Nông nghiệp thông minh là một thuật ngữ khá mới và phần lớn nông dân chưa quen thuộc với khái niệm này. Trong bài đăng này, hãy cùng Elcom tìm hiểu nông nghiệp thông minh là gì và lý do tại sao nó là tương lai của ngành nông nghiệp.

1. Nông nghiệp thông minh là gì?

Thuật ngữ nông nghiệp thông minh (hay còn gọi là nông nghiệp chính xác) đề cập đến việc sử dụng công nghệ như Internet vạn vật (Internet of Things - IoT), cảm biến, hệ thống định vị, rô-bốt và trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence - AI) trong các trang trại. Mục tiêu cuối cùng là nâng cao chất lượng và số lượng cây trồng trong khi vẫn tối ưu hóa được sức lao động của con người.

Một số hệ thống điển hình thường được sử dụng trong nông nghiệp thông minh là:

• Đo lường tưới tiêu và dinh dưỡng thực vật chính xác

• Quản lý và kiểm soát khí hậu trong nhà kính

• Cảm biến cho đất, nước, ánh sáng, độ ẩm, quản lý nhiệt độ

• Nền tảng phần mềm

• Hệ thống định vị - GPS, vệ tinh,...

• Hệ thống thông tin liên lạc dựa trên kết nối di động, LoraWan,...

• Robot

• Nền tảng phân tích và tối ưu hóa

loT - cơ chế kết nối cảm biến và máy móc tạo nên một hệ thống quản lý trang trại nâng cao dựa trên dữ liệu nhận được. Nhờ hệ thống thông minh này, nông dân có thể giám sát quy trình trong trang trại và đưa ra quyết định quan trọng từ xa thông qua máy tính bảng, điện thoại hoặc bất kỳ thiết bị di động thông minh nào khác thay vì phải có mặt trực tiếp trên cánh đồng trống, trong nhà kính, vườn cây ăn trái,...

2. Quy trình diễn ra trong trang trại ứng dụng công nghệ nông nghiệp thông minh

• Thu thập dữ liệu: Cảm biến được lắp đặt tại tất cả địa điểm quan trọng trong trang trại nhằm thu thập và cung cấp dữ liệu về đất, không khí, độ ẩm,...

• Chẩn đoán: Dữ liệu thu thập được hệ thống phân tích và đưa ra kết luận về trạng thái của đối tượng hoặc quy trình được giám sát. Từ đó xác định các vấn đề tiềm ẩn.

• Ra quyết định: Dựa trên vấn đề được xác định trước đó, nền tảng phần mềm và/hoặc con người quản lý nền tảng quyết định hành động cần thực hiện tiếp theo.

• Hành động: Các hành động phù hợp được thực hiện dựa trên cơ sở phân tích dữ liệu. Toàn bộ chu trình đo lường mới về đất, không khí, độ ẩm,... được thực hiện bởi cảm biến sẽ bắt đầu lại.

Kết quả từ quy trình canh tác thông minh tự động này làm tăng độ chính xác và khả năng kiểm soát trang trại 24/7, từ đó giúp tiết kiệm đáng kể các nguồn tài nguyên chính được sử dụng như nước, năng lượng, phân bón, cũng như thời gian và nguồn nhân lực phải bỏ ra.

3. Lợi ích của nông nghiệp thông minh

Nhờ vào việc làm tăng sự kết nối, nông nghiệp thông minh giúp giảm chi phí tổng thể, đồng thời cải thiện chất lượng và số lượng sản phẩm, cũng như tính bền vững của nông nghiệp và trải nghiệm cho người tiêu dùng. Tăng cường kiểm soát sản xuất dẫn đến quản lý chi phí tốt hơn và tránh lãng phí.

Chẳng hạn, theo dõi sự bất thường trong quá trình sinh trưởng cây trồng hoặc sức khỏe vật nuôi giúp loại bỏ nguy cơ mất năng suất. Với thiết bị thông minh, nhiều quy trình và dịch vụ tự động nâng cao chất lượng, khối lượng sản phẩm có thể được kích hoạt cùng lúc bằng cách kiểm soát tốt hơn các quy trình sản xuất.

Hệ thống canh tác thông minh cũng cho phép quản lý chặt chẽ, dự báo nhu cầu và đưa hàng hóa ra thị trường kịp thời để giảm lãng phí. Nông nghiệp thông minh hướng đến sự chính xác, tập trung vào việc quản lý nguồn cung đất, đồng thời dựa trên tình trạng của nó, tập trung vào những thông số phát triển phù hợp, bao gồm: Độ ẩm, phân bón hoặc hàm lượng nguyên liệu,... để cung cấp sản xuất cho đúng loại cây trồng có nhu cầu.

Các hệ thống điều khiển quản lý đầu vào cảm biến, cung cấp thông tin từ xa để hỗ trợ ra quyết định, bên cạnh việc tự động hóa máy móc và thiết bị để ứng phó với các vấn đề mới phát sinh và hỗ trợ sản xuất.

Hệ thống máy móc thông minh hỗ trợ người nông dân - Ảnh: Internet

4. Nông nghiệp thông minh có phải là tương lai của ngành nông nghiệp?

Nông nghiệp thông minh và nông nghiệp dựa trên IoT đang đặt nền móng cho “cuộc cách mạng xanh lần thứ ba” (sau cuộc cách mạng đồ đá mới và cuộc cách mạng nông nghiệp Anh Quốc), đề cập đến ứng dụng kết hợp của công nghệ thông tin và truyền thông vào quá trình canh tác.

Công nghệ IoT giúp kiểm soát tốt hơn quy trình nông nghiệp nhằm giảm thiểu rủi ro và tăng cường khả năng thấy trước kết quả trong sản xuất, giúp nông dân lên kế hoạch và phân phối sản phẩm tốt hơn. Ví dụ, dữ liệu về các lô cây trồng và số lượng cây trồng cần thu hoạch chính xác có thể giúp nông dân chuẩn bị đầy đủ tài nguyên nuôi trồng, cũng như số lượng nhân sự hỗ trợ phù hợp.

Ngoài ra, sự xuất hiện của công nghệ 5G với khả năng kết nối mạnh mẽ sẽ trở thành sợi dây liên kết máy móc quan trọng, đồng thời góp phần tăng cường sức mạnh tính toán và thu thập dữ liệu.

5. Cách mạng xanh lần thứ ba

Như đã nhắc đến ở phần trên, nông nghiệp thông minh dựa trên IoT có thể đang mở đường cho cuộc cách mạng xanh lần thứ ba.

Sau các cuộc cách mạng về di truyền và nhân giống cây trồng, cuộc cách mạng xanh lần thứ ba đang dần tiếp quản và thay đổi bộ mặt ngành nông nghiệp thông qua việc ứng dụng công nghệ phân tích dựa trên dữ liệu.

Trong tương lai, cuộc cách mạng canh tác thông minh này cho thấy việc sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón sẽ giảm xuống trong khi hiệu quả tổng thể tăng lên. Bởi lẽ, công nghệ IoT cho phép truy xuất nguồn gốc thực phẩm tốt hơn, từ đó tăng cường mức độ an toàn khi sử dụng. Nó cũng góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc sử dụng nước hiệu quả hơn hoặc tối ưu hóa các phương pháp xử lý và đầu vào.

Do đó, canh tác thông minh có tiềm năng thực sự để mang lại một hình thức sản xuất nông nghiệp hiệu quả và bền vững hơn, dựa trên cách tiếp cận chính xác và tiết kiệm tài nguyên hơn.

6. Giải pháp IoT cho vấn đề nông nghiệp

Nhiều người tin rằng IoT có thể gia tăng giá trị mọi khía cạnh thuộc lĩnh vực nông nghiệp, từ trồng trọt đến lâm nghiệp. Hai trong số những cách chính mà IoT có thể cách mạng hóa nông nghiệp là canh tác chính xác và tự động hóa canh tác.

Canh tác chính xác

Đây là phương pháp canh tác tiếp cận dựa trên IoT giúp việc canh tác được kiểm soát chặt chẽ hơn. Hiểu đơn giản, thực vật và gia súc được xử lý chính xác theo cách chúng cần. Sự khác biệt lớn nhất so với phương pháp cổ điển là canh tác chính xác cho phép đưa ra các quyết định trên mỗi mét vuông hoặc thậm chí trên mỗi cây trồng thay vì cho một cánh đồng/trang trại (diện tích lớn)

Bằng cách đo lường gần như tuyệt đối mối nguy hại hoặc biến thể trong diện tích nhỏ, người nông dân có thể nâng cao hiệu quả của thuốc trừ sâu và phân bón hoặc sử dụng chúng một cách có chọn lọc.

Chăn nuôi gia súc chính xác

Kỹ thuật chăn nuôi thông minh cho phép nông dân theo dõi tốt hơn nhu cầu của từng con vật nuôi và điều chỉnh chế độ dinh dưỡng sao cho phù hợp, từ đó ngăn ngừa bệnh tật và tăng cường sức khỏe đàn gia súc, gia cầm.

Chủ nhân những trang trại lớn có thể ứng dụng IoT không dây để theo dõi vị trí, sức khỏe và thói quen, hoạt động hàng ngày của đàn vật nuôi. Với thông tin này, họ có thể xác định những con vật bị bệnh, có dấu hiệu bất thường để nhanh chóng tách chúng ra khỏi đàn, ngăn chặn, hạn chế sự lây lan của bệnh tật.

Tự động hóa trong nhà kính thông minh

Nhà kính truyền thống kiểm soát các thông số môi trường thông qua can thiệp thủ công hoặc cơ chế kiểm soát theo tỷ lệ thường dẫn đến tổn thất sản xuất, tổn thất năng lượng và tăng chi phí lao động.

Trong khi đó, nhà kính thông minh điều khiển bằng IoT có thể giám sát cũng như kiểm soát khí hậu một cách thông minh, loại bỏ việc can thiệp thủ công. Nhiều loại cảm biến khác nhau được triển khai để đo các thông số môi trường theo từng yêu cầu cụ thể của cây trồng. Dữ liệu đó được lưu trữ trên một nền tảng dựa trên đám mây để xử lý và kiểm soát thêm với sự can thiệp thủ công tối thiểu.

Máy bay không người lái nông nghiệp

Nông nghiệp là một trong những ngành dọc chính để kết hợp cả máy bay không người lái trên mặt đất và trên không nhằm đánh giá sức khỏe cây trồng, giám sát  gieo hạt, tưới tiêu, phun thuốc, làm đất,...

Do máy bay không người lái thu thập hình ảnh đa phổ, nhiệt và hình ảnh trực quan trong khi bay, nên dữ liệu mà chúng thu thập cung cấp cho người nông dân thông tin chuyên sâu về toàn bộ các số liệu: Chỉ số sức khỏe thực vật, đếm cây và dự đoán năng suất, đo chiều cao cây, lập bản đồ độ che phủ của tán cây, bản đồ nước ao nuôi ruộng - thoát nước, báo cáo do thám, đo lường kho dự trữ, đo lường chất diệp lục, hàm lượng các chất,...

Ứng dụng máy bay không người lái trong canh tác thông minh - Ảnh: Internet

Điều quan trọng là, nông nghiệp thông minh dựa trên IoT không chỉ nhắm mục tiêu vào các hoạt động canh tác quy mô lớn, nó còn có thể gia tăng giá trị cho các xu hướng mới nổi trong nông nghiệp như canh tác hữu cơ, canh tác gia đình, nâng cao tính minh bạch trong canh tác đối với người tiêu dùng, xã hội và ý thức thị trường.

Phát triển nông nghiệp thông minh ở Việt Nam chắc chắn sẽ là một trong những mục tiêu đất nước ta hướng đến trong tương lai. Những dự án nông nghiệp thông minh ứng dụng công nghệ cao được kỳ vọng mang lại những sự thay đổi lớn so với nông nghiệp truyền thống.