Большая комната с расставленным вдоль стен оборудованием, в центре — стол с бумагами и макетами. Так выглядит технологический класс Центра молодежного инновационного творчества «Орбита» города Изобильный Ставропольского края. Один из учеников ЦМИТа — Никита Сидоркин, девятиклассник, создавший прототип «умного» улья для шмелей. Его проект победил на региональном этапе конкурса «Ты — инноватор» и теперь участвует во всероссийском финале.
Шансы на победу у парня хорошие. Его улей практичен, интересен потребителю и решает сразу две большие проблемы шмелеводческой отрасли: отсутствие доступной автоматизации и регулярные отравления насекомых пестицидами.
Именно отравление насекомых подтолкнуло Никиту к созданию инновационного продукта:
— В прошлом году я услышал о массовой гибели пчел на территории России из-за бесконтрольного использования пестицидов в сельском хозяйстве. Владельцы полей не предупреждали пасечников, что планируется химическая обработка растений, это привело к гибели большого количества насекомых-опылителей.
Чтобы досконально разобраться в проблеме, Никита с руководителем «Орбиты» Натальей Сапрыкиной отправились в соседний поселок Солнечнодольск на предприятие «Агробиоцентр-Шмель», занимающееся разведением шмелей. Руководитель центра Владимир Чернов оказался большим энтузиастом, подробно рассказал про образ жизни и повадки насекомых, а также про технологические потребности шмелеводческой отрасли.
— После этой встречи мы переключились с пчел на шмелей, — объясняет Никита. — Оказалось, что они во много раз превосходят пчел: лучше выдерживают низкие и высокие температуры, перепады влажности, работают больше, являются превосходными опылителями даже самых горьких цветков — томатных. И они так же, как и пчелы, гибнут от отравления пестицидами, поэтому на время опасности их нужно закрывать. А поскольку в хозяйствах для опыления используется не один шмелиный улей, а сотни, то мое первое техническое задание состояло в разработке улья с возможностью автоматизированного управления заслонками летка.
Летком называется отверстие в корпусе улья для захода и выхода насекомого.
— В моем прототипе два отверстия: на вылет и на вход. Входное отверстие дополнено тоннелем, зауженным к концу. Через него шмели могут попасть внутрь, но обратно по нему уже не выберутся. Для вылета у них другое отверстие, — рассказывает Никита. — Когда приходит оповещение о скором распылении ядов, мы можем закрыть выход, оставив только вход. У шмелей есть свой цикл — они вылетают из гнезда, собирают нектар и пыльцу и возвращаются. Таким образом, если закрыть вылет, то все насекомые скоро соберутся в улье и не погибнут от химии, — рассказывает изобретатель.
Никита придумал использовать моторчик, который двигает шпильку с заслонками, и леток закрывается. Дверцы были распечатаны на 3D-принтере. Управлять ими можно с приложения в телефоне. Это первая и самая важная функция, которая появилась в автоматизированном улье. Сам корпус шмелиного жилища сделан из фанеры.
— Пара таких ульев сейчас проходит апробацию в хозяйстве «АБЦ-Шмель». Мы отдали их еще летом и ждем конца ноября, чтобы узнать, как изделие выдерживает температуру и влажность, — говорит Наталья Сапрыкина.
Одной автоматизацией летка Никита не ограничился. Он продолжил совершенствовать свой образец, добавив возможность мониторинга температуры и влажности внутри улья. За микроклиматом следят датчики, установленные внутри корпуса. Показатели выводятся на информационной панели на внешней стенке улья и дублируются на экран смартфона.
— Пока есть только датчики, которые отображают ту среду, что создают сами насекомые. Если горит синий индикатор, значит, среда неподходящая. Идеальные параметры — от 20 до 34 градусов тепла и от 45 до 60% влажности. Над контролем этих параметров я буду еще работать: нужно установить принудительную вентиляцию, обогрев, — поясняет Никита.
Обычно шмели сами создают «погоду в доме». Если им жарко, они используют крылья, а если холодно — сокращают грудные мышцы, издавая гул. Это отнимает у них много энергии. Благоустройство улья даст мохнатым насекомым возможность заниматься опылением, оставив вопросы регуляции микроклимата человеку. И тогда жизнь и без того неприхотливых шмелей станет почти как в санатории, и их семьи будут активно размножаться.
— Управление температурой и влажностью в улье будет удобно для потребителя, который покупает улей и ставит его на своем огороде для повышения урожая. Он утром может проснуться, проверить на телефоне все параметры, что-то подправить — и все. Для промышленных масштабов больше подойдет улей с одним автоматическим летком, хотя, может, кого-то и заинтересует и более расширенная версия, — рассказывает Наталья Сапрыкина. — То есть проект Никиты уже разрастается на несколько подпроектов, на несколько видов «умных» ульев.
В расширенной версии улья отдельного внимания заслуживает источник питания — миниатюрная солнечная батарея. Пока что на прототипе стоит ее макет, но Никита намерен поставить реальную модель.
— Это будет еще один плюсик к экологичности проекта. Аккумуляторы дорогие, батарейки маленькие и токсичные. Вместо них я буду использовать солнечную панель и суперконденсатор, который будет накапливать выработанную панелью энергию. Ну, а пока у нас стоит батарейка, — рассказывает Никита.
Но самое интересное в «умном» улье — его дистанционное управление. Эта технология сейчас очень востребована в сельскохозяйственной отрасли. Об этом говорит руководитель «АБЦ-Шмель» Владимир Чернов:
— В большинстве случаев шмели используются в тепличных хозяйствах, которые раскиданы на много гектаров. На один гектар нужно 10 ульев. А если теплица занимает 6 гектаров? Поставить 60 ульев не сложно, гораздо сложнее управлять ими, ведь ульи необходимо периодически открывать и закрывать. Этого требует специфика тепличного хозяйства. Поэтому сейчас все пытаются найти способ, как не ходить вручную закрывать эти ульи, а делать это автоматически. Нажал на кнопку — готово.
Сам Никита видит несколько путей решения этой задачи: Bluetooth, Wi-Fi и радиосвязь.
— Для одного-двух ульев на приусадебном хозяйства вполне подойдет дистанционное управление по Bluetooth. Именно такая технология сейчас и стоит на прототипе. Для небольшой теплицы потребуется уже что-то помощнее, например Wi-Fi. Но для большого хозяйства нужно что-то масштабное, например радиосвязь, — рассказывает изобретатель. — Если мы победим в конкурсе «Ты — инноватор», то получим грант и возможность усовершенствовать изобретение, установив радиомодуль. Тогда появится возможность на большом расстоянии управлять не одним, а сотнями ульев. Для этого также потребуется создать свое программное обеспечение. Сейчас мы используем бесплатное приложение, но неплохо было бы привлечь разработчиков, которые сделают хороший продукт с качественным интерфейсом и функционалом.
Научный проект Никиты имеет все шансы стать реальным бизнесом, считает Наталья Сапрыкина. Если удастся воплотить в жизнь все задумки, изобретение сможет выйти на рынок и стать конкурентоспособным.
— Мы общались с предпринимателями, они вполне серьезно заинтересованы в этом продукте. Он будет практичным, недорогим и, главное, отечественным. Сейчас на рынке существуют только импортные ульи с автоматическими летками, их стоимость превышает 10 тысяч рублей. Мы же рассчитываем выйти на сумму в 3,5 тысячи за расширенную версию. Но это пока далекое будущее. Для начала надо победить в конкурсе и доработать все нюансы. Решать дальнейшую судьбу своего изобретения будет сам Никита, — поясняет руководитель центра.
Никита признается: больше, чем изобретательство, его интересует программирование и кодинг. Он занимается ими пять последних лет в центре «Орбита».
— Не помню, почему родители отдали меня в центр. Наверное, у меня была какая-то склонность. Сначала я прошел курсы базового программирования, потом была робототехника и, наконец, создание собственных электронных изделий. В основном мы с другими учениками делали что-то по мелочи. К примеру, сделали вывеску для фасада здания. В темноте она автоматически включается, загораются светодиоды. Все делали сами: вырезали, паяли, программировали, подключали, — вспоминает подросток.
«Умный» улей стал первым серьезным проектом Никиты.
— Я доволен своим ульем, доволен собой. Проект уже оценили молодые ученые и предприниматели, которые его видели. Хотя мои друзья ничего по этому поводу не говорят — им это не интересно, — улыбается школьник.
В будущем Никита видит себя не сколковским изобретателем, а IT-специалистом — мечтает разрабатывать программы и приложения для различных устройств. А пока увлечен изучением английского языка и вместе со сверстниками гоняет мяч во дворе.