IoT là gì? Giải thích đơn giản về IoT
Mỗi khi bạn nhìn vào chiếc đồng hồ thông minh của mình để đếm calo hoặc yêu cầu Alexa hoặc Siri tính giá trị calo của chiếc bánh, đó chính là bạn đang sử dụng công nghệ IoT. Định nghĩa đơn giản nhất về IoT là Internet kiểm soát, kết nối mọi thứ. Thiết bị IoT là thiết bị ‘thông minh’ có thể truyền dữ liệu qua mạng. Một trong những thiết bị kết nối mạng đầu tiên là máy bán Cocacola năm 1982 tại Đại học Carnegie Mellon, máy có thể thông báo đồ uống có lạnh hay không.
Thuật ngữ Internet of Things được đặt ra vào năm 1999 bởi Kevin Ashton, người đồng sáng lập và Giám đốc điều hành của trung tâm MIT Auto ID, khi ông đang thuyết trình tại Procter and Gamble với tư cách là Giám đốc thương hiệu. Bài thuyết trình mà Ashton thực hiện cho Procter và Gamble nhằm giới thiệu các thẻ RFID (Radio Frequency Identification – nhận diện qua tần số vô tuyến) để quản lý chuỗi cung ứng, nhằm giúp dễ dàng theo dõi vị trí và lượng hàng tồn kho của mỗi mặt hàng từ chuỗi cung ứng.
Hưởng ứng làn sóng RFID, LG Electronics sau đó đã cho ra đời một chiếc tủ lạnh được gọi là Internet Digital DIOS vào năm 2000 được kết nối với Internet. Là loại tủ lạnh theo dõi các loại thực phẩm, cũng như số lượng tương ứng bằng cách quét thẻ RFID của chúng. Mặc dù tủ lạnh Internet Digital DIOS không bán chạy vì hầu hết mọi người cho rằng nó quá đắt so với nhu cầu của họ, nhưng cuối cùng nó sẽ mở đường cho nhiều thiết bị gia dụng hơn được quản lý thông qua internet.
Theo tập đoàn Giải pháp Kinh doanh Internet của Cisco (IBSG), mặc dù thuật ngữ này được đặt ra vào năm 1999, nhưng IoT ra đời từ năm 2008 đến năm 2009 vì đơn giản là vào thời điểm đó có nhiều “vật hoặc đối tượng” được kết nối với Internet hơn số lượng con người trên toàn cầu. Dựa trên sự phát triển của điện thoại thông minh, máy tính bảng, v.v., số lượng thiết bị kết nối với Internet đã tăng lên 12,5 tỷ vào năm 2010 trong khi dân số thế giới tăng lên 6,8 tỷ, làm cho số lượng thiết bị được kết nối trên mỗi người nhiều hơn 1 (tương đương 1,84 thiết bị / người) lần đầu tiên trong lịch sử.
Ứng dụng IoT trong lĩnh vực nông nghiệp – Sự cần thiết và hoàn chỉnh
Máy móc, tự động hóa
Kể từ cuộc cách mạng công nghiệp vào những năm 1800, tự động hóa ngày càng được nâng cao để xử lý các nhiệm vụ phức tạp hơn và giúp làm tăng chất lượng, năng suất sản phẩm. Với nhu cầu ngày càng tăng và sự thiếu hụt lao động trên toàn cầu, robot nông nghiệp hay thường được gọi là Agribots đang bắt đầu được nông dân và các nhà quản lý nông nghiệp chú ý. Số lượng mùa vụ giảm ước tính khoảng 213 vụ (tương đương 3,1 tỷ USD) mỗi năm do tình trạng thiếu lao động chỉ riêng ở Hoa Kỳ. Những tiến bộ gần đây về cảm biến và công nghệ AI cho phép máy móc tự học về môi trường xung quanh, đã làm cho robot nông nghiệp trở nên ngàng càng thông minh hơn. Chúng tôi vẫn đang trong giai đoạn đầu của cuộc cách mạng robot nông nghiệp với hầu hết các sản phẩm vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm ban đầu và trong thời gian nghiên cứu và phát triển.
Robot làm vườn, dọn cỏ dại
Những robot nông nghiệp thông minh này sử dụng công nghệ xử lý hình ảnh kỹ thuật số để xem lại những hình ảnh của cỏ dại trong cơ sở dữ liệu để phát hiện sự tương đồng với cây trồng và loại bỏ cỏ dại hoặc phun thuốc trực tiếp bằng cánh tay robot. Số lượng thực vật kháng thuốc trừ sâu ngày càng tăng, điều đó có lợi cho môi trường và cho cả những người nông dân đã từng rải thuốc trừ sâu khắp trang trại – ước tính khoảng 13000 kg (3 tỷ pound) thuốc diệt cỏ được áp dụng với chi phí 25 tỉ đô la Mỹ mỗi năm, do đó làm giảm chi phí hóa chất và diệt cỏ dại hiệu quả hơn.
Điều hướng máy móc
Giống như ô tô đồ chơi điều khiển từ xa được kích hoạt với bộ điều khiển thì máy kéo và thiết bị cày hạng nặng cũng có thể được điều khiển từ xa thông qua GPS và mạng. Các máy tích hợp tự động này có độ chính xác cao và tự điều chỉnh khi phát hiện sự khác biệt về địa hình, giúp đơn giản hóa các công việc cần sử dụng nhiều lao động. Việc di chuyển cũng như tiến độ công việc được kiểm tra dễ dàng trên điện thoại thông minh. Với những tiến bộ trong học máy, các động cơ điều khiển bằng công nghệ này ngày càng trở nên thông minh hơn và độc lập hơn với các tính năng như phát hiện chướng ngại vật tự động.
Thu hoạch bằng robot
Việc sử dụng agribots để chọn lựa cây trồng giải quyết vấn đề thiếu hụt lao động. Thu hoạch cây ăn trái và rau quả một cách chính xác, không làm hư hỏng, có thể hoạt động 24/7. Những thiết bị này sử dụng sự kết hợp giữa xử lý hình ảnh và cánh tay robot để xác định trái cây cần hái từ đó kiểm soát chất lượng. Do chi phí vận hành cao nên các mùa vụ tập trung sớm vào thu hoạch nông sản là các loại cây ăn quả như táo. Thu hoạch trong nhà kính cũng được ứng dụngvới các chương trình này cho các loại cây trồng có giá trị cao như cà chua và dâu tây. Các robot này có thể hoạt động trong nhà kính để xác định một cách khéo léo giai đoạn của cây trồng và thu hoạch chúng vào thời điểm thích hợp.
Xử lý vật liệu
Robot có thể thực hiện các công việc thủ công có độ chính xác cao, nặng hiệu quả hơn so với người lao động. Chúng có thể nâng các vật liệu nặng và thực hiện các nhiệm vụ như bố trí khoảng cách giữa các nhà máy với độ chính xác cao, do đó tối ưu hóa không gian và chất lượng nhà máy, đồng thời giảm chi phí sản xuất.
Sử dụng Drones
Nông nghiệp là một trong những ngành công nghiệp chính để kết hợp máy bay không người lái. Máy bay không người lái được trang bị cảm biến và máy ảnh được sử dụng để chụp ảnh, lập bản đồ và khảo sát các trang trại. Có hai loại là máy bay không người lái trên mặt đất và máy bay không người lái trên không. Máy bay không người lái trên mặt đất là robot khảo sát các lĩnh vực thuộc các loại xe cơ giới, máy cày… Máy bay không người lái – chính thức được gọi là máy bay không người lái (UAV) hoặc hệ thống máy bay không người lái (UAS) là robot bay. Drones có thể được điều khiển từ xa từ xa hoặc chúng có thể bay tự động thông qua các kế hoạch bay được lập trình, điều khiển bằng phần mềm trong hệ thống nhúng, phối hợp với các cảm biến và GPS. Từ dữ liệu máy bay không người lái, có thể đưa ra dữ liệu chi tiết về sức khỏe cây trồng, tưới tiêu, phun thuốc, trồng trọt, tình trạng đất, đếm thực vật và dự đoán năng suất, v.v. Máy bay không người lái có thể được lập trình cho các cuộc khảo sát trang trại (dịch vụ máy bay không người lái) hoặc có thể được mua và sử dụng gần các trang trại, được sạc lại và bảo trì. Sau khi khảo sát, máy bay không người lái cần được đưa đến các phòng thí nghiệm gần đó để phân tích dữ liệu đã thu thập được.
Viễn thám
Viễn thám dựa trên IoT sử dụng các cảm biến được đặt dọc theo các trang trại như trạm thời tiết để thu thập dữ liệu được truyền đến công cụ phân tích để phân tích. Cảm biến là thiết bị nhạy cảm với sự bất thường, đo các thông số cần thiết như nhiệt đô, độ ẩm, tốc độ gió…. Nông dân có thể theo dõi cây trồng từ bảng điều khiển, phân tích dữ liệu và đưa ra quyết định dựa trên thông tin chi tiết.
Giám sát cây trồng
Các cảm biến được đặt dọc theo các trang trại theo dõi các cây trồng để biết những thay đổi về ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ, hình dạng và kích thước. Bất kỳ sự bất thường nào được phát hiện bởi các cảm biến sẽ được phân tích và gửi thông tin đến người quản lý. Do đó viễn thám có thể giúp ngăn chặn sự lây lan của dịch bệnh và theo dõi sự phát triển của cây trồng.
Điều kiện thời tiết
Dữ liệu được thu thập bởi các cảm biến về độ ẩm, nhiệt độ, lượng mưa ẩm và phát hiện sương giúp xác định mô hình thời tiết ở các trang trại để tiến hành canh tác cho các loại cây trồng phù hợp.
Chất lượng đất
Việc phân tích chất lượng đất giúp xác định giá trị dinh dưỡng và diện tích đất khô hạn, nghèo dinh dưỡng của trang trại, khả năng thoát nước hoặc độ chua của đất, cho phép điều chỉnh lượng nước cần thiết cho việc tưới tiêu và lựa chọn loại hình canh tác có lợi nhất.
Phân tích hình ảnh
Phân tích hình ảnh bằng máy tính liên quan đến việc sử dụng các máy ảnh cảm biến được lắp đặt ở các góc khác nhau của trang trại hoặc máy bay không người lái được trang bị máy ảnh nhằm thu thập các hình ảnh trải qua quá trình xử lý hình ảnh kỹ thuật số. Xử lý ảnh kỹ thuật số là khái niệm cơ bản về xử lý ảnh đầu vào bằng các thuật toán máy tính. Xử lý hình ảnh xem hình ảnh ở các cường độ phổ khác nhau như hồng ngoại, so sánh các hình ảnh thu được trong một khoảng thời gian và phát hiện các bất thường, do đó phân tích các yếu tố hạn chế và giúp quản lý trang trại tốt hơn.
IoT trong lĩnh vực nông nghiệp
Thiết bị Internet of Things (IoT) là mọi đối tượng có thể được điều khiển thông qua internet. Các thiết bị IoT đã trở nên khá phổ biến trên thị trường tiêu dùng với IoWT có thể đeo được (Internet of Wearable Things) như đồng hồ thông minh và các sản phẩm quản lý gia đình như Google Home. Ước tính hơn 30 tỷ thiết bị có thể được kết nối với Internet of Things vào năm 2020. Các ứng dụng của IoT trong canh tác nhắm vào các hoạt động canh tác thông thường để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. IoT trong nông nghiệp sử dụng robot, máy bay không người lái, cảm biến từ xa và hình ảnh máy tính kết hợp với các công cụ phân tích và học máy liên tục tiến bộ để theo dõi cây trồng, khảo sát và lập bản đồ khu vực canh tác và cung cấp dữ liệu cho nông dân để lập kế hoạch quản lý trang trại hợp lý nhằm tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc.
