Điều Kiện Áp Dụng Iot Trong Ngành Nông Nghiệp Tại Việt Nam Và Giải Pháp Phát Triển Iot Trong Ngành Nông Nghiệp.pdf

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, chúng em xin được gửi lời cảm ơn đến giảng viên TS Đặng Xuân Thọđã giảng dạy trong chương trình học phần Dữ liệu lớn trong kinh tế và kinh doanh, Họcviện Chính sách và Phát triển, thầy đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức hữu íchvề Dữ liệu lớn trong kinh tế và kinh doanh làm cơ sở cho chúng em thực hiện tốt bài tiểuluận này.

Chúng em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Học viện đã luôn tạo điều kiện tốt nhấtcho chúng em được học tập học phần Dữ liệu lớn trong kinh tế và kinh doanh.

Trong quá trình làm tiểu luận, do kinh nghiệm và thời gian còn hạn chế nên bài làmkhó tránh được những thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự góp ý từ thầy để đề tàicủa nhóm chúng em được hoàn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỤC LỤC 2

CHƯƠNG I: 4

TỔNG QUAN VỀ INTERNET OF THINGS (IoT) 4

1.1 Khái niệm Internet of Things 4

1.2 Cấu trúc của IoT 4

1.3 Đặc tính cơ bản của IoT 5

1.4 Tầm quan trọng 5

CHƯƠNG 2: 7

THỰC TRẠNG CỦA ỨNG DỤNG IOT TRONG NGÀNH NÔNG NGHIỆP TẠI VIỆT NAM 7

2.1 Một số khái niệm về IoT trong ngành nông nghiệp 7

2.2 Tiềm năng ngành nông nghiệp tại Việt Nam 7

2.3 Ứng dụng IoT vào lĩnh vực nông nghiệp 8

2.4 Lợi ích khi ứng dụng Iot trong nông nghiệp 8

2.4.1 Hiệu quả vượt trội - Giải pháp nông nghiệp tối ưu 8

2.4.2 Phủ sóng nông nghiệp thông minh 9

2.4.3 Nhanh chóng, tiết kiệm thời gian - cải thiện tốc độ và thích nghi với điều kiện phức tạp 9

2.4.4.Giảm thiểu sử dụng tài nguyên - Tiết kiệm chi phí 9

2.4.5.Quy trình nuôi trồng sạch và an toàn hơn 9

2.4.6 Cải thiện chất lượng nông sản cho nông dân 9

2.5 Một số dự án, ứng dụng tiêu biểu đã và đang ứng dụng Iot của ngành nông nghiệp 9

LỜI MỞ ĐẦU

Sự kết hợp giữa công nghệ thông tin và ngành nông nghiệp đang mở ra một cánhcửa rộng lớn đầy tiềm năng và cơ hội Đề tài "Ứng dụng IoT trong ngành nông nghiệp"không chỉ đại diện cho sự hòa nhập của hai lĩnh vực này mà còn phản ánh sự tiến bộ vàsự cần thiết trong bối cảnh thế giới ngày càng đòi hỏi sự hiệu quả, bền vững và thôngminh trong sản xuất nông nghiệp.

Ngày nay, khi dân số thế giới không ngừng tăng lên và tài nguyên thiên nhiên trởnên khan hiếm, ngành nông nghiệp đối diện với áp lực lớn để sản xuất thực phẩm đủ đểcung ứng cho toàn thế giới, đồng thời đảm bảo rằng quy trình sản xuất không gây hại chomôi trường Điều này đặt ra một thách thức đầy thách thức và đồng thời mở ra cơ hộikhám phá các giải pháp sáng tạo để nâng cao hiệu suất trong ngành nông nghiệp.

Công nghệ IoT (Internet of Things - Internet của Mọi Vật) xuất phát từ ý tưởng kếtnối mọi thứ thông qua internet và cho phép truyền dữ liệu và điều khiển từ xa Điều nàyđã tạo ra một bức tranh mới về cách chúng ta quản lý và tối ưu hóa sản xuất nông nghiệp.Sử dụng cảm biến thông minh, thiết bị kết nối và phần mềm quản lý thông tin, IoT có khảnăng giúp nông dân quản lý, theo dõi và điều chỉnh quy trình chăm sóc cây trồng mộtcách chi tiết và hiệu quả.

Chúng ta đã bước vào một thời đại mà việc thu thập dữ liệu về điều kiện môitrường, sức kháng của cây trồng, hoặc cảnh báo về các rủi ro như sâu bệnh và thiên taikhông còn là điều khó khăn IoT đang biến giấc mơ của một nông nghiệp thông minh vàbền vững thành hiện thực, và trong đề tài này, chúng ta sẽ khám phá cách mà công nghệnày định hình và cải thiện tương lai của ngành nông nghiệp.

Kết cấu đề tài gồm 3 chương:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ INTERNET OF THINGS (IoT)

CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG CỦA ỨNG DỤNG IOT TRONG NGÀNH NÔNGNGHIỆP TẠI VIỆT NAM

CHƯƠNG 3: ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG IOT TRONG NGÀNH NÔNG NGHIỆP TẠIVIỆT NAM VÀ GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN IOT TRONG NGÀNH NÔNG NGHIỆP.

Theo Liên minh Viễn thông thế giới (ITU) 2015, IoT kết nối các vật thể theo cả 2cách thông minh và có cảm nhận, thông qua sự phát triển kỹ thuật của các công nghệnhận dạng vật thể qua sóng vô tuyến RFID, công nghệ cảm biến, công nghệ thông minhvà công nghệ nano (thu nhỏ vật thể) IoT là một cơ sở hạ tầng mang tính toàn cầu cho xãhội thông tin, mang đến những dịch vụ tiên tiến bằng cách kết nối các “đồ vật” (cả vật lýlẫn ảo) dựa trên sự tồn tại của thông tin, khả năng tương tác của các thông tin đó và dựatrên các công nghệ truyền thông Thông qua việc khai thác khả năng nhận diện, thu thậpdữ liệu, xử lý và công nghệ truyền thông, các hệ thống IoT cung cấp dịch vụ cho nhiềuloại ứng dụng khác nhau, đồng thời, đảm bảo tính bảo mật và quyền riêng tư Từ đó, IoTcó thể được coi là một xu thế của công nghệ và là một khuynh hướng phát triển của xãhội.

Như vậy có thể thấy xung quanh chúng ta đâu cũng có sự xuất hiện của các thiết bịIoT: máy tính, điện thoại di động cảm biến, ô tô cảm biến nhiệt, các thiết bị gia dụng cảmứng nhiệt, các hệ thống tự động hóa Sự xuất hiện của các thiết bị IoT giúp bổ sung mộtmức độ thông minh kỹ thuật số tới các thiết bị thụ động khác, cho phép chúng tự độngthu thập, trao đổi thông tin tự động mà không cần sự can thiệp của con người, giúp tối ưuhóa giữa hai thế giới vật lỹ và kỹ thuật số.

Nhìn chung vẫn chưa có một định nghĩa chung nào về IoT, mà các tổ chức, doanhnghiệp đều đưa ra những định nghĩa, cách giải thích riêng Nhưng có thể tạm hiểu,Internet of Things là khi tất cả mọi thứ đều được kết nối với nhau qua mạng Internet, khiđó người dùng có thể kiểm soát mọi đồ vật của mình qua mạng chỉ bằng một thiết bịtrung gian thông minh như smartphone, máy tính PC hay đồng hồ thông minh.

1.2 Cấu trúc của IoT

* Một hệ thống IoT sẽ bao gồm có 4 thành phần chính:- Thiết Bị (Things).

- Trạm Kết Nối (Gateways).

- Hạ Tầng Mạng (Network and Cloud).

- Bộ Phân Tích Và Xử Lý Dữ Liệu (Services-creation and Solution Layers).

1.3 Đặc tính cơ bản của IoT

* Hệ thống IoT bao gồm các đặc tính sau:

- Tính không đồng nhất: các thiết bị trong IoT là không đồng nhất vì nó có phầncứng khác nhau cũng như network khác nhau Các thiết bị giữa các network có thể tươngtác với nhau nhờ vào sự liên kết của các network.

- Tính kết nối liên thông (interconnectivity): với hệ thống IoT thì bất cứ điều gì, vậtgì, máy móc gì cũng có thể kết nối với nhau thông qua mạng lưới thông tin và cơ sở hạtầng liên lạc tổng thể.

- Những dịch vụ liên quan đến “Things”: hệ thống IoT có khả năng cung cấp cácdịch vụ liên quan đến “Things” chẳng hạn như bảo vệ sự riêng tư và nhất quán giữaPhysical Thing và Virtual Thing Để cung cấp được dịch vụ này, cả công nghệ phần cứngvà công nghệ thông tin (phần mềm) sẽ phải thay đổi.

- Sẽ có quy mô lớn: Sẽ có một số lượng rất lớn các thiết bị, máy móc, được quản lývà giao tiếp với nhau Số lượng này lớn hơn nhiều so với số lượng máy tính kết nốiInternet hiện nay Số lượng các thông tin được truyền bởi thiết bị sẽ lớn hơn nhiều so vớiđược truyền bởi con người.

- Có thể thay đổi linh hoạt: các trạng thái của các thiết bị điện tử, máy móc có thể tựđộng thay đổi như ngủ và thức dậy, kết nối hoặc bị ngắt, vị trí thiết bị đã thay đổi và tốcđộ đã thay đổi…Hơn nữa, số lượng thiết bị có thể tự động thay đổi tùy vào cách màchúng ta muốn.

1.4 Tầm quan trọng

IoT không còn là một dự đoán, một xu thế nữa mà là một cuộc cách mạng phát triểnvà ứng dụng công nghệ mới đang diễn ra như vũ bão trên toàn thế giới, trong vòng 5-10năm tới sẽ phát triển ổn định, mang lại hiệu quả cao.

IoT là một xu thế tất yếu, thị trường IoT hiện đã phát triển và dự kiến sẽ phát triểnmạnh mẽ trong những năm tiếp theo IoT có tiềm năng để thay đổi thế giới dựa trên nềntảng Internet IoT đã cho phép thông tin được chia sẻ và quyết định được thực hiện màkhông cần sự can thiệp nhiều của con người Nó đã cho phép tiết kiệm rất lớn về nguồnlực vật chất, thời gian và nhân lực.

Xu thế phát triển của IoT đã được các tổ chức, các công ty lớn trên thế giới đềukhẳng định sẽ phát triển mạnh trong thời gian tới với khoảng từ 30 tỷ đến 50 tỷ thiết bị vàđược ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống như: nhà thông minh, thành phốthông minh, y tế, nông nghiệp, công nghiệp thông minh,

CHƯƠNG 2:

THỰC TRẠNG CỦA ỨNG DỤNG IOT TRONG NGÀNH NÔNG NGHIỆP TẠIVIỆT NAM

2.1 Một số khái niệm về IoT trong ngành nông nghiệp

Ngành nông nghiệp là một lĩnh vực kinh tế và khoa học liên quan đến việc trồngtrọt, chăn nuôi và sản xuất các sản phẩm từ nguồn tài nguyên tự nhiên như đất, nước, câytrồng, động vật và các loại vi sinh vật Ngành nông nghiệp cung cấp các nguồn thựcphẩm và nguyên liệu cho người tiêu dùng, đóng góp vào sản xuất hàng hóa và thu nhậpcho đất nước Nó cũng liên quan đến các khía cạnh như công nghệ nông nghiệp, quản lýnông nghiệp, kinh doanh nông nghiệp và bảo vệ môi trường.

Nông nghiệp công nghệ cao là nền nông nghiệp được áp dụng những công nghệmới vào sản xuất, bao gồm: công nghiệp hóa nông nghiệp (cơ giới hóa các khâu của quátrình sản xuất), tự động hóa, công nghệ thông tin, công nghệ vật liệu mới, công nghệ sinhhọc và các giống cây trồng, giống vật nuôi có năng suất và chất lượng cao, đạt hiệu quảkinh tế cao trên một đơn vị diện tích và phát triển bền vững trên cơ sở canh tác hữu cơ.

IoT trong nông nghiệp là các thiết bị thông minh, cảm biến được nối với điều khiểntự động trong suốt quá trình vận sản xuất canh tác góp phần tránh bị biến đổi khí hậu vàhiệu ứng nhà kính.

Thêm vào đó, ứng dụng IoT trong nông nghiệp giúp nâng cao sản lượng và chấtlượng sản phẩm, giảm sử dụng tài nguyên và chi phí, tối ưu hóa quy trình sản xuất Đồngthời, đảm bảo được sức khỏe cho cộng đồng.

-> Với mô hình nông nghiệp hiện đại, việc áp dụng IoT trong nông nghiệp đang làxu hướng toàn cầu Iot không chỉ giúp gia tăng năng suất và chất lượng, giảm chi phí vàtài nguyên mà còn có thể thu nhập, chuyển đổi số liệu, tổng hợp và phân tích thống kê.

2.2 Tiềm năng ngành nông nghiệp tại Việt Nam

Khi được ứng dụng công nghệ thông minh IoT vào các mô hình sản xuất, như trồngdưa lưới, cà chua, rau thủy canh…cho thấy công nghệ này rất tiềm năng và mang lại hiệuquả rõ rệt Trước kia, việc tưới nước, bón phân, phun thuốc, giám sát sự phát triển củacây, trái hay quan sát sự xuất hiện của sâu bệnh để có biện pháp phòng ngừa đều đượcthực hiện bằng mắt thường, bằng thủ công thì hiện nay, tất cả đều có máy móc thay thế.

Việc ứng dụng công nghệ IoT vào lĩnh vực nông nghiệp là vô cùng cần thiết để nềnnông nghiệp Việt Nam có thể bắt kịp với tốc độ phát triển của thế giới cũng như tạo ranhững sản phẩm đáp ứng được các tiêu chuẩn khắt khe ở các thị trường lớn trên thế giới.Công nghệ IoT trong nông nghiệp không chỉ giúp tối ưu hóa chi phí sản xuất nông nghiệpmà còn giúp thúc đẩy thương mại và tăng sự an toàn cho cả người sản xuất và người sửdụng sản phẩm

Theo Allied Market Research, thị trường IoT ngành nông nghiệp sẽ đạt quy mô 48tỷ trên toàn cầu trong năm 2025 cùng mức tăng trưởng hàng năm là 14,7% Một con sốấn tượng hứa hẹn công nghệ IoT sẽ làm thay đổi ngành nông nghiệp trong tương lai.

2.3 Ứng dụng IoT vào lĩnh vực nông nghiệp

Áp dụng công nghệ khoa học vào toàn bộ quá trình trong nông nghiệp (khép kín):Cụ thể là áp dụng công nghệ thông tin, điện tử, viễn thông vào các quá trình từ:

Chuẩn bị giống, đất,… Trồng trọt – chăn nuôi Thu hoạch Chế biến Bảoquản Phân phối Đến bàn ăn

Dữ liệu thu thập được phải tạo thành database ở quy mô lớn, để dần tự động hóađược cả quá trình

Nhà kính - hiện được sử dụng phổ biến ở nước ta, đặc biệt là ở Đà Lạt - nơi có lợithế về khí hậu và thời tiết Nhà kính ban đầu ra đời với mục đích giúp tách ly cây trồngvới điều kiện thời tiết bên ngoài Dần dần, được bổ xung thêm các hệ thống kiểm soát khíhậu bên trong nhà kính ( nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,…) và hệ thống điều khiển tưới Cóhai hệ thống như sau:

Hệ thống điều khiển tưới: Hệ thống bao gồm các thiết bị: đầu tưới nhỏ giọt hoặcđầu tưới phun sương/mưa, bộ châm phân, bộ điều khiển tưới… hệ thống giúp tướinước/phân một cách tiết kiệm, hiệu quả và đạt năng suất cao Giúp người nông dân giảmgiá thành chi phí sản xuất.

Hệ thống điều khiển vi khí hậu: Hệ thống bao gồm các cảm biến nhận biết nhiệtđộ, độ ẩm bên trong ( và bên ngoài) nhà kính, hệ thống quạt thông gió để đối lưu khôngkhí, hệ thống đèn chiếu sáng để có thể tăng cường ánh sáng khi cần thiết, trạm đo thời tiếtđể biết các thông số: cường độ bức xạ mặt trời, cảnh báo mưa, tốc độ gió, lưu lượng mưa,… Mục đích giúp nhà kính duy trì ở điều kiện mong muốn.

Việc áp dụng khoa học công nghệ IoT trong nông nghiệp này góp phần giảm thiểuchi phí nhân công, giá thành đầu vào thông qua việc sử dụng hợp lý phân bón, nguồnnước và nâng cao chất lượng của cây trồng bên trong, đưa nền nông nghiệp nước nhà lên1 tầm cao mới, có vị thế trên thị trường nông sản quốc tế.

2.4 Lợi ích khi ứng dụng Iot trong nông nghiệp

2.4.1 Hiệu quả vượt trội - Giải pháp nông nghiệp tối ưu

Hiện nay, đất nông nghiệp đang bị quy hoạch để đầu tư vào các dự án, khai thác tàinguyên, khu công nghiệp,… Làm cho diện tích đất nông nghiệp ngày càng giảm đi Songsong với đó thì nhu cầu về lương thực thực phẩm của thế giới ngày càng tăng Đất đaingày càng đi xuống do khâu canh tác không đúng kỹ thuật, thiếu khoa học, cộng thêmbiến đổi khí hậu.

Trước tình hình đó, ứng dụng IoT vào nông nghiệp ra đời giúp người nông dân kiểmsoát, theo dõi sản phẩm và điều kiện cũng như tình hình canh tác theo thời gian thực IoTtrong nông nghiệp thu nhập các thông tin, số liệu và dự đoán trước các vấn đề như dịchbệnh, sự phát triển của cây,… Để người nông dân đưa ra quyết định kịp thời

Áp dụng IoT vào nông nghiệp giúp tiết kiệm được thời gian và công sức lao độnghơn thông qua quy trình tự động hóa Như tưới cây, bón phân, robot thu hoạch tự động,…

2.4.2 Phủ sóng nông nghiệp thông minh

Đáp ứng nhu cầu về lượng thực và việc đô thị hóa ngày càng tăng Các mô hìnhtrồng cây, rau trong nhà kính và thủy canh ra đời dựa trên IoT trong nông nghiệp để cungứng kịp thời cho thị trường các sản phẩm loại trái cây và rau ngắn ngày ví dụ như xà lách,rau muống, dâu tây,… Hệ thống nông nghiệp thông minh kết hợp với chu trình khép kíncho phép trồng trọt ở mọi nơi như ban công, sân thượng,… để phục vụ cho đời sống hằngngày.

2.4.3 Nhanh chóng, tiết kiệm thời gian - cải thiện tốc độ và thích nghi với điều kiện phức tạp

Với sự hỗ trợ từ công nghệ thông minh của IoT ứng dụng vào trong nông nghiệpgiúp theo dõi và dự đoán được các thay đổi về thời tiết, độ ẩm, chất lượng không khí, tìnhhình phát triển và dịch bệnh của vườn cây Nhờ sự tiện ích đó, môi trường sống và pháttriển của cây trong từng giai đoạn đều ở mức lý tưởng Qua đó, giúp cây phát triển nhanhchóng và ít bị sâu bệnh hại.

2.4.4.Giảm thiểu sử dụng tài nguyên - Tiết kiệm chi phí

Ứng dụng IoT trong nông nghiệp đã được lập trình sẵn các chế độ để tối ưu hóaviệc sử dụng các tài nguyên như nước, đất đai, năng lượng Thực hiện canh tác dựa trênhệ thống cảm biến giúp người nông dân phân bổ tài nguyên đồng đều và chính xác Giúptiết kiệm được chi phí và đem lại hiệu quả cao hơn

2.4.5.Quy trình nuôi trồng sạch và an toàn hơn

Hệ thống IoT trong nông nghiệp ứng dụng không chỉ giúp giảm thiểu việc sử dụngtài nguyên mà còn giảm thiểu sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón hóa học Điều nàyhướng đến sản phẩm cuối cùng tới người tiêu dùng sẽ sạch và đảm bảo an toàn hơn

2.4.6 Cải thiện chất lượng nông sản cho nông dân

Hình thức sản xuất nông nghiệp dựa trên công nghệ hiện đại thông minh giúp giatăng sản lượng và chất lượng hơn Như việc sử dụng cảm biến, giám sát bằng máy baykhông người lái và lập bản đồ trang trại để theo dõi sự phát triển cũng như tình hình sâubệnh.

2.5 Một số dự án, ứng dụng tiêu biểu đã và đang ứng dụng Iot của ngành nôngnghiệp

2.5.1.Dự án VinEco

VinEco, một phần của Tập đoàn Vingroup tại Việt Nam, đã triển khai nhiều dự ánIoT trong ngành nông nghiệp Dự án "VinEco Farm" sử dụng hệ thống cảm biến để giámsát và điều khiển các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ và ánh sáng cho các khu vườn thủy canhvà trồng rau sạch Hệ thống này giúp tăng năng suất, chất lượng sản phẩm và giảm tiêuthụ nước.

2.5.2.Dự án AquaCrop

Dự án AquaCrop là một dự án nghiên cứu và phát triển ứng dụng IoT trong ngànhnông nghiệp thủy sản Nó tập trung vào việc giám sát và quản lý ao nuôi thủy sản thôngqua việc sử dụng cảm biến để đo lường các thông số như chất lượng nước, mật độ thứcăn, và nhiệt độ, đồng thời tự động cung cấp thông báo khi phát hiện vấn đề sức kháng.

2.5.3 Dự án Grow Asia

Grow Asia là một nỗ lực hợp tác giữa các tổ chức quốc tế và Việt Nam nhằm nângcao năng suất và bền vững trong nông nghiệp Dự án này sử dụng IoT để giám sát vàquản lý sản xuất lúa mì ở các vùng nông thôn Nó cung cấp dữ liệu về điều kiện môitrường và nhu cầu cây trồng để nông dân có thể ra quyết định chính xác hơn về chăm sóccây trồng.

2.5.4 Dự án AquaCrop Smart Pond:

AquaCrop Smart Pond là một giải pháp IoT dành cho người nuôi tôm và cá tại ViệtNam Nó sử dụng cảm biến đo lường chất lượng nước, mức nước, nhiệt độ và oxygentrong ao nuôi, cho phép nông dân theo dõi và điều chỉnh môi trường ao nuôi để tối ưuhóa điều kiện nuôi trồng và giảm rủi ro dịch bệnh.