Ứng dụng thiết bị bay không người lái tạo ra bản đồ cánh đồng 'thông minh'

Việc sử dụng thiết bị bay không người lái trong hầu hết mọi lĩnh vực của nền kinh tế đang phát triển nhanh chóng, nhưng trong ngành nông nghiệp đang chứng kiến sự bùng nổ.

Theo công ty nghiên cứu Ocean Report/Mỹ, thị trường thiết bị bay không người lái nông nghiệp toàn cầu trị giá 13,59 tỷ USD vào năm 2022 và sẽ đạt 64,5 tỷ USD vào năm 2030, với tốc độ tăng trưởng trung bình hằng năm là 24,3%.

Thông tin mà thiết bị bay không người lái thu thập được có thể sử dụng để đưa ra quyết định tốt hơn trong các hệ thống nông nghiệp chính xác.

Tháng 9/2023, một chế độ pháp lý thử nghiệm đặc biệt sẽ được triển khai tại các khu vực của Nga, cho phép sử dụng thiết bị bay không người lái vào nhiều hoạt động nông nghiệp khác nhau. Điều đó cho thấy khả năng ứng dụng của thiết bị bay không người lái đang không ngừng mở rộng

Giám sát cây trồng

Thiết bị bay không người lái giúp theo dõi tình trạng cây trồng bằng cách tạo ra các bảng màu cho bề mặt ruộng và vườn. Khi làm như vậy, họ sử dụng một chỉ báo gọi là NDVI (Chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa) - một chỉ số thực vật tương đối được chuẩn hóa phản ánh lượng thực vật có khả năng quang hợp. Bản đồ màu cho phép nông dân theo dõi cây trồng khi chúng phát triển và nhanh chóng xác định các khu vực có vấn đề trên cánh đồng của họ.

Thiết bị bay không người lái cũng sử dụng camera để theo dõi sức khỏe cây trồng. Dữ liệu chúng truyền đi thường chính xác hơn dữ liệu từ vệ tinh vì thiết bị bay không người lái tầm thấp không gặp phải hiện tượng nhiễu do mây hay ánh sáng kém.

Ngoài ra, việc truy cập dữ liệu vệ tinh nhìn chung vẫn còn đắt đỏ. Tại Nga hiện đang có nhiều công ty cung cấp nền tảng chuyên dụng kết hợp dữ liệu từ thiết bị bay không người lái và tạo bản đồ hiện trường phản ánh các chỉ số khác nhau.

Quan trắc mặt đất

Thiết bị bay không người lái được sử dụng để theo dõi điều kiện đất và đồng ruộng. Chúng lập bản đồ bề mặt cánh đồng, cho phép nông dân phát hiện bất kỳ điểm bất thường, vẽ ra hệ thống thoát nước và các điểm khô hạn để có thể lập kế hoạch và sử dụng hệ thống tưới tiêu hiệu quả hơn.

Chúng cũng giúp phân tích độ mặn của đất và lượng nguyên tố trong đó, bao gồm nitơ, kali và phốt pho. Điều này cho phép nông dân lập kế hoạch cây trồng chính xác hơn, dự đoán sản lượng và phân bổ phân bón.

Công ty MapWire/Mỹ hiện đang cung cấp phần mềm chuyên dụng dành cho thiết bị bay không người lái có khả năng tạo ra các bản đồ cánh đồng có độ phân giải cao, cũng như đánh giá tình trạng của đất và các chỉ số khác bằng bộ công cụ đo lường.

Trồng trọt

Thiết bị bay không người lái hiện đại cũng đã bắt đầu được sử dụng trong việc gieo hạt. Hiện nay, máy gieo hạt bằng thiết bị bay không người lái tự động mới chủ yếu được sử dụng trong ngành lâm nghiệp. Việc sử dụng chúng có ý nghĩa đặc biệt, giúp có thể trồng cây ở những khu vực khó tiếp cận.

Một nhóm gồm hai người điều khiển và mười thiết bị bay không người lái có thể trồng tới 400.000 cây/ngày. Những máy bay không người lái như vậy đã được phát triển bởi công ty Biocarbon Engineering/Anh.

Tại Chuvashia/Nga, thiết bị bay không người lái bắt đầu được sử dụng để trồng khoai tây. Ở vùng Samara/Nga, thiết bị bay không người lái cũng đã được sử dụng để gieo mù tạt và cỏ ba lá trên cánh đồng. Một máy bay không người lái thông thường có khả năng mang theo tới 20kg hạt giống.

Phun thuốc và thụ phấn cho cây

Thiết bị bay không người lái có thể hoạt động trên cánh đồng với tốc độ cao, thậm chí cả những khu vực khó tiếp cận. Ví dụ, chúng có thể được sử dụng để phun thuốc trên những cánh đồng chè nằm ở độ cao lớn. Đặc biệt, các thiết bị bay không người lái được trang bị các đầu phun có độ chính xác cao có thể nhắm mục tiêu đến các khu vực cụ thể để tối đa hóa hiệu quả và tiết kiệm hóa chất.

Điển hình, thiết bị bay không người lái thông minh của công ty Precision AI/Canada với camera độ phân giải cao có khả năng xác định và phun thuốc tại các khu vực cần thiết với độ chính xác 96%.

Hãng DJI của Trung Quốc cung cấp dòng thiết bị bay không người lái Agras chuyên dụng, được trang bị cả radar, cho phép phun hóa chất cho cây trồng trên diện tích khoảng 40ha/ngày.

Thiết bị bay không người lái cũng có thể được sử dụng để thụ phấn cho cây trồng. Sản phẩm của công ty Dropcopter/Mỹ cung cấp giải pháp như vậy. Khi cây nở hoa, thiết bị bay của Dropcopter có thể được lập trình để bay giữa các hàng cây cụ thể để thu thập phấn hoa, sau đó sẽ phân phối chúng đến những khu vực cần thiết.

Thụ phấn hoa bằng thiết bị bay không người lái đã được thử nghiệm thành công tại Mỹ trên một số loại cây trồng, bao gồm hạnh nhân, táo, anh đào và lê. Trong ba năm, năng suất canh tác đã tăng từ 25–50%.

Kiểm soát sâu bệnh

Thiết bị bay không người lái không chỉ có khả năng phát tán hóa chất mà còn có khả năng chủ động kiểm soát sâu bệnh trên đồng ruộng. Ví dụ, các nhà nghiên cứu từ Đại học Wageningen/Hà Lan đã giới thiệu hệ thống camera hồng ngoại PATS, cho phép phân biệt bướm đêm với các loài côn trùng bay khác dựa trên tần số và kích thước đập cánh của chúng. Sau đó, các thiết bị bay không người lái sẽ bay lên không trung và tiêu diệt côn trùng.

Giám sát an ninh

Việc sử dụng thiết bị bay không người lái cho phép quan sát các góc xa của đồng ruộng và giám sát mọi hoạt động trên thực địa. Thiết bị bay không người lái an ninh có thể được sử dụng để giám sát các loại cây trồng có giá trị, giúp bảo vệ cây trồng khỏi động vật hoang dã và các mối nguy hiểm khác. Hơn nữa, quá trình giám sát chỉ mất vài phút thay vì vài giờ.

Công ty DMM Agri Innovation/Nhật Bản đã phối hợp cùng với tỉnh Niigata, bắt đầu sử dụng tổ hợp drone được trang bị camera có cảm biến hồng ngoại và hệ thống trí tuệ nhân tạo, cho phép nông dân địa phương bảo vệ đất nông nghiệp khỏi sự tấn công của lợn rừng.

Các thiết bị bay không người lái có thể theo dõi chuyển động của động vật ngay cả trong bóng tối và lập bản đồ hoạt động của chúng. Dữ liệu đó giúp nông dân dựng hàng rào và bẫy động vật hiệu quả hơn.

Trong khi đó, hãng DJI/Trung Quốc cung cấp thiết bị bay không người lái Mavic 3 Enterprise và Mavic 3 Thermal với tính năng chụp ảnh nhiệt, có thể được sử dụng để theo dõi động vật hoang dã trên đồng ruộng và xác định đám cháy. Các thiết bị bay Mavic 3E có camera góc rộng 20MP, trong khi Mavic 3T có camera góc rộng 48MP, với khoảng cách điều khiển hiệu quả lên tới 15 km.

Máy bay không người lái sử dụng trí tuệ nhân tạo

Rất nhiều công ty đã bắt tay nghiên cứu ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) vào hoạt động của thiết bị bay không người lái sử dụng trong nông nghiệp. Trong đó, công ty khởi nghiệp MultiRotorResearch/Hà Lan, đang nghiên cứu một thiết bị bay không người lái có thể tìm đường nhờ hệ thống AI.

Phần mềm thông minh sẽ có thể tính toán các tuyến đường tối ưu đối với một chuyến bay không người lái chỉ với thông số là 03 tọa độ GPS trên bản đồ và độ cao mong muốn.

Trong tương lai, thiết bị bay không người lái cũng sẽ có khả năng tự động tránh chướng ngại vật trên đường di chuyển của chúng. Nhờ đó, chúng có thể được sử dụng để lập bản đồ đất nông nghiệp và kiểm tra các công trình nông nghiệp phức tạp.

(theo ReportOcean)