XÂY DỰNG NỀN TẢNG IoT (INTERNET OF THINGS) CHO NÔNG NGHIỆP

                                Phạm Văn Bình¹, Nguyễn Hồng Quân¹, Phạm Văn Hiền^{2
                                1}.    Công ty TNHH Nông nghiệp số AgriConnect
                                ².    Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

I.    GIỚI THIỆU

Việt Nam là một đất nước phát triển trên nền tảng nông nghiệp. Tuy nhiên, hiện tại, ngành nông nghiệp Việt Nam đang phải đối diện với thực trạng: Nguồn nhân lực của ngành Nông nghiệp đã thiếu và ngày càng thiếu hụt; Năng suất và chất lượng của sản phẩm nông nghiệp không ổn định do luôn phụ thuộc vào thời tiết; Nông sản sạch ngày càng được quan tâm nhưng chưa đủ uy tín với người tiêu dùng; Thường xuyên xảy ra tình trạng cung cầu không hợp lý dẫn đến tình trạng "được giá mất mùa, được mùa mất giá"; Vị thế nông sản Việt Nam trên thị trường thế giới chưa nổi bật. Nhằm giải quyết các vấn đề trên, Nông nghiệp công nghệ cao là một giải pháp thích hợp và hiệu quả, phù hợp với xu thế hội nhập.

Nông nghiệp công nghệ cao là một giải pháp thay thế cho nông nghiệp truyền thống, đây là một xu hướng tất yếu. Để phát triển nông nghiệp công nghệ cao một cách ổn định và bền vững đòi hỏi sự phối hợp đa ngành, ít nhất là sự phối hợp liên kết giữa các chuyên gia về công nghệ (công nghệ tự động, công nghệ thông tin, khoa học vật liệu) và các chuyên gia về nông nghiệp (công nghệ sinh học, giống cây trồng và vật nuôi, canh tác nông nghiệp).

Nhận thức được sự chuyển mình của ngành nông nghiệp theo CMCN 4.0, công ty TNHH Nông nghiệp số AgriConnect đã hợp tác với Viện John von Neumann, Đại học Quốc Gia, TP Hồ Chí Minh và Viện Công nghệ Sinh học & Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh xây dựng nền tảng loT (Internet of Things) cho ngành nông nghiệp Việt. Nội dung của dự án xây dựng nền tảng loT cho ngành nông nghiệp gồm:

-    Thiết kế phần điện tử, cảm biến để thu nhận dữ liệu từ môi trường canh tác.
-    Xây dựng và phát triển phần mềm trên nền tảng dữ liệu đám mây.
-     Ứng dụng công nghệ điều khiển tự động (loT) vào nông nghiệp (trồng nấm, trồng rau thủy canh, điều khiển thiết bị nhà nuôi yến,...).
-    Thu thập và phân tích dữ liệu cho vài lĩnh vực (nấm, rau) của ngành nông nghiệp.

II.    NỘI DUNG

2.1. Thiết kế phần điện tử, cảm biến để thu nhận dữ liệu từ môi trường canh tác

Công ty Nông nghiệp số AgriConnect đã xây dựng và thiết kế thành công phần cứng (điện tử, cảm biến) để ghi nhận dữ liệu từ môi trường canh tác. Hiện nay, các thiết bị cảm biến của AgriConnect tập trung vào các thông số nhiệt độ, ẩm độ không khí, nhiệt độ, ẩm độ đất, ánh sáng, khí CO2, nhiệt độ, pH và EC (electro-conductivity) của nước (dung dịch thủy canh).

2.2.    Xây dựng và phát triển phần mềm trên nền tảng dữ liệu đám mây

Phần mềm được nhận định là giá trị cốt lõi của dự án, phần mềm được thiết kế và xây dựng trên sự tương tác giữa chuyên gia nông nghiệp và chuyên gia công nghệ thông tin. Cấu trúc của phần mềm được hoạch định để phát triển cả về chiều ngang và chiều dọc phục vụ cho nhiều lĩnh vực trong ngành nông nghiệp và phục vụ cho việc thu thập, phân tích và bảo mật dữ liệu. Hệ thống cấu trúc được phân chia theo nhiều lộ trình phát triển, hướng đến mục tiêu tự động hóa hoàn toàn trong 1 mô hình nông nghiệp.

Giai đoạn đầu, việc thiết lập cho một quy trình nông nghiệp (trồng nấm, trồng rau) theo phương pháp "số hóa" là điều bất khả thi do dữ liệu số của nông nghiệp Việt Nam còn rất hạn chế, những quy trình nông nghiệp hiện tại phần nhiều phụ thuộc vào kinh nghiệm của người nông dân hoặc theo nghiên cứu, lý thuyết của các chuyên gia. Điều này gây nhiều khó khăn để cài đặt quy trình tự động theo phương pháp "số hóa".

Do đó, AgriConnect đã xây dựng phần mềm theo cả hai chế độ cài đặt quy trình, chế độ cài đặt theo giờ hoạt động của thiết bị phù hợp cho việc thăm dò số liệu trong giai đoạn đầu (hoặc phù hợp với các thiết bị có chế độ hoạt động theo giờ. Ví dụ như máy bơm dung dịch dinh dưỡng trong mô hình trồng rau thủy canh) và chế độ cài đặt theo số liệu "số hóa" của cảm biến.

Ngoài ra, phần mềm còn có tính năng quản lý mùa vụ, tạo nền tảng cho việc phát triển các ứng dụng nhật ký canh tác, truy xuất nguồn gốc của sản phẩm (mã barcode), phân tích dữ liệu cho nguồn cung - cầu.

2.3.    Ứng dụng công nghệ điều khiển tự động (loT) vào nông nghiệp

2.3.1.    Nhà trồng nấm tự động

Hiện tại, các ứng dụng công nghệ tự động của AgriConnect tập trung vào phát triển mô hình nhà trồng nấm tự động. Tất cả các thông số của nhà trồng nấm được cài đặt cho cả mùa vụ từ khi đưa bịch phôi nấm vào nhà trồng cho đến khi thu hoạch.

2.3.2.    Nhà trồng rau thủy canh tự động

Với mô hình nhà trồng rau thủy canh, công ty Nông nghiệp số Agriconnect hướng đến giải pháp điều khiển tự động toàn diện nhà rau gồm: hệ thống giải nhiệt nhà rau (với những vùng có khí hậu nắng nóng), hệ thống châm dung dịch dinh dưỡng tự động, lịch trình hoạt động các các bơm dung dịch dinh dưỡng, hệ thống cây con,....Nhà rau được cài đặt lịch trình cho mỗi vụ rau, các thiết bị trong nhà rau hoạt động hoàn toàn tự động theo lịch trình đã được cài đặt.

Với sự tư vấn của các chuyên gia nông nghiệp Trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, mô hình nhà trồng rau thủy canh của AgriConnect luôn kết hợp các thành quả nghiên cứu khoa học vào trong sản xuất thương mại, cập nhật và ứng dụng các kết quả nghiên cứu khoa học dựa trên nền tảng "số hóa" để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

2.3.3.    Kiểm soát và điều khiển tự động các thiết bị nhà nuôi yến

Nuôi yến đang là mô hình rất được quan tâm hiện nay và việc đưa công nghệ loT vào để kiểm soát và điều khiển các thiết bị nhà nuôi yến là một hướng đi tương đối khả thi. Bước đầu, AgriConnect đã thử nghiệm công nghệ điều khiển tự động trong nhà nuôi yến, kết quả ghi nhận rất khả quan.

III. KÉT LUẬN

Xây dựng nền tảng loT (Internet of Things) cho ngành nông nghiệp bước đầu đã đạt được các kết quả rất khả quan, tạo nền tảng cho việc số hóa trong nông nghiệp, hướng đến mục tiêu xây dựng chuỗi dữ liệu trong ngành nông nghiệp (big data).

Đây là một chủ đề lớn cần nhiều thời gian hơn để thực hiện và phát triển, nhất là trong bối cảnh Việt Nam đang còn mới lạ với công nghệ loT. Do đó, có khá nhiều khó khăn trong triển khai ứng dụng thực tế. Tuy nhiên, để thực hiện giấc mơ trở mình của ngành nông nghiệp Việt, phát triển nền tảng loT cho nông nghiệp là một việc làm cần thiết. Kết quả của việc xây dựng nền tảng loT cho nông nghiệp sẽ góp phần giúp ngành nông nghiệp Việt ít lệ thuộc vào công nghệ của nước ngoài và việc chủ động về công nghệ nền sẽ hướng đến sự phát triển nông nghiệp ổn định và bền vững.

Tạp chí Thử nghiệm Ngày nay số 09 tháng 07/2018.