Sự xuất hiện, khả năng triển khai và tốc độ tăng trưởng của kỹ thuật Vạn vật kết nối Internet (Internet of Things) IoT, các thiết bị tạo kết nối truyền tin này đã tấn công và xuất hiện trong gần như tất cả mọi mặt của đời sống hiện đại, từ chăm sóc sức khoẻ đến tập luyện thể thao, từ các thiết bị tự động trong gia đình đến các phương tiện giao thông không người lái, từ phương tiện giao thông cá nhân đến các hệ thống kho vận quy mô toàn cầu, từ các đô thị thông minh đến những khu công nghiệp hiện đại … chúng ta đều thấy rõ ràng sự đóng góp của IoT.
IoT đã vượt qua giới hạn là các thiết bị kết nối vật lý đơn thuần, các thiết bị IoT đã xác định được chỗ đứng và vai trò quan trọng trong tất cả các ứng dụng nông nghiệp. Dựa trên những lợi thế đặc biệt, IoT góp phần cải thiện và thay đổi gần như hoàn toàn nhiều khía cạnh khác nhau trong nông nghiệp. Làm sao để một người nông dân đến thời điểm hiện tại vẫn phụ thuộc vào sức kéo gia súc và chiếc cày gỗ trong khi trên cánh đồng đã bắt đầu xuất hiện những máy móc tự động vận hành không cần người điều khiển và quan trọng hơn, các loại máy móc này không còn là sản phẩm của các bộ phim khoa học viễn tưởng nữa mà chúng đã bắt đầu phục vụ cho chính những người nông dân.
Nông nghiệp là lĩnh vực có nhiều cơ hội đã ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghệ, thực tiễn chúng ta đã chứng kiến sự thay đổi mạnh mẽ của công nghệ nông nghiệp trong vài thập kỷ qua, nông nghiệp có sự chuyển đổi theo hướng công nghiệp hoá và thay đổi theo hướng công nghệ. Với việc sử dụng rất nhiều các công cụ nông nghiệp thông minh, những người nông dân có trong tay các giải pháp kiểm soát tốt hơn các quá trình vận hành trong nông nghiệp như trồng trọt các loại cây lương thực, chăn nuôi gia súc, xử lý nông sản, kho vận và phân phối. Những yếu tố mang tính bất thường trong nông nghiệp trước đây đã trở thành các yếu tố có khả năng tính toán trước và cải thiện được hiệu quả của tất cả các quá trình thực thi.
Cùng với đó là nhu cầu tiêu dùng các sản phẩm nông nghiệp chất lượng ngày càng tăng của con người cũng góp phần thúc đẩy, quá trình ứng dụng các kỹ thuật công nghệ cao để hình thành những cánh đồng thông minh nhằm thoả mãn nhu cầu cũng như đáp ứng được với tốc độ tăng dân số trên toàn thế giới. Chỉ tính riêng trong năm 2020, thị phần mà các thiết bị Vạn vật kết nối Internet IoT phục vụ cho lĩnh vực nông nghiệp đã lên tới 5.6 tỷ đô la Mỹ.
Khái niệm nông nghiệp thông minh
Có nhiều cách để đưa ra khái niệm hay định nghĩa về nông nghiệp thông minh (Smart Agriculture), nếu xét trên khía cạnh ứng dụng các giải pháp IoT trong nông nghiệp chúng ta có thể hiểu một cách đơn giản rằng, đó là nền nông nghiệp sử dụng kỹ thuật và các cảm biến IoT phục vụ cho việc thu thập thông tin về khí hậu, môi trường, đo đạc, theo dõi … các hệ thống phân tích thông tin sẽ hỗ trợ tốt hơn cho người vận hành nông nghiệp, người nông dân đưa ra các quyết định chính xác, cải thiện hiệu quả tất cả các khía cạnh cần thực thi trên cánh đồng trong lĩnh vực nông nghiệp bao gồm cả chăn nuôi và trồng trọt.
Ví dụ, bằng cách sử dụng các cảm biến nông nghiệp thông minh để theo dõi liên tục các giai đoạn phát triển của cây trồng, người nông dân có thể xác định chính xác chủng loại sâu bệnh để sử dụng đúng loại thuốc trừ sâu, xác định đúng nhu cầu dinh dưỡng để bón chính xác loại phân mà cây trồng đang cần, tất cả đều được áp dụng với tỷ lệ tối ưu nhằm đạt hiệu quả cao nhất. Đây cũng là một khía cạnh xét tới trong các định nghĩa về nông nghiệp thông minh.
Mặc dù nông nghiệp thông minh trên nền tảng IoT nói riêng, cũng như ngành IoT nói chung chưa phổ biến dưới dạng các thiết bị kết nối thông thường, nhưng thị trường này vẫn rất năng động. Việc ứng dụng các giải pháp IoT trong lĩnh vực nông nghiệp tăng trưởng liên tục. Thêm vào đó, sự xuất hiện của đại dịch COVID-19 cũng ảnh hưởng tích cực đến việc tăng trưởng thị phần của IoT trong lĩnh vực nông nghiệp. Sự cố đứt gãy chuỗi cung ứng cùng với thiếu hụt nguồn nhân lực đã qua đào tạo đẩy CAGR ngành lên 9,9%, thị phần IoT trong lĩnh vực nông nghiệp thông minh đạt mức 6.2 tỷ đô la Mỹ trong năm 2021.
Cùng với đó, quy mô thị trường nông nghiệp thông minh toàn cầu được dự đoán sẽ tăng gấp ba quy mô vào năm 2025, đạt tới con số 15.3 tỷ đô la Mỹ (so với mức trên 5 tỷ đô la Mỹ vào năm 2016). Bởi thị trường vẫn tiếp tục tăng trưởng, nên cơ hội tham gia thị trường vẫn còn rộng mở cho các công ty khởi nghiệp mong muốn gia nhập. Các công ty khởi nghiệp tham gia nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và triển khai ứng dụng cho các sản phẩm IoT trong những năm tới đây vẫn được coi là giai đoạn đầu của chu kỳ công nghệ, đây chính là điểm quan trọng để mở ra con đường dẫn tới thành công trong tương lai. Một câu hỏi cần được cân nhắc khi tham gia thị trường này đó là, tại sao phát triển ứng dụng IoT trong nông nghiệp mang lại cơ hội thành công lớn hơn khi khởi nghiệp? Một phần trong câu trả lời rõ ràng là quy mô của nông nghiệp là vô cùng lớn.
Vẫn còn nhiều người thắc mắc là tại sao chúng ta lại đánh giá thị trường phát triển ứng dụng IoT cho nông nghiệp là lĩnh vực có cơ hội phát triển mạnh nhất? Câu trả lời sẽ rõ hơn khi chúng ta xem xét những lợi thế và khả năng định hình lĩnh vực nông nghiệp thông minh của kỹ thuật vạn vật kết nối Internet IoT. Thực tiễn cho thấy các kỹ thuật công nghệ mới và IoT rất có tiềm năng chuyển đổi nông nghiệp ở nhiều khía cạnh. Dưới đây là năm cách mà kỹ thuật IoT có khả năng cải thiện hiện trạng nông nghiệp:
· Số liệu, hàng tấn số liệu thu thập bởi các cảm biến nông nghiệp thông minh: Các cảm biến thu thập thông tin khí tượng thời tiết, chất lượng đất, tăng trưởng cây trồng vật nuôi, chất lượng nước và không khí … Những số liệu quan trắc này được sử dụng để theo dõi liên tục toàn bộ quá trình phát triển, trạng thái của cây trồng và vật nuôi cũng như quản trị nhân lực lao động, hiệu quả hoạt động của các phương tiện máy móc nông nghiệp …
· Kiểm soát tốt hơn các quá trình xử lý nhằm đạt được hiệu quả tốt hơn đồng thời giảm thiểu tối đa rủi ro: Cung cấp khả năng dự báo các sản phẩm đầu ra từ quá trình canh tác và chăn nuôi, hỗ trợ lập kế hoạch sản xuất sát với nhu cầu thị trường và điều kiện thực tiễn, phát triển hệ thống kho vận tốt hơn. Nếu thông tin thị trường chính xác, dự kiến sản lượng thu hoạch sát với thực tiễn chắc chắn lượng nông sản thu hoạch được sẽ không bị thừa so với nhu cầu thị trường.
· Quản lý tối ưu chi phí sản xuất, giảm chất thải, tăng cường năng lực kiểm soát và quản trị trong quá trình sản xuất: Hệ thống các cảm biến thu nhận số liệu cho phát quan sát, phát hiện và xử lý gần như tất cả các vấn đề bất thường trong qua trình canh tác cây trồng cũng như giám sát sức khoẻ vật nuôi, tất cả để đảm bảo khả năng loại bỏ những rủi ro bởi dịch bệnh, mất mùa …
· Gia tăng hiệu quả sản xuất và chăn nuôi thông qua quá trình xử lý tự động: Bằng cách sử dụng các thiết bị thông minh và phần mềm quản trị, chúng ta có thể tự động hoá được nhiều công đoạn trong toàn bộ quy trình sản xuất tạo ra các nông sản ví dụ như kiểm soát và điều khiển tưới nước, sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật tự động, kiểm soát sâu dịch hại …
· Tăng năng suất và nâng cao chất lượng nông sản: Bằng cách kiểm soát tốt hơn và liên tục trong quá trình sản xuất, chúng ta sẽ đảm bảo được khả năng duy trì ổn định sản phẩm đầu ra chất lượng cao, duy trì chất lượng sau khi thu hoạch, đồng thời với việc áp dụng các công đoạn tự động hoá năng suất trồng trọt và chăn nuôi sẽ tăng lên đáng kể.
Mục đích lớn nhất của nông nghiệp là tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao, bảo vệ sức khoẻ người tiêu dùng và đáp ứng được nhu cầu lương thực thực phẩm của con người. Kỹ thuật công nghệ IoT chắc chắn sẽ giúp ích được rất nhiều để nông nghiệp đạt được mục tiêu lớn này. IoT đã xuất hiện trong lĩnh vực nông nghiệp trong một thời gian, đã chứng tỏ được những lợi thế to lớn khi triển khai thực tiễn. Dưới đây là những lợi ích mà kỹ thuật này mang lại cho nông nghiệp xét từ các ứng dụng thực tiễn những năm qua:
1. Theo dõi liên tục điều kiện thời tiết
Một trong những công cụ được sử dụng phổ biến nhất trong lĩnh vực nông nghiệp thông minh có lẽ là các trạm quan trắc thời tiết. Các trạm quan trắc thời tiết được lắp đặt trên các khu vực canh tác, có khả năng thu thập nhiều thông tin và số liệu từ môi trường thực tiễn và gửi về cho trung tâm xử lý phân tích. Các phép đo và số liệu thu nhận có thể được sử dụng để thành lập bản đồ điều kiện khí tượng thời tiết, lựa chọn các loại cây trồng và vật nuôi phù hợp nhất với điều kiện thời tiết tại địa phương, đưa ra giải pháp chăm sóc cây trồng vật nuôi phù hợp nhất để kiểm soát chất lượng và hiệu quả của nông sản.
2. Tự động hóa trong canh tác nhà kính
Một trong những lĩnh vực điển hình của kỹ thuật IoT là hỗ trợ quá trình canh tác trong nhà kính. Nhà kính là khu vực canh tác không gian hẹp, theo đó nếu chúng ta quản lý, điều khiển và tối ưu được điều kiện môi trường phù hợp canh tác cho cây trồng, đó sẽ là nơi lý tưởng để tạo ra các sản phẩm nông nghiệp khác biệt.
Việc sử dụng các cảm biến IoT cho phép chúng ta thu nhận thông tin liên tục trong chế độ thời gian thực về tất cả các điều kiện trong nhà kính canh tác ví dụ như điều kiện ánh sáng, điều kiện nhiệt độ, độ ẩm không khí, điều kiện đất, dưỡng chất … Trên nền tảng các số liệu môi trường bên ngoài kết hợp với thông số môi trường quan trắc được từ bên trong nhà kính, chúng ta có thể điều khiển được các yếu tố này để đạt mức tối ưu mà cây trồng đang cần hoặc đáp ứng tốt nhất các chỉ số cần thiết của cây trồng ví dụ như độ ẩm đất, nhiệt độ trong phòng hay điều kiện ánh sáng, hay phương thức tưới nước hiệu quả nhất cho cây (tưới gốc nhỏ giọt hoặc tưới lá dạng phun sương).
3. Quản lý cây trồng
Một trong những sản phẩm IoT phổ biến trong lĩnh vực nông nghiệp chính xác là các thiết bị phục vụ mục đích quản lý cây trồng. Cũng giống như các trạm thời tiết khí tượng, các loại cảm biến quản lý cây trồng được lắp đặt trên cánh đồng để thu thập số liệu cho từng loại cây trồng khác nhau từ nhiệt độ môi trường, chất diệp lục trên lá, độ ẩm lá cho đến thông tin sức khoẻ tổng hợp về loài cây trồng.
Chính bởi nguồn thông tin đa dạng này mà chúng ta có khả năng quan trắc, giám sát liên tục quá trình tăng trưởng của cây trồng trên toàn bộ khu vực canh tác, sẵn sàng cho các phương án xử lý bệnh dịch một cách có hiệu quả, đúng thời điểm để không ảnh hưởng tới năng suất thu hoạch.
4. Giám sát và quản lý vật nuôi
Cũng tương tự như quản lý cây trồng, các loại cảm biến IoT nông nghiệp khác có khả năng gắn với các loại gia súc thả trên cánh đồng để theo dõi, giám sát các chỉ số sức khoẻ và ghi nhận thông tin di chuyển của chúng trên khu vực chăn thả. Với khả năng theo vết, giám sát và cung cấp thông tin liên tục các cảm biến IoT giúp chúng ta thu thập số liệu liên quan tới trình trạng sức khoẻ, hành vi, tăng trưởng … ở bất kỳ vị trí và thời gian nào, ngay cả khi gia súc di chuyển.
Ví dụ với các thông tin liên quan tới cơ thể vật nuôi do các cảm biến cung cấp như nhiệt độ cơ thể, nhịp tim, di chuyển và hoạt động … qua bước phân tích chúng ta có thể xác định được các cá thể yếu hoặc bị bệnh, sớm tách chúng khỏi đàn để không tạo nguy cơ lây lan. Hoặc việc đưa vào sử dụng các thiết bị bay không người lái kích thước nhỏ để giám sát liên tục trên khu vực chăn thả giúp chúng ta tiết kiệm được rất nhiều chi phí nhân công.
5. Nông nghiệp chính xác
Nông nghiệp chính xác (Precision Farming hoặc Precision Agriculture) là thuật ngữ thường được sử dụng để chỉ quá trình thu thập và xử lý thông tin để hỗ trợ việc ra quyết định một cách chính xác hơn. Sự phát triển của nông nghiệp chính xác tạo điều kiện thuận lợi để các thiết bị và ứng dụng IoT nông nghiệp có cơ hội rộng mở hơn rất nhiều so với giai đoạn trước.
Bằng cách sử dụng các cảm biến IoT, chúng ta có thể thu thập, đo đạc được rất nhiều thông tin ở tất cả các khía cạnh khác nhau trong nông nghiệp như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, điều kiện đất trồng, thông tin sâu bệnh, mức CO2, chất lượng nguồn nước. Sau khi được hệ thống tổng hợp và phân tích, những người quản lý vận hành sẽ tính toán và tối ưu được lượng nước tưới cần thiết, loại phân bón phù hợp, thuốc bảo vệ thực vật … và sử dụng đúng thời điểm, đúng loại mà cây trồng cần nhằm tiết giảm chi phí, tăng hiệu quả và làm cho cây trồng mạnh khoẻ hơn. Các nhà sản xuất cảm biến IoT thổ nhưỡng có khả năng đo được độ ẩm, nhiệt độ, khả năng dẫn điện, thành phần hoá học cơ bản … từ đó giúp cho người nông dân tiếp cận và xây dựng kế hoạch canh tác loại cây trồng phù hợp nhất. Bằng cách kết hợp với số liệu địa không gian, các cảm biến này giúp chúng ta thành lập các bản đồ thổ nhưỡng chính xác cho từng khu vực nhỏ trên cánh đồng, vừa đảm bảo năng suất cây trồng đồng thời duy trì tính bền vững của đất đai.
6. Máy bay không người lái nông nghiệp
Có lẽ một trong những kỹ thuật hứa hẹn nhất trong lĩnh vực nông nghiệp cao cấp đó chính là máy bay không người lái UAV nông nghiệp, đặc biệt trong kỷ nguyên của nông nghiệp thông minh. Máy bay không người lái UAV (Unmanned Aerial Vehicles), được cho là phù hợp nhất để thu thập số liệu nông nghiệp hơn cả máy bay có người lái hoặc vệ tinh. Bên cạnh khả năng thám sát thu thập số liệu từ xa, UAV nông nghiệp còn có khả năng thực hiện những nhiệm vụ khác mà trước đây chỉ có thể thực hiện trực tiếp bởi con người như gieo hạt, phun thuốc bảo vệ thực vật, rải phân bón, theo dõi tăng trưởng cây trồng … Việc sử dụng UAV mang lại hiệu quả hơn 6 lần so với con người thực hiện cùng nhiệm vụ bằng tay.
7. Phân tích dự báo cho nông nghiệp thông minh
Nông nghiệp chính xác và nghiệp vụ phân tích số liệu đưa ra dự báo luôn đi song hành với nhau. Trong khi kỹ thuật IoT và các dạng thức cảm biến là hợp phần cung cấp số liệu thời gian thực vô cùng quan trọng, thì các ứng dụng phân tích sâu số liệu thu được sẽ giúp cho người quản lý và nông dân sử dụng chúng một cách hiệu quả, đặc biệt với những thông tin dự báo như: thời điểm canh tác, thời điểm thu hoạch, rủi ro tiềm tàng bởi sâu bệnh, tổng sản lượng thu hoạch, thời gian cần cho thu hoạch, tối ưu hóa sau thu hoạch … Việc phân tích sâu số liệu bằng những công cụ chuyên dùng giúp chúng ta biến quá trình canh tác trên cánh đồng vốn mang nhiều rủi ro và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết trở thành những quá trình có khả năng quản trị, kiểm soát và dự báo được bằng các chỉ số xác định.
Ví dụ tới thời điểm hiện tại có nhiều giải pháp phần mềm nền tảng có khả năng giúp đỡ chủ trang trại và người nông dân truy cập và tính toán trước được sản lượng, chất lượng, điều kiện thời tiết, khả năng hạn hán hay úng lụt trong khoảng thời gian dài trước khi xảy ra, điều này giúp tối ưu hóa lượng nước cấp/thoát, lượng phân bón cho từng loại cây trồng tại từng thời điểm, lựa chọn sản lượng phù hợp để cải thiện chất lượng nông sản sau thu hoạch. Hoặc các phần mềm hỗ trợ quản lý đất đai, thổ nhưỡng có khả năng hỗ trợ giúp chúng ta tiết kiệm tới 50% lượng nước tưới cần thiết, đồng thời giảm mất mát phân bón do tưới nước vượt mức cần thiết, quan trọng hơn là chúng ta có khả năng kiểm soát các yếu tố này tại mọi thời điểm, xây dựng trước các kịch bản ứng phó dưới bất kỳ điều kiện thời tiết hay mùa vụ nào.
8. Các hệ thống quản trị trang trại tích hợp
Một phương thức tiếp cận với các sản phẩm IoT phức tạp và có tính tổng hợp cao hơn trong lĩnh vực nông nghiệp được thể hiện qua quá trình thiết kế và phát triển các hệ thống quản trị cánh đồng, trạng trại (Farm Management Systems). Các hệ thống này có kiến trúc hệ thống phức hợp bao gồm mạng lưới các cảm biến nông nghiệp IoT, các thiết bị quan trắc thường xuyên lắp đặt trên toàn bộ khu vực canh tác, đi kèm với đó là giải pháp phần mềm mạnh có khả năng tiếp nhận, tổng hợp, phân tích kết hợp với các tiêu chuẩn và số liệu kế toán để tạo ra những báo cáo tổng hợp với nhiều nội dung khác nhau.
Điểm đặc biệt của các hệ thống quản trị này là việc cho phép những nhà quản lý, nhà đầu tư và người nông dân thực hiện nhiệm vụ quản trị và giám sát từ xa một cách toàn diện, xác lập các quy trình canh tác, thu hoạch, xử lý và tiêu thụ sản phẩm trực tuyến. Đặc biệt hơn với các hệ thống phần mềm quản trị quy mô lớn và chuyên sâu, người dùng còn được trang bị các tính năng như theo dõi và quản trị xe máy hoạt động trên cánh đồng, quản lý kho bãi tập kết nông sản, vận chuyển và tiêu thụ hàng hóa ….
Câu hỏi đặt ra là liệu chúng ta có cần thiết phải phát triển giải pháp nông nghiệp thông minh hay không và nếu có thì phải bắt đầu như thế nào. Như chúng ta đã thấy rõ, khả năng ứng dụng trong thực tiễn của kỹ thuật IoT trong nông nghiệp mới chỉ ở giai đoạn bắt đầu và hoàn toàn chưa có hồi kết. Chúng ta có rất nhiều thiết bị thông minh, rất nhiều khía cạnh trong nông nghiệp để áp dụng nhằm mục đích đơn giản hóa quá trình canh tác và chăn nuôi, khắc phục những khiếm khuyết trong nông nghiệp do thiếu số liệu và thông tin cập nhật thường xuyên, cải thiện năng lực sản xuất của từng cánh đồng hay trang trại, tăng nguồn thu hàng năm … Tuy nhiên, cần nhớ rằng việc xây dựng các hệ thống quản trị và phần mềm ứng dụng khai thác kỹ thuật IoT trong nông nghiệp không phải là công việc dễ dàng có thể hoàn tất trong ngày một ngày hai mà đó là cả một quá trình phát triển lâu dài qua nhiều thời điểm, nhiều mùa vụ và nhiều năm trước khi chúng ta đến được đích. Dưới đây là các điểm mấu chốt và cũng chính là những khó khăn mà chúng ta cần quan tâm xem xét, tháo gỡ trước khi quyết định xây dựng và phát triển giải pháp quản trị nông nghiệp thông minh cho riêng mình.
1. Phần cứng
Để xây dựng được giải pháp IoT phục vụ cho nông nghiệp thông minh, chúng ta cần xác định nhu cầu và lựa chọn các cảm biến cho thiết bị (hoặc tự nghiên cứu để chế tạo ra chúng). Việc lựa chọn sẽ phụ thuộc vào kiểu/loại thông tin cần thu thập và mục đích tổng quan của giải pháp sẽ xây dựng. Trong bất kỳ trường hợp nào cũng cần nhớ rằng chất lượng của các cảm biến thu thập số liệu là điều kiện đặc biệt quan trọng để tạo ra các sản phẩm thành công, với bất kỳ loại cảm biến nào cũng sẽ phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản gồm chất lượng, độ chính xác và tính tin cậy mà chúng có khả năng thu nhận.
Song song với các cảm biến thu nhận số liệu IoT là cơ sở hạ tầng phần cứng máy tính đủ mạnh để tiếp nhận, thực hiện các phép phân tích và thể hiện kết quả phân tích dưới dạng số liệu và phương án thực thi.
2. Bộ não của hệ thống
Chức năng phân tích số liệu cần được xem như phần lõi hoặc bộ não của bất kỳ giải pháp nông nghiệp thông minh nào. Bản thân số liệu đã thu được sẽ không giúp ích gì được nhiều cho sản xuất nông nghiệp nếu chúng ta không có giải pháp biến nó thành sản phẩm có giá trị. Chính vì vậy mà chúng ta cần có các công cụ với những khả năng phân tích số liệu mạnh bằng các thuật toán phù hợp, đồng thời là các mô hình dự báo, mô hình máy học, trí tuệ nhân tạo, khai thác sâu số liệu … để biến số liệu thô do các cảm biến khác nhau cung cấp thành các sản phẩm sử dụng có giá trị và dễ hiểu hơn cho người dùng.
3. Duy trì hệ thống
Bảo dưỡng định kỳ, sửa chữa và cập nhật hợp phần phần cứng nằm trong hệ thống nông nghiệp thông minh là nhiệm vụ vô cùng quan trọng nhưng cũng đầy thách thức. Đây cần được xem là nhiệm vụ ưu tiên hàng đầu bởi tất cả các cảm biến thu thập số liệu trên cánh đồng đều chịu tác động của tất cả các yếu tố thời tiết như nắng, mưa, nhiệt độ, độ ẩm, phá hoại có chủ ý … và rất dễ bị hư hỏng hoặc mất cắp. Chính vì vậy, khi bắt đầu phát triển hệ thống, chúng ta phải bắt đầu để ý đến chất lượng của cảm biến, khả năng phù hợp với điều kiện thời tiết tại nơi lắp đặt và một quy trình duy tu bảo dưỡng sát thực nhằm bảo đảm khả năng hoạt động liên tục, kéo dài tuổi thọ cho chúng. Nếu chúng ta bỏ qua phần này, chắc chắn các cảm biến sẽ phải thay thế một cách thường xuyên, thường xuyên đến mức chính chúng ta cũng khó chấp nhận được việc này.
4. Tính cơ động
Các ứng dụng nông nghiệp thông minh cần được thiết kế và tùy biến để có thể truy cập và sử dụng ở bất kỳ đâu, trên cánh đồng hoặc trong nhà, khi đi bộ hay lái xe. Nhà đầu tư, những người làm công tác quản trị hay người nông dân đều có thể truy cập thông tin trực tiếp trên cánh đồng hoặc từ xa thông qua điện thoại di động hoặc máy tính, mọi thông tin liên quan đều được hiển thị một cách trực quan, dễ hiểu và có khả năng thực thi. Thêm vào đó từng thiết bị kết nối đều có khả năng hoạt động độc lập nhưng cũng đồng thời có khả năng kết nối với các thiết bị khác để tạo thành mạng lưới truyền gửi số liệu về cho máy chủ trung tâm.
5. Hạ tầng
Để bảo đảm chắc chắn rằng ứng dụng quản trị cánh đồng thông minh vận hành tốt (và đảm bảo ứng dụng có thể tiếp nhận và xử lý số liệu gửi về), chúng ta cần có một hạ tầng nội bộ hoàn chỉnh và ổn định. Hơn thế nữa hệ thống hạ tầng này còn phải có khả năng bảo mật và an toàn. Một hệ thống hạ tầng không được bảo mật có nguy cơ bị tấn công phá hoại từ bên ngoài hoặc truy cập bất hợp pháp để đánh cắp thông tin và số liệu hoặc nguy hiểm hơn là chiếm quyền điều khiển và phá hoại toàn bộ hệ thống.
6. Giải pháp kết nối
Nhu cầu truyền dẫn số liệu giữa rất nhiều các hợp phần và hạ tầng vẫn luôn tạo ra thách thức lớn cho việc triển khai các giải pháp nông nghiệp thông minh và quản trị cánh đồng. Không cần phải phân tích sâu, tất cả chúng ta đều hiểu khả năng kết nối giữa các hợp phần và thiết bị trong hệ thống phải đạt độ ổn định và tính tin cậy để duy trì liên tục kết nối truyền dẫn ngay cả trong những điều kiện thời tiết tệ hại nhất cùng với đó là duy trì liên tục dòng số liệu đi về. Tới thời điểm hiện tại, các thiết bị IoT nông nghiệp vẫn sử dụng nhiều giao thức kết nối khác nhau, cùng với đó việc phát triển những tiêu chuẩn để đồng nhất giao thức kết nối trong lĩnh vực đặc thù này vẫn đang tiếp tục được triển khai. Việc đưa mạng di động 5G vào sử dụng và các hệ thống kết nối Internet từ vệ tinh có thể sẽ mở ra một cuộc cách mạng cho kết nối thiết bị trong nông nghiệp.
7. Chu kỳ thu thập dữ liệu
Trong lĩnh vực nông nghiệp, tập hợp số liệu rất đa dạng với nhiều nguồn thông tin khác nhau như nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, chất lượng nước, thành phần đất, ánh sáng mặt trời … chính vì vậy việc bảo đảm tối ưu hóa chu kỳ và tần xuất thu thập số liệu có thể gây ra các vấn đề mang tính hệ thống. Về cơ bản các dòng số liệu đều bắt nguồn từ thực địa, các cảm biến môi trường và số liệu viễn thám, các ứng dụng, cảm biến máy móc và thiết bị canh tác, số liệu sau khi xử lý và phân tích … tất cả đều là đối tượng cần được quản lý và tuân thủ theo các quy định và tiêu chuẩn. Ngày nay yếu tố an toàn, thời điểm cung cấp và khả năng chia sẻ số liệu luôn là thách thức lớn đối với các giải pháp quản trị nông nghiệp thông minh.
8. An ninh số liệu trong ngành nông nghiệp
Nông nghiệp chính xác, quản trị cánh đồng thông minh và kỹ thuật IoT luôn làm việc với những tập hợp số liệu lớn, điều này cũng làm gia tăng những lỗ hổng tiềm tàng hình thành điểm tấn công của các đối tượng. Thật không may tới thời điểm hiện tại vấn đề an ninh trong lĩnh vực công nghệ nông nghiệp vẫn đang bị bỏ ngỏ. Không quá khó để thấy rất nhiều ứng dụng với thiết bị bay không người lái phát truyền trực tiếp số liệu tới cho các loại máy móc trên cánh đồng, các loại máy này lại được kết nối với Internet mà không có bất kỳ phương thức bảo vệ nào đơn cử như mã khóa người dùng hay quyền truy cập.
Một số khuyến cáo cơ bản nhất để bảo đảm an toàn khu áp dụng kỹ thuật IoT là giám sát liên tục dòng số liệu truyền tải, sử dụng các phương thức mã hóa để bảo vệ những số liệu nhạy cảm, sử dụng các công cụ AI cơ bản theo hình thức an ninh để xác minh, theo dõi và phát hiện những bất thường khi hoạt động trong chế độ thời gian thực và lưu trữ số liệu ứng dụng Blockchain để bảo đảm tính toàn vẹn. Tựu trung lại để dần quen với việc bảo đảm an ninh khi ứng dụng IoT trong nông nghiệp, chúng ta cần có những hướng dẫn cụ thể hơn, các công cụ phù hợp cũng như các tiêu chuẩn an ninh ở mức cao.
Nguồn: An Thi
