## RANCANG BANGUN MONITORING DAN KONTROL SUHU PADA PENYIMPANAN BIJI KEDELAI BERBASIS IOT
Oleh: Sindung Hadwi Widi Sasono 1 , Sri Kusumastuti 2
Staf  Pengajar Teknik Elektro Politeknik  Negeri  Semarang Jl.Prof. H. Sudarto SH, Tembalang, Semarang 50275
E-mail 1 : ssindung@gmail.com

## Abstrak
Benih  kedelai  bermutu  tinggi  merupakan  salah  satu  unsur  penting  dalam  upaya  peningkatan  produksi tanaman.  Petani  kedelai  melakukan  panen  pada  musim  hujan  sedangkan  masa  tanam  benih  dilakukan saat musim panas. Sehingga benih kedelai yang diperoleh saat panen harus disimpan pada suhu 20 0 C – 23 o C  agar  diperoleh  kualitas  yang  baik  hingga  musim  tanam  tiba.  Pengaturan  suhu  dan  kelembaban pada tempat penyimpan benih dapat dilakukan dengan teknologi internet of things (IoT) dan komunikasi antar node dilakukan dengan cara wireless sensor network (WSN). WSN terdiri dari 2 bagian yaitu node dan coordinator, informasi suhu dan kelembaban ruang penyimpan benih pertama dideteksi oleh sensor yang  terkoneksi  dengan  nodeMCU  1.  Begitupula  suhu  dan  kelembaban  ruang  penyimpan  benih  kedua dimonitor  oleh  sensor  pada  nodeMCU  2.  Informasi  dari  node  1  dan  node  2  dikirimkan  ke  komputer server  melalui  node  coordinator  secara  single-hop  maupun  multi-hop  .  Setiap  metode  komunikasi  akan dianalisa kualitas throughput, delay, jitter maupun jumlah packet loss yang ada menggunakan Wireshark dan MQTT Broker.
Kata Kunci: WSN, NodeMCU, Wireshark, MQTT Broker

## Abstract
High  quality  of  soybean  seed  is  one  of  important  elements  in  increasing  soybean  production.  Soybean farmers  will  harvest  the  soybeans  in  the  rainy  season,  while  the  planting  period  of  seeds  will  be  done during  the  summer.  So  that  the  obtained  soybean  seeds  at  the  harvest  season  should  be  stored  at temperature 20 0 C – 23 0 C in order to get good quality until the planting season arrives. Temperature and humidity control in the seed storage can be done by using internet of things (IoT) technology, while the communication between nodes is using wireless sensor network (WSN). WSN consists of two parts, they are  nodes  and  coordinators,  temperature  and  humidity  information  on  the  first  storage  is  detected  by sensor  that  connected  to  node  MCU  1.  As  well  as  for  the  temperature  and  humidity  of the  second  seed storage will be monitored by the sensor on node MCU 2. The information from node 1 and node 2 will be sent  to  the  server  computer  via  single  hop  or  multi  hop  coordinator  node.  The  quality  of  throughput, delay, jitter and the amount of packet loss each communication method will be analyzed using wireshark and MQTT Broker.
Key words : WSN, NodeMCU, Wireshark, MQTT Broke

## 1. Pendahuluan
Berdasarkan  data  Badan  Pusat  Statistik pada  April  2017,  jumlah  impor  komoditas kedelai  di  Indonesia  naik  cukup  signifikan menjadi  242,2  ribu  ton  dari  yang  awalnya sebanyak  207,8  ribu  ton  pada  Maret  2017. Angka  ini  menjadikan  Indonesia  Negara dengan kuantitas impor kedelai paling besar dari  Amerika.  Faktor  utama  angka  impor kedelai yang tinggi tersebut adalah Indonesia  sebagai  Negara  budidaya  kedelai mengalami  kemunduran  benih  kedelai berkualitas yang dihasilkan para petani.
Masa  panen  kedelai  yang  baik  adalah  saat musim  hujan  sedangkan  masa  tanam  benih kedelai  selanjutnya  dilakukan  pada  saat musim  panas.  Sehingga  diharuskan  adanya penyimpanan  benih  kedelai  kurang  lebih selama  6  bulan.  Di  Indonesia  lokasi pertanian  kedelai  dilakukan  di  dataran tinggi  dan  dataran  rendah.  Pada  dataran rendah  menghasilkan  benih  kedelai  yang kurang baik jika dibandingkan dengan hasil pada  dataran  tinggi.  Hal  ini  dikarenakan kondisi  lingkungan  yang  berbeda  sehingga produksi  kedelai  di  daerah  dataran  rendah
lebih  cepat  mengalami  kemunduran  benih selama masa penyimpanan sehingga mengurangi  kesediaan  benih  berkualitas tinggi.  Penyimpanan  benih  kedelai  hitam dan kuning pada suhu rendah (20 0 C – 23 o C) mampu  mempertahankan  kualitas  benih tetap  tinggi  selama  enam  bulan  disimpan. (Purwanti, Setyastuti, 2004)
Untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut maka  dapat  dibangun  sistem  monitoring dan  kontrol  suhu  ruang  penyimpanan kedelai  dengan  memanfaatkan  teknologi IoT  ( Internet  of  Things ).  Permasalahan muncul  kembali  jika  dalam  suatu  ruang penyimpanan terpisahkan jarak  yang cukup jauh  maka  diperlukan  adanya node sensor yang banyak. Untuk menghubungkan semua  sensor  tersebut  agar  dapat  saling berkomunikasi  dibutuhkan  suatu  teknologi WSN ( Wireless Sensor Network ).
Teknologi  WSN  merupakan  penggabungan antara  teknologi  pengindraan  ( sensing )  dan teknologi  jaringan  ( networks ).  Dengan penerapan  WSN  pada  IoT  dapat  mengatasi permasalahan  kebutuhan  komunikasi  antar node dan user yang  terpisah  dengan  jarak. Sistem  ini  dapat  bekerja  tanpa  harus dilakukan pengecekan suhu secara langsung dengan  kata  lain  dapat  dilakukan  secara jarak  jauh  dan realtime dengan cost atau pengeluaran yang minimum.
Berdasarkan  Latar  Belakang  di  atas  maka rumusan    masalah  dalam  penelitian    ini adalah :
1. Bagaimana  QoS  ( Quality  of  Service ) data  dari  jaringan wireless sensor  pada sistem monitoring dan control suhu  dan kelembaban  ruang  penyimpanan  benih kedelai dengan menerapkan IoT?
2. Bagaimana analisa jarak pengiriman data mempengaruhi kualitas jaringan wireless sensor  yang  dihasilkan  pada  sistem monitoring dan control suhu  dan kelembaban  ruang  penyimpanan  benih kedelai menggunakan IoT?
Uji  kualitas  dari  jaringan  sensor  nirkabel dilakukan  menggunakan  topologi point-to- point dan star menggunakan  protocol MQTT dengan teknologi  IoT. Manfaat dari penelitian    ini  adalah    adanya monitoring
dan kontrol ruang  penyimpanan  benih kedelai  yang  lebih  mudah  dan  efisien memanfaatkan  teknologi  jaringan wireless sensor yang terhubung dengan server. sensor photoelectric mendeteksi      kemasan yang  berjalan  diatas  konveyor.  Data tersebut digunakan sebagai perintah silinder/piston  untuk  mendorong  kemasan yang  belum  terisi  air  minum  ketempat pembuangan.2.

## 2.     Metodologi Penelitian
Penelitian  monitoring  dan  kontrol suhu  pada  ruang  penyimpan  benih  kedelai menggunakan    IoT  ini  menggunakan metode waterfall. Metode  penelitian dimulai  dengan  analisa  kebutuhan  sistem seperti  sensor  suhu  DHT11,  NodeMCU ESP8266,  access  point,  dan  android  , dilanjutkan  dengan  rancangan  pembuatan hardware tiap-tiap blok maupun keseluruhan  sistem  monitoring  dan  kontrol suhu, kemudian implementasi dari software, uji coba dari sistem menggunakan komunikasi point-to-point dan star , diakhiri dengan  cara  pengambilan  dan  perhitungan mengenai throughput,  delay dan packet loss .    Analisa  kebutuhan  sistem  untuk monitoring  dan  kontrol  sebagian  besar didapatkan dari penelitian Studi Perbandingan  Metode  Pengalamatan  Pada Jaringan  Sensor  (Evandyano,    2017)  dan Analisis Performa Sistem Pemantauan Suhu Dan Kelembaban Berbasis Wireless Sensor Network (Royan dkk, 2017).
Rancangan  penelitian  IoT  Untuk  Kontrol dan Monitoring Suhu Pada Tempat Penyimpanan  Benih  Kedelai  diperlihatkan oleh  gambar  1.  Untuk  benih  kedelai  hitam maupun  kuning  disimpan  pada  kontainer. Besar  ruang  kontainer  akan  menyesuaikan
dengan  banyaknya  benih  yang  akan disimpan dan suhu dalam ruang dikondisikan pada 20°C. Sensor  suhu  dan  kelembaban  DHT11 digunakan  untuk  melakukan  pembacaan suhu  ruangan  penyimpanan.  NodeMCU ESP8266  melakukan  konfirmasi  terlebih dahulu  bahwa  perangkat  sudah  tekoneksi dengan jaringan internet. Setelah NodeMCU  ESP8266  telah  terkoneksi dengan  internet  melalui router atau access point. DHT11 melakukan pembacaan terhadap  suhu  dan  kelembaban  lingkungan ruang  penyimpaan,  data  pembacaan  suhu dan  kelembaban  tersebut  ditampilkan  pada pembacaan serial NodeMCU ESP8266.
Gambar 1.Blok Diagram Sistem Keseluruhan Ruang Penyimpanan
NodeMCU  ESP8266 terhubung  menuju MQTT  Broker  Cayenne. Jika  MQTT Broker tidak  dapat  dijangkau,  NodeMCU ESP8266 terus  melakukan koneksi  hingga terhubung.  Setelah  terhubung  dengan MQTT  Broker, data  pembacaan  sensor dikirimkan  menuju MQTT  Broker melalui internet.  Data  pembacaan  sensor  tersebut yang  tertampil  pada MQTT  Broker dapat dilihat secara real-time maupun kondisi 10 menit  terakhir,  1  jam  terakhir,  maupun  1 hari terakhir (Totok Budioko, 2016) .
Gambar 2.  Blok Diagram Sistem
Monitoring Ruang Penyimpanan Benih
Letak penempatan node sensor disesuaikan  dengan  pengunaan  topologi jaringan  yaitu point-to-point atau  topologi star.

## Gambar 3. Blok Diagram Sistem Kontrol Ruang Penyimpanan
Pada sistem kontrol suhu dan kelembaban ruang  penyimpanan  dilakukan  secara manual  melalui  MQTT Broker yaitu
Cayenne.  Pada  saat  data  tertampil  pada MQTT Broker menunjukkan  angka  yang tidak  sesuai  dengan  parameter  suhu  dan kelembaban  untuk  ruang  simpan  kedelai yaitu  suhu  20 0 C  dan  kelembaban  80%, maka  MQTT Broker akan  memberikan notifikasi  yang  dapat  dilihat  oleh user pada smartphone atau  komputer  yang terhubung  oleh  internet.  Setelah  muncul notifikasi  tersebut, user dapat  mengatur keadaan Air Conditioner (AC) pada ruang penyimpanan  tersebut  dengan  menekan tombol kontrol yang telah disediakan yaitu tombol on/off, tombol  menaikan  suhu, tombol  menurunkan  suhu.  Saat user menekan  tombol on/off, maka  perintah tersebut  dikirimkan  menuju  NodeMCU oleh  MQTT Broker agar  diproses  untuk mengaktifkan  relay  yang  terhubung  oleh tomol on/off  remote AC,  sehingga  relay akan  mengaktifkan  tombol on/off pada remote AC dan merubah kondisi AC pada ruang  tersebut  dalam  keadaan  hidup/mati. Pada  saat user menekan  tombol up suhu , maka perintah tersebut dikirimkan menuju NodeMCU oleh MQTT  Broker agar diproses.
Untuk mengaktifkan relay yang terhubung oleh tombol up pada remote AC, sehingga relay  akan  mengaktifkan  tombol up pada remote AC  dan  merubah  kondisi  AC dengan menaikan suhunya. Pada saat user menekan  tombol down suhu , maka perintah  tersebut  dikirimkan  menuju NodeMCU oleh MQTT  Broker agar diproses  untuk  mengaktifkan  relay  yang terhubung  oleh  tombol down pada remote AC,  sehingga  relay  akan  mengaktifkan tombol down pada remote AC  dan merubah  kondisi  AC  dengan  menurunkan suhunya.  Sehingga  keadaan  suhu  dan kelembaban kembali stabil.

## 3.    Hasil Dan Pembahasan
Penelitian  monitoring  dan  kontrol suhu  menggunakan  NodeMCU  ini  terdiri dari  hardware  dan  software.  DHT11 memiliki  3  buah  pin  yang  dihubungkan dengan  NodeMCU  ESP8266.  Pin  1 terhubung  dengan port VCC  NodeMCU ESP8266.  Pin  2  pada  sensor  DHT11
terhubung  dengan  pin  D3  NodeMCU ESP8266.  Pin  3  terhubung  dengan port GND NodeMCU ESP8266 .
Gambar 4. Rangkaian NodeMCU dan
Sensor DHT11
Rangkaian
kontrol menggunakan NodeMCU  ESP8266  sebagai  otak  dari program  kontrol.  Teknik  yang  digunakan
untuk  kontrol  suhu  ruangan  penyimpanan dengan menggunakan relay untuk menggantikan  fungsi  tombol remote AC ( Air  Conditioner )  yang  dihubungkan dengan  NodeMCU  ESP8266  sebagai penggerak. Rangkaian kontrol dihubungkan menuju MQTT broker dengan  koneksi  internet,  sehingga  kontrol dapat  dilakukan  melalui smartphone atau komputer  dimanapun  tempatnya.  Tombol on/off pada remote AC  dihubungkan dengan relay 1, tombol fungsi menurunkan  suhu  pada remote AC dihubungkan  dengan relay 2,  dan  tombol fungsi  menaikan  suhu  pada remote AC
dihubungkan  dengan relay 3.  Tiap relay terhubung  dengan  NodeMCU  ESP8266 dengan relay 1  terhubung  pin  D5, relay 2 terhubung  pin  D6,  dan relay 3  terhubung pin  D7.  Rangkaian hardware untuk kontrol  AC  dapat  dilihat  pada  gambar  5. Sedangkan  gambar  6  merupakan  sistem lengkap dari penelitian.
Gambar  5.    Skema  Pengkabelan  Sistem Kontrol Pendingin Ruangan
Gambar 6. Layout Keseluruhan Sistem
Hasil  rancangan  software  dari  NodeMCU yang  terkoneksi  dalam  Arduino  IDE  dan software  cayenne  dapat  dilihat  pada gambar 7.
Gambar 7. Tampilan dari software Arduino IDE dan Cayenne
Metode pengujian QoS dengan menggunakan topologi point-to-point dilakukan didalam Laboratorium. Pengujian  dengan  menggunakan  topologi point-to-point dilakukan  sebanyak  8  kali pengujian,  yaitu  pengujian  pertama  jarak dari node sensor menuju router .
Pada  pengujian  topologi star digunakan  4 node sensor  sebagai  pengirim  data  dan  1 node sebagai  kontrol  yang  terhubung  ke router. Pengujian  dengan  topologi star bertujuan  untuk  menguji  performansi  dari NodeMCU  untuk  melayani  3 node secara bersamaan  sekaligus  untuk  mendapatkan kualitas  jaringan  dengan  menggunakan NodeMCU ESP8266 pada kondisi  NLOS. Pada pengujian ini, diambil data QoS yaitu delay, packet loss, jitter, dan troughput.
Tabel 1.  Jarak Node ke Server Topologi Point-to-Point
Tabel 2.  Jarak Node ke Server Topologi Star

## Kesimpulan
Dari hasil rancangan hardware dan software dapat dibuat kesimpulan seperti berikut: a. Pengaturan  suhu  dan  kelembaban  pada tempat penyimpan benih dapat dilakukan dengan teknologi internet of things (IoT)
b. Metode  komunikasi  dianalisa  kualitas throughput,  delay,  jitter  maupun  jumlah packet  loss  yang  ada  menggunakan Wireshark dan MQTT Broker
c. Bila  ada  jaringan  internet NodeMCU dapat  digunakan  secara  praktis  untuk monitoring  dan  kontrol    sebuah  sistem dengan jarak yang sangat jauh.

## DAFTAR PUSTAKA
Evandyano,  G.  2017. Studi  Perbandingan Metode  Pengalamatan  Pada  Jaringan Sensor , April, Pp. 0–12. Doi: 10.13140/Rg.2.2.21331.78885. Purwanti,  Setyastuti,  I.  P.  2004. Study  Of
Storage  Temperature  On  The  Quality
Of  Black  And  Yellow  Soybean  Seed . Ilmu Pertanian, 11(1), Pp. 22–31. Royan, D., Primananda, R. And Kurniawan, W.  2017. Analisis  Performa  Sistem
Pemantauan  Suhu  Dan  Kelembaban Berbasis  Wireless  Sensor  Network.
Jurnal Pengembangan
Teknologi
Informasi  Dan  Ilmu  Komputer  Vol.  1, No.  12,  Desember  2017,  Hlm.  1865- 1874 E-Issn:, 1(12), Pp. 1865–1874. Totok  Budioko.  2016. Sistem  Monitoring
Suhu  Jarak  Jauh  Berbasis  Internet  Of Things  Menggunakan  Protokol  Mqtt .
Seminar  Riset  Teknologi  Informasi (Sriti), Pp. 353–358.