Xây dựng giải pháp ứng dụng công nghệ IOT và thuỷ canh hồi lưu trong sản xuất sạch đạt tiêu chuẩn Vietgap

Bài viết nghiên cứu ứng dụng công nghệ IoT và thuỷ canh hồi lưu để biến mô hình trồng rau thuỷ canh trở thành mô hình nông nghiệp công nghệ cao sử dụng những cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, pH, EC để kiểm soát tốt nồng độ dinh dưỡng và kết nối mạng 3G, wifi để tự giám sát mọi nơi, mọi lúc, tạo ra điều kiện sinh trưởng lý tưởng nhất cho rau thuỷ canh.

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(120).2017, QUYỂN 51 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT VÀ THUỶ CANH HỒI LƯU TRONG SẢN XUẤT SẠCH ĐẠT TIÊU CHUẨN VIETGAP DESIGNING SOLUTIONS TO IOT TECHNOLOGY AND HYDROPONIC RECOVERY APPLICATION TO CLEANING MANUFACTURE WITH VIETGAP STANDARD Chử Đức Hoàng1, Đặng Xn Trường2, Hồng Thị Yến Mai2, Nguyễn Đình Thành3 Bộ Khoa học Công nghệ; hoangcd@most.gov.vn; Công ty Cổ phần Hachi; truongdx@hachi.com.vn, maihy@hachi.com.vn Công ty Cổ phần Đầu tư Xây dựng Sản xuất Kỹ thuật Wintech; thanhlecture@gmail.com Tóm tắt - Mơ hình trồng rau phương pháp thuỷ canh mơ hình canh tác khơng dùng đất, trồng giá thể hấp thụ trực tiếp dinh dưỡng từ bể chứa sử dụng dinh dưỡng dạng hoà tan tuỳ theo kỹ thuật mà ngâm toàn phần dinh dưỡng dung dịch Tuy nhiên, mơ hình trồng rau thuỷ canh cịn tồn nhiều bất cập khó kiểm soát nồng độ dinh dưỡng, pH điều kiện sinh trưởng tốt cho rau Chúng nghiên cứu ứng dụng công nghệ IoT thuỷ canh hồi lưu để biến mơ hình trồng rau thuỷ canh trở thành mơ hình nơng nghiệp cơng nghệ cao sử dụng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, pH, EC để kiểm soát tốt nồng độ dinh dưỡng kết nối mạng 3G, wifi để tự giám sát nơi, lúc, tạo điều kiện sinh trưởng lý tưởng cho rau thuỷ canh Abstract - The hydroponic vegetable cultivation model is a landless farming model where the plant is grown on a substrate that directly absorbs nutrients from the nutrient solution tank in dissolved form and, depending on the technique, Kit or a portion of the nutrient solution However, the current model of hydroponic vegetable cultivation still has many inadequacies such as the difficulty in controlling the nutrient content, pH and the best growing conditions for vegetables We have studied the application of IOT and hydroponic technology to turn the hydroponic vegetable cultivation into a high-tech agricultural model using temperature, humidity, light, pH and EC sensors, nutritional control and 3G network connectivity, wifi to self-monitor everywhere, at all times, creating the ideal growth conditions for hydroponic vegetables Từ khóa - thuỷ canh hồi lưu; trồng rau không dùng đất; nông nghiệp công nghệ cao; rau thuỷ canh; ứng dụng di động nông nghiệp Key words - hydroponic recovery; growing vegetables without soil; high-tech agriculture; hydroponic vegetables; mobile applications in agriculture Đặt vấn đề Rau là loa ̣i thực phẩ m không thể thiế u đư đời số ng hằng ngày Cùng với thức ăn động vật, rau cung cấ p những dinh dưỡng cầ n thiế t cho sự tồ n ta ̣i và phát triể n của người, đặc biệt là các vitamin, các axít hữu cơ, chấ t khoáng Theo tính toán của nhiề u nhà dinh dưỡng ho ̣c, muố n cơ thể hoa ̣t động bình thường cầ n cung cấ p 2.300 2.500 kcal mỗi ngày, đó phải có 250 - 300 gam rau (tương đương với 7,5 - kg/tháng hay 90 - 108 kg/năm) Tuy nhiên, thực tế vẫn còn rấ t nhiề u người trồ ng rau không tuân thủ quy trình kỹ thuật, la ̣m du ̣ng thuố c bảo vệ thực vật, kích thích sinh trưởngphân bón hóa ho ̣c Mơ hình trồng rau bằng phương pháp thuỷ canh mơ hình canh tác khơng dùng đất, trồng giá thể hấp thụ trực tiếp dinh dưỡng từ bể chứa sử dụng dinh dưỡng dạng hoà tan tuỳ theo kỹ thuật mà ngâm toàn phần dinh dưỡng dung dịch Hình Hệ thống trồng rau thuỷ canh thông qua smartphone Hachi Hình Tình hình nghiên cứu cơng nghệ thủy canh giới Điểm qua việc nghiên cứu trồng rau thủy canh, thấy, từ năm 1966 đến có 500 sáng chế kỹ thuật trồng thủy canh Nhật Bản nước vượt lên dẫn đầu với khoảng 260 sáng chế, chiếm 47% Theo sau Hàn Quốc với 103 sáng chế, chiếm 19%, Mỹ với 46 sáng chế, chiếm 9% [1] Ưu điểm của trồ ng bằ ng phương pháp thủy canh là: • Có thể chủ động điề u chỉnh dinh dưỡng cho cây, loa ̣i dinh dưỡng đươ ̣c cung cấ p theo yêu cầ u của từng loa ̣i rau, có thể loa ̣i bỏ chấ t gây ̣i cho khơng có chấ t tờ n dư từ vu ̣ trước • Tiế t kiệm nước, sử du ̣ng trực tiế p nước du ̣ng cu ̣ đựng dung dich ̣ nên nước khơng bi ̣ thấ t ngấ m vào đấ t hoặc bố c hơi [2] • Giảm chi phí nhân cơng khơng phải làm một số khâu như làm đấ t, làm cỏ, vun xới tưới nước Dễ trùng chỉ cầ n rửa bằ ng formaldehyt loãng nước sa ̣ch 52 Chử Đức Hoàng, Đặng Xuân Trường, Hoàng Thị Yến Mai, Nguyễn Đình Thành Ha ̣n chế sử du ̣ng thuố c bảo thực vật điề u chỉnh đươ ̣c hàm lươ ̣ng dinh dưỡng nên ta ̣o sản phẩ m rau an tồn • Trờ ng đươ ̣c rau trái vu ̣ điề u khiể n đươ ̣c yế u tố môi trường Nâng cao năng suấ t chấ t lươ ̣ng rau, năng suấ t rau có thể tăng từ 25 – 500% [3] Hiểu điều này, Công ty Cổ phần Công nghệ cao Hachi Việt Nam đưa ứng dụng cơng nghệ 4.0 vào mơ hình thuỷ canh, để biến mơ hình trồng rau thuỷ canh trở thành mơ hình nơng nghiệp cơng nghệ cao sử dụng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, pH, EC để kiểm soát tốt nồng độ dinh dưỡng, kết nối mạng 3G, wifi để tự giám sát nơi, lúc, tạo điều kiện sinh trưởng lý tưởng cho rau thuỷ canh Người nông dân không cần phải có mặt 24/7 trang trại mà kiểm sốt thơng số đầu vào nồng độ dinh dưỡng, pH, nhiệt độ, độ ẩm để tối ưu suất giảm thiểu rủi ro, hướng đến nơng nghiệp xác Nơng nghiệp cơng nghệ cao 2.1 Vai trị nơng nghiệp cơng nghệ cao Tớ c độ thi ̣ hóa ở nước ta những năm gầ n tăng lên nhanh, sau Việt Nam gia nhập Tổ chức Thương ma ̣i Thế giới (WTO) Các nước phát triể n như Việt Nam, Trung Q́ c có khoảng hơn 30% tổ ng số dân cả nước số ng ở khu vực đô thi.̣ Đô thi ̣ hố đờ ng nghiã với việc đất nơng nghiệp ngày bi ̣thu he ̣p Trong giai đoa ̣n từ năm 2001 đế n 2007, diện tích đấ t nơng nghiệp bi ̣thu hồ i sử du ̣ng cho mu ̣c đích phi nơng nghiệp lên đế n nửa triệu ha, trung bình năm đất nơng nghiệp bi ̣mấ t khoảng 10 ngàn Để đáp ứng nhu cầ u về sản phẩ m nông nghiệp ngày tăng, việc suy nghi ̃ tìm hướng canh tác công nghệ cao đảm bảo nâng cao hiệu quả kinh tế sản phẩ m cho đơn vi ̣ diện tích đấ t canh tác điề u rấ t cầ n thiế t Mơ hình thuỷ canh lựa chọn phù hợp cho định hướng phát triển nơng nghiệp cơng nghệ cao, kiểm sốt yếu tố đầu vào dinh dưỡng, trồng khơng cần đất Có thể canh tác địa hình, phù hợp với vùng đất bị ô nhiễm, hạn mặn, đô thị diện tích hẹp… 2.2 Công nghệ thuỷ canh hồi lưu Trồng rau theo phương pháp thủy canh giúp tối ưu chất dinh dưỡng cần thiết cho cây, tạo suất môi trường lý tưởng cho phát triển Số lượng rau thu hoạch mỗi đơn vị nhiều cách thông thường Phương pháp thủy canh hồi lưu (hay cịn gọi thủy canh động) mơ hình trồng rau thiết kế với hệ thống thùng chứa ống thủy canh Dung dịch dinh dưỡng thủy canh bơm từ thùng chứa dung dịch khắp ống, phần dư lại luân chuyển thùng chứa ban đầu Quá trình diễn liên tục nên gọi thủy canh hồi lưu So với mơ hình thủy canh tĩnh thủy canh dạng bấc, mơ hình thủy canh hồi lưu giúp dễ hấp thụ dinh dưỡng phát triển tốt Một vài mơ hình ứng dụng công nghệ cao vào trồng rau thủy canh với hệ thống bơm tự động hẹn Điều giúp tiết kiệm đến 70% sức lao động so với cách thông thường Như vậy, giúp bạn chủ động thời gian chăm sóc kiểm sốt độ tăng trưởng thích hợp cho trồng thủy canh phát triển tốt Hệ thống thủy canh hồi lưu hoạt động hoàn tồn tự động Hoạt động theo chu trình khép kín khơng cần đất nên có sâu bệnh hại đến Nên bạn không cần phải tốn nhiều thời gian cơng sức vào việc chăm sóc trồng Ngoài việc xem qua hệ thống dung dịch mỗi tuần từ đến lần thu hoạch thành bạn khơng phải thời gian cho việc chăm sóc, tưới nước, bắt sâu bệnh hay cải tạo hệ thống Chính thế, mơ hình thích hợp với người khơng có nhiều thời gian muốn tự tạo vườn rau cho gia đình Mặc dù thời gian đầu, chi phí lắp đặt cho hệ thống hồi lưu thường cao so với hệ thống thủy canh khác q trình ni trồng Phương pháp thủy canh hồi lưu lại giúp bạn tiết kiệm nhiều khoản chi phí Ví dụ chi phí dinh dưỡng cho trồng, chi phí mua máy sục khí, chi phí mua thuốc trừ sâu bệnh [4] Phương pháp cho suất cao từ đến lần so với phương pháp trồng truyền thống Cây trồng phát triển đồng tuyệt đối an toàn với sức khỏe người Với phương pháp trồng rau này, bạn áp dụng cho mơ hình trồng rau khác nhau, từ mơ hình nhỏ lẻ hộ gia đình đến mơ hình trang trại với quy mơ rộng lớn Hình Triển khai hệ thống trồng rau dung công nghệ thuỷ canh hồi lưu Thủy canh hồi lưu thủy canh tĩnh có sự khác tuổi thọ, chi phí đầu tư suất • Về tuổi thọ: Thủy canh hồi lưu thường có tuổi thọ cao so với thủy canh tĩnh (trên 10 năm) [5] • Về chi phí đầu tư: Thủy canh tĩnh có chi phí đầu tư ban đầu thấp so với thủy canh hồi lưu • Về suất: Theo nghiên cứu thơng qua trình thực nghiệm, phương pháp trồng rau thủy canh hồi lưu cho suất cao so với phương pháp thủy canh tĩnh 2.3 Tiềm ứng dụng công nghệ thông tin lĩnh vực nông nghiệp công nghệ cao Việc ứng dụng công nghệ IoT 4.0 vào nông nghiệp chủ trương đắn Đảng Nhà nước khuyến khích thời điểm hội nhập cao nay, robot thay công việc người, bằng công nghệ IoT, AI Big data Tuy nhiên, việc áp dụng khái niệm vào thực tế hồn tồn khơng đơn giản, hiểu điều này, dự án Hachi phát triển kĩ sư cơng nghệ thơng tin, kĩ sư nông nghiệp, người trực tiếp làm việc với chủ vườn, chủ trang trại để tạo giải pháp tối ưu mang tính thực tiễn cao nhất, đủ đơn giản rẻ để người nơng dân tiếp cận [6] Q trình ứng dụng cơng nghệ thơng tin lĩnh vực ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(120).2017, QUYỂN nơng nghiệp cơng nghệ cao thực thông qua số giải pháp đổi sáng tạo như: • Thiết kế phần cứng, mạch, mã nhúng ứng dụng phiên IOS Android cho giải pháp nông nghiệp thông minh Hachi, ứng dụng tự động hoá dựa tảng IoT 4.0 vào trang trại thuỷ canh • Quy trình chăm sóc công thức dinh dưỡng hữu cho hệ thống thuỷ canh giúp đảm bảo nguồn dinh dưỡng an toàn, hữu tối ưu suất cho rau thuỷ canh Hình Ứng dụng di động điều khiển hệ thống trồng rau thông qua smartphone Chuỗi giá trị nông nghiệp sử dụng từ bắt đầu thiên niên kỷ mới, chủ yếu người làm lĩnh vực phát triển nông nghiệp nước phát triển Mặc dù khơng có định nghĩa thức sử dụng, thường đề cập đến tồn ch̃i hàng hố dịch vụ cần thiết cho sản phẩm nông nghiệp để di chuyển từ nông trại đến khách hàng cuối hay khách hàng đơn Mơ hình ch̃i giá trị nơng nghiệp ý tưởng thành phần liên kết kéo dài ch̃i sản xuất vận chuyển hàng hố tới khách hàng thông qua chuỗi hoạt động [8] 53 Giải pháp ứng dụng công nghệ IoT thuỷ canh hồi lưu sản xuất rau đạt tiêu chuẩn VietGap 3.1 Mơ hình hệ thống trồng rau thuỷ canh thơng qua smartphone Nhóm nghiên cứu đưa đề xuất ứng dụng công nghệ 4.0 vào mô hình thuỷ canh, để biến mơ hình trồng rau thuỷ canh trở thành mơ hình nơng nghiệp cơng nghệ cao, sử dụng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, pH, EC để kiểm soát tốt nồng độ dinh dưỡng kết nối mạng 3G, wifi để tự giám sát nơi, lúc, tạo điều kiện sinh trưởng lý tưởng cho rau thuỷ canh Người nông dân khơng cần phải có mặt 24/7 trang trại mà kiểm sốt thông số đầu vào nồng độ dinh dưỡng, pH, nhiệt độ, độ ẩm để tối ưu suất giảm thiểu rủi ro, hướng đến nông nghiệp xác Trong nhiều trang trại thuỷ canh nước mọc lên, thiếu giải pháp giúp người nơng dân tự động hố trang trại mình, kiểm sốt tối ưu suất thay dựa vào kinh nghiệm phán đốn Nhóm nghiên cứu nghiên cứu đưa giải pháp ứng dụng công nghệ IoT vào mơ hình trồng rau thuỷ canh sản xuất Ưu điểm hệ thống sử dụng cảm biến cơng nghệ điện tốn đám mây để theo dõi hầu hết yếu tố đầu vào ảnh hưởng đến suất rau thuỷ canh nồng độ chất rắn dinh dưỡng hoà tan nước (EC), độ pH, nguyên tố đa, trung vi lượng, nhiệt độ, độ ẩm, điều khiển hệ thống bơm, phun sương, cắt nắng Tất kiểm sốt 24/7 thơng qua ứng dụng smart phone Hình Sơ đồ tổng quát cách hoạt động hệ thống IoT Hình Chuỗi giá trị nông nghiệp thị trường Việt Nam Tuy nhiên, ch̃i dọc khơng có chức giải pháp khía cạnh quan trọng cách tiếp cận ch̃i giá trị cân nhắc ảnh hưởng ngang chuỗi giá trị cung cấp đầu vào tài chính, sự mở rộng hỗ trợ môi trường thuận lợi chung Cách tiếp cận trở nên hữu ích, đặc biệt nhà tài trợ, đó, đưa kết sự xem xét tất yếu tố ảnh hưởng đến chức người nông dân để gia nhập vào lợi nhuận thị trường, dẫn đến sự mở rộng chuỗi can thiệp Nó sử dụng nâng cấp ch̃i cho nhà tài trợ để nhận diện hội thị trường cho nhà nông dân nhỏ [7] Việc ln ln kiểm sốt yếu tố đầu vào giảm thiểu tối đa rủi ro mang đến lợi ích như: • Mơ hình canh tác, tiết kiệm diện tích suất cao từ 25 đến 500%; • Tiết kiệm đến 95% lượng nước sử dụng so với mơ hình thơng thường; • Ứng dụng công nghệ cảm biến để đo lường nồng độ dinh dưỡng, hạn chế tối đa việc tồn dư đạm (NO3); • Sử dụng hệ thống nhà màng lưới chắn côn trùng để giảm 100% việc phun sử dụng thuốc trừ sâu; • Phù hợp với chủ trương Đảng Nhà nước ứng dụng công nghệ cao vào nông nghiệp điều kiện hạn mặn, đất đai bị nhiễm bẩn 54 Chử Đức Hoàng, Đặng Xn Trường, Hồng Thị Yến Mai, Nguyễn Đình Thành Hình Giao diện ứng dụng Hachi smartphone Trên sở ứng dụng IoT vào mơ hình trồng rau thuỷ canh sản xuất, hệ thống bao gồm trang trại thuỷ canh diện tích 1.000 m2, sử dụng cảm biến HT120 đo nhiệt độ độ ẩm, cảm biến ánh sáng LS6B, cảm biến pH E360 cảm biến dinh dưỡng EC Murata Với sản phẩm Hachi triển khai thị trường, sai số đo sử dụng cảm biến HT120 đo nhiệt độ độ ẩm 0,5° (nhiệt độ) 1% (độ ẩm), sai số cảm biến pH E360 0,2pH độ xác cảm biến dinh dưỡng EC Murata ±2% FS, sai số cảm biến ánh sáng LS6B lux với điều kiện nhiệt độ hoạt động thiết bị thuộc dải -10+60°C Tất liệu tổng hợp xử lý trung tâm sử dụng chip ARM 32-bit gửi liệu lên cloud Hachi Sau đó, liệu tự động đồng ứng dụng smartphone 3.2 Mô hình hệ thống trồng rau thuỷ canh quy mơ trang trại nông nghiệp công nghệ cao Trang trại thuỷ canh xây dựng bằng công nghệ thuỷ canh hồi lưu NFT nhà lưới chuyên dụng nhằm ngăn chặn sâu bọ xâm nhập cách ly với môi trường bên ngồi Hình Sơ đồ mặt khu thuỷ canh diện tích từ 1.000m2 đến 20.000 m2 Dự kiến hệ thống trồng rau thuỷ canh quy mô trang trại nơng nghiệp cơng nghệ cao trồng chủ yếu tập trung vào loại rau salad có giá trị kinh tế cao như: Romaine, Frisses, Oak Leaf với giá thị trường đạt từ 50.000 VNĐ đến 60.000 VNĐ/kg, với suất dự kiến 3.000 Kg/vụ Tất quy trình chăm sóc, nồng độ dinh dưỡng số hố kiểm sốt qua cơng nghệ điện tốn đám mây, giúp người nơng dân dễ dàng chăm sóc mà khơng cần phải chun gia nơng nghiệp, hướng đến nơng nghiệp xác bền vững với đặc điểm: • Kiểm sốt điều kiện mơi trường nhân tố tác động đến suất trồng; • Hệ thống trồng rau thuỷ canh công nghệ cao Hachi giúp tiết kiệm 90% lượng nước sử dụng 75% lượng phân bón so với mơ hình thổ canh truyền thống; • Lượng nước dinh dưỡng sử dụng tái sử dụng cho mơ hình thổ canh; • Có thể canh tác nhiều vụ năm với suất cao mà phụ thuộc vào điều kiện mơi trường; • Mơ hình khép kín, hạn chế 100% việc sử dụng phân hố học làm nhiễm đất nguồn nước; • Mơ hình giám sát trồng tự động áp dụng thành phố lớn, giúp tạo nguồn rau chất lượng cao giảm hiệu ứng nhà kính Đánh giá tính khả thi cơng nghệ tiềm thị trường sản phẩm nông nghiệp công nghệ cao dùng công nghệ thuỷ canh hồi lưu công nghệ thông tin 4.1 Lợi ích mơ hình thuỷ canh cơng nghệ cao ứng dụng IoT Mơ hình giám sát trồng tự động áp dụng thành phố lớn giúp tạo nguồn rau chất lượng cao giảm hiệu ứng nhà kính: - Hệ thống trồng rau thủy canh công nghệ cao Hachi giúp tiết kiệm 90% lượng nước sử dụng 75% lượng phân bón so với mơ hình thổ canh truyền thống; - Lượng nước dinh dưỡng sử dụng tái sử dụng cho mơ hình thổ canh; - Có thể canh tác nhiều vụ năm với suất cao mà phụ thuộc vào điều kiện mơi trường; - Mơ hình khép kín, hạn chế 100% việc sử dụng phân hố học làm nhiễm đất nguồn nước 4.2 Ứng dụng cho mơ hình trang trại trồng rau thuỷ canh sản xuất Bằng việc ứng dụng công nghệ tự động IoT vào mô hình thuỷ canh sản xuất giúp tăng suất từ 25 đến 500% so với mơ hình truyền thống Đối với trang trại có diện tích 1.000 m2 trồng rau thuỷ canh ứng dụng cơng nghệ IoT đạt 3.000 kg/vụ với giá rau thuỷ canh siêu thị lớn đạt từ 50.000 VNĐ đến 60.000 VNĐ/kg, tạo doanh thu từ 150.000.000 VNĐ/vụ đến 180.000.000 VNĐ/vụ Mơ hình trồng rau thuỷ canh tự động ứng dụng IoT ưu chuộng thành phố lớn Việt Nam, nước có diện tích nhỏ Singapore Ngồi việc thêm khơng gian xanh thành phố, cung cấp nguồn rau sạch, giúp giảm hiệu ứng nhà kính thành phố lớn Đối với khu vực có điều kiện khó khăn hải đảo, đất nhiễm mặn, vùng cao khó canh tác mơ hình trồng rau thổ canh truyền thống, mơ hình thuỷ canh cơng nghệ cao hứa hẹn mơ hình thay tuyệt vời với ưu điểm không cần dùng đất, tiết kiệm đến 90% nước sử dụng, kiểm soát hồn tồn dinh dưỡng đầu vào thơng qua cảm biến tiết kiệm đến 75% lượng phân bón sử dụng 4.3 Đánh giá tiêu chuẩn môi trường – chất lượng Các số dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, tồn dư NO3, hàm lượng kim loại nặng mức độ nhiễm vi sinh vật gây bệnh (E coli) ngưỡng cho phép ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(120).2017, QUYỂN đạt tiêu chuẩn VietGap TCVN Hàm lượng Cu theo TCVN với mức cho phép rau cải 30 ppm (30 mg/kg rau tươi) Hàm lượng Zn theo TCVN với mức cho phép rau cải 40 ppm Hàm lượng Cd theo TCVN với mức cho phép rau cải ppm Hàm lượng Astheo TCVN với mức cho phép rau cải ppm Bảng Mức độ nhiễm vi sinh vật gây bệnh TT Vi sinh vật Mức cho phép (khuẩn lạc) Salmonella /25 g E Coli 100 /g Coli form 1.000 /g Bảng Tồn dư NO3 Tên rau Tên hoạt chất (mg/kg) Xà lách NO3 2.000 Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật rau xà lách trồng quy trình cơng nghệ trồng rau thuỷ cạnh đạt yêu cầu sử dụng Đây giá trị tham chiếu để kiểm tra mức độ an tồn hố chất, dung dịch thuỷ canh người dùng Trong thực tế, trồng loại rau khác tiêu đảm bảo, nhiên, giá trị kinh tế cao so với trồng xà lách Thực tế, với kinh nghiệm Hachi người dùng thường chọn trồng đồng thời số loại rau để phục vụ nhu cầu ăn uống hàng ngày Bảng Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật Tên Rau Xà lách Tên hoạt chất MRL (mg/kg) Diazinon Fenitrothion Dimethoate Phosalon Pirimiphos Cypermethrin Fenvalerate Permethrin 0,5 0,5 1,0 0,5 5,0 2,0 2,0 2,0 Bảng Hàm lượng kim loại nặng TT Tên nguyên tố Asen (As) Chì (Pb) Thủy ngân (Hg) Đồng (Cu) Cadimi (Cd) Kẽm (Zn) Bo (B) Thiếc (Sn) Patulin (độc tố) Mức giới hạn (mg /kg, lít) 0,2 0,5 – 1,0 0,005 5,0 0,02 10,0 1,8 200,0 0,05 4.4 Tác động hệ thống thuỷ canh công nghệ cao biến đổi khí hậu Theo báo cáo baochinhphu.vn, trung tuần tháng năm 2016, toàn 13 tỉnh đồng bằng sông Cửu Long bị ngập mặn, đất nông nghiệp đất sản xuất lương thực trở nên khan Ngồi ra, tình hình đất nhiễm bẩn thói quen sử dụng thuốc trừ sâu khiến cho việc canh tác bằng mơ hình truyền thống khơng cịn khả thi Ứng dụng công nghệ trồng rau thuỷ canh cơng nghệ cao giúp trồng rau điều kiện địa hình, khơng phụ thuộc 55 vào đất đai thổ nhưỡng Dinh dưỡng cung cấp chủ động thông qua bể chứa máng trồng, cung cấp dinh dưỡng đến tận rễ cho trồng: • Có thể giảm thiểu 90% lượng nước sử dụng 75% lượng phân bón so với mơ hình thơng thường • Nước phân bón hồi lưu tái sử dụng liên tục hết vịng đời sinh trưởng • Có thể canh tác nhiều vụ năm, năm canh tác 13 vụ • Với mơ hình thuỷ canh sử dụng đèn LED trồng theo dạng giá sách, giúp tăng 300% đến 500% diện tích so với thơng thường • Sử dụng nhân cơng, tránh lãng phí nguồn lực Ngồi ra, lĩnh vực quân sự, hải đảo lĩnh vực tiềm mà Hachi muốn hướng tới điều kiện hải đảo thừa thịt thiếu rau, đất pha cát trồng trọt canh tác 4.5 Một số hạn chế rào cản công nghệ thị trường thuỷ canh hồi lưu Nhu cầu sử dụng rau thuỷ canh chưa cao Khả xảy nhiên thấp người dùng ngày có mong muốn sử dụng nguồn rau đảm bảo, có chất lượng cao Hiện tại, hệ thống Vinmart cung cấp loại rau thuỷ canh với giá cao từ 30 đến 50% so với rau truyền thống Chi phí áp dụng đầu tư ban đầu cao, khơng hấp dẫn người tiêu dùng Với việc ứng dụng công nghệ cao IoT 4.0 vào mơ hình thuỷ canh, dự kiến cho mỡi sản phẩm hồn thiện có giá 1.000 USD Điều tạo rào cản người dùng, nhiên, mỗi trang trại thuỷ canh có đầu tư từ 300.000.000 VNĐ đến 1.000.000.000 VNĐ Người dân chưa muốn thay đổi phương pháp canh tác sản xuất rau, củ, truyền thống để chuyển sang hình thức canh tác bằng cơng nghệ thuỷ canh Do trực tiếp làm việc thi công nhiều trang trại nước tiếp xúc với người dùng cuối, nhóm nghiên cứu hiểu tâm lý người dùng, chứng minh hiệu giải pháp, tính tốn điểm hồn vốn cụ thể hồn tồn thuyết phục người tiêu dùng sử dụng Kết luận Việc nghiên cứu hồn thiện chuyển giao thành cơng mơ hình sản xuất rau đạt tiêu chuẩn VietGap quy mô 1.000 m2 sử dụng công nghệ IoT 4.0 thuỷ canh hồi lưu cho trang trại trình đổi sáng tạo lĩnh vực nông nghiệp công nghệ cao chứng minh tính khả thi, hiệu Kiến trúc, sở liệu quy trình trồng rau bằng phương pháp thuỷ canh hồi lưu nghiên cứu, thử nghiệm đánh giá tổng thể thực tế với quy mô từ 1.000 m2 đến 20.000 m2 Chúng nghiên cứu ứng dụng công nghệ IoT thuỷ canh hồi lưu để biến mơ hình trồng rau thuỷ canh trở thành mơ hình nơng nghiệp cơng nghệ cao sử dụng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, pH, EC để kiểm soát tốt nồng độ dinh dưỡng kết nối mạng 3G, wifi để tự giám sát nơi, lúc, tạo điều kiện sinh trưởng lý tưởng cho Chử Đức Hoàng, Đặng Xuân Trường, Hoàng Thị Yến Mai, Nguyễn Đình Thành 56 rau thuỷ canh., Chúng tơi hiểu rõ lợi ích hệ thống kể IoT đến trang trại thuỷ canh đem lại, điểm hoàn vốn, giá loại rau thuỷ canh thị trường, tạo hội làm giàu cho người nông dân Lời cảm ơn Nghiên cứu hỗ trợ Trung tâm Đổi Sáng tạo Ứng phó với Biến đổi Khí hậu Bộ Khoa học Công nghệ dự án triển khai thực [3] [4] [5] [6] TÀI LIỆU THAM KHẢO [7] [1] Kaplinsky, R., Morris, M., A Handbook for Value Chain Analysis (pdf), IDRC, truy cập ngày 24 tháng năm 2014 [2] Njogu, R.N.E., Kariuki, D.K., Kamau, D.M and Wachira, F.N., [8] “Efects of Foliar Fertilizer application on Quality of Tea (Camellia sinensis) Grown in the Kenyan Highlands”, American Journal of Plant Sciences, 5, 2014, pp 2707 – 2715 Trần Thị Ba, Kỹ thuật trồng rau, Trường Đại học Cần Thơ, 1998 http://vietchinabusiness.vn/cong-nghip/nong-nghip/449-thuy-canhcai-tien-nong-nghiep-thich-ung-voi-do-thi-va-thuc-pham-sieusach.htm Võ Kim Oanh, Kỹ thuật trồng dung dịch, Trường Đại học Nông nghiệp I, 2004 FAO, Statistic Database, http://www.fao.org.statistic/database, 2015 http://www.cuctrongtrot.gov.vn/Tech_Science.aspx?index=detail& type=a&idtin=448, truy cập ngày 24 tháng năm 2017 http://www.newfarm.com.vn/kien-thuc/25-danh-cho-nguoi-moibat-dau/87-so-tay-thuy-canh.html, truy cập ngày 22 tháng năm 2017 (BBT nhận bài: 06/9/2017, hoàn tất thủ tục phản biện: 19/9/2017) ... [8] 53 Giải pháp ứng dụng công nghệ IoT thuỷ canh hồi lưu sản xuất rau đạt tiêu chuẩn VietGap 3.1 Mơ hình hệ thống trồng rau thuỷ canh thơng qua smartphone Nhóm nghiên cứu đưa đề xuất ứng dụng. .. nghiên cứu đưa giải pháp ứng dụng công nghệ IoT vào mô hình trồng rau thuỷ canh sản xuất Ưu điểm hệ thống sử dụng cảm biến công nghệ điện tốn đám mây để theo dõi hầu hết yếu tố đầu vào ảnh hưởng... trồng rau dung công nghệ thuỷ canh hồi lưu Thủy canh hồi lưu thủy canh tĩnh có sự khác tuổi thọ, chi phí đầu tư suất • Về tuổi thọ: Thủy canh hồi lưu thường có tuổi thọ cao so với thủy canh tĩnh