Projet plan Bee¶
- Contenu
- Projet plan Bee
- Lexique
- Paramètres à prendre en compte.
- Capteurs des paramètres
- Simulation
Lexique¶
Paramètres à prendre en compte.¶
test¶
test¹
tes test test test
Température¶
La température de fusion de la cire est comprise entre 62 °C et 65 °C . Cependant celle-ci commence à ramollir dès 40°C. La ruche doit être idéalement placée à l'ombre et ne pas être exposé à des température dépassant 30°C.
Certaines plantes productrices de miel (trouver lesquelles) étant sensibles à la chaleur, elles ont du mal à fleurir, ne produisant pas de pollen ou de nectar. Cela impacte fortement la production de miel.
La ruche ne doit également pas aller en dessous des 10 °C. Le froid étant mortel pour les abeilles.
humidité extérieure¶
En temps de pluie les butineuse ne peuvent pas sortir. Si la pluie advient pendant une période prolongée, les réserves de miel peuvent en pâtir.
Une humidité élevée rend les abeilles agressives (trouver sources)
humidité intérieure¶
L'humidité intérieur normale d'une ruche se situe entre 45 % et 70 % selon les sources. source 1 : 45% à 60 % , source 2 : 50% à 70%
Pour résister au froid, les abeilles se regroupent sous forme de grappe et produisent de la chaleur en consommant du miel et de l'oxygène. Cela a pour conséquences une émission de gaz carbonique et de vapeur d'eau. Une forte humidité sur une période de temps prolongée permet le développement de bactéries et de spores.
Luminosité¶
La ruche est uniquement active le jour. Par conséquent, plus son exposition lumineuse dure, "plus les abeilles seront actives longtemps". Le couplage des informations sur le poids et sur la luminosité permettrait de savoir les heures d'entrée et de sortie des abeilles .
Selon le site https://label-abeille.org en additionnant les informations de traitement sanitaire, il serait plus facile d'identifier les contamination dans la ruche . (source non objective : La source vend des ruches connectées).
Il est valable de débattre de la possibilité de ne pas inclure de capteur relatif à la luminosité.
Vent¶
Un vent froid peut nuire au développement des fleurs mellifères, de plus les abeilles sont incapables de résister à des vents violents. Les antennes météo captant déjà les vents. Il semble dispensable d'ajouter un capteur de vent à notre ruche. Les principales solutions étant d'installer les ruches dans des régions non venteuses ou de les peindre de manière à les rendre plus visibles pour les abeilles.
Position¶
Entre janvier et mai 2020, 400 ruches on été volées sur le territoire national . L'impact psychologique sur l'apiculteur peut être délétère.
Son¶
Il est possible, de déchiffrer les communications des abeilles (la nuit quand elles ne volent pas) car elle communiquent en émettant différents sons.
| Nom du signal | Émetteur | Fréquence (Hz) | Modèle signal | Signal possible |
|---|---|---|---|---|
| Tooting (ressemble à une trompe) | Première reine à émerger de sa cellule royale | 300 - 500 | Séquence d'impulsions | Empêchement d'éclosion, déclenchement du Quaking |
| Quacking (caquètement) | reines confinées dans leur cellules royales | 300 - 500 | Séquence d'impulsion | réponse des reines confinées au Tooting de la première reine émergée de sa cellule royale |
| Hissing (sifflement) | Colonie | 300 - 3600 | Impulsion unique | réaction à un danger |
| Piping (son fluté) | Éclaireuse | 100 - 450 | Impulsion unique | hypothèse : lié au butinage |
| Piping (son fluté) | Jeunes reines pendant l'essaimage | 340-400 | long signal de 1.250 secondes | |
| buzz-run | Colonie | 190 - 220 | X | stimule les abeilles assoupies, déclenche un essaimage |
| vibration/Shaking | Butineuses | 16 - 18 | long signal de 1 à 2 secondes | augmentation de l'activité des abeilles alentours |
pollution, pesticides A terminer + nécessaire ?¶
maladies (partagé avec Victor Lamarre--Colliot et Cyprien Lopez)¶
Loque américaine¶
Maladie mortelle et très contagieuse causée par une bactérie appelée Paenibacillus larvae. Elle est transmise aux larves par les nourrices par le partage de gelée nourricière contenant des spores. Une fois dans le tube digestif des larves, la bactérie va se multiplier dans le corps de la nymphe et entraîner la mort de celle-ci qui se liquéfie . La masse liquéfiée finit par sécher, se durcir et noircir pour se transformer en "écaille de loque américaine". Ces écailles sont dures, cassantes et difficiles à retirer. Les abeilles peuvent se contaminer en nettoyant les alvéoles infectées. Les spores de la bactérie peuvent survivre dans l'environnement jusqu'à entre 40 ans et 70 ans .
Détection¶
La bactérie est détectable en constatant les symptômes suivants :
- affaissement des opercules et/ou du couvain
- opercule foncé
- nymphes brunes
- activité de la ruche réduite (non spécifique à la loque américaine)
- couvain en mosaïque (non spécifique à la loque américaine).
Il est possible de détecter certaines fois une odeur d'ammoniaque dans le cas d'un couvain très peuplé et à un stade élevé de contamination. Ce signe n'est cependant pas systématique.
Une détection en laboratoire est possible par prélèvement. Trouver comment se fait ce prélèvement -> demander bdx sciences aggro . A ce jour, cela semble être la seule manière complètement fiable de confirmer la présence de la loque américaine.
La maladie entraînant une chute de la population d'abeille. Le poids permettrait d'aider à sa détection. Cependant, presque toutes les maladies conduisant à la mort d'abeilles, le poids ne peut pas être la seule variable à prendre en compte. Il en va de même pour la baisse d'activité au "trou de vol":.
L'odeur d'ammoniaque peut sûrement donner une piste pour trouver des capteurs capable de détecter la maladie. Malheureusement elle n'est pas présente dans tous les cas et n’apparaît que dans des stades avancés de la contamination. Il me semble, par conséquent, inutile d'essayer de détecter la maladie en se basant sur la potentielle présence d'ammoniac dans la ruche.
Traitement¶
La loque américaine est une maladie réglementée dans l'Union Européenne. La Direction Départementale en charge de la Protection de populations doit être alertée. Il faut alors envoyer des échantillons du couvain suspect à un laboratoire agréé pour confirmer la présence de la bactérie. En cas de confirmation des doutes, il faut suivre les démarches conseillées par les autorités compétentes. Les ruches trop infectées doivent être détruites.
Loque européenne¶
Maladie du couvain causée par la bactérie Melissococcus plutonius. Partageant des points communs avec la loque américaine, elle ne produit néanmoins pas de spores et est moins résistante que la loque américaine. Elle infecte le système digestif des larves. Une fois infectées, les larves se liquéfient.
Les larves mortes deviennent brunes, leur intestin et leur trachée peuvent devenir blancs. Les larves liquéfiées ne sont pas autant étirables que pour la loque américaine. Les écailles qui résultent de la liquéfaction de la larve sont caoutchouteuse et facilement retirables. Les larves peuvent survivre à la maladie mais une fois adulte elles transmettront la maladie.
Détection¶
La bactérie est détectable en constatant les symptômes suivants :
- odeur aigre ou acide
- larves d'une couleur foncée
- l'intestin et la trachée de la larve peuvent blanchir
- les larves semblent étirées dans l'alvéole
- écaille caoutchouteuse
- activité de la ruche réduite (non spécifique à la loque européenne)
- couvain en mosaïque (non spécifique à la loque européenne)
Traitement¶
Une colonie trop atteinte doit être détruite. En cas de colonie faiblement atteinte et assez forte pour résister, il est possible d’effectuer un transvasement en de nettoyer et désinfecter à la soude les cadres et outils ayant été en contact avec la maladie.
loque européenne : https://www.anses.fr/fr/system/files/EFB_Leaflet_Fr_V4.pdf
Différente entre loques : https://www.ontario.ca/fr/page/loque-europeenne
| Nom courant | Nom scientifique | Agent infectieux | Transmission | Cible | Causes | Symptômes | Dommages pour la colonie | Traitement |
| Loque américaine | Paenibacillus larvae | Bactérie | Spores, contact avec les nourrices, pillage, outils | Larves | mauvais entretien de la ruche | liquéfaction des larves, | baisse de la population de la colonie, vulnérabilité aux agressions | destruction |
| Loque européenne | Melissococcus plutonius | Bactérie | contact avec les nourrices, pillage, outils | Larves | Mauvaise nutrition, manque de fleurs | liquéfaction des larves | affaiblissement de la colonie, vulnérabilité aux agressions | destruction, transvasement et nettoyage du matériel infecté. |
Sources loque américaine :
- https://www.quebec.ca/agriculture-environnement-et-ressources-naturelles/sante-animale/maladies-animales/prevention-biosecurite/sante-abeilles/loque-americaine
- https://blog.icko-apiculture.com/la-loque-americaine/
- traitement : https://www.anses.fr/fr/system/files/ANSES-FT-LoqueAmericaineLRUE.pdf
- https://www.reunion.gouv.fr/Actualites/Communique-de-presse/Loque-americaine-ayons-les-bons-reflexes-pour-limiter-la-propagation
- https://www.apiculture.net/blog/la-loque-americaine-n296
RELIRE CA!
- écailles de loque américaine : https://www.ontario.ca/fr/page/loque-americaine
Sources paramètres¶
ping, quacking : https://www.beeculture.com/a-closer-look-piping-tooting-quacking/
buzz-run : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0003347207003831
hissing : https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4351880/
https://catonne.org/cari/IMG/pdf/191_fichepedagogique.pdf
https://www.snapiculture.com/wp-content/uploads/2021/10/BeeHave_Etat_de_lart.pdf
https://butine.info/les-abeilles-ont-elles-trop-chaud/
https://www.agrialpro.fr/blog/post/proteger-sa-ruche-des-intemperies
pour la luminosité :https://label-abeille.org/fr/blog/37-luminosite-apiculturehttps://www.ruches-apiculture.com/forums/topic/ruches-en-plein-soleil/
https://www.ruches-apiculture.com/forums/topic/ruche-humide/
https://www.gazondirect.fr/blogs/blog/les-10-meilleures-fleurs-pour-les-abeilles/
https://www.cari.be/FICHE-PEDAGOGIQUE-La-communication-sonore.html
Alimentation de la ruche.¶
La ruche connectée nécessite une alimentation électrique pour récolter les données émises par les capteur et les envoyer à l'apiculteur. Une forte consommation de la ruche signifierait un système d'alimentation plus développé.
Avis d'un agriculteur professionnel. (Donner identité ?)¶
Après une prise de contact avec un apiculteur devenu professionnel il y a quelques années et passionnée par le domaine depuis plus de 10 ans, il me fit comprendre que dans le cas d'une apiculture destinée uniquement à la production de miel et non-orientée vers la recherche, seul le poids et la température externe étaient nécessaires (le poids étant beaucoup plus important). Selon lui, un capteur de température intérieure serait inutile car il ne permettrait pas de quantifier la température du centre de la grappe. trouver pourquoi humidité inutile : visible direct sur ruche ? Se documenter humidité sol. .
Capteurs des paramètres¶
Capteurs de ruches¶
| Capteur | Unité | Utilité |
| Accéléromètre | dB, Hz | Reconnaitre des comportements en fonction des fréquences émises par les abeilles |
| Capteur de température | °c | Surveiller l'activité des abeilles |
| Humidité relative | pourcentage | |
| balance openhive scale | g/kg | détection des maladies, de l'essaimage, detection des attaques, detection renversement, |
| capteur de pollution (openQCM) | ||
| capteur de phéromone (Nicolas Bréard) |
Capteur température¶
| Produit | Plage de mesure(°C) | Précision | Drift (1000 heures à la température max) | Type de capteur | dimensions | consommation électrique | Prix | Commentaire |
| DS18B20+ T&R | -55°C - +125°C | ±0.5°C entre -10°C et +85°C | ±0.2 °C | semi-conducteur | Version étanche : longueur : 50mm diamètre : 6mm Version standard (TO-92) : 5 mmx 4 mm x 4 mm |
3mWh - 5,5mWh | sonde étanche : 8 € (GoTronic), version standard : 2,70 € (komposantElectronic) | "étanche", précis, assez cher |
| DHT11 | 0°C - 50°C | ±2°C | non spécifié | thermistance | 15.5 mm x 12 mm x 5.5 mm, | mesure : 0.1 Wh - 0.165 Wh, standby : 198 μWh - 395μwH | 2.90 € | permet de mesurer également l'humidité, plage de température courte, peu précis |
| LM35D | 0°C - 100°C | ±0.5°C | ±0.08°C | capteur analogique | version standard : 4.7mm x 4.7 mm x 4 mm | 0.24mWh (4 V) - 1.8mWh (30 V) | ~ 1 € (Mouser) | Peu cher. |
| BME280 | -40 - +85 °C | ±0.5 °C | ±0.05 °C par an | thermistance | 2.5 mmx 2.5 mm x 0.93 mm | mode veille : 0,171 μWh - 0.36μWh, mode mesure (tous les capteurs) : 6.156 μWh - 12.6 μWh | 4 € (mouser) | mesure également la pression et l'humidité. |
| "https://www.bosch-sensortec.com/media/boschsensortec/downloads/datasheets/bst-bme688-ds000.pdf |
Après mure réflexion, nous prendrons le BME 280 pour le premier prototype de la ruche. La carte électronique se trouvant à l’extérieur de la ruche, il faudra utiliser une nappe passant à l'intérieur de la ruche pour la relier au capteur BME280 qui sera à l'intérieur de a ruche.
Pour la température extérieure, ils sera préférable d'utiliser le DS28B20 version sonde qui est entièrement étanche
Capteur de fréquence (accéléromètre)¶
| Produit | Type | nombre d'axes | Plage de fonctionnement (°C) | Plage de mesure(Hz) | Plage de mesure (g) | Sensibilité | dimensions | consommation électrique | Prix | Commentaire |
| ADXL345 | numérique | 3 | -40°C - +85°C | 0 - 3200 Hz | ±2 g à ±16 g | 32 LSB/g pour ±16g | 3 mm x 5 mm x 1mm | mesure : 57,5 μWh, standby : 0,25mWh | 3,80 € (open circuit) | Pas cher, plage de sons correct. |
| LIS2DW12TR | numérique | 3 | -40°C - +85°C | 1.6 - 1600 Hz | ±2 g à ±16 g | 7.8 mg/LSB | 3 mm x 3 mm x 2 mm | mode basse consommation : 1.62 μWh à 3.6 μWh, mode ultra basse consommation : 81 nWh à 180 nWh | 5 € (botland) | Très petit, plage de son assez basse |
| LSM6DS3TR-C | numérique | 3 | -40 - +85°C | 1-1000 Hz | ±2 g à ±16 g | 2048 LSB/g | 4 x 4 x 0.9 mm | mode basse consommation : 23.75 μWh - 34.6 μWh mode consommation normale : 1,1875 mWh - 1.73 mWh | 4 € (GoTronic) | Très précis, attention, celui-ci possède 6 pin |
Le ADXL345 possédant une grande plage de fréquence et ayant une consommation plutôt basse, il sera choisi pour le premier prototype.
Après une discussion avec Hamida Hallil, nous examinerons les micros micro-piézoélectriques et les comparerons au accéléromètres.
| Produit | Type | nombre d'axes | Plage de fonctionnement (°C) | Plage de mesure(Hz) | Plage de mesure (g) | Sensibilité | dimensions | consommation électrique | Prix | Commentaire |
| SEN-09196 | 8 |
Capteur de communication¶
Suite aux conseils de Monsieur Bréard, nous prendrons un outil de communication utilisant la technologie loraWAN.
Les paramètres à prendre en compte pour une antenne loraWAN sont :
- La fréquence. En Europe elle est de 868 MHz.
- Le Gain représente la force du signal, il est proportionnel à la distance à laquelle peut communiquer une antenne.
- Bande passante : La bande passante détermine l'importance du transfert de données.
- "Perte de retour" (return loss) : Permet de mesurer la réflexion du signal. une perte de retour basse garantie un signal qui peut traverser de grandes distances.
- VSWR (Voltage standing wave ratio) : Le VSWR permet de mesurer la correspondance de l'antenne avec le circuit. Plus il est bas, mieux c'est
source paramètres : https://novotech.com/blogs/news/lora-antennas-the-best-way-to-reach-the-potential-of-your-lorawan
L’antenne nécessite aussi d'être omnidirectionnelle.
| Produit | Fréquence | Gain | Bande Passante | "Perte de retour" | VSWR | Consommation |
| LoRa-E5-HF | 868 MHz | 158dB | 300bs to 50 Kbps | Non spécifié | non spécifié | Standby : 2.1 uA, Measurement : max 111 mA |
Après une concertation de groupe, il nous apparaît plus efficace de placer des modules wi-fi ou bluetooth sur chaque carte. Les modules permettraient une connexion à une ruche centrale qui communiquerait avec l'apiculteur par le système loraWAN. De la même manière, une station météo unique permettrait de mesurer la température, la pression atmosphérique et la concentration en vox extérieure de chaque ruche.
Simulation¶
Kicad¶
Partie schématique¶
Le schéma du circuit sera réalisé sur Kicad. La seule différence avec celui de M. Nicolas Bréard sera le remplacement du capteur BME 680 par un BME 688 .
Le BME 688 a un intervalle de détection plus élevé et peut être entrainé a détecter différents gaz en utilisant BME AI-Studio .
Partie PCB¶
Il nous a été fait part d'un mauvais fonctionnement de l'antenne dans le version 1 du circuit. En effet, pour un fonctionnement optimal, la piste menant à l'antenne doit être droite de manière à éviter les pertes. La longueur de la piste étant proportionnelle au décalage de la phase, il est nécessaire de la raccourcir. Enfin, l'impédance de la piste doit être semblable à celle de l'antenne, à savoir 50 Ohms.
Le circuit est un FR4 . La ligne alimentant l'antenne est coplanaire sur un plan de masse. L'antenne loraWAN fonctionne à une fréquence de 868 Mhz. Le materiau conducteur est le cuivre
Ce type de circuit donne les paramètres suivants hhh
- Une constante diélectrique Ɛr entre 3.8 et 4.8. Nous prendrons la valeur 4.3
- Une perte diélectrique (facteur de disspation) tanδ entre 0.02 et 0.03. Nous prendrons 0.02
- La résistivité électrique du conducteur (cuivre) ρ de 1.724 * 10^-08
- La hauteur H du substrat est de 1.57 mm
- L'épaisseur du ruban (plating thickness en anglais) est de 0.035 mm
- La perméabilité relative μ du cuivre est de 0.999994. Nous l'arrondirons à 1.
Version 1 de l'antenne¶
Sur la version 1, la piste fait 8.578 mm de longueur L, une épaisseur W de 0.3 mm et un gap S (voir schéma si dessous) de 0.3.
En utilisant l'outil de calcul intégré de Kicad, nous obtenons une impédance de 96.5228 Ohm et un angle de retard de phase de 14.7147 degrés.
En le simulant sur qucs, son abaque de Smith montre un signal perturbé. En effet, un résultat optimal serait un point centré sur les 2 axes.
Version 2 de l'antenne¶
l'angle dépend de la longueur tandis que la largeur et le gap (S) influencent l'impédance