I. Đặc thù khi triển khai nông nghiệp 4.0 so với công nghiệp 4.0
Các qui trình vận hành không được chuẩn hóa như bên công nghiệp mà phải rất linh hoạt để phù hợp với:
- Loại cây trồng, vật nuôi
- Ngày tuổi của cây trồng vật nuôi
- Sự thay đổi của điều kiện thời tiết
- Kinh nghiệm, bí quyết riêng tại từng địa phương
Trình độ nhân lực, kỷ luật lao động hạn chế hơn so với sản xuất công nghiệp
Điều kiện hoạt động khắc nghiệt của thiết bị:
- Mưa ẩm, ngập nước, ánh nắng, gió biển
- Khoảng cách kết nối xa, không có sẵn nguồn điện, hạ tầng thông tin.
- Khó bảo quản, dễ mất trộm.
Chủng loại thiết bị, cơ cấu chấp hành không yêu cầu đa dạng như bên công nghiệp.
II. Thực trạng nông nghiệp Việt Nam
Hàm lượng giá trị gia tăng của sản phẩm thấp
Không kiểm soát được toàn bộ quá trình nuôi trồng nên khó khăn trong việc truy xuất nguồn gốc do đó không tạo được lòng tin với người tiêu dung
Không chủ động kiểm soát được việc tiêu thụ sản phẩm nên xảy ra trình trạng:
- Lợi nhuận cho người sản xuất thấp, lợi nhuận chủ yếu nằm ở các khâu trung gian
- Nhiều khâu trung gian phân phối
- Sản lượng sản xuất, thu hoạch không khớp với nhu cầu thị trường
III. Các yêu cầu chính khi triển khai nông nghiệp 4.0 tại Việt Nam
Chi phí thấp, thời gian hoàn vốn nhanh tối đa là 3-4 năm.
Thời gian triển khai nhanh không quá 3 tháng kể từ khi bắt đầu. Tốt nhất là trong vòng 1 tháng.
Dễ dàng và linh hoạt để người tại địa phương không cần có kiến thức chuyên sâu về CNTT hay điện tử tự động có thể thiết lập và cài đặt qui trình vận hành phù hợp với các yếu tố biến động như giống cây trồng, vật nuôi, ngày tuổi, điều kiện khí hậu thời tiết thổ nhưỡng… cũng như công tác bảo trì bảo dưỡng, điều chỉnh nâng cấp hệ thống.
Tính ổn định và độ tin cậy cao trong điều kiện hoạt động khắc nghiệt
Có thể kết nối điều khiển được tại những nơi chưa có hạ tầng internet hay hạ tầng internet không ổn định.
Kết nối được với các hệ thống phân phối bán lẻ để người tiêu dùng cuối có thể truy xuất nguồn gốc sản phẩm cũng như cập nhật được nhu cầu của thị trường theo thời gian thực để đáp ứng được bài toán cung-cầu tránh trình trạng dư thừa phải đổ bỏ.


Làm thế nào để dễ dàng kết nối VẠN VẬT với nhau qua internet?
Làm thế nào để dễ dàng tạo ra chương trình thực thi các QUI TRÌNH TỰ ĐỘNG: “Khi có điều này xảy ra, điều nọ xảy ra ở mức độ nào đó rồi cần xét thêm các điều kiện thì cần có chuỗi hành động nào theo trình tự nào và ở mức độ tối ưu nào ”
Để có thể làm được các điều này, chúng ta cần một NGÔN NGỮ dễ học dễ hiểu để con người có thể dễ dàng kết nối và giao tiếp với VẠN VẬT và dễ dàng diễn đạt được các QUI TRÌNH TỰ ĐỘNG mong muốn
Ngôn ngữ dễ học dễ hiểu nhất chính là ngôn ngữ tự nhiên mà con người dùng để tư duy các kết nối và các qui trình.
Người Việt thì dùng tiếng Việt, người Nhật thì dùng tiếng Nhật, người Mỹ thì dùng tiếng Anh, người Nga thì dùng tiếng Nga …

IV. V-Logic – Nền tảng để sử dụng ngôn ngữ tự nhiên như ngôn ngữ lập trình hệ thống tự động
Ngôn ngữ tự nhiên nào cũng bao gồm 2 phần ngữ pháp và từ vựng
Ngữ pháp là qui tắc để nối các từ thành câu có nghĩa: Qui tắc tư duy logic tường minh là qui tắc ngữ pháp của V-Logic.
Từ vựng là bộ từ điển các từ ngữ bao gồm các nhóm từ sau:
- Danh từ: là các đối tượng được kết nối để điều khiển trong hệ thống. Người dùng tự đặt tên và cấp mã định danh (không được trùng nhau) và cần được khai báo trước tiên. Có 2 loại đối tượng:
+ Các input cảm biến để nhận biết môi trường xung quanh và bắt được các sự kiện vừa xảy ra
+ Các thiết bị cơ cấu chấp hành để thực thi các hành động
- Tính từ: bổ nghĩa cho danh từ là thuộc tính của các đối tượng. Trong V-LOGIC các thuộc tính phải được diễn đạt định lượng bằng các con số. Ví dụ như không thể nói nhiệt độ hôm nay nóng lắm mà là nóng bao nhiêu độ.
- Động từ: là các hành động tác động lên đối tượng. Trong V-LOGIC chúng tôi chỉ đưa vào các hành động nguyên tố. Hành động nguyên tố là những hành động gốc không thể chia nhỏ ra them được nữa. Rất thú vị là sau thời gian dài xây dựng thì danh sách động từ chỉ khoảng 20 động từ. Trong đó động từ phổ biến nhất là bật và tắt.
- Trạng từ: bổ nghĩa động từ là thuộc tính của hành động. Cũng giống như tính từ, trạng từ trong V-LOGIC phải được diễn đạt định lượng bằng các con số.
- Liên từ: để điều hướng dòng logic của qui trình. Phổ biến trong V-LOGIC là từ Nếu để kiểm tra điều kiện nếu đúng thì làm các hành động này và nếu không đúng thì làm các hành động kia
- Giới từ: để bắt sự kiện vừa xảy ra. Trong V-LOGIC có 1 giới từ là Vào lúc để bắt được sự kiện thời gian. Để bắt các sự kiện khác ngoài sự kiện thời gian thì người dùng tự định nghĩa thông qua việc bắt sư kiện thay đổi trạng thái thuộc tính của các đổi tượng (danh từ) input cảm biến. Ví dụ bắt sự kiện của cảm biến nhiệt độ khi nhiệt độ xuống 25⁰C.
Với V-LOGIC người dùng chỉ cần học bảng danh sách khoảng 20 động từ là đủ bởi vì:
- Danh từ là do người dùng tự đặt tên và định danh
- Tính từ và trạng từ chỉ là con số
- Giới từ để bắt sự kiện cũng do người dùng tự định nghĩa và đặt tên
- Liên từ thì chỉ có một từ “Nếu”


IV.1. Hệ thống phần cứng của V-SYS
1.     Bộ điều khiển trung tâm I-O center
•        Có thể kết nối hàng trăm cảm biến đầu và thiết bị chấp hành đầu ra
•        Giao tiếp với mạng LAN, Wifi, internet,
•        Có modul GSM để nhận gởi tin nhắn, cuộc gọi qua song điện thoại di động
2.     Các thiết bị và cảm biến và tương tác đầu vào
•        Hầu hết các loại cảm biến thông dụng như nhiệt độ, độ ẩm, người di chuyển, oxy hòa tan…
•        Đầu đọc ghi thẻ RFID
•        Đầu nhận tiền giấy tự động
•        Đầu thanh toan POS chấp nhận tất cả các loại thẻ ATM, VISA, MASTERCARD
3.     Các thiết bị chấp hành và tương tác đầu ra
•        Các công tắc relay đóng ngắt, dimmer, động cơ servo…
•        Các loại van đóng ngắt, điều hướng dòng chuyển động của chất lỏng, khí và hạt
•        Các loại máy bán hàng tự động bán được hầu như tất cả các loại hình dạng kích cỡ sản phẩm khác nhau.
•        Các khớp chuyển động của robot
IV.2. Tự động hóa các quy trình vận hành – Thu thập dữ liệu tự động
•        Xem xét các thông tin đầu vào của qui trình. Thông tin nào có thể thu thập tự động bằng các cảm biến tương ứng.
•        Có 2 loại dữ liệu: dữ liệu về sản lượng và dữ liệu chỉ báo trạng thái.
•        Dữ liệu về sản lượng có 7 đại lượng chính thường dùng để kiểm soát tiến độ, sản lượng:
–       Đơn vị đếm là số cái: cảm biến quang, tiệm cận
–       Khối lượng: cân điện tử, load cell
–       Thể tích: cảm biến lưu lượng
–       Tiền mặt: Cảm biến nhận tiền mặt
–       Năng lượng điện KWh: điện kế
–       Thời gian: bộ đếm thời gian - Timer
–       Dữ liệu Mb: Bộ đếm dữ liệu
•        Dữ liệu về trạng thái thường dùng để kiểm soát chất lượng: áp suất, nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ, cường độ dòng điện, độ rung…
Ứng dụng Trí tuệ nhân tạo
•        Cảm biến âm thanh (micro) thu giọng nói rồi máy tính xử lý bằng thuật toán trí tuệ nhân tạo để cho ra dòng chữ (text) ở dạng tín hiệu số. Ví dụ có thể dùng Google Voice để nhận diện giọng nói của các ngôn ngữ phổ biến (có tiếng Việt)
•        Cảm biến hình ảnh (camera) thu hình ảnh rồi máy tính xử lý bằng thuật toán Machine Learning để cho ra dòng chữ (text) mô tả hình ảnh nhận diện hay hành động. Ví dụ nhận diện hình ảnh biển số xe để cho dòng chữ của biển số xe, nhận diện khuôn mặt để cho ra tên hoặc mã số của người. Đây là các cảm biến để thu thập thông tin khi tương tác với con người. Cảm biến là để biến thông tin thành tín hiệu số. Vì chỉ khi thành tín hiệu số thì chúng ta mới truyền dẫn và xử lý bằng tốc độ ánh sáng được.
IV.3. Tự động hóa các quy trình vận hành – Điều khiển các cơ cấu chấp hành tự động
•        Qui trình vận hành có 2 loại cơ cấu chấp hành: bằng máy móc tự động và bằng người
•        Cơ cấu chấp hành bằng máy móc tự động thì thường chỉ có vài hành động điều khiển:
–       Điều khiển relay để bật tắt một thiết bị điện nào đó, thường là động cơ điện, điện trở, nam châm điện…
–       Điều khiển chuyển động chính xác thì thường là điều khiển động cơ điện servo, step motor
–       Ra lệnh cho loa hay phát file âm thanh hay hiện đại hơn là tổng hợp giọng nói từ dòng chữ ở ngôn ngữ nào đó.
–       Ra lệnh cho màn hình phát ra trang thông tin, video clip, nội dung ở đường link internet ví dụ như Youtube.
–       Gởi dữ liệu lên một địa chỉ server nào đó trên internet hay mạng LAN
•        Các máy móc tự động hiện đại thì đều có các cổng giao tiếp chuẩn ví dụ như RS232, RS485, Modbus…
•        Nếu cơ cấu chấp hành là người thì hệ thống cần hỗ trợ các hướng dẫn vận hành trực quan bằng mắt hay âm thanh vào đúng thời điểm và theo đúng trình tự.

Chuyên gia chuyên ngành sẽ đóng vai trò chính trong các hệ sinh thái IoT
Mong muốn của chúng tôi là tạo ra bộ công cụ để các chuyên gia chuyên ngành có thể dễ dàng đóng gói know-hows của mình và phân phối chúng như là các bài hát đã được mã hóa
Các chuyên gia chuyên nghành có thể diễn đạt know-hows của mình dưới dạng tài liệu mô tả tường minh các qui trình vận hành bằng ngôn ngữ tự nhiên. Tài liệu mô tả này cũng chính là chương trình điều khiển hệ thống.
Chúng tôi đã làm việc với chuyên gia chuyên ngành trong các lĩnh vực sau:
•        Thủy sản: Hệ thống cấp thức ăn tự động
•        Phòng cháy chữa cháy: qui trình phòng cháy cho các nhà kho
•        Hệ thống bán lẻ: Hệ thống máy bán hàng tự động
•        Công nghiệp gỗ: Hệ thống sấy chế biến gỗ tự động
•        Các trang trại trồng nấm: kiểm soát độ ẩm, pH
•        …
Các know-hows đóng gói này linh hoạt và đáp ứng với các sự thay đổi của điều kiện môi trường xung quanh.
Giám sát tự động điều kiện môi trường nuôi trồng
Trồng trọt:
·            Độ ẩm đất, không khí
·            Nhiệt độ
·            Độ pH…
Chăn nuôi:
·            Nhiệt độ chuồng trại, ao nuôi
·            Độ ẩm chuồng trại
·            Độ pH
·            Ôxy hoà tan…
Tự động hoá các công đoạn quan trọng trong nông nghiệp:
 Trồng trọt:
·            Tưới
·            Bón phân
·            Phun thuốc.
Chăn nuôi
·           Cho ăn
·           Điều khiển các thiết bị điều chỉnh môi trường như máy sục khí, phun sương, quạt hút.

 
IV.4. V-Logic giúp dễ dàng chuyển giao quy trình công nghệ trong nông nghiệp
Các chuyên gia có thể dễ dàng đóng gói các qui trình tối ưu, thành các chương trình điều khiển tự động nạp vào bộ điều khiển trung tâm:
Trồng trọt:
·            Tưới
·            Bón phân
·            Theo điều kiện thổ nhưỡng
·            Theo lịch sinh trưởng của cây trồng.
Chăn nuôi:
·            Cho ăn
·            Điều kiện môi trường
·            Theo lịch sinh trưởng.

Tài liệu tham khảo:
•        http://tuoitre.vn/tin/chinh-tri-xa-hoi/tieu-diem/20150809/thu-nhap-nong-dan-cuc-thap-tut-hau-khong-con-la-nguy-co/822291.html
•        http://tuoitre.vn/tin/kinh-te/20150807/gdp-binh-quan-dau-nguoi-o-nong-thon-vn-thap-dang-nhat-khu-vuc/790284.html