Những ứng dụng kết nối với IoT đang dần tạo nên nhiều giải pháp đột phá nhằm giải quyết thách thức đến từ các điều kiện thời tiết cực đoan, biến đổi khí hậu hay ô nhiễm môi trường. Điều này định hình một nền nông nghiệp thông minh, giúp cải thiện năng suất và tính bền vững của các hoạt động sản xuất trong tương lai.
Nông nghiệp chính xác
Chính xác là một trong những ứng dụng quan trọng bậc nhất mà IoT đem lại cho hoạt động sản xuất nông nghiệp, khiến việc canh tác trở nên bài bản với định hướng rõ ràng. Mục đích của nông nghiệp chính xác hướng đến thu thập và phân tích dữ liệu từ hệ thống cảm biến IoT để đưa ra quyết định kịp thời, phản ứng nhanh chóng trước các biến đổi không ngừng của môi trường tự nhiên.
Các kỹ thuật canh tác chính xác tương đối đa dạng, bao gồm kiểm soát hoạt động tưới tiêu, quan sát khu vực canh tác, theo dõi vận hành máy móc cũng như sử dụng các sản phẩm phục vụ canh tác như hạt giống, phân bón, thuốc trừ sâu và nhiên liệu.
Ngoài ra, các thông số liên quan đến chất lượng đất cực kỳ được quan tâm để tận dụng tối đa các chất dinh dưỡng cũng như tiến hành các giải pháp cải tạo trong trường hợp đất có dấu hiệu thoái hóa.
Với khối lượng dữ liệu khổng lồ, nông nghiệp 4.0 hướng đến tận dụng lưu trữ trên đám mây và ứng dụng các nền tảng IoT mã hóa dữ liệu đầu cuối để dần thay thế các nền tảng truyền thống. Sự nhạy bén của cảm biến IoT trên diện rộng, kết hợp với công cụ xử lý và phân tích dữ liệu toàn diện, đưa đến cho người nông dân những thông số chính xác nhất liên quan đến thời tiết, cây trồng và mùa vụ.
 |
| Nhiều mô hình nhà kính thông minh tận dụng các thiết kế gắn cảm biến internet vạn vật chạy bằng năng lượng mặt trời. |
Nhằm tăng cường thu nhận dữ liệu, IoT đã đem các thiết bị bay không người lái vào canh tác để đánh giá tình trạng chung của khu vực canh tác, theo dõi sinh trưởng và phân bố các giống cây ở từng vùng. Một số thiết bị có gắn cảm biến nhiệt hay đa phổ cho phép phát hiện các khu vực canh tác cần điều chỉnh hệ thống tưới tiêu.
Khi cây trồng bắt đầu phát triển, chính các thiết bị bay này sẽ đo đạc và tính toán chỉ số thực vật (một thuật toán tiêu chuẩn được thiết kế để ước tính chất lượng thảm thực vật màu xanh lá cây trên mặt đất bằng phép đo phản xạ ở bước sóng màu đỏ và cận hồng ngoại), từ đó đưa ra cảnh báo về mất mùa sắp xảy ra do hạn hán hoặc sâu bệnh.
Dự đoán và kiểm soát
Điểm nhấn tuyệt vời của nông nghiệp thông minh chính là cho phép phát hiện bất thường trong tăng trưởng của cây trồng dựa trên phân tích dữ liệu hàng ngày.
Phân tích xu hướng cũng mở ra các giải pháp ứng phó với thay đổi thời tiết đột ngột và duy trì chất lượng đất. Cùng lúc đó, các thiết bị thông minh IoT sẽ tự động hóa nhiều quy trình quan trọng như tưới tiêu, bón phân hay kiểm soát sâu bệnh. Vì vậy, sẽ rất dễ dàng cho nông dân tiến hành bổ sung dinh dưỡng, điều chỉnh lượng nước hay thay đổi cách thức quản lý chất thải hiệu quả hơn để thu hoạch với sản lượng cao nhất, hạn chế tối đa rủi ro thiệt hại mùa màng.
Thú vị hơn, giải pháp IoT cho phép nông dân giám sát các điều kiện khí hậu theo thời gian thực. Hàng loạt các cảm biến siêu nhạy được thiết kế ở các vị trí rải rác xung quanh khu vực canh tác, thu thập dữ liệu về môi trường tự nhiên và các yếu tố thời tiết đặc trưng (độ ẩm, lượng mưa, nhiệt độ).
Ngoài ra, cảm biến thông minh có thể kiểm soát các yếu tố môi trường, tạo ra thay đổi theo các thông số định trước và phát đi cảnh báo khi có biến động. Hệ sinh thái IoT thậm chí cung cấp dữ liệu để thiết lập bản đồ điều kiện khí hậu, giúp nông dân lựa chọn cây trồng phù hợp. Chính những yếu tố này góp phần giảm bớt gánh nặng nhân lực, hỗ trợ người nông dân đưa ra quyết định hiệu quả hơn để cải thiện năng lực canh tác, hướng tới gia tăng sản lượng.
Hiện nay, nhiều mô hình nhà kính thông minh đã xuất hiện trên thế giới, tận dụng các thiết kế gắn cảm biến IoT chạy bằng năng lượng mặt trời. Các nhà kính được liên kết với các trạm khí tượng thông qua các thiết bị IoT thông minh, cho phép cập nhật diễn biến thời tiết từng giờ, và có thể tự động thay đổi các thông số liên quan đến áp suất, độ ẩm, sức gió hay độ sáng thông qua các câu lệnh đơn giản.
Các thiết bị quản lý cây trồng cũng được sử dụng để đánh giá sức khỏe cây trồng và ngăn chặn sâu bệnh gây hại theo từng giai đoạn. Độc đáo hơn, hệ thống tưới tiêu thông minh tự động thực hiện nhiệm vụ khi được kích hoạt, và mức tiêu thụ nước hàng ngày được kiểm soát chặt chẽ thông qua thư điện tử và tin nhắn SMS cảnh báo nếu có biến động.
Tiềm năng to lớn
Có thể nói, Internet vạn vật đã thay đổi bộ mặt của nền nông nghiệp, giảm bớt gánh nặng chi phí và nhân lực cho người nông dân. Quan trọng hơn, các thiết bị IoT đã hạn chế những ảnh hưởng tiêu cực từ chính môi trường tác động lên cây trồng, mở ra cơ hội canh tác chính xác giúp cho sản lượng tốt nhất, đồng thời cắt giảm sử dụng các chất hóa học trong nông nghiệp, góp phần bảo vệ nguồn nước ngầm khỏi tình trạng ô nhiễm.
Giới quan sát dự báo, nông nghiệp thông minh sẽ ngày càng phổ biến, khi các thiết bị IoT trong canh tác sẽ tăng khoảng 20% mỗi năm, đạt mức gần 300 triệu vào năm 2024. Các vấn đề liên quan đến thiếu cơ sở hạ tầng hay nền tảng kết nối bền vững có thể được giải quyết nhờ thiết lập hệ thống vệ tinh cũng như mở rộng mạng lưới di động, tạo động lực thúc đẩy nông nghiệp 4.0 tại các vùng hẻo lánh hoặc kém phát triển trên thế giới.
