針對城市養(yǎng)蜂設(shè)計的一種蜂箱

季思維，胡福良

（1.浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310058；2.浙江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州310058）

1 背景分析

1.1 城市養(yǎng)蜂

在我國，在城市不斷發(fā)展的過程中，城市的污染變得嚴(yán)重，生態(tài)被破壞。隨著對環(huán)境保護重要性的認(rèn)識，居住在城市的人們不再只需要高樓林立、車水馬龍，而是更加關(guān)注自己的生存環(huán)境，并通過增加樹木花草的種植美化環(huán)境，改善空氣質(zhì)量。

除了對環(huán)境改善的需求，城市居民還對生活品質(zhì)的提高有很大的需求。居民們對各類保健品的關(guān)注不斷增加。越來越多的城市居民開始規(guī)律地食用蜂蜜、蜂王漿等蜂產(chǎn)品來進行保健。

除了對保健品的關(guān)注增加，城市居民還對生活的趣味需求有所增加。許多居民都開始在家中飼養(yǎng)貓、狗、倉鼠等動物作為自己的寵物，來增加生活的趣味性，但是相對于飼養(yǎng)貓狗等寵物，我國城市中養(yǎng)蜂的居民實際上很少。

但是實際上，城市中飼養(yǎng)蜜蜂是有較大的可行性的。在國外，城市養(yǎng)蜂受到追捧， 法國巴黎，日本東京、大阪等國際化大城市，以及美國的大城小鎮(zhèn)，利用城市中心的高樓大廈養(yǎng)蜂，并收獲蜂蜜的方式越來越盛行。

而在我國，城市養(yǎng)蜂雖然沒有興起到家家戶戶都在自家養(yǎng)蜂，但是依然是有一定群體在城市內(nèi)進行養(yǎng)蜂的。香港、北京等城市中都是有一定居民在城市養(yǎng)蜂的先例。

而隨著城市的發(fā)展，城市中的綠化程度也不斷提高，開花的植被在城市中是不斷變多的，城市養(yǎng)蜂能夠為這些開花的植被授粉。同時城市養(yǎng)蜂也能夠改善城市周邊的生態(tài)，讓城市出現(xiàn)鳥語花香、蜂飛蝶舞的和諧景象。因此城市養(yǎng)蜂是具有一定可行性的。

城市養(yǎng)蜂具有可行性，但是普及程度并不高，其中很大一個原因就是當(dāng)前普遍的蜂箱不夠方便、智能，為了讓城市養(yǎng)蜂可以普及，除了需要政府的宣傳和培訓(xùn)來提高城市居民的養(yǎng)蜂積極性以及養(yǎng)蜂技能，還需要一定的養(yǎng)蜂設(shè)備來對城市養(yǎng)蜂進行可行的技術(shù)支持。

1.2 城市養(yǎng)蜂蜂種分析

目前城市養(yǎng)蜂的主要蜂種應(yīng)當(dāng)是中蜂。城鎮(zhèn)居民庭院養(yǎng)蜂，建議飼養(yǎng)中蜂，不提倡飼養(yǎng)意蜂。因為中蜂可以采集零星開花的蜜源植物，不怎么需要飼喂；中蜂喜歡分泌新蠟來造脾，存蜜的巢房潔白美觀。這些都很適于那些蜂群數(shù)放養(yǎng)不多、進蜜量不會很大的城鎮(zhèn)休閑養(yǎng)蜂戶。而如果飼養(yǎng)意蜂的話，一是城鎮(zhèn)綠化地或道路兩旁的蜜源植物不夠大宗，蜜蜂需要人們給予補助飼喂糖水；二是蜜蜂喜歡深顏色的巢脾，養(yǎng)蜂人需要貯存陳舊巢脾供蜜蜂繁殖和儲蜜，可是稍不留神，就會被蠟螟寄生，滋生巢蟲。所以，有鑒于這2 點，意蜂都不適合業(yè)余養(yǎng)蜂者。因此在這次設(shè)計的過程中，主要設(shè)計的功能針對的就是中蜂的養(yǎng)殖。

針對以上所述幾點，并且結(jié)合我自身的專業(yè)，我想到了設(shè)計一個適合城市養(yǎng)蜂的綜合性蜂箱。以下是這個蜂箱的分析以及具體設(shè)計。

2 分析與設(shè)計

針對中蜂養(yǎng)殖的特點以及城市養(yǎng)殖蜜蜂的需求，我在設(shè)計中設(shè)置了以下幾點功能。

2.1 隔音層

由于中蜂對聲音十分敏感，當(dāng)中蜂受到聲音影響的震動時，會離脾，出巢亂飛。而城市中的汽車噪聲、建筑噪聲等噪聲污染比較多。因此我在箱體外設(shè)置了一個隔音層。 隔音層的材料使用的是較為便宜的吸音棉。

2.2 自動監(jiān)測蜂箱內(nèi)的情況以及溫度和濕度

根據(jù)城市養(yǎng)蜂的特點，有很大一部分人養(yǎng)蜂是因為養(yǎng)蜂的過程相對于傳統(tǒng)的家養(yǎng)寵物較為新鮮、有趣，因此很多人在養(yǎng)蜂的時候會經(jīng)常對蜂箱進行開箱觀察。這其實很容易驚擾到蜜蜂，不太提倡，但是為了滿足城市養(yǎng)蜂用戶的好奇心，我們依然需要設(shè)置一個可以記錄、監(jiān)測蜜蜂行為的設(shè)備。

另一方面，雖然中蜂易于養(yǎng)殖，但是依然需要對蜂箱溫度與濕度進行監(jiān)測。 綜上，我們在蜂箱的設(shè)計中主要設(shè)置如下設(shè)備：（i） 能夠記錄蜂箱內(nèi)部圖像的紅外攝像儀；（ii） 溫濕度傳感器；（iii） 設(shè)置在蜂箱外的溫濕度顯示界面；（iv） 溫度過高的報警系統(tǒng)；（v） 用于存儲圖像信息的SD 卡；（vi） 可以實時接收、播放紅外攝像儀記錄圖像的家用電腦（由用戶自己準(zhǔn)備好）

同時，這些設(shè)備的操作使用單片機來實現(xiàn)。

2.3 調(diào)節(jié)蜂箱內(nèi)的溫度和濕度

由資料可知，蜜蜂的適宜生存溫度為32～35℃，由于我國大部分城市在夏天都為高溫天氣，因此需要針對夏天的高溫進行處理。

由于夏天的溫度較高，蜜蜂會離巢、采水進行降溫，這對蜂群的發(fā)展不利，因此需要對蜂箱及時進行通風(fēng)和降溫。

我們已經(jīng)在之前設(shè)置隔音層，并且采用隔音棉的材質(zhì)，如果只有隔音棉會導(dǎo)致蜂箱內(nèi)悶熱。因此采用在蜂箱的4 個角設(shè)置通風(fēng)口加排風(fēng)扇的組合來對蜂箱進行通風(fēng)降溫。 同時，為了避免蜜蜂被排風(fēng)扇誤傷，在風(fēng)扇的正反兩面都放置防護罩。其次，為了在風(fēng)扇使用的過程中降溫效率更高以及補充蜂箱內(nèi)的濕度，在底部的2 個風(fēng)扇處放置2 個較小的儲水盆。儲水盆的補水通過2 根穿過蜂箱的水管來完成。

圖2 排風(fēng)扇和水盆的位置分布

為了實現(xiàn)自動化的運作，方便城市居民在養(yǎng)蜂時的操作，在系統(tǒng)的設(shè)置中通過單片機中程序的設(shè)計，用溫度、濕度的數(shù)值來改變排風(fēng)扇的風(fēng)力大小，通過傳感器檢測儲水盆中水位的高低來控制開關(guān)的開斷進行補水。當(dāng)然，排風(fēng)扇和儲水盆的設(shè)置肯定會與蜂室隔開。

除了通風(fēng)、降溫之外，還可以通過覆蓋遮陰網(wǎng)等人為的操作來控制蜂箱內(nèi)的溫度，但由于這一部分的工作即使交給用戶來做也足夠方便，因此我們不在這里徒增成本。

同樣地，對于冬天時的溫度控制，只需要用戶自己使用保暖的棉被或者干草等包裹住蜂箱就可以。由于我們已經(jīng)設(shè)置了溫度傳感器以及溫度報警系統(tǒng)，當(dāng)溫度過高或者過低都會報警，以此就可以提醒用戶對保溫的設(shè)備進行適當(dāng)?shù)脑鰷p。

2.4 自動取蜜

城市養(yǎng)蜂的一個較大的因素當(dāng)然是蜂蜜，而傳統(tǒng)的取蜜實際上對蜜蜂、養(yǎng)蜂人都不夠友好。在受到老師上課時介紹過的自動取蜜機的啟發(fā)后，我在本次設(shè)計中也加入了自動取蜜的設(shè)計。

自動取蜜的原理圖如下：如圖3 所示，所有的蜂室都是對半錯開的。

當(dāng)不取蜜的時候，蜂巢由1 個開關(guān)轉(zhuǎn)動使得所有錯開的蜂室都構(gòu)成完整的蜂室，這時，蜜蜂會用蜂蠟填補好蜂室，并在其中儲存蜂蜜。而當(dāng)需要取蜂蜜的時候，就使用同樣的開關(guān)轉(zhuǎn)動使得蜂室錯開，從而使蜂蜜流出，并通過蜂房下的一些管子流到蜂箱外。這樣就可以在不打擾蜜蜂生活、方便用戶操作的情況下取得蜂蜜，如圖3。

圖3 自動取蜜裝置

3 設(shè)計實現(xiàn)

由于實際中購買元件較為昂貴，因此首先使用仿真軟件來進行設(shè)計。以下是實現(xiàn)各項功能的仿真電路圖。

圖4 溫度傳感器、顯示器以及風(fēng)扇控制系統(tǒng)

圖5 儲水盆水位控制系統(tǒng)

在市場上已經(jīng)有許多商家在售賣，因此不再對其進行設(shè)計，直接購買并在蜂箱內(nèi)裝配。