Luận án mạng cảm biến không dây cho IoT trang trại bò sữa Tân Tài Lộc - Đại học Cần Thơ

Nghiên cứu phát triển mạng cảm biến không dây cho hệ thống IoT ứng dụng trong trang trại bò sữa, giúp tối ưu giám sát sức khỏe đàn gia súc.

• Tác giả: Trần Minh Nhật
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Chí Ngôn
• Trường học: Đại học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
• Đề tài: Nghiên cứu phát triển mạng cảm biến không dây cho hệ thống IoT ứng dụng trong trang trại bò sữa
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2026
• Địa điểm: Cần Thơ

Tóm tắt

I. Tổng quan mạng cảm biến không dây IoT trang trại bò sữa Tân Tài Lộc

Ngành chăn nuôi bò sữa hiện đại đòi hỏi sự chính xác cao trong quản lý vi khí hậu và chăm sóc đàn vật nuôi. Nhu cầu tiêu thụ sữa tăng nhanh thúc đẩy các trang trại áp dụng công nghệ số. Tại cơ sở Tân Tài Lộc, việc kiểm soát môi trường nhiệt ẩm đóng vai trò quyết định đến năng suất sữa hàng ngày. Mạng cảm biến không dây IoT trở thành hạ tầng then chốt để giải quyết bài toán này. Kiến trúc mạng bao gồm các nút cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí và gia tốc kế theo dõi vận động của bò. Thiết bị thu thập số liệu tự động và liên tục gửi về bộ xử lý trung tâm. Phương thức đo đạc truyền thống dùng sức người gây tốn kém thời gian và dễ phát sinh sai sót. Ngược lại, mạng không dây đảm bảo thông tin thông suốt mà không cần kéo dây cáp rườm rà trong không gian chuồng trại rộng lớn. Dữ liệu thu được giúp chủ trại đưa ra quyết định điều chỉnh thông gió và phun sương kịp thời. Ứng dụng này mở ra hướng tiếp cận bền vững cho ngành nông nghiệp thông minh tại Việt Nam.

1.1. Bối cảnh phát triển chăn nuôi thông minh

Chăn nuôi bò sữa giữ vai trò trọng yếu trong việc cung cấp nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng. Nhu cầu thị trường đối với các sản phẩm sữa liên tục gia tăng trên phạm vi toàn cầu. Tại Việt Nam, nhiều trang trại quy mô vừa và nhỏ đang chuyển đổi sang mô hình công nghệ cao. Mô hình trang trại Tân Tài Lộc là một ví dụ điển hình cho xu hướng này. Bò sữa rất nhạy cảm với khí hậu nóng ẩm vùng nhiệt đới. Hiện tượng sốc nhiệt làm giảm khả năng tạo sữa và gây suy giảm miễn dịch nghiêm trọng. Quản lý thủ công không thể theo dõi liên tục từng cá thể. Việc triển khai các giải pháp tự động hóa giúp duy trì môi trường sống tối ưu cho đàn bò.

1.2. Vai trò của mạng cảm biến không dây IoT

Mạng cảm biến không dây cung cấp khả năng giám sát linh hoạt và toàn diện. Công nghệ này loại bỏ hoàn toàn hệ thống dây dẫn phức tạp trong môi trường chăn nuôi ẩm ướt. Các nút mạng đo đạc nhiều thông số vật lý như nhiệt độ, độ ẩm và các loại khí độc. Dữ liệu từ thiết bị đeo trên thân bò giúp phát hiện sớm dấu hiệu động dục hoặc bệnh tật. Hệ thống cho phép cập nhật tình trạng chuồng trại theo chu kỳ vài giây một lần. Mọi thông tin truyền về máy chủ trung tâm được lưu trữ an toàn để phục vụ phân tích dài hạn. Công nghệ IoT giúp giảm thiểu chi phí nhân công và phòng ngừa rủi ro dịch bệnh hiệu quả.

II. Vấn đề mạng cảm biến không dây IoT trang trại bò sữa Tân Tài Lộc

Môi trường chuồng trại tại cơ sở Tân Tài Lộc tạo ra nhiều trở ngại vật lý cho việc truyền sóng vô tuyến. Khung thép kiên cố, tường bê tông và mái tôn kim loại gây suy hao tín hiệu vô cùng mạnh. Tình trạng phản xạ sóng và tán xạ từ cơ thể đàn bò làm giảm tỷ lệ nhận gói tin. Bên cạnh đó, các nút cảm biến hoạt động dựa trên nguồn pin có dung lượng hạn chế. Việc thay thế pin định kỳ trong chuồng nuôi bò rất khó khăn và tốn kém nhân lực. Các giao thức mạng truyền thống như Directed Diffusion hay SPIN bộc lộ nhiều điểm yếu khi ứng dụng vào thực tế. Directed Diffusion đòi hỏi phát tán gói tin định kỳ, dẫn đến lãng phí năng lượng nghiêm trọng. Giao thức này không phù hợp với các ứng dụng yêu cầu truyền dữ liệu liên tục theo thời gian thực. Đối với giao thức SPIN, cơ chế đàm phán metadata giúp tiết kiệm năng lượng nhưng lại thiếu cơ chế bảo đảm giao nhận dữ liệu. Nếu nút trung gian không quan tâm đến gói tin, thông tin quan trọng sẽ bị thất thoát. Sự gián đoạn dữ liệu gây nguy cơ bỏ lỡ thời điểm bò động dục hoặc phát bệnh.

2.1. Hạn chế về năng lượng và suy hao truyền thông

Các nút cảm biến không dây thường vận hành bằng pin độc lập. Dung lượng pin hữu hạn đòi hỏi thiết bị phải tiêu thụ năng lượng ở mức thấp nhất. Trong khi đó, không gian chuồng nuôi bò chứa nhiều vật cản kim loại và rào chắn. Đàn bò di chuyển liên tục làm biến đổi đường truyền sóng vô tuyến. Hiện tượng phản xạ và hấp thụ sóng bởi cơ thể vật nuôi gây suy giảm chất lượng tín hiệu. Nhiều gói tin bị suy hao và mất mát trong quá trình gửi đi. Nút cảm biến buộc phải phát lại nhiều lần, gây cạn kiệt pin nhanh chóng. Việc thay pin định kỳ vừa tốn chi phí vừa gây gián đoạn chu trình giám sát.

2.2. Nhược điểm của các giao thức định tuyến cổ điển

Các giao thức truyền thống như Directed Diffusion và SPIN bộc lộ nhiều nhược điểm lớn. Giao thức Directed Diffusion liên tục phát tán các gói truy vấn để tìm đường dẫn mạng. Quá trình này tiêu hao băng thông và làm hao mòn dung lượng pin của các nút trung gian. Giao thức hoàn toàn không thích hợp cho các ứng dụng đo lường liên tục theo chu kỳ ngắn. Ngược lại, giao thức SPIN dùng gói quảng bá metadata để tránh gửi dữ liệu dư thừa. Tuy nhiên, SPIN không có cơ chế đảm bảo chuyển tiếp dữ liệu đến nút đích. Nếu nút trung gian không yêu cầu gói dữ liệu, đường truyền lập tức bị gián đoạn. Hậu quả là thông tin giám sát quan trọng dễ bị bỏ sót trong hệ thống.

III. Tối ưu mạng cảm biến không dây IoT trang trại bò sữa Tân Tài Lộc

Để khắc phục các hạn chế trên, nghiên cứu tiến hành thiết kế hệ thống mạng cảm biến cải tiến. Cấu trúc mạng mới tập trung tối ưu hóa giao thức định tuyến nhằm nâng cao hiệu suất truyền thông. Thuật toán mới kết hợp ưu điểm tiết kiệm năng lượng của cơ chế đàm phán với khả năng đảm bảo gói tin. Các nút cảm biến phân bổ hợp lý trong không gian chuồng nuôi tại cơ sở Tân Tài Lộc. Hệ thống sử dụng cơ chế gom cụm linh hoạt dựa trên năng lượng dư thừa của từng nút. Nút trưởng cụm chịu trách nhiệm tổng hợp dữ liệu môi trường và gửi về cổng kết nối trung tâm. Thiết kế phần cứng cảm biến được tối giản công suất tiêu thụ ở chế độ ngủ. Khi phát hiện biến động môi trường hoặc gia tốc chuyển động bất thường, nút mạng lập tức kích hoạt truyền tin. Giải pháp định tuyến thích nghi giúp mạng tránh được các điểm nút nghẽn và duy trì kết nối ổn định. Dữ liệu truyền đạt độ tin cậy cao mà vẫn kéo dài đáng kể tuổi thọ pin thiết bị.

3.1. Cải tiến giao thức định tuyến mạng cảm biến

Thuật toán định tuyến cải tiến giải quyết triệt để vấn đề mất gói tin trong môi trường chuồng trại. Giao thức mới bổ sung cơ chế xác nhận gói tin sau khi đàm phán thông tin hoàn tất. Mỗi nút cảm biến duy trì bảng định tuyến gọn nhẹ để giảm thiểu tài nguyên tính toán. Nút trung gian đánh giá mức năng lượng còn lại trước khi nhận chuyển tiếp dữ liệu. Giải pháp này giúp cân bằng năng lượng tiêu thụ trên toàn bộ mạng không dây. Số lượng gói tin phát tán dư thừa được loại bỏ gần như hoàn toàn. Thời gian trễ trong việc cập nhật thông số môi trường được rút ngắn đáng kể. Mạng duy trì khả năng truyền dữ liệu thông suốt ngay cả khi có vật cản di chuyển.

3.2. Triển khai phần cứng và thu thập dữ liệu

Các nút cảm biến được đóng gói trong vỏ bảo vệ chống bụi và chống ẩm chuyên dụng. Vị trí lắp đặt thiết bị được tính toán kỹ lưỡng theo sơ đồ chuồng nuôi bò. Nút đo vi khí hậu gắn tại các khu vực trung tâm và gần quạt thông gió. Cảm biến gia tốc gắn trên vòng cổ bò sữa để thu thập hành vi vận động và nhai lại. Dữ liệu thô trải qua bước lọc nhiễu sơ bộ ngay tại thiết bị trước khi truyền đi. Cổng thu phát trung tâm tiếp nhận thông tin và chuyển tiếp lên máy chủ qua mạng viễn thông. Quy trình thu thập diễn ra liên tục, tạo lập bộ cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh cho trang trại.

IV. Hiệu quả mạng cảm biến không dây IoT trang trại bò sữa Tân Tài Lộc

Hệ thống mạng cảm biến không dây IoT chứng minh hiệu quả vượt trội sau giai đoạn thử nghiệm thực tế tại Tân Tài Lộc. Tỷ lệ truyền gói tin thành công đạt mức cao, đáp ứng nghiêm ngặt các yêu cầu giám sát thời gian thực. Tình trạng mất kết nối do vật cản di động đã được kiểm soát triệt để nhờ thuật toán định tuyến mới. Năng lượng tiêu thụ của các nút mạng giảm rõ rệt, giúp kéo dài thời gian hoạt động của pin lên nhiều tháng. Dữ liệu vi khí hậu thu thập liên tục hỗ trợ hệ thống điều khiển tự động kích hoạt quạt mát và dàn phun sương đúng lúc. Nhiệt độ và độ ẩm chuồng trại luôn được giữ ở ngưỡng an toàn cho vật nuôi. Bò sữa giảm hẳn hiện tượng căng thẳng nhiệt, qua đó nâng cao sản lượng và chất lượng sữa thu hoạch. Ngoài ra, việc phát hiện sớm chu kỳ động dục giúp tỷ lệ phối giống thành công tăng lên đáng kể. Mô hình mở ra tiềm năng nhân rộng mạnh mẽ cho các trang trại bò sữa quy mô vừa và lớn trên khắp cả nước.

4.1. Kết quả kiểm nghiệm thực tế tại chuồng trại

Quá trình thử nghiệm thực địa ghi nhận độ tin cậy truyền tin đạt trên chín mươi lăm phần trăm. Hệ thống tự động phát hiện và cảnh báo kịp thời các đợt sốc nhiệt trong ngày. Đội ngũ kỹ thuật không còn phải tốn thời gian kiểm tra thủ công tại từng ô chuồng. Thiết bị cảm biến gia tốc nhận diện chính xác các khoảng thời gian bò nhai lại và nghỉ ngơi. Mức độ suy hao gói tin giảm rõ rệt so với các giao thức định tuyến ban đầu. Năng lượng tiêu hao phân bổ đồng đều giữa các nút mạng, tránh hiện tượng nút chết sớm. Các chỉ số thu thập cung cấp bằng chứng thực nghiệm rõ ràng về hiệu quả ứng dụng thực tiễn của đề tài.

4.2. Khả năng nhân rộng mô hình nông nghiệp số

Kết quả nghiên cứu mở ra triển vọng ứng dụng rộng lớn cho ngành chăn nuôi gia súc tại Việt Nam. Chi phí đầu tư phần cứng ở mức hợp lý, phù hợp với điều kiện tài chính của nhiều trang trại. Khả năng mở rộng mạng linh hoạt cho phép bổ sung thêm nút cảm biến khi tăng quy mô đàn. Hệ thống dễ dàng tích hợp với các nền tảng điện toán đám mây và ứng dụng quản lý trên điện thoại. Chủ cơ sở chăn nuôi có thể giám sát chuồng trại từ xa mọi lúc mọi nơi. Sự kết hợp giữa IoT và tự động hóa điều hòa không khí tạo tiền đề xây dựng các trang trại chuẩn hóa quốc tế. Đây là bước tiến quan trọng thúc đẩy hiện đại hóa nông nghiệp bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Lý do chọn luận án Chăn nuôi bò sữa đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao thu nhập, cải thiện sinh kế và đảm bảo an ninh lương thực cho nhiều hộ nông dân trên thế giới, đặc biệt ở các quốc gia đang phát triển [1]. Tại Việt Nam, ngành bò sữa cũng được xem là một hướng phát triển nông nghiệp bền vững ở nhiều địa phương. Ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long — nơi có tiềm năng phát triển nông nghiệp hàng hóa — tỉnh Sóc Trăng là một trong những địa phương triển khai mạnh mô hình chăn nuôi bò sữa trong giai đoạn 2013–2020. Theo số liệu từ Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Sóc Trăng, đàn bò sữa của tỉnh tăng từ khoảng 4.800 con năm 2020, trong đó đàn bò cái sinh sản và khai thác sữa chiếm tỷ lệ cao [2].

Sản lượng sữa tươi tăng tương ứng từ khoảng 6.000 tấn trong cùng giai đoạn, với năng suất trung bình đạt khoảng 4.500 kg/con/chu kỳ. Phát triển bò sữa đã góp phần quan trọng vào tạo sinh kế và cải thiện thu nhập cho nông dân, với khoảng 5.000 lao động nông thôn được tham gia vào chuỗi chăn nuôi, trong đó phần lớn là đồng bào dân tộc Khmer [3]. Cùng với hiệu quả kinh tế, ngành bò sữa tại Sóc Trăng còn mang lại nhiều lợi ích về sử dụng tài nguyên và phát triển nông nghiệp tuần hoàn. Phụ phẩm nông nghiệp như rơm lúa được tận dụng làm thức ăn thô xanh, trong khi phân bò — với sản lượng ước tính hàng nghìn tấn mỗi năm — được sử dụng để cải tạo đất hoặc làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ [4].

Các chương trình tập huấn kỹ thuật, đào tạo nhân lực và mô hình liên kết sản xuất – tiêu thụ cũng được triển khai, góp phần nâng cao năng lực chăn nuôi và cải thiện quản lý đàn của nông hộ. Tuy nhiên, chăn nuôi bò sữa tại Sóc Trăng vẫn đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm quy mô sản xuất nhỏ lẻ, chi phí đầu tư ban đầu cao, phụ thuộc lớn vào hỗ trợ của Nhà nước, cùng với áp lực xử lý chất thải trong điều kiện khu dân cư nông thôn. Chuỗi giá trị từ sản xuất đến tiêu thụ tuy đã hình thành nhưng cần tiếp tục hoàn thiện để đảm bảo tính bền vững. Những hạn chế này tương đồng với khó khăn chung của ngành bò sữa tại nhiều quốc gia đang phát triển, nơi năng suất còn thấp do hạn chế về dinh dưỡng, dịch bệnh, điều kiện khí hậu nóng ẩm và khả năng tiếp cận thị trường, kỹ thuật, tín dụng còn hạn chế [1].

Sản xuất sữa có truyền thống lâu đời tại nhiều khu vực như vùng Địa Trung Hải và Cận Đông, tiểu lục địa Ấn Độ, các vùng thảo nguyên Tây Phi, cao nguyên Đông Phi, cũng như một số khu vực ở Nam và Trung Mỹ. Ngược lại, tại Đông Nam Á, Trung Quốc và các vùng nhiệt đới nóng ẩm, chăn nuôi bò sữa mới được hình thành và phát triển trong thời gian gần đây. Trong vòng ba thập kỷ qua, sản lượng sữa toàn cầu đã tăng hơn 77%, từ 524 triệu tấn năm 1992 lên 930 triệu tấn vào năm 2022. Hiện nay, Ấn Độ là 1 quốc gia sản xuất sữa lớn nhất thế giới, chiếm khoảng 22% sản lượng toàn cầu, tiếp theo là Hoa Kỳ, Pakistan, Trung Quốc và Brazil.

Phần lớn sự mở rộng sản lượng này đến từ Nam Á, vốn là động lực chính thúc đẩy tăng trưởng sản xuất sữa ở các nước đang phát triển [5]. Mặc dù một số doanh nghiệp lớn như Vinamilk hay TH True Milk đã mạnh dạn đầu tư nhập khẩu công nghệ chăn nuôi tiên tiến từ Israel [6], xây dựng hệ thống quản lý đàn bò bằng cảm biến và phần mềm chuyên dụng, thì phần lớn các hộ chăn nuôi và trang trại vừa và nhỏ ở Việt Nam vẫn duy trì phương thức quản lý thủ công truyền thống. Trong thực tế, khẩu phần ăn của bò thường được quyết định dựa trên kinh nghiệm cá nhân của người chăn nuôi, thay vì dựa vào các tính toán khoa học về nhu cầu dinh dưỡng theo từng giai đoạn sinh trưởng và sản xuất. Điều này dẫn đến tình trạng mất cân đối khẩu phần: có lúc thừa chất gây lãng phí và rối loạn tiêu hóa, có lúc thiếu chất khiến năng suất sữa giảm, sức khỏe bò suy yếu, đồng thời làm gia tăng nguy cơ mắc các bệnh thường gặp như viêm vú, rối loạn sinh sản, bệnh chân móng.

Quy trình vắt sữa thủ công vẫn phổ biến, song không đáp ứng được các tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm hiện đại. Sữa dễ bị nhiễm vi sinh vật gây bệnh từ dụng cụ hoặc tay người vắt, dẫn đến chất lượng kém và rủi ro lây lan bệnh trong đàn. Ngoài ra, phương pháp này cũng đòi hỏi nhiều nhân công, làm tăng áp lực lao động, đặc biệt trong các hộ nuôi với quy mô đàn bò ngày càng lớn [7]. Bên cạnh đó, các yếu tố môi trường chuồng trại như nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ khí thải (amoniac, khí nhà kính) phần lớn chưa được kiểm soát chặt chẽ.

Điều kiện khí hậu nóng ẩm đặc trưng của Việt Nam càng làm bò dễ bị stress nhiệt, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe, khả năng sinh sản và sản lượng sữa. Thực trạng này phản ánh rõ ràng sự chênh lệch công nghệ giữa các doanh nghiệp quy mô lớn và đa số hộ chăn nuôi nhỏ lẻ [8]. Nó đồng thời cho thấy nhu cầu cấp thiết về việc ứng dụng hệ thống quản lý tự động, có khả năng giám sát đàn bò theo thời gian thực, phân tích dữ liệu dinh dưỡng – sức khỏe – môi trường và đưa ra khuyến nghị chính xác. Giải pháp này không chỉ giúp nâng cao năng suất và chất lượng sữa, mà còn góp phần bảo đảm an toàn thực phẩm, giảm chi phí lao động và hướng đến phát triển chăn nuôi bò sữa bền vững tại Việt Nam.

Công nghệ IoT đã và đang thúc đẩy sự đổi mới trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống, từ thành phố thông minh, lưới điện thông minh cho đến nông nghiệp thông minh. Trong ngành chăn nuôi, IoT cho phép kết nối các cảm biến và thiết bị thông minh để thu thập dữ liệu thời gian thực, từ đó hỗ trợ quản lý đàn bò một cách chính xác và kịp thời. Một số trang trại ở Việt Nam đã bước đầu áp dụng IoT trong quản lý, song chủ yếu tập trung vào giám sát chất lượng nước, thức ăn và truy xuất nguồn gốc, chứ chưa chú trọng đến việc giám sát hành vi cá thể hay tối ưu hóa khẩu phần ăn. Trong khi đó, trên thế 2 giới, nhiều công ty đã triển khai hệ thống cho ăn tự động như Delaval và GEA, giúp cải thiện sản lượng sữa, nâng cao thu nhập và giảm chi phí thức ăn [9, 10].

Nhiều nghiên cứu quốc tế khẳng định hành vi của bò sữa (ăn, nghỉ, nhai lại, vận động) có mối liên hệ mật thiết với năng suất và sức khỏe. Các phương pháp giám sát hành vi được chia thành hai nhóm chính: dùng camera [11, 12] và dùng cảm biến [13- 16]. Phương pháp camera mang lại độ chính xác cao nhưng chi phí đắt đỏ và khó triển khai ở quy mô lớn. Trong khi đó, cảm biến (gia tốc, áp suất, sinh học) tỏ ra ưu việt hơn nhờ thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp và độ chính xác đủ cao.

Đặc biệt, cảm biến gia tốc ba trục đã được chứng minh là hiệu quả trong giám sát hành vi động vật, bao gồm cả phát hiện bệnh lý tiềm ẩn. Khi tích hợp với nền tảng IoT, các cảm biến này cho phép thu thập dữ liệu liên tục và phân tích bằng thuật toán trí tuệ nhân tạo (AI), từ đó tạo nên một giải pháp toàn diện cho quản lý trang trại. Một thách thức lớn của hệ thống cảm biến đeo trên bò sữa là vấn đề năng lượng. Việc thay pin định kỳ gây tốn kém và bất tiện cho nông dân.

Do đó, các nghiên cứu gần đây tập trung vào giải pháp thu năng lượng không dây (Wireless Power Transfer – WPT), đặc biệt là công nghệ thu năng lượng vô tuyến (RF Energy Harvesting – RFEH). Công nghệ này tận dụng năng lượng từ sóng radio trong dải tần ISM (915 MHz) để cung cấp năng lượng cho cảm biến, loại bỏ nhu cầu thay pin định kỳ [17-24]. Các thử nghiệm cho thấy khi kết hợp công nghệ thu năng lượng RF với cảm biến gia tốc, có thể xây dựng một hệ thống giám sát hành vi bò sữa tự cấp nguồn, phù hợp để triển khai tại các trang trại lớn. Bên cạnh thách thức về nguồn năng lượng cho các cảm biến đeo, một vấn đề quan trọng khác trong hệ thống IoT giám sát bò sữa là hiệu quả truyền dữ liệu trong mạng cảm biến không dây WSN (Wireless Sensor Networks).

Do đặc thù trang trại có diện tích rộng, nhiều vật cản (chuồng trại, cây xanh), việc truyền dữ liệu trực tiếp về gateway thường tiêu tốn nhiều năng lượng, làm giảm tuổi thọ của thiết bị. Trong bối cảnh đó, nghiên cứu các thuật toán định tuyến tối ưu năng lượng trong mạng WSN trở thành hướng đi quan trọng. Các phương pháp định tuyến truyền thống như LEACH, TEEN, hoặc SEP thường được sử dụng để cân bằng tải và giảm năng lượng tiêu thụ. Do đó, cần phát triển hoặc tùy biến các thuật toán định tuyến phù hợp, nhằm kéo dài thời gian hoạt động của mạng, giảm tần suất thay hoặc sạc thiết bị.

Việc bổ sung nghiên cứu về các thuật toán định tuyến không chỉ giải quyết vấn đề năng lượng mà còn tạo nên nền tảng hạ tầng mạng vững chắc để hỗ trợ mô hình AI/ML phân tích dữ liệu trong thời gian thực. Đây chính là một trong những lý do quan trọng để lựa chọn luận án, bởi nó góp phần hoàn thiện hệ thống IoT thông minh trong giám sát và quản lý bò sữa, hướng đến phát triển bền vững. Cùng với IoT và cảm biến, các thuật toán học máy và học sâu đã được áp dụng rộng rãi trong nông nghiệp chính xác. Chúng cho phép phân tích khối lượng lớn dữ liệu cảm biến để phát hiện mẫu hành vi, dự đoán tình trạng sức khỏe và tối ưu hóa quá trình 3 sản xuất.

Các nghiên cứu chỉ ra rằng ML có thể nâng cao hiệu quả phát hiện bệnh, dự đoán chu kỳ động dục và tối ưu hóa khẩu phần ăn [25-28]. Trong số các mô hình học sâu, mạng LSTM và Bi-LSTM tỏ ra vượt trội trong xử lý dữ liệu chuỗi thời gian từ cảm biến, cho phép phân loại hành vi chính xác hơn so với CNN hay RNN truyền thống [29- 31]. Do đó, ứng dụng Bi-LSTM vào bài toán phân loại hành vi bò sữa là một lựa chọn phù hợp và có tính mới.