Nông nghiệp thông minh – Smart farm

Nông nghiệp thông minh – Smart farm

 

Dân số thế giới hiện vào khoảng 7.3 tỉ người và con số này vẫn đang tiếp tục tăng. Theo Liên Hiệp quốc dự đoán con số này sẽ đạt 9.7 tỉ người vào năm 2050. Việc gia tăng dân số sẽ là một thử thách rất lớn về an ninh lương thực thế giới. Tổ chức lương thực và nông nghiệp Liên Hiệp Quốc dự báo chúng ta cần phải tăng sản lượng lương thực lên 70 trong những thập kỷ tới để cung cấp đủ thực phẩm cho lượng dân số trong năm 2050.

Việc tăng sản lượng lương thực không dễ vì vậy hiện nay các nhà khoa học, các kỹ sư và những người nông dân đang sát cánh cùng nhau để đem lại những giải pháp công nghệ vào nông nghiệp. Nó được gọi là chăn nuôi thông minh và nông nghiệp chính xác.

Chăn nuôi thông minh là gì?

Chăn nuôi thông minh và nông nghiệp chính xác đòi hỏi việc áp dụng công nghệ tiên tiến vào những nông trại có sẵn để tăng hiệu quả và chất lượng lượng lương thực. Bên cạnh đó, nông nghiệp thông minh cũng cải thiện chất lượng sống cho những người nông dân thông qua việc giảm bớt những công việc nặng nhọc.

Hầu hết những công nghệ hiện tại và đang được phát triển cho nông nghiệp sẽ tập trung vào 3 mảng chính: robot tự hành, drone, cảm biến và kết nối vạn vật (internet of things)

Sức lao động robot.

Thay thế sức lao động bằng tự động hóa là một xu hướng phát triển cho đa lĩnh vực, và nông nghiệp cũng không ngoại lệ.

Chúng tôi đã nhìn thấy những robot nông nghiệp thực hiện công việc từ trồng cấy, tưới tiêu cho đến thu hoạch và phân loại nông sản. Những phương tiện sản xuất này sẽ giúp tăng sản lượng và chất lượng lương thực trong khi sử dụng ít nhân lực hơn

 Máy kéo không người lái.

Máy kéo là trái tim của nông nghiệp, được sử dụng cho nhiều mục đích phụ thuộc vào loại hình nông trại và cấu hình của máy. Công nghệ xe không người lái phát triển, máy kéo được kỳ vọng trở thành những phương tiện sẽ áp dụng công nghệ này sớm nhất.

Theo như CNH Industrial, một công ty chuyên về các thiết bị nông nghiệp đã công bố một mẫu máy kéo tự hành trong năm 2016. Trong tương lai, những mẫu máy kéo này sẽ sử dụng Big data như các dữ liệu theo thời gian thực từ các vệ tinh thời tiết để tự động vận hành trong những điều kiện tốt nhất bất kể thời điểm nào trong ngày mà không cần con người lập trình dữ liệu.

Hệ thống tưới nước tự động.

Tưới bề mặt đã trở thành một phương pháp tưới phổ biến vì nó cho phép người nông dân giám sát thời điểm và lượng nước tưới. Việc kết hợp những hệ thống tưới tự động và mạng lưới cảm biến cho phép liên tục giám sát độ ẩm của đất và tình trạng của cây trồng giúp cho người nông dân chỉ cần can thiệp vào hệ thống khi cần thiết, còn lại hệ thống sẽ hoạt động tự động.

Làm cỏ và chăm sóc cây trồng.

Kiểm soát cỏ dại và sinh vật gây hại à hai khía cạnh chủ yếu của việc chăm sóc cây trồng, những công việc này hoàn toàn phù hợp với robot tự hành. Một số loại thiết bị đang được phát triển, trong đó có thiết bị Bonirob của Deepfield Robotics, và một máy làm vườn là một phần của Viện nghiên cứu UC Davis Smart farm.

Robot Bonirod có kích thước như một chiếc ô tô, có thể tự di chuyển trên cánh đồng nhờ sử dụng máy quay và tín hiệu GPS. Nó được phát triển kỹ thuật máy học cho phép tự nhận dạng cỏ dại và tiêu diệt chúng.

Với việc tích hợp kỹ thuật máy học hoặc trí tuệ nhân tạo, trong tương lai các loại robot tương tự có thể sử dụng để thay thế việc làm cỏ và chăm sóc cây trồng thủ công.

Giảm sức lao động, tăng sản lượng và hiệu quả.

Mục tiêu chính của việc phát triển nông nghiệp thông minh là giảm sức lao động của con người, trong khi tăng sản lượng và chất lượng sản phẩm. Không giống như những người nông dân của các thế hệ trước đây hầu hết thời gian là lao động nặng nhọc, người nông dân tương lai sẽ sẽ dành thời gian chủ yếu để thực hiện những công việc như bảo dưỡng trang thiết bị trong nông trại, sửa chương trình robot, phân tích dữ liệu và lập kế hoạch cho toàn bộ các hoạt động của nông trại.

Drone chụp ảnh, trồng cấy và hơn nữa.

Với sự phát triển của công nghệ hình ảnh, giờ đây camera không còn bị những giới hạn trong dải ánh sáng nhìn thấy. Camera hiện tại có thể ghi lại mọi thứ từ các ảnh thông thường đến các ảnh hồng ngoại, ảnh phổ cực tím, ảnh quang phổ. Nhiều loại trong số những camera này có thêm chức năng quay video. Thêm vào đó độ phân giải của ảnh cũng đã được nâng cao. Vì vậy các dữ liệu thu thập được chi tiết hơn, cho phép nâng cao khả năng theo dõi sức khỏe cây trồng, phán đoán chất lượng đất và khu vực gieo trồng để tối ưu hóa nguồn lực và đất đai sử dụng.

Nhưng không chỉ  dùng vào việc chụp ảnh. Drone còn làm được hơn thế nữa. Đó là gieo hạt và phun thuốc.

Một số công ty đã nghiên cứu sử dụng drone để mang những thùng hạt giống, phân bón và chất dinh dưỡng để gieo rắc trực tiếp xuống nông trại. DroneSeed và BioCarbon là hai trong số những công ty như vậy. Với mạng lưới cảm biến và phần mềm điều khiển tự động, một đội hình drone có thể gieo hạt một cách chính xác ở những khu vực phù hợp cho sự phát triển của từng loại cây giúp cho cây trồng phát triển thuận lợi, tăng sản lượng.

Drone hiện tại cũng đã và đang được nghiên cứu để ứng dụng vào phun thuốc. Bằng việc kết hợp dữ liệu GPS, cảm biến đo sử lazer và cảm biến vị trí sóng siêu âm. Drone có thể bay và tự động điều chỉnh độ cao và vị trí  phù hợp với tốc độ gió, địa hình và địa lý. Điều này cho phép drone phun thuốc hiệu quả, chính xác và tiết kiệm.

Khi có sự kết hợp giữa drone và mạng lưới cảm biến ở nông trại, khi có bất cứ dấu hiệu nào của sâu bệnh lập tức hệ thống sẽ gọi drone gần nhất tới khu vực đó. Các mệnh lệnh được đáp ứng ngay ở mọi khu vực của nông trại giúp cho ngăn chặn ngay lập tức những dịch bệnh trước khi chúng lan rộng.

Giám sát và phân tích theo thời gian thực

Một trong những vai trò hữu ích nhất drone thực hiện đó là giám sát và phân tích mùa màng và trang trại từ xa. Hãy hình dung những lợi ích của việc sử dụng một đội hình nhỏ những drone thay vì một nhóm người lao động dành nhiều giờ kiểm tra thủ công bằng mắt thường trên trang trại những dấu hiệu của cây trồng.

Đây là lúc thể hiện sức mạnh của việc kết nối trang trại, những người nông có thể kiểm tra lại những dữ liệu thu thập được và chỉ phải ra ngoài thực tế để kiểm tra khi cần tìm hiểu cụ thể một vấn đề nào đó hơn là lãng phí thời gian vô ích trong khi lẽ ra có thể tập trung chăm sóc cây trồng.

Tuy nhiên, cần nhìn nhận một vấn đề thực tế ở thời điểm hiện tại drone vẫn còn nhiều điểm bất cập như chi phí đầu tư lớn, phạm vi hoạt động và thời gian hoạt động liên tục tương đối ngắn nên vẫn chưa thể đáp ứng nhu cầu của nông trại.