🌡️ IoT-датчики для улья

Направление продукта

IoT-датчики для улья должны развиваться через три понятных аппаратных этапа. Документация теперь сгруппирована сначала по этапам, потому что каждому этапу нужны и описание продукта, и собственный список компонентов:

1. Этап 1 - лабораторная проверка - проверить прошивку, проводку, калибровку и загрузку телеметрии на рабочем столе.
2. Этап 2 - полевой MVP - развернуть защищённые от погоды DIY-весы для улья, которые измеряют самые важные для пчеловода сигналы.
3. Этап 3 - производственный комплект - превратить проверенную конструкцию в повторяемое, поддерживаемое и продаваемое устройство.

Такое разделение сохраняет первую публичную сборку дешёвой и понятной, но одновременно показывает путь к законченному продукту Gratheon. Текущий прототип уже доказывает главный сценарий: ESP32 собирает данные температуры и веса и отправляет показания в telemetry-api. Аппаратный объём, список компонентов, функциональность, электрические интерфейсы, механические интерфейсы и путь развития описаны внутри соответствующего этапа, поэтому боковая навигация повторяет путь сборки.

Обзор этапов

Модель соединения системы

Аппаратную часть нужно описывать как связанные подсистемы, а не как разрозненный список деталей. Так электрические, механические и сервисные решения становятся явными.

flowchart LR
    subgraph Mechanical[Механическая система]
        frame[Рама весов улья]
        loadcell[Тензодатчик]
        stops[Ограничители перегрузки и боковые направляющие]
    end

    subgraph Electrical[Электрическая система]
        hx711[HX711 или 24-битный ADC]
        esp32[Прошивка ESP32]
        temp[Зонд DS18B20]
        humidity[Датчик окружающей среды SHT31/BME280]
        power[Батарея, зарядка, fuel gauge, солнечный вход]
    end

    subgraph Cloud[Сервисы Gratheon]
        telemetry[telemetry-api]
        graphql[graphql-router]
        app[дашборды и alerts в web-app]
    end

    frame --> loadcell
    stops --> frame
    loadcell -- low-level differential signal --> hx711
    hx711 --> esp32
    temp --> esp32
    humidity --> esp32
    power --> esp32
    esp32 -- HTTPS metrics --> telemetry
    app --> graphql
    graphql --> telemetry

Оценка текущего подхода

Исследовательские выводы

Локальные research notes и проверки в интернете сходятся на одном порядке MVP: сначала вес + температура/влажность, затем звук, CO2, качество воздуха и tamper sensors.

• Мультисенсорная платформа мониторинга улья с измерением веса, звука, температуры, влажности и CO2 показала возможность обнаруживать роение, кражу, медосбор, нехватку корма и ослабление семьи через sensor fusion (A Smart Sensor-Based Measurement System for Advanced Bee Hive Monitoring, DOI:10.3390/s20092726). Для Gratheon это подтверждает долгосрочное multimodal-направление, но не означает, что все датчики нужны в первый день.
• Обзор 2024 года по low-cost beehive monitoring выделяет температуру, влажность, вес улья и звук как практичные modalities, но подчёркивает, что полезность зависит от точности и интерпретации пчеловодом (Advances in Beehive Monitoring Systems: Low-Cost Integrating Sensor Technology for Improved Apiculture Management, DOI:10.1051/e3sconf/202458904001).
• Исследования энергопотребления в precision beekeeping подтверждают, что offline field deployments нужно проектировать вокруг sleep cycles, radio duty cycle и reduced edge processing, а не вокруг постоянного стриминга (Analysis of Energy Consumption in a Precision Beekeeping System, arXiv:2010.14934).
• Исследование ESP8266/ESP32 + ESP-NOW + GSM/GPRS gateway показывает cost-effective топологию пасеки, где дешёвые hive nodes общаются локально с одним internet gateway (Bee colony remote monitoring based on IoT using ESP-NOW protocol, DOI:10.7717/peerj-cs.1363). Это хорошая production-архитектура для пасек без WiFi.
• Открытые DIY-примеры и component guides часто используют ESP32/ESP8266 + HX711 + load cell + DS18B20/DHT-style climate sensor, включая публичные tutorials и open-source smart-scale projects. Это снижает adoption risk, потому что пчеловоды могут купить детали и отлаживать их обычным Arduino/ESP32 tooling.
• Наружная проводка датчиков должна считать cable entry, strain relief, sealing, O-rings и unused connector caps частью конструкции, а не послесловием. Поэтому production-этап теперь имеет connector strategy вместо общей строки “waterproof connectors”.

Сервисы

• https://github.com/Gratheon/hardware-beehive-sensors - прошивка датчиков и аппаратные notes
• https://github.com/gratheon/telemetry-api - server-side ingestion and querying
• Telemetry API docs - OpenAPI-документация сервиса

Текущая сервисная архитектура

flowchart LR
    beehive-sensors[<a href="https://github.com/Gratheon/hardware-beehive-sensors">hardware-beehive-sensors</a>] -."send metrics".-> telemetry-api

    telemetry-api --"store sensor time series" --> mysql[(<a href="https://github.com/Gratheon/mysql">mysql</a>)]

    telemetry-api --"verify API tokens for REST calls"--> user-cycle[<a href="https://github.com/Gratheon/user-cycle">user-cycle</a>]
    web-app[<a href="https://github.com/Gratheon/web-app">web-app</a>] --"render telemetry charts"--> graphql-router[<a href="https://github.com/Gratheon/graphql-router">graphql-router</a>]
    graphql-router --"query metric history"--> telemetry-api