SISTEM MONITORING KELEMBABAN TANAH DAN
SUHU PADA TANAMAN HIAS BERBASIS IOT (INTERNET
OF THINGS) MENGGUNAKAN RASPBERRY PI
MONITORING SYSTEM HUMIDITY AND TEMPERATURE OF ORGANIC PLANTS BASED ON IoT (INTERNET OF THINGS) USING RASPBERRY PI
Daifiria1, E.N. Domloboy2, Denanto Heryawan3 Fakultas Teknik & Ilmu Komputer
Jurusan Teknik Informatika Universitas Potensi Utama
Jl. K.L.Yos Sudarso Km 6,5 No. 3A Tanjung Mulia Medan Sumatera Utara 20241 Indonesia
[email protected], [email protected]
ABSTRAK
Keperluan sistem monitoring untuk saat ini sangat mempermudah pengguna atau user dalam melakukan pengawasan tumbuhan, seperti anggrek. Monitoring ini dirancang agar dapat membantu mengawasi sistem perawatan tumbuhan tanaman anggrek yang dibudidayakan oleh seseorang dan kedepannya dapat dikembangkan lebih luas lagi aplikasinya. Permasalahan yang terjadi saat ini masih sedikitnya pemantauan tanaman anggrek melalui jarak jauh dan perawatan tanaman anggrek masih kurang memperhatikan dengan benar keadaan suhu serta kelembaban tanahnya karena masyarakat beranggapan bahwa tanaman anggrek dapat hidup tanpa adanya perawatan yang serius. Maka dibuatlah alat monitoring ini dengan menggunakan IoT berbasis Raspberry Pi supaya monitoring bisa tampilkan dalam bentuk web dan bisa dipantau dalam jarak jauh. Pada saat memonitoring digunakan sensor LM35 untuk mendeteksi suhu dan sensor SoilMoisture untuk mendeteksi kelembaban tanah yang kemudian data dari sensor dikirim oleh mikrokontroler ke Raspberry Pi menggunakan komunikasi data serial dan ditampilkan di halaman web. Data monitoring dapat disimpan dalam format .txt, kemudian dilengkapi buzzer sebagai indikator dan water sprayer akan menyala apabila tingkat kelembaban tanah dibawah 60%RH. Tingkat keakuratan sensor LM35 yaitu 98,658% dan sensor SoilMoisture 99,447%.
Kata Kunci : Raspberry Pi, Monitoring, IOT (Internet of Things)
ABSTRACT
The need for a monitoring system for now greatly facilitates the user or user in controlling plants, such as orchids. This monitoring is designed to be able to help supervise the care system of orchid plants which is cultivated by someone and in the future the application can be developed even wider. The problem that occurs at this time is the lack of monitoring of orchid plants over long distances and the care of orchid plants still does not pay proper attention to the condition of the temperature and humidity of the soil because people assume that orchid plants can live without serious care. So this monitoring tool was made using Raspberry Pi-based IoT so that monitoring can be displayed in web form and can be monitored remotely. When monitoring the LM35 sensor used to detect temperature and the SoilMoisture sensor to detect soil moisture then data from the sensor is sent by the microcontroller to the Raspberry Pi using serial data communication and displayed on a web page. Monitoring data can be saved in .txt format, then equipped with a buzzer as an indicator and the water sprayer will light up if the soil moisture level is below 60% RH. The level of accuracy of the LM35 sensor is 98.658% and the SoilMoisture sensor is 99.474%.
1. PENDAHULUAN
Pada kehidupan kita sehari - hari, sebuah sistem dengan membuat perencanaan yang sangat kompleks memang masih dibutuhkan untuk mempermudah kegiatan sehari-hari di dalam membantu kehidupan manusia. Apalagi jika sistem yang dibuat atau digunakan mampu bergerak dan disetting dalam satu sistem yang terpadu, tentu saja hal ini akan memiliki pengaruh kepada seseorang agar dapat memikirkan dan membuat sebuah system yang dapat mengontrol sekitarnya dan dapat membantu manusia secara efisien. Salah satunya adalah dengan membuat sebuah sistem untuk memonitoring keadaan tanaman hias.
Tanaman hias merupakan tipe tanaman yang memiliki kecepatan tumbuh yang relatif lambat sehingga diperlukan monitoring untuk perawatannya. Monitoring dirancang dengan tujuan agar tanaman memperoleh kondisi optimal dalam proses pertumbuhannya. Agar hasil yang diperoleh maksimal, maka kondisi tanaman, kelembaban tanah dan suhu lingkungan harus termonitoring dengan baik. Untuk mencapai tujuan tersebut, dalam hal ini penulis merancang sebuah sistem monitoring tanaman hias berbasis IoT (Internet of Things) menggunakan raspberry pi.
Penelitian ini bertujuan untuk mempermudah pengguna atau user dalam mengontrol dan mengecek kondisi tanaman kapanpun dan dimanapun melalui koneksi internet. Alat monitoring ini menggunakan Raspberry Pi dan mikrokontroler yang terhubung dengan sensor suhu dan sensor kelembaban dimana hasil pembacaan datanya akan ditampilkan dalam bentuk teks di komputer berbasis web serta monitoring suhu dan kelembaban tanah tanaman hias yang dapat diatur menyesuaikan dengan kebutuhan tanaman yang dibudidayakan, dengan memanfaatkan konsep Internet of Things (IoT) monitoring dapat dikases dari jarak jauh melalui internet.
Dan penelitian ini berguna menghasilkan sebuah aplikasi yang dapat langsung mengetahui kondisi tanah dan kelembaban suhu dan ditampilkan di komputer serta dengan mudah melihat tanaman tersebut tanpa harus ke lapangan.
Happy dalam penelitiannya membuat Sistem penyiraman menggunakan sensor kelembaban dengan program Borland Delphi 7 berbasis Arduino uno R3 menjelaskan bahwa pemanfaatan variabel kelembaban untuk penyiraman tanaman anggrek tidak dimanfaatkan secara maksimal. Pada saat ini penyiraman anggrek masih dilakukan secara manual. Ini tentu butuh banyak waktu, dengan membuat sistem pengairan berdasarkan kelembaban ini akan menghemat waktu.
Deni Kurnia dan Adolf Asih Suprianto dalam penelitiannya membuat prototype Gardening Smart System (GSS) dimana adalah sebuah aplikasi perawatan tanaman yang pengawasannya dapat dilihat melalui web. Sistem yang dibangun ini agar dapat membantu mengawasi tanaman berjenis anggrek terutama mengenai perawatannya yang dilakukan oleh perorangan (personal user).
2. METODE PENELITIAN
Pada bagian ini adalah proses untuk membantu menyelesaikan masalah yang ada. Penelitian mempunyai tahap-tahap didalam melakukan kegiatan tersebut dan tertuang dalam kerangka kerja penelitian.
Dalam melaksanakan penelitian ini mempunyai data yang didapat untuk mendukung pelaksanaan penelitian yang akan dilaksanakan. Beberapa hal yang menyangkut penelitian ini antara lain :
a. Acuan Data
Sumber data yang akan digunakan untuk penelitian ini didapat dari hasil pengamatan dan konsultasi dengan para narasumber.
b. Jenis data
Penelitian ini menggunakan data primer yakni data yang didapat dengan observasi atau pengamatan secara langsung yang dilakukan peneliti, dan data sekunder yakni data yang didapat dari kajian dari studi kepustakaan.
c. Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data yang digunakan adalah mengumpulkan data-data yang dibutuhkan untuk penelitian ini adalah antara lain :
1. Studi literatur adalah data berasal dari sumber kepustakaan yang berfungsi untuk menganalisa permasalahan yang ada pada penelitian ini.
2. Data dari hasil pengamatan Tanaman Hias
Tanaman hias adalah tanaman yang mempunyai nilai hias (bunga, batang, tajuk, cabang, daun, akar, aroma, dan sebagainya) dan mempunyai makna kesan yang indah (artistik) atau mengandung makna seni. Adapun fungsi daripada tanaman hias dapat langsung dirasakan manusia sebagai makhluk hidup dan masyarakat sebagai makhluk sosial, dan manfaat yang didapat dari segi ekonomi, ekologi, serta seni. [3].
Internet of Things (IoT)
Internet of Things (IoT) adalah sebuah system yang mampu dan dapat menghubungkan berbagai objek atau benda yang cerdas dan dapat juga untuk saling berinteraksi dengan objek lain juga, baik itu lingkungan maupun dengan peralatan komputasi yang cerdas lainnya yang berhubungan melalui internet. [4].
Internet of Things (IoT) juga mempunyai konsep dimana bertujuan untuk memperluas manfaat yang tersambung dalam koneksi internet secara terus menerus. Sebagai contoh, peneliti akan merancang sebuah aplikasi yang dapat mengawasi kelembaban tanah dan suhu pada tanaman hias dengan Internet of Things (IoT).
Raspberry Pi
Raspberry Pi adalah sebuah alat yang berukuran kecil dan kinerjanya lebih rendah dari komputer desktop dan membutuhkan daya listrik kurang lebih 250 Watt. Raspberry Pi sudah mempunyai beberapa port RJ45, dengan kata lain dapat menghubungkan Raspberry Pi dengan jaringan Internet. [5].
Raspberry Pi sering juga disingkat dengan nama Raspi, adalah komputer papan tunggal (Single Board Circuit) yang memiliki ukuran sebesar kartu kredit. Raspberry Pi memiliki dua model : model A dan model B. Secara umum Raspberry Pi Model B memiliki kapasitas penyimpanan RAM sebesar 512 MB.
Adapun spesifikasi dari Raspberry Pi yang digunakan sebagai berikut : 1. CPU : A 900MHz quad-core ARM Cortex-A7 CPU.
2. GPU : Dual Core VideoCore IV Multimedia Co-Processor Provides Open GL ES 2.0, hardware-accelerated OpenVG, and 1080p 30H.264 high-profile decode.
4. OS : Boots from Micro SD card, running a version of Linux OS 5. Power : Micro USB socket 5V, 2A
6. Ethernet : 10/100 Base Ethernet socket 7. Video : HDMI (rev 1.3 & 1.4) 8. Audio : 3.5mm jack, HDMI 9. USB : 4 x USB 2.0 Connector
10. GPIO : Connector 40-pin expansion header: 2x20 strip Providing 27 GPIO pins as well as +3.3v, +5v and GND supply lines 11. Camera : 15-pin MIPI Camera Serial Insterface (CSI-2)
Display : Display Serial Interface (DSI) 15 way flat flex cable connector
Mikrokontroler
Mikrokontroler yakni sebuah chip yang mempunyai tingkat kepadatan yang tinggi, mikrokontroler terdiri dari beberapa bagian yaitu CPU (Central Proccesssing Unit), RAM (Random Acess Memory), EEPROM/ EPROM/ PROM/ROM, I/O, Timer dan yang lainnya. Mikrokontroler AVR adalah sebuah mikrokontroler RISC 8 bit, yang diproduksi oleh Atmel pada tahun 1996. Mikrokontroler AVR mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan Mikrokontroler AVR antara lain mempunyai kecepatan untuk eksekusi sebuah program yang lebih cepat, itu dikarenakan sebagian besar instruksi-intruksi yang ada dieksekusi dalam 1 siklus clock saja, dibandingkan dengan Mikrokontroler MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock dalam mengeksekusi 1 perintah instruksi. Mikrokontroler yang digunakan dalam penelitian ini adalah Mikrokontroler AVR ATMEGA 16 [6]
Sensor Suhu LM35
Sensor suhu LM35 yakni komponen elektronika yang berguna untuk mengubah dari besaran suhu menjadi besaran listrik dan berbentuk tegangan. Sensor LM35 yang digunakan dalam penelitian ini adalah yang diproduksi oleh National Semiconductor. Sensor LM35 mempunyai tingkat keakuratan yang sangat tinggi dan mudah dalam perancangan, dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor LM35 mempunyai keluaran impedansi yang lebih rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus.
Walaupun tegangan sensor LM35 ini mencapai 30 volt akan tetapi tegangan yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan menggunakan catu daya yang tunggal dan LM35 hanya membutuhkan tegangan sebesar 60 µA dengan kata lain LM35 menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan data yang lebih rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC.
Sensor suhu LM35 dengan spesifikasi sebagai berikut :
1. Mempunyai tingkat sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC.
2. Mempunyai tingkat ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC . 3. Mempunyai tingkat jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. 4. Mampu bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Mempunyai tingkat arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
6. Mempunyai tingkat pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
7. Mempunyai tingkat impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 8. Mempunyai tingkat ketidak linieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Gambar 1. Bentuk Fisik Sensor Suhu LM35 Sensor Kelembaban Soil Moisture
Sensor kelembaban ini adalah merupakan sensor yang resistance. Sensor ini mempunyai dua elektroda sehingga sensor Soil Moisture ini mampu membaca kadar air disekitarnya. Arus yang mengalir akan melewati elektroda melalui tanah dan perlawanan terhadap arus yang ada di tanah akan mampu menentukan nilai kelembaban tanah. Dengan kata lain ketika kelembaban tanah yang dihasilkan rendah maka modul sensor pada output akan menghasilkan tingkat resistansinya yang tinggi dan jika kelembaban tanah yang dihasilkan tinggi maka tingkat resistansinya akan rendah. Pada sensor Soil Moisture ini ada beberapa driver yang berfungsi untuk masukan tegangan dan keluaran sehingga sensor Soil Moisture ini mempunyai dua output yakni digital maupun analog. Keluaran digital mudah digunakan tetapi tidak seakurat keluaran yang dihasilakan oleh analog.
Berikut ini adalah spesifikasinya : 1. Vcc : 3.3V or 5V 2. Signal output : 0-4.2V
3. Outputs : Analog dan Digital 4. Panel Dimension : 3.0cm by 1.6cm 5. Probe Dimension : 6.0cm by 3.0cm
Gambar 2. Bentuk Fisik Sensor Soil Moisture Sistem Monitoring
Sistem monitoring, saat ini masih dilakukan secara manual, yaitu dengan menggunakan alat ukur suhu dan kelembaban kemudian perlu ada orang yg terjun langsung kelapangan untuk memonitoring. Proses ini membutuhkan waktu yang relatif lama. Salah satu usaha untuk menghemat waktu adalah dengan menerapkan sistem monitoring suhu dan kelembaban menggunakan sensor kemudian di kirimkan melalui internet yang bertujuan untuk mengetahui perubahan suhu dan kelembaban tanah setiap saat. Untuk dapat menerapkan suatu sistem pemantauan suhu dan kelembaban pada tanaman hias secara akurat, diperlukan suatu sistem komunikasi dan tampilan yang sesuai, handal dan akurat, sehingga data ketinggian suhu dan kelembaban dapat dikirimkan secara akurat dan realtime serta dapat diamati di pusat pemantau. Sistem pemantauan menerapkan penggunaan mikrokontroler sebagai dasar perancangan perangkat
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Pembahasan
Blok Diagram
Secara garis besar, monitoring suhu dan kelembaban tanaman hias menggunakan IoT berbasis Raspberry Pi ini terdiri dari sensor suhu LM35, sensor kelembaban soilmoisture, LCD 16x2, relay, minimum system mikrokontroler ATmega16 dan Raspberry Pi, dan catu daya berupa baterai maupun adaptor.
Gambar 3. Diagram Blok Rangkaian Flowchart
Flowchart ini dibuat untuk dapat melihat struktur jalannya program yang diupload kedalam mikrokontroller. Struktur program ini dibuat agar memudahkan untuk melihat letak kesalahan pada program yang diupload, jika terjadi kesalahan instruksi-instruksi pada program maka akan lebih mudah melihat dan memperbaiki programnya.
Gambar 5. Flowchart Raspberry Pi
Desain User Interface
Gambar 6. Tampilan User Interface
Gambar 7. Tampilan Laporan
4. KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka ada beberapa kesimpulan diantaranya adalah : 1. Perangkat Monitoring Suhu Dan Kelembaban Tanaman Bunga Anggrek Dalam Pot
Menggunakan IoT (Internet of Things) Berbasis Raspberry Pi ini telah dapat melakukan pengukuran suhu dan kelembaban tanah.
2. Dari hasil pengujian, didapat tingkat keakuratan sensor LM35 98,658% dan sensor SoilMoisture 99,447%.
3. Dilengkapi buzzer sebagai indikator apabila tingkat kelembaban dibawah 60%RH. 4. Sumber daya dapat menggunakan baterai 12 volt ataupun melalui power supply.
5. SARAN
Saran untuk penelitian ini adalah perangkat ini masih menggunakan kabel serial to serial dalam media komunikasi antara mikrokontroler dengan raspberry pi dan komunikasi antara raspberry pi dengan PC (Personal Computer) masih menggunakan kabel UTP (Unshieled Twisted Pair), akan lebih peraktis jika komunikasi menggunakan Nirkabel (tanpa kabel).
UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti mengucapkan terima kasih kepada DRPM Ditjen Penguatan Risbang yang
telah mendanai penelitian ini dan juga kepada pihak Universitas Potensi Utama Karena telah
memberikan dukungan dan perhatian terhadap penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
1. Widhi, H. N., & Winarno, H. (2014). Sistem penyiraman tanaman anggrek menggunakan sensor kelembaban dengan program borland delphi 7 berbasis modul arduino Uno R3. Gema
Teknologi, 18(1), 41-45.
2. Kurnia, D., & Suprianto, A. A. (2016). Rancang Bangun Prototipe Gardening Smart System (GSS) Untuk Perawatan Tanaman Anggrek Berbasis Web. Simetris: Jurnal Teknik Mesin,
Elektro dan Ilmu Komputer, 7(1), 191-198.
3. Nisa, E. C. (2015). Arboretum tanaman hias di Kota Batu: Tema pragmatic
architecture (Doctoral dissertation, Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim).
4. Meutia, E. D. (2015). Internet of things–Keamanan dan Privasi. In Seminar Nasional dan Expo
Teknik Elektro (pp. 85-89).
5. Djasa Permana, T. (2014). Implementasi Raspberry PI sebagai IP Camera Untuk Monitoring
Rumah (Doctoral dissertation, Universitas Komputer Indonesia).
6. Yohannes, C. (2011). Sistem Penghitung Jumlah Barang Otomatis dengan Sensor Ultrasonik. Elektrikal Enjiniring, 9(2), 66-71.
7. DatasheetLM35,http://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/8866/NSC/LM35.html/Diakses pada 1 Februari 2017.
8. Lomo, L. A. (2016). Smart Greenhouse Berbasis Mikrokontroler Arduino Mega 2560 Rev 3. Program Studi Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
9. Afrie, S. (2011). Mikrokontroler Atmega8535 dan Atmega16 Menggunakan BASCOM-AVR. Yogyakarta. Andi Offset.
10. Nahwi, M. I., Haryanto, E. V., & Triandi, B. (2015). PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SERVER VOICE OVER INTERNET PROTOKAL (VOIP) DENGAN
TRIXBOX PADA WIRELESS LOCAL AREA NETWORK MENGGUNAKAN
SMARTPHONE. CSRID (Computer Science Research and Its Development Journal), 6(2), 87-95.
11. Haryanto, E. V., & Puspasari, R. (2017). RANCANG BANGUN MONITORING
PENERANGAN RUANGAN MENGGUNAKAN KAMERA BERBASIS KOMPUTER DENGAN METODE FUZZY LOGIC. IT (INFORMATIC TECHNIQUE) JOURNAL, 4(2), 192-201.
