## RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL DAN MONITORING BUDIDAYA JANGKRIK MENGGUNAKAN PROTOKOL ESP-NOW BERBASIS INTERNET OF THINGS
Oleh: Muhamad Cahyo Ardi Prabowo 1 , Sri Kusumastuti 2 , Fawzi Ario Busono 3 , Elva Puspita Wardani 4 1,2,3,4 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang Jl. Prof. Sudarto SH, Tembalang, Indonesia, 50275
1 m.cahyoardi.p@polines.ac.id, 2 kuzumastuti@gmail.com

## Abstrak
Pemantauan  jarak  jauh  telah  menjadi  model  pertanian  saat  ini,  tak  terkecuali  di  industri  budidaya jangkrik. Internet of Things menjadi salah satu alternatif dalam pengembangan model pertanian cerdas. Suhu dan kelembaban merupakan parameter utama dalam  persentase keberhasilan budidaya jangkrik. Teknologi  nirkabel  protokol  Esp-Now  dengan  aplikasi  Blink  menjadi  salah  satu  solusi.  Protokol Esp-Now digunakan sebagai pengiriman data antar mikrokontroler, tersusun dari 3 bagian yaitu Node Sensor, Gateway, dan User Apps. Node sensor ESP8266-12F sebagai slave terintegrasi dengan sensor DHT21 untuk akusisi data suhu dan kelembaban. Node sensor mengirimkan data menuju ESP32 sebagai master  dan  Gateway.  Gateway  meneruskan  data  menuju  server  dan  aplikasi  Blynk  sebagai  sarana antarmuka. Node sensor juga  dirancang  melakukan  kendali  kipas DC dan pompa  DC  dengan  konsep misting.  Hasil  pengujian  persentase  keberhasilan  pengiriman  data  dari  4  node  sensor  yaitu  100%, persentase  waktu  pengiriman  data  yaitu  30ms,  persentase  ketepatan  sensor  suhu  yaitu  95%,  dan persentase ketepatan sensor kelembaban yaitu 78%.
Kata kunci : Internet of Things, Esp-Now, Slave, Master, Blynk.

## Abstract
Remote monitoring has become the current agricultural model, including in the cricket farming industry. The Internet  of  Things  has  emerged  as  one  alternative  in  developing  smart  farming  models.  Temperature  and humidity are key parameters in the success rate of cricket farming. Wireless technology using the Esp-Now protocol  with  the  Blink  application  serves  as  one  solution.  The  Esp-Now  protocol  is  utilized  for  data transmission between microcontrollers, consisting of three parts: Node Sensor, Gateway, and User Apps. The ESP8266-12F sensor node acts as a slave integrated with the DHT21 sensor for temperature and humidity data acquisition. The sensor node sends data to the ESP32 master and Gateway. The Gateway forwards data to the server and Blynk application as the interface. The sensor node is also designed to control DC fans and DC pumps with a misting concept. Testing results show a 100% success rate in data transmission from the four sensor nodes, a data transmission time percentage of 30ms, a temperature sensor accuracy percentage of 95%, and a humidity sensor accuracy percentage of 78%.
Keywords : Internet of Things, Esp-Now, Slave, Master, Blynk.
1. Pendahuluan
Internet  of  Things (IoT)  adalah  evolusi internet  yang  menghubungkan  berbagai perangkat melalui teknologi jaringan komunikasi internet, memperkenalkan layanan-layanan  baru  dan  meningkatkan pengembangan  layanan-layanan  tradisional seperti  sistem  pengukuran  konvensional. Infrastruktur  instrumen  pengukuran  gas mencakup  tahapan  pengumpulan  data, analisis distribusi, dan pemantauan konsumsi  gas.  Kemajuan  teknologi  digital dalam  instrumen  pengukuran  gas  menjadi krusial  untuk  mendukung  kinerja  yang efektif dan efisien dalam sistem pemantauan .
Beberapa  protokol  telah  dikembangkan seperti  Penggunaan  intensif  Wi-Fi  dapat menyebabkan  gangguan  dan  kepadatan dalam  jaringan,  yang  dapat  memengaruhi kecepatan  dan  kualitas  komunikasi.  Selain itu, penggunaan Wi-Fi  dapat  meningkatkan konsumsi  energi  perangkat,  yang  dapat mengurangi  masa  pakai  baterai  perangkat portabel. BLE mungkin menghadapi masalah  jangkauan  terbatas,  yang  berarti bahwa  perangkat  harus  sangat  dekat  satu sama  lain  untuk  komunikasi  yang  efektif. Zigbee    memerlukan  pengendali  jaringan, yang  dapat  menambah  kerugian  dalam sistem otomatisasi rumah. Untuk komunikasi menjadi efektif, perangkat harus berdekatan  satu  sama  lain.  Meskipun  Z- Wave  adalah  protokol  komunikasi  rendah energi,  jangkauannya  juga  dapat  terbatas, yang dapat memengaruhi kualitas komunikasi.
ESP-Now  adalah  protokol  komunikasi yang  dikembangkan  oleh  Espressif  yang tidak  memerlukan  koneksi  Wi-Fi.  Protokol ini  dapat  digunakan  dengan  perangkat kontroler  dari  Espressif  seperti  ESP8266 atau ESP32. Protokol komunikasi ini sangat efektif;  seperti  dijelaskan  dalam  penelitian, dapat  mencapai  jarak  hingga  130  meter secara  horizontal  berdasarkan  temuannya. Komunikasi  melalui  ESP-Now  hanya memerlukan alamat MAC untuk pengiriman data, sehingga membutuhkan dua perangkat, yaitu ESP-Maser dan Slave.
Pada  penelitian  sebelumnya  terkait budidaya  jangkrik  yang  dilakukan  oleh mengembangkan sistem IoT dengan protokol  komunikasi  MQTT  yang  efisien dalam penggunaan sumber daya. Pengendalian  iklim  di  kandang  dilakukan melalui  mikrokontroler  dengan  algoritma deteksi yang mengenali kondisi lingkungan, menggunakan  protokol  MQTT.  Sedangkan beberapa  peneliti  yaitu  mengembangkan sistem  budidaya  jangkrik  menggunakan mikrokontroler  ESP32  untuk  memproses data  suhu,  kelembapan,  dan  berat  jangkrik. Data tersebut kemudian dikirim ke database cloud melalui koneksi internet.
Penelitian  lain  yang  dilakukan  oleh menghasilkan sebuah perangkat yang mampu  menerapkan  sistem  otomatisasi irigasi  dan  pemupukan  untuk  tanaman bawang merah dengan menggunakan teknologi  Internet  of  Things  (IoT),  yang didukung oleh panel surya dan memanfaatkan  protokol  komunikasi  ESP- NOW  &  LoRa.  Protokol  komunikasi  yang digunakan oleh perangkat untuk berinteraksi dengan  database  adalah  ESP-NOW  antar ESP32, sementara LoRa digunakan sebagai sarana  untuk  mentransfer  data  melalui endpoint LoRa Gateway, yakni Antares.
Berdasarkan penelitian sebelumnya maka dirancanglah  sistem  dengan  pengembangan yang  berbeda  pada  studi  kasus  yang  sama yaitu  sistem  monitoring  budidaya  jangkrik dengan  protokol  IoT  ESP-Now  dan terintegrasi dengan aplikasi Blynk. Arsitektur ini dirancang sederhana dan dapat memiliki  banyak node  sensor dikarenakan menggunakan  teknik  master  dan  slave menggunakan  mikrokontroler  ESP32  dan ESP8266.

## 2. Metode
Penelitian  ini  tersusun  atas  beberapa komponen  yang  telah  disesuaikan  dengan kebutuhan  dan  permasalahan  yang  telah  di observasi  di  mitra  budidaya  jangkrik. Komponen utama dari penelitian ini adalah Sensor  DHT21,  ESP32,  ESP8266-12F, Kipas  DC,  Pompa  DC,  Solenoid  Valve,
LCD  Display,  Pencatu  Daya,  dan  Aplikasi Blynk.

## 2.1. Arsitektur Protokol ESP Now
Gambar 1. Protokol ESP Now
Pada  Gambar  1.  Menjelaskan  arsitektur ESP Now yang diimplementasikan pada studi kasus  budidaya  jangkrik  dengan internet  of things. Terdiri dari 3 bagian yaitu
a) Node Sensor Node  Sensor,  Gateway, dan User  Apps. Sensor Node terdiri  atas Node 1,  2,  3,  4 (ESP8266-12F),  yang  berkomunikasi  secara dua  arah  dengan  ESP32  (ESP-NOW Gateway) menggunakan protokol komunikasi ESP-NOW.
b) Gateway ESP32 (ESP-NOW Gateway) menggunakan protokol UART  dalam  berkomunikasi dengan  ESP32  (IOT  Gateway).  Data  yang masuk  ke  ESP32  (IOT  Gateway)  akan ditransfer ke Blynk IOT Cloud Server.
c) User Apps
Data yang diterima Blynk IOT Cloud Server akan  tertampil  pada  web  atau  smartphone yang  yang  telah  terhubung  dengan  aplikasi Blynk.

## 2.2. Desain Keseluruhan Sistem

## Gambar 2. Desain Sistem Keseluruhan
Pada  Gambar  2.  Menjelaskan  desain keseluruhan yang terdiri dari masukan ( input ) berupa sensor DHT21, push botton. Pemroses ( process ) yang terdiri dari ESP32, ESP8266- 12F.  Luaran  ( output )  terdiri  dari  module driver  beban,  pompa  air  dc,  solenoid  valve, kipas  dc  12V,  relay,  LCD  20x4,  OLED 128x64, 12C. Sumber tegangan pada sistem ini adalah Power Supply 12V DC dan 5V DC.

## 2.3. Desain Box Budidaya Jangkrik
Tahapan  pembuatan  mekanik  adalah tahapan  yang  secara  garis  besar  meliputi pembuatan saluran air pompa yang digunakan untuk sistem kendali kelembaban, rangka dan penutup suatu alat yang berfungsi untuk  melindungi  rangkaian  bagian  dalam alat tersebut dan mempermudah
pengaplikasian alat saat digunakan.

## Gambar 4. Kerangka Tampak Samping
Gambar 5. Kerangka Tampak Depan
2.4. Desain Elektronik Node Sensor
Dalam pembuatan perangkat elektronik ini  terdiri  atas  beberapa  langkah  yaitu perencanaan rangkaian, pembuatan rangkaian  pada  PCB,  serta  pemasangan komponen.Pada  proses  pembuatan  benda kerja  bagian  elektronik  yaitu  untuk  bagian skematik  rangkaian  dan  layout  PCB menggunakan software Eagle
Gambar 6. Desain Node Sensor
Gambar 7. Desain Layout PCB
Gambar 8. PCB Elektronik
2.5. Flowchart Sistem
Gambar 10. Diagram Alir Gateway ( Slave )
Gambar 11. Diagram Alir Node Sensor ( Master )
Dari  flowchart  sistem  Gambar  9, Gambar  10,  Gambar  11,  diatas  dapat dijelaskan  bahwa  saat  alat  dihidupkan,  tiap- tiap pemroses (ESP8266-12F) akan membaca data  dari  setiap  sensor  yaitu  suhu  dan kelembaban.  Data  dari  tiap-tiap  pemroses (ESP8266-12F) akan dikirim dengan protokol  komunikasi  ESP  NOW  protokol yang  merupakan  komunikasi  tanpa  koneksi yang  dikembangkan  oleh  Espressif  yang menampilkan transmisi paket pendek,
protokol ini memungkinkan beberapa perangkat  untuk  berbicara  satu  sama  lain tanpa  menggunakan  Wi-Fi.  Data  yang diterima  oleh  ESP32  akan  dikirim  menuju Blynk  IOT  yang  merupakan  aplikasi  yang didesain  untuk  Internet  of  Things,  sehingga data  dapat  diakses  melalui  aplikasi  web maupun  smartphone,  kemudian  saat  alat  ini mendeteksi  kondisi  yang  tidak  diinginkan seperti kondisi suhu/kelembaban yang tinggi atau  rendah  maka  akan  memunculkan notifikasi. Untuk data suhu dan kelembaban yang  diterima  oleh  ESP32  akan  diolah melalui  proses  pengecekan  terlebih  dahulu yaitu  ketika  data  suhu  lebih  dari  batas  atas suhu  maka  ESP32  akan  mengirim  perintah untuk  menyalakan  kipas  dan  disaat  suhu mencapai batas bawah yang ditetapkan maka akan menonaktifkan kipas.
Kemudian  jika  data  kelembaban  lebih dari  batas  bawah  kelembaban  maka  ESP32 akan mengirim perintah untuk mengaktifkan relay  agar  menyalakan  pompa  air  dan solenoid  valve  dalam  proses  pengembunan, dan disaat kelembaban sudah mencapai batas kelembaban bawah maka akan
menonaktifkan  relay  yang  menyebabkan pompa air dan solenoid valve mati. Perintah on/off beban yang berupa kipas dan solenoid valve  akan  dikirim  menuju  ESP8266-12F melalui  protokol  komunikasi  ESP  NOW. Oled  128X64  yang  nantinya  dipasang  pada media budidaya jangkrik, akan menampilkan data suhu dan kelembaban. Sedangkan untuk LCD  20X4  akan  menampilkan  status  dari mist  nozzle  dan  kipas  DC  beserta  set  point dari parameter suhu dan kelembaban.
3. Hasil dan Diskusi
3.1. Hasil Pengujian Data Sensor
Gambar 11. Grafik Persentase Kesalahan Pembacaan Sensor Suhu

## Gambar 12. Grafik Persentase Kesalahan Pembacaan Sensor Kelembaban
Berdasarkan  grafik  pada  Gambar  11  dan Gambar 12, dapat dilihat dalam pengujian keakuratan sensor mendapatkan hasil rata- rata  persentase  kesalahan  yaitu  kesalahan ( error )  suhu  4.03%,  dan  kelembaban 21,8%.

## 3.2. Hasil Pembacaan Alat Ukur

## Gambar 13. Pengujian Suhu dan Kelembaban Menggunakan Alat Ukur
Berdasarkan  Gambar  13,  dapat  dilihat nilai  suhu  dan  kelembaban  yang  terukur menggunakan alat ukur sebagai pembanding data sensor DHT.

## 3.3. Hasil Pembacaan Node Sensor
Gambar 14. Display Suhu dan Kelembaban dari Node

## 3.4. Hasil Pengiriman Data Slave ke Master
Gambar 15. Data Waktu Pengiriman Slave ke Master
Berdasarkan  Gambar  15,  dapat  dilihat lamanya  masing-masing node  sensor 1,2,3,4 dalam melakukan proses pengiriman data menuju ke master dalam satuan milisekon.

## Gambar 16. Persentase Keberhasilan Pengiriman Data
Berdasarkan  Gambar  16,  dapat  dilihat persentase  keberhasilan  dari  setiap slave ( node  1,  node  2,  node  3,  node  4 )  dalam mengirim  data  menuju  ke  master.  Setiap slave mengirimkan  data  sebanyak  10  data dan  diterima  10  data.  Sehingga  persentase dari masing-masing slave adalah 100%.

## 3.5. Hasil Tampilan di Aplikasi Blynk

## Gambar 17. Tampilan di Aplikasi Blynk

## 4. KESIMPULAN
Sistem Monitoring Suhu dan Kelembaban berbasis  Aplikasi  Blynk  yang  dirancang pada  sistem  budidaya  jangkrik  dengan protokol  ESP  Now  dapat  berkerja  sesuai dengan  rencana  dan  mendapatkan  hasil yang cukup baik. Node Sensor dapat secara real  time mengambil  data  sensor  DHT21
dan setiap Node (1,2,3,4) dapat mengirimkan  data  dengan  akurasi  yang baik  menuju  ke  Gateway  ( master ).
Aplikasi  Blynk  dapat  menampilkan  data secara  aktual  dari  kondisi  disetiap  box budidaya jangkrik.

## DAFTAR PUSTAKA
Prabowo MCA, Hidayat SS, Luthfi F. Low Cost Wireless Sensor Network for Smart Gas Metering using Antares IoT Platform. In: 2020 International Conference on Applied Science and Technology (iCAST). 2020. p. 175– 80.
Prabowo MCA, Janitra AA, Wibowo NM. Sistem Monitoring Hidroponik Berbasis IoT dengan Sensor Suhu, pH, dan Ketinggian Air Menggunakan ESP8266. JURNAL TECNOSCIENZA. 2023;7(2):312– 23.
Sayekti I, Prabowo MCA, Nursaputro ST,
Hidayati U. PENERAPAN IPTEK MONITORING SUHU MESIN
BLOWING PADA INDUSTRI BOTOL PLASTIK DI CV. NUGROHO PLASTIK SEMARANG. Jurnal Pengabdian Masyarakat Keuangan Perbankan dan Akuntansi (JAMASKU). 2024;2(2):119–28. Hidayat SS, Shabiya KI, Kadiran SA, Mujahidin I, Prabowo MCA, Nursyahid A, et al. Real-Time Web- Based Monitoring System for Temperature, Humidity, and Solar Panels in Ramie Drying Facilities. Scientific Journal of Informatics.
2024;11(1):69–80.
Wen X, Wang Y. Design of smart home environment monitoring system based on raspberry Pi. In: 2018 Chinese Control And Decision Conference (CCDC). 2018. p. 4259– 63.
Leonardi L, Patti G, Bello L Lo. Multi-hop real-time communications over bluetooth low energy industrial wireless mesh networks. IEEE Access. 2018;6:26505–19. Yuliandoko H, Rohman A. Flooding detection system based on water monitoring and ZigBee mesh protocol. In: 2019 4th International Conference on Information Technology, Information Systems and Electrical Engineering (ICITISEE). 2019. p. 385–90. Latin I, Transactions A. Secure Home Automation System based on ESP- NOW Mesh Network, MQTT and Home Assistant Platform. Vol. 21. 2023.
Pasic R, Kuzmanov I, Atanasovski K. ESP- NOW communication protocol with ESP32. Journal of Universal Excellence. 2021;6(1):53–60. Rifai MH, Rachmat H, Prasetyo MD. UTILIZATION OF INTERNET OF THINGS (IOT) DESIGN UAV (UNMANNED AERIAL VEHICLE) CO AND CO2 POLLUTANT

## MEASUREMENT TOOL IN
MANUFACTURING PLANT USING ESP-NOW. 2021;8(5). Abdillah MF. Rancang Bangun Alat Otomatisasi Pemupukan Dan Pengairan Tanaman Bawang Merah Dengan Memanfaatkan Iot Bertenaga Surya Berbasis ESP-NOW dan Lora. Insitut Teknologi Sepuluh Nopember; 2024. Wiranto A, Nurwarsito H. Sistem Monitoring Pengatur Suhu dan Kelembaban pada Kandang Jangkrik berbasis Internet of Things (Studi Kasus Budidaya Jangkrik Perorangan di Kabupaten Blitar). Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer. 2022;6(6):2673–80. Sudrajat TH, Rahman SA, Andriana A. Sistem Monitoring Budidaya Jangkrik Berbasis Mikrokontroller. Jurnal Tiarsie. 2021;18(4):115–20. Marbun A, Marpaung NL. Sistem Monitoring Suhu Dan Kelembaban Pada Mesin Pembiakan Telur Jangkrik Berbasis IoT. Jurnal Inovtek Polbeng Seri Informatika. 2023;8(2):305–15. Mustafa LD, Suharto N, others. Telecontrolling pada Kandang Jangkrik Berbasis IoT (Internet of Things). Journal of Telecommunication Network (Jurnal Jaringan Telekomunikasi). 2021;11(4):200–7. Prabowo MCA, Sayekti I, Astuti S, Nursaputro ST, Supriyati S. Development of an IoT-Based Egg Incubator with PID Control System and Web Application. JOIV: International Journal on Informatics Visualization. 2024;8(1).