## INTERNET OF THINGS: PROTOTIPE IRIGASI DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER
Mambang 1) , Subhan Panji Cipta 2) , dan Finki Dona Marleny 3)
1, 2) Teknologi Informasi Universitas Sari Mulia
3) Sistem Informasi Universitas Sari Mulia e-mail: mambang@unism.ac.id 1) , panjicipta@unism.ac.id 2) , finkidona@unism.ac.id 3)

## ABSTRAK
Ilmu pengetahuan dan teknologi telah mengubah kehidupan manusia saat ini, hampir semua sektor industri dibantu oleh mesin  kecerdasan  buatan,  revolusi  industri  generasi  keempat  membawa  kehidupan  manusia  selalu  berdampingan  dengan sistem cerdas, selain sektor industri, pertanian saat ini sedang mengalami revolusi digital untuk dapat memberdayakan petani, salah satunya adalah mengoptimalkan penggunaan irigasi sebagai ketentuan dan pengaturan air untuk mendukung pertanian. Penelitian ini bertujuan untuk membuat prototipe irigasi digital berbasis mikrokontroler yang dapat memberdayakan petani dan  menyediakan  sistem  pendukung  keputusan  bagi  petani  dalam  menghadapi  krisis  air  di  lahan  kering.  Dengan menggunakan  sistem  berbasis  pengontrol,  petani akan  dapat  memantau  dan  mengontrol  sistem  pasokan  air  menggunakan smartphone yang terhubung ke sistem dan dapat membantu petani dalam membuat keputusan untuk tanah mereka. Dengan memanfaatkan teknologi Internet of Things (IoT) berbasis mikrokontroler menggunakan raspberry Pi dan Arduino, di mana prototipe irigasi digital dijalankan menggunakan smartphone yang mengirimkan data ke server berbasis mikrokontroler dan diterima oleh sensor yang telah terhubung menggunakan raspberry dan Arduino.

## Kata Kunci: Irrigation, Mikrokontroler, Arduino, Internet of Things (IoT)

## ABSTRACT
Science and technology has changed human life today, almost all industrial sectors are assisted by artificial  intelligence machines, the fourth generation industrial revolution brings human life always side by side with intelligent systems, besides the industrial sector, agriculture is currently undergoing a revolution digital to be able to empower farmers, one of which is to optimize the use of irrigation as a provision and regulation of water to support agriculture. The research aims to create a microcontroller-based digital irrigation prototype that can empower farmers and provide decision support systems for farmers in the face of the water crisis on dry land. By using a controller-based system, farmers will be able to monitor and control the water supply system using a smartphone that is connected to the system and can assist farmers in making decisions for their land. By utilizing microcontroller-based Internet of Things (IoT) technology using raspberry Pi and Arduino, where the digital irrigation prototype is run using a smartphone that sends data to a microcontroller-based server and is received by sensors that have been connected using raspberry and Arduino.
Keywords: Irrigation, Microcontroller, Arduino, Internet of Things (IoT)

## I. P ENDAHULUAN
lmu  pengetahuan  dan  teknologi  telah  mengubah  kehidupan  manusia  saat  ini,  hampir  semua  sektor  industri dibantu  oleh  kecerdasan  buatan,  revolusi  industri  generasi  keempat  membawa  kehidupan  manusia  selalu berdampingan dengan sistem, sistem cerdas, selain sektor industri, pertanian saat ini sedang diperbarui untuk revolusi digital dapat memberdayakan petani, salah satunya adalah mengoptimalkan penggunaan irigasi sebagai penyediaan  dan  pengaturan  udara  untuk  mendukung  pertanian.  Teknologi  utama  dan  domain  aplikasi  yang memungkinkan untuk mendorong IoT Internet dan komputasi terdistribusi yang diarahkan pada komunitas riset teknologi, visi cloud centric untuk implementasi I nternet of Things (IoT) di seluruh dunia. Teknologi dan domain aplikasi utama yang memungkinkan untuk mendorong penelitian IoT [1].
Pengembangan  yang  menekankan  pada  penggunaan  teknologi  informasi  dan  komunikasi  internal  siklus manajemen pertanian cyber atau juga disebut smart farming menggunakan teknologi baru seperti Internet of Things dan cloud  computing dan  memperkenalkan  lebih  banyak  robot  dan  kecerdasan  buatan  dalam  pertanian  [2],  ini menunjukkan  bahwa  smart  pertanian  bisa  sebagai  cara  untuk  memberdayakan  petani  yang  melakukan  kegiatan pertanian tradisional. Untuk membuat prototipe lahan digital berbasis mikrokontroler yang dapat memberdayakan Petani dan menyediakan sistem pendukung keputusan bagi petani dalam mengatasi krisis air di lahan kering.
Diperlukan dan dipindahkan menggunakan sistem inventaris menggunakan smartphone yang terhubung dengan sistem  dan  dapat  membantu  petani  dalam  membuat  keputusan  untuk  tanah.  Dengan  memanfaatkan  teknologi Internet of Things (IoT) berbasis mikrokontroler menggunakan Raspberry Pi dan Arduino, di mana prototipe irigasi digital  dijalankan  menggunakan smartphone yang  mengirimkan  data  ke server berbasis  mikrokontroler  dan
I
diterima oleh sensor yang telah terhubung menggunakan raspberry dan Arduino .
Penelitian terbaru secara hipotesis menunjukkan potensi Internet of Things (IoT) untuk mengubah industri besar untuk  dunia  yang  lebih  baik,  yang  mencakup  dampaknya  terhadap  industri  pertanian.  Industri  pertanian  harus memahami  IOT  untuk  memberi  makan  9,6  miliar  populasi  global  pada  tahun  2050  [3].  Masa  depan  Pertanian Cerdas  dapat  menggambarkan dua  skenario  ekstrem:  1)  sistem  kepemilikan  tertutup  di  mana  petani  merupakan bagian  dari  rantai  pasokan  makanan  terintegrasi  atau  2)  sistem  kolaboratif  terbuka  di  mana  petani  dan  setiap pemangku kepentingan Tinjauan literatur tidak lebih dari 1000 kata dengan menghadirkan keadaan seni di lapangan yang diteliti [2].
Penelitian Jayaraman, mempresentasikan SmartFarmNet, upaya perintis yang mendalam membangun platform akuisisi data yang terukur, analisis dan visualisasi sensor untuk aplikasi pertanian cerdas, berdasarkan Internet of Things . Untuk menyajikan desain arsitektur platform bertujuan untuk mendukung hampir semua perangkat IoT, memungkinkan  penyerapan  dan  visualisasi  data  IoT  dengan  cepat  menggunakan  upaya  pemrograman  nol,  dan menyediakan lingkungan laboratorium virtual untuk memvisualisasikan dan berbagi data studi [4].
Artikel  Bronson,  merujuk  pada  literatur  inovasi  yang  bertanggung  jawab  untuk  menyarankan  proses  konkret untuk  memasukkan  pemegang  hak  dalam  revolusi  pertanian  "pintar".  Penelitian  ini  menyoroti  bagaimana  nilai produktivitas  mendorong  inovasi  benih dengan  konsekuensi khusus  untuk distribusi  daya dalam  sistem  pangan. Selanjutnya, artikel tersebut menggunakan analisis dokumen untuk menunjukkan bahwa kerangka kerja nilai yang sama  memotivasi  investasi  publik  dalam  inovasi  pertanian  cerdas  [5].  Mengoptimalkan  konsumsi  air  adalah tantangan  utama  bagi  pertanian  yang  lebih  berkelanjutan  dengan  memperhatikan  lingkungan.  Dengan menggabungkan teknologi mikro dan nanoteknologi dengan solusi yang ditawarkan dari koneksi IoT, sensor baru memungkinkan petani untuk terhubung ke produksi pertanian mereka dengan menguasai secara real time kontribusi tepat yang dibutuhkan dalam air dan pupuk [6].
Stasiun pemantauan cuaca Arduino memberikan nilai data yang benar untuk jam waktu nyata dan sensor suhu [7]. Prototipe irigasi digital berbasis mikrokontroler yang dapat memberdayakan petani dan menyediakan sistem pendukung  keputusan  bagi  petani  dalam  menghadapi  krisis  air  di  lahan  kering.  Dengan  menggunakan  sistem berbasis pengontrol, petani akan dapat memantau dan mengontrol sistem pasokan air menggunakan smartphone yang terhubung ke sistem.
Keuntungan  lain  dari  penelitian  ini  adalah  mengkaji  penggunaan  sistem  terintegrasi  dengan  menggunakan infrastruktur Teknologi Informasi berbasis Internet of Things .

## II. A RSITEKTUR P ROTOTIPE YANG DI USULKAN
Usulan prototipe irigasi digital berdasarkan peralatan dan teknologi yang didukung oleh mikrokontroler. Sistem yang diusulkan meliputi bagian-bagian berikut:
i. Mikrokontroler memproses modul Arduino Uno (ATMega328P) yang mengontrol sensor,
ii. Ethernet  Shield  berfungsi  dengan  menyediakan  layanan  IP  pada  Arduino  dan  PC  untuk  terhubung  ke internet.
iii. Raspberry Pi digunakan untuk memonitor sistem iv. Sistem sensor kelembaban tanah jenis sensor kelembaban yang dapat mendeteksi intensitas air dalam tanah (kelembapan). Sensor ini sangat sederhana, tetapi sangat ideal untuk memantau level air pada tanaman
v. Fungsi sensor air, Water Level Control adalah alat yang dapat memudahkan identifikasi level air dalam reservoir air. Fungsi utama Water Level Control adalah untuk mengontrol kinerja pompa vi. Sensor  suhu  mengukur  jumlah  panas  atau  energi  dingin  yang  dihasilkan  oleh  suatu  benda  sehingga dimungkinkan untuk mengetahui atau mendeteksi gejala perubahan suhu dalam bentuk keluaran Analog dan Digital.
vii. Pompa air adalah elemen yang berfungsi untuk menyerap dan mendorong air yang terkandung dalam sistem irigasi sehingga dapat mensintesis dan mengalirkan air pada tanaman
Pada  bagian  pembuatan  prototipe  Irigasi  Digital,  dapat  dilihat  pada  arsitektur  yang  menjelaskan  penggunaan sensor yang digunakan dan proses serta cara kerja sistem yang sedang dibangun. Arsitektur umum dari sistem yang akan dibangun dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar. 1.  Arsitektur prototipe

## III. D ESAIN P ERANGKAT

## A . Desain perangkat
Berikut ini adalah deskripsi desain perangkat yang akan terhubung ke klien untuk mengirim dan meminta data tentang  kelembaban  tanah  menggunakan  sensor  tanah  yang  dikirim  ke  server  klien,  kemudian  reservoir  air  dan suhu akan dihubungkan oleh sensor untuk menentukan kondisi di sekitar pabrik yang akan disiram dan irigasi akan dikendalikan  dari  aplikasi  irigasi  digital  pintar  yang  diinstal smartphone .  Berikut  ini  adalah  gambar  desain perangkat irigasi digital yang bisa dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar. 2.  Prototipe Irigasi Digital
Prototipe irigasi digital berbasis mikrokontroler menggunakan beberapa sensor untuk memudahkan pengguna dalam mengontrol tanaman. Pada gambar dua, sistem irigasi menggunakan pompa air yang terhubung ke sensor ketinggian  air,  jika  air di  irigasi  rendah,  sensor  akan  memberi  tahu  pengguna untuk  memberi  tahu bahwa  air  di irigasi rendah, dan ketika air sedang dihidupkan. dikumpulkan kemudian jika airnya penuh sensor akan mematikan pompa air secara otomatis sehingga air penyimpanan tidak berlebihan.
Pada  sensor  kelembaban  tanah  sensor,  sensor  akan  mengirim  pemberitahuan  ketika  kelembaban  tanah berkurang atau air yang terkandung di dalam tanah menjadi kering, dan sistem irigasi secara otomatis akan aktif. Artinya, pompa air akan mengambil air dari reservoir dan mengalirkannya, kemudian pompa air akan hidup dan mati sesuai dengan kondisi kelembaban tanah yang dikirim oleh sensor air.
Sensor suhu berfungsi untuk merekam suhu di sekitar pabrik, sehingga pengguna dapat mengetahui suhu pada jam tertentu, terutama ketika suhu kering di mana tanaman membutuhkan aliran air sebagai kelembaban tanah.
Sistem perekaman data kelembaban tanah untuk kebutuhan air dan suhu udara akan direkam secara otomatis dan berkala dengan sensor yang terhubung ke Arduino Uno dan data yang dikirim oleh sensor akan dilihat sebagai daftar informasi pada smartphone pengguna. Dalam sistem irigasi digital ini semua dikendalikan oleh sistem sesuai dengan kebutuhan tanaman, pengguna dapat mengetahui tindakan apa yang harus diambil untuk mengoptimalkan kebutuhan air tanaman, sehingga tanaman dapat tumbuh dan berkembang lebih baik. semua itu bisa diketahui dari sistem  di smartphone .  Ponsel  pintar  dapat  mengirim  dan  menerima  data  ke  server  berbasis  mikrokontroler  dan diterima oleh sensor yang telah terhubung menggunakan Raspberry dan Arduino.

## B. Desain UML
Sistem  yang  dirancang  merupakan  kebutuhan  dari  irigasi  digital  berbasis  mikrokontroler.  Pada  halaman pengguna,  sistem  akan  dirancang  menggunakan  Android,  agar  sistem  lebih  mudah  bagi  pengguna  untuk mengontrol dan berinteraksi dengan sistem maka di rancang berdasarkan pemodelan visual menggunakan UML, berikut use case diagram sistem yang di usulkan.
Gambar. 3. Use case Diagram
Didalam  desain  menu  terdapat  beberapa  pilihan  untuk  pengguna  dalam  memilih  interaksi  yang  di  lakukan. Berikut ini merupakan gambaran sistem dari gambar 3.
a. Menu  air  memungkinkan  pengguna  untuk  mengetahui  daftar  informasi  pada  menu  air  dan  penggunaan sensor air, dalam menu ini pengguna dapat memonitor jumlah air, air, air dan sistem irigasi digital yang diatur melalui smartphone .
b. Menu  pada  kelembaban  tanah  memungkinkan  pengguna  untuk  dapat  melihat  informasi  tentang  kondisi tanah dan kelembaban tanah, jika sinyal dari tanah yang dikirim memberikan informasi tentang tanah yang kekurangan air kering, sistem akan mengirimkan pemberitahuan bahwa kelembaban tanah berkurang dan irigasi dapat dilakukan secara otomatis.
c. Menu  suhu  memungkinkan  pengguna  untuk  mengetahui  informasi  tentang  suhu  di  sekitar  pabrik.  Data akan  disimpan  sebagai  bahan  untuk  dipertimbangkan  bagi  pengguna  untuk  mengambil  tindakan  pada tanaman.
d. Pengguna menu tanaman dapat mencari tahu tentang informasi yang ada di tanaman, tanaman memiliki cukup  air  atau  tentang  kelembaban  tanah  pada  tanaman.  Sistem  akan  memberi  peringatan  jika  tanaman kering.  Pengguna  dapat  mengumpulkan  data  tentang  tanaman  dan  mengklasifikasikan  tanaman berdasarkan  jenisnya,  karena  sistem  yang  dibangun  untuk  tanaman  memungkinkan  pengguna  untuk mengumpulkan data tanaman dan memberikan informasi lebih rinci tentang tanaman menggunakan sistem irigasi digital yang dikendalikan oleh smartphone .

## IV. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Setelah perangkat selesai di instalasi, maka tahap pengujian dan analisis sistem selanjutnya merupakan tahap uji sistem, sistem akan diuji dan dianalisis yang kemudian akan dibuat hasil pengujian sistem dan laporan analisis.
Perangkat  yang  digunakan  adalah  perangkat  mirokontroler  standar.  Dengan  mikrokontroler  yang  memproses modul Arduino Uno (ATMega328P), Ethernet Shield bekerja dengan menyediakan layanan IP pada Arduino dan PC  untuk  terhubung  ke  internet,  Raspberry  Pi  digunakan  untuk  memantau  sistem.  Sistem  ini  menggunakan beberapa sensor, sistem sensor kelembaban tanah jenis sensor kelembaban yang dapat mendeteksi intensitas air di dalam  tanah  ( soil  moisture ).  Fungsi  sensor  air, Water  Level  Control adalah  alat  yang  dapat  memudahkan identifikasi level air di reservoir air . Fungsi utama Water Level Control adalah untuk mengontrol kinerja pompa, sensor suhu mengukur jumlah panas atau energi dingin yang dihasilkan.
Tahap pengujian dan analisis sistem kemudian dapat dikontrol menggunakan data yang terekam di smartphone yang sudah memiliki data, data yang dihasilkan adalah  hasil dari sensor notifikasi yang berjalan ketika instalasi selesai.

## V. K ESIMPULAN
Sistem berbasis kontrol, dapat memonitor dan mengontrol sistem pasokan air menggunakan smartphone yang terhubung  ke  sistem  dan  dapat  membantu  pengguna  sistem  membuat  keputusan  di  tanah  mereka.  Semua  data transaksi  akan  direkam  sehingga  memudahkan  pengguna  untuk  mengambil  keputusan.  Dengan  memanfaatkan
Penguna
teknologi Internet  of  Things (IoT)  berbasis  mikrokontroler  menggunakan  raspberry  Pi  dan  Arduino,  di  mana prototipe  irigasi  digital  dijalankan  menggunakan smartphone yang  mengirimkan  data  ke  server  berbasis mikrokontroler dan diterima oleh sensor yang telah terhubung menggunakan raspberry dan Arduino.
Sistem ini dapat dikembangkan lebih lanjut dalam hal penambahan perangkat seperti sensor, atau perangkat lain untuk membuatnya lebih baik dan lebih mudah digunakan dan mudah dipasang oleh perangkat apa pun, sehingga akan memfasilitasi pertanian di masa depan.

## D AFTAR P USTAKA
[1] J.  Gubbi  and  R.  Buyya,  "Internet  of  Things  (IoT):  A  vision,  architectural  elements,  and  future  directions," Future Generation Computer Systems, vol. 29, no. 7, pp. 1645-1660, 2013.
[2]  S. Wolfert, L. Ge, C. Verdouw and M. Bogaardt, "Big data in smart farming–a review," Agricultural Systems, vol. 153, no. 1, pp. 69-80, 2017.
[3]  I. Mat, M. R. M. Kassim, A. N. Harun and I. M. Yusoff, "Smart Agriculture Using Internet of Things," in 2018 IEEE Conference on Open Systems (ICOS) , Langkawi Island, Malaysia, 2018.
[4]  P.  Jayaraman,  A.  Yavari,  D.  Georgakopoulos,  A.  Morshed  and  A.  Zaslavsky,  "Internet  of  things  platform  for  smart farming: Experiences and lessons learnt," IEEE Cloud Computing, vol. 3, 2016.
[5]  B.  K,  "Smart  Farming:  Including  Rights  Holders  for  Responsible  Agricultural  Innovation," Technology  Innovation Management Review., vol. 8, no. 2, pp. 7-14, 2018.
[6]  G.  R.  J.  E.  C.  F.  J.  Y.  &.  S.-R.  G.  Soto-Romero,  "A  new  bi-frequency  soil  smart  sensing  moisture  and  salinity  for connected sustainable agriculture," Journal of Sensor Technology, no. 2, p. 01925585, 2019.
[7]  S. F. Barrett, "Arduino microcontroller processing for everyone!," Synthesis Lectures on Digital Circuits and Systems, vol. 8, no. 4, pp. 1-513, 2013.
[8]  D. Miorandi and S. Sicari, "Internet of things: Vision, applications and research challenges," Ad Hoc Networks, vol. 10, no. 7, pp. 1497-1516, 2012.
[9]  L. Atzoria, A. Iera and G. Morabito, "The Internet of Things: A survey," Computer Networks, vol. 54, no. 15, pp. 2787- 2805, 2010.
[10]  J. Chen and Z. Tian, "Trust architecture and reputation evaluation for internet of things," Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, vol. 10, no. 55, 2018.
[11]  M. Saeid, M. Jadab and M. Reza, "Machine learning for internet of things data analysis: a survey," Digital Communications and Networks, vol. 4, no. 3, pp. 161-175, 2018.