Đổi mới công nghệ nâng cao giá trị nông nghiệp

Công nghệ cao, công nghệ tiên tiến đã và đang được ứng dụng trong từng khâu hoặc trong cả chuỗi sản xuất mang lại giá trị gia tăng cao cho sản phẩm nông nghiệp. Đó là những công nghệ tự động, bán tự động trong sản xuất nông nghiệp đã góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, sản phẩm đảm bảo tiêu chuẩn an toàn thực phẩm.

Cửa sổ thông minh giúp điều chỉnh lượng ánh sáng phù hợp trong nhà kính

Nhà kính là mô hình thường được sử dụng trên thị trường ngày nay. Đặc biệt trong thời điểm hiện tại, khi dân số ngày càng gia tăng và diện tích đất trồng giảm khiến cho việc canh tác trở nên hạn chế. Nhà kính giúp ngăn ngừa các tác động của môi trường xung quanh như gió, mưa, nắng lên cây trồng.

Tuy nhiên, việc kiểm soát lượng ánh sáng truyền đến cây trồng là rất khó khăn, ngay cả ở trong ngững ngôi nhà kính công nghệ cao. Nhằm giải quyết điều này, nhà nghiên cứu Gilles Timmermans đã sáng chế ra các cửa sổ thông minh để điều chỉnh cường độ và quang phổ của ánh sáng trong nhà kính.

Hầu hết các nhà kính luôn cố gắng tối đa hóa ánh sáng truyền đến cây trồng. Tuy nhiên, vào mùa hè, nhiệt độ trong nhà kính thường trở nên quá cao và ngăn cản sự phát triển của cây. Hiện nay, người trồng đang cố gắng giải quyết vấn đề này bằng cách mở rộng hệ thống thông gió hoặc giảm lượng ánh sáng chiếu vào với rèm hoặc màn che.

Nhà kính giúp ngăn ngừa các tác động của môi trường xung quanh như gió, mưa, nắng lên cây trồng.

Nhược điểm của việc mở rộng hệ thống thông gió là khiến cho khả năng kiểm soát môi trường trở nên khó khăn hơn và có thể tạo điều kiện cho các loài vật gây hại xâm nhập vào nhà kính. Do đó, một cách điển hình khác để giảm cường độ ánh sáng chiếu vào mùa hè là sơn các mái của nhà kính. Tuy vậy, lớp sơn này cuối cùng sẽ bị trôi đi sau mỗi cơn mưa và tất cả ánh sáng lại tràn vào trở lại.

Những gì người nông dân vẫn đang thiếu là một cách để nhanh chóng thay đổi và điều chỉnh lượng ánh sáng đến cây trồng. Tiến sĩ Timmermans đã bắt đầu nghiên cứu việc sử dụng các cửa sổ “thông minh” có khả năng thay đổi trạng thái của ánh sáng.

Ở trạng thái hấp thụ, ánh sáng có thể truyền qua kính, giúp ngăn nhiệt độ tăng cao. Hơn nữa, ánh sáng đi qua cửa sổ thông minh sẽ bị mờ và được phân bổ đều hơn, điều này sẽ tốt hơn cho cây trồng.

Các cửa sổ “thông minh” mà Timmermans tạo ra cũng có thể tạo ra điện từ ánh sáng hấp thụ bên ngoài. Để làm như vậy, tiến sĩ đã đưa thuốc nhuộm huỳnh quang vào một máy chủ tinh thể lỏng có thể được điều khiển tương tự như màn hình LCD. Do đó, việc thay đổi quang phổ chiếu sáng trên cửa sổ mà huỳnh quang mang đến những điều kiện có lợi cho sự phát triển của cây trồng.

Timmermans đã tạo ra các loại cửa sổ “thông minh” khác nhau có thể đáp ứng với nhiều điều kiện môi trường. Những loại cửa sổ này tự động chuyển đổi trạng thái ánh sáng đến cây trồng tùy vào điều kiện thời tiết cũng như ánh sáng bên ngoài. Ngoài ra, chúng có thể ứng dụng như một chiếc máy phát điện.

SmartFarm- thiết bị tưới cây tự động từ độ ẩm không khí

SmartFarm là thiết bị sử dụng vật liệu hút ẩm để hấp thụ độ ẩm không khí vào ban đêm khi độ ẩm tương đối cao hơn và giải phóng nó khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Quy trình này có thể được tinh chỉnh để phù hợp với khí hậu địa phương và các loại cây khác nhau để tối ưu hóa canh tác.

SmartFarm được phát triển bởi một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Singapore (NUS).

Giáo sư Tan Swee Ching, trưởng dự án cho biết: “Độ ẩm khí quyển là một nguồn nước ngọt khổng lồ mà con người hiện nay vẫn chưa khám phá hết”.

Thành phần quan trọng của SmartFarm là hydrogel làm từ đồng được thiết kế đặc biệt, có khả năng hấp thụ cực tốt và hút ẩm gấp ba lần trọng lượng của nó. Sau khi hút ẩm, hydrogel chuyển từ màu nâu sang xanh đậm và cuối cùng chuyển sang xanh nhạt khi bão hòa. Nó cũng giải phóng nước nhanh chóng dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên, một gam hydrogel làm từ đồng giải phóng 2,24 gam nước mỗi giờ.

Nhóm nghiên cứu của NUS cũng đã kiểm tra chất lượng của nước được lấy bằng cách sử dụng hydrogel làm từ đồng và nhận thấy rằng nó đáp ứng đủ các tiêu chuẩn của WHO về nước uống.

Vào ban đêm, nắp trên mở ra để cho phép hydrogel hút hơi ẩm trong không khí. Vào ban ngày, tại một thời điểm đặt trước, nắp trên đóng lại để giữ hơi nước cho phép nó ngưng tụ trên bề mặt của vỏ bọc, đặc biệt là ở nắp trên.

Các giọt nước sẽ dần dần được hình thành và khi hơi ẩm lưu trữ trong hydrogel được giải phóng hoàn toàn, nắp trên sẽ tự động mở ra và những giọt nước được gạt ra bằng cần gạt nước song song sẽ rơi xuống đất để tưới cây. Những giọt nước còn lại trên thành thiết bị tiếp tục cung cấp môi trường ẩm cho cây phát triển khỏe mạnh.

Như một ví dụ thực tế, nhóm NUS đã sử dụng thành công thiết bị để trồng Ipomoea aquatica (thường được gọi là kangkong): Một loại rau phổ biến ở Đông Nam Á.

Giáo sư Tan Swee Ching nhận xét rằng: “SmartFarm làm giảm đáng kể nhu cầu về nước ngọt và phù hợp với các kỹ thuật canh tác đô thị như canh tác trên mái nhà quy mô lớn. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc giảm bớt tình trạng khan hiếm nước và thực phẩm trong tương lai gần”.

Chiếu sáng thông minh mang lại hiệu quả trong nông nghiệp chính xác

Để đáp ứng được nhu cầu sản xuất nông nghiệp hiệu quả, chất lượng cao, đội ngũ nghiên cứu của Công ty CP Bóng đèn Phích nước Rạng Đông đã nghiên cứu đưa ra giải pháp Giải pháp Chiếu sáng thông minh (HTAL) trong công nghệ Nông nghiệp chính xác (PA).

Thay đổi linh hoạt thành phần phổ theo từng đối tượng cây, giúp tối ưu các hàm lượng vi chất trong cây trồng.

HTAL & PA là giải pháp sử dụng kỹ thuật điều khiển tự động thông qua màn hình HDMI – Giám sát điều khiển từ xa thông qua App, Website – Chế độ Auto/Manual hoặc điều khiển bằng tay giúp giám sát các thông số về môi trường, dinh dưỡng tại nhà vườn: Nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng…; Điều khiển các hệ thống: Đèn, quạt hút, quạt đảo, rèm, lưới che, giàn làm mát (cooling)…; Điều tiết, kiểm soát các yếu tố môi trường tự nhiên, dinh dưỡng: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,...

Đại diện Công ty Rạng Đông cho biết, với giải pháp HTAL & PA này, Rạng Đông là doanh nghiệp đầu tiên của Việt Nam làm chủ công nghệ về thay đổi phổ và cường độ ánh sáng chuyên dụng cho cây ăn quả vừa tiết kiệm năng lượng, giảm tối thiểu rủi ro, hỗ trợ người nông dân trồng được những cây rau, quả trái vụ.

Điển hình như cây dưa lưới độ ngọt Brix tăng thêm 15-30%, trọng lượng quả tăng 15-40%, thu hồi vốn đầu tư từ 1,5 đến 2 năm. Cây Dâu tây, Cà chua có ngọt Brix tăng thêm 15-20%. Nhờ bổ sung ánh sáng cho cây vào mùa đông, mùa mưa giúp cây sinh trưởng phát triển mà hoa lan đột biến chống tắt ngọn cây vào mùa đông, kích thích tăng trưởng bộ rễ, kích thích ra mầm gốc sớm sau mùa đông.

Giải pháp HTAL & PA của Công ty Rạng Đông hiện đã được ứng dụng tại nhiều trang trại nông nghiệp công nghệ cao trong nước. Ngày 24/4, tại Lễ Công bố trao Giải thưởng Sao Khuê 2021, Công ty CP Bóng đèn Phích nước Rạng Đông vinh dự được nhận giải thưởng cho sản phẩm này ở hạng mục Lĩnh vực Nông nghiệp và Chế biến thực phẩm.

Robot nông nghiệp diệt 100.000 cỏ dại mỗi giờ bằng laser

Autonomous Weeder sẽ giúp diệt cỏ dại mà không làm hại đến đất và nó hoạt động một cách tự chủ, loại bỏ sự phụ thuộc vào lao động chân tay.

Carbon Robotics đã công bố thế hệ thứ ba của Autonomous Weeder, một robot nông nghiệp thông minh tìm kiếm cỏ dại và tiêu diệt chúng bằng tia laser công suất cao. Cỏ dại chiếm không gian, ánh sáng mặt trời và chất dinh dưỡng trong đất từ ​​cây trồng và tạo điều kiện phát triển cho các loài côn trùng gây hại. Thông thường, cỏ dại được nhổ bằng tay nhưng ngày càng ít người làm công việc này. Autonomous Weeder sẽ giúp diệt cỏ dại mà không làm hại đến đất và nó hoạt động một cách tự chủ, loại bỏ sự phụ thuộc vào lao động chân tay.

Theo trang web của mình, robot nông nghiệp “tận dụng công nghệ robot, trí tuệ nhân tạo (AI) và laser để lái xe một cách an toàn và hiệu quả qua các cánh đồng trồng trọt nhằm xác định, nhắm mục tiêu và loại bỏ cỏ dại. Không giống như các công nghệ làm cỏ khác, robot sử dụng tia laser công suất cao để diệt trừ cỏ dại thông qua năng lượng nhiệt mà không làm ảnh hưởng đến đất, năng suất cây trồng và hơn thế nữa”.

Autonomous Weeder nặng 9.500 lb (4,3 tấn) trông giống như một khối lập phương khổng lồ trên bốn bánh xe. Nó sử dụng GPS và 12 camera độ phân giải cao để điều khiển các hàng cây trồng, quét cỏ dại trên mặt đất. Một siêu máy tính trên bo mạch được hỗ trợ bởi AI, xác định cỏ dại không mong muốn và tám tia laser carbon dioxide 150W của robot hoạt động đồng thời sau đó loại bỏ cỏ dại bằng cách nhắm mục tiêu vào các mô phân sinh của chúng.

Máy làm cỏ hoàn toàn tự động chạy bằng động cơ diesel và có thể hoạt động suốt ngày đêm, từ 15 đến 20 mẫu (6 đến 8 ha) cây trồng mỗi ngày, loại bỏ hơn 100.000 loại cỏ dại mỗi giờ. Trong khi đó, một lao động từ trang trại của Myers có thể làm cỏ khoảng một mẫu hành tây của mình mỗi ngày.

Robot hái trái cây tự động – giải pháp mới ngành nông nghiệp

Robot hái trái cây tự động có thể triển khai ở mọi nơi.

Tevel Aerobotics Technologies đã phát triển một robot bay tự hành (FAR) sử dụng trí thông minh nhân tạo (AI) để xác định và hái trái cây. Công ty này tuyên bố rằng robot hái trái cây tự động bay của họ có thể được triển khai ở mọi nơi, đáp ứng nhu cầu lao động với chi phí thấp hơn bằng cách giúp việc quản lý vườn cây ăn quả dễ dàng hơn.

Robot FAR sử dụng thuật toán nhận thức AI để xác định vị trí cây và thuật toán tầm nhìn để phát hiện quả giữa các tán lá. Khi thu hoạch trái cây, thời điểm là vô cùng quan trọng, ví dụ, trái cây hái muộn hai tuần sẽ mất 80% giá trị. Robot chỉ chọn trái cây chín bằng cách phân loại kích thước và độ chín của nó, xử lý vấn đề đó một cách hiệu quả. Sau khi chọn trái cây, robot sẽ tìm ra cách tốt nhất để tiếp cận nó và sử dụng cánh tay hái để nắm lấy.

Nhiều robot có thể thu hoạch một vườn cây ăn quả mà không va chạm nhau nhờ vào bộ não kỹ thuật số tự động duy nhất dựa trên mặt đất. Hơn nữa, FAR có thể làm việc 24 giờ một ngày. Thông qua một ứng dụng chuyên dụng, chủ trang trại có thể theo dõi năng suất, thời gian hoàn thành và chi phí dự kiến ​​trong khi tham gia vào các khía cạnh khác của công việc. Những con robot này còn có khả năng cắt tỉa cây cối.

Trọng Nguyễn (T/h)