Ứng dụng internet vạn vật (ioT) và “số hóa”: Giải pháp để nông nghiệp bứt phá

Gần đây, bằng cách sử dụng các tiện ích nông nghiệp thông minh, người nông dân có thể giám sát, điều khiển và chăm sóc cây trồng - vật nuôi tự động, giúp tối đa hóa năng suất, chất lượng nông sản và còn tiêu thụ sản phẩm của mình...

Sức hút từ IoT

Internet of things (IoT) được dịch sang tiếng Việt là Internet vạn vật, hay mạng lưới vạn vật kết nối,  là  hệ thống tương quan giữa các thiết bị máy tính, máy móc, thiết bị kỹ thuật số, các sự vật, động vật và cả con người.

Xu hướng phát triển sản phẩm thông minh với kết nối internet (IoT) đang trở thành trào lưu phổ biến trên thế giới. Các sản phẩm này được dự báo sẽ nhanh chóng thay đổi mọi mặt của đời sống kinh tế, văn hóa, xã hội... của các quốc gia. Với sự bùng nổ như vậy, IoT có thể được sử dụng như một công cụ để phục vụ cho việc sản xuất nông nghiệp, công nghiệp…

Ngành nông nghiệp vốn được biết đến với việc phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người làm nông, thách thức lớn trong việc tìm kiếm những phương thức tốt hơn để gia tăng hiệu quả chăn nuôi trồng trọt. Trong thời đại công nghiệp 4.0, cách được coi là tối ưu và cũng là xu hướng không thể thay thế nhất chính là áp dụng công nghệ mới vào hoạt động sản xuất, canh tác. IoT sẽ biến nông nghiệp từ lĩnh vực sản xuất định tính thành lĩnh vực sản xuất chính xác dựa vào những số liệu thu thập, tổng hợp và phân tích thống kê.

Đối với lĩnh vực nông nghiệp, xu hướng này giúp người nông dân thu thập dữ liệu cho công tác trồng trọt, dữ liệu có thể kể đến như điều kiện thời tiết, chất lượng đất, tiến độ phát triển của cây trồng hoặc sức khỏe của gia súc, quản lý giết mổ, truy xuất nguồn gốc thông qua Smart phone, máy tính. Đồng thời, tăng hiệu quả kinh doanh thông qua tự động hóa quy trình, ví dụ: tưới, bón phân, hoặc phòng trừ sâu bệnh, kiểm soát tốt nước, phân bón và thuốc BVTV. Qua đó, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thiểu sức người, tối ưu hóa năng suất làm việc của lao động.

Ngoài việc hỗ trợ người nông dân trong quán trình sản xuất,  IoT đã và đang đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển của nông thôn, giúp nông dân có thể học hỏi cách làm ăn, tìm nơi tiêu thụ sản phẩm từ những thông tin trên mạng để nâng cao giá trị cuộc sống...

Nền tảng hình thành nền nông nghiệp thông minh

Theo các chuyên gia công nghệ, việc áp dụng IoT vào sản xuất nông nghiệp được xem là  nền tảng để hình thành nền nông nghiệp thông minh. Trước sự ưu việt mà IoT mang lại, nhiều nước tiên tiến trên thế giới đã áp dụng vào sản xuất nông nghiệp, mang lại hiệu quả bất ngờ về năng suất, sản phẩm đạt chất lượng và hạ giá thành sản xuất.

Công ty CP Đầu tư Công Nghệ Xanh là đơn vị đầu tiên ở Ninh Bình ứng dụng IoT vào trang trại trồng dưa kim (kim hoàng hậu, kim cô nương, kim long, kim vương...) nhằm tạo ra sản phẩm đạt đúng tiêu chuẩn chất lượng và giữ vững thương hiệu trên thị trường.

Hệ thống giải pháp này có khả năng đo đạc tất cả thông số của đất, môi trường, đề xuất thời gian tưới, thời gian chiếu sáng phù hợp theo từng giai đoạn cho các trang trại trồng trọt.

Thao tác có thể thực hiện ngay tại các tủ điều khiển cũng như trên ứng dụng trên điện thoại di động. Từ đó giám sát mọi hoạt động sản xuất và đưa ra các quyết định cần thiết mọi lúc, mọi nơi. Các quy trình từ bón phân, tưới nước tới chăm sóc cây đều có máy tính ghi lại và thực hiện quản lý trên điện thoại. 

Ứng dụng IoT đã giúp công ty tiết kiệm được nguồn lao động và hạn chế được nguồn nước, phân bón thông qua tưới nhỏ giọt đến tận gốc và châm phân tự động theo đúng mức độ yêu cầu của từng gốc cây, giúp cho cây trồng được cung cấp dinh dưỡng kịp thời, không để lại nguồn dư thừa trong đất, giúp cây luôn khỏe mạnh, sinh trưởng, phát triển tốt.

Nhờ việc kiểm soát chặt chẽ các yếu tố đầu vào, đặc biệt là nguồn đất, nước, phân bón, thuốc BVTV và giống dưa kim, các mẫu xét nghiệm đất và nước  luôn đạt đúng tiêu chuẩn.

Đến nay, sản phẩm của công ty được chứng nhận VietGAP, được cấp mã QR nên nhiều cửa hàng nông sản sạch, nhà hàng ở các khu điểm du lịch trong tỉnh và nhiều siêu thị ở Hà Nội, Hải Phòng tin tưởng đặt hàng sử dụng.

Cầu Đất Farm (Lâm Đồng) bắt đầu sản xuất nông sản sạch  bằng phương pháp thủy canh trên một hệ thống nhà vườn rộng 7ha. Toàn bộ hệ thống nhà vườn do nhân viên của Cầu Đất Farm lắp ráp, đầu tư hệ thống thông minh quản lý mỗi hecta nhà vườn, với kinh phí khoảng 2,7 tỷ đồng. Hiện tại, Cầu Đất Farm sở hữu nông trại ở Đà Lạt có quy mô lớn, kết nối hệ thống phát triển rau sạch bằng các giải pháp nông nghiệp thông minh, ứng dụng IoT trong nhiều khâu của quy trình trồng trọt và tiêu thụ lớn nhất Việt Nam.

Toàn bộ hệ thống được thiết kế đồng bộ, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho trang trại như quạt, rèm vách, cắt nắng, bơm tưới, châm dinh dưỡng, điều chỉnh EC và pH; hệ thống camera giám sát 24/24 giờ, để ghi lại hình ảnh cây trồng, giám sát quy trình chăm sóc, phát triển của cây.

Hệ thống IoT quản lý nông trại do Cầu Đất Farm ứng dụng có thể cung cấp hệ thống sản xuất nông nghiệp thông minh với 3 mức độ quy mô khác nhau: Dưới 1.000m2, từ 1.000 đến 10.000m2, trên 10.000m2. Giải pháp cung cấp toàn bộ từ hệ thống giám sát, điều khiển, đến cấp quy trình gieo trồng, sản xuất và dữ liệu nguồn gốc sản phẩm sản xuất ra.

Để  phát triển nông nghiệp theo chiều sâu, Đồng Tháp mạnh dạn áp dụng IoT vào sản xuất lúa với mô hình canh tác lúa lý tưởng tại HTX Dịch vụ nông nghiệp Mỹ Đông 2 (Tháp Mười). Đây là mô hình áp dụng đồng bộ nhiều giải pháp như sử dụng máy cấy lúa hiện đại, phân bón thông minh và đặc biệt là giải pháp IoT theo dõi, xử lý phù hợp mức nước trên đồng ruộng... So với kiểu canh tác truyền thống, mô hình mang lại kết quả ấn tượng khi lượng phân bón giảm đáng kể (chỉ bón duy nhất 1 lần/vụ), giảm nhân công trong khi năng suất và lợi nhuận đạt cao, nông dân tham gia mô hình rất phấn khởi.

Ông Ngô Phước Dũng, Giám đốc HTX Dịch vụ nông nghiệp Mỹ Đông 2, chia sẻ: “Nhờ các cảm biến theo dõi mực nước mà việc xử lý nước trên đồng ruộng trở nên dễ dàng hơn. Chỉ cần một chiếc điện thoại thông minh, nông dân có thể quản lý điều khiển nguồn nước từ xa, giữ mực nước phù hợp trong mỗi giai đoạn sinh trưởng của cây lúa”.

Sau chuyến tham quan trực tiếp “Mô hình canh tác lúa lý tưởng”, ông Nguyễn Xuân Cường, khi đó là Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và PTNT, đã đánh giá cao tính ưu việt của mô hình. Bên cạnh đó, ông mong muốn nhân rộng mô hình ra nhiều địa phương trong tỉnh và cho cả vùng Đồng bằng sông Cửu Long.

Kết nối người bán và người mua

Hai năm trở lại đây, trong bối cảnh dịch Covid-19 bùng phát và diễn biến phức tạp, ảnh hưởng đến tiêu thụ sản phẩm, nhiều địa phương đã chủ động quảng bá, xúc tiến thương mại thông qua các sàn giao dịch thương mại điện tử (TMĐT).

Với lợi thế tốc độ nhanh, phạm vi toàn cầu, nhiều hoạt động sản xuất như: quảng bá thương hiệu, sản phẩm ra thị trường trong nước cũng như thị trường quốc tế được thực hiện bằng TMĐT với chi phí thấp hơn nhiều so với thương mại truyền thống. Thay vì phương thức bán hàng truyền thống như mang ra chợ, bán cho thương lái…, giờ đây chỉ cần có smartphone kết nối với Internet, người bán có thể dễ dàng đưa sản phẩm của mình đến với người tiêu dùng trong và ngoài nước một cách nhanh nhất, hiệu quả nhất. 

Nhờ ứng dụng TMĐT, việc tiêu thụ vải thiều ở Bắc Giang, Hải Dương hay nhãn ở Sơn La, Hưng Yên và xoài, thanh long, sầu riêng… ở các địa phương phía Nam dễ dàng hơn trong đại dịch, giảm bớt khó khăn cho nông dân.

Tại các tỉnh phía Nam, do dịch Covid-19 diễn biến phức tạp, Tổ công tác 970 (Tổ công tác chỉ đạo sản xuất, kết nối cung ứng tiêu thụ nông sản tại các tỉnh, thành phố phía nam trong điều kiện dịch Covid-19) của Bộ Nông nghiệp và PTNT đã đẩy mạnh việc ứng dụng trang web, zalo vào kết nối cung-cầu. Hiện, đã có hàng nghìn doanh nghiệp, khách hàng truy cập thường xuyên. Mỗi ngày, các ứng dụng công nghệ số đã giúp tiêu thụ hàng trăm tấn nông sản.

Giám đốc Trung tâm Khuyến nông tỉnh Hà Tĩnh Nguyễn Văn Trí cho biết, do dịch Covid-19, việc tiêu thụ gần 21.000 tấn bưởi Phúc Trạch của nhân dân gặp nhiều khó khăn. Vì vậy, Trung tâm phối hợp các đơn vị, địa phương số hóa việc truy xuất nguồn gốc sản phẩm bưởi với  hơn 1.000ha tại huyện Hương Khê, đưa bưởi lên sàn TMĐT qua cổng thông tin buoiphuctrach.gov.vn.

Ông Trần Đình Nghị (Tổ hợp tác trồng bưởi Anh Quân, xã Phúc Trạch, huyện Hương Khê) cho biết, khách hàng chỉ cần quét mã truy xuất nguồn gốc trên sản phẩm sẽ biết thông tin về nhà vườn, quy trình canh tác, ngày thu hoạch sản phẩm. Việc ứng dụng phần mềm truy xuất nguồn gốc tại các sàn TMĐT giúp việc tiêu thụ bưởi không còn bị thương lái thao túng.

Đẩy mạnh ứng dụng IoT

Nhận thấy nhiều lợi ích to lớn mà IoT đem lại, Quảng Trị đã áp dụng IoT vào sản xuất nông nghiệp tại địa phương, qua đó,  thúc đẩy phát triển nông nghiệp thông minh, tạo ra sự đột phá về năng suất, chất lượng, giá trị sản phẩm nông nghiệp.

Tỉnh đẩy mạnh ứng dụng công nghệ cảm biến để điều khiển, theo dõi, giám sát từ xa quá trình chăm sóc cây trồng; ứng dụng quy trình công nghệ cao, IoT vào sản xuất hoa lan đại hồ điệp, hoa lily, dâu tây, cà chua siêu ngọt, dưa lưới đã mang lại hiệu quả thiết thực; hơn 1.000ha lúa đã ứng dụng thiết bị không người lái (drone) vào chăm sóc, phòng trừ sâu bệnh trên cây lúa.

Lâm Đồng hiện có hàng chục trang trại/doanh nghiệp ứng dụng IoT, song chủ yếu ứng dụng ở các trang trại trồng rau, hoa, dâu tây với doanh thu từ 5- 8 tỷ đồng/ha/năm. Các doanh nghiệp điển hình như: Công ty CP Chè Cầu Đất Đà Lạt, Công ty TNHH Long Đỉnh, Công ty TNHH Trường Hoàng, Công ty TNHH Trang trại Langbiang, Công ty CP Sinh học Rừng hoa Đà Lạt, Công ty TNHH Đà lạt GAP, Trang trại Định farm, trang trại Vương Đình Phi…

Tỉnh ủy Lâm Đồng đã ban hành Nghị quyết số 05/NQ-TU về phát triển nông nghiệp toàn diện, bền vững và hiện đại giai đoạn 2016 -2020 và định hướng 2025. UBND tỉnh cũng đã ban hành Đề án hỗ trợ khởi nghiệp tỉnh Lâm Đồng đến năm 2020 kèm theo các chính sách hỗ trợ khởi nghiệp nói chung, trong đó có khởi nghiệp nông nghiệp thông minh. Mức hỗ trợ cho mỗi dự án 50% kinh phí tư vấn dịch vụ đào tạo nguồn nhân lực, sở hữu trí tuệ…; hỗ trợ 50% chi phí áp dụng khoa học công nghệ mới; hỗ trợ 3% lãi suất sau đầu tư (tối đa 36 tháng); hỗ trợ vay vốn Quỹ Hỗ trợ khởi nghiệp, Quỹ Khuyến công… Với những chính sách đó,  Lâm Đồng tin rằng sẽ có ngày càng nhiều trang trại/doanh nghiệp nông nghiệp thông minh 4.0.

Trong Kế hoạch số 53/KH-UBND về chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên đất trồng lúa năm 2020 và giai đoạn 2021-2025 do UBND tỉnh Thái Bình ban hành xác định cơ cấu cây trồng phù hợp với từng vùng chuyển đổi, từng chất đất, tập quán sản xuất cũng như nhu cầu của thị trường; tăng cường công tác chuyển giao, ứng dụng các tiến bộ khoa học công nghệ mới vào sản xuất phù hợp với từng loại cây trồng cho hiệu quả kinh tế cao.

Điển hình là mô hình trồng hoa ứng dụng gói giải pháp nông nghiệp thông minh APPA Smart Farm, sử dụng phương pháp tưới nhỏ giọt Knet để quản lý tưới cho 3.500 chậu hoa dạ yến thảo rủ và cúc mâm xôi được trồng trong nhà lưới, có mái che nylon ở TP. Thái Bình. Thông qua bộ cảm biến, các điều kiện môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng... liên tục được cập nhật, từ đó phản ánh tới điện thoại thông minh để phân tích, xử lý số liệu, tự động điều chỉnh lượng nước tưới.

Nhiều thách thức

Tuy đạt được một số thành tựu bước đầu, nhưng hệ sinh thái IoT ở Việt Nam đang tồn tại một số bất cập như: Cơ sở hạ tầng cho phát triển, ứng dụng các công nghệ mới chưa đồng bộ, kết cấu hạ tầng nông nghiệp, nông thôn chưa đáp ứng yêu cầu hiện đại hóa nông nghiệp. Trình độ cơ giới hóa còn thấp, các công nghệ phụ trợ phục vụ phát triển nông nghiệp còn kém phát triển...

Cụ thể, hiện nay tại nhiều địa phương chưa hình thành được vùng sản xuất nông nghiệp hàng hóa, ứng dụng công nghệ cao quy mô lớn; một số  mô hình ứng dụng công nghệ cao trong nuôi tôm, sản xuất rau, củ quả an toàn có hiệu quả nhưng chậm nhân rộng. Việc tổ chức sản xuất theo hướng hợp tác, liên kết “bốn nhà” theo chuỗi giá trị hạn chế; quyền sử dụng đất nông nghiệp manh mún, nhỏ lẻ, gây khó khăn trong việc tích tụ đất đai xây dựng mở rộng vùng sản xuất; việc chuyển đổi đất trồng lúa kém hiệu quả còn nhiều vướng mắc.

Đặc biệt là ứng dụng công nghệ cao, công nghệ thông minh hướng tới chuyển đổi số đòi hỏi chi phí đầu tư lớn, nhưng nguồn vốn của nông dân lại hạn hẹp; nhiều hộ, nhiều HTX, doanh nghiệp nông nghiệp còn tư tưởng trông chờ hỗ trợ từ Trung ương, tỉnh. Theo đo, hiện nay chi phí ban đầu để thực hiện giải pháp IoT khá cao, bởi chưa có doanh nghiệp nào sản xuất các thiết bị phần cứng, các thiết bị phù hợp với sản xuất nông nghiệp Việt Nam nên chủ yếu phải nhập từ Israel, Nhật Bản, Đức, Thái Lan và Đài Loan (Trung Quốc).

Bà Nguyễn Thị Huệ, chủ một trang trại tại phường 7 (TP. Đà Lạt - Lâm Đồng) hy vọng, giải pháp IoT sẽ là tương lai của ngành nông nghiệp, thực phẩm sạch. Trong bối cảnh chất lượng nông sản đang “nóng” như hiện nay, IoT giúp nâng cao tính minh bạch, chuyên nghiệp của chuỗi sản xuất nông nghiệp. Cùng với đó, IoT còn giúp việc truy xuất nguồn gốc nông sản điện tử được dễ dàng, hiệu quả hơn.

Tuy nhiên, là người trực tiếp ứng dụng công nghệ vào sản xuất nông  nghiệp, bà Huệ nhận thấy: Hiện nay, chi phí ban đầu cho mô hình nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, đặc biệt là giải pháp IoT hoàn chỉnh là không nhỏ. Vì thế, không phải người nào hay đơn vị nào muốn là có thể làm được ngay. Hơn nữa, về trình độ người nông dân Việt Nam cũng đặt ra nhiều khó khăn cho công tác quản lý và điều hành mô hình sản xuất.

Ngoài khó khăn về chi phí đầu tư IoT vào sản xuất thì người nông dân cũng cần sáng suốt chọn lựa những sản phẩm phù hợp với điều kiện, sản phẩm canh tác để mang lại hiệu quả tốt nhất. Bởi hiện nay, chỉ tính riêng hệ thống tưới nước tự động phục vụ trong trồng trọt thì trên thị trường có rất nhiều nhà cung cấp.

Bên cạnh đó, nông dân chưa có thói quen dùng điện thoại thông minh hoặc máy tính để kiểm soát tình hình trang trại. Thay vào đó, mọi người vẫn chọn hình thức kiểm tra thủ công là thăm đồng, thăm vườn thường xuyên.

Theo TS. Bùi Minh Trí,  giảng viên Khoa Nông học (Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM), nhiều nhà phát triển IoT vừa phải tự làm dữ liệu vừa xây dựng và phát triển hệ thống nên gặp rất nhiều khó khăn. Phát triển dữ liệu lại không phải chuyên môn của người làm công nghệ thông tin mà mấu chốt cần những nhà sinh học, nông học,… thực hiện. Như vậy, phát triển IoT cần sự kết nối của các nhóm nhà khoa học ở nhiều lĩnh vực… Chúng ta cần có một sự khuyến khích, một cơ chế để việc kết nối này được tốt hơn.

Do những đặc thù đòi hỏi đầu tư và công nghệ nên hiện nay, ứng dụng IoT trong nông nghiệp chỉ phổ biến ở các thành phố lớn. Trong khi đó, các vườn cây ăn trái, cây công nghiệp, nhà trồng rau, trồng hoa đều thích hợp để áp dụng IoT. Lúa tuy là cây trồng rất quan trọng nhưng hệ thống thủy nông ở nước ta chưa được hoàn thiện, những vùng sản xuất còn nhỏ lẻ thì việc triển khai IoT cũng khó khăn hơn các cây trồng khác.

Giải pháp tiếp cận với IoT

Trước những rào cản trên, để tạo ra nền nông nghiệp bền vững và thông minh, việc sử dụng IoT sẽ là trung tâm hàng đầu trong các hoạt động nông nghiệp trong tương lai, do vậy, nông dân cần thay đổi thói quen sản xuất nhỏ lẻ, manh mún sang sản xuất hàng hóa lớn. Chuyển từ kinh tế hộ sang kinh tế hợp tác, liên kết theo chuỗi, ứng dụng công nghệ cao, ứng dụng IoT để đảm bảo chính xác quy trình sản xuất sạch, an toàn. Tích cực tham gia vào các hợp tác xã, hội quán để liên kết tiêu thụ với doanh nghiệp, từng bước hình thành được chuỗi giá trị sản xuất. Đây còn là tiền đề cho việc ứng dụng khoa học công nghệ vào canh tác thuận lợi.

Trong quá trình triển khai giải pháp IoT, người nông dân nên thường xuyên cập nhật kiến thức và tích lũy kinh nghiệm thực tiễn. Từ đó có những sáng kiến cải tiến ứng dụng, cách làm sáng tạo nhằm mang lại kết quả tối ưu. Đơn cử như đối với việc lựa chọn, đầu tư một hệ thống tưới chính xác tự mang lại hiệu quả tùy thuộc vào nhiều yếu tố như: quy mô sản xuất; đặc điểm yêu cầu tưới nước của mỗi loại cây; điều kiện nguồn nước; kỹ thuật vận hành hệ thống; chi phí đầu tư và khả năng lợi nhuận thu được... để có sự lựa chọn giải pháp IoT phù hợp.

Cùng với đó, vai trò của Nhà nước rất quan trọng. Chính phủ cần khởi tạo một hệ sinh thái sáng tạo hỗ trợ doanh nghiệp vừa và nhỏ, doanh nghiệp khởi nghiệp thông qua hợp tác với các đối tác toàn cầu để định chuẩn. Thông qua các vườn ươm công nghệ, cần có chính sách ưu đãi để thu hút các doanh nghiệp khởi nghiệp của khu vực và thế giới tham gia nhằm phát huy thế mạnh của nguồn nhân lực và tận dụng chi phí sản xuất thấp tại Việt Nam.

Hình thành hệ sinh thái đổi mới sáng tạo và khởi nghiệp, trong đó nhấn mạnh vai trò của nhà nước trong việc kiến tạo những điều kiện hỗ trợ và thúc đẩy tác động kinh tế của ngành công nghiệp IoT trong các lĩnh vực; xây dựng hạ tầng cơ sở về mạng truyền thông với thế hệ 5G; xây dựng và thống nhất tiêu chuẩn IoT; tăng cường bảo mật, an toàn, an ninh cho IoT.

Bên cạnh đó, hỗ trợ tập huấn về trình độ sử dụng công nghệ cho người nông dân, cần tập trung vào việc đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng được yêu cầu và đòi hỏi của nền nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao.

Đối với các nhà cung cấp dịch vụ, cần tính toán, thiết kế sao cho công nghệ của mình có thể vận hành một cách đơn giản nhất nhưng đem lại giá trị tối ưu về chất lượng cũng như sản lượng nông sản được đầu tư sản xuất.

PGS.TS. Hoàng Hữu Hạnh và TS. Phạm Vũ Minh Tú (Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông) chia sẻ: Để thực hiện chuyển đổi số trong lĩnh vực nông nghiệp, cần tập trung xây dựng hệ thống dữ liệu lớn và cơ sở tri thức của ngành về đất đai, cây  trồng, vật nuôi, thuỷ sản. Chuẩn hoá và tự động hoá quy trình sản xuất, kinh doanh nông nghiệp; tự động hoá, cơ giới hoá sản xuất, quy trình quản lý, giám sát nguồn gốc, chuỗi cung ứng sản phẩm hướng đến một nền nông nghiệp được cơ giới hoá đồng bộ. Xây dựng mô hình ứng dụng công nghệ số và chuyển đổi số tạo nên mô hình nông nghiệp sinh thái, nông thôn hiện đại, nông dân văn minh.