Описание продукта

Цель

Полевой MVP - первая полезная уличная версия. Она должна устанавливаться пчеловодом обычными инструментами и избегать инвазивной электроники внутри семьи. Product promise простой: DIY-весы для улья, которые отправляют в Gratheon вес, внутреннюю температуру, внешнюю влажность, состояние батареи и connectivity health.

Это рекомендуемый public pilot scope.

Функциональность

Измеряет вес улья для honey-flow, food-reserve, theft, storm или handling events.
Измеряет внутреннюю температуру водонепроницаемым DS18B20 probe.
Измеряет ambient humidity and temperature с SHT31, SHTC3 или BME280 в защищённом вентилируемом месте.
Измеряет battery voltage или battery state, чтобы web app могла предупредить до остановки телеметрии.
По умолчанию отправляет данные каждые 10-15 минут.
Batches readings при слабом WiFi и повторяет отправку со стабильными dedupeKey values.
Использует простой weatherproof enclosure, cable glands и external scale frame.
Использует phone или web setup вместо outdoor LCD.

Архитектура Field MVP

flowchart LR
    loadcell[100-200 kg load cell or 4 x 50 kg bars] --> hx711[HX711]
    ds18b20[DS18B20 internal probe] --> esp32[ESP32 firmware]
    humidity[SHT31/SHTC3/BME280 ambient module] --> esp32
    battery[Battery voltage or fuel gauge] --> esp32
    hx711 --> esp32
    solar[Optional solar charger] --> battery
    esp32 --> provision[WiFi setup portal, hiveId, API token]
    esp32 -- "POST every 10-15 min, batch if offline" --> telemetry[telemetry-api /iot/v1/metrics]
    telemetry --> mysql[(time-series storage)]
    web[Gratheon web app] --> graphql[graphql-router]
    graphql --> telemetry
    web --> charts[Telemetry charts, alerts, hive comparison]

Границы электрических подсистем

Field MVP должен перестать относиться к enclosure как к коробке с breadboard. Разделите hardware на обслуживаемые подсистемы.

Subsystem	Inside enclosure	Outside enclosure	Connector or pass-through	Recommendation
Weight	HX711, ESP32	Load cell или scale frame	Cable gland для MVP, M8/M12 позже	Держите low-level load-cell cable коротким и разгруженным от натяжения.
Internal temperature	ESP32 pull-up resistor	DS18B20 probe routed into hive	PG7 cable gland или 3-pin waterproof connector	Используйте 3-wire powered mode, не parasite power.
Ambient humidity	SHT31/SHTC3/BME280 board	Vented air pocket outside direct rain	Internal cable, small protected vent или remote pod	Не герметизируйте humidity sensor в main box без air exchange.
Power	Battery holder, charger, fuse, switch	Optional solar panel	Separate gland или 2-pin waterproof connector	Держите solar/power wiring отдельно от load-cell signal cable.
Service/debug	USB или UART header	None during normal operation	Internal header only	Не делайте external USB hole в enclosure для MVP.

Правила проводки для полевой надёжности

Ставьте physical strain relief на каждый кабель до solder joints или screw terminals.
Делайте drip loops, чтобы дождь стекал ниже cable entry до попадания в enclosure.
Держите load-cell analog wires вдали от solar charger и boost-converter wiring.
Используйте ferrules или tinned wire ends в screw terminals только если terminal type безопасно это поддерживает.
Подписывайте оба конца каждого кабеля. Outdoor debugging становится медленным, когда все black cables выглядят одинаково.
Оставляйте небольшой service loop внутри коробки, чтобы lid можно было открыть без натяжения проводов.
Добавляйте desiccant pack только как краткосрочное mitigation. Реальное решение - корректное sealing, cable entry и condensation path.

Function	Suggested ESP32 pin	Interface	Notes
HX711 DT	GPIO16	Digital	По возможности сохранить lab profile.
HX711 SCK	GPIO17	Digital	Держать в паре с DT.
DS18B20 data	GPIO4	1-Wire	4.7 kOhm pull-up to 3.3 V.
SHT31/BME280 SDA	GPIO21	I2C	Если module remote, держите cable коротким.
SHT31/BME280 SCL	GPIO22	I2C	Снизьте I2C speed, если cable length вызывает errors.
Battery voltage	GPIO34 or GPIO35	ADC	Используйте resistor divider, рассчитанный на low standby leakage.
Fuel gauge	GPIO21/GPIO22	I2C	MAX17048/LC709203 делят I2C с humidity sensor.
Wake/service button	Any safe GPIO	Digital input	Полезно для on-site setup без открытия logs.

Механический stack

MVP должен выбрать один из двух load paths и задокументировать его фотографиями.

Option A - Single-point load cell

Используйте, когда 100-200 kg single-point или platform-scale load cell можно закрепить между двумя жёсткими plates.

Bottom plate стоит на hive stand.
Load cell прикручен в соответствии со стрелкой и load direction.
Top plate поддерживает корпус улья.
Добавьте mechanical stops, чтобы случайная перегрузка не погнула load cell навсегда.
Добавьте side guides, которые не дают улью соскользнуть, но не создают второй load path.

Option B - Four bar load cells

Используйте, когда low-cost 50 kg bar cells проще купить.

Поставьте по одному sensor near each corner.
Держите все четыре contact points на одинаковой высоте.
Защитите провода от раздавливания и грызунов.
Калибруйте полную раму, а не каждый sensor отдельно.
Ожидайте больше corner-loading error, чем у хорошего single-point design.

Размещение датчиков

Sensor	Placement	Avoid
Load cell	Между жёсткой подставкой и основанием улья	Off-axis force, rocking frame, water pooling around cable exit.
DS18B20	Под крышкой или рядом с краем brood-area, не блокируя пчёл	Loose cable inside colony, direct contact with wet surfaces, crushing under boxes.
Humidity/ambient module	Затенённый vented pocket на underside enclosure или отдельный small pod	Direct sun, rain splash, sealed box, condensation drip path.
Battery/fuel gauge	Внутри enclosure рядом с батареей	Hot roof surface, exposed terminals.
Solar panel	Под углом, с drip loop кабеля перед входом в enclosure	Cable pointing upward into gland, shading by hive roof.

Power budget workflow

Не подбирайте solar только по marketing watts панели. Измерьте device current в MVP enclosure.

Измерьте deep-sleep current.
Измерьте wake current while reading sensors.
Измерьте длительность WiFi connect и HTTPS upload.
Рассчитайте daily energy для интервалов 10, 15 и 30 минут.
Выберите батарею, которая переживёт несколько cloudy days без solar input.
Добавляйте solar только после battery-only baseline.
Отправляйте battery voltage или fuel-gauge percent в каждом telemetry batch.

Данные, отправляемые MVP

MVP firmware должен отправлять и beekeeper metrics, и support metrics.

Type	Fields	Use
Beekeeper metrics	`weightKg`, `temperatureCelsius`, `humidityPercent`	Honey flow, food shortage, overheating, humidity risk.
Device metrics	`batteryVoltage`, `batteryPercent`, `rssi`, `firmwareVersion`, `resetReason`	Support, missing-data alerts, field reliability.
Calibration metadata	calibration factor, tare timestamp, scale type	Объясняет, почему разные hive scales могут отличаться.

API changes to consider after MVP

Для первого release не обязательно, но полезно для field reliability:

Добавить поля batteryVoltage, batteryPercent, solarVoltage, rssi и firmwareVersion.
Добавить device registry в web app, чтобы пчеловод мог связать физическое устройство с ульем без ручного копирования hiveId.
Добавить “last seen” и “missing telemetry” alert по последнему timestamp на device/hive.
Добавить calibration metadata: load-cell factor, tare date и mechanical configuration.

Research references

Research backing перенесён в 🧪 Research references. Эта страница связывает Field MVP scope с разделом Research Gratheon и объясняет, почему weight, temperature, humidity, battery health и connectivity health идут раньше более тяжёлых sensor modalities.

Критерии выхода

Device survives rain-protected outdoor operation without water ingress.
Weight trend достаточно полезен, чтобы обнаруживать daily gain/loss и sudden movement.
Battery telemetry видна или как минимум логируется локально.
Устройство может работать реалистичный pilot interval с выбранным report cadence.
Пчеловод может установить его без soldering inside hive body.

Bill of materials

Подробный список покупок находится в Phase 2 - Field MVP BOM. Он добавляет к лабораторной электронике IP65 box, cable glands, battery, optional solar charger, humidity sensor и более надёжную field wiring.