193 | N E R O
ONLINE FARM MENGGUNAKAN GREENHOUSE UNTUK
TANAMAN
HIDROPONIK BERBASIS WEB
Endi Sailul Haq 1), Devit Suwardiyanto2) 1), 2)
Program Studi Teknik Informatika,Politeknik Negeri Banyuwangi Jl Raya Jember KM 13 Labanasem, Kabat,Banyuwangi
Email :endi@poliwangi.ac.id1), ds@poliwangi.ac.id2)
Abstrak
Pertumbuhan penduduk Indonesia yang tinggi sekitar 1.49% per tahun serta semakin maraknya konversi lahan pertanian merupakan permasalahan yang harus dihadapi dalam pembangunan ketahanan pangan. Menurut data BPS selama kurun waktu 1983 -1993, total konversi lahan pertanian di Indonesia mencapai 1.28 juta hektar. Namun, hal ini bisa d itanggulangi jika masyarakat sadar dan memiliki solusi untuk bertani di tengah kesibukan mereka. Untuk itu, hal ini menjadi dasar untuk dilakukan penelitian agar setiap orang dapat bertani menggunakan greenhouse secara online tanpa mengganggu aktifitas mereka. Online farm merupakan sebuah sistem pengendalian dan pemantauan tanaman dengan jarak jauh yang menggabungkan website sebagai antarmuka pengguna dengan tanaman dan modul Ethernet yang di hubungkan ke arduino sebagai pengendali perangkat keras. Sistem i ni bekerja secara semi otomatis, dimana pemakai dapat mengatur melalui website, maka sistem akan berjalan secara otomatis atau manual. Pada penelitian ini menggunakan tanaman sawi yang ditempatkan pada greenhouse dengan sistem hidroponik. Dari hasil percob aan yang dilakukan sistem ini berjalan sangat efektif. Pemakai dapat mengendalikan pemberian pupuk, kipas dan lampu sebagai alat untuk menjaga suhu ruangan. Serta blower dan mesin uap sebagai alat untuk menjaga kelembaban ruangan. Selain itu pemakai dapat melihat secara langsung perkembangan tanaman dengan menggunakan ip -cam dan memantau nilai PH, suhu, kelembapan pada tanaman di dalam greenhouse secara realtime.
Kata kunci: Greenhouse, hidroponik, Online Farm, Arduino, Website
Abstract
Agricultural land conversion and increased population growth in Indonesia, about 1,49% / year has
further complicated problem to country’s food and nutritional security development. According to BPS
data during the period of 1983-1993, the total conversion of agricultural land in Indonesia reached 1.28 million hectares. However this can be avoided if they are aware and have a solution to be a farmer among doing their regular work. This becomes the background of research conducted. So everyone uses the greenhouse and they can farm from a distance without disturbing their activities. Online farm is plants control and monitoring system of greenhouse environment, which combines website as user interface and an Ethernet module is connected to the arduino used as hardware controlle rs. This system works semi-automatically, user can manage greenhouse parameter through the website. Automatically, sensor can provide these measurements and trigger environmental control devices to return the greenhouse environment to established condition s.Manually, users can control the amount of fertilizer, fans and lights to stabilize the temperature in the greenhouse and the blower and steam engine to established humidity conditions. In other side, users can also see the growth of plants directly using ip-camera inside greenhouse. This study uses a mustard that is placed on a greenhouse with a hydroponic system. The results, Online Farm runs very effective to control and monitoring essentials greenhouse parameters to ensure optimum performance and plant growth in realtime.
Keywords :Greenhouse, hydroponic, Online Farm, Arduino, Website
1. Pendahuluan
194 | N E R O
ini, yaitu : (1). Tingkat pertumbuhan penduduk yang relatif besar, (2). Penyebaran penduduk antar daerah yang kurang berimbang, dan (3). Kualitas kehidupan penduduk yang relatif rendah dan perlu ditingkatkan. Untuk menanggulangi permasalahan ini maka peme rintah harus serius dalam mengerem laju pertumbuhan penduduk melalui program -program yang sudah dilaksanakan seperti Keluarga Berencana. Serta melakukan kajian ulang terhadap rancangan tata kelola kota untuk menetapkan batas minimum lahan pertanian, sehingga setiap kota dan wilayah di Indonesia kan memiliki rencana jangka panjang akan ketahanan pangan. Solusi yang secara masiv dapat dilakukan oleh masyarakat dalam meningkatkan ketahanan pangan salah satunya yakni metode bercocok tanam dengan metode hidropon ik. Hidroponik merupakan aktifitas pertanian yang dijalankan menggunakan air sebagai media untuk menggantikan tanah. Metode bercocok tanam dengan metode hidroponik ini dilakukan
dalam sebuah tempat yang disebut greenhouse. Pada saat ini heberapa hal dalam sistem
tersebut masih dilakukan secara konvensional yakni dalam memperhatikan nilai PH air pada campuran air dan nutrisi, menjaga kesetabilan suhu dan kelembaban udara pada
greenhouse. Dengan hal tersebut timbul permasalahan yakni diperlukan banyak tenaga dan waktu untuk menjaga dan merawat tanaman tersebut setiap saat. Sehingga para pengelola tidak dapat meninggalkan aktifitas tersebut yang mengakibatkan metode tanaman hidroponik tidak efektif dan efisien lagi.
Ibrahim dan Munaf [2] membuat sistem pengendalian dan pemantauan kondisi di dalam greenhouse. Sistem yang mereka bangun terdapat terminal local dan terminal pusat. Di mana terminal local digunakan untuk mengukur kondisi ruangan dan mengendalikan actuator untuk menjaga parameter yang sudah diatur. Pada setiap terminal local digunakan PIC mikrokontroler untuk menyimpan nilai dari setiap parameter. Kemudian mikrokontroler akan mengirim nilai ke terminal pusat dan menerima perintah dari pusat untuk melakukan atau mengaktifkan actuator. Komunikasi anatara terminal local dan terminal pusat mereka menggunakan modul wireless ZigBee.
Zhou Jianjun1 dkk. [3] membuat software yang dapat menampilkan nilai dari hasil
pembacaan dan pengendalian actuator pada greenhouse. Sistem ini memonitor suhu,
kelembapan, kesuburan tanah dan kandungan air serta kandungan karbon dioksida di dalam greenhouse kemudian disimpan ke dalam database. Dengan berdasarkan pada suhu sekarang dan target suhu yang ingin dicapai mereka menggunakan PID untuk mengendalikan s uhu
pada greenhouse. Sistem ini diimplementasikan pada komponen wireless daya rendah dan
mudah untuk digunakan.
Tujuan dari penelitian ini adalah membuat sebuah sistem semi otomatis pada
pengelolaan tanaman hidroponik dalam
greenhouse
dimana sistem yang dibuat dapat
memantau suhu dan kelembaban pada
greenhouse
, memonitor nilai PH air pada
campuran air dan nutrisi yang diberikan pada tanaman, dan mengendalikan actuator
untuk menjaga kestabilan lingkungan yang ideal bagi tanaman. Tanaman yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanaman sawi.
2. Dasar teori
2.1. Hidroponik
Hidroponik atau hydroponics berasal dari bahasa latin (Greek), yaitu hydro yang berarti air dan kata phonos yang berarti kerja sehingga hidroponik dimaksud sebagai air yang bekerja. Hidroponik adalah aktifitas pertanian yang dijalankan menggunakan air sebagai media untuk menggantikan tanah. Hidroponik dapat diartikan sebagai suatu pengerjaan atau pengelolaan air sebagai media tumbuh tanaman tanpa menggunakan media tanah sebagai media tanam dan mengambil unsur mineral yang dibutuhkan dari larutan nutrisi yang dilarutkan dalam air.
2.2. Arduino
195 | N E R O
bahasa pemrograman. Arduino dapat dihubungkan keperangkat seperti komputer. Bahasa pemrograman yang digunakan pada arduino adalah bahasa pemrograman C yang telah disederhanakan dengan fitur- fitur dalam library sehingga cukup membantu dalam pembuatan program. Ada dua bagian utama pada arduino, yaitu hardware dan software. Hardware arduino merupakan papan elektronik yang biasa disebut dengan mikrokontroler sedangkan software arduino yang digunakan untuk memasukkan program yang akan digunakan untuk menjalankan arduino tersebut. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa C.
2.3. Ethernet
ENC28J60 merupakan Ethernet Controller yang berdiri sendiri yang bisa berkomunikasi melalui komunikasi SPI dengan mikrokontroler. IC (chips) ini yang memungkinkan mikrokontroller bisa terhubung dengan Ethernet LAN, sehingga bisa berkomunikasi dengan perangkat network lain menggunakan protokol TCP/IP yang nantinya menjadi sebuah web server yang diakses dari computer. ENC28J60 memiliki konfigurasi standar agar dapat berkomunikasi antara web server dengan media yang dikontrol menggunakan RJ45.
2.4. Sensor DHT11
DHT11 Sensor merupakan sensor dengan kalibrasi sinyal digital yang mampu memberikan informasi suhu dan kelembaban. DHT11 memiliki fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi ini disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka modul ini membaca koefisien sensor tersebut. Ukurannya yang kecil, dengan transmisi sinyal hingga 20 meter
2.5. Sensor PH
Pada prinsipnya sistem sensor PH (Pouvoir Hydrogen) terdiri dari elektroda PH yang digunakan untuk mendeteksi banyaknya ion H+ dari suatu cairan. Pengukuran PH dilakukan dengan menggunakan elektroda potensiometrik. Elektroda ini memonitor perubahan voltase yang disebabkan oleh perubahan aktivitas ion hydrogen (H+) dalam larutanKeluaran dari PH meter sudah dikalibrasi dalam mV .Tegangan keluaran dari elektroda akan menunjukkan 0 mV ketika dipakai untuk mengukur pH 7.00 [4].
2.6. IP Camera
IP Camera merupakan perkembangan dari CCTV. Salah satu hal yang membedakannya dengan CCTV biasa adalah setiap kamera memiliki IP sendiri sehingga kita bisa memilih kamera mana yang mau dilihat. IP Camera memungkinkan pemilik rumah dan bisnis untuk melihat kamera mereka melalui koneksi internet yang tersedia baik melalui komputer maupun mobile phone yang mendukung 3G [5].
3. Metodologi Penelitian
3.1. Cara Kerja Sistem
Rancang bangun perangkat keras kontrol dan monitoring ta naman hidroponik ini merupakan sebuah sistem untuk mengontrol dan memonitoring tanaman hiroponik di dalam
sebuah greenhouse. Sistem yang dikontrol meliputi pompa air sebagai suplai air tanaman,
kipas dan lampu digunakan untuk menaikan atau menurunkan suhu ruangan sesuai dengan kebutuhan dan mesin uap digunakan untuk menaikan atau menurunkan kelembaban
udara dalam greenhouse. Sensor yang digunakan yakni sensor PH air, sensor suhu dan
kelembaban kedua sensor tersebut digunakan sebagai acuan utama untuk menggerakkan aktuator. Selain memonitoring suhu ruangan dan nilai PH air sistem ini juga dilengkapai
196 | N E R O
melalui web browser selanjutnya sistem akan berjalan dengan mengambil status kondisi semua data aktuator di dalam database lalu mengirimkan kondisi tersebut ke dalam arduino sehingga status aktuator dalam greenhouse sesuai dengan status yang ada pada database. Lalu sistem akan mendapat semua nilai sensor yang ada dalam greenhouse melalui arduino dan memperbarui nilai sensor tersebut kedalam database . Selanjutnya sistem mengambil status mode dalam database apabila mode pada status manual maka sistem akan mengambil status kondisi semua data aktuator di dalam database dan memperbarui status aktuator ke dalam arduino. Sistem diberi jangka waktu 10 detik untuk menyelesaikan semua perintah yang dikirim ke dalam arduino lalu sistem kembali meminta semua nilai sensor yang
ada dalam greenhouse melalui arduino dan memperbarui nilai sensor tersebut ke dalam
database.
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem
Apabila mode pada status otomatis maka sistem akan memeriksa nilai sensor suhu, kelembaban, dan Ph air. Jika nilai sensor suhu, kelembaban, dan Ph air pada kondisi dibawah keadaan normal yakni (suhu < 25 C , kelembaban < 60%, ph air < 6) maka sistem akan memperbarui kondisi aktuator dengan status dibawah keadaan normal ke dalam arduino yakni dengan mengaktifkan aktuator lampu, mesin uap dan mematikan aliran pompa, kipas, dan blower. Sistem diberi jangka waktu 10 detik untuk menyelesaikan semua perintah yang dikirim ke dalam arduino. Lalu sistem kembali mengambil nilai sensor yang ada dalam
greenhouse melalui arduino dan memperbarui nilai sensor tersebut kedalam database. Apabila mode pada status otomatis maka sistem akan memeriksa nilai sensor suhu, kelembaban, dan Ph air. Jika nilai sensor suhu, kelembaban, dan Ph air pada kondisi diatas keadaan normal (suhu >32 C , kelembaban >80 %, ph air >7) maka sistem akan memperbarui kondisi aktuator dengan status diatas keadaan normal ke dalam arduino yakni dengan mengaktifkan aktuator kipas, blower, dan mematikan aliran pompa, dan lampu. Sistem diberi jangka waktu 10 detik untuk menyelesaikan semua perintah yang dikirim ke dalam arduino.
Lalu sistem kembali mengambil nilai sensor yang ada dalam greenhouse melalui
197 | N E R O
dan blower. Sistem akan diberi jangka waktu 10 detik untuk menyelesaikan semua perintah yang dikirim ke dalam arduino.
3.2. Perancangan Database
Pada sistem ini menggunakan sebuah database yang memiliki 3 buah tabel yakni 1. Tabel Sensor : digunakan untuk menyimpan nilai sensor
2. Tabel Aktuator : digunakan untuk menyimpan status aktuator 3. Tabel Mode : digunakan untuk menyimpan kondisi mode sistem
Pada perancangan sistem ini terdari dari objek prototype dari rak tanaman hidroponik dan greenhouse yang akan dibuat yakni seperti pada Gambar 3.2
Gambar 3.2. Rancangan Prototype Greenhouse
4. Pengujian dan Pembahasan
Pada pengujian sistem dengan mode otomatis mengacu pada syarat hidup sayuran sawi. Pemilihan tanaman sawi sebagai objek dari penelitian ini karena tanaman sawi merupakan tanaman dengan perawatan yang mudah dan dapat diaplikasikan dengan sistem hidroponik. Menurut Ermawan [6] tanaman sawi membutuhkan kondisi ideal agar dapat tumbuh subur . yaitu dengan suhu di antara 25 – 320 C, dengan tingkat kelembaban sebesar
60 – 87 % , dan Ph air di antara 6 – 7. Tanaman sawi ditempatkan pada pipa dengan
menggunakan media tanam berupa serabut kelapa. Sehingga akar dari tanaman sawi dapat
menjuntai ke bawah dan terendam air. Sedangkan greenhouse yang digunakan prototype
greenhouse yang terbuat dari bahan dasar dari besi serbaguna beralaskan triplek serta menggunakan plastik UV untuk bagian luar dari greenhouse. Hasil Pembuatan prototype greenhouse dapat dilihat pada Gambar 3.3
Gambar 3.3 Prototype Greenhouse
Keterangan Gambar 3.3 adalah sebagai berikut :
198 | N E R O
3. Box Hardwar 9. Sensor Suhu dan Kelembaban
4. Kipas 10. Blower
5. Rak Tanaman 11. Lampu2
6. Pompa 12. Servo
Sebelum melakukan pengujian arduino harus tersambung dengan server. Sehingga user dapat melakukan pengaturan pada sistem bisa secara manual atau otomatis melalui website.
Untuk dapat mengakses sistem yang ada pada greenhouse, user harus terkoneksi ke server
dengan setting alamat ip address. Setelah berhasil tersambung ke server, website user bisa melakukan update data ke server dan melakukan pengengdalian manual untuk mengaktifkan semua actuator dan mengendalikan kamera sesuai dengan keinginan user.
Gambar 3.4. Panel Control User Manual
Pada pengujian sistem dengan mode otomatis mengacu pada syarat hidup sayuran sawi. Dengan acuan suhu 25 – 320 C, kelembaban 60 – 87 % , dan Ph 6 – 7. Sistem akan mempertahankan suhu di dalam greenhouse sesuai dengan syarat yang telah ditentukan jika
suhu di luar dari ketentuan maka aktuator di dalam greenhouse akan menanggapi agar suhu
kelembaban dan Ph sesuai dengan yang ditentukan.
Gambar 3.5. Panel Control User Otomatis
199 | N E R O Tabel 1. Hasil Pengujian sistem
Pengujian ke -
Pembacaan sensor Respon actuator
Suhu
Dari hasil pengujian dapat terlihat bahwa sistem akan merespon terhadap perubahan parameter kondisi yang terjadi pada greenhouse. Dengan memanfaatkan pembacaan sensor dan kemudia mengirim ke mikrokontroler. Jika kondisi di dalam greenhouse tidak sesuai
dengan kondisi tanaman maka secara otomatis sistem dapat menjalankan aktuator – aktuator
dalam greenhouse dengan mengacu nilai parameter ideal tanaman sawi. Jika kondisi greenhouse di bawah kondisi ideal maka aktuator lampu dan mesin uap akan aktif sedangkan jika kondisi greenhouse di atas kondisi ideal maka aktutor blower dan kipas akan aktif. Dengan menggunakan aktuator tersebut maka greenhouse memiliki kondisi sesuai dengan kebutuhan tanaman
5. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan dan pengujian dari bab
–
bab sebelumnya, maka
dapat diambil kesimpulan antara lain sebagai berikut:
1. Sensor dan aktuator saling berintegrasi secara langsung melalui arduino dengan mengacu pada nilai parameter suhu, kelembaban, dan Ph air yang didapatkan dari sensor. Sistem untuk mengaktifkan actuator jika nilai pembacaan sensor berada di luar range parameter yang sudah ditetapkan. Seperti halnya pada percobaan ke 3. Ketika PH air lebih tinggi sebesar 0,1 maka sistem akan langsung merespon dengan mengaktifkan pompa dengan RPM sebesar 100.
2. Penggunaan sensor suhu dan kelembapan untuk membaca kondisi real pada greenhouse
perlu dilakukan percobaan penempatan posisi yang tepat sehingga didapatkan hasil pembacaan suhu dan kelembapan yang mewakili seluruh greenhouse secara akurat
3. Komunikasi sistem pada greenhouse dengan server menggukan Ethernet sangat efektif
dan relatif tidak ada gangguan, hal ini sangat membantu user untuk dapat mengendalikan dan memantau kondisi tanaman pada greenhouse secara realtime
Daftar Pustaka
[1] Ritonga, Abdurrahman, dkk. “Kependudukan dan Lingkungan Hidup”. Jakarta: Fakultas
Ekonomi UI.2003
[2] Ibrahim Al-Adwan and Munaf S. N. Al-D "The Use of ZigBee Wireless Network for Monitoring and Controlling Greenhouse Climate", International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT) ',2012 , Volume-2, page 1-5
[3] Zhou Jianjun, Wang Xiaofang, Wang Xiu1, Zou Wei1 and Cai Jichen "Greenhouse Monitoring and Control System Based on Zigbee" , Proceedings of the 2nd International Conference on Computer Science and Electronics Engineering (ICCSEE 2013) ,page 1-5.
[4] Rivai, Muhammad, Dikairono, Rudy, Tomi, Adi. “Sistem Monitoring PH dan Suhu Air
200 | N E R O
Perancangan Aplikasi Monitoring IP Camera Menggunakan Protokol HTTP pada Mobile
Phone”, Yogyakarta : SNATI 2010.
[6] Ermawan , Dedi, Ode Yani, WA, Bahrun, Andi. “Pertumbuhan Dan Hasil Tanaman Sawi”,
Jurusan Agroteknik Fakultas Pertanian, Universitas Haluoleo Kendari. 2013
[7] Susanto, Heru. “Perancangan Sistem Telemetri Wireless Untuk Mengukur Suhu Dan
Kelembaban Berbasis Arduino Uni R3 Atmega328 Dan Xbee Pro”, Fakultas Teknik
Universitas Maritim Raja Ali Haji ,Tanjung Pinang. 2013
[8] Pratama, Rizki Priya, Branjangan, Panji Peksi. “Metode Pemrograman Frame Pada Modul
ENC28J60 Untuk Aplikasi Miniwebserver AVR”, Teknik Mekatronika, Malang. 2014
[9] Andrzej Pawlowski, Jose Luis Guzman ,Francisco Rodríguez, Manuel Berenguel,José
Sánchez and Sebastián Dormido, “Simulation of Greenhouse Climate Monitoring and
Control with Wireless Sensor Network and Event-Based Control",' sensor Journal‟, 2009, Vol 9, Page 2.
