Chúng ta đang bước vào thời đại nông nghiệp chính xác với cảm biến, mạng lưới,...

Dân số thế giới đang trên lộ trình tiến tới mốc 9 tỷ người, do vậy nhu cầu thực phẩm chính là lý do để nông nghiệp chính xác trở thành tương lai.;

Hai xu hướng công nghệ đang bùng nổ là Internet of Things và phân tích dữ liệu, đem đến vô vàn những động lực thúc đẩy cơ sở hạ tầng, các ngành công nghiệp biến đổi. Nhưng ở một nơi khác, lực xoay chuyển diễn ra một cách âm thầm. Những người nông dân đang cải thiện năng suất, giảm thiệt hại mùa màng và chi phí trồng trọt, ví dụ liều lượng phân bón và nước tưới hợp lý hơn. Ngành nông nghiệp đang dần trở thành nông nghiệp chính xác. Với điểm xuất phát của nó là khi mạng không dây và các cảm biến gặp gỡ nhau.

Có ba nền tảng tạo nên nông nghiệp chính xác: trên không, di động mặt đất và các hệ thống cố định. Các mạng và cảm biến tối ưu để thực hiện nhiều công việc, mặc dù đôi khi cũng có hơi chồng chéo nhau. Nền tảng trên không sẽ thu thập thông tin về cây trồng thông qua viễn thám. Các cảm biến trang bị đầy trên các vệ tinh, hoặc máy bay, nhưng xu hướng hiện nay, người ta chuyển qua máy bay không người lái (drone) rất nhiều. Drone được trang bị module định vị chính xác đặc biệt phù hợp với các cánh đồng nhỏ và trung bình. Đối với diện tích lớn hơn, người ta cân nhắc dùng máy bay và vệ tinh.

Drone giám sát trên một cánh đồng

Chúng sẽ chụp hình cây trồng dưới cả ánh sáng khả kiến và ánh sáng cận hồng ngoại. Camera sẽ có một bộ lọc để chặn các ánh sáng hồng ngoại, nhằm tái tạo ba màu cơ bản Red, Green và Blue chính xác hơn. Như vậy, máy ảnh đa quang phổ có thể phục vụ hiệu quả cho việc giám sát sức khỏe cây trồng. Chỉ với một hệ thống, nền tảng trên không sẽ cung cấp các ảnh chụp chính xác của toàn bộ cánh đồng, điều này tiết kiệm công sức và thời gian đáng kể so với trước đây.

Đối với truyền tin mạng lưới, một số cung cấp Wi-Fi để kết nối tói smartphone, qua đó hiển thị kết quả khảo sát theo thời gian thực. Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống đều đơn giản là lưu trữ hình ảnh trên thẻ nhớ có thể tháo rời. Các cảm biến thu thập nhiều thông tin giá trị như nồng độ pH, độ dẫn điện của đất (tương quan với năng suất cây trồng), độ ẩm, hàm lượng Nito,... Cảm biến tia gamma SoilOptix phát hiện các biến thể của bức xạ nền tự nhiên để đánh giá thành phần và cấu trúc đất. Cảm biến quang học giúp đo hàm lượng hữu cơ của đất, bao gồm cả tàn dư cây trồng.

Cảm biến và drone đang nâng cao năng suất cây trồng hơn bao giờ hết

Tất cả sẽ có ích cho việc phân tích mẫu đất, hiệu quả hơn nhiều kiểu lấy mẫu truyền thống. Dựa vào kết quả phân tích, người nông dân biết chính xác cần lượng phân bón bao nhiêu, loại phân nào sẽ phù hợp tại bất kỳ khu vực cây trồng nào. Người ta còn sử dụng một số cảm biến hiện đại, đơn vị đo lường quán tính (IMU), nhằm cải thiện độ chính xác khi lập bản đồ đất trồng. Chúng có thể được dùng để hướng dẫn cho việc gieo hạt, bón phân, phun thuốc cũng như hướng dẫn các máy thu hoạch không làm việc chồng chéo.

Nền tảng cuối cùng là các hệ thống cố định, cung cấp nhiều loại cảm biến hơn so với các nền tảng khác. Giám sát thời tiết và môi trường địa phương (nhiệt độ, lượng mưa, phơi nắng, gió,...). Ngoài ra, có những loại các cảm biến sức khỏe cây trồng và giám sát môi trường, nhằm nắm bắt sự tăng trưởng thực tế đối chiếu với kỳ vọng. Có loại đo độ ẩm của đất (bằng cách sử dụng điện dung hoặc các đặc tính điện từ khác của đất), tốc độ thoát hơi nước, độ ẩm của lá (mưa hoặc ngưng tụ), chiều cao của cây, thậm chí độ dày của thân cây hoặc kích thước của quả đang phát triển. Tất cả đều là các cảm biến tiềm năng cho nông nghiệp chính xác.

Nông nghiệp chính xác là chìa khóa bài toán an ninh lương thực cho 9 tỷ người

Nông nghiệp chính xác nhận được nhiều sự quan tâm và các hệ thống có những điểm chính như năng lượng mặt trời, chi phí thấp, tích hợp mạng lưới phủ sóng rộng, dịch vụ đám mây để xử lý dữ liệu. Nhiều công ty đang tập trung vào đây, như Analog Devices, Vinduino, Libelium,  Semtech,... Mặc dù đã được biết đến hơn một thập kỷ, đây vẫn còn là một hướng đi non trẻ mà ít người mạnh dạn đầu tư, triển khai. Theo thời gian, người ta dự đoán chi phí sẽ tiếp tục giảm và trở thành chìa khóa chính trúc đẩy sự nở rộ. Loại hình trồng trọt này rồi sẽ được các hãng thực phẩm ứng dụng phổ biến.

Ambitious Man