پایش دمای کندوی زنبور عسل با فناوری تصویربرداری حرارتی | قسمت 1

پایش دمای کندوی زنبور عسل با فناوری تصویربرداری حرارتی | قسمت 1

زنبورهای عسل از معدود حشراتی هستند که گرمای بدن تولید می‌کنند. این گرما از هضم عسل (قندها) و آزادسازی انرژی حرارتی و شیمیایی از طریق اکسیداسیون (سوختن) به دست می‌آید. تکامل زنبورهای عسل نشان می‌دهد که ذخیره عسل بیشتر، گرمای بیشتری برای مدت طولانی‌تر فراهم کرده و امکان مهاجرت به مناطق مرتفع، فصل‌های سردتر و زمستان‌های طولانی‌تر را فراهم ساخته است.

زنبورهای عسل به‌صورت فردی و جمعی دمای بدن خود را تنظیم می‌کنند. هر زنبور با انقباض، نبض زدن و لرزاندن عضلات بال خود گرما تولید می‌کند. این گرما از طریق امواج چرخشی زنبورها که روی سطح، داخل و خارج تجمع فشرده زنبورها حرکت می‌کنند، در کلنی پخش می‌شود. کلنی‌هایی با ذخیره کافی عسل می‌توانند دوره کمبود را تحمل کنند و ملکه را برای فصل بعدی حفظ کنند. این تکامل باعث شده است که ملکه‌های زنبور عسل طول عمر بیشتری داشته باشند و به‌طور میانگین بین ۵ تا ۶ سال عمر کنند.

مهاجرت زنبورهای عسل به سمت شمال یا جنوب به مناطقی محدود می‌شود که فصل شهد بسیار کوتاه یا کم است و ذخیره کافی برای زمستان فراهم نمی‌کند. زیستگاه طبیعی زنبور عسل سیاه نوردیک (Apis mellifera mellifera) تا عرض جغرافیایی ۵۵ درجه در بخش‌هایی از شمال اروپا گسترش یافته است.به لطف این توانایی، زنبورهای عسل تولیدکنندگان و تأمین‌کنندگان کارآمدی برای عسل، به‌عنوان غذایی کامل و مغذی، هستند.

زنبورهای عسل برای بقا باید گرم بمانند. تحمل دمایی ملکه بسیار محدود است و به گرمای تولیدشده توسط کلنی وابسته است. دمای مرکز تجمع خوشه زنبورها معمولاً نزدیک به دمای ایده‌آل برای ملکه، یعنی حدود ۳۵ درجه سانتی‌گراد، پایدار می‌ماند. دمای سطح تجمع معمولاً کمتر از مرکز است و بسته به شرایط خارجی به‌ طور قابل‌ توجهی تغییر می‌کند. این دماها (مرکزی و سطحی) شاخص‌های اصلی و واقعی سلامت کلنی هستند.

زنبورداران در مناطق معتدل با زمستان‌های سرد معمولاً در فصل پاییز به کلنی‌ها غذا می‌دهند و کندوها را برای زمستان عایق‌بندی می‌کنند. سپس تا بهار صبر می‌کنند تا مشخص شود کدام کلنی‌ها از چالش سخت زمستان با موفقیت عبور کرده‌اند.

فناوری امروزی امکان بازرسی داخلی کندوها را بدون ایجاد مزاحمت یا اختلال در کلنی‌های زمستانی فراهم کرده است. در ادامه، این فناوری را در زمینه زنبورداری بررسی می‌کنیم.

انرژی حرارتی به‌صورت امواج الکترومغناطیسی در محدوده ۹,۰۰۰ تا ۱۴,۰۰۰ نانومتر، که به طیف مادون قرمز (IR) معروف است، اندازه‌گیری می‌شود. همه اشیاء بالاتر از صفر مطلق انرژی مادون قرمز ساطع می‌کنند. تشخیص الکترونیکی این طیف غیر قابل‌ دید به‌صورت تصویر حرارتی قابل‌ مشاهده در دستگاه‌های دستی بازتولید می‌شود. تغییرات دمایی به‌صورت تصاویر رنگی نمایش داده می‌شوند و این دستگاه‌ها بدون وابستگی به نور مرئی، در روز یا شب به‌طور مؤثری عمل می‌کنند. اشیاء گرم در برابر پس‌زمینه‌های خنک‌تر به‌خوبی برجسته می‌شوند؛ انسان‌ها و دیگر حیوانات خون‌گرم به‌راحتی در برابر محیط قابل‌ تشخیص می‌شوند.

شاید دوست داشته باشید مقاله ” پایش دمای کندوی زنبور عسل با استفاده از ابزارهای نوین ” را ملاحظه کنید. 🌷

این دستگاه‌ها که ابتدا برای کاربردهای نظامی طراحی شده بودند، اکنون در مصارف خانگی نیز بسیار مفیدند. در گذشته فناوری گران‌ قیمتی بودند، اما امروزه دوربین‌های حرارتی کاملاً مقرون‌ به‌صرفه شده‌اند.

هدف من بررسی کامل انواع دستگاه‌های موجود در بازار نیست، اما در ادامه چند نمونه از دوربین‌های حرارتی را معرفی خواهم کرد که برای کاربردهای زنبورداری مناسب هستند.

سیستم تصویربرداری حرارتی فشرده FLIR C2

تصویر رادیومتریک این دستگاه شامل ۴,۸۰۰ پیکسل است که قادر به ثبت اندازه‌گیری‌های حرارتی در بازه دمایی -۱۰ تا +۱۵۰ درجه سانتی‌گراد است.

دوربین حرارتی Seek برای اندروید

با برخورداری از بیش از ۳۲,۰۰۰ پیکسل حرارتی مستقل، توانایی شناسایی دماها در بازه -۴۰ تا +۳۳۰ درجه سانتی‌گراد را دارد.

دوربین حرارتی دستی همه‌کاره با چراغ قوه Seek Reveal

• زاویه دید باز ۳۶ درجه (غیرقابل تنظیم)
• ده ساعت عمر عملیاتی باتری
• حسگر حرارتی با رزولوشن ۲۰۶ در ۱۵۶ پیکسل که به‌طور دقیق اختلاف دماها را در بازه -۴۰ تا +۲۹۵ درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌کند
• کنترل‌های کاربرپسند برای کار با یک دست
• قابلیت ذخیره تصاویر حرارتی مستقیماً بر روی کارت SD همراه دستگاه
• دارای چراغ LED با روشنایی ۳۰۰ لومن

دوربین حرارتی FLIR ONE برای اندروید

• بازه دمایی صحنه: -۲۰ تا +۱۲۰ درجه سانتی‌گراد (معادل -۴ تا +۲۴۸ درجه فارنهایت)
• دمای عملیاتی دستگاه: ۰ تا ۳۵ درجه سانتی‌گراد (معادل ۳۲ تا ۹۵ درجه فارنهایت)

دوربین تصویربرداری حرارتی FLIR Systems مدل FLIR E4 با فناوری MSX

• نمایشگر LCD رنگی ۳ اینچ با رزولوشن ۳۲۰ × ۲۴۰ پیکسل
• دوربین دیجیتال داخلی با رزولوشن ۶۴۰ × ۴۸۰ پیکسل؛ ذخیره همزمان تصاویر مادون‌قرمز (IR)، تصویری و MSX
• دقت اندازه‌گیری دما ۲٪ در بازه -۲۰ تا +۲۵۰ درجه سانتی‌گراد (معادل -۴ تا +۴۸۲ درجه فارنهایت)
• باتری لیتیوم-یونی قابل تعویض با چهار ساعت کارکرد

دوربین حرارتی FLIR ONE برای iOS و گوشی هوشمند مقاوم و ضدآب CAT S60 با دوربین حرارتی داخلی FLIR

به‌جز سیستم‌های ویدئویی، سه نوع کلی از دوربین‌های حرارتی وجود دارد:

• نوع اول، دوربین حرارتی اختصاصی است که به‌عنوان یک دستگاه یکپارچه عمل می‌کند.
• نوع دوم، برای نمایش تصویر نیازمند اتصال به گوشی هوشمند است.
• نوع سوم، دوربین حرارتی یکپارچه با گوشی هوشمند است، مانند مدل CAT.

دستگاه‌های حرارتی ذکرشده در بالا دارای بازه قیمتی تقریبی بین ۴۰۰ تا ۱,۲۰۰ دلار آمریکا هستند. مدل‌های گران‌تر نیز وجود دارند که قیمت آن‌ها ممکن است تا ۱۵,۰۰۰ دلار یا بیشتر برسد.

مدلی که من در جعبه ابزار زنبورداری خود قرار داده‌ام، Seek Reveal است. تنها نقطه‌ ضعف آن، بازه دمایی عملیاتی محیطی آن است که بین -۱۰ تا +۶۵ درجه سانتی‌گراد می‌باشد. اما چه کسی واقعاً مایل است در هوای -۳۰ درجه در برف راه برود؟ من این دوربین حرارتی را به‌عنوان یک ابزار بسیار کارآمد برای بازرسی‌های زمستانی یافته‌ام، چرا که به زنبوردار اجازه می‌دهد بدون هیچ‌گونه مزاحمتی برای کندو، اندازه و قدرت تجمع فشرده زنبورها را ارزیابی کند.

دوربین حرارتی ها ، یک الگوی گرافیکی‌ از شیء موردنظر تولید می‌کنند. این قابلیت به زنبوردار امکان مشاهده داخلی کندو، نحوه توزیع گرما و شدت نسبی آن را می‌دهد. اگرچه تصویر حرارتی در نقطه هدف (نشانگر مربعی‌ شکل مرکز تصویر) یک مقدار دمایی را نشان می‌دهد، اما این عدد دمای سطح بیرونی کندو است، نه دمای داخلی. برای اندازه‌گیری دمای داخلی، باید پروب حرارتی¹ رسانا از طریق یک منفذ وارد تجمع فشرده زنبورها شود. دمای نمایش‌داده‌شده روی تصویر حرارتی معمولاً نزدیک به دمای هوای محیط است یا اگر نور خورشید شدید باشد یا گرما از داخل منتقل شود، کمی بالاتر خواهد بود.

در تصویر a1، کندو را در روشنایی روز در تاریخ ۲۳ بهمن ۱۴۰۱ (۲۰۲۳) مشاهده می‌کنیم، در حالی‌که دمای هوای محیط -۵ درجه سانتی‌گراد (معادل ۲۴ درجه فارنهایت) است. در کنار آن، همان کندو را به‌صورت تصویر حرارتی (۱b) می‌بینیم. دوربین Seek Reveal دارای هفت فیلتر تصویری است که تشعشعات مادون‌قرمز (IR) را به تصویری با کد رنگی تبدیل می‌کنند. من در این تصویر از فیلتر با نام Tyrian استفاده کرده‌ام. این فیلترها تصویر حرارتی را در طیف‌های مختلف، از جمله سیاه و سفید، نمایش می‌دهند.

سمت راست تصویر b1 و سمت چپ تصویر a1

در تصویر b1 ، تجمع فشرده زنبورها به‌صورت یک توپ سفید/زرد روشن در مرکز کندو با هاله‌ای قرمز که به آبی محو می‌شود، قابل‌مشاهده است. این الگوی حرارتی ایده‌آل و موقعیت مناسب تجمع، نشان‌دهنده سلامت و زنده بودن کلنی است. این بازرسی تنها چند ثانیه طول کشید.

در تصویر a2، کندوها در همان روز در نور روز دیده می‌شوند، اما شرایط داخلی آن‌ها مشخص نیست. در تصویر حرارتی b2 ، موقعیت و قدرت نسبی تجمع‌های فشرده زنبورها به‌وضوح دیده می‌شود. در کندوی سمت چپ، الگوی حرارتی در سراسر بدنه کندو پخش شده و نقطه روشن کوچکی در گوشه پایین راست دیده می‌شود، که احتمالاً مرکز تجمع است. این نشان می‌دهد که سمت راست کندو عایق‌بندی یا محافظت بهتری در برابر باد دارد. کندوی میانی تجمعی قوی و متمرکز دارد، که نشان‌دهنده حفاظت خوب و ذخیره کافی است. کندوی سمت راست تجمعی خنک‌تر در پایین بدنه کندو دارد، که ممکن است به دلیل وزش باد از سمت راست (جهت شرقی) باشد. اگر ذخیره عسل کافی باشد، این کلنی ممکن است زمستان را تحمل کند، در غیر این صورت، نگران‌کننده است.

سمت راست تصویر b2 و سمت چپ تصویر a2

در کندوی میانی، تجمع فشرده زنبورها قوی به نظر می‌رسد (روشنایی زیاد) و به‌خوبی در مرکز قرار دارد. بدنه کندو به‌وضوح از دو طرف در برابر باد محافظت شده است و ذخیره کافی برای تولید این گرما دارد.

کندوی سمت راست، تجمع فشرده خنک‌تری را نشان می‌دهد که در پایین بدنه کندو قرار دارد. این ممکن است واکنشی به باد غالب باشد که از سمت راست تصویر (جهت شرقی) می‌وزد. اگر ذخیره عسل در این کندو کافی باشد، این کلنی ممکن است زمستان را به‌طور کامل تحمل کند. در غیر این صورت، می‌تواند نگران‌کننده باشد.

بازرسی‌های حرارتی بعدی که به‌صورت روزانه یا هفتگی انجام شوند، حرکت تجمع فشرده زنبورها در کندوهای مربوطه و هرگونه تغییر در خروجی گرما را نشان خواهند داد. اگر کندویی وضعیت ضعیفی نشان دهد، یعنی کاهش الگوی حرارتی، مداخله مناسب خواهد بود.

نوع مداخله مناسب به زمان سال که وضعیت تهدیدکننده حیات کلنی ظاهر می‌شود، بستگی دارد. اگر این وضعیت در میانه زمستان رخ دهد، انتقال کندو، مانند کشیدن یا جابه‌جایی به مکان سرپوشیده یا محافظت‌شده، ممکن است کلنی را نجات دهد. اگر ضعف در بهار تشخیص داده شود، مداخله نجات‌بخش سریع ممکن است شامل تغذیه اضطراری فوری باشد. بازرسی‌های سریع و دقیق با تصویربرداری حرارتی، اطلاعات مرتبط و آنی درباره وضعیت کلنی‌ها در هر زمان به زنبورداران ارائه می‌دهد.

تصویربرداری حرارتی می‌تواند برای اهداف تحقیقاتی به‌منظور مطالعه و پیگیری درمان‌ها روی کلنی‌ها و همچنین تغییرات در تجهیزات کندو، جهت‌گیری و مکان‌ها استفاده شود. استفاده از تصاویر حرارتی می‌تواند با آگاهی از شرایط داخلی و نتایج درمان‌ها و آماده‌سازی‌های اعمال‌شده، میزان تلفات زمستانی را به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهد.

تصویر b1 الگوی حرارتی کلنی در کندویی با سه طبقه عمیق و یک متوسط را نشان می‌دهد. تصویر b3 الگوی حرارتی آن را در کندویی با یک سوپر عمیق و یک متوسط نمایش می‌دهد. هر دو کندو در فاصله ۱۵ متری از یکدیگر در یک زنبورستان قرار دارند. هر دو کندو دمای سطحی بالاتر از دمای هوای محیط دارند. هر دو کندو شرایط داخلی سازگار با تجمع‌های فشرده بزرگ و سالم را در مرکز بدنه‌های کندوی خود نشان می‌دهند.

سمت راست تصویر b3 و سمت چپ تصویر a3

این دو کندو در پاییز با ذخیره عسل پر شده بودند. این موضوع آزمایشی اولیه برای تأثیر اندازه بدنه کندو بر بقای زمستانی است. بازرسی‌های حرارتی در بهار و قدرت نهایی کلنی‌ها هنگام خروج در فروردین/اردیبهشت دانش عملی درباره تأثیر اندازه بدنه کندو برای زمستان‌سازی در این اقلیم فراهم خواهد کرد.

آزمایش‌های متعدد دیگری می‌توانند و باید با استفاده از این فناوری جدید انجام شوند که مطمئناً درک و کاربرد عملی زمستان‌سازی زنبورهای عسل را بهبود خواهد بخشید. من مشتاق انجام آزمایش‌های دیگری مانند بررسی فعالیت کلنی‌های زنبور عسل در شب و در شرایط دیگر هستم. شاید بتوان وضعیت خروج دسته‌جمعی را از قبل با تصویربرداری حرارتی تشخیص داد. من از این فناوری بسیار تحت تأثیر قرار گرفته‌ام و آن را به‌عنوان ابزاری استاندارد برای زنبورداران جدی می‌بینم.

پایش دمای کندوی زنبور عسل با فناوری تصویربرداری حرارتی برای بهبود سلامت کلنی | قسمت 2

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

دسترسی سریع به آخرین مقالات مرتبط :