ISSN(p): 2338-8323  | ISSN(e): 2459-9638
April 2024

## Rancangan dan Implementasi Sistem Monitoring Bencana Frost (Embun Beku)

## RAVYDO ANGGARA JUFRI, HAPSORO AGUNG NUGROHO, ARIES
KRISTIANTO, DENI SEPTIADI,
RISTA HERNANDI VIRGIANTO, IMMA REDHA NUGRAHEINI, ITA SOEGIARTO
Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Indonesia Email : hapsoro.agung@stmkg.ac.id
Received 25 Oktober 2023 | Revised 24 November 2023 | Accepted 29 Desember 2023

## ABSTRAK
Daerah  dataran  tinggi  Dieng  merupakan  wilayah  terdampak  fenomena  embun beku selama musim kemarau. Fenomena ini menjadi ancaman serius bagi petani di  wilayah  tersebut  dikarenakan  embun  beku  dapat  merusak  tanaman  dan merugikan hasil panen. Dalam penelitian ini, sebuah sistem deteksi embun beku dirancang untuk mengidentifikasi dan mengetahui keberadaan embun beku pada pertanian secara real-time. Hasil pengujian di lokasi menunjukkan bahwa sistem mendeteksi kondisi “Waspada”, kemudian mengirimkan notifikasi dan peringatan ke website, saat nilai output dari sensor DHT22 menunjukan suhu udara bernilai 1°C, kelembaban udara bernilai 91%, suhu titik embun bernilai 0°C, nilai output sensor anemometer menunjukkan kecepatan angin bernilai 5.12 m/s, serta nilai ouput sensor wind vane direction menunjukan arah angin di 331°.
Kata kunci : embun beku, pertanian, sistem monitoring, dieng

## ABSTRACT
The Dieng plateau area is an area affected by frost phenomena during the dry season. This phenomenon poses a serious threat to farmers in the region as frost can damage crops and harm yields. In this research, a frost detection system is designed to identify and know the presence of frost on agriculture in real-time. The results of on-site testing show that the system detects "Alert" conditions, then sends notifications and alerts to the website, when the output value of the DHT22 sensor shows the air temperature is 1°C, the air humidity is 91%, the dew point temperature is 0°C, the anemometer sensor output value shows the wind speed is 5.12  m/s,  and  the  wind  vane  direction  sensor  output  value  shows  the  wind direction at 331°.
Keywords : frost, agriculture, monitoring system, dieng

## 1. PENDAHULUAN
Tercapainya  ketahanan  pangan  adalah  elemen  fundamental  yang  sangat  penting  untuk kelangsungan pemerintahan Indonesia sebagai negara dan masyarakat. Ketahanan pangan juga  menjadi  landasan  pembangunan  nasional  yang  seharusnya  pemerintah  pikirkan  dan utamakan.  Namun,  perlu  diperhatikan  bahwa  pertumbuhan  jumlah  penduduk  di  Indonesia sangatlah pesat hingga menimbulkan kebutuhan pangan yang terus tumbuh sejalan dengan pertambahan populasi penduduk Indonesia. Berdasarkan data yang didapatkan dari FAO pada tahun 2018, populasi Indonesia mengalami pertumbuhan tahunan sebesar 1,9 persen atau akan bertambah sebanyak dua juta jiwa penduduk (Arvianti, dkk, 2019) . Dengan kondisi tersebut, pemerintah harus meningkatkan produksi pangan di setiap sektor, termasuk sektor pertanian sebagai penyedia pangan utama.
Pemenuhan pangan utama tergantung pada apakah produksi sektor pertanian cukup untuk memenuhi kebutuhan pangan pada masyarakat atau tidak. Dalam konteks ini, sektor pertanian berperan penting dalam menyediakan berbagai komoditas yang dapat memenuhi kebutuhan nutrisi dan energi masyarakat. Disamping pertumbuhan penduduk, faktor yang mempengaruhi pencapaian  ketahanan  pangan  utama  (sektor  pertanian)  adalah  perubahan  iklim.  Saat  ini, fokus  utama  dalam  konteks  dampak  perubahan  iklim  pada  sektor  pertanian  adalah  cuaca seakan tidak menentu dan menimbulkan fenomena alam, baik yang baru maupun yang jarang terjadi di Indonesia. Dataran Tinggi Dieng menjadi contoh konkret bagaimana perubahan iklim memengaruhi  sektor pertanian  di  Indonesia.  Sebagian  besar  wilayah  Dataran  Tinggi  Dieng terdiri dari daerah pedesaan dan lahan pertanian sehingga pekerjaan rata-rata di sana adalah petani. Dieng juga dikenal merupakan daerah penghasil sayur untuk wilayah Jawa Tengah, kentang adalah komoditas utamanya dan menjadi komoditas terbesar di Indonesia (Hidayah, dkk, 2022) .
Iklim di Dataran Tinggi Dieng dapat digambarkan sebagai sedang namun hangat, dengan suhu siang berkisar antara 12°C hingga 20°C, sementara suhu malam turun menjadi sekitar 6°C hingga 10°C (Ni’mah, dkk, 2022) . Pada puncak musim kemarau, yang biasanya terjadi pada bulan Juli hingga Agustus, suhu udara di Dataran Tinggi Dieng bisa turun hingga mencapai 0°C atau bahkan di bawah titik beku, menghasilkan fenomena yang dikenal sebagai "embun upas"  oleh  penduduk  sekitar (Harriyadi,  2019) .  Embun  upas  atau  beku  merupakan fenomena cuaca yang unik karena dapat terjadi di Indonesia yang beriklim tropis basah dan sering dianggap sebagai salju oleh sebagian orang di Indonesia (Pradana, dkk, 2018) . Tidak hanya panorama alamnya yang indah dan spot-spot wisata yang menarik, timbulnya fenomena embun beku juga merugikan bagi para petani, dimana jika tanaman tidak disiram secara benar maka akan menimbulkan penyakit pada tanaman yang disebut dengan embun upas. Embun upas adalah istilah yang merujuk kepada hama yang menghasilkan bintik-bintik merah dan menyebabkan kering pada daun bibit sawit (Tamami, dkk, 2021) .
Fenomena pembentukan embun beku telah menjadi fokus sejumlah penelitian yang dilakukan oleh  berbagai  peneliti  dari  berbagai  bidang. Secara  spesifik terdapat tiga kategori  kejadian embun beku berdasarkan suhu udara minimum, yaitu light frost (0 hingga 2°C), medium frost (-2  hingga  0°C),  dan heavy  frost  (lebih  rendah  dari  -2°C) (Moeletsi,  dkk,  2016) .  Di Indonesia,  fenomena  embun  beku  yang  terjadi  pada  Dataran  Tinggi  Dieng  digolongkan sebagai  embun  beku  radiasi (Siswanto  &  Utomo,  2019) .  Embun  beku  radiasi  memiliki karakteristik  yaitu  langit  cerah,  angin  tenang  atau  sangat  sedikit,  inversi  suhu,  suhu  titik embun rendah, dan suhu udara yang biasanya turun di bawah 0 °C pada malam hari tetapi di atas 0 °C pada siang hari. Sedangkan, kriteria embun beku menurut (Xu, dkk, 2022) dalam mengevaluasi dampak dari empat faktor yang mempengaruhi model embun beku diantaranya;
suhu udara basah yang masuk (T in), kelembapan (RH), kecepatan aliran velocity (Uin) dan suhu  permukaan  (Tp)  yang  dingin  memiliki  kisaran  kondisi  batas  sebagai  berikut: 0℃≤Tin≤25℃, 50%≤RH≤80%, 0.7m/s≤uin≤5m/s, dan -16℃≤Tp≤-5℃. Faktor-faktor lain seperti kelembaban relatif, suhu titik embun, dan kecepatan angin juga turut berperan dalam kejadian embun beku yang terjadi di Dataran Tinggi Dieng (Aini & Faqih, 2021) . Menurut BMKG, beberapa elemen yang memengaruhi terbentuknya embun beku selain kondisi suhu ekstrem di Dataran Tinggi Dieng termasuk gerakan semu matahari, intrusi suhu dingin, dan perubahan suhu seiring dengan perubahan ketinggian (Day, 2019) . Istilah " bediding" dalam bahasa  Jawa,  yang  juga  dikenal  sebagai  " bedhidhing,"  digunakan  untuk  menggambarkan fluktuasi  suhu  yang  mencolok,  terutama  pada  awal  musim  kemarau,  suhu  udara  menjadi sangat  dingin  menjelang  malam  hingga  pagi,  sementara  di  siang  hari  suhu  melonjak  dan menjadi  sangat  panas (Susilawati  &  Azizah,  2022) .  Menurut  BMKG,  suhu  udara  dingin sebetulnya  adalah  fenomena  alamiah  yang  umum  terjadi  selama  puncak  musim  kemarau terutama di wilayah Pulau Jawa hingga Nusa Tenggara Timur, dimana puncak musim dicirikan oleh pergerakan angin dari timur yang berasal dari Benua Australia (Thirafi, 2021) .
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  mengenai  analisis  pembentukan  embun  beku, banyak  studi  telah  dilakukan  dalam  konteks  ini.  Namun  demikian,  hingga  saat  ini,  belum banyak usaha untuk membuktikan yang jelas dalam pembentukan embun beku melalui sistem. Oleh  karena  itu,  dilakukan  langkah  implementasi  dan  perancangan  sistem  yang  bertujuan untuk mendeteksi pembentukan embun beku dengan fokus pada tanaman pertanian kentang di  Desa  Dieng.  Penelitian  ini  bertujuan  memberikan  informasi  pengamatan  cuaca  dan monitoring  kepada  petani  jika  terjadi  embun  beku  yang  akan  ditampilkan  dalam website. Dengan  adanya  sistem  monitoring  ini,  diharapkan  petani  dapat  mengambil  tindakan pencegahan yang tepat, sehingga kerugian pertanian akibat embun beku dapat diminimalkan.

## 2. RANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM

## 2.1 Diagram Blok
Diagram blok adalah representasi grafis yang menggambarkan elemen-elemen kunci dalam suatu sistem dengan menunjukkan aliran informasi atau sinyal dari input ke output. Diagram ini  membantu  dalam  pemahaman  dan  analisis  sistem  dengan  cara  yang  lebih  ilmiah  dan terstruktur. Berikut adalah diagram blok sistem yang tersaji dalam Gambar 1 di bawah ini:

## Gambar 1. Diagram Blok Sistem
Gambar 1 adalah sebuah diagram blok yang merinci perancangan sistem dalam tiga tahapan utama,  yaitu input,  proses,  dan  output.  Diagram  blok  sistem  menjelaskan  bahwa mikrokontroler  Arduino  bertanggung  jawab  untuk  semua  tahap  pengumpulan  data  dan
pengolahan  data (Darussalam  &  Nugroho,  2018) .  Komponen input  dalam  sistem  ini melibatkan sensor-sensor khusus, seperti sensor DHT22, sensor anemometer RS485, sensor wind vane direction Q05001, dan modul RTC DS3231. Dimana selanjutnya akan diproses oleh Arduino Uno yang kemudian data dikeluarkan dan disimpan pada micro SD. Catu daya yang digunakan dalam sistem ini adalah adaptor, yang berfungsi mengubah tegangan arus listrik bolak-balik  (AC) dengan  nilai tinggi  menjadi  tegangan  listrik  arus  searah (DC) dengan nilai rendah  atau  mengalir  sesuai  kebutuhan  perangkat  yang  digunakan.  Energi  listrik  yang diperlukan  untuk  sistem  ini  diperoleh  dari  lokasi  wilayah  sekitar  (rumah  tangga)  guna memastikan  keandalan dan ketersediaan daya yang kontinu. Output dari  sistem  mencakup tampilan  data  pada website  dengan  menggunakan  modul  NodeMCU  ESP8266  sebagai perantara untuk pengiriman data melalui jaringan internet. Selain itu, sistem menghasilkan tampilan real-time video monitoring menggunakan kamera CCTV yang dapat diakses melalui aplikasi CCTV Bardi, dimana berfungsi sebagai validasi terhadap kemungkinan pembentukan embun beku di area pertanian. Jika sistem mendeteksi keberadaan embun beku dengan nilai melebihi ambang batas yang telah ditetapkan, maka sistem juga akan memberikan peringatan dini dalam bentuk notifikasi dan jendela pop-up pada website.

## 2.2  Diagram Alir Sistem
Diagram  alir  sistem  menunjukkan  tahapan  kerja  dari  sistem  yang  dirancang  terlihat  pada Gambar 2 berikut.

## Gambar 2. Diagram Alir Sistem
Meninjau diagram alir sistem pada Gambar 2, proses dimulai dengan mengaktifkan sistem. Saat diaktifkan, sistem melakukan inisialisasi hardware untuk memastikan setiap komponen
siap  digunakan.  Ini  mencakup  menghubungkan Arduino  dengan  modul NodeMCU  ESP8266 dan mengonfigurasi port dan baud rate yang sesuai agar koneksi internet/Wifi terjalin. Jika kedua mikrokontroler berhasil terhubung, tahap inisialisasi selesai. Namun, jika koneksi tidak terjadi,  tahap  inisialisasi  dianggap  gagal  dan  memerlukan  langkah  perbaikan  serta pengulangan proses hingga koneksi terbentuk.
Proses berlanjut dengan pembacaan data dari sensor DHT22, anemometer, dan wind vane pada mikrokontroler. Dimana data yang didapatkan yaitu data waktu, suhu udara, suhu titik embun,  kelembaban  relatif  (RH%),  kecepatan  angin, dan  arah  angin  diperoleh  dari  sensor tersebut  dan  ditampilkan  dalam website.  Selanjutnya,  program  membuat  keputusan berdasarkan beberapa kondisi. Terdapat tiga pilihan kondisi untuk pembentukan embun beku:
a. Kondisi "Waspada" terpenuhi jika suhu udara ≤ 2ºC. Program memberikan peringatan "Waspada" melalui notifikasi dan pop up website. Jika tidak, program mencari pilihan lain.
b. Kondisi  "Siaga"  terpenuhi  jika  suhu  ≤  2ºC  dan  kecepatan  angin  ≤  5  m/s.  Program memberikan peringatan "Siaga" melalui notifikasi dan pop up website. Jika salah satu parameter tidak terpenuhi, program mencari pilihan lain.
c. Kondisi "Awas" terpenuhi jika suhu ≤ 2ºC, kecepatan angin ≤ 5 m/s, dan kelembaban ≥ 60%. Program memberikan peringatan "Awas" melalui notifikasi dan pop up website. Jika salah satu parameter tidak terpenuhi, program mencari pilihan lain.
Definisi  tiga  kondisi,  yaitu  Waspada,  Siaga,  dan  Awas,  pada  kondisi frost  dirancang  untuk memberikan  respons  progresif  terhadap  potensi  pembentukan  embun  beku.  Waspada mencerminkan  situasi  dimana  suhu  mendekati  ambang  pembekuan,  Siaga  menunjukkan tingkat  potensi  pembekuan  yang  lebih  tinggi,  dan  Awas  memberikan  peringatan  maksimal ketika kondisi pembentukan embun beku sangat mungkin terjadi. Justifikasi dari definisi ini adalah memberikan tanggapan yang sesuai dengan tingkat risiko dan membantu petani atau pengguna sistem untuk mengambil tindakan pencegahan yang sesuai dengan tingkat bahaya embun beku yang mungkin terjadi. Keputusan atau pilihan lain yang mungkin dipilih program adalah  untuk  tidak  mendeteksi  embun  beku.  Jika  tiga  kondisi  sebelumnya  tidak  terpenuhi, maka  data  suhu,  suhu  titik  embun,  kelembaban,  kecepatan  angin,  dan  arah  angin  yang diperoleh secara real-time ditampilkan di website dan disimpan pada micro SD Card. Proses sistem akan terus berulang saat sistem diaktifkan. Saat sistem tidak aktif, proses berakhir.

## 2.3  Gambaran Rancangan Modul
Komponen  elektronika  dalam  rancangan  modul  dirangkai  sesuai  fungsinya  untuk  menjadi sistem  monitoring  embun  beku.  Rancangan  perangkat  keras  dikembangkan  dengan  tujuan untuk lebih mudah dalam penempatan sistem (Mustarang & Nugroho, 2017) . Komponen- komponen  tersebut  meliputi  modul  sensor  DHT22,  sensor  anemometer, sensor wind  vane, modul RTC, modul SD Card, dan NodeMCU ESP8266. Komponen-komponen ini akan berfungsi saat memberikan input kepada arduino. Selanjutnya, arduino akan membaca dan mengolah data masukan dari komponen tersebut. Skema rangkaian secara keseluruhan dibuat dengan menggunakan aplikasi Fritzing yang tersaji pada Gambar 3.

## Gambar 3. Skema Rangkaian Sistem
Perancangan modul memiliki desain mekanik yang terdiri dari tiang penyangga, sensor DHT22 (yang  dilindungi  dengan  casingnya),  sensor  anemometer, wind  vane  dan  logger  sebagai tempat menyimpan komponen seperti mikrokontroler, RTC, modul NodeMCU ESP8266, serta modul SD Card. Rancangan sistem diilustrasikan pada Gambar 4 berikut.

## Gambar 4. Skema Rangkaian Sistem
Setelah memahami  rancangan rangkaian  sistem  seperti yang  ditunjukkan dalam Gambar  3 dan  4.  Tahap  berikutnya  adalah  merancang  bentuk  fisik  dari  perangkat.  Rancangan  fisik perangkat  terlihat  pada  Gambar  4  merepresentasikan  fisik  dari  rancangan  model  deteksi embun beku yang telah dibuat.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pengujian dan Kalibrasi Sensor DHT22
Pengujian  dimulai  dengan  melakukan  kalibrasi  pada  sensor  DHT22  yang  dilakukan  di Laboratorium Kalibrasi Balai Besar Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Wilayah II Ciputat. Tujuan utama dari proses kalibrasi ini adalah untuk memverifikasi keakuratan data suhu yang
dihasilkan  oleh  sensor  dengan  cara  membandingkan  hasil  pengukuran  sensor  dengan  alat standar. Alat kalibrasi yang digunakan adalah Fluke Hart Scientific tipe 5627A dan chamber Theodor Friedrichs dengan suhu 80°C. Hasil dari kalibrasi suhu sensor tersaji dalam Tabel 1 di bawah ini.

## Tabel 1. Data Hasil Kalibrasi Sensor Suhu DHT22
Set Point STANDAR Alat yang dikalibrasi (DHT22)  Koreksi Pembacaan  Koreksi  Temperatur 10°C 9.995 0.093 10.088 10.00 0.088 9.987 0.088 10.075 10.00 0.075 9.95 0.068 10.018 9.90 0.118 20°C 20.086 0.019 20.105 19.90 0.205 20.051 0.015 20.066 19.90 0.166 20.023 0.021 20.044 19.90 0.144 30°C 30.05 0.079 30.129 29.80 0.329 30.047 0.083 30.130 29.80 0.330 30.043 0.081 30.124 29.80 0.324
Hasil data dari proses kalibrasi sensor suhu DHT22 adalah rata-rata koreksi yang diukur pada setiap titik pengukuran sensor suhu. Berdasarkan hasil rata-rata kalibrasi sensor DHT22 pada titik  pengukuran  20°C,  30°C,  dan  40°C,  nilai-nilai  ini  masih  memenuhi  toleransi  dan dikategorikan sebagai baik sesuai dengan standar WMO. World Meteorological Organization (WMO) menetapkan nilai koreksi dalam kisaran ±0.2°C untuk sensor suhu dan untuk nilai hasil rata-rata koreksi kalibrasi sensor DHT22 yang dilakukan adalah 0.2°C.
Selanjutnya, nilai kelembaban yang diukur oleh sensor DHT22 akan dilakukan kalibrasi secara bersamaan dengan kalibrator standar yang dapat ditelusuri, yaitu Rotronic Merk E HL-DS-NT3, dalam Peltier Climatic Chamber yang memiliki rentang pengukuran antara 0-100%. Hasil dari kalibrasi sensor kelembaban disajikan dalam Tabel 2 di bawah ini.
Tabel 2. Data Hasil Kalibrasi Sensor Kelembaban DHT22 Set Point STANDAR Alat yang dikalibrasi (DHT22)  Koreksi Pembacaan  Koreksi  Humadity 40% 38.56 -0.68 37.88 37.22 1.34 38.61 -0.70 37.91 37.22 1.39 38.70 -0.71 37.99 37.32 1.38 60% 58.11 -0.87 57.24 58.92 -0.81 57.96 -0.086 57.10 58.72 -0.76 57.90 -0.088 57.02 58.72 -0.82 80% 77.69 0.23 77.92 77.92 -0.23 77.69 0.21 77.90 77.92 -0.23 77.69 0.26 77.95 77.92 -0.23
Toleransi yang  telah  ditetapkan  oleh WMO  No. 8  Guide to  Meteorological  Instruments  and Methods of Observation untuk pengukuran kelembaban udara adalah ± 5%. Hasil dari Tabel 2 mencantumkan nilai koreksi rata-rata pada masing-masing set point. Pada titik pengukuran
40%, koreksi yang tercatat adalah sekitar 1.4%. Titik pengukuran 60% menghasilkan rata- rata koreksi sekitar -0.79%, sedangkan pada titik pengukuran 80%, koreksi rata-rata adalah sekitar -0.23%. Berdasarkan hasil rata-rata kalibrasi sensor DHT22 pada set point pengukuran 40%, 60%, dan 80%, nilai-nilai tersebut masih memenuhi toleransi dan dikategorikan sebagai baik sesuai dengan standar WMO.
Setelah  didapatkan  data  pengujian  suhu  dan  kelembaban,  proses  selanjutnya  dilakukan pengujian  suhu  titik  embun.  Pengujian  suhu  titik  embun  merupakan  proses  penting  dalam pemantauan  kondisi  embun  beku.  Sensor  DHT22  digunakan  untuk  mengukur  suhu  dan kelembaban relatif. Dalam pengujian ini, sensor DHT22 digunakan untuk mengukur suhu titik embun dengan mendapatkan nilai suhu dan kelembaban relatif udara terlebih dahulu. Setelah didapatkan nilai suhu dan kelembaban saat ini dari sensor DHT22, implementasikan rumus menghitung dew point yaitu rumus Magnus-Tetens kedalam program Arduino. Untuk rumus Magnus-Tetens ditunjukan pada Persamaan 1 (Camuffo, 2019) .
𝐷 = 243.04 {ln 𝑅𝐻 100% + 17.625. 𝑇 243.04 + 𝑇 } 17.625 − {ln 𝑅𝐻 100% − 17.625. 𝑇 243.04 + 𝑇 } (1)
Keterangan:
D p = Titik embun dalam derajat Celsius
RH = Kelembaban relatif dalam persentase T a = Suhu udara dalam derajat Celsius.
Uji  coba  sensor  DHT22  pada  berbagai  kondisi  suhu  dan  kelembaban  guna  memverifikasi keakuratan dan konsistensi hasil pengukuran dew point. Hasil dan tampilan pengujian suhu titik embun pada sensor DHT22 disajikan pada Gambar 5 di bawah ini.
Gambar 5. Pengujian Suhu Titik Embun pada Sensor DHT22

## 3.2 Pengujian dan Kalibrasi Sensor Anemometer
Pengujian  sensor  kecepatan  angin  RS485  melalui  kalibrasi  di  Laboratorium  Pusat  Kalibrasi Meteorologi BMKG menggunakan wind tunnel tipe 8420 dari Theodor Friedrick & Co, German. Sensor standar yang digunakan adalah Vector A100LM dengan rentang pengukuran 0 - 75 mps.  Kalibrasi  dilaksanakan  untuk  mengukur  besar  nilai output  dari  sensor  RS485  dan dibandingkan dengan nilai terukur pada sensor standar yang sudah tertelusur. Sensor RS485 dikalibrasi dengan tiga set poin pengukuran yaitu 2 m/s, 5 m/s, dan 7 m/s. Hasil dan visualisasi dari proses kalibrasi kecepatan angin dapat dilihat pada Tabel 3 di bawah ini.
Tabel 3. Data Hasil Kalibrasi Sensor Anemometer
Set Point STANDAR Alat yang dikalibrasi  Koreksi Rata-rata Koreksi Pembacaan  Koreksi m/s m/s m/s m/s m/s 2 m/s 2.07 0.03 1.76 0.34 0.3 2.07 1.77 0.30 2.07 1.81 0.26 5 m/s 5.039 0.09 4.71 0.42 0.35 5.039 4.70 0.34 5.039 4.73 0.31 7 m/s 7.018 0.06 6.70 0.38 0.34 7.018 6.69 0.33 7.018 6.69 0.33
Dari tabel hasil kalibrasi di atas, dapat dilihar koreksi rata-rata dari sensor anemometer adalah 0,4 m/s dan nilai tersebut masih menunjukan nilai toleransi dan kategori yang baik untuk alat standar operasional BMKG yang dimana sebesar ± 0.5 m/s (Aliva & Nugroho, 2017) .

## 3.3 Pengujian dan Kalibrasi Wind Vane Direction
Pengujian sensor arah angin dilaksanakan di Laboratorium Kalibrasi BMKG Pusat. Sensor yang akan  dikalibrasi  yaitu  sensor  arah  angin  tipe  Q05001  dengan  resolusi  sensor  yaitu  22,5°. Pengujian  dilaksanakan  dengan  4  set  point  yaitu  0°,  90°,  180°  dan  270°.  Proses  kalibrasi dilaksakan dengan pengambilan 3 data setiap set point. Hasil dari proses kalibrasi ditunjukan pada tabel 4.
Tabel 4. Data Hasil Kalibrasi Sensor Wind Vane Set Point STANDAR Alat yang dikalibrasi Koreksi Rata-Rata Pembacaan Koreksi 0° 0 0.0 1 -1 -1 0 0.0 1 -1 0 0.0 1 -1 90° 90 0.1 89 1 0 90 0.1 90 0 90 0.1 91 -1 180° 180 0.2 184 -4 -2 180 0.2 182 -2 180 0.2 181 -1 270° 270 0.2 271 -1 0 270 0.2 269 1 270 0.2 270 0
Dari hasil kalibrasi sensor arah angin diperoleh nilai koreksi sensor sebesar -0,75°. Nilai koreksi sensor tersebut masih dalam batas yang ditetapan oleh BMKG untuk arah angin adalah sebesar 5° sehingga sensor arah angin dapat dinyatakan layak pakai dan dapat dilaksanakan untuk melaksanakan pengukuran.

## 3.4 Pengujian Modul RTC DS3231 dan Penyimpanan Data pada Micro SD
Pengujian Real Time  Clock  (RTC) DS3231  dilakukan  untuk memastikan bahwa waktu yang telah diatur sesuai dengan waktu sebenarnya. Data waktu RTC akan ditampilkan pada serial monitor. Hasil pengujian data waktu RTC yang tampil di serial monitor sudah sesuai dengan waktu sebenarnya, seperti yang terlihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Pengujian Real Time Clock (RTC) pada Serial Monitor
Penyimpanan data pada alat disimpan dalam SD Card dengan format .txt menggunakan modul SD  Card,  dimana  data  pengukuran  akan  tersimpan  setiap  15  detik.  Pengujian  terhadap penyimpanan data dilakukan dengan memberikan nama file data sensor.txt berisi data hasil pengujian sensor anemometer, windvane, dan DHT22. Tampilan data yang terekam pada SD Card disajikan pada Gambar 7 di bawah ini.
Gambar 7. Tampilan file SD Card dalam file txt

## 3.5 Pengujian Website
Pengujian  web  dilakukan  untuk  memverifikasi  hasil  pembacaan  sensor  yang  telah  diukur. Selain itu pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah NodeMCU ESP8266 dapat mengirim data dan user dapat mengakses address dari sistem yang dibuat atau tidak. Data yang dikirim disimpan  dalam database layanan  web  Thingspeak,  dan  tampil secara real-time.  Pengujian antarmuka terdiri dari pengujian beberapa menu yang ditampilkan dalam website. Website di- hosting dan bisa diakses melaui halaman https://monfrostdieng.sinaulabs.com/ serta Gambar 8 menunjukkan hasil antarmuka web yang telah dirancang dan aplikasi antarmuka web mampu menampilkan data dengan tampilan yang responsif pada berbagai perangkat. Web ini memiliki kemampuan untuk menampilkan hasil pengukuran dan dapat diakses dari berbagai perangkat.

## Gambar 8. Tampilan Dashboard Website
Selanjutnya,  dilakukan  uji  coba  tampilan  notifikasi  dan  peringatan  dini  embun  beku  pada website  dengan  melakukan  simulasi  buatan  dalam  pembuatan  embun  beku.  Pengujian  ini dilakukan melalui serangkaian tahapan pengujian yaitu pengujian kondisi waspada, siaga, dan awas dengan meletakan sensor DHT22 didalam kulkas dan meletakan anemometer didepan kipas angin. Hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Tampilan Notifikasi Website saat Proses Pengujian Sistem Salah satu Kondisi

## 3.6 Pengujian Sistem Secara Kesulurahan
Pengujian lapangan dilakukan dengan tujuan untuk mengevaluasi performa sistem yang telah dirancang. Pemasangan perangkat dilakukan di ladang pertanian kentang Desa Dieng Kulon, Jawa Tengah. Perangkat pada Gambar 10 diletakkan pada kawasan sedikit penghalang sekitar tiang seperti bangunan dan pohon. Kondisi yang diamati berupa parameter suhu, kelembaban, suhu titik embun, kecepatan angin, dan arah angin di sekitar lokasi penelitian.
Gambar 10. Pemasangan Alat pada Lahan Pertanian Kentang Desa Dieng
Setelah  pemasangan  perangkat,  pengujian  lapangan  dilakukan  secara  periodik  selama beberapa periode waktu untuk mengumpulkan data yang mencakup berbagai kondisi cuaca dan  lingkungan.  Data-data  tersebut  akan  dianalisis  untuk  mengevaluasi  kinerja  sistem  dan memastikan bahwa parameter yang diukur sesuai dengan kebutuhan. Selain itu, pengamatan terhadap kondisi embun beku juga akan dilakukan secara berkala untuk melihat responsnya terhadap variabel lingkungan yang diukur. Pengujian dilakukan pada lokasi pertanian kentang Desa  Dieng  Kulon,  Kecamatan  Batur,  Kabupaten  Banjarnegara,  Provinsi  Jawa  Tengah  dari tanggal 7 – 8 Agustus. Hasil rata-rata data pengujian di lokasi ditunjukan pada Tabel 5 berikut.
Tabel 5. Hasil Rata-Rata Data Pengujian di Ladang Kentang Desa Dieng
Waktu Suhu Average (°C) Kelembaban Average (%) Suhu Titik Embun Average (°C) Kecepatan Angin Average (m/s) Arah Angin Average (°) Kondisi 07/08/2023 16.00 17 87 15 2.16 50 Normal 07/08/2023 18.00 15 91 13 1.76 67 Normal 07/08/2023 20.00 12 91 10 5.12 325 Normal 07/08/2023 22.00 10 91 8 5.08 330 Normal 08/08/2023 00.00 8 91 6 5.25 322 Normal 08/08/2023 02.00 4 91 2 5.35 308 Normal 08/08/2023 04.00 2 91 1 5.01 289 Normal 08/08/2023 05.00 1 91 0 5.16 331 Waspada 08/08/2023 06.00 1 91 0 5.18 266 Waspada 08/08/2023 08.00 8 91 7 5.22 331 Normal 08/08/2023 10.00 12 88 10 3.12 353 Normal 08/08/2023 12.00 14 87 12 2.34 318 Normal
Tabel 5 menunjukkan hasil rata-rata pengujian sistem keseluruhan yang dilakukan pada lokasi penelitian,  Pengujian  dilakukan  selama  satu  hari  untuk  memastikan  apakah  alat  berfungsi dengan  baik  atau  tidak.  Hasil  pengujian  lapangan  menunjukkan  sistem  berhasil  dijalankan dengan baik untuk melakukan monitoring dan melakukan pengamatan di sekitar lingkungan. Hasil  tabel  menunjukkan  data  yang  didapatkan  pada  tanggal  7  dan  8  Agustus  2023 menunjukkan  variasi  kondisi  cuaca  di  lokasi  pengujian.  Pada  tanggal  7  Agustus,  terjadi fluktuasi suhu dan angin sepanjang hari. Meskipun terjadi perubahan, kelembaban tetap tinggi dan ada potensi uap air. Kecepatan angin meningkat menjelang malam, namun cuaca tetap dalam batas normal tanpa embun beku.
Pada tanggal 8 Agustus, terjadi penurunan suhu yang cukup drastis. Pukul 05.00 WIB, kondisi "Waspada" terjadi dengan embun beku yang terbentuk, meskipun kecepatan angin normal. Pukul 06.00 WIB, kondisi tetap "Waspada" dengan parameter tetap stabil. Pada pukul 12.00
WIB, cuaca kembali normal dengan suhu rata-rata 14°C dan fluktuasi kelembaban. Tampilan notifikasi saat terjadi embun beku dengan kondisi waspada pada website dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Tampilan Notifikasi Saat Terjadi Embun Beku dengan Kondisi Waspada di Desa Dieng
Gambar 12. Tampilan Monitoring dari CCTV
Pada  sistem  pemantauan  digunakan  CCTV  sebagai  alat  validasi  lingkungan  sekitar.  Sistem dapat  melakukan  pengamatan  secara  kontinu  terhadap  kondisi  sekitar.  Gambar  12 menunjukkan  hasil  sistem  monitoring  CCTV  di  lokasi  pengujian  secara real-time memungkinkan pengamatan kondisi sekitar secara efektif dan cepat.

## 4. KESIMPULAN
Hasil penelitian yang dilakukan, sistem monitoring ini berhasil dirancang dengan data yang diperoleh di ladang kentang menunujukan bahwa selama pengamatan embun beku terdeteksi dengan kondisi waspada. Status waspada ini tercapai ketika parameter cuaca berada di bawah 2°C , dengan pengamatan saat itu menunjukkan suhu 1°C, suhu titik embun 0°C, kelembaban 91%, kecepatan angin normal yaitu lebih dari 5 m/s dan arah angin menunjukan 331° (barat laut). Nilai error yang dihasilkan pada sensor yaitu -2,31% untuk suhu, nilai error 2,99% untuk kelembaban,  dan  nilai error  2%  untuk  kecepatan  angin.  Data  yang  berhasil  diambil  telah dikirim dan disimpan pada platform Thingspeak. Selain itu, data juga di-backup ke dalam SD Card  dan  ditampilkan  di  dalam  antarmuka  website.  Website  juga  memberikan  peringatan
kondisi waspada,  siaga, dan  awas  yang ditampilkan  melalui melalui pop up  serta notifikasi secara real-time.  Diharapkan  pada  kondisi  kedepannya,  jika  embun  beku  terdeteksi  oleh sistem, petani segera memeriksa kondisi lapangan tempat pertanian untuk mengkonfirmasi keberadaan  embun  beku.  Jika  embun  beku  menyelimuti  tanaman,  tindakan  pencegahan seperti  penutupan  atau  perlindungan,  serta  penyiraman  manual  pada  tanaman,  dapat dilakukan untuk mencegah kerusakan lebih lanjut.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada Unit Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (UP2KM) Sekolah  Tinggi  Meteorologi  Klimatologi  dan  Geofisika  pada  penelitian  embun  beku  ( frost) Tahun  2023  Nomor  Kontrak  :  KEP065/KSTMKG/III/2023.  Semoga  dapat  bermanfaat  untuk semua pembaca.

## DAFTAR RUJUKAN
Aini, E. N., & Faqih, A. (2021). Frost Predictions in Dieng using the Outputs of Subseasonal to
Seasonal (S2S) Model. Agromet, 35(1), 30–38.
https://doi.org/10.29244/j.agromet.35.1.30-38
Aliva,  M.  R.  M.,  &  Nugroho,  H.  A.  (2017).  Prototipe  Wind  Tunnel  Sebagai  Kalibrator
Anemometer  Prototype  Wind  Tunnel  As  Calibrator  Anemometer. Jurnal  Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, 4(3), 46–53. https://doi.org/10.36754/jmkg.v4i3.52
Arvianti, E. Y., Masyhuri, M., Waluyati, L. R., & Darwanto, D. H. (2019). Gambaran Krisis Petani
Muda Indonesia. Agriekonomika, 8(2), 168–180.
https://doi.org/10.21107/agriekonomika.v8i2.5429
Camuffo, D. (2019). A method to obtain precise determinations of relative humidity using thin film  capacitive  sensors  under  normal  or  extreme  humidity  conditions. Journal  of Cultural Heritage, 37, 166–169. https://doi.org/10.1016/j.culher.2018.11.003
Darussalam,  T.,  &  Nugroho,  H.  A.  (2018).  Rancang  Bangun  Sistem  Pengukur  Suhu  Dan Kelembaban Tanah Berbasis Komunikasi Radio. JST (Jurnal Sains dan Teknologi), 7(1),
146–156. https://doi.org/10.23887/jstundiksha.v7i1.10691
Day,  B.  (2019). Embun  Beku  dan  Suhu  Dingin  Ekstrem  Dieng,  Ini  Faktor  Penyebabnya.
climate4life.info. https://www.climate4life.info/2019/06/embun-beku-dan-suhu- dingin-ekstrem-dieng-ini-faktor-penyebabnya.html
Harriyadi. (2019). PERTIMBANGAN PEMILIHAN LOKASI KOMPLEKS CANDI DIENG. AMERTA, Jurnal Penelitian dan Pengembangan Arkeologi, Vol. 37, 123–138.
Hidayah,  R.,  Kaukab,  M.  E.,  Suyono,  N.  A.,  &  Putranto, A.  (2022).  Upaya  Penanggulangan
Dampak  Kurangnya  Bibit  gambar  dengan  Penerapan  Sistem  Pemanfaatan  Lahan Kosong di Desa Patakbanteng. Jurnal Pengabdian Masyarakat, 1(1).
Moeletsi, M. E., Tongwane, M., & Tsubo, M. (2016). The Study of Frost Occurrence in Free
State Province of South Africa. Advances in Meteorology,  2016.
https://doi.org/10.1155/2016/9586150
Mustarang, A., & Nugroho, H. A. (2017). Sistem Kontrol Catu Daya, Suhu Dan Kelembaban
Udara Berbasis Atmega 2560 Pada Ruang Bunker Seismometer. Simetris: Jurnal Teknik Mesin, Elektro dan Ilmu Komputer, 8(1), 265–272.
https://doi.org/10.24176/simet.v8i1.960
Ni’mah,  A.  M.  B.,  Jumini,  S.,  &  Fatimah,  A.  Z.  (2022).  Analisis  Karakter  Toleransi  dalam Pembelajaran Suhu dan Kalor Berbasis Budaya Lokal Ruwatan Rambut Gimbal. Jurnal Kreatif Online (JKO), 10(2), 10–19. http://jurnal.fkip.untad.ac.id/index.php/jko
Pradana, A., Mardiana, A., Lestari, F. N., Sara, F. H., Afifah, S., & Nurjani, E. (2018). Frost
Hazard  Assessment  on  Agricultural  Land  to  Achieve  Resilient  Agriculture  in  Dieng
Volcanic  Highland,  Central  Java. Ilmu  Pertanian  (Agricultural  Science),  3(1), 46–56. https://doi.org/10.22146/ipas.39620
Siswanto, & Utomo, B. J. (2019). Suhu Dingin dan Embun Beku Saat Puncak Kemarau. KLIMA Media  Informasi  Dan  Publikasi  Kedeputian  Bidang  Klimatologi  BMKG,  2(6),  16–18.
https://www.ptonline.com/articles/how-to-get-better-mfi-
results%0Amuhammadkahfi16060474066@mhs.unesa.ac.id
Susilawati, D., & Azizah, N. (2022). Waspada Fenomena Bediding yang Bisa Buat Badan Seperti Menggigil Kedinginan. republika.co.id.
https://www.republika.co.id/berita/rfpp7q463/waspada-fenomena-bediding-yang- bisa-buat-badan-seperti-menggigil-kedinginan
Tamami, W. U., Muzammil, A. R., & Syahrani, A. (2021). Register Petani Sawit Di Desa Sumber
Agung  Kecamatan  Batu  Ampar  Kabupaten  Kubu  Raya. Program  Studi  Pendidikan Bahasa Indonesia FKIP Untan Pontianak.
Thirafi,  H.  (2021). Penyebab  Malam  Terasa  Lebih  Dingin  di  Pulau  Jawa. https://www.bmkg.go.id/press-release/?p=penyebab-malam-terasa-lebih-dingin-di- pulau-jawa&tag=press-release&lang=ID
Xu, Z., Wang, Z., Liang, Z., Chen, H., & Han, Z. (2022). A frost model based on the frost layer’s supporting function. International  Journal  of  Heat  and  Mass Transfer,  11(9),  1112–
1119.