Informação adicional

Hoje em dia, os apicultores enfrentam uma série de desafios na manutenção e gestão das suas colmeias. Uns relacionam-se com ameaças naturais como ataques de espécies inimigas (vespas asiáticas) e incêndios (com consequências na falta de alimento a curto prazo), outros relacionam-se com problemas sanitários das abelhas (vírus, varrose, loque europeia e americana, nosemose, etc), outros prendem-se com a própria organização da colónia, como a perda da abelha rainha, desenvolvimento de colónias zanganeiras e ainda outros como a intoxicação por pesticidas, fome (por falta de alimento na sua área de cobertura). Finalmente outro grupo relaciona-se com atividades humanas ilícitas (furtos). Também se verifica alguma dificuldade em controlar a temperatura interna e externa das colmeias (a área da colmeia deve ser mantida entre os 34º e 35ºC, de modo a proporcionar um ambiente ideal para o desenvolvimento das crias), assim como a dificuldade em controlar o peso das colmeias (uma quantidade excessiva de mel pode danificar a estrutura).

Cientes da importância das abelhas na preservação da vida na Terras, assim como o contributo para uma melhoria na produção de mel, o presente projeto tem como objetivo colocar a tecnologia ao serviço das abelhas e contribuir com ações concretas para a sua preservação. Será o nosso contributo para a sustentabilidade do planeta.

Desta forma estaremos a endereçar dois ODS: 13 - ação climática e 15 - proteger a vida terrestre.

Foi estabelecido um protocolo com um apicultor de Arouca (zona remota onde há pouca cobertura de comunicações) e através do LoRa (tecnologia livre, gratuita e sem depência com operadores da rede móvel) e de uma rede de sensores vamos tentar observar e ler diversos parâmetros, de modo a podermos combater algumas destas adversidades.

Acreditamos no impacto que este projeto pode ter na preservação e aumento do número de colmeias e desta forma contribuir para o papel fundamental da polinização das abelhas, tão ameaçado pelos incêndios, poluição, desflorestação e ameaças naturais.

O projeto

O nosso projeto consiste em monitorizar um colmeal com a utilização da rede LoRa e um conjunto de sensores.

Inicialmente, iremos instalar um ESP32 com LoRa onde vão estar ligados um conjunto de sensores em três colmeias numa área remota de 5km2.

No interior da colmeia usaremos sensores de humidade, de modo a permitir que o apicultor consiga controlar de uma forma mais eficaz a humidade no interior da colmeia garantindo assim a saúde das abelhas, e sensores de temperatura (as flutuações de temperatura têm grande influência na saúde da colónia, em particular no desenvolvimento do parasita varroa). Já no exterior, utilizamos sensores de peso, para que o apicultor conheça a evolução da população da colmeia assim como da sua produção; um GPS que permita localizar as colmeias acautelando um eventual furto das mesmas; Sensores de movimento (infravermelhos, ultra sons e de tilt); sensores para testar a qualidade do ar, ou seja, para identificar a presença de gases prejudiciais quer para o apicultor quer para as abelhas.

À entrada da colmeia existe uma harpa que evita o voo das vespas asiáticas entre colmeias. Através de sensores de corrente e tensão, conseguiremos saber os seus “ciclos de ataque”. A análise do registo de todas as tentativas de intrusão poderá permitir que sejam identificados padrões. Esta informação será preciosa no combate a esta praga.

Em toda a comunicação entre os dispositivos, será usada a radiofrequência. Em cada colmeia será instalada uma “pequena central de leitura de sensores” que comunicarão com um concentrador, que será instalado numa zona de fácil acesso para o apicultor.

Por fim, disponibilizamos toda esta informação através da Internet que estará disponível através de uma APP.

Descrição da solução

Os colmeais estão muitas vezes situados em zonas remotas, de difícil acesso e com uma fraca ou quase inexistente cobertura das redes 3G, 4G e 5G. A comunicação neste contexto, apesar de necessária, é muitas vezes simplesmente impossível. Mesmo nos casos em que é possível, torna-se uma opção extremamente cara.

Conforme foi referido usaremos a rede LoRA para resolver este problema. A nossa solução passa por instalar em cada colmeia do apiário uma pequena “Central de sensores” aliada a uma harpa:

Como podem observar na imagem, à entrada da colmeia existe uma harpa que evita a entrada das vespas asiáticas, espécie altamente ameaçadora para as abelhas, dentro das colmeias. Para além disso, através de sensores de corrente e tensão, conseguiremos saber, em direto, o número de intrusões.

Tal como já foi referido, serão utilizados diversos sensores que permitirão ao apicultor retirar inúmeros dados sobre, por exemplo, a humidade e a temperatura interiores das colmeias, o peso das mesmas, a sua localização e até a análise da qualidade do ar exterior.

Para o acesso rápido, direto e sobretudo sem custo a todas estas informações será utilizada a radiofrequência. Todas as pequenas centrais de leitura de sensores, comunicarão com um concentrador que estará ligado à Internet.

Por fim, pretende-se disponibilizar toda esta informação em tempo real através do LoRaWAN. Deste modo, o apicultor com um dispositivo móvel conseguirá rapidamente supervisionar, controlar e monitorizar o seu colmeal!

Termos técnicos

Lora

Em poucas palavras, LoRa é uma tecnologia de radiofrequência que permite comunicações em longas distâncias com baixo consumo de energia elétrica. Inclusive, o nome LoRa vem de Long Range. Em termos de frequências de operação, a tecnologia LoRa utiliza frequências sub-gigahertz (abaixo de 1GHz), em bandas dedicadas. O sistema de comunicação LoRA precisa, por isso, de uma cobertura 3G, 4G e 5G. Possui um alcance e autonomia muito grandes, tendo um raio de distância de pelo menos 10km em zonas rurais e uma duração expectável de 10 anos. Para além disto, o LoRa possui nativamente grande imunidade às interferências. Relativamente ao custo, em comparação com soluções da mesma ordem de grandeza de alcance físico, o LoRa é uma das que apresenta melhores relações custo/benefício. Posto isto, a utilização do LoRa neste projeto é interessante pelo facto de ser capaz de transmitir informações, utilizando uma banda de frequências baixas, necessárias para a monitorização da colmeia, aliado a dispositivos de baixo consumo.

ESP32

ESP32 é um microcontrolador de baixo custo e baixo consumo de energia, que integra Wi-Fi, Bluetooth, LoRa e GPS (a versão que pretendemos usar).

(adaptado de https://en.wikipedia.org/wiki/ESP32)