Jurnal Layanan Masyarakat ( Journal of Public Service ), Vol. 7 No. 2 Tahun 2023 , halaman 190 – 196

## ISSN 2580-8680, e-ISSN 2722-239X
Received 12 February 2022; Received in revised form 8 May 2023; Accepted 16 May 2023; Available online 10 June 2023.
10.20473/jlm.v7i2.2023.190-196
Creative CommonsAttribution-ShareAlike 4.0 International License

## MODERNIZATION OF HYDROPNIC FARMERS THROUGH THE APPLICATION OF INTERNET OF THINGS-BASED AUTOMATION SYSTEMS TO IMPROVE THE QUALITY OF CROP PRODUCTS

## MODERNISASI PETANI HIDROPONIK MELALUI PENERAPAN SISTEM OTOMASI BERBASIS INTERNET OF THINGS UNTUK MENINGKAKAN KUALITAS HASIL TANAMAN
Prisma Megantoro* 1 , Rizki Putra Prastio 2 , Diaz  Samsun Alif 3 , Sigit Dani Perkasa 3 , Hafidz Faqih Aldi Kusuma 3 , Abdul Abror 3 , Nayu Nurrohma Hidayah 3 , Abdufattah Yurianta 4
1 Program Studi Teknik Elektro, Magister Teknik, Universitas Airlangga
2 Program Studi Teknik Robotika dan Kecerdasan Buatan, Magister Teknik, Universitas Airlangga
3 Program Studi Teknik Elektro, Universitas Airlangga
4 Program Studi Teknik Biomedik, Sarjana Teknik, Universitas Airlangga
*e-mail: prisma.megantoro@ftmm.unair.ac.id 1

## Abstract
Hydroponics  is  one  of  the  agricultural  techniques  with  great  potential  to  produce  plant products. Hydroponics is also a pattern of plant breeding that is environmentally friendly and does not require a large area of land. Although it has been developed for long time ago, the quality and quantity of hydroponics does not really give significant results. In order to improve the  quality  of  agricultural  products,  a  modernization  step  is  needed  by  implementing  an automation  system  based  on  Internet  of  Things.  Thus,  the  solution  offered  to  overcome  the problems of the current hydroponic system, the innovation offered is green hardware, namely Airlangga Sahabat Petani Hidroponik (Arsenik). In this hardware, monitoring of the system with  an  integrated  manner  and  measuring  several  aspects  such  as  environmental  and  soil levels,  nutrients  in  plants  and  interpreting  them  into  an  output  that  can  be  read  directly  by users. The expected result through this hardware is community empowerment in developing hydroponic systems and maximum hydroponic plant yields.
Keywords:  Hydroponic;  Sustainable  Development;  Sustainable  Communities; Automation System.

## Abstrak
Hidroponik merupakan salah satu teknik pertanian yang sangat potensial untuk menghasilkan produk  tanaman.  Hidroponik  juga  merupakan  pola  pemuliaan  tanaman  yang  ramah lingkungan dan tidak membutuhkan lahan yang luas. Meskipun sudah lama dikembangkan, namun  kualitas  dan  kuantitas  hidroponik  tidak  terlalu  memberikan  hasil  yang  signifikan. Untuk  meningkatkan  kualitas  produk  pertanian,  diperlukan  langkah  modernisasi  dengan menerapkan sistem otomasi berbasis Internet of Things. Maka solusi yang ditawarkan untuk mengatasi  permasalahan  sistem  hidroponik  saat  ini,  inovasi  yang  ditawarkan  adalah  green hardware  yaitu  Airlangga  sahabat  Petani  Hidroponik  (Arsenik).  Pada  perangkat  keras  ini dilakukan  monitoring  sistem  secara  terintegrasi  dan  mengukur  beberapa  aspek  seperti lingkungan  dan  tingkat  tanah,  unsur  hara  pada  tanaman  dan  menginterpretasikannya
menjadi sebuah output yang dapat dibaca langsung oleh pengguna. Hasil yang diharapkan melalui perangkat keras ini adalah pemberdayaan masyarakat dalam mengembangkan sistem hidroponik dan hasil tanaman hidroponik yang maksimal.
Kata  kunci:  Hidroponik;  Pengembangan  Berkelanjutan;  Komunitas  Berkelanjutan; Sistem Otomasi.

## PENDAHULUAN
Hidroponik  merupakan  suatu  teknik  pertanian  yang  bertujuan  untuk  memaksimalkan potensi  lahan  kosong  (Rufí-Salís  et  al.  2020;  Su,  Wang,  and  Ow  2020).  Hidroponik dilakukan  dengan  menanam  tumbuh-tumbuhan  konsumsi  pada  sebuah  wadah  yang terbatas.  Dikarenakan  sifatnya  yang  tidak  memerlukan  tempat  yang  luas,  hidroponik tergolong kepada cara bertani yang ramah lingkungan (Chen, Feng, and Wan 2018; Choi et al. 2016).
Metode  bercocok  tanam  hidroponik  sejatinya  memiliki  potensial  yang  sangat  tinggi apabila  ditinjau  dari  segi  finansial  dan  usaha  yang  diberikan  (Zaini,  Maqshuddi,  and  . 2018).  Produk  tanaman  yang  dihasilkan,  apabila  dikembangkan  melalui  teknik hidroponik, dapat maksimum meskipun dilakukan dengan usaha yang minimum.
Sistem  hidroponik  bukanlah  suatu  teknik  bercocok  tanam  yang  baru-baru  ini  lahir  di masyarakat. Sistem hidroponik telah dilakukan bahkan dari jaman kolonial  (Susilawati 2019).  Kendati  demikian,  kemajuan  bercocok  tanam  metode  hidroponik  ini  hanya berkutat di situ saja atau dalam artian lain tidak ada kemajuan yang signifikan(Ezzahoui et al. 2021; Khaoula et al. 2021).
Berbagai kekurangan hidroponik seperti masih kurangnya suplay and demand (Yuliarini et  al.  2020) . Pertanian  metode  hidroponik  masih  dianggap  belum  mampu  mencukupi kebutuhan konsumsi masyarakat serta kualitas tanaman yang dihasilkan masih tergolong rendah  (Mehra  et  al.  2018).  Dalam  hal  ini,  hidroponik  perlu  dikembangkan  dengan memberikan  sentuhan Internet  of  Things .  Hal  utama  yang  perlu  ditingkatkan  adalah sistem  monitoring  yang  dilakukan  secara  terintegrasi  dan  pengukuran  beberapa  aspek seperti derajat keasaman air dan tanah, nutrisi pada tanaman dan menginterpretasikannya menjadi sebuah output yang dapat dibaca langsung oleh petani hidroponik tersebut.
Dengan  demikian,  solusi  yang  ditawarkan  pada  permasalahan  hidroponik  ini  adalah sebuah sentuhan sistem otomasi berbasis Internet of Things yang dikemas dalam sebuah green Hardware yaitu Airlangga sahabat Petani Hidroponik (Arsenik). Perangkat keras Arsenik  terdiri  dari  sensor  dan  papan  mikrokontroler  ESP  32  yang  digunakan  untuk membaca sensor, mengolah data, kemudan mengirimkannya ke server secara bersamaan. Pengukuran proses penanaman menggunakan seperangkat peralatan pemantauan berbasis Internet of Things yang terdiri dari sensor suhu, Sensor TDS, sensor derajat keasaman/pH. Sensor suhu  menggunakan DHT 11 dan DS18B20, sensor TDS  menggunakan Gravity TDS  sensor,  sensor  pH  menggunakan  Gravity  pH  sensor.    Kebutuhan  listrik  pada perangkat pemantauan meliputi ESP 32, 2 buah sensor suhu, 1 buah sensor TDS, 1 buah sensor pH, LCD 16X2.

## METODE PENGABDIAN MASYARAKAT

## Pemodelan modernisasi pertanian hidroponik
Dalam  mengembangkan  potensial  teknik  pertanian  hidroponik,  perlu  adanya  kemauan pada  masyarakat  itu  sendiri.  Oleh  karena  itu,  perlu  adanya  pemberdayaan  masyarakat melalui  kerja  bakti,  sosialisasi  dan  pemberian  pelatihan  untuk  menuju  moderenisasi pertanian hidroponik.
Melalui pendekatan-pendekatan yang humanis, masyarakat mampu diberdayakan dengan maksimal. Dengan dilakukannya pengenalan sistem otomasi berbasis Internet of Things, diharapkan  masyarakat  mampu  mengaplikasikan hardware ARSENIK  untuk  menuju hasil hidroponik yang berkualitas. Adapun cakupan materi yang akan diberikan kepada masyarakat adalah
1. Materi  pengenalan  SOP  agar  mereka  sadar  dan  paham  untuk  meningkatkan kewaspadaan diri.
2. Pembuatan perangkat pengukuran parameter proses pertanian hidroponik.
Pembuatan aplikasi berbasis Android untuk memantau proses pertanian hidroponik.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Kemajuan Pertanian Metode Hidroponik
Penggunaan monitoring berbasis Internet of Things, menggunakan perangkat ARSENIK, memberikan  dampak  yang  signifikan  terhadap  beberapa  aspek  dalam  bertani.  Dalam konteks  kualitas  hasil  hidroponik,  monitoring  hasil  pertanian  menggunakan  sistem otomasi ini jauh memberikan hasil yang optimal apabila dibandingkan dengan cara yang konvensional.
Moderenisasi pertanian hidroponik yang digagas ini, tidak hanya memberian keunggulan dalam  bidang  kualitas  hasil.  Melalui  perangkat  ini,  moderenisasi  juga  ditujukan  agar meminimalisir usaha yang diberikan. Dalam arti lain, minimalisir usaha ini, agar pertani mampu  menghasilkan  tanaman  hidroponik  semaksimal  mungkin  dengan  tenaga  yang minimal.  Dengan  demikian,  sentuhan  moderenisasi  ini  sangat  dirasakan  terutama  bagi para petani hidroponik.
Dalam rangka mengimbangi supply and demand yang selama ini menjadi permasalahan besar  pertani  hidroponik,  penerapan  sistem  otomasi  sangat  memberikan  dampak  yang besar.  Tanaman  yang  termonitor  oleh  perangkat  ARSENIK,  tidak  akan  mengalami permasalahan  seperti  dehidrasi  dan  suhu  yang  terlalu  tinggi  atau  rendah.  Sehingga hormon  pertumbuhan  dan  unsur  hara  yang  tergandung  dalam  tanaman  akan  terjaga. Berdasarkan  hal  tersebut,  hal  yang  dipengaruhi  adalah  kemampuan  pertumbuhan  dari
Pemberdayaan masyarakat pengenalan sistem otomasi mengaplikasikan ARSENIK Hasil hidroponik yang berkualitas
Gambar 1. Bagan Alur Kegiatan Pemberdayaan Masyarakat .
tanaman itu sendiri. Cepatnya waktu yang dibutuhkan tumbuhan, akan membuat suplay and demand menjadi seimbang.

## Peningkatan Pemberdayaan Masyarakat
Sebagai  salah  satu output penting  dari  perangkat  Airlangga  Sahabat  Hidroponik (ARSENIK)  ini,  peningkatan  pemberdayaan  masyarakat  dalam  rangka  menggerakkan ekonomi menjadi salah satu fokus penting. Dalam hal ini, masyarakat telah dipermudah dengan  sistem  otomasi  yang  diberikan.  Masyarakat  hanya  perlu  menyediakan  bibit tanaman,  lahan  dan  media  hidroponik.  Setelah  itu,  para  petani  hidroponik  tidak  perlu melakukan proses monitoring manual untuk melakukan pengecekan pada tanaman. Para petani tersebut, cukup melakukan tindakan berdasarkan data visual yang ditampilkan oleh perangkat ARSENIK.
Berdasarkan kemudahan yang ditawarkan oleh perangkat ARSENIK dalam melakukan pertanian metode hidroponik, minat masyarakat menjadi bertambah. Pengembangan lebih lanjut mengenai pertanian hidroponik berbasis sistem otomasi ini, mampu menjadi suatu komoditas usaha yang tentu saja hal ini diharapkan mampu menekan angka pengangguran di Indonesia.
Gambar 2. Sosialisasi Kepada Masyarakat .

## Perangkat ARSENIK
Airlangga  Sahabat  Petani  Hidroponik  (ARSENIK),  merupakan  suatu  Perangkat  keras Arsenik  terdiri  dari  sensor  dan  papan  mikrokontroler  ESP  32  yang  digunakan  untuk membaca  sensor,  mengolah  data,  serta  mengirimkannya  ke  server  secara  bersamaan dalam deretan string. Pengukuran proses penanaman menggunakan seperangkat peralatan pemantauan berbasis Internet of Things yang terdiri dari sensor suhu, Sensor TDS, dan sensor  pH.  Sensor  suhu  menggunakan  sensor  jenis  DHT  11  untuk  suhu  udara  dan DS18B20  untuk  suhu  air.  Dalam  aplikasinya,  sensor  TDS  menggunakan Gravity  TDS Censor . Sedangkan, sensor pH menggunakan Gravity pH censor. Detail atau spesifikasi kebutuhan  listrik  pada  sistem  otomasi  ini  meliputi  ESP  32  sebanyak  sepasang  sensor suhu, satu buah sensor TDS, satu buah sensor pH, LCD 16 𝑥 2.
Gambar 3. Perangkat Keras ARSENIK .
Dalam  memaksimalkan  potensinya  dalam  membantu  petani,  ARSENIK  juga  dibuat dalam bentuk peragkat lunak yaitu melalui aplikasi. Perangkat lunak ini digunakan untuk memantau kegiatan hidroponik yang dibuat menggunakan MIT App Inventor. Pembuatan aplikasi  ini  mempermudah  pengguna  dalam  visualisasi  data  seperti  informasi  suhu tanaman,  derajat  keasaman/pH  tanah,  dan  kadar  air  yang  tersedia.  Pada  penggunaan aplikasi ARSENIK ini, menggunakan layanan database Google Firebase.
Gambar 4. Tampilan Halaman Monitoring Pada Perangkat Lunak ARSENIK .
Gambar  4  menunjukkan  tampilan  halaman  pada  perangkat  lunak  yang  telah  dirancang guna pemantauan ARSENIK. Adapun data hasil keluaran yang akan ditampilkan yaitu diambilkan  dari  sensor  pH,  TDS,  Suhu  dan  kelembapan.  Nilai  batasan  keluaran  pada perangkat lunak arsenik didapat dari hasil kalibrasi perangkat ARSENIK dengan satuan nya masing masing yaitu kekeruhan dengan satuan ppm, suhu air dengan satuan Celcius dan pH dengan skala 0-14. Setiap hasil akhir keluaran Arsenik juga disajikan secara real- time hasil download dari server NTP. Hal ini menjadi bagian penting untuk menganalis dan  memantau  proses  penanaman  tanaman  lebih  lanjut.  Setiap  visualisasi  data  dalam
aplikasi  juga  diharapkan  dapat  memudahkan  pengguna  dalam  menganalisis  dan memperkirakan perubahan parameter yang dibutuhkan untuk proses penanaman.
Kegiatan pengabdian masyarakat memiliki tujuan atau fokus utama yakni  memberikan solusi  permasalahan  kepada  mitra  yaitu  dalam  pemantauan  konsentrasi  nutrisi  serta kualitas kondisi pH dan suhu air pada hidroponik dengan membangun sistem pemantauan yang menerapkan teknologi otomasi dengan memanfaatkan mikrokontroler dan Internet of  Things (IoT).  Tidak  hanya  itu,  adanya  kegiatan  pengabdian  masyarakat  ini  juga bertujuan  agar  dapat  meningkatkan  pemahaman  pembudidaya  hidroponik  dalam pemanfaatan teknologi terkini sebagai upaya peningkatan kualitas dan kuantitas produk pertanian hidroponik.

## PENUTUP
Simpulan. Hidroponik merupakan suatu  teknik pertanian yang bertujuan untuk memaksimalkan  potensi  lahan  kosong.  Dalam  mekanismenya,  pertanian  hidroponik dilakukan  dengan  menanam  tumbuh-tumbuhan  pada  sebuah  wadah  yang  terbatas. Dikarenakan sifatnya yang tidak memerlukan tempat yang luas, serta pemeliharaannya yang minim, hidroponik tergolong menjadi metode bertani yang ramah lingkungan.
Perkembangan pertanian hidroponik dari masa ke masa tidak menunjukkan hasil yang signifikan. Hal ini disebabkan karena petani hidroponik masih menggunakan cara yang  manual  sehingga  penanganan  atau  tindakan  lebih  lanjut  mengenai  perawatan tanaman masih tidak tepat.
Airlangga  Sahabat  Petani  Hidroponik  (ARSENIK),  merupakan  jawaban  dari permasalahan  tersebut.  Melalui  perangkat  keras  dan  lunak  ARSENIK,  pertanian hidroponik diberikan sentuhan sistem otomasi yang mampu memonitoring kadar air dan suhu tanaman sehingga langkah preventif agar tanaman tidak kekurangan nutrisi dapat segera ditangani.  Dengan sistem otomasi ARSENIK, kemudahan pertanian hidroponik lebih  mudah  dilakukan.  Sehingga  mampu  mendorong  pemberdayaan  masyarakat  di lingkungan terkait.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Fakultas  Teknologi  Maju  dan Multidisiplin,  Universitas  Airlangga  yang  telah  memberikan  pendanaan  penugasan pengabdian  masyarakat  internal,  serta  LPPM  Universitas  Airlangga  selaku  penyedia program pengabdian masyarakat. Kami juga berterima kasih kepada seluruh rekan dan mahasiswa Research Center for New and Renewable Energy, Fakultas Teknologi Maju dan Multidisiplin, Universitas Airlangga atas dukungannya terhadap kegiatan ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Chen, Z. C., J. X. Feng, and X. C. Wan. 2018. “Stomatal Behaviours of Aspen (Populus Tremuloides)  Plants  in  Response  to  Low  Root  Temperature  in  Hydroponics.”
Russian Journal of Plant Physiology 65(4): 512–17.
Choi, Ki Young, Eun Young Choi, Il Seop Kim, and Yong Beom Lee. 2016. “Improving Water  and  Fertilizer  Use  Efficiency  during  the  Production  of  Strawberry  in  Coir Substrate  Hydroponics  Using  a  FDR  Sensor-Automated  Irrigation  System.” Horticulture Environment and Biotechnology 57(5): 431–39.
Ezzahoui,  Ibtissame,  Rachida  Ait  Abdelouahid,  Khaoula  Taji,  and  Abdelaziz  Marzak. 2021. “Hydroponic and Aquaponic Farming: Comparative Study Based on Internet of Things IoT Technologies.” Procedia Computer Science 191: 499–504.
Khaoula,  Taji,  Rachida  Ait  Abdelouahid,  Ibtissame  Ezzahoui,  and  Abdelaziz  Marzak. 2021.  “Architecture  Design  of  Monitoring  and  Controlling  of  IoT-Based Aquaponics System Powered by Solar Energy.” Procedia  Computer Science 191: 493–98.
Mehra,  Manav  et  al.  2018.  “IoT  Based  Hydroponics  System  Using  Deep  Neural Networks.” Computers and Electronics in Agriculture 155(October): 473–86.
Rufí-Salís, Martí et al. 2020. “Exploring Nutrient Recovery from Hydroponics in Urban Agriculture:  An  Environmental  Assessment.” Resources,  Conservation  and Recycling 155(May 2019): 104683.
Su,  Yun  Lin,  Yu  Fang  Wang,  and  David  W.  Ow.  2020.  “Increasing  Effectiveness  of Urban  Rooftop  Farming  through  Reflector-Assisted  Double-Layer  Hydroponic Production.” Urban Forestry and Urban Greening 54(February): 126766.
Susilawati. 2019. Dasar – Dasar Bertanam Secara Hidroponik .
Yuliarini,  Titik  et  al.  2020.  “Analysis  of  Marketing  Opportunity  Increase  Based  on Consumer Criteria for Hydroponic Vegetable Producers in Surabaya.” Caraka Tani: Journal of Sustainable Agriculture 35(2): 278.
Zaini,  Achmad,  Idham  Maqshuddi,  and  .  Juraemi.  2018.  “The  Income  Analysis  Of Vegetables  Farming  With  Hydroponic  System  In  Samarinda  City,  Indonesia.”
Advances in Social Sciences Research Journal 5(3): 163–69.