IOT trong nông nghiệp là gì? Các ứng dụng điển hình của IOT

• Số liệu, hàng tấn số liệu thu thập bởi các cảm biến nông nghiệp thông minh: Các cảm biến thu thập thông tin về khí hậu, chất lượng đất, tăng trưởng cây trồng và vật nuôi, chất lượng nước và không khí… Những số liệu quan trắc này được sử dụng để theo dõi liên tục toàn bộ quá trình phát triển, trạng thái của cây trồng và vật nuôi, cũng như quản trị nhân lực lao động, hiệu quả hoạt động của các phương tiện và máy móc nông nghiệp.
• Kiểm soát tốt hơn các quá trình xử lý nhằm đạt được hiệu quả cao hơn và giảm thiểu rủi ro tối đa: Cung cấp khả năng dự báo các sản phẩm đầu ra từ quá trình canh tác và chăn nuôi, hỗ trợ lập kế hoạch sản xuất phù hợp với nhu cầu thị trường và điều kiện thực tế, phát triển hệ thống kho vận tốt hơn. Nếu thông tin thị trường chính xác, dự kiến sản lượng thu hoạch sẽ gần đúng với thực tế, không gây lãng phí so với nhu cầu thị trường.
• Quản lý tối ưu chi phí sản xuất, giảm chất thải, tăng cường khả năng kiểm soát và quản trị trong quá trình sản xuất: Hệ thống các cảm biến thu thập số liệu để quan sát, phát hiện và xử lý gần như tất cả các vấn đề bất thường trong quá trình canh tác cây trồng và giám sát sức khỏe của vật nuôi, nhằm đảm bảo khả năng loại bỏ rủi ro do dịch bệnh hoặc mất mùa.
• Gia tăng hiệu suất sản xuất và chăn nuôi thông qua quá trình tự động hóa: Bằng cách sử dụng thiết bị thông minh và phần mềm quản trị, chúng ta có thể tự động hóa nhiều công đoạn trong quy trình sản xuất như kiểm soát và điều khiển tưới nước, sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật tự động, kiểm soát sâu dịch hại,…
• Tăng năng suất và nâng cao chất lượng nông sản: Bằng cách kiểm soát tốt hơn và liên tục trong quá trình sản xuất, chúng ta sẽ đảm bảo được khả năng duy trì ổn định sản phẩm đầu ra chất lượng cao, duy trì chất lượng sau khi thu hoạch. Đồng thời, việc áp dụng các công đoạn tự động hóa trong việc trồng trọt và chăn nuôi sẽ làm tăng năng suất một cách đáng kể.

Các ứng dụng điển hình của IOT đối với nông nghiệp

1. Theo dõi liên tục điều kiện thời tiết

Thái Lan Trợ Giá Lúa Gạo Cho Người Dân: Việt Nam Liệu Có Ảnh Hưởng?Xem thêm

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 tế và gửi về cho trung tâm xử lý và phân tích. Các phép đo và số liệu thu thập có thể được sử dụng để thành lập bản đồ điều kiện khí tượng, 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 và 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 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 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 trong nông nghiệp có cơ hội rộng mở hơn rất nhiều so với giai đoạn trước.

Biến đổi khí hậu đe dọa ngành sản xuất nông nghiệp Việt NamXem thêm

Bằng cách sử dụng các cảm biến IoT, chúng ta có thể thu thập và đo đạc 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 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 và 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 gấp 6 lần so với con người trong việc thực hiện các nhiệm vụ này.

7. Phân tích dự báo cho nông nghiệp thông minh

Nông nghiệp chính xác và phân tích số liệu dự báo luôn đi song hành với nhau. Trong khi kỹ thuật IoT và các dạng thức cảm biến là hỗ trợ quan trọng trong việc thu thập số liệu thời gian thực, các ứng dụng phân tích sâu số liệu thu được giúp người quản lý và người nông dân sử dụng chúng một cách hiệu quả. Đặc biệt, thông tin dự báo như: thời điểm canh tác, thời điểm thu hoạch, rủi ro tiềm ẩn do sâu bệnh, tổng sản lượng thu hoạch, thời gian cần cho thu hoạch, tối ưu hóa sau thu hoạch… được dự báo từ số liệu giúp người quản lý có hiệu quả trong việc xác định các quyết định.

Ví dụ hiện tại có rất nhiều giải pháp phần mềm có khả năng giúp chủ trang trại và người nông dân tiếp cận và tính toán sản lượng, chất lượng, điều kiện thời tiết,… trong khoảng thời gian dài trước khi xảy ra để tối ưu hóa lượng nước cấp/thoát và phân bón cho từng loại cây trồng tại từng thời điểm. Hoặc các phần mềm hỗ trợ quản lý đất đai, thổ nhưỡng có khả năng giúp tiết kiệm tới 50% lượng nước tưới cần thiết và giảm mất mát phân bón do tưới quá mức. Chúng ta có khả năng kiểm soát các yếu tố này tại mọi thời điểm và xây dựng kế hoạch ứng phó dưới bất kỳ điều kiện thời tiết hay mùa vụ.

8. Các hệ thống quản trị trang trại thích hợp

Một phương thức tiếp cận cao cấp của sản phẩm IoT trong lĩnh vực nông nghiệp là thiết kế và phát triển các hệ thống quản trị cánh đồng và trang trại (Farm Management Systems). Các hệ thống này có kiến ​​trúc phức tạp bao gồm mạng lưới cảm biến IoT cho nông nghiệp, các thiết bị quan trắc được lắp đặt toàn diện trên khu vực canh tác, kết hợp với giải pháp phần mềm mạnh có khả năng tiếp nhận, tổng hợp và phân tích số liệu kế toán để tạo ra các báo cáo tổng hợp.

Đặc biệt của các hệ thống quản trị này là cho phép người quản lý và người dùng từ xa tổ chức và giám sát toàn diện công việc canh tác, thu hoạch, xử lý và tiêu thụ sản phẩm. Đối với các hệ thống quản lý quy mô lớn và chuyên sâu, người dùng được trang bị tính năng theo dõi và quản lí xe máy hoạt động thuộc cánh đồng thành phẩm, những thư viện phân tích đất đai, và quản lí kho hàng….

Việc áp dụng công nghệ IoT trong nông nghiệp đang mang lại nhiều lợi ích đáng kể. Từ việc giúp nâng cao hiệu suất và năng suất trong sản xuất nông nghiệp, đến việc tối ưu hóa việc quản lý tài nguyên và giảm thiểu lãng phí. Công nghệ IoT cũng giúp tạo ra một hệ thống nông nghiệp thông minh, giúp người nông dân và nhà quản lý nông nghiệp có cái nhìn toàn diện và chi tiết hơn về hoạt động và điều kiện của cây trồng, động vật và môi trường. Với sự phát triển liên tục của công nghệ, ứng dụng IoT trong nông nghiệp có tiềm năng để mang lại sự thay đổi và cải tiến đáng kể cho ngành nông nghiệp trong tương lai.