蜂箱传感器为拯救蜂群带来了希望

图片来源：Pixabay/CC0 公共领域

河滨加州大学（UC Riverside）的一个计算机科学团队开发了一种基于传感器的技术，该技术可以减少蜂群损失并降低劳动力成本，可能会给商业养蜂业带来革命性的变化。

论文《利用 EBV + 对蜜蜂时间序列进行有原则的挖掘、预测和监测》发表在《美国计算机协会知识发现与数据期刊》上。

这项技术被称为电子蜜蜂兽医（Electronic Bee-Veterinarian，简称 EBV），它使用低成本的热传感器和预测模型，来预测蜂巢温度何时可能达到危险水平。

该系统能为远程养蜂人提供预警，让他们在极端炎热或寒冷天气，或者蜜蜂因疾病、接触农药、食物短缺或其他压力因素而无法调节蜂巢温度，进而导致蜂群崩溃之前，采取预防措施。

河滨加州大学计算机科学专业的博士生、解释这项技术的论文的主要作者沙米玛・侯赛因（Shamima Hossain）表示：“我们将温度转化为一个我们称之为健康因子的指标，该指标在 0 到 1 的范围内评估蜜蜂的健康状况。”

这个简化的指标 —— 分数为 “1” 意味着蜜蜂完全健康 —— 让不熟悉基础模型的养蜂人能够快速评估蜂巢的健康状况。

河滨加州大学昆虫学教授鲍里斯・贝尔（Boris Baer）认为，这项技术可能会给养蜂业带来革命性的变化，而养蜂业对全球农业的众多领域至关重要。蜜蜂为 80 多种作物授粉，每年为美国农业贡献约 290 亿美元的价值。然而，由于栖息地丧失、接触农药、寄生虫和气候变化等各种因素，蜜蜂数量一直在下降。

贝尔引用监测全美国蜂巢损失情况的 “蜜蜂保护计划”（Project Apis m.）的数据称：“在过去一年里，美国损失了超过 55% 的蜜蜂种群。”

“我们正在经历蜜蜂种群的大规模崩溃，这极其令人担忧，因为我们所吃食物的约三分之一都依赖蜜蜂授粉。”

贝尔表示，如今养蜂人依靠自己的判断和人工检查来发现问题，这往往会导致干预措施滞后。有了电子蜜蜂兽医技术，他们可以获得实时信息，并提前几天预测情况，这将显著降低劳动力成本。贝尔与侯赛因以及河滨加州大学伯恩斯工程学院的其他科学家进行了合作。

贝尔说：“人们长期以来一直梦想能有这样的传感器。我喜欢这项技术的地方在于，这个系统完全融入了养蜂人已经在使用的蜂巢装置中。”

温度波动是蜂巢健康受到任何威胁时最早出现的反应之一。贝尔说，蜜蜂会将蜂巢内部温度精确维持在 33 到 36 摄氏度（91.4 - 96.8 华氏度）之间，这是蜂群正常发育和生存的必要条件。

侯赛因表示，电子蜜蜂兽医技术基于热扩散方程和控制理论，这使得其预测结果对科学家和养蜂人来说都易于理解。该模型使用从安装在蜂巢内的低成本传感器收集的温度数据，将这些信息输入一个算法中，从而提前几天预测蜂巢的状况。

在河滨加州大学的养蜂场进行的测试中，电子蜜蜂兽医技术在最初开发阶段分析了 10 个蜂巢的数据，之后扩展到 25 个蜂巢。这项技术已经证明了其有效性，能够检测出需要养蜂人干预的情况。

侯赛因回忆道：“当我查看仪表板，看到健康因子下降到经验阈值以下时，我联系了我们的养蜂场经理。当我们去检查蜂巢时，发现确实存在问题，然后他们采取了措施来处理这种情况。”

河滨加州大学电气与计算机工程副教授金相成（Hyoseung Kim）解释说，将成本控制在较低水平 —— 每个蜂巢低于 50 美元 —— 是首要任务。

金相成说：“市面上有商用传感器，但它们太贵了。我们决定用现成的组件制作一个非常便宜的设备，这样养蜂人就能买得起。”

该研究团队已经在进行下一阶段的工作，即开发可以安装在蜂巢上、能够根据电子蜜蜂兽医技术的预测做出反应的自动蜂巢气候控制系统，自动调节蜂巢温度。

侯赛因说：“目前，我们只能发出预警。但在下一阶段，我们正在设计一个系统，在需要时能够自动为蜂巢加热或降温。”

除了侯赛因、贝尔和金相成之外，论文的共同作者还有卡内基梅隆大学计算机科学教授克里斯托斯・法劳索斯（Christos Faloutsos），以及河滨加州大学计算机科学与工程教授瓦西利斯・佐特拉斯（Vassilis Tsotras）。所有作者都来自河滨加州大学的综合蜜蜂研究中心，该中心是美国最大的传粉昆虫健康研究中心之一。

更多信息：Mst. Shamima Hossain 等人，《利用 EBV + 对蜜蜂时间序列进行有原则的挖掘、预测和监测》，《美国计算机协会知识发现与数据期刊》（2025 年）。DOI: 10.1145/3719014

引用：蜂巢传感器为拯救蜜蜂种群带来希望（2025 年 2 月 25 日），2025 年 3 月 7 日取自https://phys.org/news/2025-02-beehive-sensors-honeybee-colonies.html

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