Bộ môn Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông
Thực trạng nông nghiệp đô thị
Những ngày này trên báo Tuổi Trẻ đang nóng với chuỗi phóng sự về việc rau chợ dán nhãn VietGAP hay GlobalGAP chui vào các chuỗi phân phối uy tín như cửa hàng 3 Sạch, WinMart, Tiki ngon, Bách Hóa Xanh, …Câu chuyện nhức nhối đã diễn ra hàng chục năm qua một lần nữa nhắc nhở chúng ta về vai trò của nông nghiệp đô thị theo hướng xanh – sạch – hữu cơ.
Ở những quốc gia phát triển, nông nghiệp đô thị đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn thực phẩm tại chỗ đạt chất lượng, cải tạo cảnh quan môi trường và tạo ra một hệ sinh thái giáo dục hiệu quả cho thế hệ trẻ. Các không gian như sân thượng, ban công, sân vườn, …đều có thể được tận dụng để trồng các loại rau, củ, quả phục vụ cho nhu cầu thực phẩm tại chỗ của các hộ gia đình.
Hình 1: Vườn rau hữu cơ trên không gian sân thượng nhà thầy Phan Văn Hiệp
Tại thành phố Hồ Chí Minh, một không gian nông nghiệp đô thị trên sân thượng mang đến cho chúng ta rất nhiều những lợi ích. Đầu tiên, đây là nguồn cung cấp thực phẩm tươi, sạch, an toàn và chất lượng cho các hộ gia đình, tập trung chủ yếu là các loại rau, củ, quả, …Thứ hai, không gian xanh góp phần cải tạo khí hậu và cảnh quan môi trường cho ngôi nhà của bạn. Các tầng bên dưới sẽ tránh được tình trạng nắng nóng khi mặt bằng sân thượng đã được phủ xanh và hấp thụ một lượng độ ẩm khá lớn thông qua nước tưới. Các mảng xanh phía trước nhà (như ban công, hiên nhà, sân vườn, …) góp phần không nhỏ vào việc chống bụi và làm giảm nhiệt độ bên trong nhà. Thứ ba, khu vườn nhỏ trong gia đình là không gian lý tưởng cho việc giáo dục kiến thức và kỹ năng thực tế về môi trường, sinh thái cho con cái các bạn, nhất là các trẻ nhỏ.
Vai trò của ngành kỹ thuật điện tử - viễn thông đối với nông nghiệp đô thị
Trong không gian chật hẹp của các đô thị lớn như thành phố Hồ Chí Minh, một số vấn đề đặt ra khi thiết lập một không gian cây xanh trên sân thượng, ban công, hành lang, …như sau:
(1) Ánh sáng dành cho cây trồng phát triển
(2) Nước tưới sạch dành cho cây trồng
(3) Giảm thiểu tác động của mưa lớn đến cây trồng
(4) Đất và dinh dưỡng sạch cho việc trồng trọt
Ngoại trừ yếu tố số (4), ba yếu tố đầu tiên đều liên quan đến chuyên môn của ngành kỹ thuật điện tử - viễn thông. Từ góc nhìn này, chúng ta nhận thấy vai trò to lớn của các kỹ sư ngành điện tử - viễn thông đối với nông nghiệp thông minh, nông nghiệp công nghệ cao và cụ thể là nông nghiệp đô thị.
Hình 2: Hệ thống điều khiển các thông số của một vườn rau thông minh (tham khảo trên internet)
Đa phần cây trồng phát triển tốt khi có tổng số giờ nắng trong ngày trên 6 giờ để giúp cây quang hợp. Trong không gian chật hẹp của đô thị, khá nhiều trường hợp không đạt yêu cầu số (1) này. Giải pháp cho vấn đề này đó chính là chiếu sáng nhân tạo. Một hệ thống chiếu sáng bổ sung bằng đèn LED theo quang phổ cụ thể cho từng loại cây trồng được lập trình tự động đều nằm trong tầm tay của các kỹ sư điện tử - viễn thông.
Cây trồng muốn phát triển tốt đòi hỏi dinh dưỡng và nước tưới hợp lý. Việc tưới nước vừa đủ theo nhu cầu của từng loại cây trồng là bài toán quan trọng đặt ra trong nông nghiệp. Một cảm biến độ ẩm đất hoặc cảm biến độ ẩm không khí, tích hợp với cảm biến mưa và bộ dữ liệu dự báo thời tiết sẽ được sử dụng để lập trình điều khiển cho hệ thống tưới phun mưa, tưới phun sương hay tưới nhỏ giọt tiết kiệm nước. Ở mức độ đơn giản, một bộ định thời (timer) kết hợp với giám sát và điều khiển từ xa thông qua điện thoại thông minh cũng giải quyết tốt yêu cầu số (2).
Với thành phố Hồ Chí Minh, lượng mưa là khá lớn trong mùa mưa và những cơn mưa lớn ảnh hưởng khá nghiêm trọng đến các loại rau ăn lá khi làm giập nát thân cây, làm úng ngập dẫn đến hư hại bộ rễ cây. Giải quyết yêu cầu số (3) này đơn giản bằng một mái che di động tự động vận hành dựa trên tín hiệu của cảm biến mưa. Mái che di động này có thể làm bằng vật liệu che mưa tuyệt đối như bạt che hoặc vật liệu che mưa tương đối như các loại lưới lan. Những cơn mưa đầu mùa ở các đô thị lớn thường chứa lượng lớn axit không tốt cho cây trồng nên tác giả khuyến cáo nên sử dụng mái che mưa tuyệt đối là tốt nhất.
Cả ba yêu cầu nêu trên nên được tích hợp đồng bộ lập trình điều khiển trong một tủ điều khiển chung.
ThS. Phan Văn Hiệp (Khoa Kỹ thuật - Công nghệ, Trường Đại học Văn Hiến)