| Lời tòa soạn: Trong chuỗi bài viết về ứng dụng công nghệ 5G, tiếp nối nội dung từ "Cẩm nang ứng dụng công nghệ số trên mạng 5G" do Bộ Thông tin và Truyền thông vừa xuất bản, Tạp chí Điện tử và Ứng dụng trân trọng giới thiệu bài viết phân tích cách công nghệ này đang thay đổi bộ mặt nông nghiệp như thế nào? Từ việc phát triển máy bay không người lái giám sát cây trồng theo thời gian thực, ứng dụng AI trong phân tích dữ liệu nông nghiệp, đến sự phát triển của các mô hình trang trại thông minh, công nghệ 5G đang thiết lập nền tảng cho một nền nông nghiệp bền vững và hiệu quả hơn. Tìm hiểu thêm:
|
Nông nghiệp đóng vai trò cốt lõi trong nền kinh tế toàn cầu, không chỉ đảm bảo nguồn cung lương thực mà còn cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến. Tuy nhiên, ngành này đang đối mặt với áp lực lớn khi phải sản xuất nhiều hơn trong bối cảnh nguồn lực ngày càng hạn chế. Dân số tăng nhanh, lực lượng lao động nông nghiệp giảm sút và tác động của biến đổi khí hậu đang đe dọa năng suất canh tác. Giá phân bón tăng cao, đất đai bị thoái hóa do canh tác không bền vững càng làm trầm trọng thêm thách thức về an ninh lương thực.
Trong suốt thế kỷ qua, ngành nông nghiệp đã trải qua nhiều cuộc cách mạng, từ cơ giới hóa đến công nghệ sinh học và hiện nay là nông nghiệp số. Công nghệ đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất, giảm lãng phí và tối ưu hóa tài nguyên. Các giải pháp như nông nghiệp chính xác, trí tuệ nhân tạo (AI), IoT (Internet vạn vật) và robot tự động đang giúp nông dân tối ưu hóa việc canh tác, sử dụng nước và phân bón hiệu quả hơn.
| Một trang trại không có đất và con người, chỉ sử dụng robot |
Công nghệ 5G mở ra tiềm năng mới cho nông nghiệp thông minh, cho phép thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực để nâng cao hiệu quả sản xuất. Theo ước tính, ứng dụng công nghệ số có thể giúp ngành nông nghiệp toàn cầu tăng giá trị hơn 500 tỷ USD vào năm 2030, nâng cao năng suất từ 7-9%. Các giải pháp như giám sát cây trồng thông minh, máy bay không người lái, quản lý vật nuôi tự động đang dần trở thành tiêu chuẩn, giúp tiết kiệm chi phí, giảm lãng phí tài nguyên và cải thiện chất lượng nông sản.
Thực tế đã chứng minh hiệu quả của công nghệ trong nông nghiệp. Tại Canada, việc áp dụng nông nghiệp chính xác nhờ công nghệ 5G đã giúp nông dân tiết kiệm hàng chục nghìn USD mỗi năm, giảm đáng kể lượng thuốc trừ sâu. Ở Ấn Độ, truy xuất nguồn gốc sản phẩm và giám sát chuỗi cung ứng bằng IoT giúp nâng cao năng suất cây trồng và giảm tiêu thụ tài nguyên.
Những bước tiến về công nghệ đang tái định hình ngành nông nghiệp, giúp đảm bảo an ninh lương thực trong bối cảnh tài nguyên ngày càng khan hiếm. Sự chuyển đổi này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn hướng tới một nền nông nghiệp bền vững, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thế giới.
Các trường hợp sử dụng của công nghệ 5G trong ngành nông nghiệp như sau:
Việc tích hợp dữ liệu từ thời tiết, thủy lợi đến dinh dưỡng cây trồng đang giúp nâng cao năng suất mùa vụ nhờ khả năng dự đoán chính xác tình trạng cây trồng. Các cảm biến hiện đại theo dõi độ ẩm đất, chất dinh dưỡng, sâu bệnh và truyền dữ liệu qua mạng 5G, hỗ trợ nông dân điều chỉnh tưới tiêu, sử dụng phân bón hợp lý.
Một số loại cảm biến giám sát mùa vụ trong nông nghiệp: (1- Cảm biến đất; 2- Cảm biến đo các thông số môi trường; 3- Cảm biến lá; 4- Cảm biến đo cường độ ánh sáng). Ảnh: Internet
Tuy nhiên, các mạng IoT truyền thống chưa đủ mạnh để truyền hình ảnh và phân tích dữ liệu phức tạp. Công nghệ NB-IoT và 5G sẽ giúp mở rộng khả năng kết nối, nâng cao hiệu quả giám sát từ xa và tối ưu hóa quy trình sản xuất nông nghiệp, với tiềm năng mang lại giá trị từ 130-175 tỷ USD toàn cầu vào năm 2030 theo nghiên cứu của Mckinsey.
Nhiều doanh nghiệp công nghệ đã phát triển giải pháp IoT cho nông nghiệp. Chẳng hạn, cảm biến độ ẩm lá của INCYT mô phỏng bề mặt lá thật để đo độ ẩm, giúp nông dân quản lý tưới tiêu chính xác, giảm lãng phí nước. Hệ thống InField của AMA Instruments giám sát điều kiện thời tiết theo thời gian thực, giúp cắt giảm chi phí và tăng hiệu suất canh tác.
 |
| Hệ thống giám sát thời tiết InField của AMA Instruments. Nguồn: telit.com |
Trí tuệ nhân tạo và học máy cũng góp phần tối ưu hóa quy trình sản xuất. Công nghệ của Pattern Ag có thể phát hiện trứng sâu trong đất và đề xuất lượng thuốc trừ sâu phù hợp, tránh lạm dụng hóa chất. Các trạm thời tiết kết nối IoT như InField giúp nông dân theo dõi độ ẩm, nhiệt độ, tốc độ gió và ánh sáng mặt trời, từ đó đưa ra quyết định kịp thời.
Kết hợp LPWAN với 5G giúp mở rộng vùng phủ sóng, đảm bảo truyền tải dữ liệu nhanh chóng và liên tục, ngay cả tại các khu vực xa xôi. Những tiến bộ này đang tái định hình ngành nông nghiệp, giúp tối ưu hóa sản xuất, giảm thiểu rủi ro và hướng tới một nền nông nghiệp bền vững hơn.
Máy bay không người lái (UAV) đang tạo ra bước đột phá trong ngành nông nghiệp với giá trị thị trường ước đạt 4,98 tỷ USD năm 2024 và dự kiến tăng lên 18,22 tỷ USD vào 2031 theo Verified Market Research, nhờ vào chi phí ngày càng giảm và sự hỗ trợ từ chính phủ vè chính sách và quy định liên quan. Không chỉ giúp tiết kiệm nhân công, UAV còn tối ưu hoá canh tác với hàng loạt công nghệ tiên tiến.
Các loại UAV sử dụng trong nông nghiệp: (1-UAV Gieo hạt; 2- UAV tưới cây, phun thuốc; 3-UAV lấy mẫu, phân tích đất; 4- UAV Giám sát cây trồng, vật nuôi; 5- UAV thu hoạch quả; 6- UAV thụ phấn). Ảnh: Internet
Từ những năm 1990, UAV đã xuất hiện trong nông nghiệp với các mẫu như RMAX của Yamaha (Nhật Bản) dùng để phun thuốc trừ sâu. Hiện nay, thế hệ UAV mới có thể gieo hạt, tưới nước, giám sát cây trồng, thu hoạch, thậm chí hỗ trợ thụ phấn. Được trang bị cảm biến đa phổ, camera, LiDAR và công nghệ thị giác máy tính (AI), UAV có thể tạo bản đồ 3D chi tiết về chất lượng đất, sức khoẻ cây trồng và phân bố nguồn nước, giúp nông dân ra quyết định chính xác hơn.
 |
| Công nghệ thị giác máy tính (CV) có thể nhận diện sâu, bệnh ở cây trồng. Nguồn: Cambridge Consultants |
Mặc dù phổ biến, UAV kết nối 4G gặp hạn chế do độ trễ lớn, ảnh hưởng đến điều khiển thời gian thực. Công nghệ 5G giúp giải quyết vấn đề này bằng cách giảm độ trễ xuống mức mili giây, cho phép UAV hoạt động hiệu quả và an toàn hơn. Nông dân có thể nâng cấp bằng thiết bị định tuyến 5G rời như TRB500 của Teltonika Networks, thay vì mua UAV mới đắt đỏ.
 |
| So sánh UAV tích hợp sẵn mô-đun 5G và UAV gắn thêm thiết bị định tuyến 5G |
Thiết bị định tuyến 5G có tên TRB500 của công ty đa quốc gia Teltonika Networks(1) (có trụ sở tại Litva) cung cấp tốc độ kết nối 5G lên đến 1 Gbps, giảm độ trễ xuống mức vài mili giây, cho phép UAV hoạt động với độ trễ tối thiểu, giúp điều khiển drone trong thời gian thực trở nên chính xác và an toàn hơn.
 |
| Mô hình hoạt động của thiết bị định tuyến 5G TRB500. Nguồn: Teltonika Networks |
Thiết bị TRB500 có khả năng chống chịu thời tiết và tương thích cao với các hệ thống quản lý từ xa giúp đảm bảo UAV có thể hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau.
Ứng dụng UAV trong mô hình nông nghiệp thông minh đang mang lại hiệu quả vượt trội. Công ty AeroFarms tại Mỹ đã triển khai UAV kết hợp AI và 5G để giám sát trang trại thẳng đứng. Hệ thống này cho phép phân tích chính xác tình trạng cây trồng, giúp tăng năng suất gấp 390 lần so với mô hình truyền thống, giảm 95% lượng nước tiêu thụ và không cần thuốc trừ sâu.
 |
| Hệ thống canh tác thẳng đứng của AeroFarms. Nguồn: agriculturedive.com |
Sự kết hợp giữa UAV và công nghệ 5G đang định hình một nền nông nghiệp chính xác, hiệu quả và bền vững hơn, mở ra cơ hội lớn cho ngành trong tương lai.
Công nghệ 5G đang thay đổi cách thức quản lý chăn nuôi quy mô lớn, giúp nông dân giám sát vật nuôi với độ chính xác cao. Hệ thống cảm biến và camera kết nối 5G theo dõi nhiệt độ, trọng lượng, chuyển động và lượng thức ăn tiêu thụ, giúp phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường và đưa ra cảnh báo kịp thời, giảm thiểu tổn thất.
 |
| Thẻ tai RFID cho bò từ Smartbow. Nguồn: Farmers Weekly |
Tại Mỹ và New Zealand, công nghệ thẻ tai RFID đã được áp dụng để theo dõi sức khỏe và truy vết dịch bệnh. Trong khi đó, Tây Ban Nha phát triển vòng cổ thông minh kết nối 5G, cho phép theo dõi tình trạng sức khỏe, hành vi vật nuôi theo thời gian thực.
 |
| Vòng cổ IoT từ Digitanimal. Nguồn: Sigfox |
Hệ thống này giúp quản lý chăn thả hiệu quả hơn, giảm công sức di chuyển hàng rào và tối ưu nguồn thức ăn.
 |
| Hệ thống vắt sữa tự động kết nối 5G từ SomaDetect. Ảnh: Farmtario.com |
Vương quốc Anh đang thử nghiệm công nghệ vòng cổ 5G để tự động hóa quá trình vắt sữa. Khi bò sẵn sàng, hệ thống nhận diện sẽ hướng dẫn chúng vào khu vực vắt sữa, giúp tăng năng suất và cải thiện chất lượng sữa.
Trong lĩnh vực sinh sản, thiết bị MooCall tại Ireland sử dụng cảm biến gắn ở đuôi bò để phát hiện dấu hiệu chuyển dạ và gửi cảnh báo ngay lập tức, giúp giảm tỷ lệ tử vong của bê sơ sinh.
 |
| Cảm biến MooCall gắn ở đuôi bò cái. Nguồn: Vodafone |
Công nghệ 5G cũng hỗ trợ giám sát gia cầm và nuôi trồng thủy sản. Robot ChickenBoy tại Tây Ban Nha sử dụng AI để đo nhiệt độ, không khí và ánh sáng trong chuồng gà, giúp tối ưu điều kiện nuôi. Tại Na Uy, hệ thống camera 5G giám sát đàn cá hồi trong môi trường nước đục hoặc thiếu sáng, giúp điều chỉnh lượng thức ăn hợp lý, tránh lãng phí và ô nhiễm.
 |
| Robot The ChickenBoy giám sát đàn gà. Nguồn: Avicultura |
Sự phát triển của công nghệ 5G đang đưa chăn nuôi bước vào kỷ nguyên tự động hóa, nâng cao hiệu suất, giảm thiểu rủi ro và hướng tới nền nông nghiệp thông minh, bền vững hơn.
Dưới tác động của Brexit và chi phí sản xuất nông nghiệp tại Vương quốc Anh tăng cao, hơn 22 triệu pound trái cây và rau quả ở Vương quốc Anh đã bị lãng phí trong nửa đầu năm 2022 do thiếu nhân công thu hoạch. Để giải quyết tình trạng này, máy móc nông nghiệp tự động như robot và máy bay không người lái đang trở thành giải pháp tiềm năng. Công nghệ GPS kết hợp với thị giác máy tính và cảm biến IoT giúp nông dân vận hành nhiều thiết bị cùng lúc mà không cần can thiệp thủ công, nâng cao năng suất và giảm chi phí lao động. Dự báo đến năm 2030, việc ứng dụng tự động hóa trong nông nghiệp có thể tạo thêm giá trị từ 50 đến 60 tỷ USD.
 |
| Mô hình hoạt động của Robot phun thuốc diệt cỏ dại. Nguồn: Softteq |
Một trong những thách thức lớn của ngành nông nghiệp là kiểm soát cỏ dại mà không gây hại đến cây trồng và môi trường. Các robot ứng dụng trí tuệ nhân tạo, kết nối 5G có thể tự động nhận diện và phun thuốc diệt cỏ chính xác, giảm thiểu hóa chất dư thừa. Ngoài ra, công nghệ thị giác máy tương tự cũng được sử dụng để nhận diện và thu hái trái cây và rau củ.
 |
| Máy diệt cỏ See & Spray từ John Deere. Nguồn: MachineFinder |
John Deere, một nhà sản xuất máy móc nông nghiệp và công nghiệp có hơn 180 năm tuổi đời ở Hoa Kỳ đã phát triển hệ thống See & Spray, giúp giảm 80-90% lượng thuốc diệt cỏ nhờ khả năng xử lý hình ảnh hơn 20 lần mỗi giây. Fafaza, một công nghệ phun thuốc diệt cỏ khác, sử dụng Edge AI để xác định chính xác mục tiêu, giúp giảm ô nhiễm nguồn nước ngầm và tối ưu hóa chi phí.
 |
| Robot diệt cỏ dại sử dụng công nghệ Fafaza dựa trên AI. Nguồn: Cambridge Consultants |
Tại Đan Mạch, Agrointelli triển khai robot tự động để kiểm soát cây khoai tây mọc dại trong ruộng củ cải đường. Với hệ thống nhận diện dựa trên 5G và máy học, robot có thể xử lý nhanh gấp 7 lần so với phương pháp thủ công, tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí cho nông dân.
 |
| Robot IoT tự động của Agrointelli. Nguồn: Ducksize |
Ở Nhật Bản, công nghệ 5G giúp nông dân giám sát và canh tác từ xa thông qua robot tự động, hỗ trợ phát hiện bệnh cây trồng, lập kế hoạch thu hoạch và thực hiện các công việc nặng nhọc. Nhờ vào băng thông lớn, công nghệ 5G cho phép truyền tải cảnh quay 4K trong thời gian thực, điều mà khó thực hiện trên các mạng Wi-Fi thông thường. Nông dân có thể theo dõi bệnh cây trồng và lập kế hoạch thu hoạch, đồng thời có thể phát hiện các vấn đề trồng trọt phát sinh hàng ngày
Việc ứng dụng công nghệ thông minh không chỉ giải quyết bài toán thiếu hụt lao động mà còn thúc đẩy nền nông nghiệp bền vững, tối ưu hóa sản xuất và bảo vệ môi trường.
Các giải pháp công nghệ hiện đại đang giúp nông dân ứng phó hiệu quả với tình trạng thiếu nước do biến đổi khí hậu. Thông qua việc tích hợp cảm biến IoT trong đất và Drone chụp ảnh nhiệt, nông dân có thể theo dõi chính xác độ ẩm và tình trạng khô hạn của đồng ruộng. Dữ liệu này được xử lý bởi các thuật toán học máy và kết nối qua mạng 5G để điều khiển hệ thống tưới tiêu thông minh một cách tối ưu.
 |
| Hệ thống tưới tiêu kết hợp giám sát IoT. Nguồn: researchgate.net |
Điển hình là dự án WING (Mạng lưới IoT toàn cầu) của Nokia tại Algeria. Hệ thống sử dụng các cảm biến đặt sâu 120cm dưới đường tưới để theo dõi độ ẩm, nước và độ mặn của đất.
 |
| Mạng lưới IoT toàn cầu (WING). Nguồn: Nokia |
Thông qua phân tích dữ liệu này, nông dân có thể quản lý chính xác việc tưới tiêu và bón phân. Kết quả thử nghiệm sau một tháng cho thấy tiết kiệm được 40% lượng nước trên mỗi hecta và tăng doanh thu 5%. Mặc dù WING hoạt động được trên mọi mạng di động, nhưng hiệu quả sẽ đạt tối ưu khi triển khai trên nền tảng 5G.
Việc nuôi côn trùng quy mô lớn đang nổi lên như một giải pháp bền vững cho ngành chăn nuôi, với những ưu điểm vượt trội về nhu cầu đất, nước và thức ăn so với phương pháp truyền thống. Các loại côn trùng như ấu trùng lính đen, sâu bột, dế và tằm không chỉ giàu protein mà còn là nguồn thức ăn chăn nuôi lý tưởng thay thế cho thực vật, đặc biệt là đậu nành - loại cây đang gây tổn hại môi trường do nạn phá rừng để mở rộng canh tác.
Công ty khởi nghiệp SmartBreed của Thụy Sĩ đã phát triển hệ thống hộp nuôi côn trùng thông minh tích hợp IoT, kết nối mạng 5G, tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình nuôi châu chấu làm thức ăn cho gà. Hộp nuôi kết nối 5G sẽ tạo ra các điều kiện sống tối ưu cho côn trùng. Các cảm biến tự động hóa quá trình nuôi sẽ giám sát nhiệt độ, độ ẩm, lượng CO2 và vi khí hậu(1). Điều này rút ngắn giai đoạn phát triển của châu chấu xuống một phần ba, cho phép thời gian nuôi còn 3 tuần. Châu chấu không chỉ cung cấp nguồn dinh dưỡng phong phú về chất béo, protein và axit amin, mà còn kích thích hoạt động của gà, góp phần nâng cao chất lượng trứng và sức khỏe gia cầm.
 |
| Hộp nuôi côn trùng SmartBreed. Nguồn: Liberty Global |
Hệ thống của SmartBreed, được kết nối qua mạng 5G, tích hợp các cảm biến giám sát nhiệt độ, độ ẩm, lượng CO2 và vi khí hậu. Công nghệ này đã rút ngắn thời gian nuôi châu chấu từ 9 tuần xuống còn 3 tuần. Đặc biệt, khả năng nhận dạng hình ảnh của 5G giúp AI theo dõi kích thước, màu sắc và giai đoạn lột xác của côn trùng, từ đó tự động điều chỉnh môi trường nuôi một cách tối ưu.
| Từ lĩnh vực năng lượng, y tế đến nông nghiệp, chúng ta đã thấy được tiềm năng to lớn của công nghệ 5G trong việc tối ưu hóa vận hành, nâng cao hiệu quả sản xuất và đặc biệt cứu sống bệnh nhân từ xa. Trong bài tiếp theo, hãy cùng tìm hiểu công nghệ 5G đang định hình lại ngành công nghiệp chế biến, chế tạo - nơi tốc độ, độ chính xác và khả năng kết nối đồng bộ đóng vai trò quyết định trong quá trình sản xuất thông minh. |
 “Chuyển đổi số cho nông dân là nhiệm vụ cấp bách” Đó là chiến lược đã được Hội Nông dân Việt Nam vạch ra để kịp thời đưa nông nghiệp hòa chung với xu thế ... |
 Phát triển chuỗi giá trị nông nghiệp tại Việt Nam Ngày 29/8 tại Hà Nội, Viện nghiên cứu chiến lược thương hiệu và cạnh tranh (BCSI) phối hợp cùng các bên liên quan, cùng với ... |
 Tìm giải pháp xử lý môi trường nông nghiệp nông thôn Việt Nam Vừa qua, tại Hà Nội, AnVietGroup phối hợp với các đối tác Nhật Bản đã tổ chức Hội thảo “Công nghệ vi sinh, khoáng và ... |
 Thúc đẩy chuyển đổi nông nghiệp sinh thái cho nông nghiệp Việt Nam Vừa qua, tại Hà Nội, Đại sứ quán Ý tại Việt Nam đã phối hợp Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc ... |
 mobiAgri đạt giải bạc Make in Vietnam 2024 lĩnh vực lĩnh vực nông nghiệp, tài nguyên môi trường Ngày 15/1/2024, tại Diễn đàn Quốc gia Phát triển Doanh nghiệp Công nghệ Số Việt Nam lần thứ VI, nền tảng nông nghiệp số mobiAgri ... |
