PEMBUATAN APLIKASI MONITORING TANAMAN …rosdiana.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/...8 Setelah...
Transcript of PEMBUATAN APLIKASI MONITORING TANAMAN …rosdiana.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/...8 Setelah...
1
PEMBUATAN APLIKASI MONITORING TANAMAN
HIDROPONIK OTOMATIS DENGAN KONEKSI WIFI
BERBASIS ARDUINO
Rosdiana, Muhammad Shofan
Fakultas Teknologi Industri
Jurusan Teknik Informatika
Universitas Gunadarma, 2020
ABSTRAKSI
Teknologi pada dasarnya dibuat untuk memudahkan manusia dalam
beraktivitas. Beberapa contoh teknologi yang saat ini banyak digunakan dalam
kehidupan masyarakat adalah teknologi komunikasi dan informasi, tetapi teknologi
dalam bidang pertanian masih jarang ditemukan. kurangnya lahan pada daerah
perkotaan juga menjadi masalah bagi para calon petani dan sulitnya merawat
tanaman hidroponik juga membuat para petani memilih mengurungkan niatnya.
Aplikasi memonitoring dan pengontrolan tanaman hidroponik otomatis dengan metode
DFT (Deep Flow Technique) yang terhubung server blynk melalui aplikasi
smartphone. Sistem monitoring dan otomatis ini dapat memudahkan petani mulai dari
pengairan otomatis, pemberitahuan kapasitas water tank, suhu air dan cahaya bagi
tanaman hidroponik, serta sistem ini akan bekerja secara otomatis, penggunaan lampu
growlight selama 17 jam dan pompa air yang menyala 24 jam dapat membuat tanaman
hidroponik bertahan hidup.
Kata Kunci : Hidroponik, Node MCU ESP 8266, Blynk, HC-SR04, DS18B20
PENDAHULUAN
Dewasa ini, teknologi sangat berkembang pesat di Indonesia. Perkembangan
teknologi tersebut berjalan dengan adanya kemajuan dalam ilmu pengetahuan.
Teknologi pada dasarnya dibuat untuk memudahkan manusia dalam beraktivitas.
Beberapa contoh teknologi yang saat ini banyak digunakan dalam kehidupan
masyarakat adalah teknologi komunikasi dan informasi, tetapi teknologi dalam bidang
pertanian masih jarang ditemukan. Teknologi pada bidang pertanian sangat penting
untuk dikembangkan, terutama di Indonesia.
Indonesia merupakan salah satu negara agraris yang memiliki banyak kekayaan
alam. Menurut Badan Pusat Statistik (BPS) pada tahun 2016, sebanyak 31,74% persen
angkatan kerja di Indonesia atau sebanyak 38,29 juta bekerja pada sektor pertanian.
Hal tersebut membuktikan bahwa perkembangan bidang pertanian di Indonesia cukup
2
tinggi dan dapat lebih berkembang , tetapi perkembangan tersebut tidak seimbang
dengan adanya perkembangan teknologi yang kurang berfokus pada pertanian.
Sebagian besar petani di Indonesia masih menggunakan cara konvensional untuk
pertaniannya, seperti memanfaatkan keadaan alam dan lahan.
Teknologi dalam bidang pertanian sangat membantu para petani di Indonesia
untuk mengembangkan hasil pertaniannya. Misalnya menggunakan sistem tanaman
hidroponik, sistem ini memudahkan masyarakat kota untuk melakukan aktifitas
bercocok tanam untuk memenuhi kebutuhannya maupun sebagai bisnis, kurangnya
lahan pada daerah perkotaan menjadi masalah bagi para calon petani dan sulitnya
merawat tanaman hidroponik juga membuat para petani memilih mengurungkan
niatnya. Oleh karena itu, dibuatnya sistem monitoring dan otomatis dapat memudahkan
petani mulai dari pengairan otomatis, pemberitahuan kapasitas water tank, suhu air dan
cahaya bagi tanaman hidroponik, serta sistem ini akan bekerja secara otomatis.
Berdasarkan permasalahan di atas, maka penulis mencoba membuat penulisan
yang diberi judul “PEMBUATAN APLIKASI MONITORING TANAMAN
HIDROPONIK OTOMATIS DENGAN KONEKSI WIFI BERBASIS
ARDUINO”.
METODE PENELITIAN
Di dalam penulisan ilmiah ini, penulis menguraikan penulisan ilmiah ini dalam
beberapa tahapan metode penelitian :
1. Perencanaan dan Pengumpulan Data
Pengumpulan data dilakukan untuk mendapatkan informasi pada pembuatan
sistem agar tidak terjadi kesalahan pada sistem, proses pengumpulan data ini
meliputi hal yang dibutuhkan untuk mengontrol pertumbuhan tanaman pada
metode hidroponik.
2. Analisa Masalah
Penulis menemukan kurangnya minat menanam tanaman menggunakan teknik
hidroponik karena sulitnya perawatan dan membutuhkan perhatian penuh untuk
mengontrol dan mengawasi, sehingga para petani lebih memilih menanam
menggunakan teknik konvensional yang lebih mudah dan bergantung dengan
cuaca.
3. Perancangan Aplikasi
Merancang aplikasi Sistem Monitoring dan Automatisasi pada teknik
penanaman hidroponik berbasis Wi-Fi, yang memudahkan para pengguna
untuk mengawasi dan mengontrol tanamannya.
4. Pembuatan Aplikasi dan Sistem
Pada tahap ini penulis akan membahas tentang langkah-langkah pembuatan
aplikasi dan sistem monitoring hidroponik.
3
5. Uji Coba Aplikasi terhadap Sistem Hidroponik
Pada tahap ini penulis akan melakukan pengujian pada aplikasi dan sistem
monitoring pada teknik penanaman hidroponik untuk melihat apakah aplikasi
dan sistem monitoring bekerja dengan semestinya atau sebaliknya..
PEMBAHASAN
1. Gambaran Umum
Pada projek kali ini penulis membuat sebuah sistem hidroponik DFT otomatis
berbasis wifi yang dapat di kontrol melalui smartphone dengan menggunakan server
Blynk. Pengguna dapat mengontrol dan memonitoring pencahayaan, pompa air,
ketinggian air, dan suhu air melalu smartphone yang sudah terkoneksi dengan internet.
Aplikasi ini juga memungkinkan pengguna untuk memberikan fungsi timer sesuai
dengan kebutuhan tanaman yang akan di tanam dan akan mengirimkan notifikasi ke
smartphone pengguna jika ketinggian air kurang dari 5 cm pada tanaman.
2. Perancangan
2.1. Konfigurasi Blynk
Aplikasi Blynk untuk android dapat diunduh di
https://play.google.com/store/apps/details?id=cc.blynk. Setelah selesai intalasi
langkah berikutnya adalah mendaftar akun di server Blynk melalui Aplikasi Blynk
Apps. Kemudian login pada aplikasi Blynk dan dapat dibuat sebuah projek melalui
menu pilihan New Projek. Dimasukan nama projek dan juga device yang akan
digunakan pada sistem IoT.
Gambar 1.1 Pembuatan akun blynk
4
Device IoT dihubungkan dengan server Blynk yang membutuhkan kode
keamanan authentication. Kode ini akan dikirimkan dari server blynk ke email melalui
Project Setting pada menu Auth Token. Menu Project Setting terdapat pada icon nomor
3 dari kanan . Menu yang lainya adalah segitiga digunakan untuk Play Aplikasi
Projek dan menu Plus digunakan untuk menambah komponen dalam projek Aplikasi
Blyk. Kode Auth Token didapatkan melalui pengiriman email ataupun langsung dicopy
melalui aplikasi Blynk. Auth Token yang dikirimkan melalui email atau langsung copy
dari aplikasi nanti akan dimasukkan kode program yang ke dalam ESP8266.
Gambar 1.2 Auth token dan widget
Pada projek ini penulis menggunakan beberapa widget di antaranya, 2 button
yang nantinya digunakan untuk mengontrol seperti lampu grow light dan pompa air.
Level V untuk menampilkan ketinggian air nutrisi dan sebuah gauge untuk
menampilkan suhu air nutrisi. Selanjutnya dibuat 2 buah tombol, di mana tombol ini
berguna untuk mengatur pompa air dan lampu seperti gambar di bawah ini
menggunakan digital pin D1 dan D2 yang masing-masing sudah dikonfigurasikan pada
program Arduino ide.
5
Gambar 1.3 Monitoring settings
Pada gambar 1.3 digambarkan bahwa gauge nantinya akan menampilkan nilai
dari sensor suhu dengan range suhu mulai dari 0 – 100 oC. Kemudian pada Level V
menampilkan nilai yang didapat oleh sensor HC-SR04 dengan range nilai 0-10 cm
untuk ketinggian air dan nutrisi.
Gambar 1.4 Button settings
6
Pada gambar 1.4 menujukan setting untuk Button yang akan mengontrol lampu
dan pompa pada hidroponik button di setting pada digital pin 1 dan digital pin 0 yang
masing-masing terhubung dengan pompa dan lampu pada hidroponik.
Gambar 1.5 Timer settings
Pada gambar 1.5 merupakan fungsi tambahan pada sistem ini yang berfungsi
agar lampu growing light dan pompa air dapat bekerja secara otomatis. Hal ini dapat
membantu para pengguna agar lebih efisien untuk mengatur pertumbuhan tanamannya
secara online dan lebih mudah. Pengguna juga dapat mengatur waktu yang diperlukan
oleh tanaman tanpa memprogram ulang sistem.
Gambar 1.6 Aplikasi yang sudah di jalankan
7
2.2. Konfigurasi NodeMCU v3
Hal pertama yang harus dilakukan adalah mendownload aplikasi Arduino IDE
yang dapat diakses pada situs resminya pada website
ini https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Setelah melakukan proses download
dan install, selanjutnya adalah mengunduh board ESP8266 pada bagian arduino IDE.
Setelah itu dibuka menu pada bagian File pilih Preferences lalu pada Additional
Boards Managers URLs akan diisikan
http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json. Setelah
pengisian URLs tersebut, kemudian klik OK.
Gambar 1.7 Instalasi board ESP8266
Buka menu Boards Manager. Tunggu hingga aplikasi mengambil repository
dari link yang sudah dimasukan tadi. Setelah selesai ketikan esp8266 pada kolom
pencarian, setelah ditemukan klik instal lalu tunggu hingga proses instalasi board
selesai.
Gambar 1.8 Boards manager
8
Setelah proses instalasi selesai, buka menu tools dan pilih Board . Kemudian
pilih bagian “NodeMCU 1.0 (ESP-128 Module)” dan klik.
Gambar 1.9 Board NodeMCU
Setelah menyelesaikan langkah di atas selanjutnya menghubungkan blynk
dengan NodeMCU dengan memasukkan Auth Token, SSID, Password internet yang
anda gunakan ke dalam program Arduino Ide.
2.3. Langkah Kerja Sensor
Langkah awal yaitu mendeklarasikan library yang akan di pakai dimana
esp8266wifi.h merupakan hardware yang sudah terpasang pada NodeMCU.
Gambar 1.10 Deklarasi library
Setelah mendeklarasikan library selanjutnya mendeklarasikan pin out pada
NodeMCU yang berfungsi sebagai penghubung antara hardware. Setelah itu
dimasukkan password dan SSID Wi-Fi yang digunakan. Pin ini digunakan untuk sensor
suhu dan sensor HC-SR04 disertakan Auth token yang sudah dikirimkan Blynk.
9
Gambar 1.11 Pin out pada NodeMCU
Memasukkan variabel dan fungsi dalam program agar sensor dapat bekerja
semestinya pada gambar 3.11 di gambarkan bahwa sensor HC-SR04 di konfigurasikan
pada digital pin D7 dan D8, untuk sensor suhu (DS18B20) dikonfigurasikan pada
digital pin D5 dan untuk relay dikonfigurasikan pada digital pin D0 dan D1 pada board
NodeMCU.
Gambar 1.12 Program void setup pada NodeMCU
10
Fungsi Pada Void setup merupakan Fungsi setup() dipanggil ketika kodingan
dijalankan. Struktur ini berguna untuk menginisialisasi variabel, mendeklarasikan pin
yang digunakan, menggunakan library, dll. Pada fungsi setup() hanya akan berjalan
satu kali, setiap menyala atau restart, pada projek ini kita menginisiasikan variabel pada
masing-masing sensor seperti pada gambar 1.12.
Gambar 1.13 Konfigurasi software
Pada fungsi loop() berguna untuk mengeksekusi perintah program yang telah
dibuat. Fungi ini akan secara aktif mengontrol board NodeMCU baik membaca input
atau merubah output. Pada gambar 13 fungsi semua sensor dapat di kontrol dan di
monitoring dengan menggunakan smartphone melalui server Blynk.
11
2.4. Perangkaian Hardware
Gambar 1.14 Wiring diagram sistem hidroponik
Gambar 1.14 merupakan gambar Rangkaian sistem pada hidroponik di mana
relay, buzzer, HC-SR04, dan DSL8B20 terhubung dengan NodeMCU. Bagian relay
yang berfungsi hanya dua relay 1 yang digunakan untuk mengontrol growing light dan
relay 4 dihubungkan pada pompa air. Masing-masing relay dihubungkan pada digital
pin D0 dan D1. Sensor HC-SR04 pin echo dan pin trigger dihubungkan pada digital
pin D7 dan D8, sensor DSL8B20 dihubungkan pada pin D5, dan buzzer dihubungkan
pada pin D6 board NodeMCU.
2.5. Perangkaian Sistem Hidroponik
Gambar 1.15 Proses perangkaian hidroponik DFT
12
Perangkaian sistem hidroponik DFT diawali dengan mempersiapkan tiga
wadah plastik bening dan peralatan lainnya seperti pada gambar 3.15. Sistem
hidroponik ini menggunakan 3 tingkatan yang berbeda. Tingkatan pertama (bawah)
digunakan sebagai tempat penampungan air dan nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman
(gambar 3.16). Tingkatan kedua digunakan sebagai tempat media tanaman dan
tingkatan terakhir digunakan sebagai tempat penyimpanan sensor atau sistem otomatis
dan monitoring hidroponik.
Perangkaian hidroponik DFT dengan tiga tingkatan berbeda ini sangat mudah
untuk dibuat dan efisien. Letak sensor yang berada di tingkat atas akan mempermudah
pengguna dalam mengontrol tanpa harus memindahkan media tanaman dan
meminimalisir adanya kerusakan sensor. Rangkaian hidroponik ini sangat efisien
dalam penyimpanan, yaitu tidak memerlukan tempat yang luas, sehingga pengguna
dapat meletakkan rangkaian ini di dalam rumah.
Gambar 1.16 Pembuatan tingkat 1
Pada gambar 3.16 merupakan proses pembuatan tingkat pertama di mana sensor
suhu dan pompa air akan diletakkan. Tingkatan ini digunakan untuk menampung air
dan nutrisi yang akan dialirkan ke tingkat dua menggunakan pompa air yang diatur
kecepatan alirannya serta monitoring suhu dari air tersebut.
Gambar 1.17 Pembuatan tingkat 2
13
Pada tingkatan ini dibuat lubang yang berfungsi untuk meletakan tanaman
hidroponik agar dapat menyerap air dan nutrisi yang mengalir dari tingkat pertama.
Rangkaian pada tingkatan dua ini dipasang sensor HC-SR04 yang digunakan untuk
mengukur ketinggian air dan nutrisi agar dapat memenuhi kebutuhan tanaman secara
optimum.
Gambar 1.18 Pembuatan tingkat 3
Rangkaian tingkatan ketiga digunakan untuk meletakkan sistem monitoring dan
pusat kontrol dari sistem hidroponik. Tingkatan ini juga dipasang lampu growing light
yang berfungsi untuk menyinari tanaman yang ada di bawahnya (gambar 3.18).
Gambar 1.19 Sistem hidroponik yang sudah terangkai
Rangkaian dari sistem hidroponik yang telah tersusun lengkap sebanyak tiga
tingkatan dapat dilihat pada gambar 3.19. Bagian pada sistem monitoring seperti
sensor, pompa, dan growing light sudah terpasang dan berjalan secara normal yang
dapat dikontrol melalui Blynk.
14
2.6. Pengaplikasian Aplikasi Monitoring dalam Android
Sistem hidroponik ini dapat berfungsi secara otomatis dan manual. Pengaturan
secara cara otomatis dapat dilakukan dengan menggunakan fungsi timer pada aplikasi
dan dapat mengatur waktu yang dibutuhkan untuk sirkulasi air dan kebutuhan cahaya
bagi tanaman. Pengaturan sistem secara manual dapat digunakan dengan cara menekan
tombol pada aplikasi untuk mengontrol sirkulasi air dan cahaya pada sistem
hidroponik.
Pada sistem hidroponik ini sudah diprogram jika ketinggian air nutrisi ≤ 5 cm,
maka buzzer akan menyala dan mengirim notifikasi ke smartphone yang terhubung
dengan sistem hidroponik. Pengaplikasian sistem secara otomatis dapat lebih mudah
dilakukan untuk proses pertumbuhan tanaman. Selain itu, adanya sistem otomatis ini
dapat memungkinkan para pengguna mengontrol tanaman dalam jarak jauh.
Berdasarkan gambar 3.20 terdapat alur sistem hidroponik, yaitu dimulai dari awal
pembacaan suhu dan ketinggian air pada tingkatan pertama sampai pengaturan pompa
air dan growing light.
Diagram alur dari sistem hidroponik pada gambar 3.20 akan mempermudah
dalam memahami sistem hidroponik dan mekanisme kerja dari sistem yang digunakan.
Alur tersebut juga membantu untuk memahami permasalahan yang muncul ketika
pengaplikasian sistem monitoring secara online.
Gambar 1.20 Alur sistem hidroponik
15
Sistem menyala dan langsung membaca nilai suhu dan ketinggian air nutrisi pada
tanaman hidroponik. Ketika sistem terhubung dengan smartphone, sistem akan
mengirimkan nilai yang dibaca sensor ke aplikasi secara real time, jika tidak terhubung
maka sensor tetap berjalan semestinya. Saat sensor HC-SR04 membaca ketinggian air
≤ 5 cm, maka buzzer akan ter-trigger dan sistem akan mengirimkan notifikasi pada
aplikasi dengan pesan “cek dan tambahkan air nutrisi.!!". Ketika ketinggian air ≥ 5 cm
maka sensor tetap membaca dan mengirimkan nilai ke aplikasi. Jika timer pada aplikasi
sudah diatur seperti gambar 3.21 maka pompa air dan growing light akan menyala.
Pengaturan waktu yang belum sesuai akan menyebabkan pengaturan pada keduanya
mati.
Gambar 1.21 Setting timer pada aplikasi
Jika timer pada aplikasi tidak di setting maka pengontrolan pompa dan growlight
akan dilakukan secara manual dengan menekan tombol pada aplikasi jika tombol ON
maka akan menyala, jika OFF maka akan mati sesuai pada gambar 1.22.
Gambar 1.22 Tombol ON pada aplikasi
16
Pada gambar 1.23 merupakan hasil penanaman untuk tanaman stroberi yang
berlangsung selama 3 hari dengan media tanam sekam. Pada percobaan ini
menggunakan proses manual atau tanpa timer. Percobaan hari pertama hanya
meletakkan 1 buah bibit saja. Setelah satu hari tanaman masih bertahan dan pada hari
selanjutnya menambahkan 4 sampel tambahan bibit. Namun, terjadi kelainan pada
daun tanaman pada hari ke 10 di mana terjadi karena air nutrisi yang tidak sesuai
dengan kebutuhan tanaman. Akan tetapi, tanaman masih tetap bertahan dengan
penggunaan growing light selama 17 jam dan pompa yang terus bekerja 24 jam penuh
secara rutin.
Gambar 1.23 Pompa air dan growing light menyala
KESIMPULAN
Berdasarkan penulisan pada bab-bab sebelumya, maka dapat di simpulkan
bahwa penulis berhasil membuat aplikasi untuk memonitoring dan pengontrolan
tanaman hidroponik otomatis dengan metode DFT (Deep Flow Technique) yang
terhubung server blynk melalui aplikasi pada smartphone. Berdasarkan hasil dari
implementasi dan pengujian tanaman stroberi dapat ditarik kesimpulan bahwa
penggunaan lampu growlight selama 17 jam dan pompa air yang menyala 24 jam
dapat membuat tanaman hidroponik bertahan hidup. Penggunaan fungsi timer pada
sistem hidroponik dapat mempermudah pengontrolan karena dapat berjalan secara
otomatis. Pengujian pada masing-masing sensor juga bekerja dengan semestinya,
seperti sensor DSL8B20 untuk pengukuran suhu air, sensor HC-SR04 pengukuran
ketinggian air nutrisi, buzzer, relay untuk mengontrol cahaya dan pompa air.
17
SARAN
Kebutuhan nutrisi setiap tanaman sangat berbeda-beda, sehingga monitoring
parameter kadar nutrisi, kepekatan, dan keasaman dapat ditambahkan pada sistem
hidroponik agar pengawasan pertumbuhan tanaman lebih optimal.
DAFTAR PUSTAKA
Atmoko RA. 2019. Dasar Implementasi Protokol MQTT Menggunakan Python dan
NodeMCU. Jakarta (ID) : Gaya Media Pratama.
Badan Pusat Statistik. 2016. Statistik Indonesia 2016. Jakarta (ID) : BPS.
Indriyati D. 2002. Kajian karakteristik termal aliran larutan nutrisi sepanjang pipa
lateral pada sistem hidroponik substrat. [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian
Bogor.
Kadir A. 2016. Simulasi Ardunino. Jakarta (ID) : PT Eelec Media Komputindo.
Kresnha PE, Sugiartowo, Wicahyani NLA. 2019. Automasi hidroponik indoor sistem
wick dengan pengaturan penyinaran menggunakan growing lights dan
pemberitahuan nutrisi berbasis SMS gateway. Jurnal UMJ. 1-8.
Mahyuddin K. 2010. Panduan Lengkap Agribisnis Patin. Depok (ID) : Penebar
Swadaya.
Puspasari F, Fahrirrozi I, Satya TP, Setyawan G. 2019. Sensor ultrasonik HCR04
berbasis arduino due untuk sistem monitoring ketinggian. Jurnal Fisika dan
Aplikasinya. 15 (2). 36-39.
Putra RM. 2018. Budidaya tanaman hidroponik DFT pada tiga kondisi nutrisi yang
berbeda. [skripsi]. Lampung (ID) : Universitas Lampung.
Rozaq IA, Yulita DSN. 2017. Uji karakterisasi sensor suhu DS18B2 waterproof
berbasis arduino uno sebagai salah satu parameter air. SNATIF. Vol 4. 303-309.
Utama SM, Rafi AM, Ristoadi J, Hariyanto. 2019. Rancangan bangun sistem BUOY
menggunakan sistem komunikasi long range untuk pengamatan wilayah pesisir.
Jurnal Ilmu dan Inovasi Fisika. Vol 3 (1). 19-25.