Wissenschaftliche Arbeit

Der Verein ist bestrebt, im Rahmen seiner Möglichkeiten, seinen Beitrag zur Erforschung des Biens und zur Optimierung der Imkerei zu leisten. Er ist daher offen für neue Sichtweise und Neuerungen in der praktischen Imkerarbeit. Der Verein ist ständig bemüht, neues Wissen aus Seminaren/Vorträgen usw. in die Imkerarbeit des Vereins einfließen zu lassen.

Projekt
Überwachung des Bienenvolkes im Winter mittels Wärmebildkamera

Ziel des Projektes ist es, mittels einer Wärmebildkamera den Zustand des Bienenvolkes im Winter zu verfolgen. Mit der kontinuierlichen Verfolgung der Temperaturverteilung im Bienenstock und der Bienentraube soll der Imker Informationen erhalten, die es ihm ermöglichen, den Zustand des Volkes (Stärke, Sitz, Brutzustand usw.) zu beurteilen und bei Fehlentwicklungen evtl. helfend einzugreifen.

Die Wärmebildkamera ist ein bildgebendes Gerät ähnlich einer herkömmlichen Kamera, das jedoch Infrarotstrahlung empfängt. Die Infrarotstrahlung liegt im Wellenlängen-bereich von ca. 0,7 µm bis 1000 µm. Wärmebildkameras nutzen allerdings aufgrund der typischen Emisionswellenlängen in der Nähe der Umgebungstemperatur den Spektralbereich von ca. 3,5 bis 15 µm (mittleres und langwelliges Infrarot). Dieser Bereich ist auch für die Messung und bildliche Darstellung von Temperaturen im Umgebungstemperaturbereich geeignet, wenn der Emissionsgrad bekannt ist. Dieser streut allerdings materialabhängig sehr zwischen 0,012 und 0,98 – entsprechend ungenau kann die Temperaturzuordnung ausfallen.

Messprinzip
Um die Oberflächentemperatur eines Gegenstandes berührungslos zu bestimmen, wird ein räumlich und spektraler Anteil des Strahlungsflusses, der von dieser Fläche ausgeht, einem Empfänger zugeführt, der diese Strahlung in ein elektrisches Signal umsetzt. Die Größe des jeweiligen Messfeldes ist dabei von der Messentfernung, von der optischen Auslegung des Gerätes (Objektiv) und von der Größe der Empfängerfläche abhängig. Der spektrale Anteil wird durch die wellenlängenabhängige Durchlässigkeit des Objektivs und eines unter Umständen vorgesehenen Filters sowie durch die wellenlängenabhängige Umsetzung der Strahlung im Strahlungsempfänger bestimmt. Dessen elektrische Reaktion besteht in einer je nach verwendetem Prinzip direkt oder über eine Temperaturerhöhung indirekt induzierten Änderung des Widerstandes, der Spannung oder des Stromes des Strahlungsempfängers. Die elektrische Änderung wird verstärkt, gemessen und weiterverarbeitet. Die Hauptkomponenten eines Strahlungsempfängers sind ein Objektiv, ein Filter, ein Strahlungsemfänger sowie einer elektrischen Auswerteeinheit mit Verstärker und Umsetzer.
 Eine berührungslose Temperaturbestimmung mit Strahlungsthermometern ist nur dann genau, wenn der Emissionsgrad des zu messenden Gegenstandes bekannt ist. Eine Korrektur der Anzeige kann dann entweder mit Hilfe der Strahlungsgesetze, grafisch oder mit dem im Gerät eingebauten Emissionsgradsteller vorgenommen werden. Die Farbe der Oberfläche spielt keine Rolle, sofern das Farbmaterial nicht deutlich vom Grundmaterial abweicht (bei Metallic-Lackierungen mit Al-Partikeln ist das allerdings der Fall). Starkes Reflexionsverhalten (polierte Oberfläche) hat immer einen geringeren Emissionsfaktor zur Folge als eine raue Oberfläche des gleichen Materials. Häufig reicht die Annahme eines konstanten Emissionsfaktors von 0,90 ±0,05 bei den meisten undurchsichtigen, nicht-metallischen Materialien für eine Messgenauigkeit von 1 bis 2% aus.

Die Messungen erfolgten am 01. März 2016 um 7:00 Uhr in 66763 Dillingen/Pachten. Die Außentemperatur lag bei -3,3 °C. Die absoluten Temperaturen sind noch fehlerbehaftet, es wurde, mit einem Emissionsfaktor von 0,90 gemessen.


Bienenstand in Dillingen/Pachten (Echtbild)


Wärmebild 1


Wärmebild 2


Überlagerung Echbild mit Wärmebild 2, Infrarotgrenze 0,4°C

Überlagerung Echtbild mit Wärmebild 2, Infrarotgrenze 0,4°C

 

Ergebnisse:

  • Die Wärmebildkamera liefert detaillierte Informationen über die Temperaturverteilung im Bienenstock.
  • Größe und Position der Winterrauben sind gut zu erkennen.
  • Innerhalb der Wintertraube nimmt die Temperatur in Richtung Zentrum stetig zu.
  • Unter Brücksichtigung der Messungenauigkeit ergibt sich in der Wintertraube eine Temperatur von 25°C

Weitere Untersuchungen:

  • Kalibrierung der Messtechnik mittels Temperaturfühler in der Beute.

 

Projekt
Überwachung des Bienenvolkes im Winter mittels Stockwaagen/Umgebungs- und Brutraumsensoren

Mehrere Bienenstöcke im Raum Dillingen werden mit Stockwaagen ausgestattet: Neben den Brutto-/Nettogewichten werden zusätzliche Sensoren:

  • Temperatur- / Luftfeuchte – Sensor
  • Niederschlagssensor
  • Brutraumtemperatursensor

weitere Daten liefern. Ziel des Projektes ist es, eindeutige Korrelationen zwischen den mit den Sensoren erfassten Daten und den Trachtergebissen zu erfassen.

Alle Messwerte werden mittels einer Universalantenne zuverlässig über das Mobilfunknetz übertragen. Die Auswertung erfolgt über PC/Tablet oder Smartphone. Das Messintervall lässt sich auf 5 Minuten oder auf 1 Stunde über die Online-Software einstellen. Durch die hohe Auflösung erhält man einen sehr tiefen Einblick ins Bienenvolk. Alle Messwerte werden in der Waage zwischengespeichert und bis zu 3x täglich zur Online-Software übertragen. Ab dann stehen die Daten dort zur weiteren Auswertung zur Verfügung. Die Stockwaage kann mit einem Schlüssel in den ‚Kontrollmodus‘ versetzt werden, während  Bienenvolk gearbeitet wird. In dieser Zeit werden alle vom Imker verursachten Gewichtsdifferenzen automatisch ausgeblendet. Nachträglich müssen deshalb mit dem System keine weiteren Gewichtskorrekturen eingetragen werden.