استفاده از دوربین مادون قرمز برای پایش کلنی‌های زنبور عسل

استفاده از دوربین مادون قرمز برای پایش کلنی‌های زنبور عسل

در مقاله ماه گذشته، درباره استفاده از دوربین‌های مادون قرمز برای بررسی کلنی‌های زنبور عسل پیش از انتقال آن‌ها به کامیون‌ها و جابه‌جایی توضیح دادم. پس از رسیدن کلنی‌ها به کالیفرنیا، بیل فلوک، صاحب زنبورستان آرلی، با من تماس گرفت و گزارش داد که برخی از کلنی‌ها آنگونه که در تصاویر مادون قرمز گرفته‌شده از جلوی کندوها در انبار زمستانی به نظر می‌رسیدند، قوی نبودند. زنبورها نزدیک به ورودی جلویی کندو جمع شده بودند. این کلنی‌ها ملکه‌دار و زنده بودند و از نظر ظاهری وضعیت خوبی داشتند، اما اندازه تجمع فشرده زنبورها کوچک‌تر از حد انتظار بود.

این تجربه درس مهمی به ما آموخت. بهتر است هر کندو را دست‌کم از دو زاویه با دوربین مادون قرمز بررسی کنیم، از جلو و بالا یا از جلو و پشت کندو. تصویربرداری از کنار کندو می‌تواند گمراه‌کننده باشد، به‌ویژه اگر یک یا چند قاب عسل بین دیواره کناری و تجمع فشرده زنبورها قرار داشته باشد یا اگر تغذیه‌کننده‌ای به دیواره خارجی کندو آویزان باشد.

تصویربرداری با دوربین مادون قرمز

هنگام استفاده از دوربین مادون قرمز، شما گرمای سطح خارجی کندو را ثبت می‌کنید. این فناوری نمی‌تواند به‌طور کامل از دیواره‌های کندو عبور کند و داخل آن را نشان دهد. هر عاملی که میان تجمع فشرده زنبورها و سطح بیرونی کندو قرار گیرد، می‌تواند بر دقت تصاویر حرارتی تأثیر منفی بگذارد؛ عواملی مانند پوشش‌های عایق زمستانی، درپوش‌های داخلی کندو، قاب‌های پر از عسل، تغذیه‌کننده‌ها، درپوش‌های عمیق اضافی یا سطوح بازتابنده مانند رنگ نقره‌ای یا درپوش‌های آلومینیومی، ممکن است باعث خطا در تحلیل دما یا تفسیر اشتباه از تصاویر شوند.

برخی مواد مانع عملکرد صحیح دوربین می‌شوند. دوربین‌های مادون قرمز می‌توانند از اکثر پلاستیک‌های شفاف یا مات تصویربرداری کنند. برای مثال، اگر دست خود را پشت یک ورق پلاستیک شفاف نگه دارید، هم تصویر بصری دست دیده می‌شود و هم دوربین الگوی حرارتی آن را ثبت می‌کند. اما اگر به جای پلاستیک از شیشه استفاده کنید، دست همچنان با چشم دیده می‌شود، ولی دوربین مادون قرمز قادر به تشخیص آن نخواهد بود. یک ورق پلاستیک سیاه مانع دیدن دست با چشم می‌شود، اما رنگ سیاه برای تصویربرداری مادون قرمز بسیار مناسب است.

ارزیابی بصری و نرم‌افزاری تصاویر

در مقالات پیشین، من و وایات مگنوم کاربردهای گوناگونی از دوربین‌های مادون قرمز را بر اساس ارزیابی بصری و تفسیر کیفی تصاویر معرفی کردیم. اما تیم ما اکنون در تلاش است تا این فناوری را به ابزاری برای ارزیابی عددی و دقیق تبدیل کند. در حالت ایده‌آل، می‌توان کندویی را تصویربرداری کرد و نرم‌افزاری به‌سرعت وضعیت کلنی را در دسته‌هایی مانند «مرده»، «ضعیف»، «مشکوک»، یا «قوی» طبقه‌بندی کند یا حتی نمره‌ای به آن اختصاص دهد.

صرف‌نظر از نوع استفاده، رزولوشن و دقت دوربین اهمیت زیادی دارند. پیش‌تر درباره اهمیت رزولوشن دوربین‌ها صحبت کرده‌ام. در این مقاله، بر دقت دوربین، دستکاری تصاویر، تحلیل داده‌ها، و نرم‌افزارهای گزارش‌گیری برای دوربین‌های FLIR تمرکز می‌کنم. تولیدکنندگان دیگر نیز نرم‌افزارهای مشابهی دارند. ما بیشتر با نرم‌افزار رایگان FLIR Tools، که همراه دوربین‌های FLIR ارائه می‌شود، و نرم‌افزار ResearchIR، که برای کاربردهای پژوهشی و علمی طراحی شده، آشنا هستیم.

آیا خرید نرم‌افزار ResearchIR لازم است؟ خیر، مگر اینکه در زمینه پژوهش فعالیت کنید. این نرم‌افزار ابزاری عالی اما گران‌قیمت است و نمی‌تواند به‌صورت خودکار دسته‌بندی عددی برای کلنی‌های زنبور عسل ارائه دهد. ما از آن برای کارهای تحقیقاتی استفاده می‌کنیم، اما برای اکثر زنبورداران فراتر از نیازهایشان است.

پیشنهاد میکنیم مقاله ” تأثیر بحران اقلیمی بر زنبورداری: چالش‌ها و راهکارهای علمی ” را ملاحظه کنید 🌷

دقت دوربین

چند سال پیش، دکتر جوزف شاو و پل نوگنت در دانشگاه ایالتی مونتانا در بوزمن، دوربین پایه FLIR i7 ما را با دوربین‌های پیشرفته پژوهشی مقایسه کردند. در آن زمان، رزولوشن ۱۹,۶۰۰ پیکسلی FLIR i7 کمترین رزولوشنی بود که همچنان می‌توانست تصاویر دقیق و عددی از جمعیت زنبورها در کندوها ارائه دهد.

ما و تیم دانشگاه مونتانا دو نگرانی داشتیم: اول، مشخصات دوربین نشان می‌داد که در دماهای ۰ تا ۵۰ درجه سانتی‌گراد (۳۲ تا ۱۲۲ درجه فارنهایت) با دقت کار می‌کند. دوم، پایداری کالیبراسیون در دماهای مختلف محیطی بود.

حد دمایی صفر درجه سانتی‌گراد نگران‌کننده بود، زیرا در اوایل بهار و پاییز، دمای بیرون ممکن است به نزدیکی یا زیر صفر برسد. در دی‌ماه گذشته ، دمای انبار زمستانی حدود ۳٫۸ درجه سانتی‌گراد و دمای بیرون حدود -۱۰ درجه سانتی‌گراد بود. با این حال، دوربین‌های i7، E40، و E60 ما به‌خوبی عمل کردند. ممکن است کمی از دقت کالیبراسیون کاسته شده باشد، اما تفاوت قابل‌توجهی بین تصاویر مادون قرمز کندوها در انبار با دمای معتدل و کندوهای بیرون در سرمای یخبندان مشاهده نکردیم.

تیم دانشگاه مونتانا دریافت که برای حفظ دقت، بهتر است دوربین FLIR i7 در محیطی با دمای پایدار نگه داشته شود و از تغییرات سریع دمایی در اطراف دوربین یا خود دوربین جلوگیری شود. ما بعداً این توصیه‌ها را با آزمایش دوربین‌های مختلف FLIR تأیید کردیم. برای دستیابی به حداکثر دقت، بهتر است دوربین را حداقل ۲۰ دقیقه پیش از استفاده روشن کنید. برداشتن دوربین از خودرویی گرم، روشن کردن آن، و بلافاصله تصویربرداری از کندوها در دماهای نزدیک یا زیر صفر می‌تواند باعث انحراف چشمگیر در کالیبراسیون دوربین شود.

زاویه و فاصله دوربین نیز بر دقت تصویربرداری تأثیر دارند. کاربران تازه‌کار اغلب از فاصله دور یا با زوایای نامناسب تصویربرداری می‌کنند. برای بهترین نتیجه، باید از فاصله ۲ متر یا کمتر، مستقیماً رو به سطح کندو تصویر بگیرید تا بازتاب‌های الگوهای حرارتی به حداقل برسند. در دوربین‌های پیشرفته‌تر، تنظیم دستی بازه دمایی مورد انتظار کندو باعث می‌شود تصویر حرارتی کندو از منابع حرارتی پس‌زمینه بهتر متمایز شود.

تیم دانشگاه مونتانا همچنین پیشنهاد کرد که برای کندوهای چوبی رنگ‌شده، ضریب گسیلندگی¹ (emissivity) دوربین روی ۰٫۹۵ تنظیم شود، به شرطی که دمای هوای محیط به‌درستی وارد دوربین شده باشد. در غیر این صورت، استفاده از ضریب گسیلندگی ۱ از انحراف داده‌ها جلوگیری می‌کند. ما بعداً متوجه شدیم که کندوهای رنگ‌ شده در مقایسه با کندوهای بدون رنگ، به‌ویژه با رنگ‌های مثل نقره‌ای، ممکن است نیاز به تنظیمات متفاوت گسیلندگی داشته باشند. متأسفانه، حتی تغییر این تنظیمات ممکن است برای سطوح بازتابنده مانند رنگ نقره‌ای یا درپوش‌های فلزی کافی نباشد.

دقت تصویر برداری به شرایط کلنی و کندو نیز بستگی دارد. در دماهای سردتر، زنبورها تجمع فشرده‌تری تشکیل می‌دهند، اما در هوای گرم‌تر، اندازه تجمع افزایش می‌یابد. کلنی‌های بدون لارو یا ملکه تخم‌گذار، مگر در سرمای شدید که حیات زنبورهای بالغ را تهدید کند، تجمع فشرده تشکیل نمی‌دهند. در کلنی‌های بدون ملکه، معمولاً الگوی حرارتی به‌صورت پراکنده دیده می‌شود و نقطه داغ مشخصی در مرکز وجود ندارد.

در هوای گرم، بهترین زمان برای تصویربرداری صبح زود، پیش از طلوع خورشید است. با تابش نور خورشید، گرمای بازتاب‌شده ممکن است تصویر تجمع را مخفی کند. پس از یک بعدازظهر آفتابی، سطح کندوها گرمای خورشید را حفظ می‌کند و تصویربرداری از تجمع تا اواخر شب دشوار است. باد و باران نیز دمای سطح کندو را تغییر می‌دهند. هرچند در روزهای ابری معمولاً می‌توان تصویربرداری انجام داد، اما اگر هوا آن‌قدر گرم باشد که زنبورها شروع به پرواز کنند، احتمال دارد که دیگر به‌صورت متراکم در کندو جمع نشوند.

نرم افزار

نرم‌افزار FLIR Tools به‌صورت رایگان با دوربین‌های FLIR ارائه می‌شود و نسخه ارتقایافته FLIR Tools+ با هزینه قابل خریداری است. این نرم‌افزارها برای کنترل دوربین، انتقال و ارسال تصاویر از طریق ایمیل، تغییر پالت‌های رنگی، مدیریت تصاویر، استخراج داده‌های عددی، تحلیل دماها، و تهیه گزارش طراحی شده‌اند. این ابزارها بیشتر برای پیمانکارانی مانند برق‌کارها، لوله‌کش‌ها، و ممیزان انرژی ساخته شده‌اند تا تصاویر را تحلیل کرده و به مشتریان گزارش دهند.

با عرضه دوربین‌های مادون قرمز ارزان‌قیمت، شرکت FLIR نسخه‌های متعددی از این نرم‌افزار را برای پلتفرم‌های مختلف توسعه داده است. این نرم‌افزار ابتدا برای کامپیوترهای مک و ویندوزی عرضه شد و اکنون به‌صورت اپلیکیشن برای آیفون، آیپاد، و دستگاه‌های اندرویدی (گوشی‌ها و تبلت‌ها) نیز در دسترس است.

لینک ویدئو نرم افزار

در اپلیکیشن‌های موبایل، دوربین‌های حرفه‌ای FLIR سیگنال وای‌فای خود را تولید می‌کنند و دستگاه‌های اپل به‌راحتی به آن متصل می‌شوند. اما در دستگاه‌های اندرویدی، اتصال مستقیم ممکن نیست. برای اتصال بی‌سیم به دستگاه اندرویدی، باید دوربین را به یک شبکه وای‌فای (مانند شبکه خانگی یا محل کار) متصل کنید و سپس دستگاه اندرویدی را به همان شبکه وصل کنید تا جفت‌سازی انجام شود.

چرا دوربین را با گوشی جفت کنیم؟ من دو کاربرد اصلی پیدا کرده‌ام:

1. می‌توانید تصاویر را مستقیماً از زنبورستان ایمیل کنید، به شرطی که سیگنال تلفن همراه داشته باشید.
2. بسیاری از دوربین‌های FLIR را می‌توان از راه دور با اپلیکیشن گوشی کنترل کرد.

این قابلیت برای تصویربرداری از فضاهای تنگ، مانند بین ردیف‌های کندوها در انبار زمستانی، بسیار مفید است. می‌توانید دوربین را روی یک چوب بلند نصب کنید، بالای ردیف کندوها حرکت کنید، و از گوشی برای کنترل دوربین استفاده کنید.

اتصال کابلی، بی‌سیم، بلوتوث، و سازگاری با مک، ویندوز، و اندروید گاهی پیچیده و آزاردهنده است، به‌ویژه اگر تصور کنید اتصال دوربین به دستگاه‌های مختلف در همه پلتفرم‌ها یکسان است. ما دریافتیم که این مشکل در گوشی‌ها و تبلت‌های قدیمی‌تر اندرویدی بیشتر است. اکثر دوربین‌های FLIR از طریق کابل USB با دستگاه‌های دیگر ارتباط برقرار می‌کنند، اما قابلیت‌های بی‌سیم و بلوتوث بسیار متفاوت هستند. همچنین، مستندات FLIR Tools برای برخی اپلیکیشن‌های جدید موبایل ناقص است و نسخه‌های کامپیوتری نیاز به زمان زیادی برای یادگیری دارند. نرم‌افزار ResearchIR حتی پیچیده‌تر است.

پس از یادگیری نحوه استفاده از نسخه‌های مختلف FLIR Tools، کار با آن‌ها ساده به نظر می‌رسد. مشکل اصلی، به نظر من، در دستورالعمل‌های ناکافی شرکت FLIR است، نه در خود نرم‌افزار. بسیاری از قابلیت‌های FLIR Tools تا زمانی که ندانید کجا کلیک کنید، مخفی می‌مانند. من حتی منوهای مخفی‌ای پیدا کردم که برخی از کارشناسان پشتیبانی فنی FLIR از وجودشان بی‌خبر بودند.

این مسائل نباید شما را از استفاده از FLIR Tools منصرف کند. این نرم‌افزار کاربردی، آموزنده، و سرگرم‌کننده است. هدف من ساده‌تر کردن تجربه یادگیری شماست. با این حال، هیچ‌کدام از نرم‌افزارهای FLIR، حتی ResearchIR، به‌راحتی دسته‌بندی یا نمره‌دهی برای قدرت کلنی‌ها ارائه نمی‌دهند؛ این موضوعی است که ما در حال کار روی آن هستیم.

برای یادگیری FLIR Tools، نشان دادن قابلیت‌های آن در یک ویدئو بسیار ساده‌تر از توضیح کتبی است. با همکاری دانشکده آموزش مداوم و مادام‌العمر دانشگاه مونتانا، یک ویدئوی آموزشی کوتاه درباره دستکاری و تحلیل پایه‌ای تصاویر تهیه کرده‌ام که درک این ابزار را آسان‌تر می‌کند.

نرم‌افزار FLIR Tools سه بخش اصلی دارد.

1. بخش اول، دستکاری تصاویر است، مانند تغییر پالت‌های رنگی، تنظیم کنتراست، و محدود کردن بازه‌های دمایی، که ظاهر تصاویر را بهبود می‌بخشد. این قابلیت برای بررسی بصری و تفسیر تصاویر مادون قرمز بسیار مفید است.
2. بخش دوم، استخراج دماهای دقیق است. با حرکت نشانگر روی تصویر، دمای هر نقطه نمایش داده می‌شود. می‌توانید یک مستطیل یا بیضی روی بخشی از تصویر بکشید و میانگین دمای آن بخش را ببینید. همچنین، این نرم‌افزار می‌تواند تفاوت دمایی بین بخش‌های مختلف تصویر را محاسبه کند. پیشنهاد می‌کنم این ابزارها را امتحان کنید؛ اطلاعات زیادی درباره تصاویر مادون قرمز خواهید آموخت.
3. بخش سوم، تولید گزارش است که برای استفاده شخصی، ارتباط با تیم کاری، یا گزارش به کشاورزان درباره وضعیت کلنی‌های تحویل‌شده برای گرده‌افشانی کاربرد دارد. این بخش شامل قالب‌های آماده‌ای است که می‌توانید لوگو، اطلاعات شرکت، و متن استاندارد را به آن اضافه کنید، نوع داده‌های موردنظر را انتخاب کنید، و تصاویر را برای درج خودکار برچسب بزنید.

این ابزار برای پیمانکاران طراحی شده تا به‌سرعت گزارش‌های استانداردی برای مشتریان تهیه کنند که قابل ویرایش و چاپ هستند. متأسفانه، قالب‌های موجود برای کاربردهای زنبورداری طراحی نشده‌اند. می‌توانید از قالب‌های پیش‌فرض FLIR استفاده کنید که کمی دشوار است، یا FLIR Tools+ را با قیمت ۲۹۵ دلار خریداری کنید. نسخه Tools+ قابلیت‌هایی مثل کنار هم قرار دادن تصاویر برای نمای پانوراما، ضبط و پخش ویدئوهای مادون قرمز، و تولید قالب‌های سفارشی و گزارش‌های پیشرفته با مایکروسافت ورد را ارائه می‌دهد.

در نهایت، مهم‌ترین نکته تمرین است! خرید دوربین به‌تنهایی شما را متخصص تصویربرداری حرارتی نمی‌کند. باید نحوه استفاده از دوربین مادون قرمز و ابزارهای آن را یاد بگیرید. پیش از دود دادن کندوها، آن‌ها را تصویربرداری کنید، سپس کندو را باز کنید و بررسی کنید تا ببینید دوربین چه چیزهایی را می‌تواند یا نمی‌تواند نشان دهد.

ترجمه این مقاله توسط مرکز تخصصی زنبورداری و پرورش ملکه ارجان صورت گرفته است.

دسترسی سریع به آخرین مقالات مرتبط :