CANADA – Từ những năm 1960, các giống lúa mì năng suất cao đã nhanh chóng lan rộng khắp châu Á, tiếp theo là các giống lúa cải tiến. Đồng thời, nông dân nhanh chóng tăng cường sử dụng phân bón khoáng, thuốc trừ sâu và tưới tiêu. Những thành quả đạt được: trong vòng 30 năm, sản lượng nông nghiệp thế giới đã tăng gấp đôi. ‘Cuộc cách mạng xanh’ đã giúp ngăn chặn tình trạng thiếu hụt lương thực nghiêm trọng và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế một cách nhanh chóng ở Trung Quốc, Đông Nam Á và Nam Á.

Nhưng cuộc cách mạng này lại gây tác hại đến môi trường. Ví dụ, ở một số vùng, nước được bơm ra khỏi mặt đất để tưới tiêu nhanh hơn khả năng bổ sung. Thứ hai, việc sử dụng rộng rãi một số ít giống lúa mì và lúa năng suất cao đã dẫn đến mất đi các giống truyền thống và tăng khả năng dễ bị sâu bệnh. Cuối cùng, việc lạm dụng phân bón và thuốc trừ sâu đôi khi vượt quá nhu cầu của chúng.

Ngày nay, các kỹ thuật canh tác bền vững hơn đang thịnh hành. Đứng đầu trong số này là ‘nông nghiệp chính xác’; công nghệ này đảm bảo các điều kiện tăng trưởng lý tưởng bằng cách áp dụng các nguồn tài nguyên như nước và phân bón vào thời điểm hoàn hảo, cải thiện đáng kể năng suất cây trồng. Đổi lại, nông nghiệp chính xác cho phép người trồng trọt tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và giảm thiểu chất thải.

Nông nghiệp chính xác phụ thuộc vào internet vạn vật (IoT – internet of things); dữ liệu được sử dụng để xác định thời điểm tưới nước và bón phân tốt nhất cho cây trồng, từ các cảm biến không dây theo dõi tình trạng đất. Ví dụ: giải pháp theo dõi đất SoiLiNQ của công ty công nghệ Canada Ginkgo Sustainability.

Kinh doanh thông minh giúp giảm chi phí
Giải pháp SoiLiNQ bao gồm nhiều cảm biến SoiLiNQ được cung cấp năng lượng bởi hệ thống trên chip SoC nRF52840 của công ty Nordic Semiconductor và một cổng SoiLiNQ Hub. Hệ thống trên chip SoC không chỉ cung cấp kết nối không dây giữa các cảm biến và cổng kết nối, mà còn giám sát các cảm biến và đối chiếu dữ liệu của chúng. Cổng Sentrius MG100 Gateway2019 của Nordic Ezurio và được giám sát bởi hệ thống trên chip SoC Nordic. Dữ liệu được truyền qua cổng đến đám mây, nơi người dùng có thể truy cập dữ liệu bằng ứng dụng web SoiLiNQ.

Giám đốc Công nghệ và Đổi mới tại công ty Ginkgo Sustainability, ông Sean Militello đã chia sẻ: “Mỗi cảm biến SoiLiNQ đo độ ẩm đất, nhiệt độ không khí, độ ẩm và các biến số khác để tạo ra một cuộc khảo sát chi tiết về các điều kiện hiện tại. Cùng nhau, chúng cung cấp một bức tranh rõ ràng và chính xác về sức khỏe môi trường. Giải pháp cung cấp cho khách hàng của chúng tôi thông tin kinh doanh minh bạch, có cơ sở khoa học, có thể hành động giúp giảm chi phí của họ”.

Ông Sean nói tiếp: “Mục tiêu của chúng tôi là cho phép nhiều công ty hơn ban hành và hỗ trợ các hoạt động bền vững. Chúng tôi cũng muốn giúp ngành nông nghiệp cải thiện việc sử dụng tài nguyên, chất lượng cây trồng và năng suất.”

Giảm thiểu biến đổi khí hậu
Phân tích giúp người làm nông hiểu rõ hơn về đất và cây trồng của họ, để đưa ra quyết định sáng suốt. Nó cũng có thể hỗ trợ giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu bằng cách cho phép người trồng điều chỉnh cách xử lý cây trồng khi thời tiết thay đổi. Trong trường hợp của ứng dụng web SoiLiNQ, phân tích được thực hiện bằng các phương pháp do các đối tác học thuật của công ty phát triển.

Việc thử nghiệm Alpha của giải pháp SoiLiNQ bằng cách sử dụng cảm biến thế hệ thứ ba của công ty Ginkgo Sustainability, đã có thể thu thập và truyền dữ liệu chi tiết về môi trường địa phương một cách thành công.

Ông Sean Militello đã nói rằng: “Dựa trên các số liệu này, các đối tác học thuật của chúng tôi đã có thể xác nhận tính chính xác của các phương pháp luận của chúng tôi đối với nhiều loại hình nông nghiệp khác nhau. Ứng dụng web cũng có thể tích hợp chính xác dữ liệu cảm biến với thông tin môi trường của bên thứ ba, dự đoán độ ẩm đất chính xác 70% thời gian”.

Ông Sean Militello giải thích rằng, thử nghiệm beta sắp tới sẽ sử dụng cảm biến thế hệ thứ tư, có những cải tiến dựa trên các bài học kinh nghiệm từ thử nghiệm alpha. Ông nói rằng: “Với hiệu suất hiện tại của các cảm biến mới này trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi kỳ vọng độ chính xác dự đoán của toàn bộ hệ thống sẽ cải thiện từ 12,5 đến 15%.

Chức năng tiết kiệm điện năng
Các cảm biến sử dụng pin 3.000 mAh, cho phép chúng hoạt động ngoài thực địa trong ít nhất 18 tháng mới cần sạc lại, một phần là nhờ vào mức tiêu thụ điện năng cực thấp và quản lý điện năng hoàn toàn tự động của hệ thống trên chip Nordic SoC. Mặc dù cổng thường chạy bằng nguồn điện lưới, khách hàng cũng có thể mua thiết bị ngoại vi chọn nguồn thông minh và một tấm pin năng lượng mặt trời nhỏ. Thiết lập này cho phép thiết bị chuyển sang sử dụng năng lượng mặt trời khi có sẵn, giúp tiết kiệm năng lượng.

Điều kiện phát triển có thể khác nhau giữa các cánh đồng, nhưng nếu không có thông tin chi tiết, nông dân buộc phải quản lý tất cả các loại cây trồng theo cùng một cách. Kết quả là năng suất khác nhau trên toàn trang trại. Nông nghiệp chính xác, được hỗ trợ bởi các cảm biến không dây được kết nối mạng, cung cấp thông tin chi tiết. Điều đó cho phép nông dân tối ưu hóa các điều kiện phát triển trên từng cánh đồng. Trong trường hợp này, kết quả là tính linh hoạt cao hơn, năng suất được cải thiện và sử dụng tài nguyên tốt hơn.

Để xem các tin bài khác về “Cảm biến”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Electronics Online