针对城市养蜂设计的一种蜂箱

季思维，胡福良

（1.浙江大学生物医学工程与仪器科学学院，浙江 杭州 310058；2.浙江大学动物科学学院，浙江 杭州310058）

1 背景分析

1.1 城市养蜂

在我国，在城市不断发展的过程中，城市的污染变得严重，生态被破坏。随着对环境保护重要性的认识，居住在城市的人们不再只需要高楼林立、车水马龙，而是更加关注自己的生存环境，并通过增加树木花草的种植美化环境，改善空气质量。

除了对环境改善的需求，城市居民还对生活品质的提高有很大的需求。居民们对各类保健品的关注不断增加。越来越多的城市居民开始规律地食用蜂蜜、蜂王浆等蜂产品来进行保健。

除了对保健品的关注增加，城市居民还对生活的趣味需求有所增加。许多居民都开始在家中饲养猫、狗、仓鼠等动物作为自己的宠物，来增加生活的趣味性，但是相对于饲养猫狗等宠物，我国城市中养蜂的居民实际上很少。

但是实际上，城市中饲养蜜蜂是有较大的可行性的。在国外，城市养蜂受到追捧， 法国巴黎，日本东京、大阪等国际化大城市，以及美国的大城小镇，利用城市中心的高楼大厦养蜂，并收获蜂蜜的方式越来越盛行。

而在我国，城市养蜂虽然没有兴起到家家户户都在自家养蜂，但是依然是有一定群体在城市内进行养蜂的。香港、北京等城市中都是有一定居民在城市养蜂的先例。

而随着城市的发展，城市中的绿化程度也不断提高，开花的植被在城市中是不断变多的，城市养蜂能够为这些开花的植被授粉。同时城市养蜂也能够改善城市周边的生态，让城市出现鸟语花香、蜂飞蝶舞的和谐景象。因此城市养蜂是具有一定可行性的。

城市养蜂具有可行性，但是普及程度并不高，其中很大一个原因就是当前普遍的蜂箱不够方便、智能，为了让城市养蜂可以普及，除了需要政府的宣传和培训来提高城市居民的养蜂积极性以及养蜂技能，还需要一定的养蜂设备来对城市养蜂进行可行的技术支持。

1.2 城市养蜂蜂种分析

目前城市养蜂的主要蜂种应当是中蜂。城镇居民庭院养蜂，建议饲养中蜂，不提倡饲养意蜂。因为中蜂可以采集零星开花的蜜源植物，不怎么需要饲喂；中蜂喜欢分泌新蜡来造脾，存蜜的巢房洁白美观。这些都很适于那些蜂群数放养不多、进蜜量不会很大的城镇休闲养蜂户。而如果饲养意蜂的话，一是城镇绿化地或道路两旁的蜜源植物不够大宗，蜜蜂需要人们给予补助饲喂糖水；二是蜜蜂喜欢深颜色的巢脾，养蜂人需要贮存陈旧巢脾供蜜蜂繁殖和储蜜，可是稍不留神，就会被蜡螟寄生，滋生巢虫。所以，有鉴于这2 点，意蜂都不适合业余养蜂者。因此在这次设计的过程中，主要设计的功能针对的就是中蜂的养殖。

针对以上所述几点，并且结合我自身的专业，我想到了设计一个适合城市养蜂的综合性蜂箱。以下是这个蜂箱的分析以及具体设计。

2 分析与设计

针对中蜂养殖的特点以及城市养殖蜜蜂的需求，我在设计中设置了以下几点功能。

2.1 隔音层

由于中蜂对声音十分敏感，当中蜂受到声音影响的震动时，会离脾，出巢乱飞。而城市中的汽车噪声、建筑噪声等噪声污染比较多。因此我在箱体外设置了一个隔音层。 隔音层的材料使用的是较为便宜的吸音棉。

2.2 自动监测蜂箱内的情况以及温度和湿度

根据城市养蜂的特点，有很大一部分人养蜂是因为养蜂的过程相对于传统的家养宠物较为新鲜、有趣，因此很多人在养蜂的时候会经常对蜂箱进行开箱观察。这其实很容易惊扰到蜜蜂，不太提倡，但是为了满足城市养蜂用户的好奇心，我们依然需要设置一个可以记录、监测蜜蜂行为的设备。

另一方面，虽然中蜂易于养殖，但是依然需要对蜂箱温度与湿度进行监测。 综上，我们在蜂箱的设计中主要设置如下设备：（i） 能够记录蜂箱内部图像的红外摄像仪；（ii） 温湿度传感器；（iii） 设置在蜂箱外的温湿度显示界面；（iv） 温度过高的报警系统；（v） 用于存储图像信息的SD 卡；（vi） 可以实时接收、播放红外摄像仪记录图像的家用电脑（由用户自己准备好）

同时，这些设备的操作使用单片机来实现。

2.3 调节蜂箱内的温度和湿度

由资料可知，蜜蜂的适宜生存温度为32～35℃，由于我国大部分城市在夏天都为高温天气，因此需要针对夏天的高温进行处理。

由于夏天的温度较高，蜜蜂会离巢、采水进行降温，这对蜂群的发展不利，因此需要对蜂箱及时进行通风和降温。

我们已经在之前设置隔音层，并且采用隔音棉的材质，如果只有隔音棉会导致蜂箱内闷热。因此采用在蜂箱的4 个角设置通风口加排风扇的组合来对蜂箱进行通风降温。 同时，为了避免蜜蜂被排风扇误伤，在风扇的正反两面都放置防护罩。其次，为了在风扇使用的过程中降温效率更高以及补充蜂箱内的湿度，在底部的2 个风扇处放置2 个较小的储水盆。储水盆的补水通过2 根穿过蜂箱的水管来完成。

图2 排风扇和水盆的位置分布

为了实现自动化的运作，方便城市居民在养蜂时的操作，在系统的设置中通过单片机中程序的设计，用温度、湿度的数值来改变排风扇的风力大小，通过传感器检测储水盆中水位的高低来控制开关的开断进行补水。当然，排风扇和储水盆的设置肯定会与蜂室隔开。

除了通风、降温之外，还可以通过覆盖遮阴网等人为的操作来控制蜂箱内的温度，但由于这一部分的工作即使交给用户来做也足够方便，因此我们不在这里徒增成本。

同样地，对于冬天时的温度控制，只需要用户自己使用保暖的棉被或者干草等包裹住蜂箱就可以。由于我们已经设置了温度传感器以及温度报警系统，当温度过高或者过低都会报警，以此就可以提醒用户对保温的设备进行适当的增减。

2.4 自动取蜜

城市养蜂的一个较大的因素当然是蜂蜜，而传统的取蜜实际上对蜜蜂、养蜂人都不够友好。在受到老师上课时介绍过的自动取蜜机的启发后，我在本次设计中也加入了自动取蜜的设计。

自动取蜜的原理图如下：如图3 所示，所有的蜂室都是对半错开的。

当不取蜜的时候，蜂巢由1 个开关转动使得所有错开的蜂室都构成完整的蜂室，这时，蜜蜂会用蜂蜡填补好蜂室，并在其中储存蜂蜜。而当需要取蜂蜜的时候，就使用同样的开关转动使得蜂室错开，从而使蜂蜜流出，并通过蜂房下的一些管子流到蜂箱外。这样就可以在不打扰蜜蜂生活、方便用户操作的情况下取得蜂蜜，如图3。

图3 自动取蜜装置

3 设计实现

由于实际中购买元件较为昂贵，因此首先使用仿真软件来进行设计。以下是实现各项功能的仿真电路图。

图4 温度传感器、显示器以及风扇控制系统

图5 储水盆水位控制系统

在市场上已经有许多商家在售卖，因此不再对其进行设计，直接购买并在蜂箱内装配。