Biết độ ẩm để điều chỉnh nước tưới
PGS Lê Minh Thùy, giảng viên Trường Điện - Điện tử, Đại học Bách khoa Hà Nội và cộng sự (là các sinh viên) vừa nghiên cứu thành công cảm biến đo độ ẩm đất. Sản phẩm đoạt Giải thưởng Sáng tạo châu Á 2023 của Quỹ Toàn cầu Hitachi.
Theo PGS Lê Minh Thùy, trong nông nghiệp, việc kiểm soát độ ẩm rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới sự sinh trưởng cũng như năng suất của cây. Thừa hoặc thiếu nước đều không thích hợp cho cây trồng sinh trưởng.
Trên thị trường hiện có bán rất nhiều loại cảm biến đo độ ẩm đất, tuy nhiên, chưa có cảm biến nào Make in Vietnam. Các loại cảm biến giá rẻ thường chất lượng thấp, kết quả đo không chính xác; cảm biến chất lượng ổn thì giá thành khá cao.
Chị nhận thấy, để kiểm soát độ ẩm, chuyên gia thường phải chôn rất nhiều cảm biến xuống đất, hàng ngày phải cắm que đo rồi lại rút lên để thu thông tin. Công việc vất vả, kết quả có độ chính xác không cao. Chị nghĩ, giá có một thiết bị không dây, đo độ ẩm chính xác, giá thành rẻ, chỉ cần vào máy tính hoặc điện thoại, ngay lập tức thu được thông tin thì tốt.
Tình cờ, có lãnh đạo một công ty của Việt Nam kinh doanh trong lĩnh vực nông nghiệp chia sẻ trăn trở muốn tìm một thiết bị cảm biến giá rẻ nhưng cho thông tin chính xác để đưa ra quyết định tưới nước cho những hoa màu anh đang đầu tư kinh doanh.
Biết được sở trường của PGS Thùy là nghiên cứu về các thiết bị cảm biến và thu hoạch năng lượng từ nhiều nguồn, anh đã “ra đề bài” rất cụ thể: Làm mới hoặc cải tiến cảm biến giá rẻ (có sẵn trên thị trường), giải bài toán môi trường (để chôn xuống đất nếu không cần nữa có thể có thể bỏ đi), triển khai trên diện tích rộng, độ tin cậy chấp nhận được.
PGS Lê Minh Thùy bắt tay thực hiện nghiên cứu cùng các sinh viên Trường Điện - Điện tử gồm: Đinh Bảo Ngân, Nguyễn Thị Phương Thảo (K64); Đào Phương Thảo, Đỗ Thu Giang (K65).
Nhóm đề xuất giải pháp thu hoạch năng lượng, tích hợp vào xe robot hàng ngày đi tuần để cùng lúc truyền năng lượng và thu thông tin độ ẩm trong lòng đất, cập nhật lên mạng. Nếu làm được sẽ giải được bài toán về mạng truyền thông linh hoạt và cả vấn đề cấp nguồn cho thiết bị trong lòng đất.
Đo độ ẩm bằng thiết bị không dây
Theo tìm hiểu của nhóm nghiên cứu, các nhà khoa học từ Trường Đại học Nebraska-Lincoln, Mỹ đang tìm cách giải quyết bài toán nguồn tiêu thụ. Hiện cảm biến đo độ ẩm của các nhóm nghiên cứu về lĩnh vực này đang là ròng dây xuống đất, lấy năng lượng Mặt trời (ứng dụng tùy vùng khí hậu); hoặc chôn xuống đất, dùng pin, sau một thời gian phải đào lên.
“Pin dù tốt đến mấy thì thời gian hoạt động hạn chế, nhấc lên để bảo trì bảo dưỡng rất không hiệu quả. Việc thu thập thông tin đang sử dụng là dùng máy bay không người lái, bay vòng quanh thu thông tin hoặc lắp một trạm thu thập thông tin rồi cập nhật lên Internet, giải pháp này khó triển khai để sạc không dây cho cảm biến” - PGS Lê Minh Thùy giải thích.
PGS Lê Minh Thùy và các sinh viên triển khai nghiên cứu theo ý tưởng sử dụng robot đi tuần, đẩy xe qua những nơi chôn cảm biến đo độ ẩm. Mỗi lần đi lấy thông tin sẽ truyền năng lượng cho cảm biến, vừa sạc, vừa thu thông tin từ sóng điện từ. Bài toán nghiên cứu cơ bản là làm sao hiệu suất thu nhận năng lượng và truyền thông tin tốt kể cả khi bị lệch trục giữa bộ truyền với bộ nhận.
Nhóm nghiên cứu đã giải được bài toán lệch trục và đang tiếp tục nghiên cứu tích hợp khối truyền thông tin lên mạng cùng khối nguồn, cho ra sản phẩm có kích thước nhỏ gọn.
PGS Lê Minh Thùy cùng các cộng sự đang chạy đua hết tốc lực ngay sau khi công bố khoa học quốc tế để 5 năm nữa sẽ có sản phẩm thiết bị đo độ ẩm trong lòng đất giá thành rẻ, độ chính xác cao hoàn chỉnh.
Giáo sư Diep Nguyen, Trường Đại học Công nghệ Sydney, Australia đánh giá chủ đề nghiên cứu của PGS Lê Minh Thùy rất thú vị. Ứng dụng mạng cảm biến không dây tự chủ năng lượng trong lòng đất phục vụ nông nghiệp chính xác là một giải pháp tiềm năng cho nông nghiệp thông minh. Hy vọng nhóm nghiên cứu sẽ thúc đẩy hơn nữa nghiên cứu xanh hóa tương lai này để ứng dụng rộng rãi cho nền nông nghiệp 4.0.
