Cảm biến IoT có lời ở trang trại khi nó thay được phần phỏng đoán trong một quyết định ngày nào cũng phải ra: khi nào tưới, khi nào chạy quạt nước, khi nào xử lý khi thời tiết đổi. Một bộ điển hình gồm vài đầu dò độ ẩm đất hay chất lượng nước, một trạm chạy pin mặt trời gửi số đo qua mạng di động hoặc sóng tầm xa như LoRa, và cảnh báo trên điện thoại. Khó không nằm ở app mà ở hiệu chuẩn, vệ sinh, nguồn điện, sóng và ăn mòn, nên hãy bắt đầu với một thửa hay một ao, học cho chắc rồi mới mở rộng.
Bà con ở miền Tây và Tây Nguyên đã xem không ít buổi trình diễn "nông nghiệp thông minh". Có hệ thống chạy bền nhiều năm; có cái chết sau một vụ vì đầu dò bám bẩn, pin cạn, hay nhà cung cấp thôi bắt máy. Bài này tập trung vào những gì làm nên sự khác biệt đó.
Bắt đầu từ quyết định, không từ món đồ
Cảm biến có ích nào trong nông trại cũng trả lời một câu hỏi mà người làm vốn đang tự hỏi. Ở vườn sầu riêng hay cà phê mùa khô, câu hỏi là vùng rễ hôm nay có cần nước không, cần bao nhiêu. Ở ao tôm, câu hỏi là đêm nay ôxy có tụt nguy hiểm không, có phải cho quạt nước chạy lâu hơn không. Trong nhà màng, câu hỏi là nhiệt độ, độ ẩm có đang trôi về ngưỡng dễ phát bệnh không.
Dự án bắt đầu từ món đồ thì hay đo đủ thứ mà chẳng thay đổi được gì. Màn hình đầy biểu đồ không ai đọc, qua một vụ là hệ thống bị bỏ xó. Bắt đầu từ quyết định thì thiết kế gần như tự lộ ra: chỉ số nào quan trọng, đo ở đâu, bao lâu đo một lần, và số đo nào thì làm gì.
Trước khi mua gì, viết quyết định đó thành một câu. "Nếu độ ẩm đất ở tầng rễ khu trên xuống dưới mức cán bộ kỹ thuật khuyên, thì chạy tưới nhỏ giọt cho khu đó." "Nếu ôxy hoà tan ở ao số 3 ban đêm tụt về gần mức nguy hiểm, thì réo chuông và bật thêm quạt nước thứ hai." Rồi chỉ xây đúng những gì câu đó cần.
Đo cái gì, và mỗi thứ có cái khó riêng
Độ ẩm đất. Đầu dò kiểu điện dung bền hơn loại điện trở giá rẻ vốn hay bị ăn mòn. Số đo phụ thuộc loại đất, nên hiệu chuẩn theo đất nhà mình chứ đừng tin số mặc định của nhà sản xuất.
Nhiệt độ đất và không khí. Có ích để canh thời điểm bón phân và nhận ra cây bị sốc nhiệt. Phải che bóng cho cảm biến không khí; để nó phơi nắng trực tiếp là báo một nhiệt độ cây chẳng bao giờ chịu.
Lượng mưa và trạm thời tiết nhỏ. Số liệu mưa tại chỗ giúp ngừng tưới sau trận mưa mà dự báo cho cả vùng không nhắc tới. Giữ ống đo mưa sạch lá và phân chim.
Ôxy hoà tan trong ao. Chỉ số đáng giá nhất với nhiều trại nuôi, và cũng khó chiều nhất. Đầu dò phải vệ sinh và hiệu chuẩn đều đặn, không thì số trôi dần và đánh lừa mình.
pH, nhiệt độ và độ mặn của nước. Giúp thấy xu hướng sau mưa hay khi con nước đổi. Đầu dò pH đặc biệt cần chăm và phải thay định kỳ.
Mực nước trong bể, kênh hay ruộng. Cảm biến siêu âm hay áp suất cho biết máy bơm có thật sự đưa nước tới không, và báo rò rỉ hay mương bị nghẽn.
Trạng thái máy bơm, quạt nước. Một cảm biến dòng điện đơn giản cho biết động cơ có thật đang chạy, bắt được chuyện nhảy cầu dao hay cúp điện ban đêm.
Nguồn điện lưới. Cảnh báo mất điện lưới, nhất là ban đêm ở ao nuôi, có khi quan trọng hơn mọi chỉ số chất lượng nước.
Kết nối cảm biến ngoài đồng: các lựa chọn hay gặp
Sóng trên chính mảnh đất của mình quyết định chuyện này hơn mọi tờ quảng cáo. Cầm điện thoại đi một vòng thử trước khi mua.
| Lựa chọn | Hợp với | Giới hạn |
|---|---|---|
| Mạng di động 4G | Trang trại có sóng điện thoại khá; lắp đơn giản, mỗi trạm một SIM | Tốn cước dữ liệu hằng tháng cho từng trạm; sóng yếu ở chỗ trũng hay xa |
| Sóng tầm xa LoRa / LoRaWAN | Nhiều cảm biến ít tốn điện rải trên diện tích rộng, gửi về một gateway | Gateway cần internet; chỉ gửi được dữ liệu nhỏ; cài đặt kỹ thuật hơn |
| Wi-Fi | Nhà màng hay ao gần nhà | Ngoài trời tầm ngắn; ngốn điện với trạm chạy pin |
| Đi dây | Nhà bơm, tủ điều khiển, thiết bị cố định | Dây bị chuột cắn, ngấm nước, vướng dụng cụ; tốn công lắp |
Chọn cách nào cũng phải hỏi: mất kết nối thì số đo đi đâu. Trạm tốt lưu dữ liệu rồi gửi bù, còn cảnh báo nên có phương án dự phòng như còi hú tại chỗ.
Nguồn điện, thời tiết và ăn mòn: vì sao hệ thống ngoài đồng hay chết
Cảm biến chạy ngon lành trên bàn ra đồng là gặp đời khổ. Nắng gắt nướng vỏ nhựa và làm pin cạn nhanh hơn khi nóng. Mưa mùa tìm ra mọi đầu nối dây bịt không kỹ. Nước lợ và gió muối ở các tỉnh ven biển ăn mòn đầu nối kim loại và ốc vít chỉ trong vài tháng. Sét giữa đồng trống có thể phá hỏng thiết bị điện tử không được nối đất đúng cách.
Pin mặt trời kèm ắc quy là cách cấp điện quen thuộc, nhưng phải tính cho vài ngày âm u liên tiếp, đừng tính theo một buổi chiều nắng đẹp. Tấm pin phải lau, vì bụi và phân chim làm giảm công suất, còn ắc quy thì già đi và phải thay. Đưa mấy khoản đó vào dự toán ngay từ đầu.
Gắn trạm trên cột chắc, cao hơn mực nước ngập, dùng hộp đạt chuẩn ngoài trời, chọn phụ kiện inox hoặc nhựa ở gần nước mặn. Dây ngắn, có ống bảo vệ, xa tầm chuột và dụng cụ làm vườn. Ở vài nơi trộm cắp là chuyện có thật; một cái hộp giản dị, kém hấp dẫn ít bị để ý hơn hộp sáng bóng.
Sau cùng, phải có người chăm hệ thống. Đầu dò dưới nước bám rêu, bám phù sa; đầu dò dưới đất xê dịch khi đất nứt. Hệ thống không có một người cụ thể vệ sinh, kiểm tra hằng tuần sẽ dần báo sai, mà báo sai còn tệ hơn không báo.
Làm thử trên một thửa hay một ao
Một đợt thử làm kỹ dạy được nhiều hơn triển khai cả trại mà không ai chăm.
- Viết ra quyết định muốn cải thiện. Một câu như trên, được chính người ra quyết định ấy trong trại đồng ý.
- Hỏi ngưỡng cho đúng. Hỏi cán bộ khuyến nông, kỹ thuật viên của đại lý thức ăn hay vật tư, hoặc người nuôi trồng lâu năm, xem chỉ số nào thì phải hành động với cây trồng hay vật nuôi của mình.
- Lắp ở một khu hay một ao, kèm đo tay song song. Vẫn kiểm bằng tay như thường lệ bên cạnh cảm biến để xem hai bên có khớp nhau không.
- Hiệu chuẩn và vệ sinh theo lịch cố định. Làm theo hướng dẫn của nhà cung cấp và ghi lại mỗi lần vệ sinh, để còn nhận ra khi số đo trôi.
- Nhìn lại sau một vụ. Cảnh báo có tới kịp không? Có làm mình đổi cách làm không? Có tiết kiệm được nước, điện, công hay hao hụt không?
- Chỉ mở rộng phần đã chứng minh được giá trị. Nhân rộng phần có ích; bỏ phần chỉ đẻ ra biểu đồ.
Câu hỏi thường gặp
Cảm biến độ ẩm đất giá rẻ có đáng mua không?
Đầu dò kiểu điện trở giá rẻ ăn mòn nhanh và số trôi, hợp để thử nghiệm hơn là ra quyết định hằng ngày. Đầu dò kiểu điện dung được hiệu chuẩn theo đất nhà mình là nền tốt hơn cho điều khiển tưới.
LoRa là gì, có cần không?
LoRa là sóng tầm xa, ít tốn điện, để gửi số đo nhỏ trên diện tích rộng về một gateway. Hợp với trại có nhiều cảm biến rải rác; vài trạm gần chỗ sóng điện thoại tốt thì 4G có khi đơn giản hơn.
Bao lâu phải vệ sinh cảm biến ao một lần?
Tuỳ đầu dò và tuỳ ao, nên làm theo lịch của nhà cung cấp, và vệ sinh dày hơn khi nước ấm, nhiều tảo. Thường xuyên so với máy đo cầm tay để phát hiện số trôi sớm.
Cảm biến có tự điều khiển quạt nước, máy bơm được không?
Được, nhiều hệ thống bật tắt thiết bị theo số đo, nhưng phải giữ công tắc tay và chuông báo phòng khi cảm biến hỏng. Không bao giờ để một số đo sai lặng lẽ tắt quạt nước quan trọng.
Bà con hỏi ngưỡng ở đâu?
Cán bộ khuyến nông, kỹ thuật viên của đại lý thức ăn và vật tư, viện nghiên cứu và người làm lâu năm đều tư vấn được cho từng loại cây, con. Ngưỡng thay đổi theo giai đoạn và điều kiện, nên đừng chép số của trại khác không liên quan.
