Nông nghiệp công ngh�?cao đang là xu hướng tất yếu của nền nông nghiệp Việt Nam hiện nay. Ứng dụng công ngh�?cao vào trong sản xuất nông nghiệp hiện đại s�?đảm bảo s�?phát triển bền vững, bắt kịp xu th�? đáp ứng được nhu cầu v�?s�?lượng và chất lượng nông sản của người tiêu dùng.

Một trong những khó khăn trong việc phát triển Nông nghiệp công ngh�?cao hiện nay là thiếu các chuyên gia nông nghiệp có nhiều kinh nghiệm đ�?điều khiển các quy trình chăm sóc cho cây trồng. Nguyên nhân là do s�?lượng những chuyên gia này hiện nay còn tương đối ít, trong khi đó s�?lượng các trang trại, doanh nghiệp lại tương đối lớn, các trang trại phân b�?�?nhiều địa điểm khác nhau, nên không th�?đi trực tiếp từng ch�?đ�?thực hiện công việc.

Đ�?giải quyết vấn đ�?này, nhóm nghiên cứu tại b�?môn Nông nghiệp công ngh�?cao, khoa Nông học, ĐH Nông Lâm Hu�?đã tiến hành nghiên cứu trong nhiều năm đ�?xây dựng nên h�?thống Agriculture IoT System. H�?thống giúp các chuyên gia nông nghiệp ch�?cần ngồi một ch�?vẫn có th�?thực hiện được việc chắm sóc cho cây trồng một cách tốt nhất cho hàng trăm trang trại trong c�?nước. Đồng thời toàn b�?các thông tin v�?môi trường và quá trình chăm sóc cho cây trồng s�?được h�?thống lưu tr�?lại trên đám mây điện t�?đ�?ch�?trang trại có th�?kiểm tra lại hoặc người tiêu dùng có th�?truy cập đ�?truy suất nguồn gốc sản phẩm khi cần.

Agriculture IoT System gồm 3 b�?phận chính:

(1) H�?thống cảm biến lắp đặt tại trang trại: bao gồm 9 cảm biến đó là Cảm biến nhiệt đ�? cảm biến ẩm đ�?không khí, cảm biến ẩm đ�?đất, cảm biến cường đ�?ánh sáng, cảm biến màu sắc, cảm biến nồng đ�?dinh dưỡng (ppm), cảm biến pH đất, cảm biến nồng đ�?oxi trong đất và cảm biến tốc đ�?gió. Các cảm biến này s�?được lắp đặt tại các v�?trí đặc trưng trong trang trại và s�?tiếp nhận thông tin môi trường và truyền tín hiệu bằng sóng Lora v�?b�?Module trung tâm. H�?thống cảm biến s�?giúp ch�?trang trại ch�?cần ngồi một ch�?vẫn có th�?nắm được thông tin �?toàn b�?các trang trại.

Hình 1. Agriculture IoT System

(2) H�?thống chăm sóc cây trồng t�?xa: là một c�?máy chăm sóc cây trồng t�?động như hình 2. Máy có cấu tạo và các chức năng sau:

+ T�?động tưới nước, bón phân cho cây trồng:  Máy có h�?thống đóng m�?bơm nước t�?động, đồng thời có t�?4-8 kênh châm phân, mỗi kênh có kh�?năng châm chính xác một lượng phân nhất định theo cài đặt vào h�?thống tưới theo công ngh�?inventer. Máy có th�?điều khiển bằng bàn phím tại ch�?hoặc điều khiển t�?xa bằng wifi thông qua máy tính hoặc điện thoại. Với chức năng t�?động, có th�?cài đặt nhiều lần tưới trong ngày s�?giúp ch�?trại không cần có mặt tại vườn máy vẫn t�?hoạt động đ�?cung cấp nước và phân bón cho cây trồng một cách chính xác.

+  Thu nhận, x�?lý và can thiệp các yếu t�?môi trường trong trang trại: Các module cảm biến được lắp đặt tại các v�?trí đặc trưng trong trang trại s�?chuyển tín hiệu v�?các yếu t�?môi trường v�?module trung tâm bằng sóng Lora. Tại Module trung tâm các thông tin này s�?được đưa vào s�?lý đ�?đưa ra các quyết định như đóng m�?h�?thống tưới nước, bón phân, quạt tản nhiệt, lưới che nắng�?Đồng thời module trung tâm liên tục chuyển các d�?liệu này lên website thông qua internet đ�?hiển th�?và lưu tr�?thông tin trên website.

+ M�?các lô cần tưới nước, bón phân: Ngoài chức năng đóng m�?bơm nước tổng, module trung tâm còn có kh�?năng m�?tưới và bón phân cho từng lô nhất định, quá trình này được điều khiển bằng sóng lora. Chức năng m�?tưới tuần t�?cho từng lô này s�?giúp tiết kiệm chi phí đầu tư cho ch�?trang trại vì ch�?cần s�?dụng một máy có th�?tưới nước, bón phân, chăm sóc cho cây trồng trên diện tích lớn vài chục hecta.

Toàn b�?quá trình chăm sóc cho cây trồng như tưới bao nhiêu nước, bón bao nhiêu phân hằng ngày, các yếu t�?môi trường hàng ngày s�?được lưu tr�?lại trên website. Khi thu hoạch, ch�?cần ấn lệnh truy xuất trang web s�?in ra mã QR đ�?dán vào sản phẩm, người tiêu dùng ch�?cần dùng điện thoại quét mã QR thì toàn b�?thông tin v�?quá trình chăm sóc cho cây trồng và yếu t�?môi trường trong suốt mùa v�?s�?được truy xuất.

 Hình 2. Máy châm phân t�?động

(3) Website điều khiển và lưu tr�?thông tin: Trang web được thiết k�?theo hình thức phân tầng, tại trang chính, khi người dùng đăng ký s�?t�?tạo ra các trang riêng cho người dùng. Tại trang cá nhân, người dùng s�?t�?cập nhật các loại thiết b�?và thiết k�?quá trình điều khiển riêng cho trang trại của mình. Trang cá nhân s�?có các trang chức năng như: trang hiển th�?thông tin, trang điều khiển, trang lưu tr�?thông tin

Quá trình nghiên cứu:

Đ�?thực hiện nghiên cứu được toàn b�?h�?thống trên một lúc là một việc tương đối khó và cần nhiều nhân lực, dó đó nhóm nghiên cứu đã chia h�?thống thành từng b�?phận và mỗi năm thực hiện việc nghiên cứu một b�?phận, b�?phận nào hoàn thiện xong s�?được đưa ra th�?trường luôn đ�?phục v�?các trang trại đồng thời có nguồn kinh phí đ�?nghiên cứu các b�?phận tiếp theo:

– Năm 2016-2017: Nghiên cứu thiết k�?h�?thống các cảm biến đ�?thu nhận toàn b�?các thông tin v�?môi trường, đất đai, dinh dưỡng tại trang trại, đồng thời là h�?thống đ�?thực hiện việc điều tiết các yếu t�?này một cách t�?động đ�?cung cấp các yếu t�?môi trường cho cây trồng phát triển một cách tốt nhất. B�?phận này có tên là “B�?điều khiển Nông nghiệp công ngh�?cao�? B�?phận này đã đạt giải 3 cuộc thi Sáng tạo k�?thuật tỉnh TT Hu�?năm 2017 lĩnh vực cơ khí t�?động hoá và được chọn đi thi toàn quốc. B�?phận cũng đã được cung cấp cho nhiều trang trại trong c�?nước đ�?phục v�?cho sản xuất

– Năm 2018-2019: Nghiên cứu thiết k�?h�?thống giúp thực hiện việc chăm sóc cho cây trồng t�?xa hoặc t�?động hoá quá trình chăm sóc như tưới nước, bón phân và cung cấp các chất cần thiết cho cây trông. B�?phân này có tên là “Máy bón phân tưới nước t�?động�?B�?phận này đã đạt giải nhì cuộc thi Sáng tạo k�?thuật tỉnh TT Hu�?năm 2019 lĩnh vực cơ khí t�?động hoá và được chọn đi thi toàn quốc. B�?phận cũng đã được cung cấp cho nhiều trang trại trong c�?nước đ�?phục v�?cho sản xuất

– Năm 2019: Nghiên cứu thiết k�?cảm biến xác định tình trạng dinh dưỡng cây trồng dựa vào màu sắc lá, t�?đó giúp các chuyên gia nông nghiệp xác định được loại phân gì, lượng bao nhiêu s�?được cung cấp thêm cho cây trồng. B�?phận này có tên là “LeafPic-Pro�? ban đầu là một phần mềm cài trên điện thoại thông minh đ�?giúp người nông dân xác định tình trạng dinh dưỡng trên cây trồng và bón phân. B�?phận này đã đạt giải khuyến khích cuộc thi Sáng tạo k�?thuật tỉnh TT Hu�?năm 2019 lĩnh vực công ngh�?thông tin. B�?phận cũng đã được đưa lên CH-Play đ�?cung cấp cho người dân trong c�?nước s�?dụng.

– Năm 2020-2021: Tổng hợp, tích hợp tất c�?các b�?phận trên thành một h�?thống đồng b�?gọi là “Agriculture IoT System�? đồng thời xây dựng trang wep đ�?hiển th�?thông tin, điều khiển và truy suất thông tin. H�?thống đã được cung cấp cho hàng chục trang trại trong c�?nước đ�?phục v�?sản xuất. Đồng thời đã đạt giải nhì hội thi Sáng tạo k�?thuật tỉnh TT Hu�?năm 2021 lĩnh vực Cơ khí t�?động hoá.

Hiệu qu�?của h�?thống

Qua nghiên cứu và tính toán nhóm tác gi�?cho biết, mỗi h�?thống có giá 50 triệu, có thời gian s�?dụng 10 năm. Như vậy chi phí khấu hao cho 1 ngày là 14 nghìn đồng. Máy có kh�?năng t�?động hoá việc chăm sóc cho cây trồng với diện tích hàng trăm ha, thay th�?trung bình được 10 lao động ph�?thông. Giá lao động ph�?thông hiện nay là 250.000 đ/công, như vậy mỗi ngày máy tiết kiệm được cho trang trại 2.500.000 đồng.

Bên cạnh đó, do quá trình bón phân tưới nước được tối ưu hóa nên cây trồng có kh�?năng sinh trưởng và cho năng suất cao hơn t�?1,5-2 lần so với quá trình chăm sóc ph�?thông.

Sau nhiều năm nghiên cứu và hoàn thiện hiện nay h�?thống này của nhóm tác giải đã được áp dụng �?hàng chục trang trại công ngh�?cao trong c�?nước, các hợp phần của h�?thống như b�?điều khiển nông nghiệp công ngh�?cao, máy bón phân tưới nước t�?động�?đã được cung cấp cho hàng trăm trang trại trong c�?nước, góp phần giúp các trang trại tối ưu quá trình sản xuất, thúc đẩy nền Nông nghiệp công ngh�?cao Việt Nam sánh ngang với các nước có nền nông nghiệp tiên tiến trên th�?giới.

(Theo ThS. Nguyễn Văn Quy – Giảng viên B�?môn Nông nghiệp Công ngh�?cao, Khoa Nông học, Đại học Nông Lâm Hu�?.