Se utiliza una arquitectura de doble micrófono para resolver el conflicto entre la eficiencia energética y la precisión de los datos en el monitoreo remoto. El sistema utiliza un micrófono MEMS de baja potencia como "vigilante" continuo para detectar actividad de ruido general, lo que luego activa un micrófono electret de alto rendimiento para capturar audio detallado solo cuando se detectan posibles eventos de enjambre.
Los sistemas de monitoreo remoto a menudo fallan debido al rápido agotamiento de la batería o a una calidad de datos insuficiente. Al delegar la detección a un sensor de baja energía y el análisis a un sensor de alta fidelidad, esta arquitectura logra una vigilancia las 24 horas del día, los 7 días de la semana sin agotar la fuente de alimentación.
La ingeniería detrás de la estrategia de doble sensor
El papel del micrófono MEMS
La función principal del micrófono de Sistemas Micro-Electro-Mecánicos (MEMS) es la vigilancia energéticamente eficiente. Dado que estos micrófonos requieren una potencia mínima, son ideales para el funcionamiento las 24 horas del día, los 7 días de la semana.
En lugar de analizar datos de audio complejos, el micrófono MEMS monitorea simples niveles de presión sonora (SPL). Cuando el volumen del ruido excede un umbral específico, activa un circuito de interrupción para despertar el resto del sistema.
El papel del micrófono electret
El micrófono electret sirve como el analizador de alta fidelidad. Permanece en un estado inactivo y de ahorro de energía hasta que el micrófono MEMS detecta actividad significativa y activa el sistema para que se despierte.
Una vez activado, el micrófono electret realiza grabaciones con alta frecuencia de muestreo. Este nivel de calidad de audio es esencial para capturar los sutiles matices acústicos de la colmena, como el canto de la reina y las frecuencias específicas de batido de alas que señalan el enjambre.
Por qué un micrófono no es suficiente
Usar un micrófono electret de alto rendimiento de forma continua agotaría la batería demasiado rápido para un despliegue remoto a largo plazo. Por el contrario, usar solo un micrófono MEMS de baja potencia podría carecer de la sensibilidad o la respuesta de frecuencia necesarias para distinguir con precisión entre el ruido normal de la colmena y los precursores específicos del enjambre.
Análisis de los datos acústicos
Características espectrales
Una vez que el micrófono electret captura el audio de alta calidad, el sistema analiza las características espectrales del sonido. Esto implica desglosar las frecuencias de audio para identificar las firmas específicas de los batidos de alas de las abejas.
Evaluación no invasiva
Estos datos acústicos permiten la evaluación remota de la actividad de la abeja reina y la salud general de la colonia. Al interpretar estos sonidos, los apicultores pueden obtener información crítica sin el estrés y la interrupción causados por las frecuentes inspecciones manuales de las colmenas.
Comprensión de las compensaciones
Complejidad vs. Longevidad
La implementación de dos micrófonos aumenta la complejidad del diseño del circuito y la lógica del firmware. Debe administrar las latencias de activación y asegurarse de que el "pase" entre el disparador MEMS y la grabación electret ocurra instantáneamente para evitar la pérdida de datos.
Sin embargo, la compensación es necesaria para la longevidad. Un solo micrófono de alta fidelidad funcionando continuamente no es viable para sistemas alimentados por batería diseñados para durar semanas o meses en el campo.
Riesgos de sensibilidad del disparador
Confiar en los niveles de presión sonora (volumen) para activar la grabación introduce un riesgo de falsos negativos. Si ocurre un evento biológico (como el canto débil de una reina) sin un aumento significativo en el volumen general, el micrófono MEMS podría no activar el sistema y el evento podría pasarse por alto.
Tomar la decisión correcta para su objetivo
Al diseñar o seleccionar un sistema de monitoreo acústico remoto, considere sus requisitos de datos específicos:
- Si su enfoque principal es la vida útil de la batería: Priorice una arquitectura de activación por sonido que utilice un sensor MEMS de baja potencia para manejar la mayor parte de la tarea de monitoreo.
- Si su enfoque principal es la granularidad de los datos: Asegúrese de que el sensor electret secundario tenga una frecuencia de muestreo lo suficientemente alta como para capturar las firmas de frecuencia específicas de los eventos biológicos que está estudiando.
Este enfoque híbrido garantiza que capture datos biológicos críticos sin sacrificar la vida útil operativa de su despliegue remoto.
Tabla resumen:
| Característica | Micrófono MEMS | Micrófono Electret |
|---|---|---|
| Función principal | "Vigilante" de baja potencia | Análisis de alta fidelidad |
| Estado operativo | Siempre encendido (24/7) | Inactivo hasta que se activa |
| Tipo de datos | Niveles de presión sonora (SPL) | Audio con alta frecuencia de muestreo |
| Consumo de energía | Ultra bajo | Alto |
| Beneficio clave | Extiende la vida útil de la batería | Captura batidos de alas/canto de reina |
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Referencias
- Fiona Edwards Murphy, Pádraig M. Whelan. An automatic, wireless audio recording node for analysis of beehives. DOI: 10.1109/issc.2015.7163753
Este artículo también se basa en información técnica de HonestBee Base de Conocimientos .
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