Rancang Bangun Sistem Monitoring Iklim Mikro di Smart Greenhouse Polbangtan Bogor Untuk Tanaman Melon

(1)

RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING IKLIM MIKRO DI SMART GREENHOUSE POLBANGTAN BOGOR

UNTUK TANAMAN MELON

LAPORAN TUGAS AKHIR

HAERUL RAMADAN 021119037

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANISASI PERTANIAN JURUSAN PERTANIAN

POLITEKNIK PEMBANGUNAN PERTANIAN BOGOR

2022

(2)

RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING IKLIM MIKRO DI SMART GREENHOUSE POLBANGTAN BOGOR

UNTUK TANAMAN MELON

HAERUL RAMADAN 021119037

Laporan Tugas Akhir

Sebagai salah satu syarat memperoleh sebutan gelar profesional Ahli Madya Teknik (A.Md.T)

pada Program Studi Teknologi Mekanisasi Pertanian

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANISASI PERTANIAN JURUSAN PERTANIAN

POLITEKNIK PEMBANGUNAN PERTANIAN BOGOR BOGOR

2022

(3)

VI

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanaahu wa ta’ala karena atas berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyusun Laporan Tugas Akhir dengan judul Rancang Bangun Sistem Monitoring Iklim Mikro di Smart Greenhouse Polbangtan Bogor Untuk Tanaman Melon dengan baik dan tepat pada waktu yang telah ditentukan.

Penulis mengucapkan rasa terima kasih kepada para pembimbing, Intan Kusuma Wardani, M.Sc dan Annisa Nur Ichniarsyah, M.Si yang telah membimbing dan banyak memberikan saran. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Dr.Ir.Dwiwanti Sulistiyowati, SP., M.,Si selaku penguji tamu pada ujian akhir. Penulis juga menyampaikan rasa terima kasih sebesar besarnya kepada Irvan varianto,S.Tr.P selaku pembimbing eksternal yang selalu membantu di lapangan saat pelaksanaan Tugas Akhir berlangsung, kepada Bapak Anwar, Bapak Yosie, Irwansyah dan Rafiuddin selaku pengelola bengkel dan Smart Greenhhouse saya ucapkan banyak terima kasih karena telah mendukung kegiatan tugas akhir saya dengan baik. Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Jamal Taggi, S.Sos. ayah saya, Sumarnih, S.Pd.I selaku ibu saya yang selalu mendukung penuh kegiatan saya selama perkuliahan sampai dengan selesai, untuk teman teman yang sudah membantu penelitian, saya ucapkan terima kasih yang tak terhingga terutama Putri Meisita Sukma serta seluruh keluarga yang telah memberikan dukungan dan doanya.

Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.

Bogor, Agustus 2022

Penulis

(4)

(5)

(6)

(7)

VII

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bone pada tanggal 9 bulan desember tahun 2000 sebagai anak pertama dari pasangan Jamal Taggi, S.Sos. dan Sumarnih, S.Pd.I.

Pendidikan Sekolah Dasar (SD) ditempuh di sekolah Madrasah Ibtidayah Negri Manurunge dan lulus tahun 2013 Pendidikan Sekolah Menengah Pertama (SMP) ditempuh di sekolah SMPN 1 Ulaweng dan lulus tahun 2016 Pendidikan Sekolah Menengah Atas (SMA) ditempuh di sekolah SMAN 15 Bone dan lulus pada tahun 2019. Pada tahun 2019, penulis diterima sebagai mahasiswa program diploma 3/sarjana terapan (D-III/D-IV) di Program Studi Teknologi Mekanisasi pertanian Jurusan Pertanian di Politeknik Pembangunan Pertanian Bogor. Selama mengikuti program D-III/D-IV, penulis aktif menjadi atlet karate dan pelatih karate di Polbangtan Bogor, pernah menjadi Juru Adat Pramuka putra Polbangtan Bogor, pernah menjadi pengurus UKM panahan di bidang eksternal .Penulis juga pernah mengikuti lomba karya tulis ilmiah dengan judul Pemanfaatan Lahan Sempit Rumah Dengan Sistem Hidroponik pada seminar nasional mahasiswa tahun 2021.

(8)

VIII

DAFTAR ISI

HALAMAN PERSETUJUAN PENGUJI iv

HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR v

KATA PENGANTAR vi

RIWAYAT HIDUP vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL x

PENDAHULUAN 1

Latar belakang 1

Rumusan Masalah 2

Tujuan 2

Manfaat 3

TINJAUAN PUSTAKA 4

Sistem Kontrol 5

Suhu 5

Kelembaban Udara 6

Sensor DHT22 7

METODE 8

Waktu dan Tempat 8

Teknis Pelaksanaan 8

Parameter yang Diukur 8

Variabel Penelitian 9

Perancangan Sistem 10

Pengumpulan Data dan Analisi Data 10

Perancangan Desain 11

Pembuatan Alat 11

Pengujian Sensor 12

HASIL DAN PEMBAHASAN 13

Identifikasi Sistem Monitoring 13

Pembuatan Sistem Monitoring Iklim Mikro 14

(9)

IX

Pembacaan Sensor dari Perangkat Lunak 19

Hasil Perancangan Sistem Monitoring 20

Pengujian Kinerja Sensor Suhu dan Kelembaban 21

Hasil Analisis Kalibrasi Sensor 21

Hasil Uji Kinerja Sensor Purwarupa 22

SIMPULAN DAN SARAN 25

Simpulan 25

Saran 25

DAFTAR PUSTAKA 26

Lampiran 28

(10)

X

DAFTAR GAMBAR

1 Diagram alir penelitian sistem monitoring 9

2 Diagram Blok Sistem kerja sensor monitoring 11

3 Wiring ESP 32 ke DHT 22 13

4 Wiring ESP 32 ke DHT 22 14

5 Wiring sistem monitoring 14

6 Aktivasi arduino IDE 15

7 Aktivasi board arduino 15

8 Board manager 16

9 ESP 32 Dev Module 16

10 Pemilihan COM 17

11 Wifi scan 17

12 Connecting code 18

13 Leaving code 18

14 Pembacaan COM ESP32 19

15 Proses pembacaan suhu kelembaban 19

16 Rangkaian sistem monitoring 20

17 perbandingan tempratur kalibrator dan sensor 22

18 perbandingan RH kalibrator dan RH sensor 23

DAFTAR TABEL

1 Hubungan Sensor dan kalibrator dalam nilai korelasi 21

2 Pengujian suhu sensor 22

3 pengujian kelembapan sensor 23

DAFTAR LAMPIRAN

1 Hubungan Sensor dan kalibrator dalam nilai korelasi 21

2 Pengujian suhu sensor 22

3 pengujian kelembapan sensor 23

(11)

1

PENDAHULUAN

Latar belakang

Peningkatan jumlah penduduk setiap waktu berdampak langsung terhadap ketersediaan bahan pangan, dikarenakan pangan merupakan salah satu elemen primer untuk kelangsungan hidup manusia. Hortikultura adalah salah satu komoditas bahan pangan yang dibutuhkan penduduk yang menghasilkan protein, serat, vitamin dan lain sebagainya (Aswatini 2008 et al). Tanaman hortikultura memiliki banyak manfaat, di antaranya adalah sumber pemasukan ekonomi, penghasil makanan tambahan, media keindahan dan penghasil tanaman rempah atau obat. Iklim yang mengalami perubahan secara signifikan pada masa sekarang ini bagi petani mengakibatkan bercocok tanam dan musim memanen menjadi tidak menentu dikarenakan cuaca yang tidak pasti. Memprediksi cuaca pada saat musim tanam sulit dilakukan oleh petani sehingga para petani hortikultura maupun tanaman pangan lainnya sering mengalami kerugian. Pada kurun waktu 2015 sampai dengan 2019, terdapat 12 sayuran yang pertumbuhan panennya mempunyai nilai negatif dari 22 komoditas, contohnya sawi (-0,29) bawang daun (- 4,59), dan bayam (-0.81) (Kementan 2021). Food security index menempatkan Indonesia berada di urutan ke 62 yang artinya Indonesia masih berada jauh di bawah negara lain dalam hal ketersediaan, keterjangkauan dan kualitas pangan (BPS 2019).

Salah satu teknologi alternatif untuk mengendalikan kondisi cuaca atau iklim mikro adalah teknologi greenhouse atau rumah tanaman. Greenhouse adalah bentuk bangunan berstruktur atap dan dinding yang tembus cahaya dan digunakan sebagai salah satu sarana budidaya tanaman (Korner et al 2007). Melalui sarana greenhouse ini maka petani dapat menanam berbagai jenis tanaman holtikultura sepanjang waktu dan tidak tergantung dengan musim. Tanaman hortikultura akan tumbuh dengan maksimal jika beberapa komponen tersedia dalam jumlah yang sesuai seperti suhu, kelembaban udara, ketersediaan CO2 dan cahaya, yang dari semua itu merupakan unsur pokok didalam proses fotosintesis (Fahmi et al 2014). Di dalam greenhouse kondisi iklim mikro akan dimonitoring secara aktual antara lain intensitas cahaya, suhu udara, kelembaban udara dan kelembaban tanah. Melalui

(12)

2

kondisi lingkungan secara otomatis dan monitor secara jarak jauh maka efisiensi penggunaan sumber daya manusia dan produktivitas hasil dapat dioptimalkan.

Melihat dari latar belakang di atas, tujuan utama kegiatan penelitian adalah membuat alat yang berfungsi untuk monitoring keadaan iklim mikro di dalam greenhouse Polbangtan Bogor.

Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dibahas, permasalahan pada penelitian ini adalah:

1. Bagaimana cara monitoring iklim mikro pada Smart Greenhouse di Polbangtan Bogor ?

2. Bagaimana merancang sistem monitoring suhu dengan penerapan sensor DHT22 pada Smart Greenhouse di Polbangtan Bogor.

3. Bagaimana evaluasi penerapan monitoring iklim mikro pada Smart Greenhouse di Polbangtan Bogor ?

Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengidentifikasi sistem monitoring suhu dan kelembaban udara pada Smart Greenhouse di Polbangtan Bogor.

2. Membuat sistem monitoring suhu dan kelembaban udara menggunakan DHT22 pada Smart Greenhouse di Polbangtan Bogor.

3. Menguji kinerja sistem monitoring suhu dan kelembaban udara pada Smart Greenhouse Polbangtan Bogor.

(13)

3 Manfaat

Manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Memperoleh gambaran sistem monitoring iklim mikro yang diterapkan pada Smart Greenhouse.

2. Mendapatkan data dan pengaruh penerapan monitoring iklim mikro pada Smart Greenhouse Polbangtan Bogor terhadap pertumbuhan tanaman.

3. Mengetahui efektivitas kinerja sistem pengaturan iklim mikro di Smart Greenhouse Polbangtan Bogor.

(14)

4

TINJAUAN PUSTAKA

Greenhouse

Greenhouse merupakan konstruksi (bangunan) yang berfungsi untuk memanipulasi lingkungan agar tercipta kondisi lingkungan yang diinginkan dan menghindari adanya hama dan penyakit yang terbawa angin. Pemeliharaan tanaman menggunakan greenhouse akan menyebabkan tanaman akan lebih terkontrol dan laju pertumbuhan tanaman akan lebih maksimal dibandingkan dengan tanaman yang berada di luar greenhouse (Wardani 2018). Akan tetapi, greenhouse konvensional tidak dapat mengatur kondisi lingkungan sehingga belum optimal terutama untuk mencegah hama yang berasal dari tanah. Pada pengendalian iklim mikro, greenhouse sangat penting perannya. Terutama pada daerah dengan temperatur rendah (di bawah 25̊ C) dan kelembaban udara tinggi (di atas 80%) yang menyebabkan intensitas cahaya rendah. Hal itu dapat di atas dengan penggunaan plastik UV untuk meningkatkan temperatur agar tanaman dataran rendah dapat hidup maksimal di dataran menengah ke atas (Limbong 2018).

Upaya peningkatan produksi tanaman dan mengurangi risiko hama dan penyakit yang berasal dari tanah salah satunya penggunaan metode penanaman secara hidroponik dengan pengaturan nutrisi. Budidaya hidroponik memiliki banyak sistem diantaranya deep flow technique (DFT), nutrient film technique (NFT), sumbu (wick), pasang surut (ebb and flow), rakit apung (floating hydroponic rapt sistem), Dutch bucket dan aeroponik (Susilawati 2019). Salah satu metode hidroponik yang dapat dilakukan pada budidaya tanaman sayuran buah seperti cabai rawit adalah sistem hidroponik dutch bucket. Hidroponik dutch bucket dipengaruhi oleh suhu, kelembaban udara, pH, salinitas, cahaya, listrik, oksigen dan intensitas cahaya sehingga membutuhkan greenhouse sebagai stabilisator budidaya tanaman (Alfiah dan Cordova 2015).

Pemanfaatan pertanian presisi merupakan implementasi teknologi informasi ke dalam dunia pertanian secara akurat. Pemanfaatan pertanian presisi salah satunya dengan penggunaan pertanian otomatis dan Internet of things (IoT). Pertanian presisi dapat diaplikasikan pada segala macam budidaya pertanian seperti hidroponik dan greenhouse dengan penggunaan

(15)

5

sensor. Pada sistem hidroponik dutch bucket di greenhouse harus memperhatikan segala kondisi lingkungan tanaman seperti suhu dan kelemban udara, pH, dan intensitas cahaya. (Sorongan et al 2018) Pengukuran pertumbuhan secara manual banyak memiliki kekurangan sehingga dapat dioptimalkan menggunakan sensor, mikrokontroler dan Internet of things. Penggunaan sensor suhu, kelembaban dan intensitas cahaya matahari pada greenhouse dan luar greenhouse akan dapat mengidentifikasi efektivitas greenhouse untuk meningkatkan kondisi iklim mikro.

API yang dapat menghubungkan mikrokontroler dengan aplikasi smartphone dan web adalah Thingspeak framework, yang dapat menampilkan hasil pembacaan sensor secara real-time. Berdasarkan uraian di atas, bahwa dapat dikembangkan sebuah Smart Greenhouse hydroponic Dutch bucket sistem dalam mengoptimalkan kondisi lingkungan yaitu meningkatkan intensitas cahaya matahari, suhu dan kelembaban udara. Hal ini bertujuan untuk memperoleh informasi yang akurat dan berkelanjutan dalam mengoptimalkan produktivitas tanaman pada greenhouse.

Memudahkan dalam monitoring kondisi tanaman secara real time.

Sistem Kontrol

Sistem kontrol adalah sistem pengaturan atau pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau dalam satu rangkuman harga (range) tertentu (Rahman 2016). Sistem kontrol merupakan suatu kumpulan cara atau metode yang dipelajari dari kebiasaan- kebiasaan manusia dalam bekerja, dimana manusia membutuhkan suatu pengamatan kualitas dari apa yang telah mereka kerjakan sehingga memiliki kkarakteristik sesuai dengan yang diharapkan pada mulanya. Dari penjelasan tentang sistem kontrol dapat disimpulkan sistem kontrol adalah gabungan dari beberapa komponen yang saling berhubungan yang bekerja secara terus menerus untuk mencapai tujuan tertentu sesuai yang diharapkan pada mulanya.

Suhu

Suhu dalam pengertian kualitatif merupakan ukuran untuk menyatakan dingin, panas, dan hangat dalam pembicaraan orang sehari-hari. Panas dapat dinyatakan sebagai energi yang diteansfer dari benda yang satu dengan benda yang lain dengan proses radiasi, konduksi, atau konveksi. Yang perlu ditekankan adalah

(16)

6

bahwa panas dan suhu adalah dua hal yang berbeda. Suhu merupakan satuan intensitas panas dan bukan kualitas panas (Fennani dan Dewi 2004).

Kelembaban Udara

Kelembaban udara menyatakan banyaknya uap air dalam udara. Jumlah uap air dalam udara ini sebetulnya hanya merupakan sebagian kecil saja dari seluruh atmosfer, yaitu bervariasi antara 0–5% dari jumlah masa udara. uap air ini merupakan komponen udara yang sangat penting ditinjau dari segi cuaca dan iklim.

Kelembaban udara adalah kandungan uap air dalam udara. Uap air yang ada dalam udara berasal dari hasil penguapan air di permukaan bumi, air tanah, atau air yang berasal dari penguapan tumbuhan,alat ukur adalah higrometer (Puspita 2016).

Internet of things dengan Thingspeak dan Thingview

Peran Internet of Things di sini sebagai media untuk menampilkan pembacaan sensor yang tampil di LCD secara aktuals dapat diakses dengan jaringan internet platform ketiga yang dipakai adalah menggunakan website thingspeak.com.

Aplikasi tersebut dapat menampilkan pembacaan sensor dalam bentuk grafik.

Sehingga pengguna dapat dengan mudah mendapatkan informasi terkait kondisi lingkungan greenhouse. Untuk memaksimalkan pengamatan, aplikasi Thingview juga dapat menampilkan tampilan Thingspeak dalam aplikasi di Smartphone.

Tampilan channel di Thingspeak dapat diakses secara publik di Smart Greenhouse IoT (Smart IGHIOT)

Tampilan pada layar Thingspeak terdiri dari enam tampilan data yaitu temperatur luar, temperatur dalam, kelembaban luar, kelembaban dalam, intensitas cahaya luar dan intensitas cahaya dalam. Tampilan data tersebut berupa grafik yang perkembangannya update satu jam sekali sehingga data hasil yang terlihat pada Liquid Crystal Display (LCD) di Mikrokontrolerakan sama dengan di Thingspeak yang berupa tampilan grafik.

Website Thingspeak bukan hanya untuk menampilkan data dari pengukuran sensor, tetapi juga sebagai basis data . Selama alat monitoring terhubung ke internet, maka data pengukuran dapat diambil secara real time. Bahkan dari website tersebut juga dapat mengunduh data per satuan waktu, sehingga data dapat tersimpan di website (Bhagyashree 2019). Data tersebut juga sama dengan memori micro SD

(17)

7

yang ada pada alat monitoring. Aplikasi Thingview hanya menampilkan data yang ada pada Thingspeak saja, tidak bisa mengunduh atau mengatur data. Sehingga informasi yang diperoleh dapat membantu proses kerja budidaya pertanian.

Sensor DHT22

DHT22 adalah sensor digital kelembaban dan suhu relatif. Sensor DHT22 menggunakan kapasitor dan termistor untuk mengukur udara di sekitarnya dan keluar sinyal pada pin data. DHT22 diklaim memiliki kualitas pembacaan yang baik, dinilai dari respon proses akuisisi data yang cepat dan ukurannya yang minimalis, serta dengan harga relatif murah jika dibandingkan dengan alat thermohygrometer (Abdulrazzak 2018).

Beberapa penelitian yang mengimplementasikan sensor suhu dan kelembaban diantaranya adalah pengukuran suhu dan kelembaban dengan menggunakan sensor DHT22 berbasis menggunakan mikrokontroler ATmega 16U2 Pemanfaatan sensor DHT22 dalam implementasi sistem kontrol ruangan dalam suatu bangunan, aplikasi sensor DHT22 dalam rumah kaca, pembuatan desain sistem kontrol dan monitoring suhu dan kelembaban berbasis mikrokontroler dengan sensor DHT22, pembuatan aplikasi jaringan sensor nirkabel untuk monitoring gas karbon monoksida dengan sensor HSM 20-G (Firdaus 2015).

(18)

8

METODE

Waktu dan Tempat

Penelitian dilakukan pada bulan Mei – Juli 2022. Penelitian berlokasi di Smart Greenhouse Polbangtan Bogor, Kota Bogor.

Teknis Pelaksanaan

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalaam penelitian ini diantaranya adalah:

1. alat tulis;

2. kamera;

3. laptop atau smartphone;

4. solder;

5. header;

6. I2C;

7. terminal listrik; dan 8. black box pungujian.

Bahan yang dibutuhkan dalam penelitian ini diantaranya adalah:

1. sensor dht22;

2. lcd i2c 16x4;

3. esp32; dan 4. kabel jumper.

Parameter yang Diukur

Parameter yang diukur dalam penelitian ini meliputi unsur-unsur iklim mikro pada Smart Greenhouse yaitu suhu dan kelembaban udara. Pengukuran suhu dan kelembaban dilakukan dengan cara manual dengan alat termohigrometer dan menggunakan sensor DHT22 kemudian dimonitoring melalui web ubidots.

Pengukuran secara manual dilakukan dengan meletakkan alat ukur termohigrometer di dalam greenhouse dan diamati setiap 1 jam sekali selama 24 jam. Pengukuran menggunakan sensor dilakukan dengan monitoring nilai suhu dan kelembaban yang diamati setiap 1 jam sekali (Waluyo 2018).

(19)

9

Variabel Penelitian

Pelaksanaan penelitian dimulai dengan konsep studi literatur hingga desain alat, desain perangkat keras, desain perangkat lunak, pembuatan alat, dan pengujian verifikasi. Setelah desain selesai, instrumen yang dibuat dapat dikalibrasi dan diuji kemudian dapat digunakan untuk melakukan pengujian instrumen, pengujian pengiriman data, dan pengujian alat. Gambar 1 adalah diagram alir penelitian dari desain konseptual hingga instrumentasi uji.

Gambar 1 Diagram alir penelitian sistem monitoring

(20)

10

Perancangan Sistem

Langkah pertama yang dilakukan dalam tahap ini adalah melakukan identifikasi tentang data keadaan iklim mikro di Smart Greenhouse, varietas tanaman yang dibudidayakan dan pengukuran dimensi rumah kaca untuk menentukan kebutuhan dalam penelitian. Selanjutnya, hasil identifikasi tentang keaadaan rumah kaca menjadi acuan untuk menyediakan alat dan pengambilan data yang dibutuhkan dalam perancangan sistem montoring. Sistem monitoring terbagi menjadi dua bagian, yaitu bagian informasi dan bagian teknis. Bagian teknis terdiri atas sensor DHT22 dan terminal listrik bagian teknis merupakan bagian yang berada langsung di Smart Greenhouse. Bagian informasi terdiri atas laptop dan database, bagian ini merupakan bagian yang berhubungan langsung dengan user atau admin.

Pengumpulan Data dan Analisi Data

Metode yang digunakan pada penelitian ini terbagi menjadi perancangan perangkat keras dan perangkat lunak;

1. Perancangan perangkat keras atau Hardware

Perangkat keras dirancang menggunakan sensor DHT22 untuk mendeteksi suhu dan kelembaban yang terhubung ke ESP32 sebagai mikrokontroler.

Untuk menampilkan data hasil pengukuran digunakan LCD 16 × 4/Serial Monitor.

2. Perancangan perangkat lunak atau Software

Perangkat lunak dibuat menggunakan instruksi untuk menyalakan sensor DHT22, membaca, serta menampilkan hasil pengukuran pada LCD 16 × 4 dan serial monitor. Semua instruksi diatur dalam program software Arduino IDE dengan bahasa pemrograman Arduino.

(21)

11

Perancangan Desain

Perancangan dimulai dengan merancang diagram blok sistem kerja dari instrumen sensor yang akan di buat dan merancang software yang digunakan dalam penelitian. Tahapan ini juga termasuk menggambar skema rangkaian alat, dan membuat coding/source code pada Arduino IDE. Diagram blok sistem monitoring dapat dilihat di Gambar 2

Gambar 2 Diagram blok sistem kerja sensor monitoring Pembuatan Alat

Pembuatan alat dilakukan apabila proses perancangan telah selesai dan alat dibuat dengan bentuk prototype atau purwarupa .

Inisialisasi di software Arduino IDE

Kirim permintaan data ke sensor

Sensor ke mikrokontroler

Data ter- input ?

Mulai

Selesai Ya

Tidak

Data Suhu Rh di LCD

(22)

12

Pengujian Sensor

Pengujian sensor yang terhubung dengan mikrokontroler dilakukan agar mengetahui kesalahan sensor yang digunakan jika dibandingkan dengan alat ukur sebenarnya. Pada pengujian sensor DHT22 digunakan alat ukur HTC Digital Air Temperature and Humidity Meter untuk membandingkan hasil pengukuran suhu dan kelembaban udara. Hasil pengukuran akan dihitung menggunakan perhitungan pada persamaan 1 (Setyanto dan Salahuddin 2022)

(1)

Keterangan ;

RMSE : nilai root mean square error y : nilai hasil observasi

= ; nilai hasil prediksi

i : urutan data pada database n : jumlah data

Pengujian sistem secara keseluruhan dilakukan dilakukan selama dua hari atau 48 jam dengan pengambilan data setiap 1 jam sekali. Sesuai dengan tujuan penelitian dalam pembuatan alat ini, pengujian sistem secara keseluruhan dilakukan dengan cara membandingkan kondisi iklim mikro antara lain suhu dan kelembaban udara, sebelum menggunakan sistem otomasi dengan setelah menerapkan sistem otomasi pada greenhouse yang dapat dimonitoring dari jarak jauh menggunakan aplikasi Ubidots Berikut rumus analisis regregsi pada persamaan 2 (Setyanto dan Salahuddin 2022)

Y = a + bX (2)

Keterangan :

Y : Variabel Respon atau Variabel Akibat (Tergantung)

X : Variabel Prediktor atau Variabel Faktor Penyebab (Independen) a : konstanta

b : koefisien regresi (kemiringan); Respon besaran yang ditimbulkan oleh Predictor.

(23)

13

HASIL DAN PEMBAHASAN

Identifikasi Sistem Monitoring

Langkah pertama yang dilakukan dalam tahap ini adalah melakukan identifikasi tentang data keadaan iklim mikro di Smart Greenhouse, Selanjutnya, hasil identifikasi tentang keaadaan rumah kaca menjadi acuan untuk menyediakan alat bahan dalam penelitian ini dan pengambilan data yang dibutuhkan dalam perancangan sistem montoring. Sistem monitoring terbagi menjadi dua bagian, yaitu bagian informasi dan bagian teknis. Bagian teknis terdiri atas sensor DHT22, LCD I2C, mikrokontroler ESP32 dan terminal listrik bagian teknis merupakan bagian yang berada langsung di Smart Greenhouse. Bagian informasi terdiri atas laptop dan database, bagian ini merupakan bagian yang berhubungan langsung dengan pembacaan di serial monitor di perengkat lunak Arduino IDE versi 1.8.18.

Sistem monitoring memerlukan sistem untuk memantau suhu dan kelembapan di dalam Smart Greenhouse. Rangkaian dari sistem monitoring suhu dan kelembapan tersebut berupa beberapa perangkat ataupun alat yang telah yang disusun sedemikian rupa. Sensor DHT22, ESP32, dan LCD 16x4. Kemudian, dirakit dan dirangkai menggunakan kabel jumper sesuai dengan pin masing masing fungsi dari mikrokontroler ESP32. Gambar 3 wiring ESP 32 ke DHT22

1 GND to GND 2 VCC to 3v3 3 Out to D15

Gambar 3 Wiring ESP 32 ke DHT 22

Wiring ini berfungsi untuk mengenalkan mikrokontroler ESP32 dengan sensor DHT22.

(24)

14

Wiring dibawah ini adalah proses inisialisasi ESP 32 ke I2C, dapat dilihat pada Gambar 4 dibawah ini

1 2

3

4

Gambar 4 Wiring ESP 32 ke LCD I2C Keterangan :

1. SCL to D23 2. SDA to D21 3. VCC to VIN 4. GND to GND

Pada tahap wiring ini mikrokontroler ESP32 diinisialisasikan dengan LCD I2C agar hasil pembacaan dari suhu dan kelembaban dari sensor DHT22 dapat muncul di display, dapat dilihat pada Gambar 5 dibawah ini

Gambar 5 Wiring sistem monitoring

Rangkaian diatas merupakan wiring dari mikrokontroler ESP32, sensor DHT22, dan LCD I2C yang berfungsi untuk membaca suhu dan kelembaban kemudian di tampilkan pada display.

Pembuatan Sistem Monitoring Iklim Mikro

Pemrograman dilakukan pada mikrokontroler ESP32 menggunakan perangkat lunak Arduino IDE versi 1.8.18. Pemrograman yang dilakukan berfungsi untuk mengaktifkan fungsi mikrokontroler. Alur pemrograman meliputi perintah

(25)

15

pengambilan data oleh sensor dan pemrosesan data oleh mikrokontroler.

1. Arduino IDE dibuka

2. Menu File  Preferences dipilih

Gambar 6 Aktivasi arduino IDE

Tautan https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json ditambahkan pada

kolom Additional seperti pada Gambar 6.

Kemudian opsi OK dipilih

3. Menu Tools dipilih dan klik opsi board manager, seperti Gambar 7 dibawah ini

Gambar 7 Aktivasi board arduino

(26)

16

4. ESP32 diketik di kolom pencarian kemudian diinstal, dapat dilihat pada Gambar 8 dibawah ini

Gambar 8 Board manager

5. Setelah Board selesai di 16nstall dilakukan pengetesan.

Klik menu Tools  pilih Board  kemudian pilih ESP32 DEV Module, dapat dilihat pada Gambar 9 dibawah ini

Gambar 9 ESP 32 Dev Module

(27)

17

6. Serial ports dipilih sesuai dengan COM yang terbaca di serial ports, dapat dilihat pada Gambar 10 dibawah ini

Gambar 10 Pemilihan COM

7. Example dibuka kemudian klik menu File  Example  WiFi  WiFiScan, dapat dilihat pada Gambar 11 dibawah ini

Gambar 11 Wifi scan

(28)

18

8. Tombol upload di klik kemudian tunggu hingga selesai compilenya. Jika sudah muncul tulisan “Conecting ... “ pada keterangan dibawah, tekan dan tahan tombol “boot” pada hardware ESP32 yang berada pada sebelah kiri port usb, dapat dilihat pada Gambar 12 dibawah ini

Gambar 12 Connecting code

9. Setelah muncul tulisan “Leaving...” maka tombol boot boleh dilepas, dapat dilihat pada Gambar 13 dibawah ini

Gambar 13 Leaving code 10. Proses Test ESP32 selesai

(29)

19

Pembacaan Sensor dari Perangkat Lunak

Sistem akan memantau Box pengujian setelah diberikan perintah untuk menganalisis suhu setiap 2 detik dan tersambung ke aplikasi Arduino IDE 1.8.18 untuk mengirimkan informasi data suhu yang dibaca oleh sensor. Berikut pembacaan sensor dari perangkat lunak dapat dilihat pada Gambar 14 dan Gambar 15

Gambar 14 Pembacaan COM ESP32

Gambar 15 Proses pembacaan suhu kelembaban

(30)

20

Hasil Perancangan Sistem Monitoring

Hasil utama dari rancang bangun sistem kontrol dalam penelitian ini adalah berupa alat purwarupa yang terdiri dari mikrokontroler (ESP32), sensor temperatur dan kelembaban (DHT22), penampil data (Liquid Crystal Display). Alat monitoring ini merupakan purwarupa yang berfungsi sebagai pusat monitoring suhu dan kelembapan.Mikrokontroler merupakan otak pada pusat kendali yang berfungsi untuk mengendalikan seluruh komponen yang telah dirangkai. Pada umumnya, mikrokontroler bekerja pada rentang tegangan kerja 5 –12 volt . Sensor DHT22 berfungsi untuk mengukur besaran temperatur dan kelembaban. Liquid Crystal Display (LCD) yang digunakan dalam penelitian ini adalah LCD tipe alfanumerik ukuran 20 × 4 yang berfungsi untuk menampilkan data temperatur dan kelembaban.

Data yang ditampilkan oleh LCD merupakan data real time hasil pengolahan mikrokontroler. Penampilan data ini berguna untuk mengetahui keadaan temperatur dan kelembaban di dalam Smartgreen House secara real time oleh sensor. Berikut rangkaingan sistem monitoring pada Gambar 16.

LCD I2C

DHT22

ESP32

Gambar 16 Rangkaian sistem monitoring

(31)

21

Pengujian Kinerja Sensor suhu dan kelembaban

Pengujian sensor DHT22 ini bertujuan untuk mengukur kemampuan sensor menerima rangsangan perubahan parameter pada Sistem Monitoring parameter yang diukur yaitu suhu dan kelembaban. Pengujian ini dilakukan perbandingan anatara suhu dan kelembaban yang terukur menggunakan alat ukur suhu dan kelembaban sederhana dengan data suhu dan kelembaban yang ditampilkan pada aplikasi Arduino IDE 1.8.18, lcd dan serial monitor. Hasil analisis dapat dilihat pada Tabel 1.

Hasil analisis kalibrasi sensor Tabel 1 Hasil analisis Suhu dan Rh

Kalibrasi yang dilakukan bertujuan untuk verifikasi dasar dalam proses pengukuran oleh sensor. Kalibrasi dilakukan dengan cara menguji alat purwarupa yang telah di rancang, pengujian sensor DHT22 yang dihubungkan dengan mikrokontroler ESP32 untuk pembacaan suhu dan kelembapan pada alat uji Black Box, pengujian ini bertujuan agar dapat mengukur akurasi pembacaan karena output pada sensor yang sudah dikalibrasi (Waluyo et al.2018)

Kalibrasi yang dilakukan bertujuan untuk verifikasi dasar dalam proses pengukuran oleh sensor. Kalibrasi dilakukan dengan membandingkan sensor DHT22 pada alat monitoring dengan kalibrator. Data rata-rata tiga ulangan masing- masing sensor DHT22 dari alat monitoring dibandingkan dengan hasil rerata dari kalibrator. Hasil yang didapatkan dari pembandingan sensor DHT22 dan kalibrator berupa nilai koefisien korelasi (r) dan persamaan regresi yang ditunjukkan pada Tabel 1 (Waluyo et al.2018). Nilai koefisien korelasi alat monitoring menunjukkan hasil yang baik karena nilai koefisien korelasi masing-masing sensor rata-rata sebesar 0,96 untuk suhu dan 0,98 untuk kelembaban.

NO Sensor Suhu Koefisien

Korelasi Suhu Persamaan Regresi

1 Sensor Suhu 0,967 y = 1,375x - 20,279

No Sensor

Kelembapan

Koefisien

Korelasi Rh Persamaan Regresi

1 Sensor Rh 0,981 y = 0,8347x + 10,439

(32)

22

Hasil Uji Kinerja Sensor Purwarupa

Hasil uji kinerja pada tiga tahap yang berbeda menunjukkan adanya perbedaan sebaran temperatur dan kelembaban udara dalam Smartgreen House.

Dapat dilihat pada Tabel 2 dan 3

Tabel 2 Pengujian suhu sensor

No. Suhu Kalibrator Suhu Prototype selisih Nilai ABS

1 80,2 79,9 0,3 0,3

2 82,7 79,3 3,4 3,4

3 85,7 84,8 0,9 0,9

4 85,8 88,6 -2,8 2,8

5 85,6 89,7 -4,1 4,1

6 86,9 87,9 -1 1

7 88,1 92,5 -4,4 4,4

8 91,3 93,9 -2,6 2,6

9 92,9 93,8 -0,9 0,9

10 93,3 95,6 -2,3 2,3

11 92,1 94,4 -2,3 2,3

12 88,1 89,6 -1,5 1,5

13 76,3 84,6 -8,3 8,3

14 51,9 65,8 -13,9 13,9

15 63,2 67,2 -4 4

16 37,7 40,9 -3,2 3,2

17 23,4 24,5 -1,1 1,1

18 29,5 25,1 4,4 4,4

19 30,2 24,6 5,6 5,6

20 32,1 32,3 -0,2 0,2

21 49,2 39,1 10,1 10,1

22 58 54,1 3,9 3,9

23 66,4 61,1 5,3 5,3

24 75,4 73,2 2,2 2,2

Rata – rata 3,69

Gambar 17 Perbandingan tempratur kalibrator dan sensor

Hasil uji kinerja perbandingan tempratur kalibrator dan sensor dengan hasil R²

y = 1.0509x - 2.8007 R² = 0.9643

0 20 40 60 80 100 120

0 20 40 60 80 100

Suhu Kalibrator( ̊C)

Suhu Sensor ( ̊C)

(33)

23

dengan hasil 0,96 dengan hasil yang sangat baik karena menunjukkan hubungan secara bersama sama variabel independen terhadap pola variabel dependen.

Tabel 3 pengujian kelembaban sensor

No. Nilai Ukur Prototype Rh Nilai Hasil Uji

Kalibrator Selisih Nilai ABS

1 80,9 79,9 1 1

2 82,5 83,2 -0,7 0,7

3 84,8 84,7 0,1 0,1

4 84,6 85,7 -1,1 1,1

5 86,7 84,6 2,1 2,1

6 87,3 86 1,3 1,3

7 90,1 88,3 1,8 1,8

8 93,7 90,4 3,3 3,3

9 95,5 92,5 3 3

10 96,1 93,1 3 3

11 93,4 92,7 0,7 0,7

12 89,6 87,5 2,1 2,1

13 83,2 74,9 8,3 8,3

14 65,5 52,6 12,9 12,9

15 67,7 63,9 3,8 3,8

16 40,7 37,8 2,9 2,9

17 24,6 23,4 1,2 1,2

18 25,1 29,2 -4,1 4,1

19 24,2 29,3 -5,1 5,1

20 32,3 32,1 0,2 0,2

21 39,1 49,2 -10,1 10,1

22 54,1 58 -3,9 3,9

23 61,1 66,4 -5,3 5,3

24 73,3 75,3 -2 2

Rata – rata 3,33

Gambar 18 perbandingan RH kalibrator dan RH sensor

Hasil uji kinerja perbandingan Rh kalibrator dan sensor dengan hasil R² dengan hasil 0,97 dengan hasil yang sangat baik karena menunjukan hubungan secara bersama sama variabel independen terhadap pola variable dependen.

Perbandingan ketiga tahap (Gambar 17 dan Gambar 18) menunjukkan bahwa pengaplikasian sistem monitoring dalam Smartgreen house sudah berfungsi dengan

y = 1.0494x - 2.7367 R² = 0.9684

0 20 40 60 80 100 120

0 20 40 60 80 100

RH kalibrator (%)

RH Purwarupa (%)

(34)

24

baik. Dari kedua gambar tampak bahwa tanpa implementasi sistem monitoring, temperatur dan kelembapan dalam Smartgreen house yang sudah dikalibrasi dan validasi sudah menunjukka hasil yang baik karena menurut Sarwono (2006) kriteria nilai R² (R Squared), memiliki tingkat korelasi antara kalibrator dan prototype R squared sangat kuat. Hasil dari pengujian sensor DHT22 dapat dilihat pada gambar 17 dan 18 serta Tabel 2 dan 3 yang menunjukkan hasil observasi pembacaan sensor.

Hasil dari pengujian pada sensor DHT22 menunjukkan bahwa sensor dapat membaca suhu serta kelembaban dan dapat ditampilkan pada LCD. Perubahan nilai suhu pada waktu yang berbeda menunjukkan bahwa sensor sudah bekerja dengan baik dan dapat mengetahui perubahan suhu dan kelembaban.

Pengujian Menggunakan Analisis RMSE (Root Mean Square Error) Kelembaban

Berdasarkan hasil data di atas selanjutnya dilakukan penghitungan nilai koefisien korelasi (R) dan root mean square error (RMSE), didapati nilai R sebesar 0,9841 dan didapati nilai RMSE sebesar 0,80%. Menurut Perteka et al.(2020) kriteria nilai R (koefisien korelasi), memiliki tingkat dan pembacaan sensor dengan korelasi sangat kuat. Berdasarkan nilai RSME dapat disimpulkan tingkat akurasi hasil pembacaan sudah sangat bagus hal itu dapat dilihat dari tingkat kesalahan yang relatif kecil. Nilai akurasi sensor suhu berdasarkan spesifikasi sebesar ± 1%

sensor DHT22 sensor bekerja dengan baik karena RMSE 0.80% lebih kecil dari nilai penyimpangan sensor DHT22 yaitu < 1%.

Pengujian Menggunakan Analisis RMSE (Root Mean Square Error) Suhu Berdasarkan hasil data di atas selanjutnya dilakukan perhitungan nilai koefisien korelasi (R) dan root mean square error (RMSE), didapati nilai R sebesar 0,9820 dan didapati nilai RMSE sebesar 0,82̊C. Menurut Sarwono (2006) kriteria nilai R (koefisien korelasi), memiliki tingkat korelasi antara sensor purwarupa dan kalibrator memiliki korelasi sangat kuat. Berdasarkan nilai RSME dapat disimpulkan tingkat akurasi hasil pembacaan sudah sangat bagus hal itu dapat dilihat dari tingkat kesalahan yang relatif kecil. Nilai akurasi sensor suhu berdasarkan spesifikasi sebesar ± 0,5 ̊ C terdapat selisih akurasi yaitu sebesar 0,3 ̊C.

(35)

25

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Berdasarkan kegiatan penelitian sistem monitoring suhu dan kelembaban yang telah dilakukan, maka didapatkan simpulan seperti berikut:

1. Sistem monitoring adalah sistem yang digunakan untuk memantau suhu dan kelembapan di dalam Smart Greenhouse. Rangkaian dari sistem monitoring suhu dan kelembapan tersebut berupa beberapa perangkat ataupun alat yang telah yang disusun sedemikian rupa. Sensor DHT22, ESP32, dan LCD 16x4.

Kemudian, dirakit dan dirangkai menggunakan kabel jumper sesuai dengan pin masing masing fungsi dari mikrokontroler ESP32.

2. Perangkat dirancang menggunakan sensor DHT22 untuk mendeteksi suhu dan kelembaban yang terhubung ke ESP32 sebagai mikrokontroler. Sedangkan untuk data hasil pengukuran ditampilkan pada LCD 16 × 4/Serial Monitor.

3. Menunjukkan bahwa pengaplikasian sistem monitoring dalam Smartgreen house sudah berfungsi dengan baik, korelasi antara purwarupa dan kalibrator menunjukan hasil baik yang baik yaitu sebesar 0,96 karena hubungan secara bersama – sama variable independen terhadap pola variable dependen.

Saran

Pada penelelitian rancang bangun sistem monitoring iklim mikro di Smart Greenhouse Polbangtan Bogor untuk tanaman melon masih kurang perawatan, diharapkan dan disarankan agar pihak pengelolah dapat segera membenahi Smart Greenhouse yang membutuhkan perbaikan agar tidak merusak elektronik yang ada didalamnya.

(36)

26

DAFTAR PUSTAKA

Abdulrazzak IA, Bierk HA, ”Humidity and temperature monitoring”, Int. J. Eng.

Technol., vol. 7, no. 4, pp. 5174- 5177, 2018.

Alfiah WF, Cordova H. 2015. Implementasi kontrol logika fuzzy (KLF) dalam pengendalian kadar keasaman (pH) hydroponic Dutch bucket systemsistem pada tomat cherry. Jurnal Teknik ITS, 4(1):1–6.

Aswatini M, Noveria, Fitranita. 2008. “Konsummsi Sayur Dan Buah Di Masyarakat Dalam Konteks Pemenuhan Gizi Seimbang,” J. Kependud. Indones., vol. III,

no. 2, pp. 97–119.[Online]. Available

https://ejurnal.kependudukan.lipi.go.id/index.php/jki/article/download/171/2 03.

Bhagyashree T. 2019. IoT based smart agriculture using Thingspeak. International Journal of Engineering Research And, 8(12): 270–274.

https://doi.org/10.17577/ijertv8is120185

BPS “Buletin Pemantauan Ketahanan Pangan indonesia Fokus Khusus: Tren konsumsi dan produksi buah dan sayur,” Ger. Humanit. Assist., vol. 8, no.

November, pp. 1–24, 2019, [Online]. Available:

https://docs.wfp.org/api/documents/WFP0000024091/download/

Ema Sastri Puspita LY. 2016. Perancangan Sistem Peramalam Cuaca Berbasis Logika Fuzzy. Media Infotama, 12(1), 1–10.

Fahmi E, Yohana, Sugiyanto, “Simulasi Distribusi Suhu Dan Kelembapan Relatif,”

J. Tek. Mesin, vol. 2, no. 1, pp. 41–48, 2014

Fenanni A, Dewi GS. 2004. Kajian Meteorologis Hubungan Antara Hujan Harian dan Unsur-unsur Cuaca. Majalah Geografi Indonesia.

Firdaus N, Ahriman A, Yulianto, danand M. Kusriyanto, ”Wireless sensor network application for carbon monoxide monitoring”, Proceeding 2015 9th Int. Conf.

Telecommun. Syst. Serv. Appl. TSSA 2015, pp. 1-4, 2015.

Indah Y, Salim, Satra. 2018. , “Analisis Perbandingan Routing Protokol Open Shortes Path First (Ospf) Dengan Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (eigrp),”

Ilk. J. Ilm.., vol. 10(, no. 1): , pp. 92–99, 2018, doi: 10.33096/ilkom.v10i1.205.92- 99.

Kementerian Pertanian, “Sub-sektor Hortikultura (Horticulture Sub-sector),”. 2020.

https://www.pertanian.go.id/home/?show=page&act=view&id=61 (accessed Aug. 10, 2021).

Körner JM, Aaslyng AU, Andreassen. “Modelling microclimate for dynamic greenhouse climate control,” HortScience, vol. 42, no. 2, pp. 272–279, 2007 Limbong E. 2018. Pengontrol Tirai Jendela Menggunakan Sensor BH1750

Berbasis Arduino Uno.

Rachman, T. (2016). Sistem Kontrol, 1–11

Sorongan E, Hidayati, Q dan Priyono K. 2018. Thingspeak sebagai sistem monitoring tangki SPBU berbasis Internet of ThingsInternet of things. 3(2):

219–224. https://doi.org/10.31544/ jtera.v3.i2.2018.219-224

Susilawati. 2019. Dasar-Dasar Bertanam secara Hidroponik. UNSRI Press Palembang.

Verma R, Gala S, Madhavan S.“An Internet of ThingsInternet of things (IoT) Architecture for Smart Agriculture,” Proc. - 2018 4th Int. Conf. Comput.

(37)

27

Commun. Control Autom. ICCUBEA 2018, pp. 1–4, 2018, doi:

10.1109/ICCUBEA.2018.8697707.

Wardani A. 2018. Purwarupa perangkat IoT untuk smart greenhouse Smart Greenhouse berbasis mikrokontroler. E-Proceeding of Engineering, 5(2):

3859–3875.

Setyanto D, Salahuddin NS. (2022). Prototipe Monitor dan Kontrol Otomatis Iklim Mikro Greenhouse dengan Platform IoT Blynk. Techno. Com, 21(1), 88-102.

(38)

28

Lampiran

Lampiran 1 Tabel 1 kalibrasi sensor

Lampiran 2 Lampiran Tabel 2 pengujian sensor suhu

No. Suhu Kalibrator Suhu Prototype selisih Absolute Values