Perj anj ian No: III/LPPM/20 1 7-0 1/3-PM

Penerapan Sistem Monitoring Rumah Kaca

Berbasis Mikrokontroler di Desa Tugu Mukti, Cisarua, Bandung Barat

HIBAH PENERAPAN TEKNOLOGI

Disusun Oleh:

Dr. Jr. Ali Sadiyoko M.T.

Christian Fredy S.Si., M.Si., M.Sc.

Faisal Wahab S.Pd., M.T.

Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat

Universitas Katolik Parahyangan

2017

DAFTAR lSI

Abstrak 3

Bab l Pendahuluan 3

Bab II Kalayakan Teknis 7

Bab III Metode Penelitian 9

BAB IV Hasil dan Pembahasan 9

BAB V Kesimpulan dan Saran 13

Daftar Pustaka 13

2

ABSTRAK

Jurusan Teknik Elektro konsentrasi Mekatronika (TEKM) menerapkan teknologi sistem monitoring pada rumah kaca seluas 600 m2 yang digarap oleh kelompok tani pimpinan Bpk. Yangki Sulaeman. Rumah kaca tersebut berlokasi di Desa Tugu Mukti, Cisarua, Kabupaten Bandung Barat. Sistem monitoring ini telah dikembangkan oleh jurusan TEKM selama dua tahun. Jurusan TEKM dan Bpk. Yangki telah setuju untuk mengadakan kerjasama penerapan teknologi ini di tahun 2017. Sistem yang dibangun berbasis Raspberry Pi dan Pi Sense Hat yang dapat mengukur suhu, kelembaban dan tekanan udara. Data sudah dapat disajikan secara online melalui platform plot.ly.

BAB I. PENDAHULUAN

Dewasa ini berbagai permasalahan muncul di sektor pertanian. Keterbatasan lahan merupakan

permasalahan paling utama, hal ini berbanding terbalik dengan peningkatan jumlah penduduk yang

cukup signifikan. Di Indonesia, permasalahan tersebut menjadi cukup rumit karena beberapa faktor

antara lain: produk lokal yang tidak memenuhi spesifikasi industri pangan, hasil produksi terbatas,

perubahan selera konsumen dan perlunya mempertahankan ketersediaan produk-produk pertanian

tersebut untuk menunjang kelangsungan industri-industri terkait. Selain permasalahan internal

pertanian yang terkait dengan kualitas produksi tersebut, tantanganjuga datang dari dunia terutama dari

negara-negara maju. Pengaruh globalisasi dan perkembangan teknologi pertanian menyebabkan dunia

pertanian Indonesia harus segera memberi respon dan menyesuaikan diri dengan perubahan tersebut

untuk terus bersaing, salah satu solusi untuk hal ini adalah pertanian berbasis rumah kaca.

Pertanian berbasis rumah kaca mempunyai beberapa keuntungan, yakni tanaman relatifterlindung dari

hama dan penyakit dan kondisi Iingkungan rumah kaca relatiflebih mudah dimonitor. Untuk memonitor

kondisi tersebut, rumah kaca memerlukan perangkat yang terintegrasi agar dapat memberikan hasil

monitoring yang presisi dan memiliki reliabilitas yang tinggi. Lingkungan yang dimonitor diantaranya

temperatur, intensitas cahaya, kelembaban tanah, PH tanah, intensitas cahaya dan kelembaban udara

serta kontrol distribusi air serta suhu. Kemampuan sistem yang mampu memonitor kondisi tersebut

sangat diperlukan untuk memperoleh data yang presisi pada kondisi rumah kaca. Data ini kemudian

dapat digunakan sebagai bahan penelitian untuk meningkatkan produktivitas pertanian. Sistem

monitoring ini diharapkan menjadi langkah awal untuk mendukung sustainable design.

Pengabdian penerapan teknologi ini merupakan bagian dari road map penelitian pada jurusan Teknik

Elektro Konsentrasi Mekatronika yang ditunjukan pada Gambar I. Penelitian ini menempati aspek

instrumentation and measurement dengan spesifikasi terapan pada bidang pertanian.

3

RESEARCH ROAD MAP TEKNIK ELEKTRO KONSENTRASI MEKATRONIKA

FAKULTAS TEKNOLOGIINDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN

. ·,· · ..... , ·'· · • •• J, ··, } .:·~

. RobotiCS···· .:.\1 ' ·· ... ·_ :· ·:.~~.~:;:/.~~-

Gambar 1; Roadmap penelitian j11r11san Teknik Elektro Konsenlrasi Mekatronika. Peneltiian pada laporan ini menempati aspek instrumentation and measurement

Penerapan teknologi ini memiliki rencana jangka panjang selama 4-5 tahun yang telah dimulai pada

akhir tahun 2015. Penelitian ini memiliki target akhir untuk merancang sebuah sistem yang holistik

terpadu rumah kaca dengan performa optimal serta dapat membantu para petani lokal di daerah

Bandung, Jawa Barat. Sistem holistik terpadu yang dimaksud adalah sistem yang dapat memonitor

semua parameter yang terkait dengan pertumbuhan tanaman, sistem yang mudah dalam pemasangan

dan perawatan serta memiliki antar muka yang sederhana yang dapat dipahami oleh para petani lokal.

Selain itu ditargetkanjuga adanya sistem penyajian dan pengolahan data yang masifsecara online. Data

yang dimaksud adalah data parameter rumah kaca dari beberapa lokasi di daerah Bandung, Jawa Barat.

Data ini dapat digunakan secara praktis baik oleh peneliti maupun para petani. Road map penelitian

sistem rumah kaca ini dapat dilihat pada Tabel 1 berikut:

Tabel 1 Road map penelitian sistem rumah kaca

Tahapan pcnelitian Keterangan Tahun pcngerjaan

Sistem monitoring dan kontrol Sistem sederhana pad a skala November- Desember 2015 [2]

pada miniatur rumah kaca [1] keci1 (rumah kaca berukuran (self funding)

30x45 cm2). Sistem

.. 1111

memiliki 10 buah sensor, telah

milmpu menyiljikan data secara

online.

4

Sistem monitoring dan kontrol

pada rumah kaca berdimensi

lebih besar

Penerapan teknologi sistem

pada rumah kaca dengan

melibatkan potensi lokal

Sistem yang serupa dengan

sistem 2015 namun diterapkan

pada rumah kaca berukuran

2x3m2 dengan jumlah sensor

mencapat 15-20 sensor. Studi

awal pada perbandingan

tanaman di dalam dan di luar

rumah kaca.

Sistem diterapkan pada lahan

yang lebih luas, melibatkan

petani lokal.

Penel itian, 2016, penelitian

dosen muda 2016 [8]

Pengabdian masyarakat, 2017

(laporan ini ini)

Pengukuran kinerja sistem Sistem akan diuji dengan jenis Pengabdian Masyarakat, 2018

lanjutan tanaman yang bervariasi serta

tanaman dengan masa tanam

yang lebih lama.

Pengolahan dan penyaj ian data Data dari banyak rumah kaca

secara mas if dan online dapat dikumpulkan pada satu

database tersaji secara online.

Hal ini membuka peluang untuk

terciptanya komunitas

pertanian rumah kaca.

( direncanakan untuk akses

hibah DIKTI, Hibah IPTEK

bagi Desa Mitra)

Penelitian, 2019

Berdasarkan Tabel road map penelitian dan pengabdian masyarakat di atas, maka pengabdian

penerapan teknologi tahun 2017 ini merupakan salah satu langkah penting dari rencanajangka panjang

yang telah disusun. Penerapan teknologi ini diharapkan dapat menjadi batu loncatan untuk mencapai

tujuan akhir penelitian yang dapat memberikan kontribusi bagi potensi lokal serta bidang pertanian di

negara Indonesia.

Mitra yang kami jajaki sejak bulan September 2016 adalah kelompok tani yang dipimpin oleh Bpk.

Yangki Sulaeman. Beliau memiliki beberapa rumah kaca yang berlokasi di Desa Tugu Mukti, Cisarua,

Kabupaten Bandung Barat. Rumah kaca tersebut ditanami tanaman paprika yang telah menjadi

komoditi khas kawasan desa Tugu Mukti. Kunjungan penjajagan dilakukan pada tanggal19 September

2016, kemudian Bapak Yangki melakukan kunjungan ba1asanjuga kejurusan TEKM pada tanggal11

Oktober 2016. Setelah melakukan diskusi, Bpk. Yangki membutuhkan mitra untuk kerjasama dalam

pengembangan teknologi rumah kaca. Hasil diskusi antara Bpk. Yangki dan jurusan TEKM, maka

beliau sepakat untuk mengadakan kerjasama denganjurusan TEKM, FTI UNPAR.

Bpk. Yangki sepakat menyediakan sebuah rumah kaca sebesar 600 m2 untuk djadikan lahan untuk

percontohan penerapan teknologi yang sedang dikembangkan oleh jurusan TEKM. Jurusan TEKM

akan menyediakan teknologi sistem monitoring rumah kaca, selain itu Bpk. Yangki juga menyediakan

server untuk penyajian data secara online.

5

•·

Gam/Jar 2: Salah solu rumah lwca yang dimiliki Rapak Yrmgki Sulueman. balokosi di desn Tugu Mukti, Cisarua, Kabupalen !Jrmdung J!amt

Camhar 3: !:ondisi di da!am rumah kaco. Rt>k, l'angki menjelas!wn pms.".\' tum!!llh duri f'ilf!riko sert,r menjelaskan kcbutulwn sistem monitoring

6

BAB II. KELA Y AKAN TEKNIS

Di Indonesia beberapa peneliti mulai tertarik untuk mclakukan penelitian tentang pertanian

rumah kaca. Beberapa Penelitian yang Berkaitan dengan Rumah Kaca di Indonesia dapat dilihat pada

tabel berikut:

Tabel 2 Beberapa penelitian tentang rumah kaca di Indonesia

No Pcneliti Judul Hal yang dilakukan

I Agus Sugiyono [3] Kendali Sistem energi Untuk Usaha pengurangan energi dengan

pertanian Rumah Kaca menggunakan PLC untuk kendali

sistem energi. Kendali dengan PLC

mempunyai keuntungan karena

sistemnya dapat diubah hanya dengan

mengubah program dan perangkat

keras diperoleh dengan harga relatif

murah

2 Mulkan Azizi, Perancangan sistem Usaha membuat suatu iklim buatan

Sumardi, Munawar pengendali suhu pada pada green house dengan merekayasa

Agus [4] prototype Greenhouse kondisi suhu agar sesuai dengan

berbasis kendali logika fuzzy kondisi suhu asal tanaman. Logika

fuzzy digunakan untuk mengolah data

pembacaan sensor yang digunakan

untuk kemudian digunakan sebagai

kendali kecepatan motor cooling fan

DC supaya suhu ruangan tetap.

3 Olga Melo, Rhiza S. Rumah Kaca Cerdas Untuk Mendesain prototipe sistem

Sadjad, Adnan [5] Budidaya Tanaman Bunga pengontrolan rumah kaca cerdas untuk

Krisan budidaya tanaman secara otomatis

menggunakan mikrokomputer. Sistem

kontrol yang dikembangkan dapat

melakukan proses pengukuran suhu

dan kelelmbaban dan mengatur

pemberian air.

4 Mareli Rancangbangun Aktuator Merancang sistem kontrol

Telaumbanua, [6] Pengendali Iklim Mikro di pengendalian iklim mikro untuk

7

Dalam Greenhouse Untuk greenhouse menggunakan A VR

Pertumbuhan Tanaman Sawi ATMega8535. Sistem kontrol

dikembangkan menggunakan lima

sensor, yaitu sensor suhu dan

kelembaban, sensor suhu tanah, sensor

kelengasan tanah, sensor intensitas

sinar matahari serta tiga aktuator, yaitu

aktuator kipas, aktuator pompa air dan

aktuator lampu fotosintesis.

5 Tony K. Hariadi [7] Sistem Pengendali Suhu, Membuat sebuah sistem pengendali

Kelembaban, dan Cahaya temperatur, kelembaban, cahaya, dan

dalam Rumah Kaca penyiraman dalam rumah kaca secara

terpadu.

6 Bimo Ananto Perancangan Jaringan Sensor Melakukan perancangan sistem sensor

Pamungkas, Adian Terdistribusi untuk terdistribusi untuk memonitor suhu,

Fatchur Rochim, Pengaturan Suhu, kelembaban, dan intensitas di rumah

Eko Didik Widianto Kelembaban, dan Intensitas kaca menggunakan board Arduino

[8] cahaya Uno. Data-data pemantauan dan

antarmuka kontrol pengguna dapat

diakses secara online berbasis web.

Dari beberapa penelitian terdahulu tersebut umumnya belum mengintegrasikan sensor pada rumah kaca

dengan dimensi yang relatif besar (baik dimensi rumah kaca maupun jumlah sensor). Dimensi ini

berkaitan dengan jumlah sensor yang digunakan masih belum dapat menangkap kondisi sepenuhnya

dari rumah kaca. Selain itu, pemantauan dan pengendalian kebanyakan masih dilakukan secara offline.

Untuk mengatasi keterbatasan tersebut, pada penelitian ini akan dirancang sistem rumah kaca yang

dapat menyajikan data secara online untuk merekayasa beberapa parameter iklim rumah kaca, seperti

kelembaban tanah dan udara, suhu rumah kaca, PH tanah dan intensitas cahaya.

Teknologi yang telah dikembangkan oleh jurusan TEKM telah diuji pada minatur rumah kaca dan

rumah kaca berukuran 2x3 m2• Teknologi ini telah teruji dengan memperoleh data selama 24 jam

dengan beberapa sensor yang terpasang. Teknologi ini cocok untuk diterapkan pada rumah kaca yang

lebih besar milik dari Bpk. Yangki. Bpk. Yangki bahkan memerlukan data sejak paprika ditanam hingga

musim panen. Dari data ini, Bpk. Yangki dan rekan-rekan petani lokallainnya dapat mempelajari dan

menganalisa sehingga dapat digunakan sebagai rujukan untuk peningkatan produktivitas dan kualitas

paprika. Sistem ini juga dapat tersaji secara online sehingga Bpk. Yangki dapat memonitor secara real

time kondisi dari rumah kaca.

8

BAB III. METODE PENELITIAN DAN MEKANISME DIFUSI

Berkaitan dengan luas rumah kaca yang harus dicover oleh perangkat sensor, maka kami mencoba

membuat skema alat baru, yakni dengan menggunakan Raspberry Pi dan PiSense Hat yang nantinya

akan saling terhubung satu sama lain. Skema alat dapat dilihat pada Gambar 6.

r·

--·- ------- ---------------------Cam bar 4. Skemo a/at berbasis Raspberry Pi, Pi Sense Hat yang lerlwbung dengan f?ou/er

Komponen yang digunakan antara lain: Raspberry Pi, Pi Sense Hat, Router dan koneksi 3G/4G. Pi

Sense Hat merupakan modul tambahan pada Raspberry Pi yang memiliki sensor suhu, kelembaban dan

tekanan udara. Ketiga besaran fisis itulah yang memang perlu diketahui dari keadaan di rumah kaca. Pi

Sense Hat saling terhubung satu dengan yang lain dengan menggunakan Router yang juga terhubung

ke internet. Dengan demikian sistem ini merupakan wireless sensor network.

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 5 menunjukan foto-foto kegiatan instalasi alat di rumah kaca milik Bapak Yangki. Raspberry

Pi menggunakan bahasa Python untuk mengambil data dari PiSense Hat. Kemudian data di-upload ke

plot.ly agar dapat dilihat secara online. Data diambil dengan duras 60 detik/data. Gambar 6 menunjukan

hasil plotting dari plot.ly. Dengan hasil yang baik ini, maka disepakati bahwa kerjasama dengan Bapak

Y angki dapat dilanj utkan untuk tahun 2018 dengan agenda penam bah an jumlah sensor dan peningkatan

stabilitas sistem.

9

10

11

Gambar 5. Foto-fo/o kegialan instalasi a/at di rumah kaca milik Bapak Yangki

plotly

44.1 44

43.9

06:37:30 06:38:00 Nov 1, 2017 17.9

17.85 17.8

06:37:30 06:38:00 Nov1,2017

879.6 ·'-'·'·· · ... 87<),') 879.4

06:3730 06:38:00

Temper·ature

OR6'38:30d 't 06:39:00 LltTll I y

0.6:38:30 06:39:00 r>ressure

06:38:30 06:39:00

Gambar 6:Hasil plotting data di plot ly

12

06:39:30

06:39:30

06:39:30

,, -?,---- trace 0 r: ,,

trace 1

·-· .. >--· trace 2

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan yang dapat diperoleh dari penelitian ini antara lain:

1. Sistem mampu mengukur suhu, kelembaban dan tekangan udara di dalam rumah kaca.

2. Data yang diperoleh dapat ditampilkan secara online di plot.ly yang terbuka secara publik.

Saran untuk pengembangan penelitian ini antara lain:

1. Jumlah PiSense Hat dapat ditingkatkan dengan sistem wireless sensor network

2. Alat harus dapat dibuat lebih modular, sehingga mudah dipasang.

DAFT AR PUST AKA

I. Syahrul Munir, Rancangan Smart Greenhouse dengan Teknologi Mobile untuk Efisiensi tenaga,

biaya, dan waktu dalam pengelolaan tanaman, Skripsi Fakultas Teknologi Industri, UPNVeteran

Jawa timur, 2012

2. Agus Sugiono, Kendali Sistem Energi Untuk Pertanian Rumah Kaca, Prosiding Seminar Nasional

Penerapan Teknologi Kendali dan Instrumentasi pada Pertanian, 1998

3. Mulkan Azizi, Sunardi, Munawar Agus R, Perancangan Sistem Pengendali Suhu pada Prototype

Green House Berbasis Kendali Logika Fuzzy, Makalah Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro

Fakultas Teknik Undip

4. OlgaMelo, Rhiza S. Sadjad, Adnan, Rumah Kaca Cerdas Untuk Budidaya Tanaman Bunga Krisan

5. Mareli Telaumbanua, Bambang Purwantana, Lilik Sutiarso, Rancangbangun Aktuator Pengendali

Iklim Mikro di Dalam Greenhouse Untuk Pertumbuhan Tanaman Sawi, Agritech, Vol. 34, No.2,

2014

6. Tony K. Hariadi, Sistem Pengendali Suhu, _Kelembaban dan Cahaya dalam Rumah Kaca, Jurnal

Ilmiah Semesta Teknika, Vol. 82 10, No. 1, 2007: 82-93

7. Bimo Ananto Pamungkas, Adian Fatchur Rochim, Eko Didik Widianto, Perancangan Jaringan

Sensor Terdistribusi Untuk Pengaturan Suhu, Kelembaban, dan Intensitas Cahaya, Makalah

Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro Fakultas Teknik Undip

8. Rana H. Hussain!, Dr. Ali F. Marhoonl, Dr. Mofeed T. Rashid, Wireless Monitor and Control

Systemfor Greenhouse, IJCSMC, Vol. 2, Issue. 12.

13