KLIK: Kajian Ilmiah Informatika dan Komputer ISSN 2723-3898 (Media Online) Vol 4, No 3, Desember 2023, Hal 1369-1380 DOI 10.30865/klik.v4i3.1355 https://djournals.com/klik

## Sistem Pemantauan Sawah Mobile Berbasis Internet of Things
Muhamad Maulana Syahaddan * , Anita Fira Waluyo
Fakultas Sains & Teknologi,Program Studi Informatika,Universitas Teknologi Yogyakarta,Yogyakarta, Indonesia Email: 1,* muhamadmaulanasyahaddan.20@gmail.com, 2 anitafira@uty.ac.id Email Penulis Korespondensi: muhamadmaulanasyahaddan.20@gmail.com
Abstrak− Penggunaan  teknologi  generasi  pada  generasi  4.0  Internet  of  Things  (IoT)  sebagai  sarana  komunikasi  melalui  jaringan internet dengan terintegrasi dengan alat elektronik untuk melakukan kegiatan aktivitas. Sedangkan mayoritas berdasarkan Badan Pusat Statistik  Penduduk  15  Tahun  Ke  Atas  yang  Bekerja  menurut  Lapangan  Pekerjaan  Utama  bulan  Agustus  tahun  2022  pada  sektor Pertanian,  Kehutanan  dan  perikanan  sebesar  38.703.996.  Permasalahan  pada  tahun  2021  panen  padi  sekitar  10,41  juta  mengalami penurunan sebesar 245,47 ribu dibandingkan panen pada tahun 2020. Disebabkan beberapa hal diantara lain seperti serangan hama tikus, pemakaian air untuk padi kurang maksimal sehingga menyebabkan tanah menjadi kering. Dari permasalahan tersebut dibuatkan sebuah teknologi mobile yang terintegrasi dengan alat arduino dan ESP8266 yang berbasis Internet of Things. Tujuan untuk aplikasi pemantauan  sawah  dapat  melakukan  diantaranya  mendapatkan  informasi  kelembapan  tanah,  ketinggian  air  irigasi,  ketinggian  air pompa, dan otomatisasi pengusir hama menggunakan speaker yang mengeluarkan suara berfrekuensi. Aplikasi ini juga memudahkan bagi para petani sehingga dapat memantau kondisi sawah dari jarak jauh dan kapan saja, mengurangi biaya bahan bakar yang harus dikeluarkan setiap melakukan perjalanan ke sawah. Aplikasi ini juga sangat efektif bagi orang yang mempunya sawah tetapi terkendala akan pekerjaan utama. Keunggulan dari pembuatan aplikasi terletak pada penggunaan database yaitu database  firebase dikarenakan penyimpanan informasi data tentang informasi kelembapan tanah, ketinggian air irigasi, dan pengusiran hama cepat tersampaikan dan diperbarui secara realtime dari pengiriman data dari alat Internet of Things ke aplikasi mobile lebih cepat
Kata Kunci: Arduino ; ESP8266; Internet of Things; Panen padi 2021; Pemantauan Sawah
Abstract− The use of generation 4.0 technology in the Internet of Things (IoT) as a means of communication via the internet network by integrating  with  electronic  devices  to  carry  out  activities  Meanwhile,  the  majority  based on  the  Central  Bureau  of  Statistics  for Population 15 Years and Over Working according to Main Job Fields in August 2022 in the Agriculture, Forestry, and Fisheries sectors is 38,703,996. The problem is that in 2021, the rice harvest was around 10.41 million, a decrease of 245.47 thousand compared to the harvest in 2020. This was due to several reasons, including rat pest attacks and less than optimal water use for rice, which caused the soil to become dry. From this problem, a mobile technology was created that was integrated with Arduino and ESP8266 devices based on  the  Internet  of  Things.  The  objectives  of  the  rice  field  monitoring  application  include  obtaining  information  on  soil  moisture, irrigation water level, pump water level, and automating pest repellents using speakers that emit frequency sounds. This application also makes it easier for farmers to monitor the condition of their rice fields remotely and at any time, reducing the fuel costs they have to incur every time they travel to the fields. This application is also very effective for people who have rice fields but are constrained by their main job. The advantage of making an application lies in the use of a database, namely the Firebase database, because storing information about soil moisture, irrigation water levels, and pest expulsion is quickly conveyed and updated in real time by sending data from Internet of Things tools to mobile applications.
Keywords : Arduino; ESP8266; Internet of Things; rice harvest 2021; monitoring rice fields

## 1. PENDAHULUAN
Kemajuan teknologi pada generasi 4,0. Internet of Things (IoT) berkembang pesat sebagai sarana komunikasi melalui jaringan internet antarmuka pengguna dengan sebuah alat elektronik yang terhubung dengan internet agar dapat diakses oleh  pengguna  secara dimana  saja  dan  kapan  saja. Informasi  didapatkan melalui  sebuah sensor  dan  sensor  yang  akan mengirimkan informasi melalui jaringan internet dan sampai di antarmuka pengguna  [1]. Peranan teknologi Internet of Things pada  bidang  pertanian  mungkinkan  mengatasi  semua  masalah  mulai  dari  pemantauan  penyakit  pada  tanaman, kesuburan tanah dan aktifitas hama. Dan teknologi Internet of Things memungkinkan dalam menjadwalkan otomatisasi pemupukan, penyiraman, penyemprotan pestisida, dll [2].
Pada masyarakat indonesia mayoritas pekerjaan utama  yang paling besar pada sektor kehutanan, pertanian, dan perikanan. Menurut Badan Pusat Statistik Penduduk 15 Tahun Ke Atas yang Bekerja menurut Lapangan Pekerjaan Utama bulan  Agustus  tahun 2022  pada  sektor  Pertanian,  Kehutanan  dan perikanan  sebesar  38.703.996  [3].  Pada  tahun  2021, menurut survei KSA luas panen padi sekitar 10,41 juta atau mengalami penurunan 245,47 ribu dibandingkan hasil panen pada  tahun  2020.  Sedangkan  produksi  besar  pada  tahun  2021  sebesar  31,36  juta  ton  turun  sebesar  140,73  ribu  ton dibandingkan  produksi  pada  tahun  2020  [4].  Kurangnya  kualitas  hasil  panen  padi  salah  satunya  disebabkan  serangan hama tikus yang menimbulkan kerusakan pada fase persemaian dan fase generative padi  [5]. Dampak dari penurunan hasil panen padi berdampak dalam distribusi sulit [6].
Studi lain dalam pembahasan penggunaan Internet of Things pada bidang pertanian sebagai acuan bagi penulis dalam melakukan penelitian adalah penelitian dengan judul “Perancangan Sistem Monitoring Air Sawah Menggunakan Kosep Internet of Things Berbasis Android”. Desa Semen terletak dikabupaten Ngawi, mayoritas masyarakat tersebut seorang petani. Permasalahn yang dihadapi desa tersebut adalah masalah perairan yang harus  dilakukan dengan datang untuk menyalakan, mematikan dan mengalihkan aliran air dari petak sawah ke petak sawah lainnya. Dibuatkan sebuah alat mengendalikan saluran air dan pompa air dari petak sawah ke petak sawah lainnya yang dikendalikan dari jarak jauh sekaligus monitoring tinggi air dan pompa air. Melalui sebuah sistem monitoring berbasis android dengan menggunakan konsep Internet of Things . Dimana menggunakan sebuah bahasa pemograman kotlin dan firebase sebagai penyimpanan
data antara aplikasi dengan Arduino atau NodeMCU [7]. Penelitian dengan judul “Prototype Sistem Monitoring Hama pada  Tanaman  Padi  Bertbasis  Internet of  Things  (IoT)”. Indonesia  adalah negara  agraris  yang dimana  sebagian  besar penduduk didominasi di bidang pertanian. Setiap panen padi yang diinginkan yaitu kualitas dan produksi yang tinggi, hal tersebut  masih  terdapat  kendala  dalam  mewujudkan  realita  tersebut  karena  dipengaruhi  beberapa  faktor,  salah  satu disebabkan  serangan  hama.  Dalam  mengatasi  upaya  tersebut  dibuatkan  sebuah  sistem  dengan  memanfaatkan  ESP32- CAM sebagai kamera dan mengontrol keluaran frekuensi suara menggunakan sebuah modul XY-LPWM [8]. Penelitian dengan  judul  “Sistem  Monitoring  Dan  Kontrol  Penyiraman  Media  Tanam  Dengan  Sensor  Soil  Moisture  Berbasis Android”.  Media  penyiraman  tanaman otomatis  dengan  sensor soil  moisture dan  berbasis  android  sebagai  perawatan tanaman. Dibuatkan teknologi tersebut untuk mengatasi merawat tanaman dengan jumlah banyak. sistem tersebut dapat membaca  nilai  tingkat  kelembapan  tanah  menggunakan  sensor soil  moisture sehingga  mendapatkan  informasi  dalam monitoring dan kontrol kelembapan tanah [9]. Penelitian dengan judul “Pengembangan Sistem Irigasi Pertanian Berbasis Internet of Things (IoT)”. Pemanfaatan teknologi berbasis Internet of Things pada bidang pertanian. Membangun sistem monitoring serta  manajemen  jaringan  komunikasi  antara  perangkat  sehingga  dapat  komunikasi  dengan  baik  dengan jangkauan area yang luas. Dibekali antarmuka untuk mempermudah user dalam mengakses informasi dengan berbasis aplikasi mobile [10]. Penelitian dengan judul “Penerapan Internet of Things (IoT) Pada Sistem Monitoring Irigasi (Smart Irigasi)” Irigasi upaya digunakan untuk pengelolaan dan penyediaan air untuk pengadaan saran, prasarana, pengelolaan dan proses pemeliharaan. Pada pelaksanaan sering terjadi debit air pada saat mengaliri irigasi mengalami pasang surut pada waktu yang tidak bisa ditentukan sehingga dibuatkan sebuah sistem yang mampu mengatur buka dan tutup pintu irigasi yang dapat dipantau informasi secara langsung menggunakan website dan sms jika sewaktu- waktu air meluap pada  bendungan  [11].  Penelitian  dengan  judul  “Sistem  Pengontrol  Irigasi  Otomatis  Menggunakan  Mikrokontroler Arduino  Uno”.  Sistem  kontrol  irigasi  otomatis  untuk  mengontrol  masuknya  air  menggunakan  sebuah  servo  sebagai pemicu katup buka dan tutupnya pintu irigasi beserta sensor ultrasonik untuk membaca jarak air [12]. Penelitian dengan judul  “Rancang  Bangun  Alat  Pendeteksi  Dan  Pengusir  Hama  Tikus  Dan  Burung  Menggunakan  Sensor  Pir  (Passive Infrared Receiver) Berbasis IoT”. Permasalahan dari serangan hama tikus dan burung yang berdampak pada ekosistem sawah. Menggunakan sebuah sensor ultrasonik dalam mendeteksi hama tikus dan burung dengan triger sebuah bel listrik sebagai frekuensi untuk mengusir hama tikus dan burung, beserta sebuah software aplikasi mobile yang terhubung dengan database firebase dalam menyimpan data dari ESP32 [13].
Oleh karena itu penulis mengusulkan dengan judul “Sistem Pemantauan Sawah Mobile Menggunakan Arduino Dan ESP8266 Berbasis Internet of Things” yang menggunakan mobile sebagai kontrol dan pemantauan kondisi sawah secara langsung.  Tujuan dari pembuatan sistem ini adalah untuk  mengatasi dari permasalahan di petani  dan membuat waktu fleksibel untuk mengkontrol sawah mulai dari mengatur kelembapan tanah, mengatur air irigasi petak sawah, dan mengusir hama tikus

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## 2.1 Tahapan Penelitian
Pada penelitian mengenai Sistem Pemantauan Sawah berbasis Mobile dilakukan menggunakan sebuah metode penelitian waterfall .  Metode waterfall adalah  sebuah  metode  dengan  pendekatan  secara  sistematis  dan  berurutan  (langkah  demi langkah) pada sebuah pengembangan. Apabila pada salah satu tahapan belum selesai tidak dapat melanjutkan tahapan selanjutnya [14]. Dalam penggunaan metode waterfall memiliki sebuah tahapan dalam pengembangan aplikasi. Tahapan pertama yang dilakukan dalam penelitian yaitu analisa sistem, pada tahap ini menganalisa sistem yang telah digunakan dan  akan  diimplementasikan  dalam  sistem  baru.  Tahapan  kedua  yang  dilakukan  dalam  penelitain  yaitu  perancangan sistem, pada tahap ini akan membuat sebuah rancangan dalam pengembangan sistem yang baru berasal dari analisa sistem yang  telah  dilakukan.  Tahapan  ketiga  yang  dilakukan  dalam  penelitian  yaitu  implementasi,  pada  tahap  ini mengimplementasikan  sistem  baru  sesuai  dari  perancangan  sistem  yang  telah  dibuat.  Tahapan  keempat  dalam  yang dilakukan dalam penelitain yaitu testing,pada tahap akhir ini menguji sistem baru yang telah dibuat. Tahapan penelitian menggunakan metode waterfall dilihat pada gambar 1.
a. Analisa Sistem
Tahapan  pertama  analisa  sistem  merupakan  tahapan  dimana  peneliti  menganalisa  sistem  yang  sedang  berjalan sampai  sekarang.  Metode  pengumpulan  informasi  dilakukan  untuk  membantu  dalam  tahapan  selanjutnya  yaitu perancangan sistem untuk mengetahui perancangan sistem apa yang cocok dalam pengembangan sistem baru. Metode dalam pengumpulan informasi menggunakan observasi dan wawancara. Pada analisa sistem yang digunakan sekarang masih menggunakan cara konvensional atau cara manual dalam pemantauan kondisi sawah. Observasi digunakan untuk pengumpulan  data  di  lokasi.  Wawancara  dilakukan  setelah  mengamati  hasil  dari  observasi  lokasi  dan  mendiskusikan dengan pemilik sawah untuk pengembangan sistem baru yang akan dirancang [15].
b. Perancangan Sistem
Pada  tahapan  kedua  perancangan  sistem  merupakan  tahapan  dimana  peneliti  membuat  rancangan  sistem  yang dibutuhkan  menggunakan  hasil  informasi  yang  sudah  dikumpulkan  melalui  observasi  dan  wawancara.  Tahapan  ini menggunakan  rancangan  alur activity diagram  yang  berguna  dalam  menjelaskan  urutan  aktivitas  pengguna  dari  suatu program [16]. Perancangan diagram flowchart juga berfungsi sebagai gambar jalannya suatu program dari awal sampai akhir program. Tujuan dari flowchart adalah untuk mempermudah dalam pengembangan sistem kerja suatu program [17]. Perancangan model database juga berperan penting dalam mengetahui alur penyimpanan data sesuai dengan fungsinya. Model database yang digunakan menggunakan model hirarki atau disebut dengan model pohon, karena menggunakan pola hubungan orang tua - anak (parent - child) [18]. Kerangkan wireframe berguna dalam menentukan gmbaran kerangka awal dari desain aplikasi yang akan dibuat [19].
c. Implementasi
Pada  tahapan  keempat  implementasi  merupakan  tahapan  dimana  peneliti  membuat  sistem  sesuai  dengan perancangan  sistem  yang  telah  dibuat.  Dimana  alat  yang  dibutuhkan  dalam  membangun  sebuah  sistem  baru  sudah dirancang  sesuai  dengan  proses  perancangan  sistem.  Peneliti  selanjutnya  membuat  sebuah  kode  untuk  membangun aplikasi  maupun  kode  untuk  komunikasi  dengan  alat  atau  hardware.  Dalam  pembuatan  kode  juga  melakukan  fase pengujian dan pemeriksaan terhadap fungsionalitas apakah sesuai kriteria yang telah dibuat dari hasil wawancara dan perancangan sistem
d. Testing
Pada tahapan terakhir testing merupakan tahapan pengujian terhadap suatu sistem yang telah dibuat mulai dari pengujian  aplikasi  dan  alat  atau  hardware  berfungsi  sesuai  dengan  gambaran  perancangan  sistem  yang  telah  dibuat. Pengujian  dilakukan  untuk  mengetahui  sejauh  mana  perancangan  sistem  yang  telah  dibuat  dalam  sistem  pemantauan sawah.  Metode  pendekatan  ujian  menggunakan  pengujian blackbox .  Pengujian blackbox dimana  setiap  komponen hardware  atau  alat Internet  of  Things dapat  membaca  sensor  dan  menjalankan  perintah  sesuai  dengan  aplikasi  dan sedangkan pengujian aplikasi dengan mengecek apakah bisa mendapatkan informasi nilai sensor dan dapat mengirimkan sebuah aksi perintah kepada hardware atau alat Internet of Things [20].

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Analisa Sistem
Sistem  yang  digunakan  dalam  pemantauan  sawah  menggunakan  cara  konvensional  mulai  dari  menyalakan  pompa, mengatur  irigasi,  mengusir  hama,  dan  mengontrol  tingkatan  kelembapan  tanah.  Berikut  gambar  pemantauan  sawah menggunakan cara konvensional atau manual dapat dilihat pada gambar 2

## Gambar 2. Monitoring sawah Konvensional
Pada Gambar 2 menunjukkan sebuah proses dimana petani harus datang ke lokasi persawahan untuk menyalakan pompa air, mengatur irigasi perairan petak sawah atau membasmi hama tikus agar padi tidak dimakan. Semua kegiatan tersebut  dilakukan  secara  manual,  hal  tersebut  menyebabkan  menyebabkan  tidak  efisien  terutama  menuju  kelokasi persawahan juga menggunakan kendaraan bermotor dengan hanya sekedar menyalakan pompa,  mengatur irigasi, atau membasmi  hama.  Hal  ini  juga  tidak  efisien  terutama  seorang  yang  memiliki  pekerjaan  selain  disawah  dimana  harus memonitoring persawahan.
Dengan  permasalahan  tersebut,  dibuatkan  sebuah  sistem  yang  dimana  petani  dapat  memonitoring  sawah menggunakan smartphone dari jarak jauh dengan menggunakan koneksi internet. Penggunaan pembuatan sistem baru ini sangat  efektif  dari  pada  sistem  konvensional,  yang  dimana  petani  dapat  menghemat  waktu  dan  dapat  memonitoring persawahan dimana saja selama memiliki koneksi internet. Berikut arsitektur model dari pembuatan sistem yang baru dapat dilihat pada gambar 3
Gambar 3. Arsitektur Model
Pada  Gambar  3  Arsitektur  Model  pada  perangkat  sudah  terintal  sebuah  aplikasi  pemantauan  sawah.  Aplikasi dirancang menggunakan bantuan software android studio dengan menggunakan bahasa pemograman kotlin berbasis Java virtual Machine (JVM) yang dikembangkan JetBrains [21]. Database digunakan untuk penyimpanan data selama proses pertukar data antara perangkat dengan alat atau hardware Internet of Things menggunakan database Firebase . Database firebase memungkinkan terhubung secara realtime [22]. Arduino merupakan kit atau papan elektronik open source yang terdapat komponen utama chip microcontroller dengan tujuan untuk menanamkan program agar rangkaian elektronik dapat membaca input ataupun output [23]. ESP8266 merupakan varian dari Arduino dimana ESP8266 memiliki fitur yang lebih unggul dalam mendukung Internet of Things yaitu teknologi wifi dan tegangan yang dibutuhkan kecil yaitu 3,3 volt [24].
Dalam pembuatan aplikasi dan membuat program untuk alat Pemantauan sawah Internet of Things memerlukan perangkat keras ( hardware ) serta perangkat lunak ( software ) pendukung dalam pembuatan. Beberapa perangkat keras yang dibutuhkan untuk membuat aplikasi sebagai berikut: a. Prosesor core i7 gen 5
b. Minimal ram 8gb
c. Keyboard
d. mouse
e. Smartphone versi android 12
Sedangkan perangkat keras ( hardware ) yang diperlukan untuk membuat alat pemantauan berbasis Internet of things adalah : a. Arduino Uno R3 b. ESP8266 c. Kabel jumper d. Modul XY-PWM e. XL4015 adjustable step down
f. Sensor PIR
g. Soil Moisture
h. Modul Relay 5v
i. Sensor water level
j. Breadboard
k. Speaker
l. Modul PAM8403
m. Modem Wifi
Perangkat lunak ( software ) yang digunakan untuk membuat aplikasi dan membuat program untuk alat pemantauan sawah berbasis Internet of Things : a. Arduino IDE
b. Android Studio

## 3.2 Perancangan Sistem
Pada perancangan sistem ini, peneliti mulai menjelaskan fungsionalitas sistem yang dibangun berdasarkan hasil analisa sistem yang dilakukan. Activity diagram menggambarkan dimana user atau pengguna dalam penggunaan aplikasi dapat berinteraksi dengan hardware atau alat Internet of Things . Activity diagram bisa dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Activity Diagram Penggunaan Aplikasi
Pada Gambar 4 Activity Diagram tahap pertama saat user membuka aplikasi pemantauan sawah adalah aplikasi akan mengambil nilai data diantaranya nilai sensor ketinggian air pada petak sawah, nilai sensor kelembapan tanah, nilai sensor passive  infrared  receiver .  Selanjutnya  data  sensor  ditampilkan  berbetuk  informasi  di  dashboard  aplikasi. Selanjutnya pada aplikasi mengkontrol switch pompa dan switch pengusir hama, data tersebut akan dikirimkan melalui database firebase berupa nilai interger 1 atau 0, selanjutnya mensetting nilai pada database firebase , apabila data berhasil dikirimkan dari aplikasi ke database firebase menampilkan sebuah pop-up sebagai informasi switch berhasil dinyalakan atau dimatikan. Selanjutnya pada aplikasi mengkontrol buka tutup pintu irigasi melalui sebuah menu bar dengan nilai 0 – 100, dimana saat bar digeser mendekati nilai 100, nilai tersebut akan dikirimkan sesuai dengan kondisi nilai ke database firebase sehingga  dapat membuka pintu  irigasi  dan  menampilkan pop  up yaitu  sebuah nilai  yang  artinya  pintu  irigasi terbuka  berapa  besar  dengan  nilainya.  Apabila  mendapatkan  nilai  100  yaitu  kondisi  dimana  pintu  irigasi  terbuka sepenuhnya, dan sebalikanya dimana saat bar digeser mendekati angka nol, nilai dikirim sesuai dengan kondisi nilai ke database firebase dan selanjutnya set nilai ke database firebase sesuai dengan nilai, apabila nilai berhasil dikirimkan ke database firebase akan menampilkan sebuah pop-up nilai sesuai dengan kondisi nilai yang dikirim ke database firebase . Selanjutnya membuat sebuah Activity Diagram alur kerja komunikasi dari hardware arduino uno r3 ke esp8266 dan menyimpan data di database firebase. Dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 5. Activity Diagram komunikasi antara Arduino,ESP8266 dan Firebase
Pada Gambar 5 Activity Diagram komunikasi antara Arduino,ESP8266 dan Firebase. Dimulai dari Arduino Uno R3  membaca  sensor  analog  yaitu  sensor  ketinggian  air  pompa,  ketinggian  air  irigasi,  dan  kelembapan  tanah.  Nilai selanjutnya dikirimkan sesuai dengan kategorinya melalui komunikasi serial dan nilai komunikasi serial diteruskan ke ESP8266.ESP8266 menerima nilai sensor dari komunikasi serial dan selanjutnya dikategorikan setiap nilai sensornya dan dikirimkan  ke database  firebase .  ESP8266  menerima  data  dari database  firebase yaitu  nilai  untuk  menyalakan otomatisasi  pengusir  hama.  Selanjutnya  ESP8266  mengecek  nilai  dari  sensor Passive  Infrared  Receiver .  Apabila mendeteksi  pergerakan  beruapa  hawa  panas  dari  hama  maka  menyalakan  alat  pengusir  hama  melalui  relay  dan mengirimkan informasi balik ke firebase . Firebase selanjutnya akan menyimpan nilai hasil pendeteksi pergerakan hama dan sebaliknya apabila tidak terdeteksi pergerakan dari sensor Passive Infrared Receiver akan mengirimkan nilai balik ke database firebase .ESP8266 mengambil nilai untuk menyalakn atau mematikan pompa, selanjutnya ESP8266 setting perintah  tersebut  kedalam  relay  untuk  menyalakan  pompa  atau  mematikan  pompa.  Mengirimkan  hasil  kondisi  relay menyala atau mematikan pompa ke database firebase . Terakhir ESP8266 mengambil nilai dari database firebase untuk membuka  atau  munutup  servo  irigasi  air.  Nilai  tersebut  akan  disetting  kedalam  servo  untuk  membuka  atau  menutup beberapa derajat sesuai dari nilai yang diinputkan dari database firebase . Selanjutkan mengirimkan nilai berapa derajat terbuka atau tertutup servo irigasi air ke database firebase .
Selanjutnya membuat sebuah model database. Dalam pemodelan database menggunakan model database hirarki atau disebut juga model pohon. Dimana model pohon ini memiliki hubungan  seperti orang tua – anak. Paling atas atau paling utama disebut sebagai root atau akar sedangkan paling bawah disebut sebagai daun. Dimana orang tua hanya boleh memiliki satu anak  atau memiliki beberapa anak, sedangkan anak hanyak memiliki satu jenis orangtua. Berikut model database firebase yang digunakan untuk menyimpan data dari ESP8266 dan aplikasi mobile dilihat pada gambar 6.
Gambar 6. Model database hirarki pemantauan sawah
Pada Gambar 6 Model database hirarki pemantauan sawah dalam penggambaran model database, dimana root atau akar  ditandai  dengan  warna  biru  sebagai  nama  database  dengan  nama  MonitoringSawah. Root atau  akar  ini  memiliki turunan anak masing masing dengan fungsi sendiri yaitu Sensor, Relay, Irigasi, Kondisi. Sedangkan Sensor, relay, Irigasi, dan  Kondisi  memiliki  sebuah  turunan  atau  anak.  Seperti  orangtua  Sensor  memiliki  sebuah  anak  diantara Kelembapan_Tanah,  Tinggi_Air,  Tinggi_Irigasi.  Sedangkan  orangtua  Relay  memiliki  turunan  atau  anak  diantaranya RelaySpeaker, dan RelayPompa. Orangtua Irigasi memiliki turunan yaitu progress. Orangtua Kondisi memiliki turunan atau anak diantaranya Hama, g1Irigasi, lvlWater.
Struktur database merupakan untuk mengetahui tipe data apa saja yang digunakan dalam penyimpanan nilai pada database firebase sehingga mudah digunakan. Tipe data nilai pada daun atau anak terakhir pada model database dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Tipe data daun atau anak terakhir pada model database No Field Tipe data 1 Kelembapan_Tanah Integer 2 Tinggi_Air Integer 3 Tinggi_Irigasi Integer 4 RelaySpeaker Integer 5 RelayPompa Integer 6 Progress Integer 7 Hama String 8 g1Irigasi String 9 lvlWater String
Selanjutnya pembuatan flowchart Arduino R3, Arduino Uno difungsikan sebagai tempat untuk membaca nilai dari sensor dan menampung nilainya bedasrkan jenis sensornya. Alur flowchart dapat dilihat pada Gambar 7
Gambar 7. Flowchart Arduino Uno R3
Pada Gambar 7 Flowchart Arduino Uno R3 memiliki beberapa tahapan yang dilalui sebelum mengirimkan data melalui komunikasi serial. Pada tahap setelah Arduino menyala, akan membaca nilai sensor analaog yaitu ketinggian air, dan kelembapan tanah. Setelah membaca nilai setiap sensor dan nilai dirubah dalam komunikasi serial dalam kategori setiap variabel dan variabel tersebut akan mengirimkan atau meneruskan nilai yang sudah ada ke ESP8266. Selanjutnya  membuat  alur  flowchart  ESP8266.  ESP8266  sebagai  tempat  utama  untuk  pertukaran  data  melalui internet dengan database firebase . Dan juga membaca sensor Passive Infrared Receiver berserta menjalankan relay untuk menyalakan atau mematikan pompa dan otomatisasi pengusir hama. Alur flowchart ESP8266 dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8 (c) . Flowchart ESP8266 (lanjutan)
Pada  Gambar  8  (a)  Flowchart  ESP8266  alur  kerja  dari  ESP8266  adalah  menyalakan  fitur  WiFi  dan  mengecek nama  wifi  dan  password  yang  sudah  disetting  pada  ESP8266,  apabila  tidak  terkoneksi  akan  melakukan  perulangan mengecek  nama  wifi  dan  password  lagi  sampai  terkoneksi.  Apabila  seudah  terkoneksi  selanjutnya  mengecek url dan autentifikasi firebase yang sudah dibuat model databasenya. Apabila terjadi koneksi ulang akan kembali menjalankan cek koneksi wifi. Selanjutnya membaca sensor analog dari arduino yang didapatkan melalui komunikasi serial. Gambar 8 (b) Flowchart ESP8266 lanjutan yaitu cek data sensor ketinggian air lalu dikategorikan menggunakan logika if else untuk kategori  <=466 set nilai string  low dan  mengirimkan  informasi  ke database  firebase ,  kategori  <=600  set  nilai string medium dan mengirimkan informasi ke database firebase , kategori <=720 set nilai string high dan mengirimkan informasi ke database firebase . Membaca nilai kelembapan tanah dan set nilai analog tersebut ke database firebase . Gambar 8 (c) Flowchart ESP8266 lanjutan yaitu mendapatkan nilai servo dari database firebase lalu menjalankan servo sesuai nilai dari range nilai 0 – 100. Selanjutnya mendapatkan nilai input relay hama untuk mengaktifkan otomatisasi pengusir hama, jika nilai 0 maka otomatisasi pengusi hama dimatikan, dan sebaliknya apabila nilai 1 mengecek kondisi sensor Passive Infrared Received . Jika nilai sensor Passive Infrared Received mendapatkan nilai analog 0 maka tidak ada pergerakan dari hama dan relay mati, sebaliknya apabila mendapatkan nilai 1 maka mendeteksi pergerakan dan menyalakan  relay beserta mengirimkan hasil informasi ke database firebase .
Membuat  sebuah  kerangka  awal  untuk  menentukan  desain  dasar  untuk  membuat  sebuah  aplikasi  Pemantauan sawah berbasis mobile . Dalam membuat kerangka model yang digunakan menggunakan wireframe. Wireframe berfungsi untuk mengatur tata letak layout desain aplikasi mobile dalam  bentuk warna hitam putih. Kerangka wireframe dilihat pada Gambar 9.

## 3.3 Implementasi
Pada  tahap  implementasi  yaitu  dimana  aplikasi  sudah  dibuat  sesuai  dengan  kriteria  yang  dirancang  menurut  activity diagram yang diinginkan. Dan serta membuat hardware Internet of Things dapat melakukan komunikasi dengan database firebase. Fungsi aplikasi yang telah dibuat berdasarkan alur activity adalah dapat mengecek kondisi kelembapan tanah, mengecek ketinggian air pompa dan ketinggian air irigasi, dapat menyalakan dan mematikan pompa serta  otomatisasi pengusir  hama,  dapat  menampilkan  kondisi  terdapat  pergerakan  atau  tidak  pada  pengusir  hama,  dapat  membuka  dan menutup pintu irigasi, serta menampilkan pop up sesuai dengan fungsinya.

## 3.3.1 Aplikasi Pemantauan Sawah
Setelah membuat implementasi menjalankan aplikasi yang telah dibuat dengan membuild menjadi sebuah ekstensi apk dari dinstall pada hp android sesuai requitment yang telah dibuat. Berikut tampilan aplikasi yang telah diinstall dilihat pada gambar 10.
Gambar 10. Tampilan Utama aplikasi pemantauan sawah
Cara kerja dari aplikasi ini  yaitu, pada Soil Moisture akan menampilakan nilai kelembapan tanah yang bersifat nilai asli dari sensor Soil Moisture . Dapat dilihat nilai akan setiap berubah secara langsung dilihat dari kondisi kelembapan tanah yang didapat dari sensor Soil Moisture dilihat pada gambar 11 sebelum nilai berubah dan gambar 12 nilai sensor kelembapan  tanah  bertambah.  Semakin  nilai  kelembapan  tanah  tinggi  menandakan  kondisi  tanah  disawah  kering sedangkan nilai sensor rendah menandakan kondisi tanah disawah lembab
Gambar 11. Kelembapan tanah sebelum
Gambar 12. Kelembapan tanah sesudah pada pengusir hama otomatis apabila dinyalakan menampilkan pop up dan indicator icon pengusir hama yang awalnya off menjadi tanda “-” yang artinya otomatis pengusir hama sudah berjalan tetapi tidak ada bergerakan dilihat pada gambar 13. Dan untuk gambar 14 menandakan ada pergerakan yang melewati sensor Passive Infrared Receiver dan memberikan informasi dengan tanda tulisan “Terdeteksi”
Gambar 14. Terdeteksi hama
Untuk menyalakan atau mematikan pompa akan menampilkan pop up dapat dilihat pada Gambar 15. Berlaku juga pada irigasi bisa mengatur  buka dan tutup pintu irigasi sesuai dengan nilainya dan menampilkan hasil nilai buka atau tutup irigasi dapat dilihat pada Gambar 16
Gambar 15. Pompa aktif
Gambar 16. Pintu irigasi terbuka 67

## 3.4 Testing
Tahap testing yang dilakukan pengujian secara menyeluruh mulai dari aplikasi yang bekerja sesuai dengan fungsi dan alat atau hardware Internet of Things dapat berjalan antara data sensor yang didapatkan,pengujian relay, dan pengujian servo. Metode yang dilakukan dalam pengujian menggunakan metode blackbox dengan simulasi berbentuk prototipe. dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil uji coba blackbox Pengujian Diharapkan Status Dapat menampilkan informasi kelembapan tanah, ketinggian air pompa dan irigasi, status pergerakan hama tikus
Data  informasi  dapat  ditampilkan  sesuai  dengan  sumber hardware Internet of things , mendapatkan nilai secara langsung dari  sensor  kelembapan  tanah,  ketinggian  air,  dan  sensor Passive Infrared Receiver Berhasil Menyalakan atau mematikan pompa,pengusir  hama,  dan  buka  tutup pintu irigasi Relay pada alat Intenet of Things dapat bekerja sesuai inputan dari aplikasi dan servo membuka dan menutup sesuai dengan nilai input Berhasil Speaker pengusi hama Speaker dengan suara frekuensi dapat menyala sesuai kondisi dari relay menyala atau mati Berhasil

## 3.5 Pembahasan
Dalam pengembangan sistem baru telah berhasil dan mempunyai fitur pemantauan sawah mulai dari kontrol kelembapan tanah, ketinggian air, dan pengusir hama. Hasil tersebut menjadi perkembangan dari penelitian sebelumnya akan tetapi masih memiliki kekurangan dalam pembuatan sistem baru tersebut diantaranya:
a. Belum adanya cek tersedianya jaringan internet pada aplikasi
b. Fitur input manual untuk acuan batas nilai kategori tanah
c. Aplikasi belum bisa menyimpan  aksi terakhir seperti awalnya pompa kondisi on dan apabila menutup aplikasi dan membuka aplikasi kembali posisi tombol pompa off bukan kondisi on terakhir kali

## 4. KESIMPULAN
berdasarkan penelitian  yang  telah  dilakukan  mulai  dari  analisa  sistem,  perancangan  sistem,  implementasi,  testing  dan pembahasan.  Maka  dapat  disimpulkan  bahwa  peneliti  berhasil  dalam  melakukan  pengembangan  sistem  pemantauan sawah  berbasis  aplikasi mobile .  Yang  dimana  aplikasi  pemantauan  sawah  dapat  melakukan  diantaranya  mendapatkan informasi kelembapan tanah, ketinggian air irigasi, ketinggian air pompa, dan otomatisasi pengusir hama menggunakan speaker yang mengeluarkan suara berfrekuensi. Aplikasi ini juga memudahkan bagi para petani sehingga dapat memantau kondisi sawah dari jarak jauh dan kapan saja, mengurangi biaya bahan bakar yang harus dikeluarkan setiap melakukan perjalanan ke sawah. Aplikasi ini juga sangat efektif bagi orang yang mempunya sawah tetapi terkendala akan pekerjaan utama. Penggambaran dalam pembuatan sistem ini menggunakan activity diagram, flowchart dari setiap hardware arduino dan ESP8266 memudahkan dalam pembuatan sistem serta penggambaran model database yang mudah dipahami karena menggunakan database firebase yang  bersifat  pemodelan  hirarki,  data  juga  dilakukan  secara  realtime  oleh database firebase penggambaran  kerangka  desain  bentuk  aplikasi  menggunakan  wireframe  yang  dimana  wireframe  memiliki keunggulan dalam mengatur layout dengan tool yang banyak dan bermacam macam konten yang tersedia sehingga bisa membuat  gambaran  proses  dalam  pembuatan  aplikasi.  Pengujian  aplikasi  pemantauan  sawah  menggunakan  metode blackbox dengan bantuan prototipe sehingga mendapatkan hasil pengujian  baik dan lolos sesuai dengan skenario yang ada
[1] B. M. Harnansyah, I. Sunaryantiningsih, and B. Fandidarma, “Prototype Pengontrol Dan Monitoring Pompa Air Untuk Pengairan Sawah Berbasis IoT,” Jurnal ELECTRA: Electrical Engineering Articles, vol. 2, no. 1, 2021.
[2] G. H. Sandi and Y. Fatma, “Pemanfaatan Teknologi Internet of Things (Iot) Pada Bidang Pertanian,” JATI (Jurnal Mahasiswa Teknik Informatika), vol. 7, no. 1, pp. 1–5, 2023.
[3] “Penduduk  15  Tahun  Ke  Atas  yang  Bekerja  menurut  Lapangan  Pekerjaan  Utama  2011  -  2022,”  Badan  Pusat  Statistik. https://www.bps.go.id/statictable/2009/04/16/970/penduduk-15-tahun-ke-atas-yang-bekerja-menurut-lapangan-pekerjaan- utama-1986---2022.html (accessed Sep. 23, 2023).
[4] Luas  Panen  dan  Produksi  Padi  di  Indonesia  2021.  Badan  Pusat  Statistik.  Accessed:  Sep.  23,  2023.  [Online].  Available: https://www.bps.go.id/publication/2022/07/12/c52d5cebe530c363d0ea4198/luas-panen-dan-produksi-padi-di-indonesia- 2021.html
[5] B. Istiaji, S. Priyambodo, A. A. Sanmas, and A. Rosidah, “Efektifitas kegiatan gopyokan tikus sawah (Rattus argentiventer) di Desa Bener, Kabupaten Klaten,” Jurnal Pusat Inovasi Masyarakat (PIM), vol. 2, no. 2, pp. 163–168, 2020.
[6] D. V. Nurhaliza et al., “D Dampak Perubahan Iklim Terhadap Ketahanan Pangan dan Gizi di Indonesia Demi Tercapainya Tujuan SDGs,” Bulletin Agro Industri, vol. 50, no. 1, pp. 1–7, 2023.
[7] A.  Setiawan,  “PERANCANGAN  SISTEM  MONITORING  AIR  SAWAH  MENGGUNAKAN  KONSEP  INTERNET  OF THINGS BERBASIS ANDROID,” University of Technology Yogyakarta, 2020.
[8] A. D. Setiyaputra, “Prototype Sistem Monitoring Hama pada Tanaman Padi Berbasis Internet of Things (IoT),” University of Technology Yogyakarta, 2021.
[9] T.  Ismail,  “Sistem  Monitoring  dan  Kontrol  Penyiraman  Media  Tanam  Dengan  Sensor  Soil  Moisture  Berbasis  Android,” University of Technology Yogyakarta, 2020.
[10]  M.  Walid,  H.  Hoiriyah,  and  A.  Fikri,  “PENGEMBANGAN  SISTEM  IRIGASI  PERTANIAN  BERBASIS  INTERNET  OF THINGS (IoT),” Mnemonic: Jurnal Teknik Informatika, vol. 5, no. 1, pp. 31–38, 2022.
[11]  D.  Setiadi  and  M.  N.  A.  Muhaemin,  “Penerapan  Internet  Of  Things  (IoT)  Pada  Sistem  Monitoring  Irigasi  (Smart  Irigasi),” Infotronik: Jurnal Teknologi Informasi dan Elektronika, vol. 3, no. 2, pp. 95–102, 2018.
[12]  S. Samsugi, Z. Mardiyansyah, and A. Nurkholis, “Sistem Pengontrol Irigasi Otomatis Menggunakan Mikrokontroler Arduino UNO,” Jurnal Teknologi Dan Sistem Tertanam, vol. 1, no. 1, pp. 17–22, 2020.
[13]  I.  A.  Fitria,  “RANCANG  BANGUN  ALAT  PENDETEKSI  DAN  PENGUSIR  HAMA  TIKUS  DAN  BURUNG MENGGUNAKAN SENSOR PIR (PASSIVE INFRARED RECEIVER) BERBASIS IOT,” Universitas Diponegoro, 2023.
[14]  H.  Kurniawan,  W.  Apriliah,  I.  Kurniawan,  and  D.  Firmansyah,  “Penerapan  Metode  Waterfall  Dalam  Perancangan  Sistem Informasi Penggajian Pada Smk Bina Karya Karawang,” Jurnal Interkom: Jurnal Publikasi Ilmiah Bidang Teknologi Informasi Dan Komunikasi, vol. 14, no. 4, pp. 159–169, 2020.
[15]  A. Roihan, M. Hasanudin, E. Sunandar, and S. R. Pratama, “Perancangan Purwarupa Bird Repellent Device Sebagai Optimasi Panen Padi Di Bidang Pertanian Berbasis Internet of Things,” Simetris: Jurnal Teknik Mesin, Elektro dan Ilmu Komputer, vol. 11, no. 1, pp. 129–134, 2020.
[16]  A. Santoso and M. Nasir, “Pemetaan Lahan dan Komoditas Pertanian Berbasis Webgis di Kabupaten OKU Timur,” Jurnal Ilmiah Betrik: Besemah Teknologi Informasi dan Komputer, vol. 12, no. 2, pp. 129–138, 2021.
[17]  C. M. Milendo and D. Kusumaningsih, “Prototipe Rekayasa Lingkungan Pertanian Pintar Menggunakan Wemos D1R1 Berbasis Android,” in Prosiding Seminar Nasional Mahasiswa Fakultas Teknologi Informasi (SENAFTI), 2022, pp. 1210–1218.
[18]  E. Setyawati, H. Wijoyo, N. Soeharmoko, and others, “Relational Database Management System (RDBMS),” 2020.
[19]  H. Marlina and H. Khusnuliawati, “Perancangan Desain Antar Muka Aplikasi Mobile bagi Anggota Perpustakaan Daerah Kota Surakarta,” JoMMiT: Jurnal Multi Media dan IT, vol. 7, no. 1, pp. 9–14, 2023.
[20]  M.  Ridwan  and  K.  M.  Sari,  “Penerapan  IoT  dalam  Sistem  Otomatisasi  Kontrol  Suhu,  Kelembaban,  dan  Tingkat  Keasaman Hidroponik Application of IoT for Automated Controlling System of Temperature, Humidity, and Acidity in Hydroponics,” J. Tek. Pertan. Lampung, vol. 10, no. 4, pp. 481–487, 2021.
[21]  A. T. Hidayat, R. Rio, and I. G. O. Santosa, “MEMBERSHIPPLICATION BERBASIS ANDROID DENGAN PENERAPAN KOTLIN  PROGRAMMING  LANGUAGE  DI  WIJAYA  FITNESS  CENTER  (WFC),”  JUSIM  (Jurnal  Sistem  Informasi Musirawas), vol. 8, no. 1, pp. 8–15, 2023.
[22]  M.  A.  Al  Fakhirin  and  others,  “IMPLEMENTASI  NEXT  JS  DAN  FIREBASE  PADA  APLIKASI  PENDATAAN  DAN KONSULTASI IBU HAMIL DAN BALITA PUSKESMAS GUNUNG SUGIH,” 2022.
[23]  R. Ridarmin, F. Fauzansyah, E. Elisawati, and E. Prasetyo, “Prototype robot line follower Arduino Uno menggunakan 4 sensor TCRT5000,” Informatika, vol. 11, no. 2, pp. 17–23, 2019.
[24]  W. Istiana, “SISTEM KEAMANAN PINTU RUMAH BERBASIS Internet Of Things (IoT) Dengan ESP8266,” Jurnal Portal Data, vol. 2, no. 6, 2022.