IntelliBeeHive: Una Nueva Herramienta para Apicultores
Un sistema que ofrece monitoreo de salud en tiempo real para colonias de abejas.
― 7 minilectura
Tabla de contenidos
Las abejas son vitales para nuestro medio ambiente y agricultura. Ayudan a polinizar muchas plantas, incluyendo cultivos que valen miles de millones de dólares. Sin embargo, las poblaciones de abejas están disminuyendo por varios problemas, como enfermedades y plagas. Una de las mayores amenazas es el Ácaro Varroa, que puede dañar a las abejas y debilitar sus colonias. Para combatir estos problemas, creamos IntelliBeeHive, un sistema que monitorea las actividades y la salud de las abejas.
¿Qué es el Sistema IntelliBeeHive?
IntelliBeeHive es una herramienta diseñada para ayudar a los apicultores proporcionando información en tiempo real sobre sus colmenas. Utiliza cámaras y Aprendizaje automático para rastrear las actividades de las abejas en la entrada de la colmena. El sistema verifica cuántas abejas entran y salen, cuánto polen recolectan y si hay ácaros Varroa presentes. Todos estos datos se envían a un sitio web donde los apicultores pueden acceder fácilmente.
¿Por qué monitorear las abejas?
Monitorear es esencial porque ayuda a los apicultores a entender cómo están sus abejas. Las abejas sanas son activas y recogen polen. Si se ven menos abejas, podría indicar problemas como enfermedades o una infestación de ácaros Varroa. Cuanto más sepamos sobre nuestras abejas, mejor las podemos proteger.
¿Cómo funciona?
El sistema IntelliBeeHive utiliza una cámara colocada en la entrada de la colmena. Esta cámara graba videos de las abejas mientras entran y salen. Las imágenes grabadas se procesan para identificar abejas individuales y rastrear sus movimientos.
Aprendizaje Automático
Para reconocer a las abejas, el sistema utiliza aprendizaje automático, un tipo de inteligencia artificial. Se ha entrenado para detectar abejas, polen y ácaros Varroa en las grabaciones. Entrenar al sistema implicó recoger numerosos videos de abejas y etiquetarlos. Esto ayudó al sistema a aprender qué buscar.
Datos en Tiempo Real
La cámara captura videos cada cinco minutos. Después de grabar, las imágenes se analizan para determinar cuántas abejas entraron y salieron de la colmena, cuánto polen se recolectó, y si se detectaron ácaros. Esta información se actualiza en el sitio web de IntelliBeeHive.
Componentes del Sistema
- Cámara - La cámara graba abejas en la entrada de la colmena.
- Jetson Nano - Esta pequeña computadora procesa los datos de video. Es lo suficientemente potente para ejecutar los algoritmos de aprendizaje automático.
- Aplicación Web - Los apicultores utilizan esta plataforma en línea para ver datos sobre sus colmenas.
Importancia de la Salud de las Abejas
Las abejas juegan un papel crucial en nuestros ecosistemas. Polinizan muchas plantas, lo que lleva a la producción de frutas y verduras. Si las poblaciones de abejas disminuyen, puede tener un gran impacto en el suministro de alimentos y en el equilibrio ecológico general.
Ácaros Varroa y su Impacto
Los ácaros Varroa son pequeños parásitos que se adhieren a las abejas. Se alimentan de los nutrientes de las abejas y pueden transmitir virus. Una colonia con incluso unos pocos ácaros puede enfrentar riesgos serios. Monitorear estos parásitos es una parte clave para mantener a las abejas saludables.
Métodos de Monitoreo Tradicionales
Antes de IntelliBeeHive, los apicultores usaban métodos manuales para comprobar infestaciones de ácaros. Los métodos comunes incluían rodillos de azúcar y tableros pegajosos. Estas técnicas pueden ser efectivas, pero a menudo requieren matar algunas abejas y pueden ser muy lentas.
Ventajas de IntelliBeeHive
El sistema IntelliBeeHive ofrece varios beneficios:
- Monitoreo No Invasivo: A diferencia de los métodos tradicionales, nuestro sistema no daña a las abejas.
- Económico: Los materiales utilizados para construir el sistema son asequibles, lo que lo hace accesible tanto para aficionadas como para apicultores comerciales.
- Fácil de Usar: Los apicultores pueden revisar fácilmente la actividad de la colmena a través de un portal web.
Detalles Técnicos
Construcción del Sistema
El diseño del sistema IntelliBeeHive fue modular. Cada parte se imprimió en 3D por separado, lo que permitió ajustes y reparaciones fáciles. Los componentes principales incluyen:
- Caja Superior: Aloja la cámara y otros electrónicos.
- Sala de Cámara: Protege la cámara mientras le permite capturar imágenes sin deslumbramiento.
- Marco de Malla: Ayuda a gestionar el movimiento de las abejas al entrar y salir de la colmena.
Mejoras en el Diseño
Al principio, enfrentamos problemas con el calor y la presión que causaban deformaciones en los materiales impresos en 3D. Para solucionarlo, cambiamos a un diseño de madera, que es más resistente. Este cambio redujo el tiempo requerido para construir la caja y mejoró la durabilidad general.
Recolección de Datos
Los datos recolectados de las abejas incluyen:
- Conteo de Abejas: Cuántas abejas están entrando y saliendo.
- Recolección de Polen: Cuánto polen traen las abejas a la colmena.
- Detección de Ácaros: Señales de ácaros Varroa en las abejas.
Resumen de la Aplicación Web
IntelliBeeHive tiene un sitio web donde los apicultores pueden ver datos en tiempo real de sus colmenas. El sitio está diseñado para ser sencillo, lo que facilita a los usuarios navegar.
Tipos de Usuarios
Hay diferentes roles de usuario en el sitio web:
- Todos los Usuarios: Cualquiera puede acceder a la página de demostración de colmenas, que muestra un resumen básico de las actividades de la colmena.
- Usuarios Registrados: Apicultores que se registran pueden acceder a información más detallada.
- Usuarios Admin: Pueden gestionar cuentas de usuarios y datos de la colmena.
Acceso a la Información
Los usuarios registrados ingresan sus datos en la página de registro. Después de la verificación, pueden iniciar sesión y acceder a estadísticas detalladas sobre sus colmenas. El sistema envía actualizaciones cada cinco minutos, por lo que los usuarios siempre tienen información actual.
Visualización de Datos
En la página de alimentación de la colmena, los usuarios pueden ver estadísticas en vivo, gráficos y tablas que ilustran la salud y actividad general de la colmena. Estos datos están formateados claramente para facilitar la comprensión.
Funcionamiento del Sistema de Monitoreo
El sistema IntelliBeeHive funciona durante las horas de luz, ya que la cámara no soporta visión nocturna. Graba videos continuamente, proporcionando datos para análisis.
Mejoras Futuras
Hay varias posibilidades para mejorar el sistema IntelliBeeHive:
- Capacidad de Visión Nocturna: Añadir cámaras que puedan funcionar en poca luz permitiría monitoreo 24/7.
- Datos Reales de Ácaros Varroa: Usar ácaros Varroa reales en lugar de marcadores mejoraría la precisión de detección.
- Pruebas Globales: Colaborar con apicultores de todo el mundo para probar el sistema en diferentes entornos proporcionaría comentarios valiosos.
Conclusión
El sistema IntelliBeeHive representa un avance significativo en el monitoreo de la salud de las abejas. Al proporcionar datos en tiempo real sin dañar a las abejas, ofrece a los apicultores una forma efectiva de asegurar que sus colonias prosperen. Con mejoras y expansiones continuas, IntelliBeeHive podría tener un impacto duradero en las prácticas apícolas alrededor del mundo.
Título: IntelliBeeHive: An Automated Honey Bee, Pollen, and Varroa Destructor Monitoring System
Resumen: Utilizing computer vision and the latest technological advancements, in this study, we developed a honey bee monitoring system that aims to enhance our understanding of Colony Collapse Disorder, honey bee behavior, population decline, and overall hive health. The system is positioned at the hive entrance providing real-time data, enabling beekeepers to closely monitor the hive's activity and health through an account-based website. Using machine learning, our monitoring system can accurately track honey bees, monitor pollen-gathering activity, and detect Varroa mites, all without causing any disruption to the honey bees. Moreover, we have ensured that the development of this monitoring system utilizes cost-effective technology, making it accessible to apiaries of various scales, including hobbyists, commercial beekeeping businesses, and researchers. The inference models used to detect honey bees, pollen, and mites are based on the YOLOv7-tiny architecture trained with our own data. The F1-score for honey bee model recognition is 0.95 and the precision and recall value is 0.981. For our pollen and mite object detection model F1-score is 0.95 and the precision and recall value is 0.821 for pollen and 0.996 for "mite". The overall performance of our IntelliBeeHive system demonstrates its effectiveness in monitoring the honey bee's activity, achieving an accuracy of 96.28 % in tracking and our pollen model achieved a F1-score of 0.831.
Autores: Christian I. Narcia-Macias, Joselito Guardado, Jocell Rodriguez, Joanne Rampersad-Ammons, Erik Enriquez, Dong-Chul Kim
Última actualización: 2023-09-16 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2309.08955
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.08955
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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