BeeMonitor: Aplikasi Manajemen Peternakan Lebah Cerdas

Komponen dan Perlengkapan

• Arduino Nano 33 BLE Sense
• Kabel USB-A ke Micro-USB

Aplikasi dan Layanan Online

• Arduino IDE
• Edge Impulse Studio
• Android Studio

Tentang Proyek

Pengantar

Kami akan menyajikan pengembangan aplikasi kontrol lebah yang membantu pengrajin lebah dalam produksi madu dan produk lainnya yang efisien. Aplikasi ini mencakup bidang peternakan lebah. Kami melihat motivasi dalam membantu pengrajin lebah untuk mengontrol lebah dan seefisien mungkin. Ini akan memudahkan pengrajin lebah untuk bekerja berjam-jam pada sarang lebah individual. Ide adalah bahwa berdasarkan suhu dan kelembaban, aplikasi menawarkan wawasan tentang kondisi keluarga lebah di sarang tertentu dan deteksi peristiwa khusus yang disebut serehan. Ini adalah peristiwa di mana keluarga lebah terbagi menjadi dua bagian. Satu bagian tetap di sarang dan bagian lain meninggalkan sarang dan menemukan rumah baru. Bagian pertama tetap di sarang dan menunggu ratu baru menetas, sementara bagian setengah meninggalkan sarang bersama ratu lama. Di sini penting bahwa pengrajin lebah mengambil tindakan tepat waktu. Dia akan dibantu oleh aplikasi kontrol lebah yang mengenali peristiwa tersebut berdasarkan pemrosesan suara dengung lebah.

Solusi

Karena pengrajin lebah individual biasanya memiliki kuantitas besar sarang dan consequently juga banyak kotak lebah, pemeriksaan manual sarang individual membutuhkan banyak waktu. Dengan bantuan aplikasi kami, pengrajin lebah terhubung ke sarang individual melalui terminal seluler dan koneksi Bluetooth, di mana ia dapat melihat kesehatan keluarga lebah. Selain itu, aplikasi akan memperingatkan pengrajin lebah dalam kasus serehan sehingga dia akan dapat mengambil tindakan tepat waktu dan lebah tidak melarikan diri ke alam, yang akan mengurangi produksi madu.

Deskripsi

Sistem terdiri dari mikrokontroler Arduino Nano BLE 33 Sense, yang juga berisi mikrofon pada papan sirkuit cetaknya. Dengan bantuan algoritma yang berjalan pada mikrokontroler, pengontrol mendengarkan dengung lebah dan, dengan bantuan model yang telah dipelajari, mengenali perbedaan dengung lebah, ketika ratu ada di sarang dan ketika tidak. Selain deteksi kelahiran, Arduino juga mencakup sensor suhu dan kelembaban. Dengan bantuan data ini kami dapat menentukan kondisi atau kesehatan keluarga lebah yang berada di sarang. Karena tujuannya adalah konsumsi energi rendah, sistem mengukur kondisi hanya beberapa kali sehari, atau dalam periode waktu antara pukul 10 pagi dan 1 siang, di mana kemungkinan serehan paling besar. Sisanya hari, perangkat sebagian besar idle dan tidak mengonsumsi energi.

Model Pembelajaran Mesin

Deskripsi prosedur EdgeImpulse

• Tangkap data menggunakan mikrofon

Pertama, kami menangkap dengung lebah menggunakan mikrofon untuk mengumpulkan data yang menjadi dasar untuk model pembelajaran.

• Analisis spektral suara

Data kemudian diproses menggunakan spektrogram.

• Membangun model menggunakan jaringan saraf

Spektrogram adalah input untuk jaringan saraf, yang digunakan untuk melatih model. Setelah perhitungan ulang yang lama, kami mendapatkan hasil, yang diberikan dalam matriks yang menunjukkan kinerja pengenalan model.

• Buat perpustakaan dan unggah ke Arduino

Akhirnya, kami membuat perpustakaan untuk diunggah ke papan Arduino.

Hardware

• Arduino Nano BLE 33 Sense
• Daya baterai
• Terminal seluler Android

Konektivitas

Untuk menerima data dari Arduino ke aplikasi di ponsel Android kami menggunakan opsi konektivitas bluetooth. Arduino Nano BLE 33 Sense menawarkan modul bluetooth pada papan sirkuitnya. Komunikasi ini memungkinkan Anda untuk terhubung ke Arduino di dalam sarang dan memiliki jarak dari sarang tempat tidak ada risiko gigitan lebah.

Aplikasi Android

Selanjutnya, kami telah merancang aplikasi Android yang perlu kita gunakan untuk terhubung ke Arduino Nano BLE 33 Sense dan mulai mengunduh data serta peringatan tentang status keluarga lebah.

1. Menghubungkan ke perangkat di dalam sarang

2. Layar utama dengan data suhu dan kelembaban serta peringatan peristiwa.

Di bawah Anda dapat melihat peringatan yang dikirim perangkat Arduino ke aplikasi Android.

Konsep Operasi

Buat Sendiri!

Instruksi untuk menguji sistem kami.

Langkah 1 Unduh lingkungan program .ino untuk memprogram Arduino ble 33 sense. Kompilasi kode dan kirim ke papan Arduino.

https://www.arduino.cc/en/software

Langkah 2 Unduh aplikasi ke perangkat Android Anda (file .apk di lampiran)

Langkah 3 Pasang perangkat Arduino di sarang.

Langkah 4 Menghubungkan ke perangkat dengan koneksi bluetooth

Peningkatan

• Meningkatkan model pembelajaran mesin dengan meningkatkan database dengung lebah.
• Tambahkan fitur tambahan ke aplikasi Android
• Kami melihat peningkatan dalam membangun database informasi sarang pada jaringan LoraWan, di mana data dapat dikirim ke server dan diakses kapan saja, di mana saja.

Kesimpulan

Kami senang menyajikan ide kami dan berbagi dengan Anda proyek yang dapat Anda coba di lingkungan Anda sendiri. Kami percaya bahwa kami berada di jalur yang tepat untuk membuat pekerjaan pengrajin lebah lebih mudah dengan perbaikan lebih lanjut. Anda juga dapat berkontribusi untuk meningkatkan model dengan meningkatkan database rekaman dengung lebah. Ini akan membuat sistem lebih akurat dan kurang sensitif terhadap gangguan. Terima kasih!

Kode

• Arduino Nano ble 33 sense
• ei-smartbees-arduino-1.0.6.zip

Perpustakaan dengan model pembelajaran mesin tersedia sebagai unduhan.

Aplikasi Android: https://github.com/TCodingB/BeeMonitor.git

File APK untuk perangkat Android: https://github.com/TCodingB/BeeMonitor/tree/main/apk/debug