HỌC VIỆN NGÂN HÀNG
KHOA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ

MẠNG VÀ TRUYỀN THƠNG
TÊN ĐỀ TÀI:
Ứng dụng IOT trong Nơng Nghiệp(mơ hình trồng cây
dưa lưới trong nhà kính)
Nhóm thực hiện: 10
Giảng viên hướng dẫn: LÊ VĂN HÙNG

Hà Nội, năm 2022.


THÀNH VIÊN NHÓM
STT

HỌ VÀ TÊN

MÃ SINH VIÊN

1

DÙNG DUY MẠNH

22A4040191

2

PHẠM TRUNG HIẾU

22A4040180

3

TRẦN XUÂN CHÍNH

22A4040071

4

ĐINH KHÁNH VINH

22A4040130

5

NGUYỄN NGỌC HƯNG

22A4040013

6

PHẠM BÁ VIỆT ANH

22A4040140


MỤC LỤC
Chương 1: Tổng quan về IOT .................................................................................................. 1
1. Khái niệm IOT. ................................................................................................................. 1
2. Sự hình thành và phát triển của IOT ................................................................................. 2

3. Cơ sở kỹ thuật của IOT ..................................................................................................... 2
4. Cấu trúc của một hệ thống IOT ........................................................................................ 3
5. Ưu điểm và nhược điểm của IOT ..................................................................................... 3
6. Tầm quan trọng của IOT ................................................................................................... 4
7. Ứng dụng của IOT ............................................................................................................ 5
8. Các thách thức trong việc nghiên cứu và triển khai IOT .................................................. 6
Chương 2: Ứng dụng của IOT trong nông nghiệp ................................................................... 6
1. Thực trạng nền nông nghiệp hiện nay ............................................................................ 6
2. Tác động của IOT đến nông nghiệp ............................................................................... 7
3. Những ứng dụng của IOT trong nông nghiệp ................................................................ 8
3.1. Trong trồng trọt .......................................................................................................... 8
3.2. Trong chăn nuôi ........................................................................................................11
4. Cơ hội mở ra cho nền nông nghiệp khi ứng dụng IOT ...................................................12
5. Xu hướng và thách thức khi ứng dụng IOT trong nông nghiệp .....................................15
5.1. Xu hướng: .................................................................................................................15
5.2 Thách thức: ................................................................................................................16
Chương 3: Xây dựng hệ thống giám sát nơng nghiệp IOT ....................................................17
1. Mơ tả bài tốn .................................................................................................................17
2. Mơ phỏng mơ hình nơng nghiệp thơng minh .................................................................17
2.1 Thiết lập ban đầu .......................................................................................................18
2.2 Chi tiết các hệ thống trong nhà lưới ..........................................................................21
3. Đề xuất phương hướng phát triển mơ hình khi áp dụng một số cơng nghệ Ai trong
ngành công nghiệp ..............................................................................................................31


Chương 1: Tổng quan về IOT
1. Khái niệm IOT.
Trong thời kỳ công nghệ số, các tổ chức, doanh nghiệp trong nhiều ngành khác nhau
đang áp dụng IoT để hoạt động, làm việc hiệu quả hơn, hiểu rõ hơn về khách hàng, sản phẩm
để cung cấp nhiều dịch vụ nhằm nâng cao, cải thiện việc ra quyết định và gia tăng giá trị của

doanh nghiệp, cũng đồng thời tăng lợi nhuận.
Thực tế, Internet of things đã xuất hiện từ nhiều thập kỷ trước. Tuy nhiên mãi đến
năm 1999 cụm từ IOT mới được đưa ra bởi Kevin Ashton , Ông là một nhà khoa học đã sáng
lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT, nơi thiết lập các quy chuẩn tồn cầu cho RFID (một
phương thức giao tiếp khơng dây dùng sóng radio) cũng như một số loại cảm biến khác.

Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là Mạng lưới thiết bị kết nối Internet viết tắt
là IoT (tiếng Anh: Internet of Things) là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con
người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi
thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người
với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây,
công nghệ vi cơ điện tử và Internet. Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết
nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngồi để thực hiện một cơng việc nào đó. Việc
kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth,
1


ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị có thể là điện thoại thơng minh, máy pha cafe, máy giặt,
tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác.

2. Sự hình thành và phát triển của IOT
Ý tưởng thêm cảm biến và trí thơng minh vào các vật bình thường đã được thảo luận
trong suốt những năm 1980 và 1990. Tuy nhiên, tiến độ thực hiện dự án này đã diễn ra rất
chậm vì cơng nghệ lúc đó chưa sẵn sàng. Các chip q lớn và cồng kềnh cũng như khơng có
cách nào để các đối tượng giao tiếp hiệu quả.
Cần phải có những bộ xử lý rẻ và tiết kiệm điện để sử dụng kết nối hàng tỷ thiết bị
khác. Việc áp dụng các RFID (chip năng lượng thấp có thể giao tiếp không dây) đã giải quyết
được một số vấn đề này. Cùng với sự sẵn có của Internet băng thơng rộng và mạng di động,
thế giới đủ địa chỉ IP để cung cấp cho mọi thiết bị... đặc biệt khi có sự xuất hiện của IPv6.
Đây đều là những bước cần thiết để mở rộng quy mô của IoT.

Kevin Ashton đã sử dụng cụm từ "Internet of Things" vào năm 1999 mặc dù phải mất
ít nhất một thập kỷ nữa để cơng nghệ này có quy mơ đúng như mong đợi.
Việc thêm chip RFID vào các thiết bị đắt tiền để theo dõi vị trí của chúng là một trong
những ứng dụng IoT đầu tiên. Nhưng kể từ đó, chi phí bổ sung cảm biến và kết nối Internet
đã tiếp tục giảm. Do đó, các chun gia dự đốn rằng chức năng cơ bản này có thể chỉ tốn 0,1
USD vào một ngày nào đó và mọi thứ đều có thể kết nối với Internet.
Ban đầu, IoT hữu ích nhất đối với kinh doanh và sản xuất. Khi đó, ứng dụng của IoT
còn được gọi là Machine to Machine (M2M). Tuy nhiên, trọng tâm của IoT hiện là lấp đầy
Internet vào tất cả các ngõ ngách bằng các thiết bị thông minh.

3. Cơ sở kỹ thuật của IOT
 Giao thức chính.
Trong IoT, các thiết bị phải giao tiếp được với nhau (D2D). Dữ liệu sau đó phải được
thu thập và gửi tới máy chủ (D2S). Máy chủ cũng có để chia sẻ dữ liệu với nhau(S2S), có thể
cung cấp lại cho các thiết bị, để phân tích các chương trình, hoặc cho người dùng. Các giao
thức có thể dùng trong IoT là:
 MQTT:
+ Một giao thức cho việc thu thập dữ liệu và giao tiếp cho các máy chủ (D2S)
+ MQTT(Message Queue Telemetry Transport), mục tiêu thu thập dữ liệu và giao tiếp
D2S. Mục đích là đo đạc từ xa, hoặc giám sát từ xa, thu thập dữ liệu từ nhiều thiết bị
2


và vận chuyển dữ liệu đó đến máy trạm với ít xung đột nhất. MQTT nhắm đến các
mạng lớn của các thiết bị nhỏ mà cần phải được theo dõi hoặc kiểm soát từ các đám
mây.
+ Các giao thức hoạt động trên nền tảng TCP, cung cấp các đáp ứng đơn giản, đáng tin
cậy.
 XMPP:
+ Giao thức tốt nhất để kết nối các thiết bị với mọi người, một trường hợp đặc biệt của

mơ hình D2S, kể từ khi người được kết nối với các máy chủ
+ XMPP ban đầu được gọi là "Jabber." Nó được phát triển cho các tin nhắn tức thời (IM)
để kết nối mọi người với những người khác thông qua tin nhắn văn bản. XMPP là viết
tắt của Extensible Messaging và Presence Protocol.
+ XMPP sử dụng định dạng văn bản XML, và cũng tương tự như MQTT chạy, XMPP
chạy trên nền tảng TCP, hoặc có thể qua HTTP trên TCP. Sức mạnh chính của nó là
một chương trình trong mạng Internet khổng lồ.

4. Cấu trúc của một hệ thống IOT
Hệ thống Internet of things có 4 thành phần đó là thiết bị, trạm kết nối, hạ tầng mạng
và bộ phân tích và xử lý dữ liệu.
Trong đó, những cảm biến có tác dụng cảm nhận tín hiệu từ mơi trường trong đó có
nhiệt độ, áp suất, ánh sáng,… để có thể chuyển đổi và kết nối chúng qua dạng dữ liệu trong
môi trường mạng.
Tiếp theo đó, các tín hiệu sẽ được xử lý và đưa ra các thay đổi theo ý người dùng và
chúng được ứng dụng thông qua hệ thống điện thoại, máy tính.

5. Ưu điểm và nhược điểm của IOT
Internet of things có những ưu nhược điểm riêng biệt, cụ thể như sau:
 Ưu điểm
+ Internet of things giúp truy cập thông tin mọi lúc mọi nơi và trên đa dạng nền tảng
thiết bị.
+ Giúp cải thiện giao tiếp giữa các thiết bị.
+ Giúp chuyển dữ liệu qua mạng internet và tiết kiệm lượng lớn thời gian, tiền bạc.
+ Giúp tự động hoá nhiệm vụ và tăng chất lượng dịch vụ cho các doanh nghiệp.
3


 Nhược điểm
+ Internet of things khi có nhiều thiết bị kết nối và nhiều thông tin chia sẻ sẽ gặp vấn đề

về bí mật thơng tin.
+ Các doanh nghiệp sẽ phải gặp tình trạng thiết bị kết nối bị hỏng.
+ Vì khơng có tiêu chuẩn quốc tế, vì thế khả năng tương thích sẽ gặp vấn đề.

6. Tầm quan trọng của IOT
Internet of Things giúp mọi người sống và làm việc thơng minh hơn, cũng như kiểm
sốt hồn tồn cuộc sống của họ. Ngoài việc cung cấp các thiết bị thơng minh để tự động hóa
nhà cửa, IoT rất cần thiết cho doanh nghiệp. IoT cung cấp cho các doanh nghiệp một cái nhìn
thời gian thực về cách hệ thống của họ thực sự hoạt động, cung cấp cái nhìn sâu sắc về mọi
thứ từ hiệu suất của máy móc đến chuỗi cung ứng và hoạt động hậu cần.
IoT cho phép các cơng ty tự động hóa các quy trình và giảm chi phí lao động. Nó
cũng cắt giảm chất thải và cải thiện việc cung cấp dịch vụ, làm cho việc sản xuất và giao hàng
ít tốn kém hơn, cũng như cung cấp tính minh bạch trong các giao dịch của khách hàng.
 Tính tự động hóa:
Tự động hóa là nhu cầu của giờ để quản lý các công việc hàng ngày mà không cần sự
can thiệp của con người. Tự động hóa các nhiệm vụ trong một doanh nghiệp giúp tăng chất
lượng dịch vụ và giảm mức độ can thiệp của con người. Điều này giảm thiểu nỗ lực của con
người và tiết kiệm thời gian; nó cũng thúc đẩy việc sử dụng tài nguyên hiệu quả.
 Ra quyết định tốt hơn
Vì các thiết bị có nhiều cảm biến, chúng có thể thu thập dữ liệu đáng kể từ nhiều
nguồn, cung cấp cho chúng nhiều thông tin hơn để làm việc khi hành động trên dữ liệu nhận
được.
 Theo dõi và giám sát thời gian thực
 Phân tích dữ liệu theo thời gian thực
Dữ liệu nhanh chóng, chính xác là cần thiết trong ngành để cho phép ra quyết định
nhanh chóng, sáng suốt khi tài sản hoặc thay đổi môi trường đang được theo dõi.
 Giao tiếp an tồn
Các cơng ty thường theo dõi và giám sát các tài sản có giá trị cao. Điều quan trọng là
dữ liệu được chia sẻ phải được bảo vệ và không bị đe dọa bởi tin tặc.
 Kết nối ổn định

4


Thiết bị sẽ cung cấp thơng tin hữu ích một cách an tồn về vị trí tài sản, chức năng
máy và nhiệt độ. Điều này là cần thiết mọi lúc và từ bất cứ nơi nào trên hành tinh.
Ví dụ: Hệ thống chăm sóc vườn rau được tích hợp IOT sẽ giúp kiểm sốt được quy
trình chăm sóc cây từ lúc trồng cho đến quy hoạch. Đặc biệt khi không cần thiết phải dùng
sức để ra chăm sóc hay quan sát, Khi áp dụng IOT có thể kiểm sốt được tình trạng, nhiệt độ
của thời tiết, mức phân bón, lượng nước… ở bất cứ đâu và bất cứ khi nào.
Như vậy, IoT là một trong những công nghệ quan trọng nhất của cuộc sống hàng ngày
và nó sẽ tiếp tục tăng lên khi nhiều doanh nghiệp nhận ra tiềm năng của các thiết bị được kết
nối để giữ cho chúng cạnh tranh.

7. Ứng dụng của IOT
Một số lợi ích từ việc áp dụng, ứng dụng IOT vào đời sống của con người:
+ Smarthome
Các ứng dụng nhà thông minh với việc sử dụng cảm biến thông minh đang trở nên
phổ biến hiện nay. Bất kỳ thiết bị thông minh nào cũng có thể được cấu hình và kết nối với
internet và điều khiển bằng ứng dụng di động đơn giản.
Ví dụ: Có thể điều khiển nhiệt độ điều hịa, bật tắt nóng lạnh hoặc bật đèn khi đang
trên đường đi làm về
+ Chăm sóc sức khỏe
Ngành cơng nghiệp chăm sóc sức khỏe đã sử dụng các khả năng của Internet of
Things cho các ứng dụng cứu sống. Bắt đầu từ việc thu thập dữ liệu quan trọng từ các thiết bị
bên giường, quy trình chẩn đốn thời gian thực, truy cập hồ sơ y tế và thông tin bệnh nhân
trên nhiều khoa, tồn bộ hệ thống chăm sóc bệnh nhân có thể được cải thiện với việc triển
khai IoT.
IoT sẽ mang lại sự tiện lợi cho các bác sĩ, cải thiện độ chính xác trong thơng tin (giúp
giảm lỗi trong dữ liệu), tăng hiệu quả tổng thể và tiết kiệm thời gian cho từng thủ tục.
Các bác sĩ có thể theo dõi tình trạng của bệnh nhân từ xa và đề xuất các thủ tục cần

thiết khi cần thiết.
Ví dụ: Nhiều bệnh viện đang cung cấp cơ sở y tế từ xa. Bệnh nhân có thể theo dõi
điều trị thơng qua hội nghị truyền hình.
+ Ứng dụng trong nơng nghiệp
5


Internet of Things là một trong những giải pháp đầy hứa hẹn để làm cho tồn bộ
ngành nơng nghiệp và nông nghiệp hiệu quả hơn với số lượng công nhân ít hơn. Công nghệ
cảm biến thông minh sẽ giúp cải thiện từng giai đoạn của nông nghiệp và tự động hóa giúp
giảm lao động thủ cơng.
Ví dụ: chuyển động (bị, cừu) từ một vị trí cụ thể, tuổi và trọng lượng của từng cá
nhân và chi tiết tiêm chủng có thể được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu và dễ dàng truy cập bằng
cách chỉ cần quét thẻ thông minh.

8. Các thách thức trong việc nghiên cứu và triển khai IOT
IOT đã đem lại nhiều lợi ích cho nơng nghiệp nhưng song song vẫn còn nhiều thử
thách tồn tại:
Chi phí để áp dụng IOT: Khơng phải trang trại hệ thống nào cũng đủ chi phí để áp
dụng
Việc nghiên cứu và ứng dụng của IoT trong lĩnh vực nông nghiệp hiện nay còn khá
đơn lẻ, chưa tập trung vào phát triển cả hệ thống
IoT trong nông nghiệp dự trên mạng WAN không dây tốc độ cao để truyền dữ liệu.
Tuy nhiên, trong điều kiện ở vùng sâu, vùng xa, tín hiệu không ổn định nên việc truyền dữ
liệu tốc độ cao là không thực tế.

Chương 2: Ứng dụng của IOT trong nông nghiệp
1. Thực trạng nền nông nghiệp hiện nay
Nông nghiệp ở Việt Nam được đánh giá là một trong những ngành kinh tế quan trọng.
Mặc dù đất nước đang thực hiện cơng cuộc cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Thế nhưng

ngành nông nghiệp với những thay đổi phù hợp đã và đang khẳng định đúng vị thế của mình
trong nền kinh tế nước nhà.
Hiện nay nơng nghiệp cịn được áp dụng cơng nghệ để tăng năng suất cũng như phát
triển theo thời đại cách mạng công nghiệp 4.0. Song song những thành tựu đã đạt được thì
vẫn cịn những khó khăn đi kèm:
 Vốn đầu tư cao khi đầu tư cơng nghệ cao.
 Mơ hình mới mẻ này cịn nhiều thiếu sót trong khâu quản lý.
 Các nhân lực chưa đủ trình độ kỹ năng và kinh nghiệm chun mơn
 Khó khăn khi chọn nhà cung cấp uy tín, chất lượng.
6


2. Tác động của IOT đến nông nghiệp
IoT ngành nông nghiệp được xem là một bước ngoặt lớn sẽ mở ra một kỷ ngun mới
cho ngành nơng nghiệp trên tồn cầu.
Theo số liệu dự báo, vào năm 2050, dân số thế giới dự kiến sẽ chạm ngưỡng 9.8 tỷ
người, tăng khoảng 25% so với con số hiện tại. Xu hướng đơ thị hóa sẽ tiếp tục tăng với tốc
độ nhanh chóng, khoảng 70% dân số thế giới được dự đốn trở thành dân số thành thị đến
năm 2050 (so với hiện nay là 49%). Hơn nữa, mức thu nhập sẽ tăng lên gấp đôi so với hiện
tại, điều này thúc đẩy nhu cầu lương thực tăng cao, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Để
nuôi sống một lượng dân số thành thị lớn này thì sản lượng lương thực phải tăng gấp đôi vào
năm 2050.

IoT ra đời và được ứng dụng vào ngành nông nghiệp tạo ra một sự thay đổi đột phá,
giúp ngành nông nghiệp trong tương lai đạt được nhiều năng suất. Nhờ vậy, giải quyết được
bài tốn diện tích nơng nghiệp thu hẹp nhưng vẫn đảm bảo nguồn cung nông nghiệp đầy đủ.
Theo Allied Market Research, thị trường IoT ngành nông nghiệp sẽ đạt quy mơ 48 tỷ
trên tồn cầu trong năm 2025 cùng mức tăng trưởng hàng năm là 14,7%. Một con số ấn tượng
hứa hẹn công nghệ IOT sẽ làm thay đổi ngành nông nghiệp trong tương lai.
7



3. Những ứng dụng của IOT trong nông nghiệp
3.1. Trong trồng trọt

a. Ứng dụng IOT trong lấy mẫu và bản đồ đất:

8


Hiện nay, các nhà sản xuất đã cung cấp một loạt các bộ cơng cụ và cảm biến có thể
hỗ trợ nông dân theo dõi chất lượng đất và dựa trên dữ liệu này để đề xuất các biện pháp khắc
phục tình trạng suy thối đất.
Các bộ cơng cụ này cho phép theo dõi các đặc tính của đất, chẳng hạn như kết cấu,
khả năng giữ nước và tỷ lệ hấp thụ để giúp giảm thiểu xói mịn, dày đặc, nhiễm mặn, axit hóa
và ơ nhiễm bằng cách tránh sử dụng q nhiều phân bón. Labin-a-Box, một bộ cơng cụ kiểm
tra đất do AgroCares phát triển có thể phân tích tới 100 mẫu mỗi ngày (hơn 22.000 mẫu dinh
dưỡng mỗi năm) mà khơng cần đến bất kỳ phịng thí nghiệm nào.
b. Ứng dụng IOT trong thủy lợi
Các phương pháp truyền thống như tưới phun, nhỏ giọt không đem lại hiệu quả do
lượng nước cung cấp không đều dẫn đến cây trồng có thể bị thiếu nước, chất dinh dưỡng bị
thiếu hụt dẫn đến bệnh vi sinh, sâu gây hại tấn công. Công nghệ IoT với các cảm biến giúp
giám sát kiểm tra độ ẩm đất, khơng khí. Nhờ vậy, lượng nước được tối ưu đúng và đủ với nhu
cầu của cây, độ ẩm đất luôn được giữ trong mức độ phù hợp.
c. Ứng dụng IOT trong sử dụng phân bón
Bón phân là công đoạn quan trọng không thể thiếu giúp cây có được chất dinh dưỡng
tốt nhất để phát triển và tạo ra năng suất. Tuy nhiên nếu bón khơng đúng cách sẽ gây ra lãng
phí và đem lại nhiều tác hại cho cây. Với IoT ngành nông nghiệp, lượng phân bón được xác
định chính xác ở mức phù hợp nhất.
Ngồi việc bón phân chính xác, tưới phân và hóa chất, là những lợi ích khác của IoT.

Trong những phương pháp này, các chất hòa tan trong nước, chẳng hạn như phân bón, chất
cải tạo đất và thuốc trừ sâu, có thể được sử dụng thơng qua hệ thống tưới tiêu, nó có thể được
tích hợp liền mạch với cơ sở hạ tầng canh tác thông minh dựa trên IoT.
d. Ứng dụng IoT trong quản lý bệnh cây trồng
Các thiết bị thông minh dựa trên IoT như cảm biến không dây, robot và máy bay
không người lái cho phép giảm đáng kể việc sử dụng thuốc trừ sâu bằng cách phát hiện chính
xác sâu bệnh của cây trồng. So với quy trình kiểm sốt dịch hại dựa trên truyền thống thì quản
lý dịch hại dựa trên IoT cung cấp khả năng giám sát, mơ hình hóa, dự báo dịch bệnh theo thời
gian thực hiệu quả hơn. Các phương pháp tiếp cận nhận dịch bệnh và sâu bệnh tiên tiến dựa
trên việc xử lý hình ảnh, trong đó các hình ảnh thô được thu thập bằng cách sử dụng cảm biến
hiện trường, máy bay không người lái UAV (Unmanned Aerial Vehicle) hoặc vệ tinh viễn
thám.
9


Ví dụ: bẫy tự động dựa trên IoT có thể bắt, đếm và thậm chí xác định đặc điểm của
các loại cơn trùng, sau đó đẩy dữ liệu về sâu bệnh lên đám mây.
Các phương pháp tiếp cận như phun thuốc chính xác bằng xe và hóa chất VRT tự
động được sử dụng theo phương pháp bón phân thơng minh, cũng có thể được sử dụng để
điều trị bệnh và các ứng dụng thuốc trừ sâu khác. Hơn nữa, sự tiến bộ của công nghệ robot
mang đến những giải pháp mới. Khi trang bị cho một robot nông nghiệp với các thiết bị cảm
biến đa hình ảnh và vịi phun chính xác, có thể xác định vị trí và phương pháp đối phó các
vấn đề dịch hại chính xác hơn dưới sự điều khiển của hệ thống quản lý dịch bệnh IoT từ xa
e. Ứng dụng IoT trong theo dõi, dự báo và thu hoạch
Giám sát giúp đánh giá chính xác bằng cách ghi lại năng suất cây trồng và độ ẩm để
ước tính cây trồng hoạt động tốt như thế nào và những việc gì cần làm tiếp theo. Giám sát
năng suất được coi là một phần thiết yếu của canh tác chính xác khơng chỉ vào thời điểm thu
hoạch mà cả chất lượng sản lượng trước đó. Chất lượng sản lượng phụ thuộc vào nhiều yếu
tố, ví dụ: thụ phấn đủ chất lượng trong điều kiện môi trường thay đổi.
Dự báo mùa màng là một nghệ thuật để dự đoán năng suất và sản lượng (tấn / ha)

trước khi vụ thu hoạch diễn ra. Dự báo này giúp người nông dân lập kế hoạch và ra quyết
định về chất lượng sản phẩm để xác định thời điểm thu hoạch thích hợp. Việc giám sát này
bao gồm các giai đoạn phát triển khác nhau. Dự đoán đúng thời điểm thu hoạch khơng chỉ
giúp tối đa hóa sản lượng và chất lượng cây trồng mà còn tạo cơ hội điều chỉnh chiến lược
quản lý. Để thu được lợi ích từ cây trồng, nông dân cần biết khi nào những cây trồng này được
thu hoạch

10


Một bộ theo dõi năng suất, có thể được cài đặt trên bất kỳ tổ hợp máy gặt nào và được
liên kết với ứng dụng di động FarmRTX, hiển thị dữ liệu thu hoạch trực tiếp và tự động tải
lên nền tảng dựa trên web của nhà sản xuất. Ứng dụng này có khả năng tạo bản đồ năng suất
và chia sẻ các bản đồ này với nhà nông học và người nơng dân, sau đó được tùy chọn xuất
sang phần mềm quản lý trang trại khác để phân tích chúng.

3.2. Trong chăn nuôi
Luôn đi kèm với ngành trồng trọt thì chăn ni cũng là ngành nghề phổ biến tại Việt
Nam. Những mơ hình trang trại chăn ni thơng minh ra đời, cơng nghệ tiên tiến được áp
dụng trong tồn bộ q trình chăm sóc vật ni.
Ta đã từng biết đến việc lắp đặt cảm biến vào tai lợn để theo dõi và thu thập các dữ
liệu về nhiệt độ chuồng ni, độ ẩm khơng khí hay những dữ liệu về sức khỏe, thức ăn cung
cấp,...từ đó giúp con người nắm rõ được những hoạt động cần thiết, cần làm qua biểu hiện thể
trạng của những chú lợn. Những loại cảm biến này có tuổi thọ khá lâu, có thể lên đến 10 năm
nên chủ trang trại có thể giảm thiểu chi phí cho việc thay thế các thiết bị này.

11


Không chỉ với các chú lợn mà tất cả các loại vật ni ta đều có thể áp dụng cảm biến

này. Những chiếc vòng cảm biến được gắn vào cổ hay chân những chú bò để đếm số bước
chân trong tồn bộ vịng đời một con bị. Từ dữ liệu đếm được chủ ni có thể biết được tình
trạng sức khỏe, giới tính thậm chí là cả thời điểm nào bị cái có thể mang thai. Chủ ni cũng
có thể kiểm sốt vị trí của con vật, tránh việc đi lạc hay trộm cắp.
Với những trang trại bò sữa chủ ni sẽ hồn tồn kiểm sốt được lượng sữa cũng
như chất lượng sữa vắt ra. Từ đó điều chỉnh việc lấy sữa cho phù hợp. Trang trại thông minh
với những tiến bộ của IoT sẽ giúp cho chủ nuôi chăn nuôi một cách hiệu quả và đặc biệt là sẽ
tiết kiệm được sức lao động của con người.

4. Cơ hội mở ra cho nền nông nghiệp khi ứng dụng IOT
IoT trong nơng nghiệp là một trong những từ khóa được quan tâm hàng đầu của nông
nghiệp. IoT hứa hẹn mang lại những hiệu quả chưa từng có như:
a. Hiệu quả vượt trội
Nông nghiệp ngày nay đang trong một cuộc chạy đua. Diện tích đất nơng nghiệp ngày
càng bị thu hẹp. Trong khi đó, nhu cầu lương thực thực phẩm thế giới ngày càng tăng cao.
Đất đai ngày càng bị thoái hóa do các hoạt động sản xuất thiếu khoa học; cộng thêm biến đổi
khí hậu khó lường.
IoT trong nơng nghiệp giúp người nông dân giám sát sản phẩm và các điều kiện canh
tác theo thời gian thực. IoT thu thập các thơng tin nhanh chóng; có thể dự đốn trước các vấn
đề trước khi chúng xảy ra; đưa ra các quyết định sáng suốt về cách tránh chúng.

12


b. Sự phủ sóng nơng nghiệp
Với việc đơ thị hóa ngày càng gia tăng với 70% dân số sống tại các khu vực thành
thị. Hệ thống nhà kính và thủy canh dựa trên IoT cho phép chuỗi cung ứng các loại trái cây
và rau ngắn ngày cho người dân. Các hệ thống nơng nghiệp với chu trình khép kín thơng minh
cho phép trồng trọt ở khắp mọi nơi như: Trong siêu thị, trên tường nhà, nóc các tịa nhà chọc
trời, các thùng vận chuyển,... tận dụng chính những khn viên nhỏ trong gia đình.


13


c. Giảm tài nguyên
Rất nhiều giải pháp IoT tập trung vào việc tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên - nước,
năng lượng, đất đai. Canh tác nơng nghiệp chính xác sử dụng IoT dựa trên dữ liệu được thu
thập từ các cảm biến đa dạng trên đồng ruộng; giúp nơng dân phân bổ chính xác tài ngun
cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng.
d. Quy trình sạch hơn
Hệ thống dựa trên IoT cho canh tác chính xác khơng chỉ giúp nhà nơng tiết kiệm nước
và năng lượng; mà nó cịn làm cho nơng nghiệp xanh hơn; giảm đáng kể việc sử dụng thuốc
trừ sâu và phân bón. Cách tiếp cận này cho phép thu được sản phẩm cuối cùng sạch hơn và
hữu cơ hơn so với các phương pháp nơng nghiệp truyền thống.
e. Nhanh chóng hơn
Một trong những lợi ích của việc sử dụng IoT trong nơng nghiệp là sự tốc độ của
quy trình được cải tiến hơn. Do sử dụng hệ thống theo dõi và dự đốn thời gian thực. Nhờ
vậy, nơng dân có thể nhanh chóng phản ứng với bất kỳ thay đổi đáng kể nào. Ví dụ các thay
đổi về thời tiết, độ ẩm, chất lượng khơng khí; cũng như sức khỏe của từng cây trồng hoặc
đất trên đồng ruộng. Trong điều kiện thời tiết thay đổi khắc nghiệt, những khả năng mới
giúp các chuyên gia nông nghiệp cứu được mùa màng.

14


f. Nâng cao chất lượng sản phẩm
Nông nghiệp dựa trên dữ liệu giúp phát triển nhiều hơn và sản phẩm tốt hơn. Sử dụng
cảm biến đất và cây trồng, giám sát bằng máy bay viễn thám không người lái và lập bản đồ
trang trại. Từ đó nơng dân hiểu rõ hơn về sự phụ thuộc chi tiết giữa điều kiện và chất lượng
của cây trồng. Sử dụng các hệ thống được kết nối, chúng có thể tái tạo các điều kiện tốt nhất

và tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.

5. Xu hướng và thách thức khi ứng dụng IOT trong nông nghiệp
5.1. Xu hướng:
Cho đến nay, Internet of Things (IoT) đã có mặt trong nhiều ngành cơng nghiệp,
ngành nơng nghiệp không phải là một ngoại lệ. Cho đến cuối năm 2018, thị trường nông
nghiệp kết nối đạt 1,8 tỷ USD trên toàn cầu và sự thay đổi vẫn chưa dừng lại. Dự kiến sẽ tăng
lên 4,3 tỷ USD vào năm 2023 với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 19,3%.
Các số liệu thống kê gần đây cho thấy dân số toàn cầu sắp đạt 9,6 tỷ người vào năm
2050. Và để nuôi sống dân số khổng lồ này, ngành nông nghiệp buộc phải áp dụng Internet
of Things. Trong số những thách thức như điều kiện thời tiết khắc nghiệt, thay đổi khí hậu,
tác động mơi trường, IoT đang xóa bỏ những thách thức này và giúp chúng ta đáp ứng nhu
cầu về thực phẩm nhiều hơn.
15


IoT đã và đang là động lực thúc đẩy tăng sản lượng nơng nghiệp với chi phí thấp hơn.
Trong vài năm tới, việc sử dụng các giải pháp thông minh được hỗ trợ bởi IoT sẽ gia tăng
trong các hoạt động nông nghiệp. Trên thực tế, báo cáo gần đây nói rằng việc lắp đặt thiết bị
IoT sẽ có tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 20% trong ngành nông nghiệp. Và những thiết
bị được kết nối (nông nghiệp) sẽ tăng từ 13 triệu vào năm 2014 lên 225 triệu vào năm 2024.
Có thể thấy chắc chắn một điều rằng công nghệ IoT sẽ là một phần không thể thiếu
trong q trình phát triển của nơng nghiệp, IoT sẽ được áp dụng vào mọi khía cạnh của nơng
nghiệp để từ đó tối đa hóa hiệu quả hoạt động và giảm thiểu chi phí lao động.

5.2 Thách thức:
Nhắc đến áp dụng công nghệ, thách thức đầu tiên thường được nhắc đến là vấn đề về
kinh phí. Thực tế nó khơng hề cao. Mà chi phí dồn vào chủ yếu là thuộc về khâu thiết kế ứng
dụng. Nhờ đó, người nơng dân có thể kết nối với trang trại của mình thơng qua smartphone.
Và cũng từ đó mà người nơng dân lại giao tiếp với Farm qua thiết bị thông minh, chưa quen

với với việc thay đổi cách canh tác.
Tiếp theo là vấn đề về ý tưởng khi thực hiện IoT trong nông nghiệp tại Việt Nam là
không nhiều, chủ yếu xoay quanh cảm biến, lập trình tưới, trồng thủy canh tự động trong nhà
và chỉ áp dụng cho doanh nghiệp quy mơ giá cao
Nhân tố chính xác nhất trong nền nông nghiệp Việt Nam là các nông hộ, hợp tác xã
nhưng kết quả cho thấy họ còn bỡ ngỡ với cơng nghệ trong ứng dụng vào nơng nghiệp. Vì

16


vậy cần có người đồng hành, cú tiến, đứng ra bao tiêu, áp dụng quy trình và áp dụng cơng
nghệ linh hoạt để nơng sản có hiệu quả và trở thành hàng hóa có giá trị và chất lượng.
Nơng nghiệp Việt Nam có nhiều lợi thế, tuy nhiên chủ yếu nằm ở quy mô sản xuất
nhỏ dựa vào kinh tế hộ gia đình, năng suất lao động cịn thấp. Vì vậy, ứng dụng iot trong nông
nghiệp sẽ tạo cơ hội lớn cho các hộ nông dân trở thành một doanh nghiệp có năng suất và giá
trị vượt trội cùng với chất lượng cuộc sống ngày càng tốt hơn.

Chương 3: Xây dựng hệ thống giám sát nông nghiệp IOT
1. Mô tả bài toán
Xã hội ngày càng phát triển kéo theo nhu cầu của con người ngày càng tăng cao. Đối
với các loại thực phẩm hiện nay, người tiêu dùng cũng có nhu cầu rất cao về chất lượng sản
phẩm. Chính vì vậy, để có thể đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng, người nông dân
cần đảm bảo nuôi trồng một cách chính xác và có hệ thống. IoT là giải pháp hữu hiệu đáp ứng
được những yêu cầu trên.
Nhóm sẽ xây dựng và mơ phỏng một mơ hình giám sát nông nghiệp ứng dụng IoT
trong trồng cây dưa lưới. Dưa lưới là rau ăn quả có thời gian sinh trưởng ngắn, trồng được
nhiều vụ trong năm với năng suất khá cao
Yêu cầu về điều kiện ngoại cảnh trong trồng dưa lưới: Nhiệt độ thích hợp cho sinh
trưởng và phát triển từ 7 – 30oC. Dưa lưới vốn là cây ưa sáng nên bạn nên trồng cây ở những
vị trí có nhiều ánh sáng, rộng rãi. Độ ẩm cần thiết cho sự phát triển của cây dưa lưới trên 84%,

ẩm độ khơng khí cao và mưa kéo dài thường gây bệnh cho cây. Để dưa lưới có điều kiện phát
triển tốt thì bạn cần chú ý chọn đất trồng dưa phải giàu dinh dưỡng, tơi xốp, dễ thoát nước,
chẳng hạn như: Đất sạch trộn với phân trùn quế, dịch trùn quế, xơ dừa. Đất có hàm lượng chất
hữu cơ cao sẽ giúp cho cây dưa lưới phát triển tốt, đạt năng suất cao và kéo dài thời gian thu
hoạch quả.
Mô hình ứng dụng IoT trong trồng cây dưa lưới với các hệ thống: cảm biến nhiệt độ,
độ ẩm, tự động tưới nước, điều chỉnh CO, bảo vệ, chuyển đổi năng lượng mặt trời và báo
cháy. Các hệ thống này mang lại hiệu quả kinh tế thiết thực cho nhà nông. Từ đó, giúp cho
họ tăng thu nhập trên diện tích đất canh tác, giảm thiểu được rủi ro trong quá trình sản xuất,
tạo ra sản phẩm sạch, an tồn đến người tiêu dùng.

2. Mơ phỏng mơ hình nơng nghiệp thơng minh
17


2.1 Thiết lập ban đầu
Mơ hình Smart Farming sẽ bao gồm:
- Trong nhà lưới sử dụng các thiết bị IoT được kết nối không dây với Home gateway.
Home gateway được cài đặt mật khẩu là 18062001.
- Quản lý các thiết bị IoT thông qua server đặt từ xa với địa chỉ
192.168.2.3/255.255.255.0, user name và password là admin.
- Điều khiển, giám sát bằng laptop được kết nối với home gateway hoặc sử dụng
Central Office Server và Cell Tower để phát mạng 3G/4G và sử dụng smartphone kết nối với
mạng 3G/4G.

Hình 3. 1 Các hệ thống trong nhà lưới

18



Hình 3. 2 Server điều khiển từ xa qua điện thoại
Thiết kế bảng địa chỉ IP cho các thiết bị:
Tên thiết bị

Địa chỉ IP

Subnet
mask

DNS
server

Home gateway

192.168.3.6

255.255.255. 192.168.2.
0
2

Router

FE0/0:
192.168.1.1

255.255.255.
0

Default
gateway

192.168.3.1

FE1/0:
192.168.3.1
FE4/0:
192.168.2.1
DNS server

192.168.2.2

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.2.1

IoT server

192.168.2.3

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.2.1

Smartphone

169.254.80.227


255.255.0.0

Máy đo CO2

192.168.25.101

255.255.255. 192.168.2.
0
2
19

192.168.25.1


Quạt

192.168.25.112

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

Tấm năng lượng

192.168.25.111

255.255.255. 192.168.2.
0

2

192.168.25.1

Bộ chuyển đổi
năng lượng

192.168.25.109

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

Pin

192.168.25.140

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

Thiết bị gia dụng

192.168.25.110

255.255.255. 192.168.2.

0
2

192.168.25.1

Camera

192.168.25.144

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

Cửa

192.168.25.118

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

Đầu đọc thẻ

192.168.25.106

255.255.255. 192.168.2.

0
2

192.168.25.1

Kiểm tra chuyển
động

192.168.25.148

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

Kiểm tra độ ẩm
khơng khí

192.168.25.135

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

Máy làm ẩm

192.168.25.107


255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

192.168.25.108
192.168.25.122
192.168.25.125
Cảm biến nhiệt độ

192.168.25.119

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

Điều nhiệt

192.168.25.102

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1


255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

192.168.25.114
Kiểm tra độ ẩm
đất

192.168.25.130

20


Máy bơm

192.168.25.149

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

192.168.25.141
192.168.25.104
192.168.25.138
Báo động


192.168.25.131

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

Kiểm tra khói

192.168.25.127

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

Chữa cháy

192.168.25.105

255.255.255. 192.168.2.
0
2

192.168.25.1

192.168.25.146
192.168.25.126

192.168.25.100

Bảng 3. 1 Địa chỉ IP của các thiết bị
2.2 Chi tiết các hệ thống trong nhà lưới
 Hệ thống Co2
Hệ thống dò CO2 gồm: Carbon Dioxide Detector – Máy dò CO2 phát hiện mức CO2
có trong khơng khí (giả dụ từ Old Car – xe ô tô) và Blower – Quạt thổi.

21


Hình 3. 3 Hệ thống dị CO2

Hệ thống dị CO được thiết lập 3 mức: CO Large, CO Medium và CO Low. Trong
đó, điều kiện được thiết lập như sau:

Tên

Điều kiện

Hành động

CO Large

Máy dò CO Level > 0.06

Set Máy thả khí thải
Status to High

CO Medium


Máy dị CO Level is between 0.02
and 0.06

Set Máy thả khí thải
Status to Low

CO low

Máy dị CO Level < 0.02

Set Máy thả khí thải
Status to Off

Bảng 3.2 Các điều kiện của hệ thống dò CO
Quạt thổi khí thải sẽ hoạt động tương ứng: khơng hoạt động, hoạt động với năng suất
trung bình hoặc cao tùy thuộc vào nồng độ CO dò được với các mức Level khác nhau.


Hệ thống năng lượng mặt trời
22