## Rancang Bangun Sistem Kendali Penyiram Tanaman Jalan Berbasis Kelembaban
Hardi Putra Atyasa 1 , Nugroho Suharto 2 , Azam Muzakhim Imammuddin 3
1,2,3 Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, Indonesia
1 putraatyasa97@gmail.com, 2 nugroho.suharto@polinema.ac.id, 3 azam@polinema.ac.id
Abstract — Due  to  the  length  of  the  plant  area  on  the  road,  usually  many  plants  wither  or  are  damaged  due  to  uncontrolled  watering. Watering staff on the street usually water the plants periodically. Watering the road plants sometimes causes small congestion and there are parts of the plants that are not watered because it is done manually. The purpose of this research is to create a design of road plant watering control system moisture-based using a soil moisture sensor, nodeMCU, relay module, voltage regulator, and dynamo sprayer. The results of the performance of this device are influenced by the time of the watering schedule and the soil moisture content of the plants. The results of the  design  and  testing  of  the  tool  obtained  an  automatic  plant  watering  system  design  and  can  monitor  plant  soil  moisture  with  the Thingspeak platform via a web browser. Watering will be done automatically when the time of the watering schedule is entered and the soil moisture is dry. The results of the soil sensor readings on soil moisture form an ADC value range of 500 - 900 when the sensor is wet, while 901 - 1023 when the sensor is dry. The delay value for sending data from the soil moisture monitoring system is 0.473 ms at node 1, 0.433 ms at node 2, and 0.245 at node 3. Where the delay value for each node is categorized as good (0 - 150 ms) according to ITUT standards.
Keywords — Street Plants, Sensor Soil Moisture, nodeMCU, dynamo sprayer
Abstrak — Karena  panjangnya  lahan  tanaman  di  jalan  biasanya  banyak  tanaman  yang  layu  atau  rusak  karena  tidak  terkontrol penyiramannya. Petugas penyiram tanaman di jalan biasanya menyiram tanaman tersebut secara berkala. Penyiraman tanaman jalan kadang menimbulkan kemacetan kecil dan ada bagian tanaman yang tidak tersiram karena dilakukan secara manual. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat rancang bangun sistem kendali penyiram tanaman jalan berbasis kelembaban menggunakan sensor soil moisture, nodeMCU, modul relay, regulator voltage, dan dynamo sprayer. Hasil kinerja perangkat ini berpengaruh dari waktu jadwal penyiraman dan kadar kelembaban tanah pada tanaman. Hasil Perancangan dan pengujian alat diperoleh rancangan sistem penyiram tanaman  secara  otomatis  dan  dapat  memonitor  kelembaban  tanah  tanaman  dengan  platform  thingspeak  melalui  web  browser. Penyiraman akan dilakukan otomatis saat masuk waktu jadwal penyiraman dan kelembaban tanah kering. Hasil pembacaan sensor soil terhadap kelembaban tanah berupa range nilai ADC sebesar 500 – 900 saat kondisi sensor basah sedangkan 901 - 1023 saat sensor dalam keadaan kering. Nilai delay pengiriman data hasil sistem monitoring kelembaban tanah sebesar 0.473 ms pada node 1, 0.433 ms pada node 2, dan 0.245 pada node 3. Dimana nilai delay tiap node tersebut dikategorikan baik (0 – 150 ms) sesuai standar ITUT.
Kata kunci— Tanaman Jalan, Sensor Soil Moisture, nodeMCU, dynamo sprayer

## I. PENDAHULUAN
Tanaman  jalan  merupakan  sektor  penting  bagi masyarakat.  Selain  untuk  memperindah,  tanaman  juga berfungsi untuk sumber kehidupan manusia. Tanaman dijalan dapat  berfungsi  sebagai  pelindung  dari  panas,  penghasil oksigen  dan  lain  –  lain.  Adanya  tanaman  jalan  perumahan dapat mengurangi dampak pemanasan global [1].
Namun  terdapat  kendala  dalam  penyiraman  tanaman tersebut[2].  Karena  panjangnya  lahan  tanaman  di  jalan biasanya  banyak  tanaman  yang  layu  atau  rusak  karena  tidak terkontrol penyiramannya[3]. Karena faktor cuaca yang tidak menentu menyebabkan kelembaban tanah tanaman kering dan tanaman  akan  rusak[4-7].  Petugas  penyiram  tanaman  jalan biasanya  menyiram  tanaman  tersebut  secara  berkala.  Dalam proses  penyiraman  terkadang  juga  menyebabkan  kemacetan karena truk penyiram tanaman yang ukurannya besar sehingga jalan  tertutupi.  Penyiraman  biasanya  memakan  waktu  dan kurang  efisien  [8-9].  Oleh  karena  itu  dibutuhkan  sistem
penyiraman  otomatis  dan  sensor  kelembapan  tanah  untuk memonitor keadaan tanah tanaman.
Maka  dari  itu  pada  penelitian  ini  akan  dibahas  tentang pembuatan  “Rancang  Bangun  Sistem  Kendali  Penyiram Tanaman  Jalan  Berbasis  Kelembaban“.  Dalam  sistem dibutuhkan 3 node sensor yang bersifat statis (tidak bergerak). Tiap  node  memiliki  sensor  soil  yang  dapat  mengetahui kelembaban  tanah  didasarkan  dari  kadar  air  yang  ada  dalam tanah  tersebut.  Sensor  soil  dihubungkan  ke  mikrokontroler yaitu  nodeMCU  [8].  Mikrokontroler  nodeMCU  berfungsi sebagai  otak  pada  tiap  node  [5][10]  yang  akan  menjalankan perintah penyiraman tanaman secara otomatis pada waktu yang ditentukan dan kadar kelembapan tanaman kering. NodeMCU juga  bertugas  mengirimkan  data  kelembapan  tanah  ke  server platform thingspeak. Data kadar kelembapan tanah nanti dapat diakses pada tampilan web melalui platform thingspeak, serta dilakukan  pengujian  sensor  [11]  dan  QoS  untuk  mengetahui performa sistem [12-13].

## II. METODE

## A. Blok Diagram Sistem

## Gambar 1. Blok diagram sistem
Pada  Gambar  1  merupakan  blok  diagram  keseluruhan penelitian yang akan dilakukan. Input data berasal dari sensor soil  yang  digunakan  untuk  mengetahui  kadar  kelembaban tanah. Langkah pertama adalah merancang node  – node yang dibutuhkan  untuk  mengetahui  kelembaban  tanah  pada  lahan tanaman. Node yang dibutuhkan untuk sistem monitoring ada 3. Setiap node memiliki beberapa komponen yaitu sensor soil, nodeMCU, dan dinamo sprayer DC. Sensor soil terhubung ke nodeMCU  untuk  memproses  hasil  data  kelembaban  tanah. NodeMCU terhubung secara wireless ke access point agar bisa terhubung  ke  jaringan  internet  dan  dapat  ditampilkan  dalam web. NodeMCU juga melakukan perintah otomatis penyiraman  tanaman  pada  waktu  yang  sudah  ditentukan  dan jika  kadar  kelembaban  tanah  kering.  Langkah  kedua  adalah membangun sistem seperti pada gambar 1 dan mengkonfigurasi masing – masing node agar bisa terhubung ke internet dan dapat mengupload ke server platform thingspeak.

## B. Algoritma Alur Kerja Sistem Keseluruhan

## Gambar 2. Wiring diagram
Pada  Gambar  2  adalah  hasil  wiring  diagram  keseluruhan rangkaian  secara  umum.  NodeMCU  sebagai  mikrokontroler terhubung  dengan  sensor  soil  untuk  membaca  input  dan memproses hasil inputan. NodeMCU terhubung dengan relay yang akan aktif dengan kondisi tertentu dan akan mengaktifkan dinamo sprayer.

## Gambar 3. Flowchart algoritma sistem keseluruhan
Gambar  3  menunjukkan  flowchart  keseluruhan  sistem. Yang  pertama  yaitu  meletakkan  sensor  soil  pada  tanah  dekat tanaman,  kemudian  sensor  soil  akan  menerima  input  kadar kelembaban  tanah  dan  nilai  tersebut  akan  dibaca  oleh mikrokontroler  nodeMCU.  Jika  sudah  masuk  waktu penyiraman  tanaman  yang  telah  ditentukan,  maka  akan dilakukan  penyiraman  saat  status  kelembaban  tanah  kering. Sedangkan saat status kelembaban tanah basah tidak dilakukan penyiraman. Setelah melakukan proses pembacaan nilai input, data  kelembaban  tanah  akan  diupload  ke  thingspeak  secara realtime agar bisa ditampilkan pada web browser.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Perancangan Hardware
Gambar 4 Hasil implementasi rangkaian keseluruhan
Gambar 4 menunjukkan hasil keseluruhan bagian mekanik penyiram  tanaman  dan  juga  bagian  node  sensor  tiap  node. Terdapat  3  node  yaitu  node  1,  node  2,  dan  node  3  yang dipasang  di  tiga  titik  tanaman  untuk  memonitor  kadar kelembaban  tanah.  Bagian  mekanik  penyiraman  berfungsi melakukan penyiraman tanaman.
Bagian  node  berfungsi  sebagai  mikrokontroler  dan pengirim data ke server dapat dilihat seperti gambari berikut:

## Gambar 5 Node sensor
Gambar  5  menunjukkan  rangkaian  mikrokontroler  pada tiap node. Pada rangkaian terdapat mikrokontroler nodeMCU ESP8266  yang  dihubungkan  dengan  sensor  soil  moisture, modul regulator, dan modul relay untuk menyalakan dynamo sprayer.  Node  yang  dipasang  di  tiap  titik  dapat  kita  monitor kadar  kelembaban  tanahnya  dengan  mengakses  platform thingspeak dengan web browser.

## B. Hasil Perancangan Software Monitoring
Gambar  6  merupakan  tampilan  monitoring  pada  platform thingspeak.  Setelah  melakukan  login  ke  thingspeak  akan langsung  ditampilkan  grafik  perubahan  kadar  kelembaban tanah  dan  juga  persentase  kelembaban  tanah  secara  realtime. Persentase didapat dari range nilai data analog atau ADC (0 – 1023)  yang  jika  kering  tegangan  output  akan  menurun sedangkan jika  basah tegangan output akan naik. Didapatkan range nilai 500 – 900 (dalam ADC) adalah saat kondisi sensor basah,  sedangkan  nilai  901  -  1023  (dalam  ADC)  adalah  saat sensor dalam keadaan kering.

## C. Pengujian Karakteristik Sensor
Pengujian karakteristik sensor dilakukan untuk mengetahui apakah sensor berjalan dengan baik dan hasil yang dibaca oleh sensor sesuai dengan hasil tampilan monitoring.
Dari hasil yang didapat pada table 1 menunjukkan bahwa nilai  data  analog  dan  nilai  yang  ditampilkan  pada  tampilan monitoring sesuai .
Gambar 6 Gambar tampilan monitoring thingspeak
T ABEL I
P ENGUJIAN KARAKTERISTIK SENSOR
Kondisi Tanah Nilai Data Analog Sensor Nilai Tampilan Monitoring Node 1 Node 2 Node 3 Node 1 Node 2 Node 3 Kering 1023 1023 1003 1023 1023 1003 1000 1004 1000 1000 1004 1000 1020 1023 990 1020 1023 990 1023 1000 1000 1023 1000 1000 1023 1000 1023 1023 1000 1023 Basah / Lembab 600 580 500 600 580 500 700 600 590 700 600 590 500 630 700 500 630 700 560 670 730 560 670 730 800 790 860 800 790 860 D. Pengujian Penyiraman Berdasarkan Waktu dan
Kelembaban Tanah
Pengujian  penyiraman  dilakukan  untuk  mengetahui keakurasian reaksi relay terhadap inputan dari sensor soil dan perintah waktu penyiraman.
T ABEL II P ENGUJIAN N ODE 1 Keterangan Waktu Nilai Data Analog kelembaban Status Kelembaban Status Relay Diluar waktu yang ditentukan 1023 Kering High (tidak menyiram) 1020 Kering High (tidak menyiram) 1000 Kering High (tidak menyiram)
Keterangan Waktu Nilai Data Analog kelembaban Status Kelembaban Status Relay 600 Basah High (tidak menyiram) 700 Basah High (tidak menyiram) 880 Basah High (tidak menyiram) Dalam waktu yang ditentukan 1020 Kering Low (menyiram) 1022 Kering Low (menyiram) 1023 Kering Low (menyiram) 500 Basah High (tidak menyiram) 559 Basah High (tidak menyiram) 800 Basah High (tidak menyiram)
Seperti yang ada pada tabel 2 pengujian node 1, relay akan berstatus high (tidak  melakukan  penyiraman)  jika  belum memasuki waktu yang ditentukan atau kadar kelembaban tanah berkategori  basah.  Sedangkan  saat  berkategori  kering  dan memasuki  waktu  yang  ditentukan  relay  akan  berstatus low (melakukan penyiraman).

## E. Pengujian Delay
Pengujian Quality  of  Service (QoS)  bertujuan  untuk mengetahui  performansi  sistem  dengan  mengukur  parameter yaitu delay .  Pengujian  dilakukan  menggunakan  koneksi jaringan  wifi  yang  terhubung  pada  internet.  Untuk software yang digunakan adalah wireshark. Pengujian dilakukan untuk mengetahui delay yang  terjadi  saat  pengunggahan  data  ke server thingspeak.
Hasil pengujian Delay didapatkan seperti berikut:
Gambar 7. Hasil delay node 1
Dari  hasil delay yang  didapatkan  menunjukkan  delay sebesar 0.473 ms yang berarti lactency yang terjadi tidak buruk atau koneksi tergolong bagus.
Gambar 8. Hasil delay node 2
Dari  hasil delay yang  didapatkan  menunjukkan  delay sebesar 0.443 ms yang berarti lactency yang terjadi tidak buruk atau koneksi tergolong bagus.
Gambar 9 Hasil delay node 3
Dari  hasil delay yang  didapatkan  menunjukkan  delay sebesar 0.245 ms yang berarti lactency yang terjadi tidak buruk atau koneksi tergolong bagus.

## IV. KESIMPULAN
Setelah  dilakukan  pengujian  dan  analisa  terhadap  sistem yang telah dibuat maka dapat disimpulkan bahwa: Penyiraman tanaman  jalan  secara  manual  dilakukan  setiap  hari  pada  jam yang  dijadwalkan  menggunakan  truk  air.  Maka  dari  itu  alat penyiraman  melakukan  penyiraman  setiap  hari  pada  jam tertentu dan untuk menghemat air penyiraman dilakukan jika kondisi  tanah  tanaman  tidak  membutuhkan  untuk  disiram. Penyiraman  dilakukan  secara  otomatis  pada  saat  jadwal penyiraman  yang  ditentukan  dan  juga  dengan  memanfaatkan pembacaan  sensor  soil  terhadap  kelembaban  tanah  berupa range nilai ADC. Tidak akan dilakukan penyiraman jika sensor membaca  nilai  ADC  sebesar  500  –  900  saat  kondisi  sensor basah  sedangkan  saat  terbaca  nilai  ADC  901  -  1023  dimana sensor  dalam  keadaan  kering  akan  dilakukan  penyiraman. Pentransmisian  data  dari  tiap  node  ke  server  melalui  access point terlebih dahulu dengan jarak jangkau maksimal dari node ke access point adalah 30 meter. Setelah itu access point akan meneruskan  ke  server  thingspeak  sehingga  data  bisa ditampilkan pada tampilan web.

## REFERENSI
[1] A.  F.  Zulkarnain  and  M.  R.  Alfarisi,  “Sistem Monitoring Tanaman Berbasis Internet of Things IBM Bluemix,” ISU Teknol. STT MANDALA , vol. 14, no. 1, pp. 100–106, 2019.
[2] W.  P.  Putra,  E.  Ismantohadi,  M.  Qomarrudin,  T. Informatika,  P.  Negeri,  and  I.  Pendahuluan,  “Sistem Monitoring  Tanaman  Hortikultura  Pertanian,” J. Teknol.  dan  Inf.  UNIKOM ,  vol.  9,  no.  1,  pp.  45–54, 2019.
[3] E. Z. Kafia, E. K. Allo, and D. J. Mamahit, “Rancang Bangun  Penyiram  Tanaman  Berbasis  Arduino  Uno Menggunakan  Sensor  Kelembaban  YL-39  Dan  YL- 69,” J. Tek. Elektro dan Komput. , vol. 7, no. 3, 2018.
[4] G.  sari  merliana,  “Rancang  Bangun  Alat  Penyiram Tanaman Otomatis Menggunakan Sensor Kelembaban Tanah,” J.  Electr.  Technol. ,  vol.  3,  no.  1,  pp.  13–17, 2018.
[5] D.  Permatasari,  M.  Kusumawardani,  and  N.  Suharto, “PENERAPAN  AODV  (  AD  HOC  ON  DEMAND DISTANCE VECTOR ) ROUTING PROTOCOL DI ARDUINO  UNO  SEBAGAI  TRANSFER  DATA PADA LAHAN PERKEBUNAN,” J. JARTEL , vol. 9, pp. 525–531, 2019.
[6] N.  Dwi,  “Evaluasi  Pemilihan  Jenis  dan  Penataan Tanaman  Median  Jalan  Kota  Malang,” J.  Produksi Tanam. , vol. 3, no. 4, pp. 269–277, 2015.
[7] Rasudin,  “Quality  of  Services  (Qos)  Pada  Jaringan Internet Dengan Metode Hierarchy Token Bucket,” J. Penelit. Tek. Inform. Univ. Malikussaleh , vol. 4, no. 1, pp. 210–223, 2014.
[8] R.  P.  Nur  Laili,  F.  A.  S.  A.  Soelistianto,  N.  Zakaria, and  N.  Hidayati,  “Monitoring  Kekenyalan  Tahu
Kedelai  dengan  Sensor  Kapasitif  Menggunakan
Mikrokontroller Berbasis Android,” E-JOINT (Electronica  Electr.  J.  Innov.  Technol. ,  vol.  2,  no.  1, pp. 35–42, 2021, doi: 10.35970/e-joint.v2i1.752.
[9] U. P. Sari, “Platform Thingspeak,” Univ. Sriwij. , 2016, [Online].
Available: http://edocs.ilkom.unsri.ac.id/474/1/09011181320003
_Ulan Purnama Sari_TASK2.pdf. [10] Binus, “QoS (Quality of Services).” https://onlinelearning.binus.ac.id/computer-
science/post/qos-quality-of-services.
[11] Y.  Imanniarti,  “Design  of  Post  Operation  Recovery Room  Control  System  Based  on  Wireless  Sensor Network”, Jaringan Telekomunikasi, vol. 8, no. 1, pp. 32-40, Mar. 2019.
[12] N.  Hidayati  and  Suwadi,  “Analisis  Kinerja  TCP/IP untuk Jaringan Nirkabel Bergerak 3G di Surabaya,” J.
Tek. ITS , vol. 5, no. 2, pp. A941–A945, 2016.
[13] D. Priadi, “Measurement of Quality of Service (QoS) in  File  Sharing  Applications  with  the  Android-Based Client Server Method”, Jaringan Telekomunikasi, vol.
6, no. 1, pp. 39-49, May 2018.