Áp dụng công nghệ 4.0 vào nông nghiệp là xu hướng tất yếu hiện nay để tăng năng suất, đáp ứng nhu cầu của con người. Vậy có những công nghệ 4.0 nào được áp dụng?
Trong nhiều năm, nông nghiệp đã bị thế giới công nghệ bỏ quên, không có sự hỗ trợ của công nghệ hiện đại. Ngày nay, một làn sóng công nghệ đang thổi vào lĩnh vực nông nghiệp khi các công nghệ khác nhau trưởng thành. Với sự phát triển của kết nối, ngành nông nghiệp có máy kéo được định hướng bằng GPS, hệ thống tưới tiêu dựa trên cảm biến, giám sát dịch hại trên không, giám sát chăn nuôi thông minh và nông dân được kết nối với dữ liệu lớn. Chúng ta đang chứng kiến sự đổi mới công nghệ liên tục trong lĩnh vực nông nghiệp để thích ứng với thế giới kỹ thuật số luôn thay đổi.
Mục lục
Nông nghiệp thông minh
Nông nghiệp chính xác truyền thống chủ yếu dựa trên cảm biến GPS để vận hành máy kéo, máy gặt tự động…
Nông nghiệp dựa trên dữ liệu và thông tin là xu hướng chung của phát triển nông nghiệp thông minh. Các vệ tinh định vị và quan sát trái đất sử dụng dữ liệu được thu thập từ các cảm biến trên mặt đất để hỗ trợ nông dân quyết định cách thức, thời điểm và địa điểm phân bổ nguồn lực để có kết quả tối ưu.
Vệ tinh được trang bị nhiều cảm biến để thu thập dữ liệu về hiện trạng sinh trưởng và phát triển của cây trồng tại từng địa điểm trên cánh đồng thông qua các điều kiện và thông số khác nhau của cây trồng, chẳng hạn như sinh khối và hàm lượng chất diệp lục trong mùa sinh trưởng. Dữ liệu này giúp nông dân cập nhật tình hình cây trồng để có biện pháp bón phân và bảo vệ thực vật cụ thể. Nông dân cũng có thể theo dõi các thông số khác nhau bất cứ lúc nào thông qua điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng.
Công nghệ cảm biến nhận thức
Các hệ thống nhận thức sử dụng công nghệ cảm biến có thể tối ưu hóa nông nghiệp chính xác. Hệ thống có thể sử dụng máy học để kiểm tra nhiều thông số mới khác nhau và tiết lộ mối tương quan giữa các thông số khác nhau.
Một hệ thống nhận thức công nghệ cảm biến tiên tiến sẽ cung cấp phản hồi theo thời gian thực về các điều kiện như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ pH của đất, lượng mưa và thời gian tưới. Hệ thống này có thể xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng. Có một hệ thống nhận thức dựa trên các dịch vụ điện toán đám mây có thể học theo thời gian thực từ các trường hợp trên khắp thế giới để cung cấp các giải pháp và đề xuất tốt hơn về cách chăm sóc cây trồng theo từng mùa để mang lại lợi nhuận tốt hơn.
Công nghệ phun thông minh
Để loại bỏ cỏ dại và các loại cây không mong muốn ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng, thuốc diệt cỏ là không thể thiếu đối với cây trồng và đất canh tác, nhưng thuốc diệt cỏ có tác động nhất định đến cây trồng và môi trường ở một mức độ lớn.
Trong nông nghiệp thông minh, công nghệ phun thuốc thông minh sử dụng cảm biến camera để phân biệt giữa cỏ dại và cây trồng. Phương pháp này bảo vệ mùa màng và môi trường bằng cách chỉ phun thuốc diệt cỏ lên cỏ dại.
Việc áp dụng thuốc diệt cỏ dành riêng cho thực vật đòi hỏi hệ thống cảm biến để nhận dạng và phân biệt thực vật. Tuy nhiên, không dễ để xác định cỏ dại nhỏ trong giai đoạn đầu phát triển của cỏ dại.
Với công nghệ hiện đại, cảm biến màu sắc trung thực có thể lập trình được có thể được sử dụng để nhận dạng và xác định cỏ dại và cây trồng theo thời gian thực. Điều này có thể đạt được bằng cách thu thập dữ liệu dựa trên đặc tính phản chiếu của thực vật, nền tự nhiên và nhân tạo. Dựa trên dữ liệu này, các thuật toán toán học và mô hình quyết định được sử dụng để xác định cây trồng và cỏ dại.
Internet vạn vật nông nghiệp
Internet vạn vật trong nông nghiệp là một lĩnh vực công nghệ mới có tiềm năng lớn để cải thiện năng suất lương thực toàn cầu. Cảm biến IoT có thể được triển khai trên mặt đất hoặc trong nước để thu thập dữ liệu về các mục tiêu liên quan như độ ẩm của đất và sức khỏe cây trồng. Dữ liệu thu thập được lưu trữ không dây trong máy chủ hoặc hệ thống đám mây và nông dân có thể dễ dàng truy cập qua internet trên máy tính bảng và điện thoại di động của họ.
Các ứng dụng IoT bao gồm theo dõi phương tiện nông nghiệp và giám sát gia súc, cũng như các ứng dụng trong các cánh đồng trồng trọt, chuỗi cung ứng sản xuất, giám sát nhà kính và các hoạt động trang trại khác. Nông dân có thể điều khiển từ xa các hoạt động của trang trại thông qua các tùy chọn kết nối như Nano Ganesh, điều khiển từ xa máy bơm nước di động.
Nhiều cảm biến khác nhau được triển khai trên một trang trại và báo cáo lên bảng điều khiển trực tuyến. Nông dân có thể tiết kiệm thời gian và tiền bạc bằng cách đưa ra quyết định nhanh chóng và sáng suốt dựa trên các điều kiện thời gian thực mà không cần phải đến tận trang trại.
Chăn nuôi kỹ thuật số
Khi dân số tăng lên, nhu cầu về sữa và thịt cũng tăng theo. Công nghệ kỹ thuật số và cảm biến cũng đang được sử dụng trong quản lý chăn nuôi. Chăn nuôi sử dụng các công nghệ tiên tiến như vi lỏng, máy phân tích âm thanh, công nghệ phát hiện hình ảnh, cảm biến mồ hôi và nước bọt, chẩn đoán huyết thanh học, v.v. để tối ưu hóa đầu ra của từng con vật.
Sản xuất thông minh hơn, dinh dưỡng phù hợp và phúc lợi động vật tăng lên sẽ làm giảm tác động tài nguyên của chăn nuôi gia súc.
Cảm biến sinh học đang được sử dụng trong quản lý sức khỏe động vật. Các công nghệ thiết bị đeo mới như vòng cổ theo dõi và yên điện tử đang được sử dụng cho sự phát triển lành mạnh của động vật, vật nuôi và gia súc. Với sự trợ giúp của cảm biến chuyển động và micrô dựa trên IoT, nông dân có thể kiểm tra sức khỏe và vị trí của vật nuôi thông qua điện thoại thông minh của họ.
Máy bay không người lái nông nghiệp
Máy bay không người lái với các công nghệ như cảm biến nhiệt, camera, lidar, đa phổ mang lại lợi ích đáng kể cho nông nghiệp. Máy bay không người lái nông nghiệp có cảm biến giúp nông dân có thể quan sát cánh đồng của họ từ trên không, đồng thời thông tin và dữ liệu được thu thập từ máy bay không người lái có thể phát hiện các vấn đề như thiếu nước, thay đổi đất, sâu bệnh…
Đôi khi khó có thể phân biệt được sự khác biệt giữa cây khỏe mạnh và cây không khỏe mạnh bằng mắt thường. Hình ảnh đa phổ có thể được sử dụng để phân biệt giữa cây khỏe mạnh và cây không khỏe mạnh và giúp nông dân có hành động kịp thời.
Hệ thống hình ảnh đa phổ
Cảm biến đa phổ thu thập các bước sóng khả kiến (đỏ, lục, lam) cũng như bức xạ hồng ngoại (IR) và tia cực tím (UV). Những công nghệ này được sử dụng để theo dõi sức khỏe của cây trồng, xác định các khuyết tật và sự xâm nhập của sâu bệnh, tối ưu hóa việc bón phân và đánh giá chất lượng nước.
Khi tích hợp cảm biến đa phổ vào UAV, cảm biến có thể thu thập hình ảnh dải ánh sáng nhìn thấy được, hình ảnh đa phổ và chỉ số thực vật, bao gồm chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa (NDVI) hoặc dữ liệu Edge đỏ thực vật khác biệt chuẩn hóa (NDRE). Nó giúp các nhà nông học và nông dân xác định chính xác hơn các vấn đề sức khỏe cây trồng.
Ngày nay, chúng ta đang bước vào kỷ nguyên Nông nghiệp 4.0, nơi nhiều công nghệ hiện đại đang được ứng dụng vào nông nghiệp. Tại Việt Nam, AgriDrone là đơn vị tiên phong cung cấp các giải pháp công nghệ thông minh cho nông nghiệp như máy bay phun thuốc trừ sâu, bón phân, gieo hạt giống, ứng dụng Internet vạt vật, và các công nghệ khác, đã và đang mang lại những thay đổi tích cực trong nông nghiệp, nông thôn ở nhiều địa phương.
