## IMPLEMENTASI SI-TANI (SMART IRIGASI PETANI) SEBAGAI INOVASI SMART FARMING 4.0 UNTUK PERTANIAN DI WILAYAH PEDESAAN
Mohamad Ridwan, Ari Wijayanti, Rini Satiti, Tri Budi Santoso, Titon Dutono, Hari Wahjuningrat Suparno, Nur Adi Siswandari, Okkie Puspitorini, Moga Kurniajaya,
Karimatun Nisa, Paramita Eka Wahyu Lestari, Fatimah, Thariqo Falsafah,
Muhammad Kholid Saifulloh
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya Korespondensi : Jl. Raya ITS, Keputih, Sukolilo, Kota Surabaya, Jawa Timur - 60111 E-mail: ridwan@pens.ac.id

## Abstrak
Sektor  pertanian  memegang  peranan  strategis  dalam  pembangunan  nasional  di  Indonesia karena berfungsi sebagai penyedia bahan pangan, instrumen pengentasan kemiskinan, penyedia lapangan  kerja,  dan  sumber  pendapatan  masyarakat.  Aspek  yang  penting  di  sektor  pertanian adalah  sistem  irigasi.  Saat  ini  monitoring  saluran  irigasi  yang  dilakukan  masih  menggunakan cara manual. Akibat dari lokasi sawah dan rumah petani yang jauh, hal ini dapat menimbulkan kerugian  materil  dan  mengganggu  pertumbuhan  tanaman.  Pengabdian  masyarakat  ini melakukan implementasi prototipe sistem berbasis teknologi yang mampu memonitor informasi debit  air  pada  saluran  irigasi.  Prototipe sistem  dikonfigurasi  menjadi  sebuah  web  server  yang juga  menyimpan  data  volume  air  dalam  rentang  waktu  yang  telah  ditentukan  dan  dapat dikomunikasikan  menggunakan  wireless.  Komponen  yang  digunakan  dalam  pengujian  ini adalah sensor dan mikrokontroler ESP32 sebagai inti yang menggunakan bahasa pemrograman php  serta  menggunakan  protokol  M2M  untuk  melihat  kondisi  air  secara  realtime.  Sehingga informasi debit air untuk irigasi disimpan pada database dan ditampilkan melalui website. Hasil output yang ditampilkan pada website adalah data debit air dalam bentuk angka dan grafik yang akan  memudahkan  pembacaan.  Hasil  tersebut  diharapkan  dapat  berfungsi  sebagai  monitoring informasi  debit  air  agar  dapat  memudahkan  para  petani  dalam  memonitor  dan  mengontrol masuknya  air  dalam  saluran  irigasi  sehingga  dapat  meningkatkan  produktivitas  pertanian khususnya di wilayah pedesaan.

## Abstract
The  agricultural  sector  plays  a  strategic  role  in  national  development  in  Indonesia  because  it functions as a provider of food, an instrument of poverty alleviation, a provider of employment, and  a  source  of  community  income.  An  important  aspect  in  the  agricultural  sector  is  the irrigation  system.  Currently,  the  monitoring  of  irrigation  channels  is  still  done  manually.  As  a result of the remote location of the rice fields and farmer's houses, this can cause material losses and  interfere  with  plant  growth.  This  community  service  implements  a  prototype  technology- based  system  that  is  able  to  monitor  water  discharge  information  in  irrigation  canals.  The prototype  system  is  configured  into  a  web  server  that  also  stores  water  volume  data  within  a predetermined time span and can be communicated using wireless. The components used in this test  are  sensors  and  an  ESP32  microcontroller  as  the  core  that  uses  the  PHP  programming language and uses the M2M protocol to see realtime water conditions. So that water discharge information  for  irrigation  is  stored  in  the  database  and  displayed  through  the  website.  The output  results  displayed  on  the  website  are  water  discharge  data  in  the  form  of  numbers  and graphs that will make reading easier. These results are expected to function as monitoring water discharge  information  in  order  to  facilitate  farmers  in  monitoring  and  controlling  the  entry  of water  into  irrigation  channels  so  as  to  increase  agricultural  productivity,  especially  in  rural areas.
Kata kunci : Pertanian, irigasi, mikrokontroler, debit air, smart farming, internet of things.

## 1. PENDAHULUAN
Sektor pertanian mempunyai peran  yang  sangat  strategis dalam pembangunan nasional di Indonesia.  Irigasi  merupakan  aspek  yang  sangat  penting  dalam  pembangunan  pertanian  di Indonesia.  Irigasi  merupakan  system  sosio-kultural  masyarakat  sehingga  bersifat  dinamis bergantung  pada  kondisi  lingkungannya  (Reviews  &  Engineering,  2018).  Saat  ini  metode pengairan  air  pada  masyarakat  terbilang  masih  tradisional  atau  masih  manual,  bahkan  petani harus  mengairi  tanaman  satu  persatu  sehingga  tidak  akan  efisien  dalam  hal  energi,  waktu,  dan ketersediaan  air  sehingga  dapat  menurukan  hasil  panen.  Hal  ini  akan  sangat  mengganggu pertumbuhan tanaman dan dapat membuat petani akan mendapatkan kerugian.
Pengabdian  masyarakat  ini  mengimplementasikan  sebuah  prototipe  sistem  berbasis teknologi  yang  mampu  memonitor  informasi  debit  air  untuk  area  pertanian  di  pedesaan. Prototipe sistem dikonfigurasikan menjadi sebuah web server yang juga menyimpan data volume air  kedalam  dalam  rentang  waktu  yang  telah  ditentukan  dan  dapat  dikomunikasikan menggunakan wireless atau wifi. Dari beberapa hal tersebut maka penelitian ini berfungsi untuk memonitori dan mengontrol informasi debit air menggunakan sebuah teknologi. Komponen yang digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  beberapa  sensor  dan  peralatan  elektronik.  Penelitian  ini menggunakan sebuah mikrokontroler yaitu ESP32 sebagai inti, dan menggunakan protokol M2M dapat dimanfaatkan untuk melihat kondisi air secara real- time, informasi debit air untuk irigasi.
Mikrokontroler  ESP32  sendiri  adalah  sebuah  chip  yang  berfungsi  sebagai  pengontrol rangkaian  elektronik  yang  dibekali  dengan  perangkat  Wi-Fi  dan  bluetooth  didalamnya (Darusman, Dahlan, & Hilyana, 2018). Salah satu teknologi komunikasi nirkabel  tersebut yaitu M2M  (Machine  to  Machine)  Communication.  Komunikasi  M2M  itu  sendiri  merupakan komunikasi antar dua perangkat atau lebih yang memiliki kemampuan sama lalu terhubung satu sama lain (Pradana & Sumbodo, 2017). Komunikasi M2M ini juga banyak diaplikasikan untuk pemantauan  suhu,  kelembapan,  kesehatan,  hingga  pengendalian  jarak  jauh.  Komunikasi  pada perangkat M2M pada saat ini banyak menggunakan media komunikasi (Taruna, Abdurohman, & Suwastika,  2015).  Sedangkan  IDE  (Integrated  Development  Environment)  adalah  sebuah perangkat  lunak  yang  nantinya  akan  digunakan  untuk  mengembangkan aplikasi  mikrokontroler mulai  dari  menuliskan  source  program,  kompilasi,  upload  hasil  kompilasi  dan  uji  coba  secara terminal serial (Hadyanto & Amrullah, 2022).
Pembuatan  sistem  monitoring  dan  kontroling  saluran  irigasi  menggunakan  menggunakan sensor  ketinggian  air,  perangkat  mikrokontroller  ESP32,  Software  Arduino,  dan  sistem menggunaan  bahasa  pemrograman  php, Perangkat  ini  dapat  digunakan  untuk memonitori  batas ketinggian  debit  air  irgasi.  Hasil  monitoring  yang  didapat  akan  ditampilkan  kepada  pengguna secara realtime melalui antarmuka aplikasi berbasis web dan akan disimpan kedalam database.
Dengan adanya implementasi alat pada kegiatan penelitian dan pengabdian masyarakat ini diharapkan dapat membantu petani untuk memudahkan dalam memonitoring debit dan level air pada saluran irigasi. Sehingga para petani dapat lebih meningkatkan produktifitas pertaniannya. Tidak  hanya  itu,  rencananya  pemasangan  alat  ini  akan  diimplementasikan  di  wilayah  perairan desa Karangsuko, kecamatan Pagelara, kabupaten Malang  yang mana aliran airnya tidak hanya digunakan  untuk  aliran  irigasi,  tetapi  juga  digunakan  sebagai  pembangkit  listrik  tenaga mikrohidro.

## 2. METODE PELAKSANAAN
Program  pengabdian  masyarakat  dilakukan  beberapa  tahapan  untuk  dapat  menyelesaikan keseluruhan program. Tahapan tersebut yaitu:
1. Survey kebutuhan  untuk  pemasangan  sistem monitoring level  dan  debit  air.  Pada  tahap  ini, akan  dilakukan survey keberadaan  sistem  irigasi  sawah  yang  akan  dipasang  alat monitoring debit air. Hal ini bertujuan untuk mengetahui kebutuhan dalam pembuatan sistem.
2. Proses perakitan komponen elektrik sistem monitoring level dan debit air pada sistem irigasi sawah.  Pada  tahap  ini,  dilakukan  proses  pembuatan  dan  perakitan  komponen  sistem  yang dilakukan di kampus dan uji coba sistem yang dirakit.
3. Pelaksanaan  instalasi sistem monitoring level  dan  debit  air  pada  sistem  irigasi  sawah  di lokasi.  Pada  tahap  ini,  akan  dilakukan  instalasi  dari  semua  komponen  di  tempat  yang  telah ditentukan.  Setelah  dilakukan  instalasi  dilanjutkan  dengan  proses  konfigurasi  perancangan perangkat  keras  ( hardware )  dan  perancangan  perangkat  lunak  ( software )  sebelum  sistem dioperasikan. Setelah pelaksanaan konfigurasi maka dilanjutkan dengan pengujian sistem baik secara teknis dan ketahanan dari operasional sistem.
4. Melakukan evaluasi dan pelaporan kegiatan hasil pengabdian.
Detail  dari  sistem monitoring debit  air  dijelaskan  pada  blok  diagram  yang  ditunjukkan  pada Gambar 1.
Gambar 1. Detail blok diagram sistem
Gambar  1  adalah  proses  bagaimana  sistem  akan  bekerja.  Langkah  yang  dilakukan  pada perancangan  sistem  adalah  membuat  suatu  blok  diagram  sebagai  acuan  dimana  setiap  blok mempunyai fungsi tertentu dan saling terkait sehingga membentuk sistem dari alat yang dibuat. Kemudian  konfigurasi  perancangan  perangkat  keras  ( hardware )  dan  perancangan  perangkat lunak ( software ).
Fungsi masing-masing blok:
1. Waterflow sensor  adalah  alat  yang  digunakan  untuk  mengukur  aliran  suatu  zat  (air  atau gas) dalam luasan penampang tertentu. Pengukuran dengan flow meter akan menghasilkan sebuah nilai yang disebut ‘ flow rate ’ atau dalam bahasa kita disebut ‘debit’ dengan satuan L/h (Liter per hours).
2. Mikrokontroler  ESP32  dianalogikan  sebagai  board  Arduino,  ESP32  Development  Board atau ESP32 Devkit adalah penerus ESP8266, dengan penambahan fitur-fitur baru. Berbeda dengan Arduino Board (UNO), modul ini sudah menyediakan WiFi dan Bluetooth.
Setelah  semua  sistem hardware dibuat,  maka  langkah  berikutnya  adalah  perancangan sistem monitoring berbasis IoT. Pada sistem monitoring ini akan emngirimkan data secara real time setiap  menit,  sehingga  petani  dapat  memantau  kondisi  terkini  dari  aliran  irigasi  yang mengalir  ke  sawah  mereka.  Dengan  demikian,  dengan  adanya  alat  ini  dapat  membantu meningkatkan  produktifitas  petani  di  pedesaan.  Sebelum  pelaksanaan  kegiatan  pengabdian  ini, maka  keseluruhan  sistem  akan  diuji  di laboratorium  komunikasi  digital,  Politeknik  Elektronika Negeri Surabaya untuk memastikan semua sistem terintegrasi dan bekerja dengan baik.
Pelaksanaan  pengabdian  masyarakat  ini  rencananya  akan  dilaksanakan  di  desa Karangsuko,  kecamatan  Pagelaran,  kabupaten  Malang.  Desa  Karangsuko  merupakan  daerah
yang mayoritas penduduknya adalah petani. Aliran irigasi di desa Karangsuko juga sangat cocok untuk penerapan alat monitoring ini.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pembuatan Alat
Pembuatan  alat monitoring  irigasi  dilakukan  di  laboratorium  Komunikasi  Data,  Gedung JJ308, kampus PENS Surabaya. Komponen utama dari alat monitoring irigasi ini adalah ESP32 dan sensor ultrasonic untuk mendeteksi ketinggian level air. Selanjutnya dari nilai ketinggian air ini dilakukan perkiraan nilai debit air saat ini.
𝑄 = 𝑉 𝑥 𝐴 (1)
Dimana Q adalah debit air (m 3 /detik); V adalah kecepatan aliran irigasi (m/s) dan A adalah luas penampang pada intake aliran irigasi (m 2 ).
Selanjutnya  nilai  debit  ini  dikirimkan  ke  web  server  melalui  jaringan  internet  dengan memanfaatkan perriferal Wi-Fi yang ada pada ESP32. Web server yang digunakan pada alat ini adalah menggunakan  platform  Thingspeak.  Kemudian  hasil  monitoring  ini  juga  dapat  dipantau menggunakan aplikasi android.
Gambar 2. Pembuatan alat di laboratorium kampus

## 3.2 Pengujian Alat
Pengujian  alat  dilakukan  untuk  memastikan  apakah  alat  monitoring  ini  bekerja  sesuai dengan  yang  diharapkan  sebelum  dipasang  di  site.  Pengujian  ini  meliputi  pengujian mikrokontroler, pengujian sensor dan pengujian photovoltaic sebagai sumber  untuk mensupplai perangkat.
Gambar 3. Script hasil pengujian alat di lab JJ308

## 3.3 Pemasangan Alat
Pemasangan  alat  dilakukan  di  desa  Karangsuko,  kecamatan  Pagelaran,  kabupaten Malang.  Kegiatan  ini  dilakukan  pada  tanggal  3  September  2022.  Alat  ini  dipasang  pada  aliran sungai  Bureng  1  yang  mana  aliran  ini  mnegairi  sawah  di  desa  Karngsuko  seluas  25  hektar. Aliran sungai di desa Karangsuko ini berasal dari 3 sumber mata air, sumber sira, sumber maron dan  sumber  jeruk.  Aliran  sumber  maron  dimanfaatkan  oleh  warga  untuk  pariwisata  dan  airnya digunakan  untuk  air  bersih  warga  sekitar.  Aliran  sumber  jeruk  digunakan  warga  untuk menggerakkan generator mikrohidro, yang listriknya digunakan untuk menggerakkan pompa air bersih ke rumah-rumah warga. Sedangkan sumber sira dimanfaatkan untuk irigasi pertanian.
Gambar 4. Pemasangan alat di aliran irigasi sungai bureng 1, Desa Karangsuko
Setelah pemasangan alat dilakukan monitoring dengan menggunakan aplikasi smartphone dan website .
(a)
(b)
Gambar 5. (a) Monitoring menggunakan apliaksi smartphone ; (b) monitoring menggunakan website

## 3.4 Diseminasi
Kegiatan  diseminasi  dilakukan  di  balai  Desa  Karangsuko,  Kecamatan  Pagelaran, Kabupaten  Malang.  Kegiatan  ini  dihadiri  oleh  perangkat  desa,  kuwowo,  serta  gabungan kelompok  tani  desa  Karangsuko.  Selain  penyerahan  alat  monitoring  irigasi  kepada  pihak  desa Karangsuko, kegiatan ini juga diisi dengan diskusi terkait permasalahan yang sekarang dihadapai oleh desa Karangsuko khususnya di bidang pertanian dan pengairan.
Gambar 6. Diseminasi alat monitoring irigasi di Desa Karangsuko, Kecamatan Pagelaran,

## Kabupaten Malang

## 4. KESIMPULAN
Dari  hasil  pengabdian  kepada  masyarakat  melalui  implementasi  implementasi  SI-Tani sebagai inovasi smart farming 4.0 untuk pertanian di industri plastik kawasan Pergudangan Jaya Park,  Kecamatan  Krian,  Kabupaten  Sidoarjo  berjalan  dengan  lancar  dan  baik.  Perwakilan pekerja dan tim berharap dapat dimanfaatkan dan berguna untuk mengatasi permasalahan yang ada pada pabrik. Kegiatan semacam ini diharapkan dapat dilakukan kembali pada lokasi sektor industri lain yang membutuhkan.

## DAFTAR PUSTAKA
Darusman,  A.  D.,  Dahlan,  M.,  &  Hilyana,  F.  S.  (2018).  Rancang  Bangun  Prototype  Alat Penjemur  Pakaian  Otomatis  Berbasis  Arduino  Uno. Simetris:  Jurnal  Teknik  Mesin, Elektro Dan Ilmu Komputer , 9 (1), 513–518. https://doi.org/10.24176/simet.v9i1.2077
Hadyanto,  T.,  &  Amrullah,  M.  F.  (2022).  Sistem  Monitoring  Suhu  Dan  Kelembaban  Pada Kandang  Anak  Ayam  Broiler  Berbasis  Internet  of  Things. Journal  Teknologi  Dan Sistem Tertanam , 03 , 9–22.
Pradana,  D.,  &  Sumbodo,  B.  A.  (2017).  Rancang  Bangun  M2M  (Machine-to-Machine) Communication  Berbasis  6LoWPAN. IJEIS  (Indonesian  Journal  of  Electronics  and Instrumentation Systems) , 7 , 93. https://doi.org/10.22146/ijeis.18087
Reviews, H., & Engineering, C. (2018). 677-1443-1-Pb, 29–34.
Taruna, A. P., Abdurohman, M., & Suwastika, N. A. (2015). Pemanfaatan Komunikasi Machine- to-Machine ( M2M ) Untuk Prototipe Peringatan Dini Kebakaran Hutan. E-Proceeding of Engineering , 2 (1), 1206–1216.