Chuyển đổi số trong nông nghiệp là quá trình ứng dụng các công nghệ số vào mọi hoạt động nông nghiệp truyền thống, từ sản xuất đến chế biến, phân phối và tiêu thụ. Mục tiêu của chuyển đổi số trong nông nghiệp là nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả và khả năng cạnh tranh của ngành nông nghiệp. Chuyển đổi số nông nghiệp bao gồm việc sử dụng các công nghệ thông tin, cảm biến, trí tuệ nhân tạo (AI), học máy, Internet of Things (IoT),...

Các ứng dụng của chuyển đổi số trong nông nghiệp có thể bao gồm việc thu thập dữ liệu từ cảm biến để giám sát và quản lý cây trồng, độ ẩm đất, chất lượng không khí và sức khỏe của vật nuôi.

Trong “Chương trình chuyển đổi số quốc gia đến năm 2025, định hướng đến năm 2030”, nông nghiệp được xem là một trong 8 lĩnh vực được ưu tiên trong công cuộc chuyển đổi số. Dù hiện tại, quá trình này đã đạt những thành tựu nhất định, song vẫn còn tồn tại nhiều thách thức, các hoạt động canh tác, sản xuất phần lớn vẫn còn được thực hiện dựa trên kinh nghiệm của nông dân.

Trước xu thế chuyển đổi số nông nghiệp đang phát triển từng ngày, em Diệp Gia Phúc học sinh lớp 8, trường THCS Dương Kỳ Hiệp, thành phố Sóc Trăng đã xây dựng giải pháp “Khu vườn thông minh” với mục tiêu xây dựng mô hình phát triển hệ thống chăm sóc cây trồng thông minh kết hợp tự động hoá và trí tuệ nhân tạo AI.

Trong mô hình này, tác giả khéo léo kết hợp nhiều cảm biến để ghi nhận dữ liệu các thông số môi trường, phân tích, so sánh với các dữ liệu chuẩn, từ đó kích hoạt các thiết bị khác hoạt động, cũng như cảnh báo khi cần thiết. Các thiết bị cảm biến có các chức năng, như: cảm biến độ ẩm; cảm biến nhiệt độ, cảm biến ánh sáng. Các thiết bị hỗ trợ được sử dụng trong mô hình: công tắc điện tử Relay có thể điều khiển đóng ngắt thông qua lập trình; màn hình LCD 1602 có kèm module I2C sử dụng driver HD44780; công tắc wifi Hunonic Lahu là thiết bị điều khiển thông minh cho phép người dùng vận hành đèn và các thiết bị điện tử qua điện thoại; Kit Camera AI version 2 được dùng để nhận diện hình ảnh, stream video, xử lý các mô hình AI và có hỗ trợ chạy mô hình AI của Google Teachable Machine, phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Một số tính năng chính của mô hình khi vận hành

- Hệ thống khu vườn thông minh có sử dụng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không khí, độ ẩm đất. Kết quả đo được thể hiện qua màn hình LCD tại khu vườn, nhà điều hành và thể hiện qua máy tính, điện thoại thông minh có kết nối internet. Khi nhiệt độ, độ ẩm vượt quá giá trị cài đặt, hệ thống quạt, phun sương, bơm nước sẽ tự động bật để làm mát, tạo ẩm kịp thời.

- Hệ thống cảm biến ánh sáng, tự động bật đèn khi trời tối và tắt khi trời sáng. Hệ thống rất hữu ít đối với các loại cây trồng cần ánh sáng vào ban đêm. Có thể điều chỉnh độ sáng cần thiết cho từng loại cây trồng, trong từng giai đoạn cây phát triển.

- Hệ thống có thể điều chỉnh đèn, quạt, động cơ phun sương, phun thuốc, bón phân bằng giọng nói hoặc cài đặt hẹn giờ hoạt động cho từng thiết bị và tự động tắt.

- Phát hiện người lạ bằng Camera AI và cảnh cáo. Khi phát hiện người quen thì bật đèn ánh sáng trắng, và ngược lại người lạ thì bật đèn ánh sáng đỏ và phát còi cảnh báo, giúp đề phòng chống trộm.

- Biến camera máy tính thành camera AI nhận dạng các loại trái cây và sâu bệnh.

Hiệu quả, lợi ích từ mô hình đem lại

- Tăng năng suất cây trồng. Việc thu thập dữ liệu thường xuyên, liên tục thông qua các cảm biến giúp theo dõi, nhận biết, điều chỉnh kịp thời các yếu tố tác động đến quá trình sinh trưởng, phát triển, giúp cây trồng phát triển khoẻ mạnh, cho năng suất cao.

- Tiết kiệm thời gian, chi phí, công sức. Sử dụng công nghệ thông minh giúp phát hiện và cung cấp nước, phân bón với một lượng cần thiết giúp tiết kiệm chi phí.

- Hiệu qua về xã hội. Khu vườn thông minh là một công cụ giáo dục, giúp những người trẻ tuổi tìm hiểu, tiếp cận việc ứng dụng công nghệ số, IoT... phát triển các kỹ năng cần thiết trong tương lai.

- Khả năng áp dụng. Mô hình hoàn toàn linh động, có thể ứng dụng cho nhiều nơi như; tại nhà; nông trại. Ngoài ra, có thể làm mô hình để giảng dạy, nghiên cứu, thí nghiệm...

Giải pháp “Khu vườn thông minh” với nhiều tính năng ưu việt đã được Hội đồng Giám khảo đánh giá cao và được Ban Tổ chức trao giải nhất tại Cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng tỉnh lần thứ XIII năm 2024 và được chọn là một trong mười giải pháp dự Cuộc thi toàn quốc lần thứ 20 năm 2024.

Minh Thành