Duales Sensor-System für Bienenbeuten

  • Veröffentlicht am: 20.07.2021

Der zweiköpfige Janus als Namensgeber für ein zweifaches Sensor-System. Foto: Groume/Flickr, CC BY-SA 2.0

Ein zweifaches Sensor-System, ein Sensor vor dem Flugloch zur Überwachung der Flugaktivitäten und ein in der Beute angebrachter Sensor zur Aufzeichnung der Schwingungen durch die Bienenaktivitäten, kann zuverlässig Schwarmverhalten vorhersagen und Räuberei anzeigen.

Das Sensor-System haben die Entwickler nach dem römischen Gott des Anfangs und des Endes benannt: Janus. Auslöser für die Benennung war seine Darstellung mit einem Doppelgesicht – eines schaut nach vorne und das andere nach hinten.

Die zwei Gesichter des Janus-Systems sind zwei Sensoren, die in entgegengesetzte Richtungen schauen: Ein Sensor überwacht die Aktivitäten der Bienen außerhalb und einer innerhalb des Volkes.

Außerhalb der Bienenbeute wird als Bewegungsmelder ein Doppler-Radar eingesetzt. Das System ist auch in Fahrzeugen zur Vermeidung von Kollisionen zu finden. Hier wird der Sensor zur Beobachtung der Bienenflugaktivitäten eingesetzt.
Durch das Verlassen der Bienen am Eingang des Bienenstocks verschiebt sich die Dopplerfrequenz des verwendeten 24-GHz-CW-Radars über eine Entfernung von etwa 2 m von 0 Hz auf etwa 800 Hz.

Der Vibrationssensor im Inneren des Volkes entspricht einem piezoelektrischen Wandler. Üblicherweise wird er für Tonabnehmer in Akustikgitarren genutzt. Der Sensor wird fest an der Außenwand eines hölzernen Bienenstocks über dem Flugloch befestigt. Der Wandler wird an einen Audioverstärker mit einer Verstärkung von etwa 70 dB und einem Frequenzgang von 300 bis 2000 Hz angeschlossen.
Die Frequenzen der aufgenommenen Signale sind stark von den Resonanzeigenschaften der Bienenbehausung und seinem Inhalt abhängig.

Die Untersuchungen im Rahmen einer Studie wurden mit identischen Sensoren an drei Bienenstöcken durchgeführt.
Alle Ereignisse wurden visuell bestätigt, insbesondere die Werte für die Radar- und Vibrationsmessungen waren sehr hoch und korrelierten stark.
Während Räuberei war das Schwingungsniveau signifikant höher und hält den größten Teil des Tages an.

Die Beobachtungen im Verlauf der Saison zeigten, dass ungewöhnliche Aktivitäten nicht immer mit den erwarteten Idealfällen übereinstimmten, was zu Fehlalarmen führte.

Bei einem Bienenvolk wurde der Raum absichtlich begrenzt, um Schwärme auszulösen. Im Anschluss schwärmte das Volk tatsächlich fünfmal, was das Janus-System stets anzeigte. Ungefähr zehn Tage vor dem primären Schwarm wurde eine verminderte Aktivität festgestellt, die sich jedoch als schwierig erweist, sie automatisch im Voraus auszuwerten.

Der Studienautor Herbert M. Aumann strebt eine kommerzielle Verwertung des Janus-Systems an und hat dazu das Unternehmen MaineBiosensors LLC gegründet. Ein Patent wurde durch seine Universität beantragt. Mithilfe der Kommerzialisierung soll es gelingen, bessere Vorhersagen treffen zu können und das System über das Internet und Apps erreichbar zu machen.
Das Unternehmen nennt die Janus-Weiterentwicklung HiveSentry.

Literaturstelle: 

H. M. Aumann, M. K. Aumann and N. W. Emanetoglu, "Janus: A Combined Radar and Vibration Sensor for Beehive Monitoring," in IEEE Sensors Letters, vol. 5, no. 3, pp. 1-4, March 2021, Art no. 1500204, doi: 10.1109/LSENS.2021.3056870.

Die Studie ist in vollem Umfang frei zugänglich (Open Access).
Indexierung