IoT trong nông nghiệp: Những công nghệ và ứng dụng nổi bật

Ngày nay, Internet of Things (IoT) đã chứng minh vai trò quan trọng của mình không chỉ trong các ngành công nghiệp mà còn mở ra những triển vọng mới trong lĩnh vực nông nghiệp. Việc tích hợp công nghệ IoT trong nông nghiệp không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng cường hiệu suất lao động và bảo vệ môi trường. Hãy cùng A.I Tech khám phá cách mà IoT đã và đang làm thay đổi diện mạo của ngành nông nghiệp thông minh hiện nay qua bài viết dưới đây.

Nông nghiệp thông minh là gì?

Nông nghiệp thông minh là một mô hình sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao vào tất cả các khâu trong quá trình sản xuất, từ khâu gieo trồng, chăm sóc, thu hoạch đến bảo quản và tiêu thụ. Bằng cách ứng dụng IoT trong nông nghiệp, sử dụng cảm biến, trí tuệ nhân tạo, phần mềm quản lý và robot, nông nghiệp thông minh tạo ra một môi trường làm việc liên tục và tự động.

Nền tảng cốt lõi của nông nghiệp thông minh là sử dụng dữ liệu và trí tuệ nhân tạo để tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao hiệu quả và năng suất, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường.

IoT trong nông nghiệp là gì?

IoT trong nông nghiệp là một hệ thống tích hợp các công nghệ hiện đại như robot, máy bay không người lái, cảm biến từ xa, và thị giác máy tính để tối ưu hóa quản lý và canh tác trong ngành nông nghiệp. Mục tiêu chính của IoT trong lĩnh vực này là cung cấp giải pháp thông minh để theo dõi và điều khiển các hoạt động trên trang trại, từ việc quản lý cây trồng đến chăm sóc vật nuôi và tối ưu hóa sử dụng tài nguyên (phân bón, nguồn nước, thức ăn,…) hiệu quả hơn.

Những lợi ích này không chỉ giúp nông dân giảm thiểu được sức lao động, mà còn nâng cao năng suất và tạo ra mô hình quản lý trang trại thông minh, tiết kiệm cả thời gian và chi phí. Nhìn một cách tổng quan thì IoT trong nông nghiệp không chỉ là việc kết nối các thiết bị, mà còn là việc tận dụng dữ liệu và công nghệ để tạo ra các giải pháp thông minh, hỗ trợ người nông dân quản lý trang trại một cách hiệu quả và bền vững. Vậy các công nghệ phổ biến được sử dụng trong hệ thống IoT nông nghiệp này là gì?

Các công nghệ IoT phổ biến sử dụng trong nông nghiệp

Không giống như các công nghệ ứng dụng IoT trong công nghiệp, các hệ thống công nghệ IoT trong nông nghiệp được thiết kế riêng biệt để giúp gia tăng khả năng hoạt động giám sát ở ngoài trời, trong một diện tích rộng lớn, dưới các điều kiện thời tiết khác nhau. Và một trong những công nghệ phổ biến được ứng dụng rộng rãi hiện nay là:

Công nghệ IoT – Robot trong nông nghiệp

Một trong những ứng dụng quan trọng của IoT trong nông nghiệp là khả năng kết nối các thiết bị và cảm biến vào một hệ thống thông tin công nghệ chung. Điển hình là robot trong nông nghiệp (Agribots), các agribots sử dụng công nghệ này để tự động hoá nhiều nhiệm vụ, từ việc làm cỏ, tưới tiêu cho đến thu hoạch, giúp giảm áp lực công việc đối với người lao động và tăng cường hiệu quả sản xuất.

• Trong việc quản lý cỏ dại, agribots sử dụng công nghệ xử lý hình ảnh để phân biệt giữa cây trồng và cỏ dại. Thông qua dữ liệu cơ sở dữ liệu, chúng có khả năng phát hiện và loại bỏ cỏ dại một cách hiệu quả. Điều này không chỉ giảm bớt gánh nặng lao động mà còn giúp giảm sử dụng thuốc trừ sâu lên cây trồng, từ đó giúp nâng cao chất lượng hàng nông sản.
• Hệ thống điều hướng tự động cũng là một phần quan trọng của công nghệ IoT trong nông nghiệp. Nhờ sự kết hợp của GPS và hệ thống điều khiển từ xa thông qua IoT. Máy kéo và thiết bị máy cày hạng nặng có khả năng vận hành tự động với độ chính xác cao, nhờ vào tính năng như tự động phát hiện, tránh chướng ngại vật, và khả năng tự điều chỉnh linh hoạt khi phát hiện sự thay đổi về địa hình. Điều này không chỉ đơn giản hóa công việc mà còn giúp tối ưu hóa năng suất, giảm tốn sức lực trong lao động.
• Robot thu hoạch chính là bước tiến ứng dụng IoT trong nông nghiệp quan trọng, giúp giải quyết vấn đề thiếu lao động. Các hệ thống robot này có khả năng hoạt động liên tục 24/7, sử dụng hệ thống cảm biến hình ảnh, trí tuệ nhân tạo và cánh tay robot để xác định chính xác thời điểm và giai đoạn thu hoạch. Loại robot này sẽ thường được sử dụng để thu hoạch các loại nông sản có giá trị cao, thời gian thu hoạch ngắn. Điều này không chỉ tăng cường năng suất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm, đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của thị trường.
• Trong việc xử lý vật liệu, agribots giúp giảm bớt công việc nặng nhọc cho người lao động. Chúng có khả năng nâng vật liệu nặng và thực hiện các công việc như gieo trồng hạt giống với độ chính xác về khoảng cách cao. Điều này không chỉ tối ưu hóa được diện tích trồng trọt và còn hỗ trợ giảm chi phí phí sản xuất.

Công nghệ Drone (máy bay không người lái)

Ứng dụng của IoT trong nông nghiệp và drone đã giúp nâng cao hiệu suất và tính bền vững của ngành nông nghiệp. Drone không chỉ giúp nông dân thu thập dữ liệu toàn diện về hoạt động nông nghiệp của mình, mà còn tăng khả năng giám sát và quản lý trang trại một cách chính xác và hiệu quả. Các cảm biến được trang bị trên drone không chỉ giúp lập bản đồ trang trại, đo lường độ ẩm đất, nồng độ chất dinh dưỡng, mà còn theo dõi sự phát triển của cây trồng từ thời kỳ mới gieo trồng cho đến giai đoạn thu hoạch.

Quan trọng hơn, drone trở thành thiết bị hỗ trợ đắc lực cho nông dân, trong việc phát hiện sớm các vấn đề như bệnh tật, sâu bệnh, từ đó giúp người nông dân áp dụng biện pháp can thiệp kịp thời và hiệu quả. Ngoài ra, drone còn thực hiện các công việc khác như phun thuốc và bón phân, giúp tối ưu hóa liều lượng thuốc phun và lượng phân bón cần thiết. Khi được tích hợp cảm biến chuyên sâu, chúng cũng giám sát đàn gia súc, hỗ trợ trong việc quản lý thức ăn và theo dõi tình trạng sức khỏe của vật nuôi trong trang trại.

Công nghệ máy ảnh cảm biến

Các máy ảnh cảm biến được đặt ở các vị trí khác nhau trong trang trại hoặc trên hệ thống máy bay không người lái, sẽ thu thập hình ảnh chất lượng cao, sau đó được xử lý hình ảnh bằng thuật toán máy tính để phát hiện sự bất thường và phân tích các yếu tố hạn chế để hỗ trợ quản lý trang trại tốt hơn

Những tiến bộ trong xử lý hình ảnh, kết hợp với công nghệ máy học, cho phép so sánh hình ảnh thu thập được với cơ sở dữ liệu, từ đó xác định kích thước, hình dạng, màu sắc và sự tăng trưởng của cây trồng. Điều này mang lại khả năng kiểm soát chất lượng với độ chính xác cao.

Sau quá trình thu hoạch, máy tính có thể đảm nhận vai trò quan trọng trong việc phân loại và sắp xếp các sản phẩm nông nghiệp. Bằng cách sử dụng hình ảnh, nó có thể nhanh chóng xác định chính xác kích thước, cấu trúc, màu sắc và hình dạng của các sản phẩm giúp tăng cường hiệu suất và tiết kiệm thời gian.

Trong lĩnh vực giám sát thủy lợi, IoT trong nông nghiệp cung cấp khả năng theo dõi và lập bản đồ các vùng đất được bổ sung nước. Điều này  không chỉ giúp tối ưu hóa kế hoạch tưới tiêu dựa trên điều kiện độ ẩm, thời tiết và yếu tố sinh trưởng của cây trồng, mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự bền vững và hiệu quả trong nền nông nghiệp.

Công nghệ cảm biến từ xa

Hệ thống IoT trong nông nghiệp với công nghệ cảm biến từ xa đang thay đổi nông nghiệp bằng cách cung cấp một hệ thống thông tin chi tiết và đầy đủ về các yếu tố quan trọng như thời tiết, đất đai và cây trồng.

• Cảm biến giám sát cây trồng theo dõi một loạt các tham số như ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ, ảnh hưởng đến cây trồng. Nếu cây trồng có sự phát triển bất thường, các cảm biến sẽ ghi lại và chuyển đến hệ thống phân tích. Và thông báo kịp thời về bất kỳ vấn đề nào, từ sự phát triển không đồng đều của cây đến dấu hiệu của các bệnh tật, giúp nông dân có thể can thiệp ngay lập tức để bảo vệ và cải thiện chất lượng cây trồng.
• Giám sát thời tiết: Ngoài ra, dữ liệu về thời tiết cũng được thu thập một cách chi tiết từ các cảm biến, bao gồm độ ẩm, nhiệt độ, lượng mưa và sương. Những thông tin này đưa ra dự đoán tình hình thời tiết chính xác cho từng khu vực của trang trại, hỗ trợ nông dân trong quá trình quyết định về lịch trình canh tác và chăm sóc cây trồng phù hợp.
• Cảm biến cũng giúp đánh giá chất lượng đất đai, phân tích sức khỏe đất cung cấp thông tin về giá trị dinh dưỡng, độ chua, và khả năng thoát nước. Nhờ vào những dữ liệu này, nông dân có thể điều chỉnh việc tưới tiêu, chọn lựa hình thức canh tác phù hợp và xác định thời điểm bổ sung chất hữu cơ, giúp tăng chất lượng đất tốt hơn. 

Các ứng dụng IoT trong nông nghiệp

Tương tự như ứng dụng IoT trong công nghiệp, với việc áp dụng các hệ thống công nghệ trên, hệ thống IoT trong nông nghiệp đã đạt được những thành tựu nhất định, một số ứng dụng tiêu biểu có thể kể đến như:

Theo dõi, cập nhật tình hình thời tiết liên tục

Trong lĩnh vực nông nghiệp thông minh, việc ứng dụng IoT cho nông nghiệp đã mang lại nhiều lợi ích quan trọng thông qua việc liên tục theo dõi và phân tích điều kiện thời tiết. Một trong những công cụ hiệu quả và phổ biến nhất trong lĩnh vực này chính là các trạm quan trắc thời tiết.

Các trạm quan trắc thời tiết được đặt đồng đều trên các khu vực canh tác của trang trại, chúng có khả năng thu thập đa dạng thông tin và số liệu về môi trường xung quanh, bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng mặt trời, tốc độ gió và lưu lượng mưa. Tất cả các dữ liệu này được tự động gửi về trung tâm xử lý phân tích qua kết nối IoT.

Quá trình thu thập dữ liệu thời tiết này không chỉ cung cấp thông tin chính xác về môi trường, mà còn mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp. Đầu tiên, dữ liệu này giúp xây dựng bản đồ chi tiết về điều kiện khí tượng thời tiết tại từng khu vực canh tác. Điều này giúp nông dân và chủ quản lý nông trại hiểu rõ hơn về biến động thời tiết và ứng phó hiệu quả hơn.

Một ứng dụng quan trọng khác của việc theo dõi thời tiết liên tục là giúp lựa chọn cây trồng và loại vật nuôi phù hợp nhất với điều kiện thời tiết cụ thể tại mỗi vùng. Dữ liệu từ các trạm quan trắc giúp đưa ra thông tin hỗ trợ nông dân quyết định cây trồng nào sẽ phát triển tốt nhất trong điều kiện thời tiết hiện tại và tương lai.

Cùng với đó có thể áp dụng giải pháp chăm sóc cây trồng và vật nuôi hiệu quả nhất. Điều này không chỉ giúp kiểm soát chất lượng và năng suất của nông sản mà còn tối ưu hóa nguồn lực, giảm thiểu lãng phí và tăng cường sự bền vững của hệ thống nông nghiệp.

Tự động hóa hoạt động canh tác trong nhà kính

Tự động hóa trong canh tác nhà kính là một trong những lợi ích đáng kể của việc áp dụng IoT trong nông nghiệp. Nhà kính với không gian hạn chế, trở thành một môi trường lý tưởng để áp dụng các công nghệ IoT nhằm tối ưu hóa quy trình canh tác và tạo ra các sản phẩm nông nghiệp chất lượng cao.

Việc sử dụng cảm biến IoT trong nhà kính cho phép thu thập thông tin liên tục về nhiều điều kiện môi trường khác nhau, bao gồm ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm không khí, điều kiện đất, và dưỡng chất. Thông tin này được gửi về hệ thống quản lý qua kết nối IoT, tạo ra một nguồn dữ liệu đồng bộ và liên tục.

Khi kết hợp dữ liệu môi trường bên ngoài với thông số quan trắc từ cảm biến bên trong nhà kính, người nông dân có thể hiểu rõ hơn về điều kiện thực tế ảnh hưởng đến cây trồng. Từ đó có thể điều chỉnh các yếu tố môi trường để đảm bảo cây trồng nhận được điều kiện tối ưu nhất. Ví dụ, có thể điều chỉnh độ ẩm đất, nhiệt độ trong nhà kính, ánh sáng, và cả phương pháp tưới nước để đáp ứng đúng nhu cầu cụ thể của từng loại cây trồng.

Giám sát vật nuôi và quản lý cây trồng

Các thiết bị IoT, tương tự như trạm thời tiết, được tích hợp để quản lý cây trồng thông qua việc lắp đặt cảm biến trực tiếp trên cánh đồng. Những cảm biến này không chỉ thu thập thông tin về nhiệt độ môi trường, chất diệp lục trên lá, mà còn đo lường độ ẩm và cung cấp thông tin tổng hợp về sức khỏe  sinh trưởng của từng loại cây trồng. Thông qua các dữ liệu thu thập được giúp chúng ta theo dõi quá trình tăng trưởng của cây trồng trên toàn bộ khu vực canh tác.

Chuyển sang lĩnh vực quản lý vật nuôi, cảm biến IoT có thể giám sát đàn gia súc trong trang trại, theo dõi và ghi nhận thông tin về nhiệt độ cơ thể, nhịp tim, di chuyển và hoạt động của chúng. Ví dụ, dữ liệu từ cảm biến giúp xác định nhanh cá thể vật nuôi bị bệnh trong đàn, từ đó có thể tách riêng chúng để ngăn chặn nguy cơ lây lan. Sử dụng thiết bị bay không người lái cũng là một giải pháp thông minh, giúp giám sát đàn gia súc liên tục trên khu vực chăn thả và đồng thời tiết kiệm chi phí nhân công.

Hỗ trợ xây dựng kế hoạch, dự báo nông nghiệp chính xác

Nông nghiệp chính xác (Precision Farming hoặc Precision Agriculture) là thuật ngữ phổ biến dùng để mô tả quá trình thu thập và xử lý thông tin nhằm hỗ trợ ra quyết định chính xác hơn trong nông nghiệp. Sự phát triển của nông nghiệp chính xác mở ra cơ hội rộng lớn hơn cho các thiết bị và ứng dụng IoT trong nông nghiệp.

Bằng cách sử dụng cảm biến IoT, chúng ta có thể thu thập một lượng lớn thông tin từ nhiều từ các yếu tố như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, điều kiện đất trồng, thông tin về sâu bệnh, mức CO2, chất lượng nguồn nước. Dữ liệu này sau khi được tổng hợp và phân tích, giúp người quản lý vận hành tính toán và tối ưu hóa lượng nước tưới, loại phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, giúp cây trồng phát triển tốt nhưng vẫn tiết kiệm chi phí.

Hệ thống tổng hợp, phân tích dữ liệu này giúp dự báo thời điểm canh tác, thu hoạch, rủi ro từ sâu bệnh, tổng sản lượng thu hoạch, thời gian thu hoạch, và tối ưu hóa các hoạt động sau thu hoạch. Hiện nay, có nhiều giải pháp phần mềm nền tảng giúp chủ trang trại và người nông dân dự báo sản lượng, chất lượng, điều kiện thời tiết, hạn hán, lũ lụt từ trước khi xảy ra và chuẩn bị kịch bản ứng phó dưới mọi điều kiện thời tiết và mùa vụ.

Và A.I Tech tự hào là đơn vị đồng hành cùng cùng người nông dân và các doanh nghiệp với hệ thống bộ giải pháp IoT tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến, đáp ứng nhu cầu của mọi lĩnh vực trong đó có IoT nông nghiệp, giúp khách hàng nâng cao được hiệu suất hoạt động và chất lượng sản phẩm, dịch vụ một cách tối ưu. Để được tư vấn chi tiết về giải pháp, khách hàng vui lòng liên hệ Hotline 0949491355.

Ứng dụng IoT trong nông nghiệp bảo trì máy móc

Các thiết bị IoT không chỉ thu thập dữ liệu từ máy móc mà còn thực hiện phân tích thông minh, phát hiện ngay những dấu hiệu bất thường trong hoạt động của máy móc, đưa ra cảnh báo kịp thời để giải quyết vấn đề hoặc lên kế hoạch bảo trì.

Điều này không chỉ giúp giảm thiểu rủi ro hỏng hóc của máy móc mà còn tối ưu hóa thời gian hoạt động, nâng cao năng suất của doanh nghiệp nông nghiệp. Trước đây, bảo trì máy móc thường chỉ được thực hiện khi máy gặp sự cố hoặc theo lịch trình cố định. Nhưng với việc áp dụng của IoT, quá trình bảo trì trở nên linh hoạt và hiệu quả hơn.

Các thiết bị IoT không chỉ dự đoán và chẩn đoán thời điểm máy móc có thể gặp sự cố để thực hiện việc thay thế và bảo trì, mà còn tránh được tình trạng dây chuyền sản xuất tạm dừng đột ngột. Điều này giảm thiểu rủi ro và trì hoãn trong quá trình sửa chữa, đồng thời giữ cho toàn bộ chuỗi sản xuất hoạt động mượt mà. Đối với các doanh nghiệp sử dụng nhiều máy móc trong quy trình sản xuất, việc tích hợp IoT giúp quản lý máy móc một cách hiệu quả và tối ưu hóa toàn bộ quá trình.

Ứng dụng xây dựng hệ thống quản lý trang trại

Một cách tiếp cận mới với IoT trong nông nghiệp là thông qua việc phát triển và thiết kế các Hệ thống quản trị Nông nghiệp, hay còn gọi là Farm Management Systems (FMS). Những hệ thống này được xây dựng với kiến trúc phức tạp, sử dụng mạng lưới các cảm biến IoT nông nghiệp và các thiết bị theo dõi được đặt khắp nơi trong khu vực canh tác. Đồng thời, chúng tích hợp các giải pháp phần mềm mạnh mẽ, có khả năng thu thập, tổng hợp, và phân tích dữ liệu để tạo ra báo cáo chi tiết với nhiều thông tin đa dạng.

Điểm nổi bật của những hệ thống quản trị này chính là khả năng cho phép người quản lý thực hiện các nhiệm vụ quản lý và giám sát từ xa một cách toàn diện. Họ có thể thiết lập các quy trình liên quan đến canh tác, thu hoạch, xử lý và tiêu thụ sản phẩm trực tuyến. Đặc biệt, so với các hệ thống quản lý quy mô lớn và chuyên sâu, người dùng còn được trang bị các tính năng như theo dõi và quản lý các phương tiện di chuyển trên cánh đồng, quản lý kho bãi để tập kết nông sản, cũng như quản lý vận chuyển và tiêu thụ hàng hóa.

Nhược điểm còn tồn tại của IoT trong nông nghiệp

“Mặc dù hệ thống IoT nông nghiệp  mang lại nhiều lợi ích đáng kể, nhưng đồng thời cũng tạo ra một loạt thách thức đối với người nông dân và các doanh nghiệp. Dưới đây là một số nhược điểm của IoT trong lĩnh vực này:

• Tính bảo mật: Hệ thống IoT liên kết và truyền thông tin giữa các qua mạng Internet, do đó sẽ có nguy cơ bị tấn công mạng, điều khiển trái phép các thiết bị hoặc gây gián đoạn hoạt động, cùng với đó là rủi ro bị đánh cắp dữ liệu.
• Chi phí đầu tư cao: Việc triển khai hệ thống IoT đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu cao cho các thiết bị cảm biến, bộ điều khiển, hệ thống mạng và phần mềm, do đó đây vẫn là một thách thức còn tồn tại của ioT trong nông nghiệp.
• Độ phức tạp: Việc xây dựng, phát triển, duy trì và triển khai công nghệ cho hệ thống IoT đòi hỏi người quản lý phải có trình độ chuyên môn cao để đảm bảo hoạt động liền mạch của hệ thống.

Lời kết

Dù vẫn còn tồn tại một số thách thức hạn chế nhất định, nhưng không thể phủ nhận được những lợi ích của IoT trong nông nghiệp mang lại. Nó đã giúp thu hẹp khoảng cách cạnh tranh cho nông sản trên thị trường, giúp doanh nghiệp và người nông dân tiết kiệm được nguồn lực một cách đáng kể. Hy vọng trong tương lai không xa, nền nông nghiệp Việt Nam sẽ ứng dụng rộng rãi IoT vào trong hoạt động, từ đó xây dựng một nền nông nghiệp thông minh vươn tầm thế giới. Và đừng quên A.I Tech luôn đồng hành cùng doanh nghiệp với hệ thống giải pháp IoT toàn diện.