apidictor

Ein Apidictor kann helfen den Schwarmzeitpunkt vorherzusagen, um das Schwärmen zu verhindern. Bevor die Königin schwärmt muss sie leichter werden, hört auf zu fressen und Eier zu legen. Die Ammenbienen die die Königin füttern werden ihren Futtersaft nicht mehr los und schlagen frustriert mit den Flügeln in einer Frequenz zwischen 225-285Hz. Dieses Geräusch kann man herausfiltern und die Lautstärke messen um damit den Schwarmzeitpunkt vorher zu sagen.

Überlegungen

Wo ist Strom?
Wie weit ist die Stromquelle von der Beute entfernt?
Stromversorgung mit microUSB
Wo werden Daten gespeichert?
Ist Datenübertragung mit Internet zu Server möglich?
Wo wird der Microcontroller verstaut?
Wie wird der Microcontroller wasserdicht verpackt?
Wie werden die Sensoren in die Beute geführt?
Der Aufbau soll sein:
- Erweiterbar
- Austauschbar
- Entfernbar
Wie werden die Töne aufgenommen?
Wo werden die Audiodaten gespeichert?
Wie oft sollen Audiorecordings stattfinden?
Zu welcher Zeit sollen Töne aufgenommen werden?
Wie lange soll die Aufnahme sein?
Wo werden die Audiodaten verarbeitet?
Wie und wo werden die Daten verarbeitet?

Hardware

SD Karte formattiert mit XFS Partition auf der die Aufnahmen gespeichert werden (http://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f=28&t=43738)
Microcontroller (Raspberry Pi) mit installiertem Debian
rasClock (real-time clock für Raspberry Pi)
microUSB Stromkabel, Länge muss von der Steckdose bis zur Beute reichen
USB Soundkarte
3.5mm Klinke Mikrofon
Rähmchen mit einer Kammer für die Sensoren
Beute mit Loch für Kabel zu Sensoren in Rahmen-Kammer

Software

Sound aufnehmen mit arecord
Bandpass filter anwenden von 225-285Hz und verdeutlichen mit sox (muss zweimal gemacht werden da noch zu fuzzy mit einmal)
Auswertung der Lautstärke (auch sox)
Auswertung speichern

arecord -d 10 -f cd -t wav -D hw out.wav
sox out.wav out2.wav bandpass 255 5h
sox out2.wav out3.wav bandpass 255 10h
sox out3.wav -n stat 2> stats.txt

sox -V3 -S -t alsa default -r 20000 recording.flac

Prerequirements

Raspberry Pi
SD card with at least 8 GB
USB Keyboard and Mouse
HDMI monitor
Micro USB charger

Preparations

Prepare SD card

Download NOOBS from raspberrypi.org
Create one big FAT32 partition on the SD card (linux will do its part)
Unzip the NOOBS software on the SD card
Boot the Pi
Select Raspbian
Select your language and keyboard layout
Click on install

Setup Raspbian

Change locale to en_US.UTF-8
change Timezone to your local timezone
change keyboard layout to your keyboard layout
Change memory split to 16 MB for GPU
Enable SSH on boot
Finish and reboot
After reboot login, change your hostname and password

Adding Temperature and Humidity Sensor DHT22

download (clone) https://github.com/adafruit/Adafruit-Raspberry-Pi-Python-Code
cpoy adafruit/Adafruit-Raspberry-Pi-Python-Code/Adafruit_DHT_Driver/Adafruit_DHT to raspberry
root@apidictor:/home/pi# ./Adafruit_DHT 22 4

Output:

Using pin #4
Data (40): 0x3 0x61 0x0 0xfd 0x61
Temp =  25.3 *C, Hum = 86.5 %

Adding a database

On the raspberry:

sudo apt-get install couchdb
curl -X PUT http://127.0.0.1:5984/_config/httpd/bind_address -d '"0.0.0.0"' to make the couchDb accessable from remote
sudo service couchdb restart
netstat -an | grep 5984 (should output 0.0.0.0:5984)
curl -X PUT http://localhost:5984/_config/admins/apidictor -d '"rotcidipa"'
curl -X PUT http://localhost:5984/apidictor

On your machine:

ssh -L 5984:localhost:5984 pi@IP-OF-RASPBERRYPI (port forwarding; use different port for the first port if you have already couchDb installed locally)
open http://localhost:5985/_utils/ (ta-daaaaa!)
create db where data gets stored

Adding a script language (of my choice)

sudo apt-get install php5-cli
sudo apt-get install php5-curl

Running the fft on recorded soundfiles

The fft is computed by a python script.

sudo apt-get python-python-scipy
clone this file https://github.com/c-base/apidictor/blob/master/scripts/fft_band.py
usage: fft_band.py [-h] wavefile highpass lowpass

Building it

Nachdem in einem unserer Bienenstöcke zwei mal ein Schwarm abgegangen war, wollte ich wissen wie man dieses Verhalten vorhersagen könnte. Dabei stieß ich auf die Methode von Eddie Woods mit einem Mikrofon im Bienenstock die Lautstärke eines bestimmten Frequenzbandes (zwischen 225-285Hz) zu messen. Wenn die Bienen vorhaben zu schwärmen nimmt die Lautstärke zu und zum Zeitpunkt wenn die ersten Königinnen-Eier gelegt sind nimmt die Lautstärke wieder ab.

Dinge die passieren beim Versuch alles zum Laufen zu bekommen

Das Problem beim Raspberry mit Soundaufnahmen sind Störgeräusche die auftreten. Diese können verschiedene Ursachen haben.

arecord kann nicht schnell genug auf die Speicherkarte schreiben, mehrere Möglichkeiten: eine ramdisk erstellen und darauf schreiben; XFS fileformat partition die etwas schenller ist
Das Netzteil regelt die Spannung nicht richtig und es entstehen Störgeräusche

dazz/apidictor.md