https://ojs.uniska-bjm.ac.id/ 449
MONITORING KUALITAS AIR DAN KADAR NUTRISI TANAMAN HIDROPONIK BERBASIS INTERNET OF THINGS
(IoT)
1Arafat,2 Silvia Ratna, 3Wagino
1,2,3 Program Studi Teknik Infrormatika, Fakultas Teknologi Informasi, UNISKA
Email :
aaruniska@gmail.com, via.borneo@gmail.com, ginouniska@gmail.com
Informasi Artikel:
Submit: 10-10-2023; Accepted: 10-10-2023; Published: 12-10-2023 Doi : http://dx.doi.org/10.31602/tji.v14i3.12755
ABSTRAK
Tanaman dengan hasil tinggi dan berkualitas tinggi sangat penting dalam pertanian modern, hai ini hanya dapat dicapai dengan teknologi pertanian cerdas yang digunakan untuk membuat pertanian lebih cerdas dalam penerapannya dengan mengendalikan parameter-parameter kandungan nutrisi pada tanaman hidroponik.
Pemantauan manual dalam praktiknya merupakan tugas yang sangat seringkali terabaikan yang menyebabkan tanaman dapat mati jika tidak dilakukan perawatan yang tepat.
Monitoring nutrisi hidroponik atau kadar ppm dalam bak penampungan air, suhu air dan kelembapan dilakukan dengan menghubungkan sensor dan aktuator ke Esp32. Pemeliharaan dan monitoring otomatis dilakukan dengan teknologi IoT yang digunakan untuk mentransfer dan mengambil data ke aplikasi android yang digunakan untuk mengkomunikasikan status sistem hidroponik pada saat ini kepada pengguna melalui penggunaan internet ke smartphone mereka dengan aplikasi blynk.
Kata kunci : ESP32, hidroponik, smartphone, blynk
PENDAHULUAN Latar Belakang
Di beberapa daerah di Indonesia, hidroponik digunakan sebagai budidaya untuk menanam tanpa menggunakan lahan dan memanfaatkan air dengan mengedepankan kebutuhan nutrisi tanaman. Dalam penerapannya metode hidroponik akan lebih efisien jika dilakukan pada daerah dengan ruang hijau yang terbatas. Metode
hidroponik yang menerapkan aliran nutrisi secara konstan dan terdapat genangan setengah jalan dari diameter pipa yang menggenangi akar tanaman adalah jenis hidroponik Deep Flow Technic (DFT) (Efimov et al., 2012).
Namun kegagalan hidroponik DFT sering terjadi pada saat proses pertumbuhan tanaman, hal ini disebabkan kurangnya pemantauan unsur-unsur pertumbuhan tanaman seperti sirkulasi air, intensitas cahaya,
https://ojs.uniska-bjm.ac.id/ 450 kelembaban, suhu yang menyebabkan
tanaman tidak dapat tumbuh secara maksimal. Sehingga diperlukan sebuah sistem untuk memonitoring tanaman pada tanaman hidroponik berbasis IOT untuk mengantisipasi perubahan elemen pertumbuhan tanaman (Efimov et al., 2012).
Salah satu faktor penting yang sangat menentukan dalam proses bercocok tanam adalah dari media tanamnya. Pertumbuhan tanaman sangat diperngaruhi oleh media tanamnya pada akhirnya akan mempengaruhi hasil produksi tanaman tersebut. Media tanam sendiri berfungsi untuk menahan posisi tanaman, memberikan nutrisi serta menyediakan tempat untuk akar tanaman agar tumbuh dan berkembang Saat ini budidaya tanaman secara organik sangat banyak diterapkan di daerah – daerah untuk mendapatkan hasil tanaman yang lebih berkualitas karena proses penanamannya tidak memakai tambahan pupuk kimia, pestisida dan obat – obatan lainnya (Efimov et al., 2012). Hidroponik merupakan salah satu budidaya menanam tanaman dengan memanfaatkan air dengan menekankan kebutuhan nutrisi pada tanaman dan tidak menggunakan tanah.
Ruang hijau yang terbatas membuat hidroponik lebih efisien dalam budidaya tanaman.
Hal ini menjadikan metode hidroponik merupakan salah satu solusi pertanian di daerah perkotaan. Pada umumnya metode hidroponik yang dilakukan menggunakan media air, dimana kondisi air yang perlu diperhatikan adalah pasokan air, oksigen dan nutrisi. Selain itu suhu dan kelembaban lingkungan harus terjaga dan sesuai dengan tanaman.
Pengontrolan nutrisi, suhu air, volume air nutrisi, suhu lingkungan dan kelembaban untuk sistem hidroponik masih dilakukan secara manual ataupun konvensional.
Masyarakat di daerah perkotaan yang ingin mengimplementasikan metode hidroponik dalam bercocok
tanam memiliki kendala dalam mengontrol dan monitoring kondisi tanaman mereka. Hal ini menyebabkan tidak sedikit dari mereka yang gagal ketika mencoba melakukannya.
Dengan permasalahan tersebut, diperlukansolusi agar dapat bercocok tanam dengan baik tanpa harus mengorbankan kesibukan lainnya.
Salah satu teknik bercocok tanaman hidroponik yang modern ialah menggunakan teknologi IoT (Internet of Things Dengan menerapkan IoT, kita dapat memangun teknologi yang bekerja secara jarak jauh yang lebih praktis untuk dikontrol kapanpun (Gupta & Johari, 2019). Pada proposal penelitian ini, dibangun sistem monitoring tanaman hidroponik berbasis Internet of Things menggunakan ESP32 dan Sensor DFRobot Analog Electrical Conductivity Sensor Meter serta sensor suhu waterproof DS18B20 yang bertujuan untuk memonitor kadar ppm dan suhu pada bak penampung nutrisi hidroponik.
METODE PENELITIAN Tahapan Penelitian
Metode penelitian yang digunakan pada proposal penelitian ini adalah metode eksperiment. Penelitian ini dilakukan berdasarkan tahapan-tahapan penting yang dikerjakan dengan berorientasikan kepada indikator keberhasilan dalam menghubungkan esp32 dengan sensor Analog Electrical Conductivity Sensor dan sensor suhu DS18B20 sehingga dapat digunakan untuk menyelesaikan permasalahan multi objektif. Untuk dapat mencapai, indikator tersebut, maka tahapan- tahapan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Analisa masalah, dalam hal ini kebutuhan menganalisa permasalahan yang akan diteliti mengenai kesuburuan tanah.
2. Analisa kebutuhan, dalam hal ini segala kebutuhan dalam meneliti baik dari jurnal, buku,
https://ojs.uniska-bjm.ac.id/ 451 literatur-literatur, alat dan
bahan.
3. Mendesain alat yang akan
dibangun dengan
menggunakan esp32 dan sensor Analog Electrical Conductivity Sensor serta sensor suhu DS18B20.
4. Menguji alat dengan kode program yang dibuat.
5. Membuat laporan dan menyimpulkan hasil penelitian Alat dan Bahan
Dalam perencanaan dan pembuatan Monitoring Kualitas Air Dan Kadar Nutrisi Tanaman Hidroponik Berbasis Internet Of Things (IoT) menggunakan esp32 sebagai controller dan Analog Electrical Conductivity Sensor sebagai sensor untuk mendeteksi kadar nutrisi didalam bak penampung serta sensor suhu DS18B20 untuk mendeteksi suhu nutrisi hidroponik di dalam bak penampung. Bahan yang digunakan meliputi :
a. Perangkat Keras 1. Esp32
2. Sensor Analog Electrical Conductivity
3. Sensor DS18B20 4. Display LCD
b. Software yang digunakan untuk pembuatan sistem:
1. Arduino IDE 2. Blynk 3. Fritzing Perancangan Sistem
Monitoring Kualitas Air Dan Kadar Nutrisi Tanaman Hidroponik Berbasis Internet of Things (IoT) memiliki langkah-langkah sebagai berikut :
1. Pengendali yang digunakan adalah Modul IoT ESP32 2. Analog Electrical Conductivity
digunakan untuk membaca ppm dan EC pada bak penampung hidroponik .
3. Sensor DS18B20 digunakan untuk membaca nilai suhu pada
bak penampung nutrisi hidroponik
4. LCD 16x2 yang digunakan untuk menampilkan nilai ppm, EC dan nilah suhu pada bak penampung hidroponik
5. Software yang digunakan adalah Arduino IDE untuk pemrograman modul ESP32 6. Blynk sebagai server Internet of
Thing
Gambar 3. 1 Alur Kerja Sistem Nutrisi Hidroponik
Dalam pembuatan nutrisi hidroponik dapat menyesuaikan dengan kebutuhan jumlah tanaman yang akan ditanam dalam sistem hidroponik, jika dalam sekala rumahan atau konsumsi sendiri pupuk yang dibutuhkan tidak terlalu banyak dan bahan yang akan digunakan tidak susah didapat, sebelum menjelaskan berapa takarannya, kami akan menerangkan apa saja yang dibutuhkan dalam pembuatan nutrisi hidroponik ini.
Unsur-unsur yang dibutuhkan tanaman yaitu unsur makro dan mikro, jika unsur tersebut terpenuhi alhasil tanaman akan tumbuh dengan baik. Di dalam penanaman tanaman hidroponik unsur makro lebih dibutuhkan atau kebutuhan unsur makro lebih banyak dibandingkan dengan metode tanam dengan media tanah, yang harus terpenuhi dalam sistem tanaman
Sensor Analog Electrical Conductivity
Sensor DS18B20
https://ojs.uniska-bjm.ac.id/ 452 hidroponik yaitu unsur makro seperti
Ca ( kalsium ), K ( kalium ), P ( fosfor ), N ( nitrogen ), S ( sulfur ), dan Mg ( Magnesium ). Sedangkan untuk unsur mikronya seperti Mn ( Mangan ), Fe ( Besi ), B ( Boron ), Ci ( klor ), dan Mo ( Molibdenum ).
Pada Nutrisi (hara) yaitu Nitrogen dibutuhkan saat tanaman bertumbuh atau saat awal bertunas dan saat daun terbentuk. Fosfat diberikan saat tanaman membutuhkan nutrisi hal ini untuk menumbuhkan akar tanaman sehingga nantinya tanaman menyerap nutrisinya dengan akar tersebut.
Kalium berfungsi pada proses peralihan fase vegetatif ke face reproduktif atau pembentukan buah, termasuk kebutuhan yang penting saat proses fotosintesis. Berikut adalah ppm yang di hasilkan untuk 100 liter air dari 9 unsur bahan yang digunakan akan menghasilkan EC 1,800 ppm. Nutrisi yang di buat pada gambar 3.2 adalah untuk tanaman selada.
Gambar 3. 2 Bahan nutrisi hidroponik dan nilai EC yang di
hasilkan
HASIL DAN PEMBAHASAN Prinsip Kerja Alat
Cara kerja dari alat adalah:
Monitoring Kualitas Air Dan Kadar Nutrisi Tanaman Hidroponik Berbasis Internet of Things (IoT) Pada Tanaman hidroponik memiliki 2 (dua) fungsi
yaitu untuk mendeteksi kadar ppm pada nutrisi hidroponik dengan menggunakan sensor DFRobot Gravity. Kondisi nutrisi hidropik dalam bak penampungan akan dibaca nilai ppm nya di tampilkan pada layar LCD dan smartphone Android. Fungsi yang kedua adalah menampilkan nilai suhu di dalam air pada layar LCD dan smartphone Android dengan sensor DS18B20.
Flowchart
Gambar 4. 1 Alur proses alat monitoring suhu dan ppm tanaman
hidroponik
Pembacaan Program Sofware akan berlangsung Otomatis ketika Tombol Start ditekan kemudian Inisialisasi Aktuator berjalan dan pembacaan DFRobot Gravity. Pada pembacaan Sensor tersebut akan di Proses dan di Inisialisasi pada ESP32. Dalam proses tersebut data yang dapat di baca Sensor di kirim menggunakan Modul ESP 32 .Dalam proses tersebut ESP32 akan mengontrol jika DFRobot Gravity membaca nilai ppm dalam bak penampungan nutrisi hidrioponik, jika nilai ppm > 800 maka akan megirimkan notifikasi ke . Selanjutnya pompa akan mati jika sudah mencapai nilai tersebut.
https://ojs.uniska-bjm.ac.id/ 453 Perancangan Hardware
Sistem ini dirancang untuk Mengukur nilai ppm dan suhu pada bak penampung nutrisi hidroponik.
Gambar 4. 2 Rancangan alat monitoring suhu dan ppm tanaman
hidroponik Cara kerja alat:
Sensor Analog Electrical Conductivity akan mendeteksi nilai ppm di dalam bak penampung nutrisi hidroponik dan juga sensor DS18B20 akan membaca nilai suhu didalam air. Hasil dari pembacaan nilai ppm nutrisi hidroponik akan di kirimkan ke ep32 selanjutnya akan di kirimkan ke blynk dan di tampilkan hasilnya serta akan di tampilkan di layar LCD nilai ppm nya.
Alat ini hanya untuk memonitor nilai ppm pada nutrisi hidroponik, jika nilai ppm di bawah parameter yang sudah di tentukan maka akan muncul notifikasi pada smartphone android dan jika nilai ppm melebihi batas ambang nilai ppm maka akan mengirimkan notifikasi juga.
Berikut adalah table maping pin out esp32 dan sensor-sensor yang
digunakan:
Tabel 4. 1 ESP32 pin out maping dan sensor yang digunakan No. ESP32
/ Pin
Analog Electrical Conductivity
DS18B20 LCD
1. 3.3v - - -
2. 5v 5v 5v 5v
3. Gnd Gnd Gnd Gnd
4. D25 Data -
5. D36 S - -
8. D22 - - SCL
9. D21 - - SDA
Kalibrasi Sensor TDS (Sensor TDS/SEN0244 Gravity Analog TDS) Pengujian sensor TDS menggunakan sensor TDS dari DF-Robot ini akan dibandingkan dengan alat manual pembacaan TDS yaitu TDS Meter.
Berikut data dari hasil pengujian dengan pengujian 10 larutan dengan nilai ppm yang berbeda.
Tabel 4. 2 Kalibrasi TDS Sensor N
o.
Jenis Cair
an
Sens or TDS
TDS Met
er
Err or (%) 1. Larut
an 1
87 97 10,3 1 2. Larut
an 2
245 244 0,41 3. Larut
an 3
252 258 2,33 4. Larut
an 4
382 374 2,14 5. Larut
an 5
427 457 6,56 6. Larut
an 6
584 607 3,79 7. Larut
an 7
608 562 8,19 8. Larut
an 8
736 646 13,9 3 9. Larut
an 9
752 745 0,93 10
.
Larut an 10
766 797 0,26 Rata-Rata Error (%) 4,8
% Dari data pada tabel diatas didapatkan nilai error atau kesalahan dari kedua alat dari rumus berikut.
Error =
Nilai Sensor TDS− Nilai TDS Meter
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑇𝐷𝑆 𝑀𝑒𝑡𝑒𝑟 𝑥 100
Berikut perhitungan rata-rata error pada nilai TDS diatas:
https://ojs.uniska-bjm.ac.id/ 454 Rata-rata Error = ∑ 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟
∑ 𝑈𝑗𝑖 𝐶𝑜𝑏𝑎
= 4,08
10
= 4,8
Hasil dari pengujian sensor TDS dengan TDS Meter menggunakan 10 larutan
berbeda mendapatkan nilai rata-rata error 4,8%.
Hasil Perakitan Hardware
Pada gambar 4.5 terdapat dua buah probe yaitu probe untuk mengukur ppm dan probe untuk mengukur suhu pada box penampung nutrisi hidroponik.
Hasil nilai ppm dan suhu akan di tampilkan pada layar LCD.
Gambar 4. 3 Hasil Perakitan Hardware Monitoring Pengujian Alat
Pengujian Koneksi
Tujuan pengujian ini adalah untuk memastikan bahwa Modul ESP32 bekerja dengan baik. Pengujian yang pertama dilakukan adalah memeriksa apakah modul esp32 dapat terkoneksi ke jaringan Wi-Fi / Access point yang menyediakan akses internet. Pengujian dilakukan dengan menyalakan alat dan menunggu sampai terhubung dengan Access Point atau jaringan Wi-Fi yang telah disetting sebelumnya.
Gambar 4. 4 Pengujian koneksi esp32 ke internet melalui serial
monitor
Pengujian Alat Pada Bak Penampung Hidroponik
Untuk memonitoring suhu dan ppm pada bak penampung hidroponik di pasang sensor TDS/SEN0244 Gravity Analog TDS dan DS18B20. Sensor TDS berfungsi untuk mengukur nilai ppm atau EC pada bak penampung apakah nilainya kurang dari batas ambang atau melewati. Sensor DS18B20 berfungsi untuk mengukur suhu yang ada di dalam bak penampung hidroponik. Nilai kadar nutrisi dan suhu akan di tampilkan di layar LCD yaitu nilai ppm, EC dan suhu.
Gambar 4. 5 Pengujian Alat Pada Bak Penampung Hidroponik Pengujian Internet of Things
Pada gambar 4.5 merupakah hasil pembacaan sensor melalui aplikasi blynk yang terhubung dengan internet
https://ojs.uniska-bjm.ac.id/ 455 dan hasilnya juga bisa dilihat melalui
layar LCD.Dimana hasil yang ditampilkan melalui aplikasi blynk dan layar LCD tidak ada perbedan angka yang dihasilkan. Nilai yang itampilkan adalah nilai TDS, nilai EC dan nilai suhu.
Gambar 4. 6 Hasil tampilan pada aplikasi blynk
KESIMPULAN
Dari hasil pembahasan yang dilakukan pada penelitian yang berjudul Monitoring Kualitas Air dan Kadar Nutrisi Tanaman Hidroponik Berbasis Internet of Things (IoT)” maka dapat diambil kesimpulan bahwa implementasi konsep IoT pada tanaman hidroponik menghasilkan sebuah perangkat yang dapat melakukan monitoring tanaman hidroponik dari jarak jauh dan juga membantu dalam pengecekan kondisi nutrisi dan suhu. Berdasarkan hasil pengujian, board ESP32 dapat mengirimkan data ke server dengan lancar. Semua datadata sensor terkirim dengan baik ke server Blynk Cloud dengan menampilkan data di smartphone android.
SARAN
Berdasarkan penelitian yang dilakukan diatas, masih terdapat banyak kekurangan saat melakukan penelitian.
Sehingga penulis mempunyai saran
untuk melakukan penelitan lanjutan sebagai berikut :
1. Penelitian ini hanya memonitoring kadar ppm dan suhu saja, perlu membuat sistem untuk mengatur kadar ppm nya dan suhu pada bak penampung nutrisi.
2. TDS meter (manual) yang digunakan untuk kalibrasi terkadang kurang akurat sehingga sulit mendapatkan nilai perbandingan antara nilai sensor dan TDS meter (manual).
DAFTAR PUSTAKA
Al Tahtawi, A. R., dan Kurniawan, R.
2020. Kendali pH untuk Sistem IoT Hidroponik Deep Flow Technique berbasis Fuzzy Logic Controller. Jurnal Teknologi dan Sistem Komputer. Vol 8, No 4.
A.K. Gupta dan R. Johari. 2019. IOT based Control System. 2019 4th
Int. Conf.
Internet Of Things Smart Innov.
Usages. Pp. 1-5.
DFRobot. (n.d.). Analog Electrical Conductivity Sensor. Retrieved February 10, 2023, from https://rdd-
tech.com/product/analog- electrical-conductivity-sensor- meter-v2-k10. Diakses 10 Februari 2023.
Efimov, I., Salama, G., Sri Ayuni, L. O.
S., Prawiroredjo, K., Maulana, A., Tirtamihardja, S. H., Tjahjadi, G., Fathurrahman, I., Saiful, M., Samsu, L. M., Yuniarti, Y., Katu, U., & Wahyudi, U. & A. (2012).
Sistem Monitoring Tanaman Hidroponik Berbasis Iot (Internet of Thing) Menggunakan Nodemcu ESP8266. Jurnal Teknologi Elekterika, 2(2), 516–522.
https://ojs.uniska-bjm.ac.id/ 456 http://tunasbangsa.ac.id/ejurnal/in
dex.php/jsakti/article/view/243 Fuad, Ahmad Nur dan Muhammad
Syariffuddien Zuhrie. 2018.
Rancang Bangun
Sistem Monitoring dan Pengonrolan PH Nutrisi Pada
Hidroponik Sistem
Nutrient Film Technique (NFT) Menggunakan Pengendali PID Berbasis
Arduino UNO. Program Studi Teknik Elektro. Universitas Negri Surabaya,
Surabaya. Jurnal. Vol 8, No 2.
Rahayu, Kusumaning, Reny, Wahyu.
2008. Perancangan Aplikasi
Sistem Pakar
untuk Mendiagnosa Defisiensi Nutrisi Tanaman Pada Hidroponik Pertanian
Berbasis Web [Skripsi]. Surabaya:
Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Rodiah, Ida Syamsu. 2014.
Pemanfaatan Lahan Dengan
Menggunakan Sistem
Hidroponik. Universitas Tulungagung, Bonorowo. Jurnal.
Vol 1.
Vines, Ayudyana dan Asrizal. 2019.
Rancang Bangun Sistem
Pengontrolan pH
Larutan Untuk Budidaya Tanaman Hidroponik Berbasis Internet Of Things.
Pillar Physics, Vol. 12. Desember 2019, 53-60.
