IoT đã và đang chiếm vị trí quan trọng trong ngành nông nghiệp, mang lại những thay đổi lớn trong cách người nông dân thực hiện công việc hàng ngày.

Thế giới hiện đại đang chứng kiến ​​mức độ áp dụng công nghệ chưa từng có trong nông nghiệp. Có nhiều công nghệ mới nổi ở lĩnh vực này hứa hẹn mang đến những thay đổi đáng kể cho tương lai.

IoT đã từng là một công nghệ mới nổi trong nông nghiệp và giờ đây, nó đã chiếm vị trí chủ đạo nhờ được ứng dụng rộng rãi hơn. IoT trong nông nghiệp được hiểu theo một cách đơn giản nhất đó là: Internet điều khiển vạn vật.

Công nghệ IoT trong nông nghiệp

Thiết bị nông nghiệp thông minh IoT được thiết kế giúp tự động giám sát cánh đồng trồng trọt bằng cách sử dụng cảm biến và hệ thống tưới tiêu. Do đó, nông dân có thể dễ dàng theo dõi điều kiện đồng ruộng từ mọi nơi, mọi lúc.

Một số giải pháp IoT trong nông nghiệp điển hình có thể kể tới:

1. Ứng dụng Robot trong nông nghiệp

Kể từ cuộc cách mạng công nghiệp vào những năm 1800, tự động hóa ngày càng tiên tiến hơn, giúp xử lý hiệu quả nhiều nhiệm vụ phức tạp và tăng sản lượng.

Với nhu cầu về nông sản ngày càng tăng trong khi nguồn lao động nông nghiệp trên toàn cầu trở nên khan hiếm, robot nông nghiệp hay thường được gọi là Agribots đang bắt đầu thu hút được sự chú ý của nông dân. Sản lượng cây trồng giảm ước tính khoảng 3,1 tỷ USD mỗi năm do tình trạng thiếu lao động chỉ riêng ở Hoa Kỳ. 

Những tiến bộ gần đây về cảm biến và công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) cho phép máy móc hoạt động theo môi trường xung quanh đã khiến agribot trở nên đáng chú ý hơn. Cuộc cách mạng robot nông nghiệp vẫn đang ở giai đoạn đầu - thử nghiệm, nghiên cứu và phát triển sản phẩm, nỗ lực khai thác toàn bộ tiềm năng của Internet of Things trong nông nghiệp.

Robot làm cỏ

Những robot nông nghiệp thông minh này sử dụng quá trình xử lý hình ảnh kỹ thuật số về “cỏ dại” trong cơ sở dữ liệu nhằm phát hiện và tìm cách loại bỏ hoặc phun thuốc trực tiếp lên cỏ dại bằng cánh tay robot.

Điều hướng máy

Máy kéo và thiết bị cày hạng nặng có thể được vận hành tự động thoải mái ngay tại nhà thông qua GPS và điều khiển từ xa. Những phương tiện thông minh này có độ chính xác cao và khả năng tự điều chỉnh khi phát hiện sự khác biệt về địa hình, đơn giản hóa công việc tốn nhiều sức lực.

Chuyển động cũng như tiến độ công việc của máy móc cũng dễ dàng được kiểm tra trên điện thoại thông minh. Với những tiến bộ về IoT và học máy, những động cơ điều khiển từ xa đang hỗ trợ nền nông nghiệp tiên tiến ứng dụng IoT một cách hiệu quả với các tính năng như tự động phát hiện, tránh chướng ngại vật, thay đổi cung đường thuận lợi,...

Robot thu hoạch

Sử dụng agribots để thu hoạch góp phần 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 máy này sử dụng sự kết hợp giữa công nghệ xử lý hình ảnh và cánh tay robot để xác định trái cây cần hái, từ đó kiểm soát chất lượng và thu hoạch. Những robot này có thể làm việc trong nhà kính hoặc ngoài vườn để xác định chính xác giai đoạn của cây trồng và thu hoạch chúng vào đúng thời điểm.

Loại robot này thường được sử dụng để tập trung thu hoạch những loại nông sản có giá trị cao, cần được tiêu thụ kịp thời.

Robot thu hoạch mang lại nhiều lợi ích cho người nông dân - Ảnh: Internet

Xử lý vật liệu

Robot có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ lao động chân tay nặng nhọc thay cho người lao động. Chúng có thể nâng vật liệu nặng và những làm công việc như giãn cách cây trồng với độ chính xác cao, do đó tối ưu hóa không gian và chất lượng nhà máy cũng như giảm chi phí sản xuất.

2. Drone trong nông nghiệp

Drone - Máy bay không người lái trong nông nghiệp được sử dụng để tăng cường và tối ưu hóa một số hoạt động nông nghiệp khác nhau như giám sát cây trồng, phun thuốc, phân tích đất và lập bản đồ. Trên thực tế, nông nghiệp là một trong những lĩnh vực chính sử dụng máy bay không người lái hiện nay.

Máy bay không người lái thường trang bị cảm biến và máy ảnh sử dụng để chụp ảnh, lập bản đồ và khảo sát trang trại. Có loại drone trên mặt đất và drone trên không. Drone trên mặt đất chính là những robot khảo sát cánh đồng, di chuyển bằng bánh xe.

Drone có thể được điều khiển từ xa hoặc di chuyển/bay tự động thông qua kế hoạch được điều khiển bằng phần mềm trong hệ thống nhúng của chúng, hoạt động phối hợp với cảm biến và GPS.

Từ dữ liệu máy bay không người lái, người nông dân có thể rút ra thông tin về tình trạng cây trồng, tưới tiêu, phun thuốc, trồng trọt, tình trạng đất và đồng ruộng, đếm cây, dự đoán năng suất,...

3. 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.

Cảm biến đặt trong nông trại phát hiện những dấu hiệu bất thường - Ảnh: Internet

4. Hình ảnh máy tính trong nông nghiệp

Hình ảnh máy tính (Computer Imaging) liên quan đến việc sử dụng camera cảm biến được lắp đặt ở các góc khác nhau của trang trại hoặc drone trang bị camera để tạo ra hình ảnh đã trải qua quá trình xử lý kỹ thuật số.

Xử lý hình ảnh kỹ thuật số là khái niệm cơ bản về xử lý hình ảnh đầu vào bằng thuật toán máy tính. Công nghệ computer Imaging giúp xem ở cường độ quang phổ khác nhau như hồng ngoại, so sánh hình ảnh thu được trong một khoảng thời gian và phát hiện sự bất thường, từ đó phân tích yếu tố hạn chế và giúp quản lý trang trại tốt hơn.

Mục đích của xử lý hình ảnh kỹ thuật số:

• Kiểm soát chất lượng: Xử lý ảnh kết hợp với học máy sử dụng hình ảnh từ cơ sở dữ liệu, so sánh với hình ảnh của cây trồng thực tế để xác định kích thước, hình dạng, màu sắc và mức độ sinh trưởng.

• Sắp xếp và phân loại: Sau thu hoạch, hình ảnh máy tính giúp tăng độ chính xác và hiệu quả về thời gian trong việc phân loại sản phẩm nông nghiệp và thực phẩm dựa trên kích thước, kết cấu, màu sắc và hình dạng của chúng.

• Giám sát thủy lợi: Giám sát việc tưới tiêu trong một khoảng thời gian giúp lập bản đồ vùng đất được tưới tiêu. Nó cũng cho phép lập kế hoạch tưới tiêu tối ưu dựa trên điều kiện độ ẩm của đất, các kiểu thời tiết khác nhau và điều kiện sinh lý thực vật.

Yêu cầu về cơ sở hạ tầng để áp dụng IoT trong nông nghiệp thông minh

Để ứng dụng IoT trong giám sát, theo dõi, quản lý và vận hành nông nghiệp, đây là những yếu tố cần có:

• Khoản đầu tư ban đầu cao vào cảm biến, máy bay không người lái, bot và việc thiết lập chúng

• Đội ngũ nhân viên giám sát được đào tạo bài bản để vận hành và quản lý

• Kết nối nguồn điện để sạc và vận hành drone, robot

• Chi phí bảo trì phần cứng 

• Kết nối liên tục với internet

Tóm lại, nông nghiệp thông minh triển khai IoT thông qua việc sử dụng robot, máy bay không người lái, cảm biến và hình ảnh máy tính được tích hợp với các công cụ phân tích để nắm được thông tin cây trồng, vật nuôi và giám sát các trang trại. Việc bố trí thiết bị vật lý tại các trang trại sẽ thu thập và ghi lại dữ liệu, sau đó phân tích những dữ liệu đó nhằm hỗ trợ đưa ra quyết định.

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.

Nguồn tham khảo: https://www.cropin.com/iot-in-agriculture