Шум пчелиной семьи

Апр, 2013
26

Анализ акустического шума пчелиной семьи

Опубликовал: Petr_MS

Отличительная особенность этой публикации от предшествующих заключается в том, что мы анализируем не спектры, а их образы. Акустический шум семьи снимаем выносным микрофоном, оцифровываем с использованием звуковой карты, а далее, применяя быстрое преобразование Фурье, строим спектр с разрешением 1 Гц. В нем задаем частотные полосы, соответствующие наиболее информативным местам анализируемого частотного диапазона с центральной частотой настройки и заданной шириной.

В программе ЭВМ предусмотрена возможность устанавливать ширину полос от 2 до 100 Гц. В этих частотных полосах измеряем интенсивные составляющие, которые суммируем, полученную величину делим на количество интенсивных составляющих, входящих в данную частотную полосу, определяем среднюю интенсивность анализируемой частотной полосы.

Такие действия проводим с остальными выделенными частотными полосами спектра. В последующем средние значения интенсивностей анализируем. Наименьшему среднему значению интенсивности присваиваем первый уровень. Затем отыскиваем среднее значение следующей частотной полосы, превышающее наименьшее среднее значение — присваиваем второй уровень. Такие действия проводим с остальными частотными полосами спектра. Формируем образ спектра, который кодируется двоичным кодом [4].

При анализе акустического шума последовательность параллельных двоичных кодов создает кодовое сообщение, характеризующее состояние диагностируемой пчелиной семьи.

Разработанная программа для ЭВМ [4]применяется для регистрации, отображения, анализа и кодирования акустических шумов семей пчел, записи кодовых сообщений. Размещение частотных полос задается пользователем. Программа осуществляет: формирование образов спектров, кодирование их в двоичные и восьмеричные коды, расчет среднего кода и энтропии кодового сообщения, запись частот выпадения кодов и их последовательности выпадения, отображение входных данных и результатов обработки в режиме реального времени.

Для анализа акустического шума пчелиной семьи необходимо поместить микрофон в улей с пчелами, после чего на ЭВМ следует запустить исполняемый файл (рис.).

После запуска программы в меню С необходимо выбрать звуковую карту, к которой подключен микрофон, и нажать кнопку «Пуск». При успешном запуске звуковой карты на дисплее начнут отображаться осциллограммы входного сигнала А и его спектра В.

В меню D необходимо установить параметры центральных частот в спектре, размещение которых соответствует наиболее информативным частотным полосам анализируемого акустического шума семьи. В меню, соответствующем настраиваемой частотной полосе, в реальном времени отображается текущее значение средней интенсивности спектра в установленном диапазоне частот.

На осциллограмме спектра входного сигнала в графическом виде отображаются текущие параметры настройки частотных полос и соответствующие им величины средних интенсивностей. Наиболее информативный диапазон акустического шума семьи находится в интервале частот от 50 до 950 Гц [5]. На рисунке выбраны четыре наиболее информативные частотные полосы [3], полосы пропускания которых можно устанавливать от 2 до 100 Гц.

В меню Е в поле «Экспертное заключение» вводится описание предполагаемого состояния семьи. В поле «Длительность записи», которое принимает значения от 1 до 20 мин, вводится время, в течение которого будет идти анализ входного сигнала. С помощью поля «Частота выборки», которое принимает значение от 60 до 600 кодов в минуту, задается количество восьмеричных кодов, которое будет сформировано за 1 мин во время анализа входного сигнала.

При изменении значения в поле «Пороговая интенсивность» проводится установка пороговой интенсивности, на осциллограмме спектра входного сигнала ненадолго отобразится уровень в графическом виде. С его помощью устраняются акустические помехи окружающей среды.

После установок всех необходимых параметров в меню F следует нажать кнопку «Rec» для запуска процесса анализа входного сигнала. По истечении времени, установленного в поле «Длительность записи», кнопка «Stop» сменит внешний вид на «Rec», что будет сигнализировать о завершении анализа входного сигнала и записи его результатов в базы данных программы.

Чтобы прервать процесс анализа, не дожидаясь истечения времени, установленного в поле «Длительность записи», следует нажать кнопку «Stop». При установке в меню F параметра «Непрерывная запись» анализ входного сигнала будет проводиться непрерывно. При этом результаты анализа будут записываться в базы данных через интервал времени, установленный в поле «Длительность записи». Для остановки процесса непрерывной записи необходимо нажать кнопку «Stop».

Таким образом, с использованием ЭВМ можно построить более адаптивные диагностические системы состояний пчелиных семей по анализу их акустического шума.