A criação de abelhas depende de cuidados de monitoramento por parte do apicultor: ele precisa estar atento a fatores como temperatura e umidade da colmeia, que deve estar saudável para a produção de mel e para que as abelhas possam realizar o serviço de polinização agrícola. Entretanto, a abertura física da colmeia para inspeção in loco é uma ação invasiva, que estressa as abelhas.
Uma solução para esse problema seria o monitoramento remoto, com o auxílio de sensores que fornecem informações sobre a colmeia sem que seja necessária sua abertura. É essa a ideia do Sm@rtbee, projeto que funciona em caráter experimental no Campus do Pici Prof. Prisco Bezerra, desenvolvido pelo Grupo de Redes de Computadores, Engenharia de Software e Sistemas (GREAT), em parceria com o Grupo de Pesquisa com Abelhas, do Departamento de Zootecnia ‒ ambos da Universidade Federal do Ceará (UFC).
Com a instalação de uma placa com sensores capazes de captar dados de temperatura, umidade e peso de cada colmeia, o Sm@rtbee permite o monitoramento a partir de um aplicativo de celular, que pode ser utilizado pelo apicultor sem que ele precise se deslocar ao local das colônias. As informações possibilitam interpretar o estado atual delas, dando ao apicultor a chance de atuar de forma preventiva ou de corrigir possíveis problemas.
O Sm@rtbee utiliza uma placa com sensores, sistema que permite adaptações por ser de fácil manipulação (Foto: Viktor Braga/UFC)
Dessa forma, haveria economia de custos e tempo (já que o deslocamento até as colônias, muitas vezes instaladas em locais afastados, seria evitado), além de prevenção de acidentes sofridos pelo apicultor (que precisa utilizar indumentárias especiais de proteção e fumigadores) e redução do nível de estresse da colmeia (que não precisaria ser aberta com tanta frequência).
“O objetivo é podermos usar inteligência computacional para reduzir as perdas de colônias, extraindo informação dos dados que monitoramos para sugerir ao apicultor melhorias que ele possa fazer”, explica Antonio Rafael Braga, pesquisador do GREAT que desenvolve o Sm@rtee. “Assim, ele poderia fazer uma manutenção mais direcionada para um problema iminente, tentando mitigar uma possível perda”, aponta.
Um dos problemas que o aplicativo pode contribuir para prevenir, por exemplo, é o abandono da colmeia por partes das abelhas, que, sob condições insatisfatórias, migram para outro local mais apropriado à sobrevivência.
Fator que pode causar esse abandono é o aumento de temperatura do ninho, dado captado pelos sensores de monitoramento utilizados no projeto: temperaturas acima de 35º C já prejudicam a reprodução e atividade das abelhas. Nessa condições, alertado pelo sistema, o apicultor pode intervir providenciando, por exemplo, um sombreamento, para evitar a perda da colônia.
Os sensores enviam, via rádio, os dados para um gateway, que, por sua vez, repassa ao banco de dados via internet (Foto: Viktor Braga)
“Os apicultores desenvolveram técnicas para conhecer o estado em que suas colônias se encontram, mas geralmente precisam abri-las para isso. De um dia para o outro, ela pode sumir [abandonar a colmeia], não estar mais lá”, ressalta o pesquisador. “Para ele, é um jogo de risco, já que é muito difícil estar todo o tempo abrindo [a colmeia].”
Sensores
Outros dados que o Sm@rtbee consegue captar atualmente são umidade, áudio e peso, este último também essencial para determinar o nível de produção de mel: considerando que as abelhas pesam pouco, um aumento consistente no peso captado pelos sensores significaria que há mais mel sendo produzido.
Essa análise se dá pelos chamados algoritmos de aprendizado de máquina, ou seja, com o ensino ao computador sobre como interpretar os dados obtidos, permitindo inclusive que ele trabalhe com previsões. “Vamos ensinar ao computador a ‘raciocinar’ e dizer, através do histórico [de dados] da colônia, que tem algo errado. E o grande objetivo é dizer com antecedência, para o apicultor tomar uma atitude”, explica Davyd Melo, doutorando no GREAT.
Uma vez obtidos os dados, o que ocorre a cada cinco minutos, a placa com os sensores os encaminha, via frequência de rádio, para outra placa, chamada nó gateway. Esta última possui uma conexão com a internet para alimentar um banco de dados, armazenado no próprio laboratório do GREAT. As análises, então, são feitas a partir desse banco de dados.
Custo reduzido
Há ainda outras possibilidades de medição, que dependerão de novos estudos e instalação de novos sensores, mas que podem chegar a captar informações de fatores como gases e vibração. Isso porque todo o Sm@rtbee é baseado em software e hardware livres, que podem ser manipulados com mais facilidade, permitindo a inclusão ou exclusão de novas placas e componentes.
O Sm@rtbee é desenvolvido pela equipe do GREAT (Foto: Viktor Braga/UFC)
O uso de sistemas eletrônicos para monitoramento de colônias na apicultura é algo recente, iniciado há cerca de 10 anos em maior escala. Por isso, sua presença no mercado é incipiente. Ainda assim, uma vantagem do Sm@rtbee sobre outros sistemas está justamente no fato de utilizar componentes livres e mais baratos, o que, consequentemente, reduz o custo para o próprio apicultor.
“Hoje nós estamos usando componentes que encontramos no mercado maker, mais amador, que se popularizou nos últimos anos. Nosso sistema tem um custo bem reduzido, o que é uma coisa boa, porque o apicultor é alguém que pode não ter muitos recursos. A diferença para outros [sistemas de monitoramento] no mercado é que ele é bem mais barato. E talvez consiga melhorar ainda mais”, estima Davyd.
Demanda
O Prof. Breno Freitas, coordenador do Grupo de Pesquisa com Abelhas, ressalta que equipamentos como o Sm@rtbee surgem para atender a uma demanda cada vez mais presente do apicultor, já que possibilitam uma melhor compreensão do que está ocorrendo nas colônias.
“Quando o apicultor abre uma colmeia, ele tem uma visão momentânea da situação, como uma fotografia, e, se há algum problema, ele geralmente não sabe como nem quando começou. Com a tecnologia, os equipamentos estão mandando informações constantemente, permitindo uma visão em tempo real do que ocorre em cada colmeia e uma intervenção antecipada e pontual, abrindo apenas aquela que necessita de assistência imediata”, diz.
O Prof. Breno Freitas é coordenador do Grupo de Pesquisa com Abelhas (Foto: Viktor Braga/UFC)
Além disso, o monitoramento remoto facilita o trabalho do produtor, que precisa destinar sua atenção para outras tarefas. “O produtor tem outras atividades. Um equipamento como esse permitiria que ele tivesse um aplicativo no celular, que o avisaria quando identificasse determinado padrão de enxameação ou doença, com uma simples notificação”, aponta o pesquisador.
O Sm@rtbee é, para o Prof. Danielo Gomes, professor do Departamento de Engenharia de Teleinformática e coordenador do projeto, um caso de interdisciplinaridade inerente às TICs (Tecnologias de Informação e Comunicação). “Você tem um diálogo fluido e complementar entre uma área tradicional clássica, que é a apicultura, com uma área moderna, que é a Engenharia de Computação, particularmente na parte de sensoriamento e análise de dados em apicultura de precisão”, afirma. “A sociedade já enfrenta muitos problemas. Temos de pensar soluções criativas e factíveis para mitigá-los e, se possível, resolvê-los.”
Pesquisa
O Sm@rtbee teve início em 2014, durante projeto de mestrado desenvolvido no GREAT, em parceria com a Universidade Federal do Piauí. Em 2016, a pesquisa passou a ser financiada por edital do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e terá sua primeira fase concluída em maio de 2020.
Em janeiro deste ano, os pesquisadores publicaram um artigo em parceria com a Appalachian State University, que apresenta resultados de uma análise que utilizou conjuntos de dados reais de 6 apiários e 27 colmeias ao longo de um período de três anos nos EUA. Leia o artigo (em inglês).
O aplicativo do Sm@rtbee pode ser acessado na Play Store, mas necessita do sistema embarcado desenvolvido no GREAT para monitorar as grandezas internas e externas das colmeias.
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