## Sistem Pengusir Hama Burung dan Hama Tikus Pada Tanaman Padi Berbasis Raspberry pi
Robby Juniansyah Arifandi 1 , Mochammad Junus 2 , Mila Kusumawardani 3
1,2,3 Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, Indonesia
1 robbyjuniansyah647@gmail.com , 2 mochammad.junus@polinema.ac.id , 3 mila.kusumawardani@polinema.ac.id
Abstract — Pests are one of the main enemies of rice farmers who at any time can attack crops. The impact of rice pest attacks can reduce the production of rice crops, causing crop yields to decline. One of the pests that often unsettling rice farmers is bird pests (Passer spp.) and rats (Hundred argentiventer), the pest attack is determined by the state of the climate, and the unwise use of insecticides and the ma n ual expulsion of pests takes a lot of time.  To reduce the above problems in this study will develop new innovations in agriculture, through The Repellent Tool Automatically is one way to help rice farmers to pollute the environment and expulsion manually. In this tool is installed a micro controller raspberry pi 3 as a link between the pear sensor and the camera module, in addition raspberry pi 3 is integrated with the smartphone application in real-time for the process of monitoring the presence of pests and using speakers to repel pests. The test results obtained by rat pests are disturbed when the speakers emit an ultrasonic wave frequency of 34-45KHz and bird pests will be disturbed if the speakers emit a frequency of 60kHz. The PIR sensor can detect the presence of rat pests with a vulnerable distance of 5-50cm, while the camera detects  the movement of  bird  groups  and  gets an  accuracy  percentage  of  44.4%  of  the test  results  and an average delay  of 1.08 seconds.
Keywords — Pest, Ultrasonic Waves, PIR sensor, Camera .
Abstrak —Hama  merupakan  salah  satu  musuh  utama  para  petani  padi  yang  setiap  saat  bisa  menyerang  tanaman.  Dampak  dari serangan hama padi dapat mengurangi produksi tanaman padi sehingga menyebabkan hasil panen menurun. Salah satu hama yang kerap  meresahkan  petani  padi  adalah  hama  burung  (Passer  spp.)dan  tikus  (Ratus  argentiventer),  terjadinya  serangan  hama  ini ditentukan  oleh  keadaan  iklim,  dan  penggunaan  insektisida  yang  tidak  bijaksana  dan  pengusiran  hama  secara  maual  yang membutuhkan banyak waktu.  Untuk mengurangi masalah diatas pada penelitian ini akan mengembangkan inovasi baru dalam bidang pertanian,  melalui  Alat  Pengusir  Hama  Secara  Otomatis  merupakan  salah  satu  cara  untuk  membantu  para  petani  padi  untuk pencemaran  lingkungan  dan  pengusiran  secara  manual.  Pada  alat  ini  dipasang  sebuah  mikro  kontroler  raspberry  pi  3  sebagai penghubung antara sensor pir dan kamera, selain itu raspberry pi 3 di integrasikan dengan aplikasi smartphone secara realtime untuk proses  monitoring  keberadaan  hama  dan  menggunakan  speaker  untuk  mengusir  hama.  Hasil  pengujian  yang  didapat  hama  tikus terganggu  ketika speaker  mengeluarkan frekuensi gelombang ultrasonik 34-45KHz dan  hama  burung akan terganggu jika speaker mengeluarkan frekuensi 60kHz. Sensor PIR dapat mendeteksi keberadaan hama tikus dengan rentan jarak 5-50cm, sedangkan kamera deteksi gerakan kelompok burung dan mendapatkan persentase akurasi hasil pengujian 44,4% dan rata – rata delay 1.08 detik
Kata kunci— Hama, Gelombang Ultrasonik, Sensor PIR, Modul Kamera.

## I. PENDAHULUAN
Indonesia  merupakan  negara  agraris  yang  sebagian  besar lahan  digunakan  untuk  pertanian.  Pada  sektor  pertanian Indonesia  memiliki  beragam  jenis  tanaman,  hal  ini  didukung kondisi  iklim  tropis  yang  berbeda,  dalam  bidang  tanaman pangan  di  Indonesia  memiliki  tanaman  unggul  seperti  padi, jagung, kedelai, kedelai, kacang tanah, ubi kayu dan berbagai jenis faritas  yang lain.[1]  Produktivitas tanaman padi sebagai jenis  tanaman  pangan  yang  paling  dibutuhkan  di  Indonesia, berdasarkan  Badan  Pusat  dan  Statistika  (BPS)  total  produksi beras  di  Indonesia  dari  Januari-Desember  2018  diperkirakan mencapai 32,42 juta ton sedangkan konsumsi beras domestik mencapai 29,57 juta ton[2]. Namun, untuk tiga bulan terakhir tahun  2018  produksi  beras  diperkirakan  turun  dan  hanya mencapai 3,94 juta ton sementara konsumsi sebesar 7,45 juta ton sehingga terjadi defisit sekitar 3,51 juta ton[3].
Salah  satu  faktor  penyebab  defisit  pada  beberapa  bulan diakibatkan  oleh  serangan  hama,  tanaman  padi  di  Indonesia sudah  rentan  (lemah)  terhadap  serangan  hama.  Hama  utama yang sering merusak padi diantara lain seperti burung dan tikus
sehingga  petani  merasakan  perlunya  penanggulangan  atas adanya hama tersebut. Untuk  mengurangi intensitas serangan hama padi maka diperlukan sarana yang mendukung agar dapat mencapai  hasil  yang  mencukupi  kebutuhan  nasional  dalam bidang pangan dan meningkatkan perekonomian nasional. Saat ini sudah banyak alat mekanik yang digunakan untuk mengusir hama tanaman padi.
Dari  permasalahan  tersebut  akan  dibuat  sistem  telekontrol pengusir  hama.  Dengan  menggunakan  kamera  untuk mendeteksi adanya burung  dan sensor PIR untuk mendeteksi pergerakan  tikus.  Ketika  kamera  dan  sensor  PIR  mendeteksi adanya  hama,  dalam  hal  ini  adalah  burung  dan  tikus  maka ketika  terdeteksi  adanya  hama  secara  otomatis  sistem  akan mengaktifkan  gelombang  ultrasonik.  Frekuensi  gelombang ultrasonik  yang  digunakan  dengan  rentang  1khz  -  72khz  , sehingga  suara  speaker  menyebar  ke  segala  arah  yang  dapat menggangu pendengaran hama, dan menggunakan rasbperry pi 3 sebagai kontrol utama hardware. Selain itu terdapat aplikasi android  yang  terintegrasi  dengan  perangkat  hardware.  Ketika hama terdeteksi maka langsung mengirimkan notifikasi kepada
Smartphone  pemilik  sawah  yang  memudahkan  monitoring tanaman padi dari serangan hama tikus dan burung.

## II. METODE
Bagian ini menjelaskan secara rinci tentang penelitian yang dilakukan.

## A. Blok Diagram Sistem
Rancangan yang akan dilakukan pada penelitian ini akan ditunjukkan pada Gambar 1.

## Gambar 1. Blok diagram sistem
Gambar  1  menjelaskan  tentang  diagram  blok  sistem pada penelitian ini ;
 Sensor  HC-SR501  digunakan  sebagai  pendeteksi keberadaan  tikus  pada  tanaman  padi  di  area persawahan.
 Modul  Kamera  Ov76  digunakan  sebagai  pendeteksi keberadaan  burung  yang  merusak  tanaman  padi  di area persawahan.
 Raspberry Pi 3 berfungsi sebagai pusat kontrol utama yang mengolah dan menjalankan semua proses hasil output  dan  hasil  input.  Selain  itu  juga  terkoneksi dengan wifi agar dapat diintegrasikan dengan aplikasi yang terinstal pada handphone.
 Speaker  sebagai  output  yang  menghasilkan  audio gelombang  ultrasonik  sehingga  dapat  mengganggu pendengaran hama burung dan tikus.
 Smartphone  berfungsi  untuk  menerima  notifikasi adanya hama tikus dan burung yang merusak tanaman padi.

## B. Perencanaan Hardware
Pada perencanaan hardware gambar 2 menunjukkan skema rangkaian  dari  alat  pengusir  hama  padi,  untuk  mendeteksi pergerakan  hama  tikus  menggunakan  sensor  pir  dan  dapat diaktifkan dengan cara menghubungkan pin output sensor pir dengan pin gpio 18 pada raspberry pi. Modul kamera terhubung dengan  port  usb  pada  raspberry  pi  agar  dapat  mendeteksi keberadaan hama burung pada area persawahan.

## Gambar 2 Perancangan desain hardware
Hasil output dikontrol menggunakan relay yang bertugas sebagai switching menggunakan pin digital pada raspberry pi diantaranya,  pin  gpio23  merupakan  relay  untuk  speaker pengusir  hama  tikus,  pin  gpio  24  digunakan  sebagai  relay spekaer pengusir hama burung. Data dari sensor pir dan modul kamera  yang  terhubung  ke  raspberry  pi  akan  dikirimkan  ke firebase sehingga dapat diakses menggunakan smartphone.
C. Perencanaan Aplikasi

## Gambar 3. Halaman awal
Gambar 3 menunjukkan rancangan desain aplikasi yang dibuat pada sistem adalah:
Aplikasi  sistem  monitoring  pengusir  hama  padi  ini  dapat mendeteksi  dua  jenis  hama,  pertama  mendeteksi  hama keberadaan  hama  burung  dan  kedua  mendeteksi  keberadaan hama tikus. Proses pengambilan data pada aplikasi ini seacara real  time  sehingga  keberadaan  hama  tikus  dan  burung  dapat dimonitoring setiap waktu oleh petani padi.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Rangkaian Hardware
Gambar  4  menunjukkan  rangkain  pengusir  hama  tikus. Dalam  rangkaian  tersebut  terdiri  dari  sensor  pir  untuk mendeteksi  keberadaaan  hama  tikus,  raspberry  pi  digunakan sebagai kontrol utama, modul relay sebagai switch on/off untuk menyalakan  speaker  dan  terakhir  speaker  yang  berfungsi sebagai  output  yang  dapat  mengeluarkan  gelombang ultrasaonik.

## Gambar 4 Rangkaian pengusir hama tikus

## Gambar 5 Rangkaian pengusir hama burung
Gambar 5 menunjukkan rangkain pengusir hama burung. Dalam  rangkaian  tersebut  terdiri  dari  modul  kamera  untuk mendeteksi keberadaaan hama burung, raspberry pi digunakan sebagai kontrol utama, modul relay sebagai switch on/off untuk menyalakan  speaker  dan  terakhir  speaker  yang  berfungsi sebagai output yang dapat mengeluarkan gelombang ultrasonik.

## Gambar 6 Catu daya rangkaian pengusir hama padi
Gambar  6  memperlihatkan  catu  daya  rangkian  secara keseluruhan,  panel  surya  sebagai  sumber  catu  daya.  Pada
penelitian ini menggunakan panel surya  yang memiliki Rated maximum  power  (Pin)  10Wp  dan  menghasilkan  Voltage  at Pmax (Vmp) 17V. Tegangan yang dihasilkan Panel surya akan disimpan  di  accu  12V  DC  dengan  menggunakan  SSC  (solar charger  controler)  agar  tidak  pengisisan  accu  tidak  menjadi berlebihan  yang  dapat  merusak  accu,  kemudian  scc mengalirkan  tegangan  5V  DC  untuk  rapberry  pi  3  ,sesor  pir, modul  kamera  dan  modul  relay  terhubung  ke  speaker  yang berfungsi  sebagai  output  untuk  mengeluarkan  gelombang ultrasonik.

## B. Pengujian Speaker
Perbandingan titik koordinat bertujuan untuk mengetahui keakurasian  koordinat  yang  terbaca  oleh  alat  ukur  jika dibandingkan  dengan  GPS  garmin  dan  G-Nettrack  Pro.  Data diperoleh dengan cara diam pada titik yang telah ditentukan.

## Gambar 7 Pengujian speaker
Setelah  dilakukan  pengujian  seperti  gambar  7 menunjukkan  bahwa  proses  pengujiaan  speaker  dengan oscilloscope  berhasil  karena  nilai  frekuensi  yang  dihasilkan sama dengan perhitungan dengan rumus frekuensi IC 555 yaitu menghasilkan  frekuensi  1  kHz  –  72  kHz.  Nilai  keluaran frekuensi pada alat tidak sepenuhnya menampilkan nilai presisi, hal ini disebabkan rotary potensiometer sangat sensitif dengan pergerakan. Penggunaan IC juga memengaruhi kestabilan nilai keluaran frekuensi ultrasonik yang dapat disebut noise.

## C. Pengujian Jarak Sensor PIR
Gambar  8 Pengujian jarak sensor PIR
Gambar 8 menunjukkan bahwa pengujian sensor PIR dapat mendeteksi  keberadaan  hama  tikus  dalam  keadaan  tertentu, misalnya  karena  jarak  yang  dekat  dan  kecepatan  tikus  saat berjalan. Sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1. 0  saat  sensor  tidak  mendeteksi  adanya  perubahan  pancaran infra  merah  dan  1  saat  sensor  mendeteksi  infra  merah.  Hasil pengujian sensor PIR dijarak 5-50cm menunjukkan sensor PIR dapat  mendeteksi  keberadaan  hama  tikus,  dapat  dilihat  pada tampilan  firebase  menunjukkan  jumlah  tikus  “1”.  Namun berbeda  keadaan  saat  tikus  melewati  sensor  PIR  pada  jarak 55cm – 70cm, tampilan firebase menunjukkan jumlah tikus “0” menandakan bahwa sensor tidak mendeteksi pergerakan tikus.

## D. Pengujian Modul Kamera
Berikut  hasil  pengujian  akurasi  deteksi  objek  yang ditunjukan pada gambar 9
Gambar 9 pengujian modul kamera
Gambar 10 Grafik perbandingan jarak dan akurasi deteksi kelompok burung
− = ( ) [1] Presentase Akurasi = ( ) 100%
= 100%
= 100%
Gambar  10  menunjukkan  pengujian  dengan  menggunakan metode  SSD.  Pada  pengujian  akurasi  dapat  mendeteksi pergerakan burung yang cepat saat berada dialam bebas. Dari
hasil pengujian ini didapatkan hasil terbaik pada jarak 45 cm dengan  presentase  keberhasilan  100%  dan  rata  –  rata  delay yang didapatkan adalah 1 detik.

## IV. KESIMPULAN
Pembuatan  sistem  pengusir  hama  padi  dapa diintegrasikan dengan smartphone menggunakan mikrokontroler raspberry pi 3 sebagai penghubung antara sensor pir dan kamera usb. Selain itu  raspberry  pi  3  juga  terhubung  dengan  internet  untuk mengirimkan  data  dari  sensor  pir  dan  kamera  ke  firebase. Ketika  sensor  pir  mendeteksi  keberadaan  hama  tikus  dan kamera  mendeteksi  keberadaan  hama  burung  maka  secara realtime akan mengirimkan notifikasi ke aplikasi android.
Pengaruh  frekuensi  pada  gerakan  kelompok  burung  dan tikus  berdasarkan  suara  yang  dikeluarkan  oleh  speaker.  Pada frekuensi  35-45  KHz  hama  tikus  mengalami  terganggunya aktivitas  dan  menjauhi  gelombang  suara,  sedangkan  hama burung  cenderung  terbang  menjauhi  gelombang  suara  pada frekuensi 60 KHz pada jarak dan waktu pemaparan yang sama yakni 50 cm dan 20 menit sampai 30 menit waktu pemaparan gelombang ultrasonik.
Pengujian  mulai  dari  jam  6-10  pagi  dan  jam  2-6  sore didapatkan hasil kualitas sistem pengujian disawah, sensor pir dapat mendeteksi keberadaan hama tikus dengan rentan jarak 5-50cm.  Kamera  deteksi  gerakan  kelompok  burung  dan mendapatkan  persentase  akurasi  hasil  pengujian  44,4%  dan rata  –  rata  delay  1.08  detik.  Semakin  banyak  objek  yang terdeteksi  membuat  proses  delay  semakin  besar  karena  data yang di proses semakin banyak. Sedangkan jarak berpengaruh terhadap persentase akurasi semakin jauh jarak objek dengan kamera membuat persentase akurasi semakin kecil.

## REFERENSI
[1] “Sektor pertanian di indonesia dan potensi nya”. [Online]. Tersedia: https://www.fulldronesolutions.com/sektor- pertanian-di-indonesia-dan-potensi-nya-perkembangan- inovasi-modern-tradisional/. [Diakses: 8 Oktober 2019]. [2]   “Inilah  Struktur  Biaya  Produksi  Padi  Indonesia”,  2019. [Online]. Tersedia: :https:// databoks.katadata.co.id/datapublish/2018/05/04/inilah- struktur-biaya-produksi-padi-indonesia. [Diakses: 8 Oktober 2019].
[3]   Leony  Darmadi,  “Kebijakan  Percepatan  Produk  Benih VUB Padi di BBP2TP”. [Online]. Tersedia: https://slideplayer.info/slide/12206203/. [Diakses: 8 Oktober 2019].
[4]  Sopialena (2017). “Segitiga Penyakit Tanaman”, hal – 27. Samarinda. Mulawarman University. [Diakses :8 Oktober 2019].
[5]   “Pelatihan  Tentang  Pengendalian  Hama  Wereng  pada
Tanaman Padi”. [Online].
Tersedia:https://www.kompasiana.com/supebrianto6755
3/5cb233eaa8bc155a76715657/pelatihan-tentang- pengendalian-hama-wereng-pada-tanaman-padi.
[Diakses: 8 Oktober 2019].