Ứng dụng của IoT trong nông nghiệp – Thúc đẩy nông nghiệp thông minh hơn
Cho đến nay, Internet vạn vật (IoT) trong công nghiệp đã làm gián đoạn nhiều ngành công nghiệp truyền thống và nông nghiệp truyền thống cũng không phải là một ngoại lệ. Cho đến cuối năm 2018, thị trường nông nghiệp IoT kết nối đạt 1,8 tỷ USD trên toàn cầu và sự thay đổi vẫn chưa dừng lại. Dự kiến sẽ tăng lên 4,3 tỷ USD vào năm 2023 với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (Copmpound Annual Growth Rate - CAGR) là 19,3%.
Công nghệ IoT đã hiện thực hóa các thiết bị đeo thông minh, máy móc tự động và ô tô không người lái. Tuy nhiên, IoT đã mang lại tác một động lớn nhất trong nông nghiệp.
Các số liệu thống kê gần đây cho thấy dân số toàn cầu sắp đạt 9,6 tỷ người vào năm 2050. Để nuôi sống dân số khổng lồ này, ngành nông nghiệp buộc phải áp dụng IoT. Trong số những thách thức như điều kiện thời tiết khắc nghiệt, thay đổi khí hậu, tác động môi trường, IoT đang xóa bỏ những thách thức này và giúp chúng ta đáp ứng nhu cầu về thực phẩm nhiều hơn.
Trên khắp thế giới, những cải tiến về cơ khí như máy kéo và máy gặt đã diễn ra và đưa vào hoạt động nông nghiệp vào cuối thế kỷ 20. Ngành Công nông nghiệp chủ yếu dựa vào các ý tưởng sáng tạo vì nhu cầu lương thực ngày càng tăng.
IoT công nghiệp đã và đang là động lực thúc nhằm đẩy tăng sản lượng nông nghiệp với chi phí thấp hơn. Trong vài năm tới, việc sử dụng các giải pháp thông minh được hỗ trợ bởi IoT sẽ gia tăng trong các hoạt động nông nghiệp. Trên thực tế, một số báo cáo gần đây thể hiện rằng việc lắp đặt thiết bị IoT sẽ có tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 20% trong ngành nông nghiệp. Số lượng thiết bị (nông nghiệp) được kết nối sẽ tăng từ 13 triệu vào năm 2014 lên 225 triệu vào năm 2024.
Do thiếu cơ sở hạ tầng mạng truyền thông ổn định và đáng tin cậy, nhà cung cấp giải pháp IoT cũng như các chủ doanh nghiệp đã phải đối mặt với những thách thức triển khai ở các vùng xa xôi hoặc kém phát triển. Tuy nhiên, nhiều nhà cung cấp mạng đang làm cho nó khả thi bằng cách kết nối với vệ tinh nhân tạo và mở rộng mạng di động trên toàn cầu.
Làm thế nào IoT trong nông nghiệp phát triển vượt bậc?
Công nghệ cảm biến được giới thiệu trong các hoạt động nông nghiệp từ rất lâu. Tuy nhiên, vấn đề ở đây là với cách tiếp cận truyền thống của việc sử dụng công nghệ cảm biến làm chúng ta không thể lấy dữ liệu trực tiếp từ các cảm biến. Các cảm biến được sử dụng để ghi dữ liệu vào bộ nhớ gắn liền của chúng và sau này chúng tôi có thể sử dụng nó.
Với sự ra đời của IoT công nghiệp trong nông nghiệp, các cảm biến tiên tiến hơn đang được sử dụng. Các cảm biến hiện tại được kết nối với đám mây thông qua mạng di động hoặc vệ tinh. Điều này cho phép chúng ta biết dữ liệu thời gian thực từ các cảm biến, giúp đưa ra quyết định hiệu quả nhất.
Các ứng dụng của IoT trong ngành nông nghiệp đã giúp người nông dân theo dõi lượng nước của bể chứa trong thời gian thực, giúp quá trình tưới tiêu hiệu quả hơn. Sự tiến bộ của công nghệ IoT trong các hoạt động nông nghiệp đã mang lại việc sử dụng các cảm biến trong mọi bước của quy trình canh tác chẳng hạn như cần bao nhiêu thời gian và nguồn lực để một hạt giống trở thành một loại rau phát triển hoàn chỉnh.
Internet vạn vật trong nông nghiệp đã ra đời như một làn sóng thứ hai của cuộc cách mạng xanh. Những lợi ích mà nông dân nhận được bằng cách thích ứng với IoT thường là gấp đôi. Nó đã giúp nông dân giảm chi phí và tăng sản lượng nông nghiệp đồng thời bằng cách cải thiện việc ra quyết định của nông dân với dữ liệu chính xác.
Ứng dụng của IoT trong nông nghiệp
Nông nghiệp thông minh là một hệ thống công nghệ cao và hiệu quả để làm nông nghiệp và trồng thực phẩm một cách bền vững. Nó là một ứng dụng của việc triển khai các thiết bị kết nối và công nghệ sáng tạo với nhau vào nông nghiệp. Nông nghiệp thông minh chủ yếu phụ thuộc vào IoT, do đó loại bỏ nhu cầu lao động chân tay của nông dân và người trồng trọt và vì vậy tăng năng suất, chất lượng sản phẩm theo mọi cách có thể.
Với xu hướng nông nghiệp gần đây phụ thuộc vào nông nghiệp, IoT đã mang lại những lợi ích to lớn như sử dụng nước hiệu quả, tối ưu hóa đầu vào và nhiều lợi ích khác. Điều này tạo nên sự khác biệt và mang lại những lợi ích to lớn và đã trở thành một nền nông nghiệp được cách mạng hóa trong những năm gần đây.
Nông nghiệp thông minh dựa trên IoT cải thiện toàn bộ hệ thống nông nghiệp bằng cách giám sát đồng ruộng, nông trại trong thời gian thực. Với sự trợ giúp của các cảm biến và khả năng kết nối lẫn nhau, IoT trong nông nghiệp không chỉ tiết kiệm thời gian của người nông dân mà còn giảm thiểu việc sử dụng lãng phí các nguồn tài nguyên như khác như nước, năng lượng điện. Nó giữ cho các yếu tố khác như độ ẩm, nhiệt độ, đất, v.v. được kiểm tra và cho phép quan sát, điều khiển trong thời gian thực.
Sau đây là những lợi ích của việc áp dụng công nghệ mới - Internet vạn vật trong nông nghiệp:
1. Điều kiện khí hậu:
Khí hậu đóng một vai trò rất quan trọng đối với canh tác trong nông nghiệp. Việc hiểu biết không đúng về khí hậu sẽ làm suy giảm nghiêm trọng số lượng và chất lượng của sản xuất cây trồng. Vì vậy, các giải pháp IoT cho phép bạn theo dõi điều kiện thời tiết theo thời gian thực. Các cảm biến được đặt bên trong và bên ngoài các cánh đồng. Nông dân có thể thu thập dữ liệu từ môi trường được sử dụng để chọn loại cây trồng phù hợp có thể phát triển và bền vững trong các điều kiện khí hậu cụ thể. Toàn bộ hệ sinh thái IoT được tạo thành từ các cảm biến có thể phát hiện các điều kiện thời tiết theo thời gian thực như độ ẩm, lượng mưa, nhiệt độ một cách chính xác. Có rất nhiều cảm biến tích hợp sẵn để phát hiện tất cả các thông số này và được cấu hình thông số phù hợp để phù hợp với yêu cầu canh tác thông minh. Các cảm biến này giám sát tình trạng của cây trồng và thời tiết xung quanh chúng. Nếu phát hiện thấy bất kỳ điều kiện thời tiết bất thường nào, thì một cảnh báo sẽ được gửi đi, điều này sẽ làm tăng năng suất và giúp nông dân gặt hái nhiều lợi ích hơn từ nông nghiệp.
2. Canh tác chính xác
Nông nghiệp chính xác/canh tác chính xác là một trong những ứng dụng nổi tiếng nhất của IoT trong nông nghiệp. Nó làm việc canh tác chính xác hơn và được kiểm soát bằng cách hiện thực hóa các ứng dụng canh tác thông minh như giám sát vật nuôi, theo dõi xe cộ, quan sát đồng ruộng và giám sát hàng tồn kho. Mục tiêu của việc canh tác chính xác là phân tích dữ liệu được tạo ra thông qua cảm biến, để phản ứng phù hợp. Canh tác chính xác giúp nông dân tạo dữ liệu với sự trợ giúp của các cảm biến và phân tích thông tin đó để đưa ra các quyết định thông minh và nhanh chóng. Có rất nhiều kỹ thuật canh tác chính xác như quản lý thủy lợi, quản lý vật nuôi, theo dõi phương tiện và nhiều kỹ thuật khác đóng vai trò quan trọng trong việc tăng hiệu suất và hiệu quả. Với sự trợ giúp của canh tác chính xác, người nông dân có thể phân tích điều kiện đất và các thông số liên quan khác để tăng hiệu quả hoạt động nông nghiệp. Không chỉ vậy, bạn còn có thể phát hiện điều kiện làm việc theo thời gian thực của các thiết bị được kết nối để phát hiện mực nước và mức dinh dưỡng cho cậy trồng, vật nuôi.
3. Nhà kính thông minh
Để làm cho nhà kính của chúng ta trở nên thông minh, IoT cho phép các trạm thời tiết tự động điều chỉnh các điều kiện khí hậu theo một bộ thông số cài đặt cụ thể. Việc áp dụng IoT trong nhà kính đã loại bỏ sự can thiệp của con người, do đó làm cho toàn bộ quy trình tiết kiệm chi phí và đồng thời tăng độ chính xác. Ví dụ như, sử dụng các cảm biến IoT chạy bằng năng lượng mặt trời làm cho việc xây dựng các nhà kính hiện đại và rẻ tiền hơn. Các cảm biến này thu thập và truyền dữ liệu thời gian thực giúp theo dõi trạng thái nhà kính rất chính xác trong thời gian thực. Với sự trợ giúp của các cảm biến, lượng nước tiêu thụ và trạng thái nhà kính có thể được theo dõi qua email hoặc cảnh báo SMS. Tưới tiêu tự động và thông minh được thực hiện với sự trợ giúp của IoT. Các cảm biến này giúp cung cấp thông tin về mức áp suất, độ ẩm, nhiệt độ và ánh sáng.
4. Phân tích dữ liệu
Hệ thống lưu trữ cơ sở dữ liệu thông thường không có đủ dung lượng lưu trữ cho dữ liệu được thu thập từ các cảm biến IoT. Do vậy, lưu trữ dữ liệu dựa trên đám mây và nền tảng IoT đầu cuối đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống nông nghiệp thông minh. Trong hệ thống IoT, các cảm biến là nguồn chính để thu thập dữ liệu trên quy mô lớn. Dữ liệu được phân tích và chuyển đổi thành thông tin có ý nghĩa bằng cách sử dụng các công cụ phân tích. Việc phân tích dữ liệu giúp phân tích điều kiện thời tiết, điều kiện chăn nuôi và điều kiện cây trồng. Dữ liệu thu thập được thúc đẩy các đổi mới công nghệ và do đó đưa ra các quyết định tốt hơn. Với sự trợ giúp của các thiết bị IoT, nông dân có thể biết trạng thái thời gian thực của cây trồng bằng cách thu thập dữ liệu từ các cảm biến. Việc sử dụng phân tích dữ liệu dự đoán, nông dân có thể có được cái nhìn sâu sắc để đưa ra quyết định tốt hơn liên quan đến việc thu hoạch. Phân tích các xu hướng giúp người nông dân biết được điều kiện thời tiết sắp tới và việc thu hoạch cây trồng. IoT trong ngành nông nghiệp đã giúp nông dân duy trì chất lượng cây trồng và độ phì nhiêu của đất, do đó nâng cao khối lượng và chất lượng sản phẩm.
Kết luận
IoT trong nông nghiệp đã giúp triển khai các giải pháp công nghệ hiện đại để kiểm tra, theo dõi chỉ số nông nghiệp theo thời gian. Điều này đã giúp thu hẹp khoảng cách giữa sản lượng và năng suất chất lượng và số lượng. Dữ liệu được nhập bằng cách thu thập và nhập thông tin từ nhiều cảm biến trong thời gian thực hoặc lưu trữ trong cơ sở dữ liệu đảm bảo đưa ra quyết định nhanh chóng và ít thiệt hại cho cây trồng. Với quy trình hoạt động thông minh từ đầu đến cuối và liền mạch, quá trình thực hiện quy trình kinh doanh được cải thiện, sản phẩm được chế biến nhanh hơn và đến các siêu thị trong thời gian nhanh nhất có thể.
Tài liệu tham khảo:
[1] Ji-chun Zhao; Jun-feng Zhang; Yu Feng; Jian-xin Guo, “The study and application of the IOT technology in agriculture”, IEEE 2010 3rd International Conference on Computer Science and Information Technology, DOI: 10.1109/ICCSIT.2010.5565120, Sep. 2010;
[2] Mohamed Rawidean Mohd Kassim, “IoT Applications in Smart Agriculture: Issues and Challenges”, 2020 IEEE Conference on Open Systems (ICOS), DOI: 10.1109/ICOS50156.2020.9293672, Dec. 2020;
[3] Manishkumar Dholu; K.A. Ghodinde, “Internet of Things (IoT) for Precision Agriculture Application”, 2018 2nd International Conference on Trends in Electronics and Informatics (ICOEI), DOI: 10.1109/ICOEI.2018.8553720, Dec. 2018;