Mô hình ứng dụng IoT trong nông nghiệp thông minh

Nông nghiệp thông minh dựa trên IoT (Internet of Things) đang cách mạng hóa ngành nông nghiệp. Trên thế giới có những mô hình ứng dụng IoT trong nông nghiệp thông minh nào, cùng AgriDrone Việt Nam tìm hiểu trong bài viết sau.

IoT trong nông nghiệp liên quan đến việc sử dụng các cảm biến, máy bay không người lái và rô-bốt được kết nối qua internet có chức năng tự động và bán tự động thực hiện các hoạt động và thu thập dữ liệu nhằm tăng hiệu quả và khả năng dự đoán. Với nhu cầu ngày càng tăng và tình trạng thiếu lao động trên toàn cầu, tự động hóa nông nghiệp và robot đang bắt đầu thu hút sự chú ý của nông dân. 

Với sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới, hiện nay có những mô hình ứng dụng IoT trong nông nghiệp thông minh tiêu biểu như sau:

Canh tác chính xác

Canh tác chính xác (hay còn gọi là nông nghiệp chính xác) là bất cứ điều gì làm cho toàn bộ quá trình canh tác trở nên chính xác và được kiểm soát khi nhắc đến chăn nuôi và trồng trọt.

Thành phần chính của kỹ thuật canh tác này là sử dụng Công nghệ thông tin và nhiều công nghệ khác như cảm biến, robot, phương tiện tự động hóa, hệ thống điều khiển, phần cứng tự động, công nghệ tỷ lệ thay đổi, v.v.

Canh tác chính xác được coi là một trong những ứng dụng nổi tiếng nhất của IoT trong lĩnh vực nông nghiệp và nó đang được một số tổ chức tận dụng trên toàn cầu. 

Nhà kính thông minh

Nông nghiệp nhà kính liên quan đến việc tăng sản lượng rau, hoa màu, trái cây, v.v. Nhà kính có thể kiểm soát các yếu tố môi trường thông qua can thiệp thủ công hoặc cơ chế kiểm soát theo tỷ lệ. Tuy nhiên, can thiệp thủ công dẫn đến tổn thất sản xuất, tổn thất năng lượng và chi phí lao động. Vì vậy, nhà kính thông minh là một giải pháp thay thế tốt hơn. Một nhà kính thông minh có thể được tạo ra với sự trợ giúp của IoT. Những nhà kính thông minh này theo dõi và kiểm soát khí hậu một cách thông minh mà không yêu cầu bất kỳ loại can thiệp thủ công nào. 

Các loại cảm biến khác nhau được sử dụng trong nhà kính thông minh để đo lường các yếu tố môi trường và đánh giá mức độ phù hợp của chúng đối với cây trồng. Quyền truy cập từ xa được tạo bằng cách kết nối hệ thống với đám mây với sự trợ giúp của IoT nên không cần phải theo dõi thủ công liên tục. Máy chủ đám mây kiểm soát quá trình xử lý dữ liệu và áp dụng hành động kiểm soát bên trong nhà kính. 

Các cảm biến IoT được lắp đặt bên trong nhà kính cung cấp thông tin quan trọng về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và mức độ ánh sáng. Những cảm biến này kiểm soát mọi hoạt động, từ bật đèn và mở cửa sổ đến kiểm soát nhiệt độ và làm mát, tất cả đều thông qua tín hiệu WiFi.  

Robot bán tự động

Robot bán tự động có cánh tay có thể phát hiện cỏ dại và phun thuốc trừ sâu lên những cây bị ảnh hưởng, ngăn ngừa thiệt hại trên diện rộng cũng như giảm chi phí thuốc trừ sâu tổng thể. Những robot này cũng có thể được sử dụng trong thu hoạch. 

Các phương tiện nông nghiệp hạng nặng cũng có thể được điều hướng từ sự thoải mái trong nhà thông qua màn hình điện thoại để thực hiện các nhiệm vụ và GPS có thể theo dõi vị trí của chúng bất cứ lúc nào.

Máy bay không người lái

Máy bay không người lái trong nông nghiệp được trang bị cảm biến và máy ảnh và được sử dụng để chụp ảnh, lập bản đồ và khảo sát các trang trại. Chúng có thể được điều khiển từ xa hoặc có thể bay tự động thông qua các kế hoạch bay được điều khiển bằng phần mềm nông nghiệp trong các 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 và dự đoán năng suất…

Việc sử dụng máy bay không người lái mang lại nhiều lợi ích như thu thập hình ảnh sức khỏe cây trồng, lập bản đồ GIS tích hợp, tiết kiệm thời gian, dễ sử dụng và cũng tăng năng suất cây trồng.

Viễn thám thông minh

Viễn thám dựa trên IoT sử dụng các cảm biến được đặt dọc theo các trang trại, chẳng hạn như trạm thời tiết để tích lũy dữ liệu được chuyển đến các công cụ phân tích để phân tích. 

Các loại cây trồng có thể được nông dân theo dõi thông qua bảng điều khiển phân tích và hành động có thể được thực hiện từ những hiểu biết sâu sắc có được tương ứng. 

• Đánh giá cây trồng

Những cảm biến này được đặt ở các góc khác nhau của trang trại để đánh giá cây trồng để theo dõi mọi thay đổi về hình dạng, kích thước, ánh sáng, độ ẩm và nhiệt độ. 

Bất kỳ sai lệch nào được ghi nhận bởi các cảm biến đều được đánh giá và thông báo cho người nông dân. Do đó, viễn thám hỗ trợ ngăn ngừa dịch bệnh lây lan cũng như theo dõi sự phát triển của cây trồng.

• Điều kiện thời tiết

Dữ liệu được thu thập bởi các cảm biến trong trường hợp nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa ẩm và phát hiện sương hỗ trợ kết luận mô hình thời tiết trong các trang trại để việc canh tác được thực hiện cho các loại cây trồng thích hợp.

• Chất lượng đất

Việc phân tích chất lượng đất giúp quyết định giá trị dinh dưỡng và các khu vực khô cằn của các trang trại, khả năng thoát nước hoặc độ chua của đất, cho phép điều chỉnh mức nước cần thiết cho việc tưới tiêu và lựa chọn một loại hình canh tác thuận lợi.

Theo dõi điều kiện khí hậu

Khí hậu đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất cây trồng. Các loại cây trồng khác nhau đòi hỏi các điều kiện khí hậu khác nhau để phát triển và bất kỳ kiến ​​thức ít ỏi nào về khí hậu đều làm suy giảm nghiêm trọng số lượng và chất lượng sản xuất cây trồng. Các giải pháp IoT cho phép nông dân biết điều kiện thời tiết theo thời gian thực. 

Các cảm biến được đặt trong các cánh đồng nông nghiệp thu thập dữ liệu từ môi trường được nông dân sử dụng để chọn loại cây trồng có thể phát triển trong các điều kiện khí hậu cụ thể. 

Toàn bộ hệ sinh thái IoT được tạo thành từ các cảm biến phát hiện các điều kiện thời tiết theo thời gian thực như độ ẩm, lượng mưa, nhiệt độ, tất cả đều rất quan trọng đối với sản xuất cây trồng. Những cảm biến này có thể thấy trước bất kỳ thay đổi mạnh mẽ nào trong điều kiện khí hậu có thể ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. Một cảnh báo được gửi đến máy chủ về sự thay đổi khí hậu. 

Giám sát chăn nuôi

Chủ các trang trại lớn sử dụng các ứng dụng IoT không dây để theo dõi vị trí, sức khỏe và tình trạng sức khỏe của gia súc của họ. 

Thông tin này giúp chủ trang trại xác định những con vật bị bệnh và từ đó tách chúng ra khỏi đàn, chăm sóc chúng, đồng thời hạn chế sự lây lan của bệnh giữa những con vật khác.

Điều này cũng giúp cắt giảm chi phí lao động vì chủ sở hữu có thể xác định vị trí gia súc của họ với sự trợ giúp của các cảm biến dựa trên IoT. 

Hình ảnh máy tính

Hình ảnh máy tính liên quan đến việc sử dụng máy ảnh cảm biến được cài đặt tại các điểm khác nhau trong trang trại hoặc máy bay không người lái được trang bị máy ảnh. 

Những hình ảnh họ chụp trải qua quá trình xử lý kỹ thuật số để rút ra những hiểu biết có ý nghĩa từ chúng. Chúng được sử dụng để kiểm soát chất lượng, phát hiện dịch bệnh, giám sát tưới tiêu, phân loại và phân loại sản phẩm sau thu hoạch. 

Xử lý hình ảnh bằng cách sử dụng máy học kết hợp so sánh hình ảnh từ cơ sở dữ liệu với hình ảnh của cây trồng đang đứng để xác định kích thước, hình dạng, màu sắc và sự phát triển, từ đó kiểm soát chất lượng.

Với dân số tăng theo cấp số nhân, diện tích đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp và tài nguyên thiên nhiên có hạn, nhu cầu tăng năng suất cây trồng trở nên cấp thiết.  Việc sử dụng IoT đã cho phép nông dân và chủ trang trại thực hiện nông nghiệp thông minh. Nông nghiệp thông minh mang lại lợi ích gấp nhiều lần vì nông dân có thể dành ít thời gian hơn trên các cánh đồng mà vẫn tăng năng suất cây trồng.

Tại Việt Nam, AgriDrone là đơn vị uy tín cung cấp các giải pháp nông nghiệp thông minh như máy bay nông nghiệp phun thuốc, rải hạt, bón phân hiệu quả trên tất cả các loại cây trồng. AgriDrone Việt Nam luôn sát cánh nâng tầm nền nông nghiệp của Việt Nam trong bối cảnh hội nhập.