583 1593 1 PB
583 1593 1 PB
583 1593 1 PB
Imelda Zahra Tungga Dewi1, Muhamad Faqih Ulinuha1, Wahyu Ajis Mustofa1, Ade Kurniawan1,
Frida Agung Rakhmadi1
1
Program Studi Fisika Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Sunan Kalijaga Yogyakarta
email: ade.kurniawan@uin-suka.ac.id
1. Pendahuluan
Indonesia merupakan negara agraris yang mayoritas penduduknya bermata pencaharian di bidang pertanian
dengan segala macam sumber daya alam yang sangat melimpah. Pemanfaatan dan pengembangan lahan
pertanian di Indonesia sebagian besar hanya terdapat di daerah pedesaan, sedangkan di daerah perkotaan
jarang dijumpai lahan untuk pertanian. Salah satu penyebabnya karena pertambahan jumlah penduduk yang
tidak sebanding dengan ketersediaan lahan pada perkotaan [1]. Hal ini mendorong adanya inovasi
pengembangan teknologi guna efisiensi pertanian pada lahan sempit. Salah satu solusi nya adalah mengubah
pertanian konvensional menjadi modern yaitu dengan pertanian hidroponik. Hidroponik adalah budidaya
menanam dengan memanfaatkan air tanpa menggunakan tanah dengan menekankan pada pemenuhan
doi https://doi.org/10.21776/ub.jkptb.2021.009.01.08
JKPTB
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem 9(1) 2021 72
kebutuhan nutrisi bagi tanaman. Pertanian modern dengan menggunakan metode hidroponik dianggap lebih
ramah lingkungan karena hidroponik tidak menyebabkan penurunan kualitas tanah dan tidak menghasilkan
limbah berbahaya bagi lingkungan. Selain itu juga, metode hidroponik penerapannya lebih efisien di daerah
yang tidak memiliki banyak lahan hijau seperti umumnya kota-kota besar.
Pada kasus bercocok tanam menggunakan teknik hidroponik terdapat berbagai cara, salah satunya adalah
NFT (Nutrient Film Technique). Sistem NFT merupakan cara menanam hidroponik dengan akar tanaman yang
tumbuh pada lapisan nutrisi dangkal dan tersirkulasi sehingga tanaman dapat memperoleh air, nutrisi dan
oksigen yang cukup. Prinsip kerja dari NFT ini dapat menggunakan air dan nutrisi berulang-ulang setelah
melewati salah satu tanaman sehingga kita bisa lebih hemat, efisien dan praktis dalam menggunakan air dan
nutrisi. Salah satu Keuntungan menggunakan sistem NFT antara lain, kebutuhan air yang tercukupi,
keseragaman serta tingkat konsentrasi nutrisi dapat disesuaikan dengan umur dan jenis tanaman, tanaman
dapat tumbuh lebih cepat [2]. Perkembangan teknologi komunikasi sekarang semakin pesat seiring munculnya
istilah Internet of Things (IoT). IoT memungkinkan semua benda dapat berkomunikasi satu sama lain melalui
internet. Konsep IoT bisa diterapkan pada berbagai aspek salah satunya adalah aspek pertanian baik pertanian
konvensional (media tanah) maupun pertanian modern (hidroponik) [3]-[5].
Penelitian ini bertujuan untuk membuat sistem pemantau kondisi hidroponik oleh pemilik serta dapat
dikontrol menggunakan sebuah aplikasi tanpa si pemilik berada di lokasi hidroponik. Inovasi pertanian modern
berbasis Internet of Things dan Android dikenal dengan sebutan smart farming. Penggunaan Internet of Things
(IoT) dalam smart farming bertujuan untuk memudahkan pemantauan pertanian jarak jauh berbasis Android
[6]-[7]. Artinya, pengguna dapat memantau tanamannya walaupun tidak di tempat pertanian selama ada
internet. Penggunaan aplikasi android pada penelitian ini dikarenakan banyaknya pengguna smartphone,
terkhususnya android [8]. Karena hal tersebut, penelitian ini menggunakan aplikasi android sebagai media
pengendali.
2. Metode Penelitian
Secara umum tahapan penelitian ini terbagi menjadi empat tahapan yakni studi pustaka, perancangan
sistem smart farming, pembuatan sistem smart farming dan pengujian smart farming pada tanaman cabai dan
selada. Setiap tahapan penelitian secara rinci dijelaskan sebagai berikut :
doi https://doi.org/10.21776/ub.jkptb.2021.009.01.08
JKPTB
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem 9(1) 2021 73
Pada Gambar 1 menunjukan skema rangkaian sistem. Dengan sensor DHT11, Soil Moisture, Solenoid Valve,
dan arduino nano yang terhubung dengan sensor pH meter dihubungkan dengan mikrokontroler. Mikroontroler
NodeMCU (ESP8266) yang sudah dilengkapi dengan modul Wi-Fi.
Dapat dilihat pada Gambar 2 menunjukan cara kerja sistem melalui diagram alir. Terdapat dua bagian sistem
pada diagram tersebut yaitu sistem controling dan sistem monitoring.
doi https://doi.org/10.21776/ub.jkptb.2021.009.01.08
JKPTB
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem 9(1) 2021 74
b. Pembuatan Software
Pembuatan software dilakukan dengan menggunakan aplikasi IoT MQTT Panel yang dapat di download
melalui Google Playstore. Langkah-langkah pembuatan software yaitu menyetting connection pada tampilan
awal MQTT IoT Panel untuk menghubungkan ke alamat broker web, menambahkan panel type untuk
menambahkan panel tipe menggunaan panel slider, Line Graph, panel nilai dan button pada menu select panel,
mengatur topik pada setiap panel
doi https://doi.org/10.21776/ub.jkptb.2021.009.01.08
JKPTB
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem 9(1) 2021 75
a b
doi https://doi.org/10.21776/ub.jkptb.2021.009.01.08
JKPTB
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem 9(1) 2021 76
penurunan secara terus menerus dari pukul 06.02 sebesar 67.09% turun secara perlahan, hingga pada pukul
11.00 terjadi penurunan secara drastis hingga 19.38%. Namun pada pukul 13.29 kelembaban tanah kembali
naik ke angka 60.16% dan terus naik hingga sore hari pukul 17.00 sebesar 81.54%. Pengujian ini membuktikan
bahwa, adanya pengaruh sinar matahari dan penguapan pada tanah terhadap kelembaban tanah.
90
80
Kelembaban Tanah (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
Waktu
35
30
25
Suhu ⁰C
20
15
10
5
0
Waktu
doi https://doi.org/10.21776/ub.jkptb.2021.009.01.08
JKPTB
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem 9(1) 2021 77
100
90
80
Kelembaban Udara (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
Waktu
Pengujian pada sensor pH merupakan pengujian pembacaan modul sensor pH untuk dapat melakukan
monitoring tingkat pH pada tanaman. Kadar pH pada tanaman sangat penting karena berpengaruh terhadap
nutrisi tanaman. Pada pengujian sensor pH, air yang diuji adalah air biasa bervolume 500 ml, dan pupuk AB mix
masing-masing setengah sendok teh yang dilarutkan di dalam air. Air bisa sebelum di beri pupuk memiliki pH
sebesar 8.18, dan cairan pupuk memiliki pH sebesar 4.88. Pengujian dilakukan dengan menambah air biasa
dengan satu sendok teh cairan pupuk AB mix dan mengukur pH cairan yang ditujukan pada layar MQTT panel.
Dari percobaan, diperoleh data yang menunjukkan penurunan pH pada air, setiap ditambah cairan pupuk AB
Mix. Air yang mula-mula memiliki pH sebesar 8.01 secara terus menerus mengalami penurunan pH bersamaan
dengan penambahan nutrisi pada air hingga pada sendok ke 22, pH cairan berubah menjadi 6.54. Setelah
mendapatkan data tersebut, maka kita dapat mengeset pH optimum dimana pH optimum untuk tanaman
selada adalah 6.0-7.0 dan pH optimum tanaman cabai adalah 6.0-6.5. Perubahan nilai yang terbaca oleh sensor
pH menunjukkan bahwa sensor yang digunakan dapat bekerja dengan baik dan mampu membaca perubahan
pH yang selanjutnya digunakan sebagai parameter kecukupan nutrisi pada tanaman hidroponik.
Pengujian Keran solenoid pada aplikasi MQTT Panel dilakukan sebanyak 5 kali perulangan. Percobaan
pertama menggunakan server broker.mqtt-dashboard.com dengan jaringan WIFI dihasilkan 5 kali respons
dengan kecepatan responnya 1 detik. Percobaan kedua menggunakan jaringan 4G dengan hasil yang sama yaitu
5 kali respon dengan kecepatan 1 detik. Pada percobaan ketiga kita menggunakan server test.mosquitto.org
dengan jaringan WIFI dan menghasilkan respons yang berbeda dengan sebelumnya yaitu 3 kali respons dan 2
kali tidak merespon dengan kecepatan respon 1 detik. Percobaan keempat masih menggunakan server yang
sama dengan jaringan 4G dan menghasilkan 5 kali respon 1-2 detik. Percobaan terakhir menggunakan server
broker.hivemq.com tidak menghasilkan respon sama sekali, kemungkinan terjadi masalah pada servernya.
doi https://doi.org/10.21776/ub.jkptb.2021.009.01.08
JKPTB
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem 9(1) 2021 78
4. Kesimpulan
Kinerja sistem smart farming yang telah dibuat dapat memenuhi semua kebutuhan fungsional pada
tanaman hidroponik. Pada hasil pengujian tidak terdapat delay saat penerimaan perintah dari aplikasi MQTT
IoT panel menuju alat penyiram. Pemilihan IoT MQTT panel pada sistem ini dirasa tepat untuk mendapat data
secara realtime. Hasil dari pengujian yang dilakukan pada sensor DHT11 menunjukkan bahwa sensor dapat
membaca suhu serta kelembaban udara yang ditampilkan pada aplikasi IoT MQTT panel. Perubahan nilai yang
terbaca oleh sensor DHT11 menunjukkan bahwa sensor yang digunakan dapat bekerja dengan baik dan mampu
membaca perubahan suhu dan kelembaban udara disekitar tanaman hidroponik. Berdasarkan hasil pengujian
dapat disimpulkan bahwa sistem smart farming telah berjalan dengan baik. Dengan IoT sistem dapat
memonitoring dan controlling tanaman hidroponik dengan menggunakan aplikasi Android.
Daftar Pustaka
[1] A. P. Sudarmo, Pemanfaatan Pertanian Secara Hidroponik untuk Mengatasi Keterbatasan Lahan Pertanian
di Daerah Perkotaan, Seminar Nasional Pengabdian kepada Masyarakat, Universitas Terbuka, 2018.
[2] A. Mardiyanto, Akhyar, dan Suherman, Rancang Bangun Sistem Monitoring Plan Pengontrol Proses Secara
Real Time Pada Pebuatan Pupuk Organik, Prosiding Seminar Nasional Teknologi IV, 2017.
[3] A. Prasetyo, U. Nurhasan, dan G. Lazuardi, “Implementasi IoT pada Sistem Monitoring dan Pengendali
Sirkulasi Air Tanaman Hidroponik”, JIP, vol. 5, no. 1, pp. 31-36, Nov. 2018.
[4] D. Komaludin, “Prototype Monitoring Suhu Tanaman Hidroponik Teknologi IoT (Internet of Things)”, Jurnal
Trendtech, vol.3 no.1, pp. 45, 2018.
[5] L. Arini, Pengontrol Sirkulasi Air Untuk Hidroponik Berbasis IoT, e-Proceeding of Applied Science: vol.4 no.3,
2018.
[6] P. W. Ciptadi dan R.H. Hardyanto, “Penerapan Teknologi Iot Pada Tanaman Hidroponik Menggunakan
Arduino Dan Blynk Android”, Jurnal Dinamika Informatika, vol. 7 no.2, pp. 29-40, September 2018.
[7] T. A. Zuraiyah, M. I. Suriansyah and A. P. Akbar. “Smart Urban Farming Berbasis Internet of Things
(IoT),” Information Management for Educators and Professionals: Journal of Information
Management, 3(2), pp. 139-150. June 2019.
[8] T. E. Tallei, I. F.M Rumengan, A. A. Adam, Hidroponik Untuk Pemula, Manado: LPPM UNSRAT, 2017.
doi https://doi.org/10.21776/ub.jkptb.2021.009.01.08