Ứng dụng nông nghiệp thông minh vào canh tác

KHPT - Trong nông nghiệp, người nông dân khi canh tác phải chịu ảnh hưởng rất nhiều từ thiên nhiên, năng suất của mùa vụ phải phụ thuộc vào thời tiết cũng như khí hậu. Từ thực tế trên, nhóm tác giả Trần Nhật Nam, Nguyễn Văn Hùng, Lê Hoài Phong, Hoàng Minh Thuần, Nguyễn Thanh Phong – sinh viên khoa Công nghệ thông tin, Trường cao đẳng công thương TP.HCM - dưới sự cố vấn của ThS. Nguyễn Anh Tú đã xây dựng đề tài, trong đó áp dụng công nghệ thông tin để chế tạo ra một hệ thống sử dụng trong nông nghiệp, để biến một ngành nông nghiệp từ việc phụ thuộc vào thời tiết, khí hậu thì giờ đây có thể giúp người nông dân tự chủ, điều chỉnh mọi thứ để đạt được hiệu quả như mong muốn.

Hệ thống bao gồm phần cứng và phần mềm, phần cứng là một hệ thống điện tử kết nối với các loại cảm biến như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ pH/PPM ...  đặt trong môi trường canh tác, có nhiệm vụ thu thập thông tin môi trường. Bên cạnh đó, hệ thống còn thực hiện các cơ cấu điều khiển như: bơm tưới, quạt, rèm cắt nắng, châm dinh dưỡng, phù hợp với nhiều loại hình canh tác.

Phần mềm có nhiệm vụ tiếp nhận các thông tin từ phần cứng gửi về, những thông tin này được lưu trữ vào cơ sở dữ liệu để sử dụng trong tương lai. Phần mềm có thể đưa ra cảnh báo, lệnh điều khiển đảm bảo môi trường cho cây phát triển tốt nhất. Người dùng có thể thực hiện các tác vụ giám sát và điều khiển thông qua màn hình cảm ứng gắn cố định ngay tại nơi canh tác; phần mềm trên một máy tính cá nhân hoặc thiết bị cầm tay sử hệ điều hành Android.

Cách thức vận hành hệ thống khá đơn giản, đầu tiên, hạt giống được đặt trực tiếp vào giá thể trên hệ thống, hệ thống điều khiển sẽ trực tiếp điều khiển ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và chất dinh dưỡng với từng giai đoạn phát triển của cây (các thông số này sẽ được các chuyên gia nông nghiệp thiết lập). Trong suốt quá trình hệ thống hoạt động, người sử dụng có thể giám sát hoặc trực tiếp điều khiển qua nhiều hình thức khác nhau như điện thoại thông minh, máy vi tính, hoặc màn hình cảm ứng ngay tại nơi canh tác.

Đại diện nhóm tác giả, bạn Trần Nhật Nam cho biếtưu điểm của hệ thống là có thể áp dụng nhiều loại hình canh tác (thủy canh, khí canh, tưới nhỏ giọt ...). Ngoài ra, hệ thống còn có thể áp dụng cho nuôi trồng thủy hải sản, chăn nuôi v.v… và phù hợp cho nhiều quy mô canh tác từ hộ gia đình đến các trang trại lớn.

Các servicevừa là điểm thu vừa là điểm phát tín hiệu và được kết nối với nhau thành một mạng lưới gọi là mesh network. Vì vậy, hệ thống càng nhiều thiết bị thì độ hoạt động càng ổn định.

Một hệ thống có nhiều service, mỗi service có chức năng riêng như: service nhiệt độ, độ ẩm, service điều khiển đèn, service điều khiển bơm v.v… Vì vậy, tùy thuộc vào từng mô hình, từng nhu cầu mà người dùng có thể tùy chọn các thiết bị cho phù hợp với hệ thống của mình. Do có thể tùy chọn thiết bị nên tránh được hiện tượng dư thừa các tính năng không cần thiết, giúp tiết kiệm tiền cho người dùng.

Hệ thống dễ dàng tùy biến, các service đều là máy tính nhúng chạy hệ điều hành linux nên dễ nâng cấp trong tương lai. Song song đó, hệ thống sẽ tích hợp trí tuệ nhân tạo để phù hợp với nền công nghiệp 4.0 mà Việt Nam đang hướng tới.

Ảnh 2: nhóm tác giả bên công trình “Vườn rau biển đảo” tại huyện đảo Thổ Châu, tỉnh Kiên Giang (Nhật Nam).

Tại cuộc thi Sinh viên nghiên cứu khoa học - Euréka 2017 vừa qua, đề tài được hội đồng và các chuyên gia đầu ngành đánh giá có tính ứng dụng rất cao. Sản phẩm rất dễ dàng khi sử dụng với độ bền cao và có thể áp dụng với nhiều loại hình canh tác cũng như quy mô canh tác. Các linh kiện cấu tạo cho sản phẩm được nhóm tác giả chọn lọc mang lại độ ổn định cho hệ thống, với giá thành cho mỗi sản phẩm chỉ khoảng 1,5 triệu đồng, rất phù hợp với nhiều hộ gia đình. Hệ thống mang lại năng suất rau trồng rất tốt khi chỉ sau 25 ngày đã có thể thu hoạch.

Nhóm đã áp dụng hệ thống vào thực tế thông qua dự án “Vườn rau biển đảo” được các thành viên trong nhóm xây dựng tại huyện đảo Thổ Châu, tỉnh Kiên Giang vào tháng 8/2017 với diện tích là 100m². Sau 4 tháng hoàn thành, hệ thống đang hoạt động rất ổn định và hiệu quả.

Cũng theo bạn Nhật Nam, hiện nhóm đang liên hệ với các nhóm khác có chuyên môn về nông nghiệp để hợp tác và xây dựng kịch bản cho hệ thống hoàn thiện hơn. Sản phẩm hiện đã bước vào giai đoạn hoàn chỉnh, tuy nhiên, cần phải có nhiều bản cập nhập về phần mềm cũng như phần cứng để tăng hiệu quả của hệ thống, phù hợp cho nhiều loại hình canh tác khác nhau. Hướng phát triển tiếp theo mà nhóm hướng tới đó là đưa sản phẩm vào thực tiễn để mọi người có thêm rau sạch cho cuộc sống hằng ngày.

Đây là đề tài đã đạt giải ba tại giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học - Euréka 2017.