Ứng dụng IoT trong nông nghiệp Công nghệ cao

Nông nghiệp công nghệ cao , IoT,…. có lẽ chưa bao giờ hai từ khóa này lại được quan tâm nhiều đến như thế. Cũng phải thôi, nông nghiệp là sở trường của nước ta theo đúng nghĩa đen. Công nghệ thông tin, điện tử, viễn thông cũng đang là sở trường của các kỹ sư Việt Nam trên đấu trường quốc tế. Như vậy, nếu kết hợp được việc ứng dụng IoT vào trong nông nghiệp thì đây đúng là một hướng phát triển bền vững và mạnh mẽ của nước ta. Cuốn theo chiều gió, hôm nay BKAII xin phép luận bàn một chút dựa trên một chút ít kinh nghiệm của bản thân người viết.

Nông nghiệp – một khái niệm rộng lớn trải dài nhiều ngành nghề nhỏ: chăn nuôi, trồng trọt,…. Trong chăn nuôi lại có nuôi lợn, bò, gà, vịt, nuôi tôm, nuôi cá,… Trong trồng trọt thì là trồng hoa, quả, lúa, rau…..Có thể nói Nông nghiệp là “sở trường” theo đúng nghĩa đen của nước ta với các vị thế xuất khẩu lúa, gạo, hồ tiêu,…. thuộc top đầu thế giới. Vậy, nông nghiệp công nghệ cao nên được hiểu như thế nào? Theo Wikipedia tiếng Việt: “Nông nghiệp công nghệ cao là một nền nông nghiệp được ứng dụng kết hợp những công nghệ mới, tiên tiến để sản xuất, còn gọi là công nghệ cao nhằm nâng cao hiệu quả, tạo bước đột phá về năng suất, chất lượng nông sản, thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao của xã hội và đảm bảo sự phát triển nông nghiệp bền vững”. Như vậy, nói nôm na là: sản phẩm nông nghiệp cần chuyển đổi dần theo hướng: Năng suất -> Sạch -> Chất Lượng. Bấy lâu nay, người nông dân mới chỉ chú tâm nâng cao năng suất và thậm chí tìm mọi cách để nâng cao năng suất mà chưa quan tâm tới “sạch và chất lượng”, tiêu biểu như: Phun thuốc trừ sâu, thuốc kích thích trong việc trồng rau – lúa, cho ăn cám tăng trọng trong việc nuôi lợn,…..

Như vậy, không cần nói xa xôi, trước mắt chúng ta cần định hướng toàn diện từ “năng suất” sang “sạch”. Xu hướng này đã xuất hiện từ cách đây vài năm. Nếu để ý, chúng ta sẽ thấy xu hướng: tự cung – tự cấp, tức là các bà, mẹ, chị không còn tin tưởng với thực phẩm mua ngoài nên tự trồng rau, tự nuôi con gà, con lợn …sạch để ăn. Đây là cách “phòng thủ” để bảo vệ phần nào sức khỏe gia đình của các bà mẹ nội trợ trước ma hồn trận thực phẩm không đảm bảo chất lương. Cũng đâu đó, đã xuất hiện các vườn rau hữu cơ – tức là không dùng thuốc bảo vệ thực vật, trồng hoàn toàn tự nhiên, dùng “thuốc trừ sâu sinh học” từ tỏi-rượu,.. rồi các trang trại nuôi lợn bằng thảo dược…rồi các mô hình nhà kính, trồng thủy canh. Sắp đến những ngày tết, giờ “mốt” không phải quà biếu tết là những chai rượu đắt tiền nữa, mà thay vào đó là “những con lợn quê nuôi tự nhiên hoàn toàn”, “những con gà chạy bộ thả rông trên núi”,…

Xong, coi như sản phẩm đã năng suất và sạch, giờ chúng ta bàn đến “Chất lượng”, trong chúng ta khi ăn một miếng thịt lơn nuôi bằng thảo dược, sẽ thấy thịt thơm và có hương vị đặc trưng. Ừ, ăn vào và cảm nhận, thấy đúng thật. Nhưng đó mới chỉ là “cảm nhận” và nó mới chỉ là định tính, vậy người dùng có thể định lượng được không? Tức là có thể cân – đong – đo – đếm xem nó có đáp ứng tiêu chuẩn không, ăn vào có tốt không, có thừa hay thiếu các chất cần thiết không,…. Tất nhiên, việc này thì sẽ do doanh nghiệp và cơ quan nhà nước quản lý, bởi doanh nghiệp là đơn vị sản xuất, đầu ra là các sản phẩm sẽ được kiểm định bởi các cơ quan quản lý nhà nước. Khi được giám sát chặt chẽ và cấp phép ra thị trường tiêu thụ: chúc mừng các bạn, đã được sử dụng những sản phẩm: sạch và chất lượng theo đúng nghĩa đen

Tiếp theo chúng ta sẽ bàn về IoT, và nên ứng dụng IoT như thế nào?

Khái niệm về IoT – internet of thing, xin vui lòng hỏi anh giáo sư GG. Theo quan điểm BKAII, ứng dụng IoT vào nông nghiệp sẽ là:

• Áp dụng công nghệ khoa học vào toàn bộ quá trình trong nông nghiệp (khép kín): Cụ thể là áp dụng công nghệ thông tin, điện tử, viễn thông vào các quá trình từ chuẩn bị giống, đất,… -> trồng trọt – chăn nuôi -> thu hoạch -> chế biến -> bảo quản -> phân phối -> đến bàn ăn
• Dữ liệu thu thập được phải tạo thành database ở quy mô lớn, để dần tự động hóa được cả quá trình (tức là: loại bỏ dần “kinh nghiệm” của con người, chủ động nhận biết vấn đề và đề xuất cách giải quyết). Nôm na, có thể gọi là trí tuệ nhân tạo, thay con người đưa ra quyết định.

Ví dụ: Mô hình nhà kính – green house

Nhà kính – hiện được sử dụng phổ biến ở nước ta, đặc biệt là ở Đà Lạt – nơi có lợi thế về khí hậu và thời tiết. Nhà kính ban đầu ra đời với mục đích giúp tách ly cây trồng với điều kiện thời tiết bên ngoài. Dần dần, được bổ xung thêm các hệ thống kiểm soát khí hậu bên trong nhà kính (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,…) và hệ thống điều khiển tưới. Hiểu nôm na hai hệ thống như sau:

• Hệ thống điều khiển tưới: Hệ thống bao gồm các thiết bị: đầu tưới nhỏ giọt hoặc đầu tưới phun sương/mưa, bộ châm phân, bộ điều khiển tưới… hệ thống giúp tưới nước/phân một cách tiết kiệm, hiệu quả và đạt năng suất cao. Giúp người nông dân giảm giá thành chi phí sản xuất.
• Hệ thống điều khiển vi khí hậu: Hệ thống bao gồm các cảm biến nhận biết nhiệt độ, độ ẩm bên trong (và bên ngoài) nhà kính, hệ thống quạt thông gió để đối lưu không khí, hệ thống đèn chiếu sáng để có thể tăng cường ánh sáng khi cần thiết, trạm đo thời tiết để biết các thông số: cường độ bức xạ mặt trời, cảnh báo mưa, tốc độ gió, lưu lượng mưa,… Mục đích giúp nhà kính duy trì ở điều kiện mong muốn.

Việc áp dụng khoa học công nghệ trong nhà kính, cụ thể ở đây là các thiết bị cảm biến, các thiết bị điều khiển – chấp hành…theo quan điểm BKAII mới chỉ dừng lại ở mức M2M, tức giao tiếp máy móc – máy móc để giảm thiểu chi phí nhân công, giá thành đầu vào thông qua việc sử dụng hợp lý phân bón, nguồn nước …và nâng cao chất lượng của cây trồng bên trong. Để gọi là áp dụng IoT, thì trước hết cần hiểu rõ sự khác nhau giữa M2M và IoT tại đây.

Khuyến nghị:

• Dữ liệu từ các cảm biến thu thập, cách thức xử lý tại các bộ điều khiển,… mới chỉ dừng ở mức là tài sản riêng của một vài cá nhân là chủ.
• Cần xây dựng một hệ thống database tập trung, dần dần học tập cách xử lý vấn đề tại các farm (tức khi gặp một vấn đề, farm nào xử lý tốt vấn đề thì update thông tin để các farm khác có thể học hỏi, tất nhiên hoạt động một cách tự động).
• Database tập trung này sẽ thu thập các dữ liệu quan trọng như: nhiệt độ, độ ẩm tại các vị trí đặt cảm biến. Các thông tin thời tiết tại các vị trí có trạm quan trắc thời tiết. Cách xử lý tốt nhất đối với từng loại cây trồng A ở vị trí địa lý B có điều kiện khí hậu C….
• Dần dần hướng tới dùng trí tuệ nhân tạo, tự động nhận biết xử lý các vấn đề như: Cây trồng A tại nhà kính B, xảy ra hiện tượng C. Dữ liệu được cập nhật lên database chung thông qua bộ điều khiển trung tâm và hạ tầng thông tin (nếu truyền khoảng cách gần thì có thể dùng công nghệ Zigbee, LoRa cho phép truyền tới 2-11Km, còn nếu rất xa hơn nữa thì chỉ còn lựa chọn công nghệ GPRS/3G. Tại nơi lưu trữ database trung tâm sẽ tự động xác định vấn đề này đã tồn tại chưa, nếu có cách xử lý như thế nào là tốt nhất, gửi cách xử lý về bộ điều khiển trung tâm và xử lý. Quá trình như vậy cứ liên tục (giống như thuật toán PID trong lý thuyết điều khiển tự động).

Bài viết mang tính chất “lan man” của cá nhân người viết, BKAII sẵn lòng thảo luận để có thể có những ý tưởng tốt nhất cho mảng nông nghiệp công nghệ cao!

Xem thêm:

• Ứng dụng IoT trong hệ thống báo cháy
• Ứng dụng của IoT ảnh hưởng lớn tới lĩnh vực bất động sản
• Ứng dụng của IoT – phương pháp hiệu quả bảo vệ môi trường tự nhiên
• Ứng dụng của IoT – nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe ngành y tế
• Ứng dụng của IoT – cách thức dạy và học mới ngành giáo dục

“BKAII – Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!”