Hệ thống quản lý khoa học - Nghiên cứu phát triển mô hình ứng dụng công nghệ Plasma lạnh kết hợp AIoT trong điều tiết quá trình sinh trưởng, phát triển cây cà chua theo thời gian thực

Tên nhiệm vụ:	Nghiên cứu phát triển mô hình ứng dụng công nghệ Plasma lạnh kết hợp AIoT trong điều tiết quá trình sinh trưởng, phát triển cây cà chua theo thời gian thực (Lượt xem: 1460)
Mã số nghiệm vụ:	43/2025/TN
Chủ nhiệm:	Nguyễn Thái Học
Thư ký đề tài:	Nguyễn Thị Huyền Thanh
Người tham gia:	Ngô Quang Ước Phạm Thị Lan Hương (KCĐ) Đào Xuân Tiến Nguyễn Hồng Hạnh Nguyễn Thị Ngọc Dinh Nguyễn Kim Dung Đặng Thị Thúy Huyền
Thời gian thực hiện:	Từ ngày: 01/01/2026 - Đến ngày: 31/12/2027
Loại nhiệm vụ:	Đề tài NC cơ bản
Mục tiêu:	3. Mục tiêu của đề tài Mục tiêu tổng quát của đề tài là phát triển mô hình tích hợp công nghệ plasma lạnh và hệ thống AIoT nhằm điều tiết quá trình sinh trưởng, phát triển của cây cà chua theo thời gian thực, phục vụ mục tiêu canh tác không hóa chất, tăng năng suất và chất lượng nông sản. Các mục tiêu cụ thể bao gồm: a) Thiết kế và chế tạo hệ thống tạo tia Plasma lạnh sử dụng trong nông nghiệp. b) Đánh giá hiệu quả của công nghệ plasma lạnh trong canh tác cà chua bao gồm các quá trình: - Xử lý hạt giống (tăng tỷ lệ nảy mầm, giảm nhiễm vi sinh vật). - Phun nước hoạt hóa plasma trong giai đoạn sinh trưởng (nhằm tăng chiều cao, sinh khối, số hoa/quả). - Xử lý sau thu hoạch (kéo dài thời gian bảo quản, duy trì chất lượng quả cà chua). c) Thiết kế và chế tạo hệ thống tích hợp AIoT–Plasma lạnh có khả năng giám sát trạng thái sinh trưởng và điều khiển chính xác liều lượng – thời điểm phun nước hoạt hóa plasma (PAW) cho cây cà chua. d) Xây dựng mô hình học máy (AI) để ra quyết định điều khiển quá trình phun nước PAW dựa trên dữ liệu cảm biến thời gian thực (nhiệt độ, độ ẩm, chỉ số sinh trưởng của cây trồng). e) Đề xuất mô hình canh tác thông minh ứng dụng tích hợp plasma lạnh – AIoT có khả năng áp dụng cho nhiều đối tượng cây trồng, thân thiện với môi trường, có khả năng mở rộng trong thực tế sản xuất. Quy trình tạo và sử dụng plasma lạnh trong nông nghiệp. f) Đóng góp học thuật – đào tạo: Công bố tối thiểu 02 bài báo quốc tế thuộc danh mục WoS/Scopus và hướng dẫn tốt nghiệp cho 05 sinh viên bậc đại học.
Nội dung:
Tóm tắt kết quả nghiên cứu:
Sản phẩm:	Đề tài hướng đến việc phát triển một hệ thống tích hợp công nghệ Plasma lạnh và AIoT nhằm kiểm soát quá trình sinh trưởng – phát triển cây cà chua theo thời gian thực, qua đó tạo ra các sản phẩm công nghệ - tri thức mới có giá trị ứng dụng và chuyển giao cao trong nông nghiệp chính xác. 1) Hệ thống thiết bị tích hợp Plasma lạnh + AIoT có khả năng thương mại hóa cao: Sản phẩm chính là mô hình hệ thống tích hợp bao gồm (i) buồng tạo plasma lạnh kiểu DBD hoặc jet plasma, (ii) hệ thống phun thông minh điều khiển chính xác liều lượng nước hoạt hóa plasma (PAW), (iii) cảm biến đo vi khí hậu – chỉ số cây trồng (SPAD, độ dẫn điện đất, độ ẩm không khí…), và (iv) module AIoT học máy, phân tích dữ liệu tại biên và đưa ra quyết định điều khiển. Sự tích hợp đồng bộ này chưa từng được triển khai trên cây trồng trong điều kiện thực tế canh tác tại Việt Nam. 2) Sản phẩm dữ liệu & mô hình trí tuệ nhân tạo Đề tài sẽ tạo ra bộ dữ liệu thực nghiệm đa chiều (cảm biến môi trường – chỉ số sinh lý cây – điều kiện plasma), phục vụ huấn luyện và đánh giá mô hình AI ra quyết định liều lượng, thời điểm xử lý plasma tối ưu theo từng giai đoạn sinh trưởng. Mô hình AI có thể tích hợp dưới dạng TinyML cài trên vi điều khiển (ESP32-S3, STM32L) hoặc hệ thống gateway, phục vụ mở rộng sang các loại cây trồng khác như dưa chuột, ớt, dâu tây… 3) Sản phẩm sinh học: dung dịch hoạt hóa plasma phù hợp từng giai đoạn sinh trưởng Dựa trên kết quả nghiên cứu các thông số vật lý – hóa học (pH, H₂O₂, NO₃⁻, EC...) và đánh giá ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cây trồng, nhóm nghiên cứu sẽ xây dựng quy trình tạo PAW phù hợp từng thời kỳ (gieo hạt, ra hoa, đậu quả). Đây là đầu vào quan trọng để kiểm soát chính xác quá trình sinh trưởng không hóa chất. 4) Sản phẩm tri thức: mô hình canh tác & quy trình kỹ thuật Sản phẩm cuối cùng của đề tài là mô hình canh tác thông minh cây cà chua, không hóa chất, sử dụng hệ thống giám sát – xử lý tự động bằng plasma lạnh và AIoT, tích hợp quy trình xử lý trước/sau thu hoạch. Đồng thời, đề tài sẽ hoàn thiện bộ tài liệu kỹ thuật, quy trình hiệu chuẩn, hướng dẫn sử dụng – chuyển giao mô hình cho hợp tác xã và doanh nghiệp. 5) Khả năng nhân rộng và ứng dụng liên ngành Sản phẩm của đề tài không chỉ dừng ở cà chua mà còn có thể được chuyển giao sang nhiều cây trồng khác, đặc biệt là các cây ăn quả và rau màu có giá trị kinh tế cao. Ngoài ra, công nghệ plasma lạnh còn có thể áp dụng trong sau thu hoạch, bảo quản, kiểm soát vi sinh vật gây hại, và thậm chí kết hợp với hệ thống tưới nhỏ giọt thông minh. 6. Kết quả công bố và đào tạo Đề tài sẽ công bố tối thiểu 02 bài báo quốc tế WoS/Scopus về hiệu quả plasma lạnh kết hợp AIoT trên cây trồng; 02 bài báo trong nước được đăng trên các tạp chí khoa học thuộc danh mục được tính điểm của Hội đồng Giáo sư ngành, liên ngành; có báo cáo ở Hội nghị, hội thảo khoa học quốc tế, quốc gia về hiện trạng ứng dụng plasma lạnh trong xử lý sinh học cây trồng; đồng thời đào tạo 05 sinh viên tốt nghiệp, góp phần hình thành đội ngũ nghiên cứu ứng dụng AI + plasma + nông nghiệp chính xác tại Việt Nam.
Tổng kinh phí: