Ứng dụng IOT trong nông nghiệp: Xu hướng tất yếu hiện nay (25/11/2023)
Nông nghiệp là một ngành cốt lõi trong nền kinh tế Việt Nam. Ngành này vốn dĩ được biết đến với việc phụ thuộc vào những kinh nghiệm của người nông dân, kinh nghiệm trong canh tác và sản xuất để có thể đạt được năng suất cao. Nhưng không phải lúc nào năng suất, sản lượng cũng được như theo ý muốn vì có rất nhiều yếu tố tác động.
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 mở ra đã đánh dấu sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ và những tác động tích cực của chúng đến nhiều ngành nghề, lĩnh vực, trong đó phải kể đến ngành nông nghiệp. Mọi thay đổi đều đặt ngành nông nghiệp trước trạng thái cần phải chuyển đổi, ứng dụng các giải pháp công nghệ vào ngành để trở thành một nền nông nghiệp thông minh – nông nghiệp số. Ứng dụng cảm biến IoT - Internet of Things trong nông nghiệp sẽ là một trong những hướng đi để tiến tới nền nông nghiệp số.
IoT ứng dụng trong nông nghiệp hỗ trợ người nông dân trong nhiều khâu công việc. Bên cạnh việc giúp thu thập dữ liệu hay quản lý chất lượng cho trồng trọt chăn nuôi, IoT có khả năng theo dõi hiện trạng của máy móc thiết bị, giúp người dân có thể lên các kế hoạch bảo trì bảo dưỡng tốt nhất. Dưới đây là một số ứng dụng của IoT trong ngành nông nghiệp:
IoT điều hướng công nghệ Robot trong nông nghiệp
Tự động hóa đã trở nên tiên tiến hơn để xử lý hiệu quả các nhiệm vụ phức tạp và tăng sản lượng. Với nhu cầu ngày càng tăng và tình trạng thiều lao động trên toàn cầu, robot nông nghiệp đang bắt đầu thu hút sự chú ý của nông dân. Những tiến bộ gần đây về cảm biến và công nghệ Al cho phép máy móc đào tạo về môi trường xung quanh đã khiến robot trở nên đáng chú ý hơn. Chúng ta vẫn đang ở giai đoạn đầu của cuộc cách mạng rô-bốt nông nghiệp, khai thác toàn bộ tiềm năng của Internet vạn vật trong nông nghiệp, với hầu hết các sản phẩm vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm ban đầu
- Robot làm cò: Những robot Agri thông minh này sử dụng quá trình xử lý hình ảnh kỹ thuật số để xem qua hình ảnh của cỏ dại trong cơ sở dữ liệu của chúng nhằm phát hiện những điểm tương đồng với cây trồng và loại bỏ hoặc phun trực tiếp chúng bằng cánh tay robot của chúng. Với việc ngày càng có nhiều thực vật trở nên kháng thuốc trừ sâu, chúng mang lại lợi ích cho môi trường và cả những người nông dân đã từng rải thuốc trừ sâu khắp trang trại.
- Điều hướng máy: Khi điều khiển từ xa được kích hoạt bằng bộ điều khiển, máy kéo và thiết bị cày hạng nặng có thể chạy tự động thoải mái tại nhà thông qua GPS. Những cỗ máy tự động tích hợp này có độ chính xác cao và tự điều chỉnh khi phát hiện sự khác biệt về địa hình, giúp đơn giản hóa các công việc cần nhiều lao động. Di chuyển cũng như tiến độ công việc của họ có thể dễ dàng kiểm tra trên điện thoại thông minh. Với những tiến bộ trong IoT trong Nông nghiệp và học máy, những động cơ điều khiển bằng công nghệ này đang cho phép Nông nghiệp nâng cao sử dụng loT một cách độc lập với các tính năng như tự động phát hiện chướng ngại vật.
- Robot thu hoạch: Sử dụng agribots để thu hoạch mùa màng đang giải quyết vấn đề thiếu lao động. Thực hiện quy trình hái trái cây và rau quả phức tạp, những chiếc máy cải tiến này có thể hoạt động 24/7. Những chiếc máy này sử dụng sự kết hợp giữa xử lý hình ảnh và cánh tay rô-bốt để xác định loại trái cây cần hái, từ đó kiểm soát chất lượng.
Do chi phí vận hành cao, các loại cây trồng tập trung sớm vào thu hoạch agribot là các loại trái cây trong vườn như táo. Thu hoạch trong nhà kính cũng tìm thấy các ứng dụng với các bot này cho các loại cây trồng có giá trị cao như cà chua và dâu tây. Những bot này có thể hoạt động trong nhà kính để xác định giai đoạn của cây trồng một cách khéo léo và thu hoạch chúng vào đúng thời điểm.
- Xử lý vật liệu: Robot có thể thực hiện các nhiệm vụ lao động thủ công đáng sợ khi làm việc cùng với người lao động. Chúng có thể nâng vật liệu nặng và thực hiện các nhiệm vụ như khoảng cách giữa các nhà máy với độ chính xác cao, do đó tối ưu hóa không gian và chất lượng nhà máy, đồng thời giảm chi phí sản xuất.
Máy bay không người lái nông nghiệp
Máy bay không người lái trong nông nghiệp được sử dụng để tăng cường và tối ưu hóa các hoạt động canh tác khác nhau như giám sát cây trồng, phun thuốc cho cây trồng, phân tích đất và lập bản đồ. Trên thực tế, nông nghiệp là một trong những lĩnh vực chính để kết hợp máy bay không người lái. Máy bay không người lái được trang bị cảm biến và máy ảnh được sử dụng để chụp ảnh, lập bản đồ và khảo sát các trang trại.
Có máy bay không người lái trên mặt đất và máy bay không người lái trên không. Máy bay không người lái trên mặt đất là những bot khảo sát các cánh đồng trên bánh xe. Máy bay không người lái, chính thức được gọi là máy bay không người lái (UAV) hoặc hệ thống máy bay không người lài (UAS), là robot bay. Máy bay không người lái có thể được điều khiển từ xa hoặc chúng có thể bay tự động thông qua các kế hoạch bay được điều khiển bằng phần mềm trong hệ thống nhúng của chúng, hoạt động phối hợp với các cảm biến và GPS. Từ dữ liệu bay không người lái, có thể rút ra những hiểu biết sâu sắc về sức khỏe cây trồng, tưới tiêu, phun thuốc, trồng trọt, đất và cánh đồng, đếm cây trồng, dự đoán năng suất, v.v.
Cảm biến từ xa trong nông nghiệp
Viễn thám trong nông nghiệp đang cách mạng hóa phương pháp thu thập dữ liệu từ những nút khác nhau trong trang trại dựa trên IoT sử dụng cảm biến, được đặt cùng với trang trại như trạm thời tiết. Mục tiêu là thu thập dữ liệu, truyền đến các công cụ để phân tích.
Cảm biến sử dụng để theo dõi sự bất thường. Thông qua đó, nông dân có thể theo dõi cây trồng từ bảng điều khiển phân tích và thực hiện hành động dựa trên thông tin được cung cấp.
- Giám sát cây trồng: Cảm biến đặt trong các trang trại sẽ theo dõi sự thay đổi của cây trồng khi chịu ảnh hưởng bởi những yếu tố như ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ, hình dạng và kích thước.
Bất kỳ sự bất thường nào được cảm biến phát hiện đều được phân tích và thông báo cho người nông dân. Do đó, viễn thám giúp ngăn ngừa sự lây lan của bệnh tật và theo dõi sự phát triển của cây trồng.
- Điều kiện thời tiết
Dữ liệu được thu thập bởi cảm biến về độ ẩm, nhiệt độ, lượng mưa và phát hiện sương giúp xác định mô hình thời tiết trong trang trại để thực hiện canh tác loại cây trồng phù hợp.
- Chất lượng đất
Phân tích tình trạng đất giúp xác định giá trị dinh dưỡng và diện tích khô hơn của trang trại, khả năng thoát nước của đất hoặc độ chua, cho phép điều chỉnh lượng nước cần thiết để tưới tiêu và lựa chọn loại hình canh tác có lợi nhất.
Dữ liệu về tình trạng đất cũng giúp thúc đẩy nông nghiệp tái tạo thông qua cung cấp thông tin về cách thức và thời điểm tăng chất hữu cơ, từ đó đạt được cấu trúc đất tốt hơn và mở đường cho nông nghiệp thông minh.
Quản lý cây trồng
Một trong những sản phẩm IoT phổ biến trong lĩnh vực nông nghiệp chính xác là các thiết bị phục vụ mục đích quản lý cây trồng. Cũng giống như các trạm thời tiết khí tượng, các loại cảm biến quản lý cây trồng được lắp đặt trên cánh đồng để thu thập số liệu cho từng loại cây trồng khác nhau từ nhiệt độ môi trường, chất diệp lục trên lá, độ ẩm lá cho đến thông tin sức khoẻ tổng hợp về loài cây trồng.
Chính bởi nguồn thông tin đa dạng này mà chúng ta có khả năng quan trắc, giám sát liên tục quá trình tăng trưởng của cây trồng trên toàn bộ khu vực canh tác, sẵn sàng cho các phương án xử lý bệnh dịch một cách có hiệu quả, đúng thời điểm để không ảnh hưởng tới năng suất thu hoạch.
Giám sát và quản lý vật nuôi
Cũng tương tự như quản lý cây trồng, các loại cảm biến loT nông nghiệp khác có khả năng gắn với các loại gia súc thả trên cánh đồng để theo dõi, giám sát các chỉ số sức khoẻ và ghi nhận thông tin di chuyển của chúng trên khu vực chăn thả. Với khả năng theo vết, giám sát và cung cấp thông tin liên tục các cảm biến loT giúp chúng ta thu thập số liệu liên quan tới trình trạng sức khoẻ, hành vi, tăng trưởng ... ở bất kỳ vị trí và thời gian nào, ngay cả khi gia súc di chuyển.
Ví dụ với các thông tin liên quan tới cơ thể vật nuôi do các cảm biến cung cấp như nhiệt độ cơ thể, nhịp tim, di chuyển và hoạt động ... qua bước phân tích chúng ta có thể xác định được các cá thể yếu hoặc bị bệnh, sớm tách chúng khỏi đàn để không tạo nguy cơ lây lan. Hoặc việc đưa vào sử dụng các thiết bị bay không người lái kích thước nhỏ để giám sát liên tục trên khu vực chăn thả giúp chúng ta tiết kiệm được rất nhiều chi phí nhân công.
Ngoài những ứng dụng kể trên, IoT còn có thể được ứng dụng vào một số trường hợp khác như theo dõi hành trình phương tiện vận chuyển cũng như giám sát chất lượng nông sản trong quá trình vận chuyển, quản lý điều kiện lưu trữ/ kho đối với từng loại sản phẩm hay kiểm soát toàn bộ logistic, v.v. Có thể thấy những tiềm năng và lợi ích của IoT trong nông nghiệp là rất lớn và còn đang được khai thác, hỗ trợ người nông dân và các doanh nghiệp nông nghiệp trong các khâu quản lý, hoạt động sản xuất và kinh doanh.
Hiện nay cũng gặp không ít khó khăn khi đưa IoT tiếp cận vào nền nông nghiệp tại Việt Nam. Nhắc đến áp dụng công nghệ, khó khăn đầu tiên thường được nhắc đến là vấn đề về kinh phí. Thực tế nó không hề cao. Mà chi phí dồn vào chủ yếu là thuộc về khâu thiết kế ứng dụng. Nhờ đó, người nông dân có thể kết nối với Farm của mình thông qua smartphone. Và cũng từ đó mà người nông dân lại giao tiếp với Farm qua thiết bị thông minh, chưa quen với với việc thay đổi cách canh tác.
Tiếp theo là vấn đề về ý tưởng khi thực hiện IoT trong nông nghiệp tại Việt Nam là không nhiều, chủ yếu xoay quanh cảm biến, lập trình tưới, trồng thủy canh tự động trong nhà và chỉ áp dụng cho doanh nghiệp quy mô giá cao.
Nhân tố chính xác nhất trong nền nông nghiệp Việt Nam là các nông hộ, hợp tác xã nhưng kết quả cho thấy họ còn bỡ ngỡ với công nghệ trong ứng dụng vào nông nghiệp. Vì vậy cần có người đồng hành, đứng ra bao tiêu, áp dụng quy trình và áp dụng công nghệ linh hoạt để nông sản có hiệu quả và trở thành hàng hóa có giá trị và chất lượng.
Có thể thấy, IoT cùng những công nghệ khác đã và đang mang lại những thay đổi vô cùng tích cực cho nền nông nghiệp toàn cầu, tăng năng suất đồng thời giảm sự tham gia của con người vào công việc đồng áng. Hy vọng trong tương lai không xa, IoT trong nông nghiệp Việt Nam cũng sẽ phát triển mạnh mẽ hơn nữa, mang lại nhiều lợi ích cho người nông dân.
Yến Nhi tổng hợp