Fakultas Ilmu Komputer
Universitas Brawijaya 5308
Implementasi Sistem Kontrol Suhu dan Kelembaban Gudang
Penyimpanan Biji Kopi menggunakan Arduino Uno dan Protokol MQTT
Rahadian Sayogo1, Mochammad Hannats Hanafi Ichsan2, Rizal Maulana3 Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya Email: 1[email protected], 2[email protected], 3[email protected]
Abstrak
Pada tahun 2010 – 2014 sektor pertanian menempati posisi pertama dalam hal ekspor non migas di dindonesia, itu menjelaskan bahwa sektor pertanian indonesia sangat menunjang perekonomian negara.
Salah satu hasil sektor pertanian adalah tanaman kopi yang sudah diakui pasar global yang dibuktikan dengan menempatinya posisi keempat dalam ekspor kopi internasional. Jumlah dan kualitas kopi indonesia yang menyebabkan nilai ekspor kopi indonesia menempati posisi keempat setelah brazil, vietnam, dan thailand. Dikarenakan 90% petani kopi di indonesia yang berperan adalah petani berskala kecil yang mempunyai wilayah pertanian antara 1 – 2 hektar dan kopi membutuhkan suhu antara 20℃
- 28℃ dan kelembaban antara 50% - 70% agar citarasa dan kualitas kopi yang dihasilkan memuaskan . Itulah yang menyebabkan hasil produksi kopi indonesia tidak maksimal karena tertinggal dalam hal teknologi maupun pengolahan kopi yang bagus dari negara lainnya. Oleh karena itu untuk membantu para petani kopi skala kecil dalam hal meningkatkan hasil produksi kopi yang berkualitas maka dibuatlah sistem control suhu dan kelembaban gudang penyimpanan biji kopi menggunakan Arduino UNO dan protokol MQTT. Tujuan dari sistem ini adalah untuk mendeteksi terjadinya perubahan suhu dan kelembaban gudang penyimpanan biji kopi apabila keadaan melebihi dari titik parameter sistem dengan otomatis dapat menstabilkannya sehingga tidak merusak kualitas kopi.
Kata kunci : Biji kopi, Sistem kontrol, protokol MQTT, Arduino UNO Abstract
In 2010 - 2014 the agricultural sector occupied the first position in terms of non-oil and gas exports in Indonesia, it explained that the Indonesian agricultural sector greatly supports the country's economy.
One of the results of the agricultural sector is coffee plants that have been recognized by the global market as evidenced by occupying the fourth position in international coffee exports. The number and quality of Indonesian coffee caused Indonesia's coffee exports to rank fourth after Brazil, Vietnam and Thailand. Because 90% of coffee farmers in Indonesia who play a role are small-scale farmers who have agricultural areas between 1-2 hectares and coffee requires temperatures between 20 ℃ - 28 ℃ and humidity between 50% - 70% so that the flavor and quality of coffee produced is satisfying. That is why Indonesian coffee production is not optimal because it lags behind in terms of good coffee processing and technology from other countries. Therefore, to help small-scale coffee farmers in terms of increasing the quality of coffee production, a temperature and humidity control system for coffee bean storage is made using Arduino UNO and the MQTT protocol. The purpose of this system is to detect changes in the temperature and humidity of the coffee bean storage warehouse if the condition exceeds the system parameter point by automatically stabilizing it so that it does not damage the quality of the coffee.
Keywords: Coffee beans, controlling system, MQTT protocol, Arduino UN
1. PENDAHULUAN
Indonesia dikenal dengan sumber daya alamnya yang sangat kaya, oleh karena itu tidak hal yang mustahil apabila perekonomian
negara ditunjang dari sektor hasil pertanian dan kelautan. Pada tahun 2010 – 2014 sektor pertanian menempati posisi pertama dalam hal nilai ekspor non migas di indonesia (Nopriyadi,2017).
Salah satu hasil pertanian Indonesia yang menjadi primadona di dunia adalah tanaman kopi, dikarenakan kopi indonesia terkenal dengan citarasa yang kuat. Hal tersebut dibuktikan dengan survey pada tahun 2016 – 2017 nilai ekspor kopi internasional indonesia menduduki posisi keempat setelah brazil, vietnam, dan thailand (Indonesia Investment,2017).
Ada beberapa faktor penyebab nilai ekspor kopi kalah dari negara negara lain salah satunya adalah dikarenakan produksi kopi indonesia 90% dihasilkan oleh petani skala kecil yang memiliki besar lahan antara 1 – 2 hektar (Indonesia Investment,2017). Negara – negara lain seperti brazil, vietnam, dan thailand sudah memiliki beberapa teknologi maju untuk memproduksi kopi pilihan dan didukung oleh pemanfaatan lahan yang tersedia. Indonesia seharusnya bisa melebihi negara – negara tersebut apabila memaksimalkan lahan yang ada dan meningkatkan mutu dan kualitas kopi dengan cara memperhatikan biji kopi yang baru dipanen, karena dari biji kopi tersebut cikal bakal kopi dengan kualitas dan citarasa yang memuaskan tercipta.
Oleh karena permasalahan diatas maka penulis memutuskan untuk melakukan riset dan pembuatan sistem yang dapat membantu dalam hal meningkatkan kualitas kopi bagi petani skala kecil agar dapat bersaing di pasar nasional maupun global. Yaitu dengan membuat sistem control suhu dan kelembaban suhu dan kelembaban gudang penyimpanan biji kopi menggunakan Arduino UNO dan protokol MQTT. Biji kopi yang baru saja dipanen membutuhkan perhatian dalam hal penyimpanan sebelum masuk ke tahap penggilingan biji kopi. Menurut riset yang sudah dilakukan menjelaskan bahwa kualitas biji kopi dipengaruhi dari suhu dan kelembaban lokasi penyimpananannya. Gudang yang digunakan untuk menyimpan biji kopi haruslah mempunyai suhu antara 20℃- 28℃ dan memiliki tingkat kelembaban ruangan antara 50%-80% (Yusianto,2017).
Sistem control menggunakan Arduino UNO bertujuan untuk memantau dan mendeteksi apabila terjadi peningkatan suhu yang melibihi titik aman yang sudah ditetapkan pada program, dalam hal pendeteksian Arduino UNO dilengkapi dengan sensor suhu dan kelembaban DHT11. Apabila hasil pendeteksian yang dilakukan oleh sensor DHT11 dan sudah diolah oleh Arduino UNO
menunjukkan bahwa suhu melebihi titik acuan yang ditetapkan maka sistem akan secara otomatis mengaktifkan sistem aktuator yang berupa 4 buah kipas DC, aktuator inilah yang berfungsi sebagai pengendali peningkatan suhu di gudang penyimpanan. Setelah didapatkan hasil pendeteksian suhu dan kelembaban gudang penyimpanan maka sistem akan mengirimkan data tersebut ke web server thingspeak yang bertujuan untuk melakukan pemantauan secara online, dalam pengiriman data yang dilakukan oleh modul wifi ESP8266 ke thingspeak menggunakan protokol MQTT yang nantinya data akan diotampilkan dalam bentuk grafik yang bertujuan untuk memudahkan pemantauan.
2. PERANCANGAN DAN
IMPLEMENTASI
2.1 Gambaran Umum Sistem
Pada gambar 1 menunjukkan mengenai perancangan sistem secaraa keseluruhan dengan protokol MQTT.
Gambar 1 diagram blok sistem
Pada gambar sudah menunjukkan tentang perancangan sistem secara keseluruhan dimana sistem yang dirancang menggunakan mikrokontroler Arduino UNO sebagai pengolah data dan dilengkapi dengan sensor DHT11 yang bertujuan untuk melakukan pendeteksian perubahan suhu dan kelembaban. Sistem juga dipasang modul wifi ESP8266 yang berguna untuk mengirimkan data hasil pengolahan ke web server dengan bantuan protokol MQTT.
Sistem control tersebut juga dipasangkan aktuator berupa 4 buah kipas DC untuk pengendali apabila terjadi peningkatan suhu di gudang.
2.2 Perancangan Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras dimaksudkan untuk merancang dan menyusun
komponen – komponen yang digunakan dalam pembuatan sistem control gudang penyimpanan biji kopi seperti yang diperlihatkan oleh gambar 2.
Gambar 2 Perancangan Perangkat Keras
Seperti yang ditampilkan pada gambar 2 perancangan perangkat keras dimana sistem membutuhkan beberapa komponen elektronik serta modul – modul yang emnunjang kinerja sistem, komponen yang digunakan adalah mikrokontroler Arduino UNO yang berfungsi untuk mengolah data serta memberikan instruksi, LCD 16X2 digunakan untuk menampilkan data hasil pengolahan yang dilakukan oleh Arduino UNO, sendor DHT11 berfungsi untuk melakukan pendeteksian suhu dan kelembaban, modul wifi ESP8266 berfungsi untuk mengirimkan hasil pengolahan data ke webserver thingspeak, modul relay 4 channel berfungsi untuk mengaktifkan aktuator berupa kipas DC.
2.3 Perancangan Perangkat Lunak
Untuk menunjang kinerja perangkat keras yang sudah dirancang dibutuhkan perancangan perangkat lunak agar sistem dapat bekerja dengan baik dan benar. Perancangan perangkat lunak ditunjukkan pada gambar 3.
Gambar 3 Flowchart Perancangan Perangkat Lunak
Pada gambar 3 ditampilkan flowchart dari perancangan perangkat lunak sistem control suhu dan kelembaban gudang penyimpanan biji kopi. Tahap awal ketika sistem diaktifkan adalah melakukan konfigurasi koneksi ESP8266 untuk memastikan bahwa sudah terhubung dengan Arduino UNO, kemudian ke tahap authentikasi koneksi ESP8266 memastikan untuk terhubung ke titik akses point yang sudah ditentukan nama serta passwordnya, kemudian ke tahap tes pengiriman data yang dilakukan oleh ESP8266 ke webserver, setelah itu ke tahap pendeteksian suhu dan kelembaban yang dilakukan oleh sensor DHT11 yang nantinya dikirimkan ke Arduino UNO untuk diolah, setelah Arduino UNO selesai mengolah data yang dikirimkan DHT11 maka akan ditampilkan ke LCD 16X2 , kemudian apabila nilai yang ditampilkan di LCD ternyata melebihi titik acuan maka aktuator kipas DC secara otomatis diaktifkan oleh Arduino UNO melalui modul relay 4 channel. Setalh itu data yang ditampilkan di LCD akan dikirimkan ke webserver thingspeak oleh modul wifi ESP8266 menggunakan protokol MQTT.
2.4 Perancangan Sistem Menggunakan Protokol MQTT
Dalam hal pengiriman data dari sistem yang ditampilkan di LCD sampai pada ke web server thingspeak dibutuhkan sebuah jalur koneksi yaitu disini sistem menggunakan protokol MQTT. Untuk perancangan sistem menggunakan protokol MQTT ditunjukkan di gambar 4.
Gambar 4 Sitematika Protokol MQTT
Gambar 4 menunjukkan tentang sistematika pengiriman data menggunakan protokol MQTT. Untuk tahapannya adalah sistem yang sudah dibuat bertugas sebagai publisher yang artinya dalah penerbit informasi yang dibutuhkan untuk dikirimkan, kemudian ada bagian broker yang berfungsi untuk menjembatani dalam proses penyesuaian informasi yang akan dikirimkan dan yang akan diterima dimana tugas itu dilakukan oleh server thingspeak, kemudian tahap akhir yaitu tahap webserver thingspeak menerima data yang dikirimkan oleh publisher, tugas sebagai peneriam data disebut dengan subscriber. Dan akhirnya data yang dikirimkan ke web server dapat dipantau oleh user.
2.5 Implementasi Perangkat Keras
Implementasi perangkat keras didasari oleh perancangan yang sudah dilakukan sebelumnya, komponen apa saja yang digunakan dan koneksi antar komponen tersebut. Untuk lebih jelasnya tentang implementasi perangkat keras ditunjukkan pad gambar 5.
Gambar 5 Implementasi Perangkat Keras
Implementasi perangkat keras yang diciptakan sesuai dengan perancangannya ditampilkan di gambar 5. Dari gambar tersebut dapat dilihat koneksi antar komponen yang digunakan menggunakan kabel jumper. Implementasi perangkat keras inilah yang bertugas sebagai publisher dalam sistematika pengiriman data menggunakan protokol MQTT.
3. PENGUJIAN DAN ANALISA 3.1 Pengujian Sensor DHT11
Pengujian yang dilakukan adalah pengujian sensor DHT11 yang bertujuan untuk mengetahui apakah hasil pendeteksian sensor DHT11 sudah akurat dengan acuan peningkatan suhu yang dideteksi. Hasil pengujian ditampilkan pada tabel 1.
Tabel 1 Hasil Pengujian Sensor DHT11
pada tabel 1 ditunjukkan hasil pendeteksian suhu dan kelembaban yang dilakukan oleh sensor DHT11. Dari 10 kali pengujian didapat hasil bahwa sensor DHT11 dapat melakukan pendeteksian setiap peningkatan 1℃ dan dapat mendeteksi perubahan kelembaban sesuai dengan peningkatan suhu, ketika suhu meningkat maka kelembaban menurun begitu sebaliknya.
3.2 Pengujian Sistem otomatis
Pengujian selanjutnya adalah pengujian sistem otomatis yang berperan sebagai sistem control dalam sistem yang dibuat. Sistem otomatis ini berupa aktuator kipas DC yang menggunakan modul Relay 4 chanel untuk pengaktifasiannya.
Hasil dari pengujian sitem otomatis ditunjukkan di tabel 2.
No Nilai Suhu (℃) Kelembaban (%)
1 25℃ 36%
2 26℃ 36%
3 27℃ 35%
4 28℃ 35%
5 29℃ 34%
6 30℃ 34%
7 31℃ 33%
8 32℃ 34%
9 33℃ 33%
10 34℃ 33%
Tabel 2 Hasil Pengujian Sistem Otomatis
Sensor DHT11 sebagai pendeteksi perubahan suhu dapat mendeteksi perubahan setiap ℃ namun agar sistem otomatis bekerja maka dibutuhkan sebuah kondisi peningkatan suhu sebesar 2℃. Setiap meningkat 2℃ maka aktuator yang berupa kipas DC akan otomatis aktif sesuai dengan kondisi yang sudah ditetapkan pada program.
3.3 Pengujian Delay
Tahap pengujian terakhir yaitu pengujian delay, terdapat 2 macam delay yaitu delay sitem dan delay pengiriman data ke webserver. Untuk hasil pengujian delay ditampilkan di tabel 3.
Tabel 3 Hasil Pengujian Delay
Pada gambar 8 ditampilkan pengujian delay setelah melakukan pengujian sebanyak 10kali.
Dari data hasil pengujian sebanyak 10kali tersebut didapatkan waktu rata rata delay antara lain yaitu untuk delay yang dibutuhkan sistem bekerja hingga menampilkan hasil pengolahan data di LCD membutuhkan waktu rata – rata 0,9 detik sedangkan untuk pengiriman data dari sistem ke webserver thingspeakmenggunakan protokol MQTT membutuhkan waktu rata – rata 13,8 detik.
4. KESIMPULAN
Setelah melakukan beberapa macam pengujian antara lain pengujian sensor DHT11, pengujian sistem otomatis, dan pengujian delay dapat diambil kesimpulan bahwa:
− Sensor DHT11 dapat melakukan pendeteksian dan pembacaan perubahan suhu setiap kanaikan 1℃.
− Waktu yang dibutuhkan untuk sistem dapat bekerja hingga memberikan data akhir membutuhkan waktu rata – rata 0.95 detik dan untuk pengiriman data dari sistem yang dilakukan oleh ESP8266 ke webserver thingspeak membutuhkan waktu rata- rata 13.8 detik.
− Sistem otomatis akan diaktifkan oleh mikrokontroler Arduino UNO melalui modul relay 4chanel apabila pendeteksian suhu yang dilakukan sensor DHT11 mengalami peningkatan 2℃, dan menambahkan level aktifasi kipas apabila suhu meningkat 2℃.
1. DAFTAR PUSTAKA
Alfaviega Septian Pravangasta (2018) SISTEM
MONITORING KADAR GAS
BERBAHAYA BERDASARKAN
AMONIA DAN METANA PADA PETERNAKAN AYAM BROILER MENGGUNAKAN PROTOKOL MQTT PADA REALTIME SYSTEM, Fakultas Ilmu Komputer Universitas Brawijaya, Malang
Badan Standarisasi Nasional (2007), KETENTUAN GUDANG KOMODITI PERTANIAN, Standar Nasional Indonesia, Jakarta
Bukhori Thomas Edvan, Rachmad Edison &
Made Same (2016), PENGARUH JENIS
NO Nilai Suhu
LED Kipas 1
Kipas 2
Kipas 3
Kipas 4
1 25 Mati Mati Mati Mati Mati 2 26 Mati Mati Mati Mati Mati 3 27 Mati Mati Mati Mati Mati 4 28 Mati Mati Mati Mati Mati 5 29 Hidup Hidup Mati Mati Mati 6 30 Hidup Hidup Mati Mati Mati 7 31 Hidup Hidup Hidup Mati Mati 8 32 Hidup Hidup Hidup Mati Mati 9 33 Hidup Hidup Hidup Hidup Mati 10 34 Hidup Hidup Hidup Hidup Mati
N o
Waktu Penguji an
Delay penguji an (S)
WEB SERVER (Thingspe ak)
Delay Pengirim an (s)
1 21.44.12 1,22345 5
21.44.27 13.87568 6 2 21.45.10 0.91254
5
21.45.24 13.15484 5 3 21.50.11 1.44581
2
21.50.27 14.62318 5 4 21.56.05 0.85158
5
21.56.20 14.25748 1 5 22.02.21 1.36515
5
22.02.37 14.72311 8 6 22.11.04 1.52154
5
22.11.19 13.52156 4 7 22.15.13 0.72541
5
22.15.28 14.33658 1 8 22.21.03 1.56589
8
22.21.17 12.55694 1 9 22.32.11 1.72154
8
22.32.27 14.36352 1 10 22.32.51 1.73265
9
22.33.06 13.38496 5 Rata-
Rata
0.93525 6
13.87975 6
DAN LAMA PENYANGRAIAN PADA MUTU KOPI ROBUSTA, Budidaya Tanaman Perkebunan Politeknik Negeri Lampung.
Elsera Br Tarigan, Dibyo Pranowo dan Tajul Iflah (2015) TINGKAT KESUKAAN KONSUMEN TERHADAP KOPI CAMPURAN ROBUSTA DENGAN ARABIKA, Teknologi Hasil Pertanian Universitas Syiah Kuala, Aceh
Muhamad Nur Arifin (2017) MONITORING
KADAR GAS BERBAHAYA
BERDASARKAN AMONIA DAN METANA PADA KANDANG AYAM
DENGAN MENGGUNAKAN
PROTOKOL HTTP, Fakultas Ilmu Komputer Universitas Brawijaya, Malang
Muhammad Yan Eka Adiptya & Hari
Wibawanto(2013), SISTEM
PENGAMATAN SUHU DAN
KELEMBABAN PADA RUMAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8, Teknik Elektro Universitas Negeri Semarang, semarang
Ni Putu Ayu Purnamayanti, Ida Bagus Putu Gunadya, dan Gede Arda (2017) PENGARUH SUHU DAN LAMA
PENYANGRAIAN TERHADAP
KARAKTERISTIK FISIK DAN MUTU SENSORI KOPI ARABIKA, Teknologi Pertanian Universitas UDAYANA , Bali Rexsi Nopriyandi dan Haryadi (2017) ANALISIS EKSPOR KOPI INDONESIA , Program Diskusi Ekonomi Pembangunan Fakultas Ekonomi dan Bisnis Universitas Jambi, Jambi
Tony K. Hariadi(2007), SISTEM PENGENDALI SUHU, KELEMBABAN DAN CAHAYA DALAM RUMAH KACA, Teknik Elektro FT Universitas Muhammadiyah ,Yogyakarta
