6 téves bezárás történt. A hamis riasztások számát az utolsó tesztelési sorozatban 5% alá szorítottuk ( 22 felrakott rajoztatóból 1 jelzett hamisan). Az 58 megfigyelt rajzási folyamat során 55 raj befogásra került, három raj pedig nem került befogásra. Ennek egyik oka az lehetett, hogy a rajzani kívánó méhanya annyira lefogyott, hogy rajzás során át tudott bújni a rajoztató berendezés anyarácsain és nem került a szenzorok érzékelési zónájába. ( Ez kisebb testű öreg méhanyáknál fordulhat elő. )A másik ok lehetett, hogy a méhcsalád a jelölt méhanyát leölte és a jelöletlen szűz anyával rajzott ki, amit a berendezés természetesen nem tudott detektálni.

A terepi tesztek konkluziói

A terepi tesztek során törekedtünk a hibaesemények minimalizására.  Az egyes tesztelési fázisok során a fals pozitív jelzések száma csökkent. Az összes hibajelenség az összes eseményre vonatkoztatva az utolsó tesztelési fázisban  5% alatt volt, amely bármely jelenleg alkalmazott megoldásnál is lényegesen alacsonyabb. A három kiszökött raj esetén az egyik esemény oka a hibásan gyártott meghajtó fogaskerék volt, melyek megakadályozta a rendszer zárását, ezáltal a raj befogását. A berendezés működését akadályozó lényeges propoliszozást nem tapasztaltunk. A hibás ( fals pozitív)jelzések okait sajnos egyelőre nem sikerült teljes mértékben feltárnunk, a jelenség megértésére további teszteket és szükség esetén módosításokat tervezünk elvégezni. ( védőtávolság növelése, detektálásra kifejlesztett szoftver alakítása, detektálási szoftver mintavételezési módjainak tökéletesítése.) A rajok megszökését esetlegesen okozó feltételezett eltérések ( kistestű, lefogyott anyarácson átbújni tudó méhanyák megszökése, az öreg anya leölése miatt szűz anyák kiszökése) minden méhészetben előfordulhatnak 1-5% valószínűséggel. A befogott rajok a rajoztató ládákba behúzódtak, a kombi kereteket megfelelően kiépítették. A rajoztató berendezés alkalmazása során lezajlott első spontán rajzások után a rajzási folyamat minden esetben véget ért, mivel a leröpítő csatornán keresztül nagyszámú kijáró méh csatlakozott a rajhoz, a rajt adó méhcsalád annyira legyöngült, hogy a további rajzásról lemondott. A befogott rajok mérete a vártnál nagyobb volt ezért a rajláda méretét növelni kell, vagy a raj behúzódását a rajoztatóval összekötött erre kialakított kaptárrészben lehet biztosítani.  A terepi tesztek során a készülékházakon látható elhasználódás, valamint nyugalmi kúszás nem jelentkezett a szélsőségesen meleg időjárási körülmények ellenére sem, az elektromos rendszerek között nem várt leállás nem fordult elő. További vizsgálatokat igényel a méhanya jelölésének tartóssága (2-3 év). A rajt adó méhcsaládok egy részénél a 2018/19-es téli veszteség lényegesen meghaladta a szokásos 5%-ot, ennek oka a 2018-as késői rajoztatás lehetett.

Összefoglalás

A projekt során a célkitűzéseknek megfelelő prototípus eszközök jöttek létre, melyek a terepi tesztek során bizonyították, hogy alkalmazható megoldást jelentenek a méhek rajzásával kapcsolatos problémákra. A rendszer jelen formájában még finomítást igényel. Hosszú távú jelölési, anyag elöregedési tesztekre illetve a méhcsaládok egészségi állapotára való hatásának hosszú távú tesztjeire a projekt rövidsége miatt még nem kerülhetett sor.

Ennek megfelelően a projekt leírásában vállalt prototípus(ok) kifejlesztése megvalósult.