Low-cost IoT-based remote and self-sustaining apiary monitoring system

Data
2023-09-25
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Resumo
Precision Beekeeping, a field of Precision Agriculture, is an apiary management strategy based on monitoring honeybee colonies to promote more sustainable resource usage and maximize productivity. The approach related to Precision Beekeeping is based on methodologies to mitigate the stress associated with human intervention in the colonies and minimise the waste of resources. These goals are achieved by supporting the intervention and managing the beekeeper's timely and appropriate action at the colony's individual level. In recent years, the Internet-of-Things (IoT) growth in the field of Precision Agriculture has spurred several proposals to contribute to the paradigm of Precision Beekeeping, built on different technical concepts and with varying production costs. This project proposes and describes an information systems architecture concept named BHiveSense, based on IoT and microservices, and different artefacts to demonstrate its concept: (1) a low-cost commercial component-based hive sensing prototype, (2) a REST backend API, (3) a Web application, and (4) a mobile application. This project delivers a solution for a more integrated and sustainable beekeeping activity. Our approach stresses that by adopting microservices and a REST architecture, it is possible to deal with long-standing problems concerning interoperability, scalability, agility, and maintenance issues to deliver a low-cost, efficient, and integrated beehive monitoring system which responds to the challenges placed by Precision Beekeeping.
A apicultura de precisão, um ramo da agricultura de precisão, é uma estratégia de gestão de apiários baseado na monitorização de colónias individuais de abelhas melíferas, que visa minimizar o consumo de recursos e maximizar a produtividade. A abordagem inerente à apicultura de precisão assenta em metodologias de mitigação do stress associado à intervenção humana nas colónias, bem como em estratégias de minimização do desperdício de recursos. Estes objetivos são atingidos através do suporte à intervenção, gerindo a ação atempada e adequada do apicultor ao nível individual da colónia, em caso de necessidade. Nos últimos anos, sobretudo após a entrada do ecossistema da Internet-of-Things no domínio da agricultura de precisão, têm surgido várias propostas tecnológicas com o intuito de contribuir para o paradigma da apicultura de precisão, baseados em conceitos técnicos distintos e com custos de produção variados. Este trabalho propõe e descreve o conceito de uma arquitetura de sistemas de informação, designada BhiveSense, baseada em microsserviços, e diferentes artefactos para demonstrar o conceito: (1) um protótipo de sistema sensorial para colmeias, baseado em componentes comerciais de baixo custo; (2) uma interface de programação aplicacional (API) usando o paradigma REST; (3) uma aplicação Web; e (4) uma aplicação móvel. Este projeto apresenta uma solução integrada numa abordagem de prova de conceito, e propõe uma solução conceptual para uma atividade apícola mais integrada e sustentável. Os resultados deste projeto indicam que, adotando microsserviços e uma arquitetura REST, é possível lidar com problemas de interoperabilidade, escalabilidade, agilidade e problemas de manutenção e, por sua vez, obter um sistema de baixo custo para monitorização eficiente de apiários, respondendo aos desafios exigidos pela apicultura de precisão.
Descrição
Project presented to Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro to fulfil the requirements to obtain a Master's degree in Computer Engineering and Web Technology
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