Thúc đẩy nông nghiệp bền vững đòi hỏi phải tập trung đổi mới và đầu tư vào nghiên cứu, công nghệ và phát triển năng lực. Phát triển chăn nuôi bền vững sẽ được thực hiện bằng cách sử dụng các mô hình kinh doanh theo hướng dữ liệu mới, được tạo ra bởi WoT (Web of Things) và dựa trên dữ liệu thu được bằng IoT (Internet of Things). Web of Things, là Internet of Things siêu tốc, đại diện cho sự tích hợp của công nghệ số trong chăn nuôi chính xác. Chăn nuôi chính xác và công nghệ số là xu hướng có ảnh hưởng lớn nhất đến thực hành và cấu trúc canh tác đến năm 2030. WoT sẽ giúp chăn nuôi chính xác sử dụng dữ liệu vị trí vệ tinh, thiết bị viễn thám và công nghệ thu thập dữ liệu gần. Dựa trên thông tin đã thu thập, từ đó cho phép người nông dân ra quyết định để quản lý trang trại, tối ưu hóa lợi nhuận đầu vào. Hệ thống WoT sẽ cần kết hợp thông tin từ hệ thống IoT với dữ liệu thu được từ nhiều nguồn khác nhau và các dịch vụ bên ngoài để đưa ra các đề xuất hành động, bao gồm cả phân tích rủi ro, để người nông dân có được lợi nhuận tối đa về mặt thực thi pháp luật và bảo vệ môi trường.

Tiếp cận và đầu tư cơ sở hạ tầng

Đóng góp của IoT đối với chăn nuôi bền vững mang lại những giá trị tích cực cho người nông dân, từ các khâu đầu vào đến quy trình chế biến, sản xuất. Hầu hết các công ty lớn đều tham gia vào các phát triển trong lĩnh vực này. Chăn nuôi chính xác (Precision livestock farming-PLF) kết hợp sử dụng các công nghệ tiên tiến để tối ưu hóa nguồn sản phẩm đầu ra. Bằng cách kiểm soát chính xác các quá trình chăn nuôi, PLF nhằm mục đích cải thiện sản xuất và tái sản xuất, tăng cường phúc lợi cho con người và động vật, tạo điều kiện sử dụng tài nguyên có tính toán để giảm tác động tới môi trường, đồng thời hỗ trợ các công việc hàng ngày trong lĩnh vực nông nghiệp, chăn nuôi trở nên dễ dàng hơn. Cơ sở cho PLF là việc sử dụng các công nghệ số ghi lại các thông số liên quan đến cá thể động vật, nhóm động vật hoặc môi trường. Ví dụ trong quy trình vắt sữa 150 năm qua, đã chuyển từ vắt sữa bằng tay sang vắt sữa bằng máy. Sự phát triển hơn nữa trong lĩnh vực này đã dẫn đến sự ra đời của robot vắt sữa vào những năm 1980, mang lại những lợi thế mới cho người nông dân về mặt hiệu quả lao động và theo dõi tình hình sức khỏe vật nuôi. Việc gia tăng số lượng vật nuôi trên mỗi trang trại và nhận thức về các hệ thống sản xuất thân thiện với động vật, môi trường, và việc giảm sử dụng tài nguyên đòi hỏi các giải pháp mới, các công nghệ số cần được triển khai áp dụng trong toàn bộ hệ thống chăn nuôi.

Ví dụ: SCR Dairy, công ty chuyên về các giải pháp giám sát và quản lý bò sữa và gia súc, có “HealthyCow24”, một giải pháp dựa trên IoTs sử dụng phần mềm Windows Embedded và công nghệ đám mây Microsoft Azure. Hệ thống giám sát đàn bò này cung cấp cho nông dân những thông tin đầy đủ để thúc đẩy sản xuất sữa, quá trình sinh đẻ diễn ra suôn sẻ và đảm bảo bò khỏe mạnh với chi phí tiết kiệm. SCR Dairy hiện có khoảng 4 triệu thẻ được kết nối với bò trên khắp thế giới, theo dõi hoạt động và sức khỏe của chúng 24 giờ một ngày. Dữ liệu được tạo ra từ các thẻ được chuyển sang các giải pháp quản lý giúp nông dân đưa ra quyết định tốt hơn, cũng như cung cấp các cảnh báo. Một công ty lớn khác, Intel, đang tham gia phát triển hệ thống hỗ trợ IoT “InTouch”, cung cấp hướng dẫn trong suốt quá trình trộn nguyên liệu để đảm bảo hỗn hợp thức ăn tối ưu và giúp đưa ra quyết định tại trang trại về công thức khẩu phần, tăng trọng lượng, năng suất và chi phí. Các SIM Vodafone M2M (các sim dữ liệu dùng cho các máy giao tiếp với nhau) và khả năng kết nối mạng được tích hợp sẵn, liên lạc trực tiếp, không dây đảm bảo luôn đạt được thông số kỹ thuật nguồn cấp dữ liệu chính xác, mang lại nhiều lợi ích cho nông dân. Dự án Internet of Food and Farm 2020 (IoF2020) đã được khởi động để đẩy nhanh việc áp dụng các tiêu chuẩn và thực tiễn IoT trong nông nghiệp và thúc đẩy sự phát triển chung của nông nghiệp thông minh ở châu Âu. Dự án được khởi động vào ngày 1 tháng 1 năm 2017, xuất phát từ sáng kiến ​​Liên minh đổi mới Internet vạn vật (Alliance for Internet of Things Innovation-AIOTI). IoF2020 quy tụ 71 đối tác đến từ 16 quốc gia và được điều phối bởi Trung tâm Nghiên cứu & Đại học Wageningen (Hà Lan). Phù hợp với chiến lược Horizon 2020, dự án 30 triệu euro này, do Liên minh Châu Âu đồng tài trợ, có mục tiêu điều tra việc triển khai và sử dụng IoT trong nông nghiệp và thực phẩm ở Châu Âu. Chủ đề về các đối tượng thông minh và được kết nối ngày càng được quan tâm, tuy nhiên, tỷ lệ này vẫn còn tương đối thấp ở châu Âu. Vai trò của IoF2020 là nêu bật những thách thức mà ngành nông nghiệp phải đối mặt và tìm kiếm các giải pháp có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng của ngành. Để đạt được mục tiêu này, dự án sẽ tập trung vào 19 trường hợp sử dụng trên khắp châu Âu và sẽ tìm cách cung cấp giải pháp cho năm lĩnh vực nông sản: canh tác, chăn nuôi bò sữa, thịt, rau và trái cây bằng cách tính đến các yêu cầu và thách thức trong thực tế. Các công nghệ IoT sẽ được đánh giá, cũng như tác động xã hội của chúng để hiểu rõ hơn về việc áp dụng các công nghệ này. Nền tảng IoT mã nguồn mở Kaa, là một công nghệ phần mềm trung gian quan trọng cho phép tiếp cận lĩnh vực IoT nông nghiệp một cách an toàn. Nền tảng này có thể: theo dõi vật nuôi và xác định địa lý, thống kê về chăn nuôi và sản xuất, phân tích dự đoán cho vật nuôi, giám sát thiết bị từ xa và hơn thế nữa.

Hình 1: Cổng kết nối IoT thu thập dữ liệu từ toa xe trộn và các hoạt động để gửi dữ liệu đó lên đám mây, cung cấp hướng dẫn về hỗn hợp trộn nguyên liệu thức ăn tối ưu và phù hợp

Trong một trang trại rộng nhiều mẫu Anh, một người nông dân có thể mất hàng giờ đi từ chuồng này sang chuồng khác để kiểm tra sức khỏe đàn vật nuôi. Tuy nhiên, ngày nay, người nông dân có thể sử dụng IoT để nhận thông tin về sức khỏe, vị trí, chu kỳ sinh sản và sản lượng sữa mà không cần phải đi bất cứ đâu. Bằng cách sử dụng phần cứng theo dõi gia súc đặc biệt, nông dân có thể theo dõi huyết áp, nhịp tim, hệ hô hấp hoặc nhiệt độ của con vật từ một ứng dụng. Thay vì đợi cho đến khi một số con bị bệnh, người nông dân có thể được cảnh báo khi có sự không nhất quán trong dữ liệu về các dấu hiệu quan trọng của bất kỳ con vật nào và có khả năng giám sát tất cả vật nuôi của họ từ một nguồn tập trung. Ngoài ra, công nghệ được đeo cho vật nuôi có thể giúp người nông dân theo dõi vị trí trong thời gian thực và biết khi nào con vật đang trong chu kỳ sinh sản tích cực.

Việc đầu tư vào IoT để giám sát chăn nuôi đã mang lại hiệu quả cho những người nông dân ở New Zealand. Nhóm Internet of Business gần đây đã xuất bản một nghiên cứu điển hình về cách IoT và robot có thể tối đa hóa sản lượng sữa. Dữ liệu thu thập được thậm chí còn cho phép trang trại bổ sung vào chế độ ăn của bò để sản xuất sữa tốt hơn. Giám sát vật nuôi chỉ là một cách để bắt đầu với IoT trong nông nghiệp. Các chuyên gia khuyến khích người nông dân bắt đầu từ một vấn đề hoặc một lĩnh vực cơ hội để tìm hiểu cách dữ liệu có thể phục vụ tốt nhất cho hoạt động của họ. Tiết kiệm thời gian và giảm khối lượng công việc có thể mang lại lợi ích cho bất kỳ nông dân nào - ngay cả những người không có nhu cầu quản lý trong chăn nuôi.

Hình 2: Mối liên hệ tác động lẫn nhau giữa con người, động vật chăn nuôi và máy móc trong thời kỳ công nghệ số

Trong cuộc đua về công nghệ chăn nuôi bền vững không chỉ có các nhà sản xuất truyền thống cho nông nghiệp mà còn cả những người làm Công nghệ thông tin – Truyền thông. Horizon 2020, chương trình khung về nghiên cứu và đổi mới của EU, đang đầu tư gần 77 tỷ euro trong bảy năm (từ 2014 đến 2020) vào các dự án nghiên cứu và đổi mới nhằm hỗ trợ khả năng cạnh tranh kinh tế của châu Âu và mở rộng biên giới tri thức của con người. Trong đó có Chương trình “An ninh lương thực, nông nghiệp và lâm nghiệp bền vững, nghiên cứu biển và hàng hải, nguồn nước và kinh tế sinh học”. Một trong những chủ đề tiêu biểu là "Những tiến bộ của người máy cho nông nghiệp chính xác" sẽ giúp đạt được mức độ chính xác cao trong canh tác hiện đại thông qua việc sử dụng người máy một cách thông minh. Hoạt động Nghiên cứu và Đổi mới sẽ tập trung vào thiết kế, phát triển và thử nghiệm các hệ thống robot phục vụ nông nghiệp chính xác, bao gồm các phương tiện nông nghiệp tự động hoặc bán tự động; các cảm biến và cơ chế can thiệp tinh vi. Các hoạt động sẽ ưu tiên các công nghệ như thu hoạch chọn lọc, quản lý vật nuôi có mục tiêu dựa trên kế hoạch tốt hơn và can thiệp có mục tiêu, sử dụng các cảm biến (cục bộ và trên không, thậm chí có thể là vệ tinh quan sát trái đất). Điều này cũng sẽ cho phép gắn thẻ nông sản hoặc vật nuôi để truy xuất nguồn gốc tốt hơn và xử lý dữ liệu lớn tiếp theo, tối ưu hóa quy trình hoàn chỉnh. Để đảm bảo tính bền vững có thể dự đoán được, các trang trại hoạt động sẽ cần thực hiện tất cả các cập nhật kỹ thuật.

Hình 3: Áp dụng công nghệ chăn nuôi chính xác để quản lý, theo dõi vật nuôi

Kết luận

Chăn nuôi công nghệ cao sẽ phát triển trở thành xu hướng của nền nông nghiệp thế giới trong tương lai. Bởi đây là phương thức sản xuất chăn nuôi đã được các nước tiên tiến trên thế giới áp dụng từ lâu. Và những kết quả chăn nuôi công nghệ cao mang lại đã được ghi nhận như: 70-90% giá trị sản phẩm nông nghiệp được áp dụng công nghệ cao. Đối với chăn nuôi, hiện nay có khoảng 74% thịt gia cầm, 43% thịt bò và 68% trứng gia cầm trên thế giới được sản xuất bởi hệ thống chăn nuôi công nghệ cao. Vì vậy, việc chăn nuôi hiện nay và trong tương lai sẽ bị gián đoạn, chuyển đổi thành một ngành công nghệ cao là tất yếu, và IoT sẽ là một trong những công cụ chính thúc đẩy quá trình công nghệ hóa này. Đồng nghĩa với đó, người nông dân cũng sẽ phải đối mặt với những thách thức như: Phải theo kịp nhu cầu cung ứng nguồn lương thực với việc gia tăng dân số; cần tạo ra các quy trình tinh gọn, tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường; đối mặt với vấn đề biến đổi khí hậu, diện tích đất có thể thu hẹp; người tiêu dùng có nhu cầu cao trong truy xuất nguồn gốc, đảm bảo tính minh bạch của sản phẩm.v.v. Tại Việt Nam, ngành chăn nuôi công nghệ cao cũng đang từng bước áp dụng và phát triển trong 5 năm trở lại đây, trong một số lĩnh vực như phòng chống dịch bệnh, tạo giống, sản xuất nguồn thức ăn, tự động hóa dây chuyền chăm sóc đàn vật nuôi.v.v. góp phần bảo vệ môi trường, cải thiện và tăng năng suất, tăng nguồn kinh tế. Đồng thời cũng có nhiều doanh nghiệp như: TH True Milk, tập đoàn Hoàng Anh Gia Lai, công ty Ba Huân, công ty Thái Dương .v.v là điểm sáng trong sử dụng hệ thống chuồng trại kín, hệ thống phân phối và định lượng thức ăn tại chuồng, ứng dụng công nghệ tổng hợp và tự động hóa quá trình chăn nuôi quy mô công nghiệp, tạo ra nguồn năng suất đáng kể và hiệu quả chăn nuôi cao. Vì vậy việc lên kế hoạch tiếp cận, trang bị kiến thức về công nghệ cao trong nông nghiệp, trong chăn nuôi là vô cùng cần thiết và quan trọng để đảm bảo sự phát triển bền vững trong sản xuất, kinh doanh và tạo tiền đề cho một nền nông nghiệp sạch, thân thiệt với môi trường và bền vững.

Nguyễn Phương Nhung

Tài liệu tham khảo

[1] https://www.losant.com/blog/iot-for-sustainable-practices-in-agriculture

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Precision_livestock_farming

[3] IoT application to sustainable animal production

[4]https://nongnghiep.vn/phat-trien-chan-nuoi-theo-huong-cong-nghe-cao-d269709.html