giải pháp công nghệ sản xuất

Giải pháp IOT trong nền nông nghiệp hiện đại 4.0

1. Theo dõi liên tục điều kiện thời tiết

Một trong những công cụ được sử dụng phổ biến nhất trong lĩnh vực nông nghiệp thông minh có lẽ là các trạm quan trắc thời tiết. Các trạm quan trắc thời tiết được lắp đặt trên các khu vực canh tác, có khả năng thu thập nhiều thông tin và số liệu từ môi trường thực tiễn và gửi về cho trung tâm xử lý phân tích. Các phép đo và số liệu thu nhận có thể được sử dụng để thành lập bản đồ điều kiện khí tượng thời tiết, lựa chọn các loại cây trồng và vật nuôi phù hợp nhất với điều kiện thời tiết tại địa phương, đưa ra giải pháp chăm sóc cây trồng vật nuôi phù hợp nhất để kiểm soát chất lượng và hiệu quả của nông sản.

2. Tự động hóa trong canh tác nhà kính

Một trong những lĩnh vực điển hình của kỹ thuật IoT là hỗ trợ quá trình canh tác trong nhà kính. Nhà kính là khu vực canh tác không gian hẹp, theo đó nếu chúng ta quản lý, điều khiển và tối ưu được điều kiện môi trường phù hợp canh tác cho cây trồng, đó sẽ là nơi lý tưởng để tạo ra các sản phẩm nông nghiệp khác biệt.

Việc sử dụng các cảm biến IoT cho phép chúng ta thu nhận thông tin liên tục trong chế độ thời gian thực về tất cả các điều kiện trong nhà kính canh tác ví dụ như điều kiện ánh sáng, điều kiện nhiệt độ, độ ẩm không khí, điều kiện đất, dưỡng chất … Trên nền tảng các số liệu môi trường bên ngoài kết hợp với thông số môi trường quan trắc được từ bên trong nhà kính, chúng ta có thể điều khiển được các yếu tố này để đạt mức tối ưu mà cây trồng đang cần hoặc đáp ứng tốt nhất các chỉ số cần thiết của cây trồng. Ví dụ như độ ẩm đất, nhiệt độ trong phòng hay điều kiện ánh sáng, hay phương thức tưới nước hiệu quả nhất cho cây (tưới gốc nhỏ giọt hoặc tưới lá dạng phun sương).

3. 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.

4. Giám sát và quản lý vật nuôi

Cũng tương tự như quản lý cây trồng, các loại cảm biến IoT 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 IoT 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.

5. Nông nghiệp chính xác

Nông nghiệp chính xác (Precision Farming hoặc Precision Agriculture) là thuật ngữ thường được sử dụng để chỉ quá trình thu thập và xử lý thông tin để hỗ trợ việc ra quyết định một cách chính xác hơn. Sự phát triển của nông nghiệp chính xác tạo điều kiện thuận lợi để các thiết bị và ứng dụng IoT nông nghiệp có cơ hội rộng mở hơn rất nhiều so với giai đoạn trước.

Bằng cách sử dụng các cảm biến IoT, chúng ta có thể thu thập, đo đạc được rất nhiều thông tin ở tất cả các khía cạnh khác nhau trong nông nghiệp như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, điều kiện đất trồng, thông tin sâu bệnh, mức CO2, chất lượng nguồn nước. Sau khi được hệ thống tổng hợp và phân tích, những người quản lý vận hành sẽ tính toán và tối ưu được lượng nước tưới cần thiết, loại phân bón phù hợp, thuốc bảo vệ thực vật … và sử dụng đúng thời điểm, đúng loại mà cây trồng cần nhằm tiết giảm chi phí, tăng hiệu quả và làm cho cây trồng mạnh khoẻ hơn. Các nhà sản xuất cảm biến IoT thổ nhưỡng có khả năng đo được độ ẩm, nhiệt độ, khả năng dẫn điện, thành phần hoá học cơ bản … từ đó giúp cho người nông dân tiếp cận và xây dựng kế hoạch canh tác loại cây trồng phù hợp nhất. Bằng cách kết hợp với số liệu địa không gian, các cảm biến này giúp chúng ta thành lập các bản đồ thổ nhưỡng chính xác cho từng khu vực nhỏ trên cánh đồng, vừa đảm bảo năng suất cây trồng đồng thời duy trì tính bền vững của đất đai.

6. Máy bay không người lái nông nghiệp

Có lẽ một trong những kỹ thuật hứa hẹn nhất trong lĩnh vực nông nghiệp cao cấp đó chính là máy bay không người lái UAV nông nghiệp, đặc biệt trong kỷ nguyên của nông nghiệp thông minh. Máy bay không người lái UAV (Unmanned Aerial Vehicles), được cho là phù hợp nhất để thu thập số liệu nông nghiệp hơn cả máy bay có người lái hoặc vệ tinh. Bên cạnh khả năng thám sát thu thập số liệu từ xa, UAV nông nghiệp còn có khả năng thực hiện những nhiệm vụ khác mà trước đây chỉ có thể thực hiện trực tiếp bởi con người như gieo hạt, phun thuốc bảo vệ thực vật, rải phân bón, theo dõi tăng trưởng cây trồng … Việc sử dụng UAV mang lại hiệu quả hơn 6 lần so với con người thực hiện cùng nhiệm vụ bằng tay.

7. Phân tích dự báo cho nông nghiệp thông minh

Nông nghiệp chính xác và nghiệp vụ phân tích số liệu đưa ra dự báo luôn đi song hành với nhau. Trong khi kỹ thuật IoT và các dạng thức cảm biến là hợp phần cung cấp số liệu thời gian thực vô cùng quan trọng, thì các ứng dụng phân tích sâu số liệu thu được sẽ giúp cho người quản lý và nông dân sử dụng chúng một cách hiệu quả, đặc biệt với những thông tin dự báo như: thời điểm canh tác, thời điểm thu hoạch, rủi ro tiềm tàng bởi sâu bệnh, tổng sản lượng thu hoạch, thời gian cần cho thu hoạch, tối ưu hóa sau thu hoạch … Việc phân tích sâu số liệu bằng những công cụ chuyên dùng giúp chúng ta biến quá trình canh tác trên cánh đồng vốn mang nhiều rủi ro và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết trở thành những quá trình có khả năng quản trị, kiểm soát và dự báo được bằng các chỉ số xác định.

Ví dụ tới thời điểm hiện tại có nhiều giải pháp phần mềm nền tảng có khả năng giúp đỡ chủ trang trại và người nông dân truy cập và tính toán trước được sản lượng, chất lượng, điều kiện thời tiết, khả năng hạn hán hay úng lụt trong khoảng thời gian dài trước khi xảy ra, điều này giúp tối ưu hóa lượng nước cấp/thoát, lượng phân bón cho từng loại cây trồng tại từng thời điểm, lựa chọn sản lượng phù hợp để cải thiện chất lượng nông sản sau thu hoạch. Hoặc các phần mềm hỗ trợ quản lý đất đai, thổ nhưỡng có khả năng hỗ trợ giúp chúng ta tiết kiệm tới 50% lượng nước tưới cần thiết, đồng thời giảm mất mát phân bón do tưới nước vượt mức cần thiết, quan trọng hơn là chúng ta có khả năng kiểm soát các yếu tố này tại mọi thời điểm, xây dựng trước các kịch bản ứng phó dưới bất kỳ điều kiện thời tiết hay mùa vụ nào.

8. Các hệ thống quản trị trang trại tích hợp

Một phương thức tiếp cận với các sản phẩm IoT phức tạp và có tính tổng hợp cao hơn trong lĩnh vực nông nghiệp được thể hiện qua quá trình thiết kế và phát triển các hệ thống quản trị cánh đồng, trạng trại (Farm Management Systems). Các hệ thống này có kiến trúc hệ thống phức hợp bao gồm mạng lưới các cảm biến nông nghiệp IoT, các thiết bị quan trắc thường xuyên lắp đặt trên toàn bộ khu vực canh tác, đi kèm với đó là giải pháp phần mềm mạnh có khả năng tiếp nhận, tổng hợp, phân tích kết hợp với các tiêu chuẩn và số liệu kế toán để tạo ra những báo cáo tổng hợp với nhiều nội dung khác nhau.

Điểm đặc biệt của các hệ thống quản trị này là việc cho phép những nhà quản lý, nhà đầu tư và người nông dân thực hiện nhiệm vụ quản trị và giám sát từ xa một cách toàn diện, xác lập các quy trình canh tác, thu hoạch, xử lý và tiêu thụ sản phẩm trực tuyến. Đặc biệt hơn với các hệ thống phần mềm quản trị quy mô lớn và chuyên sâu, người dùng còn được trang bị các tính năng như theo dõi và quản trị xe máy hoạt động trên cánh đồng, quản lý kho bãi tập kết nông sản, vận chuyển và tiêu thụ hàng hóa ….

Câu hỏi đặt ra là liệu chúng ta có cần thiết phải phát triển giải pháp nông nghiệp thông minh hay không và nếu có thì phải bắt đầu như thế nào. Như chúng ta đã thấy rõ, khả năng ứng dụng trong thực tiễn của kỹ thuật IoT trong nông nghiệp mới chỉ ở giai đoạn bắt đầu và hoàn toàn chưa có hồi kết. Chúng ta có rất nhiều thiết bị thông minh, rất nhiều khía cạnh trong nông nghiệp để áp dụng nhằm mục đích đơn giản hóa quá trình canh tác và chăn nuôi, khắc phục những khiếm khuyết trong nông nghiệp do thiếu số liệu và thông tin cập nhật thường xuyên, cải thiện năng lực sản xuất của từng cánh đồng hay trang trại, tăng nguồn thu hàng năm … Tuy nhiên, cần nhớ rằng việc xây dựng các hệ thống quản trị và phần mềm ứng dụng khai thác kỹ thuật IoT trong nông nghiệp không phải là công việc dễ dàng có thể hoàn tất trong ngày một ngày hai mà đó là cả một quá trình phát triển lâu dài qua nhiều thời điểm, nhiều mùa vụ và nhiều năm trước khi chúng ta đến được đích.

Comments are closed.