Sinh viên thiết kế hệ thống tự động tưới khi cây "khát" nước

Các cảm biến được lắp trong hệ thống cho phép nhận biết vị trí cây gặp vấn đề, tự động tưới và báo tin cho chủ vườn.

Cuối năm 2017, khi thực tập tại một trang trại cây trồng ở Israel, Đỗ Ngọc Minh sinh viên Khoa Tự động hóa, Học Viện Nông nghiệp Việt Nam rất ngạc nhiên khi nhân viên tại đây không cần phải xuống trang trại nhưng vẫn biết rõ ống nước ở khu vực nào bị hỏng và vườn nào chưa được tưới đủ nước. Tìm hiểu mới biết tại đây đã áp dụng công nghệ điều khiển tự động hóa trong tưới tiêu. Trở về nước, Minh trao đổi với giáo viên và một số kỹ sư để tìm hiểu thêm về công nghệ IoT, cảm biến không dây, lên mô hình và đưa vào hệ thống tưới tiêu.

Ý tưởng đó nhanh chóng thành hiện thực chỉ sau một năm. Tháng 4/2019 nhóm nghiên cứu đã lắp thử nghiệm tại vườn cà chua trong Học viện đã thể hiện rõ sự khác biệt. Vườn cà chua được lắp hệ thống tự động tưới có tỉ lệ mọc mầm và nảy nhánh tăng 5%, khả năng chống lại sâu hại của cây cũng được cải thiện hơn so với cách tưới truyền thống. 

Mô hình tưới tiêu tự động ứng dụng công nghệ IoT. (Ảnh: NX).

Khi thiết kế hệ thống, nhóm nghiên cứu đã vận dụng các kiến thức chuyên ngành tự động hóa và nhờ tư vấn của kỹ sư nông nghiệp, sử dụng các bộ cảm biến không dây đặt ở nhiều vị trí khác nhau. Bộ cảm biến gồm các bo mạch, module điều khiển và module kết nối với hệ thống quản lý thông tin trên điện thoại hoặc máy tính. Vị trí cảm biến sẽ được tính toán và lắp đặt tại những nơi áp suất nước không ổn định. "Khó nhất là tìm ra phương thức kết nối các cảm biến để mô hình có thể vận hành nhanh và tối ưu. Chỉ cần một bộ phận cảm biến gặp trục trặc cũng có thể dẫn tới sai số áp suất nước được tưới", trưởng nhóm nghiên cứu chia sẻ.

Những khó khăn này được khắc phục, hệ thống thiết kế đã cải thiện độ chính xác về thời gian tưới và lượng nước tưới bằng công nghệ tự động hóa, hướng tới nông nghiệp thông minh. Bộ cảm biến sẽ giám sát lượng nước đưa vào và thoát ra trong vườn trồng, xác định vị trí cây trồng gặp vấn đề. Trong trường hợp chưa cung cấp đủ lượng nước cho cây trồng, cảm biến sẽ báo về điện thoại và yêu cầu người dùng khởi động hệ thống tưới cây. Hệ thống cũng tự động báo lại tín hiệu để khóa van nước sau khi đạt độ ẩm theo thiết kế.

Để thương mại hóa sản phẩm, nhóm nghiên cứu dự định giới thiệu hệ thống tới một số nhà vườn. Nếu khả thi, nhóm sẽ lên kế hoạch xin hỗ trợ một bên công ty công nghệ IoT để lắp ráp diện rộng. Nhóm cũng ấp ủ thiết kế một phần mềm phát hiện sớm sâu bệnh trên cây trồng bằng xử lý hình ảnh. Phần mềm sẽ xử lý hình ảnh cây trồng bằng dữ liệu đầu vào được cài sẵn trên điện thoại hoặc máy tính, giúp chủ vườn có thể tìm ra nguyên nhân gây hại, từ đó giảm thiểu chi phí chăm sóc.