## Prototype Penyiraman Otomatis Berbasis IOT untuk Multi Zona Tanaman Hias
Hafiyyan Putra Pratama Dewi Indriati Hadi Putri Sudjani Sistem Telekomunikasi Sistem Telekomunikasi Pendidikan Teknik Sipil Universitas Pendidikan Indonesia Universitas Pendidikan Indonesia Universitas Pendidikan Indonesia Bandung, Indonesia Bandung, Indonesia Bandung, Indonesia hafiyyan@upi.edu dewiindri@upi.edu sudjani@upi.edu
Abstract— The  greenhouse  concept  for  the  cultivation  of  ornamental  plants  can  optimize  the conditioning  of  a  good  planting  environment  because  it  can  protect  plants  from  direct  rain,  can distribute  temperature,  divide  sunlight  evenly  and  regulate  the  intensity  of  watering  plants regularly.  The  important  thing  to  pay  attention  to  in  the  cultivation  of  ornamental  plants  is  the intensity of watering plants. Regular watering of plants can be optimized with the help of Internet of  Things  (IoT)  technology  so  that  the  process  of  watering  plants  becomes  a  smart  watering system. In this study, automatic watering of ornamental plants was divided into 3 zones based on the  characteristics  of  humidity,  watering  time  and  required  water  quantity.  The  smart  watering system for 3 zones is implemented in the form of a prototype included a monitoring system based on the MQTT protocol.
Keywords—greenhouse, smart watering, IoT, MQTT.

## I. P ENDAHULUAN
Indonesia sebagai negara agraris yang memiliki kondisi alam yang mendukung, hamparan lahan yang luas dan keragaman hayati yang melimpah serta iklim tropis yang terjadi sepanjang tahun membuat sebagian masyarakatnya bekerja di bidang pertanian. Kelebihan kondisi alam ini memberikan keuntungan bagi petani untuk menanam sepanjang tahun dan mengembangkan sektor pertanian. Namun cuaca di Indonesia  sering  kali  tidak  menentu  menyebabkan  tanaman  kurang  sehat  bahkan menimbulkan  gagal  panen.  Guna  meminimalisir  kerugian  tersebut  petani membutuhkan beberapa cara untuk membuat tanaman mereka dapat bertahan dari cuaca  yang  tidak  menentu.  Tak  terkecuali  petani  tanaman  hias  yang  saat  ini sedang mengalami peningkatan tren usaha.
Tanaman hias  adalah kategori tanaman  yang dimanfaatkan sebagai  penunjang dekorasi atau sebagai hobi merawat tanaman hias. Budidaya tanaman hias paling ideal  menggunakan  konsep greenhouse karena  konstruksi  bangunan  khusus digunakan  sebagai  media  tanam  yang  memiliki  fungsi  untuk  mengoptimalkan penanaman  dengan  melindungi  tanaman  dari  hujan  secara  langsung  dan mendistribusikan suhu, cahaya matahari secara merata dengan level yang optimal. Pengkondisian  lingkungan  penanaman  yang  baik  akan  berdampak  terhadap pertumbuhan tanaman yang baik dan minim dari resiko gagal panen [1].
Pada  umumnya  petani  tanaman  hias  sudah  menggunakan  konsep greenhouse namun  mengalami  beberapa  kendala  karena  lingkungan greenhouse memiliki perhatian  khusus  salah  satunya  intensitas  penyiraman  tanaman  hias  yang  harus teratur  [2].  Dengan  menggunakan  lingkungan greenhouse hujan  tidak  dapat masuk  ke  dalam  ruangan  sehingga  penyiraman  harus  dilakukan  setiap  hari  dan perlu pengamatan agar penyiraman manual tidak terlalu banyak atau kurang guna memberikan  asupan  air  yang  optimal  dan  sesuai  kebutuhan  untuk  tanaman  hias. Hal  tersebut  dapat  dilakukan  dengan  bantuan  teknologi Internet  of  Things (IoT)
yang mengarahkan semua perangkat akan dapat terhubung melalui internet sangat memberikan kemudahan di seluruh sektor tak terkecuali sektor pertanian [3][4].
Adanya teknologi IoT memberikan kemudahan bagi petani tanaman hias untuk mengendalikan  dan  memantau  kondisi  tanamannya  melalui smartphone dimanapun  dia  berada.  Teknologi greenhouse menggunakan  sistem  IoT  dapat diterapkan  untuk  memantau  dan  melakukan  penyiraman  tanaman  hias  secara otomatis sehingga tanaman dapat tumbuh dengan lebih baik[5]. Sistem yang dapat diterapkan pada greenhouse yaitu smart watering .

## II. S MART W ATERING
Konsep smart  watering adalah  bagaimana  melakukan  penyiraman  tanaman secara  otomatis  dengan  mempertimbahkan  nilai-nilai  seperti  suhu  udara  dan kelembapan  tanah  di  sekitar  tanaman.  Nilai  suhu  udara  dan  kelembapan  tanah didapatkan dari sensor yang diletakan pada area tanaman dan tanah. Apabila nilai berada  dibawah threshold maka  sistem  akan  bekerja  hingga  mencapai  nilai threshold yang  optimal.  Sensor-sensor  hanya  membaca  nilai  saja.  Menentukan bahwa  nilai  yang  dibaca  merupakan  nilai  yang  sesuai  adalah  tugas  dari mikrokontroler.

## III. P ERANCANGAN D ESIGN S ISTEM
Perancangan  sistem  pada  penelitian  ini  terdiri  dari  dua  desain  yaitu  secara hardware  dalam  bentuk prototype dan  secara  software.  Analisis  kebutuhan dilakukan  sebelum  merancang  hardware  hardware  dan  software.  Alur  kegiatan penelitian dapat pada dilihat pada gambar berikut:

## Figure 1 Alur Kegiatan Penelitian

## A. Multi Zona Tanaman Hias
Penelitian  dilakukan  di  salah  satu  tempat  tanaman  hias  dengan  berbagai  jenis karakteristik tanaman hias dan sesuai dengan lokasi penelitian yaitu di purwakarta maka  dibutuhkan  analisis  tanaman  hias  yang  cocok  untuk  digunakan  sebagai bahan penelitian.

## Figure 2 Lokasi Penelitian
Berdasarkan  analisis  kebutuhan  pada  penelitian  ini  diperoleh  3  zona  sistem penyiraman  otomatis  pada smart  wattering berdasarkan  jenis  tanaman.  Pada penelitian  ini  jenis  tanaman  yang  ditetapkan  terdiri  dari  beberapa  kategori diantaranya  berdasarkan  kelembapan  tanah  (contoh  kasus  tanaman  biasa), berdasarkan  waktu  untuk  kasus  tanaman  sri  rejeki,  dan  berdasarkan  jumlah  air kasus pada tanaman anggrek. Identifikasi zona dapat diuraikan sebagai berikut :

## a) Zona 1
Pada zona 1 sistem penyiraman pada tanaman akan terjadi ketika kelembapan tanah  mencapai  nilai  tertentu.  Untuk  mengukur  kelembapan  tanah  dan mengetahui nilai maka komponen yang digunakan adalah soil moisturize yang disebut  DHT11.  Prinsip  kerja  pada  senosr  DHT11  adalah  dengan  mengirim data kelembapan tanah  melalui MQTT server  yang kemudian akan diteruskan ke  mikrokontroler  jenis  nodeMCU  eps8266.  Selanjutnya  di  mikrokontroler nilai kelembapan tanah dijadikan penentu untuk mengaktifkan aktuator berupa selenoid.
Figure 3 Diagram Alur pada Zona 1

## b) Zona 2
Pada  zona  2  sistem  penyiraman  otomatis  diperuntukkan  unruk  tanaman  yang memiliki karakteristik dalam ketepatan waktu penyiraman, sehingga pada zona ini dibutuhkan penjadwalan, contoh kategori tanaman yang berada pada zona 2 adalah  tanaman  sri  rejeki.  Pada  zona  ini  kebutuhan  komponen  terdiri  dari mikrokonter  sebagai  pengatur  jadwal  penyiraman  dan  selenoid.  Cara  kerja sistem  penyiraman  pada  zona  2  adalah  ketika  mencapai  waktu  yang  telah dijadwalkan  maka  mikrokontroller  mengaktifkan  selenoid  untuk  membuka keran agar melakukan penyiraman.
Figure 4 Diagram Alur pada zona 2

## c) Zona 3
Pada  zona  3  sistem  penyiraman  digunakan  untuk  tanaman  yang  memiliki karakteristik  ketepatan  jumlah  air  yang  dibutuhkan  tanaman  contoh  tanaman anggrek.  Untuk  megukur  jumlah  ketepatan  air  dibutuhkan  alat  ukur  seperti sensor  waterflow.  Sensor  waterflow  akan  mengirimkan  data  nilai  jumlah  air yang  sudah  digunakan  ke  mikrokontroler.  Nilai  tersebut  digunakan  sebagai penentu menutupnya selenoid.
Figure 5 Diagram Alur pada zona 3
Berdasarkan  uraian  zona  penentu  sistem  penyiraman  air  dapat  disimpulkan komponen  yang  dapat  digunakan  pada  masing-masing  zona  seperti  Tabel  di bawah ini.
Table 1 komponen yang digunakan pada setiap zona
Zona 1 Zona 2 Zona 3 Berdasarkan nilai kelembapan tanah Berdasarkan nilai kelembapan tanah Berdasarkan ketepatan jumlah air yang dibutuhkan tanaman Tanaman lain Tanaman lain Anggrek - DHT 11 - Mikrokontroler NodeMCU - Solenoid - DHT 11 - Mikrokontroler NodeMCU - waterflow - Mikrokontroler NodeMCU - Solenoid

## B. Komponen Hardware
Beberapa komponen yang digunakan pada sistem smart watering dapat dilihat pada Gambar. Komponen tersebut terdiri dari input, kontrol dan aktuator.
Figure 6 Komponen untuk smart watering
Untuk  merakit  komponen-komponen  menjadi  sebuah  sistem smart  watering dibutuhkan  perancangan  desain  PCB.  Perancangan  hardware  dapat  dilihat  pada gambar schematic dibawah ini.
Figure 7 Schematic sistem smart watering
Fungsi  dan  kegunaan  merancang  dan  mencetak  PCB  adalah  untuk mengintegrasikan  komponen-komponen  dengan  meletakannya  diatas  PCB.  Jalur dibuat dan dirancang untuk menghubungkan mikrokontroler dengan relay, sensor dan aktuator [5].

## C. Sistem Monitoring berbasis protokol MQTT
Sistem  monitoring  pada  penelitian  ini  menggunakan  protokol  MQTT  untuk komunikasi  antar  perangkat  dengan  menghubungkan  dua  atau  lebih  perangkat yang  saling  terhubung  dan  berkomunikasi  tanpa  harus  melewati  server  atau perangkat  penghubung  lain.  MQTT    merupakan  protokol  yang  menggunakan teknik publish dan subscribe ke  sebuah  topik.  Gambaran  protocol  MQTT  dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

## IV. I MPLEMENTASI S ISTEM
Implementasi sistem smart watering dilakukan pada beberapa sampel tanaman dengan menghubungkan seluruh komponen mulai dari input, kontroler dan ouput (selenoid) dan . Beberapa komponen yang telah disusun dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
(a) kontroller                                                              (b) selenoid
Figure 9  Perakitan komponen (a) kontroller dan (b) selenoid
Seluruh  komponen  dapat  digabungkan  menjadi  sebuah  sistem smart  watering yang digunakan sebagai penyalur air pada masing-masing zona tanaman.
Figure 10  Perakitan komponen sistem smart watering
Pembagian  zona  berdasarkan  pada  jenis  tanaman  dan  karakteristik kebutuhannya  seperti  kelembapan  tanah  (contoh  kasus  tanaman  biasa), berdasarkan  waktu  untuk  kasus  tanaman  sri  rejeki,  dan  berdasarkan  jumlah  air kasus pada tanaman anggrek.
(a) Zona 1                                                (b) Zona 2
\ (c) Zona 3

## V. P ENGUJIAN
Pada penelitian ini dikembangkan sistem monitoring yang dapat melihat nilai- nilai  dari  sensor  sesuai  dengan  pembagian  zona.  Sistem  monitoring berkomunikasi dengan prototype berbasis protokol MQTT [7][8][9].

## Figure 11 Sistem Monitoring
Zona 1 adalah zona dengan karakteristik penyiraman berdasarkan kelembapan tanah  yang  dibaca  dari soil  moisture yang  akan  menentukan  apakah  solenoid
hidup atau mati . Hasil pengujian dari zona 1. Solenoid akan bernilai LOW yang artinya keran tertutup ketika nilai soil moisture diatas 75. Hasil pengujian zona 1 dapat dilihat pada tabel berikut.
Table 2 Pengujian Zona 1
Zona 2 adalah zona dengan karakteristik penyiraman berdasarkan alarm waktu yang  diatur  pengguna  yang  akan  menentukan  apakah  solenoid  hidup  atau  mati. Solenoid akan bernilai HIGH yang bermakna keran air terbuka sekitar selama satu menit dan setelah itu akan bernilai LOW. Pada pengujian diatur alarm pada pukul 6:00:00  dan  penyiraman  berhenti  pada  06:01:01.  Hasil  pengujian  dari  zona  2 dapat dilihat pada tabel berikut.

## Table 3 Pengujian Zona 2
No. Timestamp Solenoid 1 5:59:00 LOW 2 5:59:15 LOW 3 5:59:30 LOW 4 5:59:45 LOW 5 6:00:00 HIGH 6 6:00:15 HIGH 7 6:00:30 HIGH 8 6:00:45 HIGH 9 6:01:00 HIGH 10 6:01:15 LOW 11 6:01:30 LOW
Zona  3  adalah  zona  dengan  karakteristik  penyiraman  berdasarkan  banyaknya jumlah  air  yang  telah  dikeluarkan  yang  akan  menetukan  apakah  solenoid  hidup atau  mati.  Solenoid  akan  bernilai  HIGH  yang  bermakna  keran  air  terbuka  pada waktu  yang  telah  ditentukan  oleh  pengguna  dan  etelah  itu  akan  bernilai  LOW ketika jumlah air mencapai 450 ml. Hasil pengujian dari zona 3 dapat dilihat pada tabel berikut.
No. Timestamp Soil Moisture Solenoid 1 6:00:00 57 HIGH 2 6:00:15 60 HIGH 3 6:00:30 64 HIGH 4 6:00:45 65 HIGH 5 6:01:00 68 HIGH 6 6:01:15 70 HIGH 7 6:01:30 71 HIGH 8 6:01:45 74 HIGH 9 6:02:00 75 HIGH 10 6:02:15 77 LOW 11 6:02:30 80 LOW 12 6:02:45 77
LOW
0 1 57 60 64 65 68 70 71 74 75 77 80 77 Soil Moisture Zona 1 Solenoid

## Table 4 pengujian zona 3
No. Timestamp Total Air (ml) Solenoid 1 6:00:00 100 HIGH 2 6:00:15 260 HIGH 3 6:00:30 290 HIGH 4 6:00:45 390 HIGH 5 6:01:00 450 HIGH 6 6:01:15 490 LOW 7 6:01:30 500 LOW

## VI. K ESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  perancangan  dan  pengujian  sistem  smart  watering.  Proses integrasi  antara  hardware  dan  software  dapat  diimplementasikan  dengan  baik. Pada zona 1 penyiraman dapat terjadi sesuai dengan nilai yang dibaca oleh sensor soil  moisture .  Pada  Zona  penyiraman  dapat  terjadi  sesuai  dengan  pengaturan alarm  yang diatur oleh pengguna. Pada zona 3 penyiraman dapat  berhenti  sesuai dengan total air  yang dibutuhkan. Sistem ini masih perlu dikembangkan menjadi zona  lebih  besar  dan  jumlah  tanaman  yang  lebih  banyak  lagi.  Dan  perlu pengembangan  sistem  monitoring  yang  memiliki  fitur  rekomendasi  penyiraman berbasis Artificial Intelligence

## D AFTAR R EFERENSI
[1] Shane  Smith. Greenhouse  gardener’s  companion:  growing  food  and  flowers  in your greenhouse or sunspace .Fulcrum Publishing, 2000 [2] Ahmad sukamto. (2017). manfaat dan tujuan greenhouse.
https://www.academia.edu/6340421/Manfaat_dan_tujuan_Green_house.Accessed: 2017-02-15.
[3] K.  Rose,  S.  Eldridge,  and  L.  Chapin, “THE  INTERNET  OF  THINGS:  AN OVERVIEW.  Understanding  the  Issues  and  Challenges  of  a  More  Connected World.,” Internet Soc., no. October, p. 80, 2015.
[4] K.  K.  Patel  and  S.  M.  Patel ,  “Internet  of  Things-IOT:  definition,characteristics, architecture, enabling technologies, application & future challenges,” Int. J.  Eng. Sci. Comput., vol. 6, no. 5, pp. 6122– 6131, 2016
[5] Marine,  Y.,  &  Saluky,  S.  (2018).  Penerapan  IoT  untuk  Kota  Cerdas.  ITEJ
(Information Technology
Engineering Journals), 3(1), 36 - 47.
https://doi.org/10.24235/itej.v3i1.24
[6] Putri,  Dewi  Indriati  Hadi, Framework  Design  IoT  for  Smart  Agriculture, Jurnal Sistem Cerdas Vol. 4 No.1, pp. 1-8, 2021.
[7] T.  Yokotani  and  Y.  Sasaki,  "Comparison  with  HTTP  and  MQTT  on  required network resources for IoT," 2016 International Conference on Control, Electronics, Renewable  Energy  and  Communications  (ICCEREC),  Bandung,  Indonesia,  2016, pp. 1-6, doi: 10.1109/ICCEREC.2016.7814989.
[8] Dianawati, E. (2019). Future of Internet of Things in Smart City. ITEJ (Information Technology Engineering Journals), 4(1), 39 - 51. https://doi.org/10.24235/itej.v4i1.49
[9] Indri,  D.  (2021).  Framework  Design  IoT  for  Smart  Agriculture  .  Jurnal  Sistem Cerdas, 4(1), 1 - 8. https://doi.org/10.37396/jsc.v4i1.90
[10] Alam , E. N. (2020). IoT in Agriculture Industry. Jurnal Sistem Cerdas, 3(1), 36 - 42. https://doi.org/10.37396/jsc.v3i1.57