Introducción

Las abejas son una pieza clave en nuestro ecosistema. La producción de alimentos a nivel mundial y la biodiversidad de nuestro planeta dependen en gran medida de ellas. Son las encargadas de polinizar el 70% de los cultivos de comida, que suponen un 90% de la alimentación humana [art:bees_decline]. Sin embargo, la población mundial de abejas está disminuyendo a pasos agigantados en los últimos años debido, entre otras causas, al uso extendido de plaguicidas tóxicos, parásitos como la varroa o la expansión del avispón asiático [art:ccd].

Actualmente los apicultores inspeccionan sus colmenares de forma manual. Uno de los indicadores que más información les proporciona es la actividad de vuelo de la colmena (número de abejas en vuelo a la entrada de la colmena en un determinado instante) [art:campbell2008]. Este dato, junto con información previa de la colmena y conocimiento de las condiciones locales, permite conocer al apicultor el estado de la colmena con bastante seguridad, pudiendo determinar si esta necesita o no una intervención.

La actividad de vuelo de una colmena varía dependiendo de múltiples factores, tanto externos como internos a la colmena. Entre ellos se encuentran la propia población de la colmena, las condiciones meteorológicas, la presencia de enfermedades, parásitos o depredadores, la exposición a tóxicos, la presencia de fuentes de néctar, etc. A pesar de los numerosos factores que influyen en la actividad de vuelo, su conocimiento es de gran ayuda para la toma de decisiones por parte del apicultor. Ya que este posee información sobre la mayoría de los factores necesarios para su interpretación.

La captación prolongada de la actividad de vuelo de forma manual es muy costosa, tediosa y puede introducir una tasa de error elevada. Es por esto que a lo largo de los años se haya intentado automatizar este proceso de muy diversas maneras. Los primeros intentos se remontan a principios del siglo XX, donde se desarrollaron contadores por contacto eléctrico [art:lundie1925]. Otros métodos posteriores se basan en sensores de infrarrojos [art:struye1994], sensores capacitivos [art:campbell2005], códigos de barras [beebarcode] o incluso en microchips acoplados a las abejas [art:decourtye_honeybee_2011]. En los últimos años, se han desarrollado numerosos métodos basados en visión artificial [art:campbell2008] [art:chiron2013a] [art:chiron2013] [art:tashakkori2015].

Los métodos basados en contacto, sensores de infrarrojos o capacitivos tienen el inconveniente de que es necesario realizar modificaciones en la colmena, mientras que en los basados en códigos de barras o microchips es necesario manipular las abejas directamente. Estos motivos los convierten en métodos poco prácticos fuera del campo investigador. Por el contrario, la visión artificial aporta un gran potencial, ya que evita tener que realizar ningún tipo de modificación ni en el entorno, ni en las abejas. Además, abre la puerta a la monitorización de nuevos parámetros como la detección de enjambrazón (división de la colmena y salida de un enjambre) o la detección de amenazas (avispones, abejaruco, etc.).

Todos los métodos basados en visión artificial propuestos hasta la fecha utilizan hardware específico con un coste elevado. En este trabajo se propone un método de monitorización de la actividad de vuelo de una colmena mediante la cámara de un smartphone con Android.

El método propuesto podría revolucionar el campo de la monitorización de la actividad de vuelo de colmenas, ya que lo hace accesible al gran público. Ya no es necesario contar con costoso hardware, difícil de instalar. Solamente es necesario disponer de un smartphone con cámara y la aplicación GoBees. Además, esta facilita la interpretación de los datos, representándolos gráficamente y añadiendo información adicional como la situación meteorológica. Permitiendo a los apicultores centrar su atención donde realmente es necesaria.

Estructura de la memoria

La memoria sigue la siguiente estructura:

  • Introducción: breve descripción del problema a resolver y la solución propuesta. Estructura de la memoria y listado de materiales adjuntos.
  • Objetivos del proyecto: exposición de los objetivos que persigue el proyecto.
  • Conceptos teóricos: breve explicación de los conceptos teóricos clave para la comprensión de la solución propuesta.
  • Técnicas y herramientas: listado de técnicas metodológicas y herramientas utilizadas para gestión y desarrollo del proyecto.
  • Aspectos relevantes del desarrollo: exposición de aspectos destacables que tuvieron lugar durante la realización del proyecto.
  • Trabajos relacionados: estado del arte en el campo de la monitorización de la actividad de vuelo de colmenas y proyectos relacionados.
  • Conclusiones y líneas de trabajo futuras: conclusiones obtenidas tras la realización del proyecto y posibilidades de mejora o expansión de la solución aportada.

Junto a la memoria se proporcionan los siguientes anexos:

  • Plan del proyecto software: planificación temporal y estudio de viabilidad del proyecto.
  • Especificación de requisitos del software: se describe la fase de análisis; los objetivos generales, el catálogo de requisitos del sistema y la especificación de requisitos funcionales y no funcionales.
  • Especificación de diseño: se describe la fase de diseño; el ámbito del software, el diseño de datos, el diseño procedimental y el diseño arquitectónico.
  • Manual del programador: recoge los aspectos más relevantes relacionados con el código fuente (estructura, compilación, instalación, ejecución, pruebas, etc.).
  • Manual de usuario: guía de usuario para el correcto manejo de la aplicación.

Materiales adjuntos

Los materiales que se adjuntan con la memoria son:

  • Aplicación para Android GoBees.
  • Aplicación Java para el desarrollo del algoritmo.
  • Aplicación Java para el etiquetado de fotogramas.
  • JavaDoc.
  • Dataset de vídeos de prueba.

Además, los siguientes recursos están accesibles a través de internet:

[art:bees_decline]http://www.greenpeace.org/switzerland/Global/international/publications/agriculture/2013/BeesInDecline.pdf
[art:ccd]https://agresearchmag.ars.usda.gov/AR/archive/2008/May/colony0508.pdf
[art:campbell2008](1, 2) http://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/VAIB08PAPERS/vaib9_mummert.pdf
[art:lundie1925]https://archive.org/details/flightactivities1328lund
[art:struye1994]https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00891170/document
[art:campbell2005]http://stacks.iop.org/0957-0233/16/i=12/a=015
[beebarcode]http://www.uprintlabels.com/barcode-labels-uses.html
[art:decourtye_honeybee_2011]https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21267650
[art:chiron2013a]http://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-642-41181-6_71
[art:chiron2013]http://jivp.eurasipjournals.springeropen.com/articles/10.1186/1687-5281-2013-59
[art:tashakkori2015]http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic03/wrapper.htm?arnumber=7133029