1. ELARTU — Інституційний репозитарій ТНТУ імені Івана Пулюя
  2. Роботи студентів
  3. Магістр
  4. 122 — комп’ютерні науки
Denne identifikatoren kan du bruke til å sitere eller lenke til denne innførselen: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/50841
Tittel: Інформаційна система моніторингу та прогнозування роїння бджіл
Alternative titler: Information system for monitoring and forecasting bee
Authors: Бенцал, Ірина Василівна
Bentsal, Iryna Vasylivna
Affiliation: ТНТУ ім. І. Пулюя, Факультет комп’ютерно-інформаційних систем і програмної інженерії, Кафедра комп’ютерних наук, м. Тернопіль, Україна
Bibliographic description (Ukraine): Бенцал І. В. Інформаційна система моніторингу та прогнозування роїння бджіл : робота на здобуття кваліфікаційного ступеня магістр : спец. 122 - комп’ютерні науки / наук. кер. Л. П. Дмитроца. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2025. 80 с.
Bibliographic reference (2015): Бенцал І. В. Інформаційна система моніторингу та прогнозування роїння бджіл : робота на здобуття кваліфікаційного ступеня магістр : спец. 122 «Комп’ютерні науки» / наук. кер. Л. П. Дмитроца. Тернопіль : ТНТУ, 2025. 80 с.
Utgivelsesdato: 22-des-2025
Submitted date: 8-des-2025
Date of entry: 2-jan-2026
Forlag: ТНТУ ім. І.Пулюя, ФІС, м. Тернопіль, Україна
Country (code): UA
Place of the edition/event: Тернопіль
Supervisor: Дмитроца, Леся Павлівна
Dmytrotsa, Lesia
Committee members: Тиш, Євгенія Володимирівна
Tysh, Ievgeniia
UDC: 004.9:638.1
Emneord: 122
комп’ютерні науки
інтернет речей
розумний вулик
мікроклімат
роїння
прогнозування
датчики ds18b20
моніторинг
бджільництво
sht31
matlab
thingspeak
honeypi
Page range: 80
Abstrakt: Кваліфікаційна робота присвячена розробці інформаційної системи моніторингу та прогнозування роїння бджіл. Актуальність теми зумовлена потребою пасічників в оперативному контролі стану бджолиних сімей і зменшенні ризику втрати продуктивних роїв. У першому розділі виконано аналіз предметної області бджільництва, розглянуті особливості підтримання мікроклімату у вулику, узагальнено існуючі підходи до дистанційного моніторингу стану бджолиних сімей. Другий розділ присвячено розробці архітектури системи та апаратної частини. Описано чотиришарову IoT-структуру. Подано схему підключення сенсорів, систему живлення, а також налаштування каналів ThingSpeak. У третьому розділі розроблено алгоритм раннього прогнозування роїння в MATLAB Analysis, що аналізує динаміку температури та вологості у двох добових вікнах, обчислює зміну середніх значень та амплітуду коливань і формує індикатор ризику роїння. Об’єкт дослідження: процес моніторингу мікроклімату бджолиних вуликів в IoT-системі. Предмет дослідження: методи й засоби побудови інформаційно-вимірювальної системи «розумний вулик» та алгоритми раннього прогнозування роїння
The qualification work is devoted to the development of an Information System for Monitoring and Forecasting Bee Swarming. The relevance of the topic is determined by the beekeepers’ need for prompt control of the state of bee colonies and for reducing the risk of losing productive swarms. The first chapter presents an analysis of the beekeeping domain, considers the features of maintaining the microclimate inside a hive, and summarises existing approaches to remote monitoring of bee colony conditions. The second chapter is devoted to the development of the system architecture and hardware part. A four-layer IoT structure is described. The sensor connection scheme, the power supply system, and the configuration of ThingSpeak channels are presented. In the third chapter, an algorithm for early swarming forecasting is developed in MATLAB Analysis. It analyses the dynamics of temperature and humidity in two daily windows, calculates changes in average values and the amplitude of fluctuations, and generates a swarming risk indicator. Object of research: the process of monitoring the microclimate of beehives in an IoT system. Subject of research: methods and tools for building the “smart beehive” information-measurement system and algorithms for early swarming forecasting
Beskrivelse: Роботу виконано на кафедрі комп'ютерних наук Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя. Захист відбудеться 22.12.2025р. на засіданні екзаменаційної комісії №32 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя
Content: ВСТУП 8 РОЗДІЛ 1. АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ДОСЛІДЖЕНЬ У ГАЛУЗІ МОНІТОРИНГУ БДЖОЛОСІМЕЙ 10 1.1. Вплив мікроклімату вулика на стан і поведінку бджіл 10 1.2. Огляд традиційних методів контролю роїння бджолосімей 11 1.3. Сучасні технологічні підходи до моніторингу вуликів 13 1.4. Аналіз існуючих IoT-рішень для моніторингу вуликів 15 1.5. Проблеми та недоліки сучасних систем прогнозування роїння 21 1.6. Обґрунтування необхідності створення нової інформаційно-вимірювальної системи для прогнозування роїння 23 1.7. Висновки до розділу 1 25 РОЗДІЛ 2. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ПОБУДОВИ ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ ДЛЯ ПРОГНОЗУВАННЯ РОЇННЯ БДЖІЛ 26 2.1. Фізіологічні та поведінкові передумови виникнення роїння бджолосімей 26 2.2. Мікроклімат вулика як основне джерело інформації про стан бджолосім’ї 28 2.3. Особливості аналізу часових рядів температури та вологості 29 2.4. Створення моделі оцінки ризику роїння EWI – Early Warning Index 31 2.5. Вибір та характеристика сенсорів температури і вологості 39 2.6. Висновки до розділу 2 42 РОЗДІЛ 3. ПРАКТИЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ СИСТЕМИ МОНІТОРИНГУ І ПРОГНОЗУВАННЯ РОЇННЯ БДЖОЛОСІМЕЙ 44 3.1. Загальна архітектура інформаційно-вимірювальної системи 44 3.2. Розробка апаратної частини системи моніторингу 47 3.3. Налаштування каналу ThingSpeak для прийому та обробки даних 49 3.4. Реалізація алгоритму раннього прогнозування роїння у MATLAB Analysis 54 3.5. Реалізація візуалізації даних та інтерпретація графіків 56 3.6. Типові сценарії інтерпретації графіків 58 3.7. Алгоритм формування сповіщення про початок роїння 61 3.8. Оцінювання ефективності алгоритму прогнозування роїння бджолосім’ї 63 3.9. Рекомендації щодо подальшого вдосконалення системи 65 3.10. Висновки до розділу 3 66 РОЗДІЛ 4. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ 68 4.1. Вплив діяльності людини на довкілля у розрізі комп’ютерних технологій 68 4.2. Вимоги безпеки до робочих місць оператора ПК 70 4.3. Висновки до розділу 4 72 ВИСНОВКИ 74 ПЕРЕЛІК ДЖЕРЕЛ 76 ДОДАТКИ
URI: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/50841
Copyright owner: © Бенцал Ірина Василівна, 2025
References (Ukraine): 1. I. Zhelyazkova, “Monitoring of temperature and humidity in hives made of different material during the autumn–winter period,” Bulgarian Journal of Agricultural Science, vol. 27, no. 6, pp. 1134–1141, 2021.
2. T. Lepkova et al., “Studying the temperature microclimate in beehives made of different materials,” International Scientific Journal "Innovations", vol. 10, no. 2, pp. 91–92, 2022.
3. R. Kutby et al., “The Effect of Hive Type on Colony Homeostasis and Behaviour,” Insects, vol. 15, no. 10, 800, 2024.
4. Y. Lu et al., “The impact of temperature regulation measures on honey bee colony thermoregulation,” Journal of Thermal Biology, 2025 (in press).
5. C. Vincze et al., “A review of short-term weather impacts on honey production,” Environmental Evidence, 2024.
6. Дзюба, Д. Ю., & Дмитроца, Л. П. (2021). ЦИФРОВА ЛІКАРНЯ НА ОСНОВІ ІНТЕРНЕТУ РЕЧЕЙ. Міжнародний науковий комітет, 62.
7. K. Gratzer et al., “How Science Supports Honey Bees: Identification of Research on Best Practices in Beekeeping,” Insects, vol. 16, no. 10, 2025.
8. N. El Agrebi et al., “Risk and protective indicators of beekeeping management practices on honey bee colony losses,” Science of the Total Environment, vol. 781, 2021.
9. “The Basics of Queen Management in Beekeeping Operations,” EDIS/IFAS Extension, University of Florida, 2025.
10. “Swarm control and elusive queens,” The Apiarist blog, 2021.
11. “May in the Apiary 2023 – Swarm control notes,” British Beekeepers Association (BBKA), 2023.
12. A. Zaman, “A framework for better sensor-based beehive health,” Computers and Electronics in Agriculture, vol. 211, 108069, 2023.
13. Y. Zheng et al., “Intelligent beehive monitoring system based on Internet of Things,” Sensors and Actuators: Networked Systems, 2024.
14. J. Šabić et al., “Buzzing with Intelligence: A Systematic Review of Smart Beehive Monitoring Systems,” Sensors, 2025.
15. A. Kviesis, N. Zacepins, “Bee colony remote monitoring based on IoT using ESP and low-power sensor nodes,” PeerJ Computer Science, 2022.
16. B. Khelifa et al., “Beehive monitoring based on IoT technologies and AI,” in Proc. Int. Conf. on Computer-Aided Design and Applications in Technology (CADAT), 2024.
17. Strutynska, I., Kozbur, H., Sorokivska, O., Dmytrotsa, L., & Kozbur, I. (2024). Analysis of Business Structures Regarding the Level of Digital Maturity Using Data Mining Methods.HiveEyes Project, “The HiveEyes Project – flexible beehive monitoring infrastructure,” 2023.
18. HiveEyes System Documentation, “In a nutshell – The Hiveeyes project is developing a flexible toolkit for beehive monitoring,” 2023–2024.
19. Hackuarium, “Beemos – Bee monitoring system,” Hackuarium Open-hardware Documentation, 2025.
20. HoneyPi Project, “HoneyPi – the smart beehive scale to build yourself,” 2023–2025.
21. HoneyPi Project, “About HoneyPi – Raspberry Pi based measurement system,” 2023.
22. PrusaLab, “PrusaHive, the smart device that facilitates bee-keeping,” PrusaLab Projects, 2020–2024
23. PrusaLab / Wikifactory, “PrusaHive – Overview and documentation,” 2023–2025.
24. A. Zaman, “A framework for better sensor-based beehive health monitoring,” Computers and Electronics in Agriculture, vol. 211, 108069, 2023.
25. J. Šabić et al., “Buzzing with Intelligence: A Systematic Review of Smart Beehive Monitoring Systems,” Sensors, 2025.
26. S. Ruvinga et al., “Prediction of honeybee swarms using audio signals and convolutional neural networks,” in Proc. KES 2022, 2022.
27. A. Dsouza et al., “HiveLink – IoT based smart bee hive monitoring system,” arXiv preprint, 2023.
28. Zaman A. A framework for better sensor-based beehive health monitoring. Computers and Electronics in Agriculture, 2023.
29. Šabić J. et al. Buzzing with Intelligence: Review of Smart Beehive Monitoring Systems. Sensors, 2025.
30. Kontogiannis S. Beehive Smart Detector Device Using Edge Computing. Sensors, 2024.
31. Hamza A.S. Beemon IoT platform for monitoring and alerting. Sensors & Actuators: Networked Systems, 2023.
32. Stabentheiner A., Kovac H., Brodschneider R. Thermal homeostasis of a superorganism: the honeybee colony. Frontiers in Physiology, 2021.
33. Godeau U. et al. Brood thermoregulation effectiveness is positively linked to the colony size in honey bees. Peer Community Journal, 2023.
34. Tarpy D.R. et al. Collective decision-making during reproduction in social insects: swarming in honey bees. Current Opinion in Insect Science, 2024.
35. Klett K. et al. Vitellogenin plays a role in regulating honey bee swarming. Scientific Reports, 2025.
36. Taha E.K.A. Beehive microclimate significantly influences colony performance and survival. Polish Journal of Environmental Studies, 2024.
37. Godeau U. et al. Brood thermoregulation effectiveness is positively linked to the colony size in honey bees. Peer Community Journal, 2023.
38. Stabentheiner A., Kovac H., Brodschneider R. Thermal homeostasis of a superorganism: the honeybee colony. Frontiers in Physiology, 2021.
39. Taha E.K.A. Beehive microclimate significantly influences colony performance and survival. Polish Journal of Environmental Studies, 2024.
40. Zaman A. A framework for better sensor-based beehive health. Computers and Electronics in Agriculture, 2023.
41. Tarpy D.R. et al. Collective decision-making during reproduction in social insects: swarming in honey bees. Current Opinion in Insect Science, 2024.
42. Taha E.K.A. Beehive microclimate significantly influences colony performance and survival. Polish Journal of Environmental Studies, 2024.
43. Godeau U. et al. Brood thermoregulation effectiveness is positively linked to colony size in honey bees. Peer Community Journal, 2023.
44. Дмитроца, Л. П. (2019). Моделі, методи та інформаційна технологія аналізу процесів зі змінним періодом (Doctoral dissertation, Тернопільський національний технічний університет ім. Івана Пулюя).
45. Stabentheiner A., Kovac H., Brodschneider R. Thermal homeostasis of a superorganism: the honeybee colony. Frontiers in Physiology, 2021.
46. Kontogiannis S. Beehive Smart Detector Device… Deep Learning Inferences. Sensors, 2024.
47. Taha E.K.A. Beehive microclimate significantly influences colony performance and survival. Polish Journal of Environmental Studies, 2024.
48. Zacepins A. et al. Application of IoT for hive monitoring and early warnings in beekeeping. (оновлені матеріали конференцій 2021–2023 рр.)
49. Jarimi H., Tapia-Brito E., Riffat S. A Review on Thermoregulation Techniques in Honey Bees’ Beehive Microclimate and Its Similarities to the Heating and Cooling Management in Buildings. Future Cities and Environment. 2020, 6(1):7.
50. Gil-Lebrero S., Navas González F.J., Gámiz López V., Quiles Latorre F.J., Flores Serrano J.M. Regulation of Microclimatic Conditions inside Native Beehives and Its Relationship with Climate in Southern Spain. Sustainability. 2020.
51. Gabitov I., Linenko A., Yumaguzhin F., Akchurin S., Valishin D. The System of Remote Monitoring of Microclimate Parameters of Bee Colonies. Journal of Ecological Engineering. 2022, 23(1):264–273.
52. Zborivskyi Yu., Koman B. Remote Monitoring System for Microclimate Parameters in Beehives. Electronics and Information Technologies. 2025, Issue 31.
53. Sensirion AG. SHT3x (SHT30, SHT31, SHT35) Humidity and Temperature Sensor IC: Datasheet.
54. Aosong Electronics. DHT20 Humidity and Temperature Module: Data Sheet, Version V1.0, May 2021.
55. Xian Votesen Electronic Technology Co., Ltd. PE Filter SHT31 Temp Humidity Sensor (VTH200) та пов’язані продукти серії VTH: веб-каталог цифрових датчиків температури та вологості.
56. Kviesis A., Dzenitis M., Zacepins A. Bee colony remote monitoring based on IoT using ESP-NOW and ESP8266/ESP32 microchips. Sensors, 2023.
57. PCBONLINE Team. BeeHive Monitoring System Step-by-Step Design and Manufacturing (ESP32-based IoT system). PCBONLINE Blog, 11.04.2024.
58. ThingSpeak Documentation. – MathWorks
59. Channel Properties – ThingSpeak Help. – MathWorks. – Опис налаштувань каналів, режимів доступу та вкладки Sharing.
60. MATLAB Analysis and Visualization – ThingSpeak Help. – MathWorks. – Довідка щодо додатка MATLAB Analysis та прикладів обробки каналів.
61. БЕЙРАК, Д., & ВАКАЛЮК, Т. (2024). ПІДХОДИ ДО МІЖПРОЦЕСНОЇ КОМУНІКАЦІЇ У ПОБУДОВ І МІКРОСЕРВІСНИХ СИСТЕМ В НАУКОВІЙ ЛІТЕРАТУРІ. Вісник Херсонського національного технічного університету, (2 (89)), 109-117.
62. Палка, О., & Дмитроца, Л. (2023, November). Використання інформаційних дашбордів у розумних містах. In Modeling, Control and Information Technologies: Proceedings of International scientific and practical conference (No. 6, pp. 189-191).
63. Вплив на навколишнє середовище, спричинений виробництвом електричної енергії // РОЕК.
64. Екологічна безпека України // КНУ шмені Тараса Шевченка.
65. Вимоги щодо безпеки та захисту здоров’я працівників під час роботи з екранними пристроями від 14.02.2018 року №207.
66. Опорний конспект лекцій з дисципліни «Безпека життєдіяльності» для студентів усіх напрямків і форм навчання / укл. : В.М. Барановський, М.І. Підгурський, C.Ю. Мариненко. – Тернопіль : ТНТУ ім. І. Пулюя, 2016. – 151 с.
67. Вовк Ю. Я. Охорона праці в галузі. Навчальний посібник / Ю. Я. Вовк, І. П. Вовк – Тернопіль: ФОП Паляниця В.А. – 2015. – 172 с.
Content type: Master Thesis
Vises i samlingene:122 — комп’ютерні науки

Tilhørende filer:
Fil Beskrivelse StørrelseFormat 
Mag_2025_SNm_61_Bentsal_IV.pdfДипломна робота3,79 MBAdobe PDFVis/Åpne
Vis fullstendig innførsel


Alle innførsler i DSpace er beskyttet av copyright

Administrasjonsverktøy