Abstrak — Saat  ini  metode  pengaliran  air  atau  irigasi  dilakukan secara  manual.  Petani  harus  menyiram  tanaman  satu  persatu sehingga  tidak  efisien dalam hal energi, waktu, dan ketersediaan air  sehingga  dapat  menurukan  hasil  panen. Internet  of  Things merupakan  konsep  dan  metode  untuk  kontrol  jarak  jauh, monitoring,  pengiriman  data,  dan  berbagai  tugas  lainnya.  IoT terhubung  dengan  suatu  jaringan  sehingga  dapat  di  akses  di mana  saja  yang  dapat  mempermudah  berbagai  hal.  IoT  dapat dimanfaatkan  di  berbagai  bidang,  salah  satunya  adalah  bidang pertanian. Pada bidang ini IoT dapat digunakan untuk memantau dan  mengatur  berbagai  hal  untuk  menunjang  pertanian.  Pada penelitian ini akan dibuat suatu peralatan yang digunakan untuk monitoring dan kontrol sistem irigasi berbasis IOT. Single Board Computer  Banana  Pi  digunakan  sebagai  prosesor  utama  yang terhubung  dengan  jaringan  internet  yang  mengirim  data  dari sensor  ke  pengguna.  Alat  ini  akan  dilengkapi  beberapa  divais transduser yang meliputi sensor kelembaban, kamera, dan katup elektronik.  Pengguna  menerima  data  tersebut  melalui  aplikasi pada  telepon  genggam  berbasis  android.  Jenis  telepon  ini  sering digunakan masyarakat umum sehingga mudah dalam pengaplikasian  nya.  Peralatan  ini  diharapkan  dapat  membantu petani  untuk  mengatur  sistem  irigasi  dari  jarak  jauh  dan memantau  kondisi  lahan  pertanian  sehingga  lebih  efisien  dan dapat meningkatkan hasil panen.
Kata  Kunci — Arduino,  Banana  Pi,  Internet  of  Things, Kelembaban, Sistem Irigasi.

## I. PENDAHULUAN
UMLAH  manusia  yang  semakin  betambah  menyebabkan kebutuhan  pangan  yang  ikut  bertambah.  Irigasi  adalah usaha  untuk  penyediaan  dan  pengaturan  air  untuk  menunjang pertanian  dan  perkebunan  [1].  Pertanian  merupakan  sumber merupakan  sumber  utama  dalam  kebutuhan  pangan.  Dalam pertanian pengaliran air atau sistem irigasi sangat berpengaruh pada  hasil  pertumbuhan  tanaman.  Sehingga  debit  air  perlu diperhatikan  agar  tidak  berlebihan  dan  kekurangan.  Debit  air yang  kurang  akan  berpengaruh  pada  pertumbuhan  tanaman sedangkan  debit  air  yang  berlebihan  akan  berpengaruh  pada ketersediaan sumber air.
Metode  irigasi  tradisional  kurang  mampu  untuk melakukan  pengaliran  air  yang  tepat  dan  cepat.  Petani  harus menyiram  tanaman  satu  persatu  secara  manual.  Tanah  juga memiliki  kemampuan  menyimpan  air  yang  berbeda  beda sehingga  perlu  diperhatikan  kelembabannya.  Tetapi  petani sulit  memperhatikan  kondisi  kelembaban  tanah  karena membutuhkan  waktu  yang  lebih lama. Sehingga memperbesar kemungkinan  beberapa  tanaman  tidak  dapat  tumbuh  dengan baik yang menyebabkan berkurang nya hasil panen. Kesulitan
memperhatikan kondisi kelembaban tanah juga mengakibatkan penggunaan  air  yang  tidak  tepat.  Penggunaan  air  yang berlebihan  akan  mempengaruhi  ketersediaan  sumber  air  yang semakin menurun.
Tugas  akhir  ini  bertujuan  untuk  menciptakan  sistem irigasi  berbasis internet  of  things [2][3] , dan [4] . Pada  sistem ini  petani  dapat  memonitoring  kondisi  kelembaban  tanah  dan mengkontrol  debit  air  yang  akan  disiram  pada  tanaman Sehingga  meningkatkan  hasil  panen  dan  mengoptimalkan penggunaan air.
Sistem  ini  menggunakan  sensor  kelembaban  tanah  atau higrometer  [5][6]yang  akan  di  proses  di  Single  Board Computer  (SBC)  Banana  Pi  [7]. SBC yang terhubung dengan internet  akan  mengirimkan  data  yang  didapat  dari  sensor  ke basisdata  firebase  [8].  Kemudian  petani  yang  menggunakan aplikasi  pada  ponsel  android  dapat  mengakses  data  sensor pada  basisdata  tersebut.  Digunakan  aplikasi  pada  ponsel android  untuk  memudahkan  petani  melihat  kondisi  tanah. Selain  itu  petani  dapat  melakukan  kontrol  jarak  jauh  untuk mengatur debit air yang disiram ke tanah.

## II. URAIAN PENELITIAN

## A. Sistem Irigasi Tetes
Menurut peraturan pemerintah No. 23 / 1998 tentang irigasi, bahwa  irigasi  adalah  usaha  penyediaan  dan  pengaturan  air untuk menunjang pertanian dan perkebunan [9].
Pada penelitian ini digunakan sistem irigasi tetes. Sistem ini menggunakan pipa yang ditempatkan langsung di tanaman atau dekat dengan akar. Pipa dilubangin sesuai kebutuhan air yang akan  disiram  ke  tanaman.  Sistem  irigasi  tetes  ini  mempunyai kelebihan  dibanding  sistem  irigasi  lain  yaitu  penggunaan  air yang  lebih  sedikit,  memudahkan  petani  saat  musim  kemarau, dan tidak perlu dilakukan penyiraman tanaman satu persatu.
Gambar 1. Sistem irigasi tetes.

## Monitoring dan Kontrol Sistem Irigasi Berbasis IoT Menggunakan Banana Pi
Andrie Wijaya, dan Muhammad Rivai
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : muhammad_rivai@ee.its.ac.id
J

## B. Internet of Things
Secara  umum Internet of Things (IoT) adalah suatu konsep menghubungkan  perangkat  pintar  dengan  perangkat  pintar yang  lain  baik  digunakan  untuk  bertukar  data  maupun  untuk keperluan  pengendalian  melalui  internet.  Diperjalananya  kini, konsep IoT sudah banyak digunakan pada objek di sekitar kita. Diperkirakan  pada  tahun  2020  dala  50  miliar  objek  yang terhubung  dengan  Internet  [10].  Meski  telah  digunakan  pada banyak  perangkat  untuk  menunjang  kehidupan  sehari-hari, Internet of Things belum memiliki definisi yang baku.

## C. Sensor Kelembaban YL 69
Sensor  Higrometer  merupakan  sensor  resistif.  Sensor  ini terdiri  dari  dua  elektrode  yang  nantinya  akan  membaca kelembapan  disekitarnya,  sehingga  arus  melewati  dari  satu elektrode  ke  elektrode  yang lain. Besar nilai arus dipengaruhi oleh  besar  kecilnya  resistansi  akibat  kelembapan  yang  berada disekitar elektrode. Jika resistansi besar maka kelembapan dari tanah  kecil,  sedangkan  jika  resistansi  kecil  maka  arus  yang melewati  elektrode  semakin  banyak  dan  menunjukkan  bahwa kelembababan  tinggi  [11].  Sensor  ini  juga  dilengkapi rangkaian comparator.

## D. Arduino Nano
Arduino  nano  merupakan  board  mikrokontroller  berbasis Atmega328p. Arduino Nano memiliki 14 buah digital pin yang dapat  digunakan  sebagai  input  atau  outp  ut.  Pin-pin  tersebut bekerja  pada  tegangan  5V.  Arduino  sendiri  didukung  dengan IDE pemrogramannya dengan bahasa pemrograman C. Dalam penelitian  ini  arduino  nano  akan  digunakan  sebagai  sensor node.

## E. Banana Pi M3
Banana  pi  merupakan  Single  Board  Unit  yang  dapat digunakan  untuk  berbagai  keperluan  membuat  projek elektronik.  Banana  Pi  m3  dilengkapi  dengan  processor  octa- core, dengan kapaistas ram 2gb, penyimpanan eMMC sebesar 8gb.  Banana  pi  m3  dilengkai  dengan  fitur  wifi,  bluetooth,  2 slot usb, koneksi hdmi, SATA, dan lain lain

## F. Database Firebase
Firebase  merupakan platform pengembang  aplikasi mobile dan aplikasi web. Firebase menyediakan produk penyimpanan database yang  bersifat realtime . Platform firebase  memiliki banyak library yang  memungkinkan  untuk  mengaksesnya melalui  layanan  Android,  IOS,  Javacript,  Java,  dan  masih banyak  lagi.  Untuk  menyingkronkan  data  yang  disimpan, firebase menyediakan Application  Programing  Interface (API)  terdiri  dari  beberapa  fitur  yang  dapat  dikonfigurasi dan disesuaikan  dengan  masing-masing  kebutuhan  [12].  API  pada firebase  menggunakan  protokol Server-Sent  Event dengan membuat  koneksi  HTTP  untuk  menerima push notifikasi  dari server.  Firebase  merupakan platform dibawah  perusahaan Google.

## G. Android
Digunakan  aplikasi  pada  android  untuk  memudahkan
pengoperasian.  Untuk  membuat  aplikasi  android  dapat menggunakan  berbagai  compiler  seperti  cordova,  android studio,  xamarin,  dan  lain  lain.  Dengan  telepon  genggam berbasis android pengoperasian Iot akan menjadi lebih mudah. Arduino Nano

## H. Katupu Elektronik
Katup  elektronik  berguna  untuk  mengalirkan  air  sesuai kebutuhan.  Dengan  input  tegangan  DC  12V.  Katup  ini memiliki  tekanan  0.02-0.8  mpa  dengan  ukuran  pipa  6mm. katup kemudian diambungkan dengan pipa agar dapat menjadi sebuah sistem irigasi. Pipa kemudian dilubangi untuk menjadi sistem irigasi tetes.

## I. Relay
Relay  adalah  salah  satu  komponen  elektronik  yang memanfaatkan induksi medan elektromahnetik yang digunakan untuk  menghubunkan  dan  memutus  suatu  rangkaian.Saat penghantar  dialirkan  listrik  maka  akan  timbul  medan  magnet. Medan magnet tersebut akan menginduksi logam ferromagnetis  atau  logam  yang  mudah  terinduksi  medan elektromagnetis. Logam ferromagnetis kemudian akan menjadi magnet  sementara  saat  terinduksi  oleh  penghantar  yang dialirkan  arus  listrik.Magnet  tersebut  kemudian  akan  menarik kontak sehingga menyambungkan suatu rangkaian. Pada relay terdapata  3  pin  dimana  pin  pertama  dan  kedua  bersifat Normally  Open  dimana  kondisi  kontak  saat  relay  mati  adalah tersambung  dan  Normally  Close  dimana  posisi  kontak  akan tersambung  ketika  ditarik  oleh  logam  ferromagnetik  yang menjadi magnet sementara.

## J. Server
Server adalah  sebuah  sistem  komputer  yang  menyediakan jenis  layanan  (service)  tertentu  dalam  sebuah  jaringan komputer.  Server  didukung  dengan  prosesor  yang  bersifat scalable  dan  RAM yang besar, juga dilengkapi dengan sistem operasi  khusus,  yang  disebut  sebagai  sistem  operasi  jaringan (network  operating  system).  Server  yang  digunakan  adalah Apache2 [13].
Gambar 2. Diagram Blok Sistem.

## III. PERANCANGAN SISTEM

## A. Diagram Blok Sistem
Pada  diagram  diatas  dapat  dilihat  bahwa  sistem  bekerja diawali  dengan  pengambilan  nilai  yang  didapat  sensor  lalu  di ubah  ke  dalam  bentuk  persen  agar  mudah  dipahami.  Nilai tersebut  kemudian  dikirim  ke  banana  pi  secara  serial  untuk
kemudian  di  kirim  ke  database.  Pengguna  dapat  mengakses data  tersebut  melalui  perangkat  android.  Dengan  aplikasi android  pengguna  dapat  mengatur  kelembapan  tanah  dengan membuka dan menutup katup dari aplikasi.

## B. Sensor Kelembaban YL 69
Pada  penelitian  ini  digunakan  sensor  kelembaban  tanah dengan 2 probe. Sensor ini memiliki output analog dan digital. Pada  penelitian  ini  digunakan  output  analog  untuk  dapat dilihat nilai tegangannya. Sensor ini dapat menerima input DC dengan  range  3.3 – 5V.  Pada  datasheet  nilai  output  analog dapat menentukan kondisi kelembaban tanah seperti pada tabel 1.  Karena  sensor  diberi  tegangan  5V  makan  pembacaan maksimal arduino adalah 1023.

## C. Arduino Nano
Dalam  tugas  akhir  ini  digunakan  arduino  nano  sebagai mikrokontroler  yang  akan  menerima  nilai  sensor  dan  diubah kedalam  bentuk  persentase.  Digunakan  arduino  nano  karena tugas  yang  diberikan  tidak  terlalu  berat  dan  arduino  nano memilki  bentuk  yang  lebih  kecil.  Berikut  pin  yang  digunakan pada arduino nano.
Tabel 1. Output Sensor Item Kondisi Min Max Unit V - 3.3 5 V I - 0 3.5 mA V Output Supply 5V 0 4.2 V ADC Tanah Kering 0 300 / Tanah Lembab 300 700 / Air 700 950 / Tabel 2. Penggunaan Pin Arduino No Pin Fungsi 1 USB Menghubungkan arduino dengan banana pi 2 A0 Menghubungkan arduino dan sensor 3 5V Sumber 5 volt sensor 4 GRND Ground sensor
Tabel 3. P ENGGUNAAN P IN B ANANA P I No Pin Fungsi 1 Pin 7 (GPIO 4) Mengatur Kondisi Relay 2 Pin 6 (Ground) Ground pada relay 3 Pin 4 (5V)
Sumber untuk relay

## D. Banana Pi
Digunakan Banana Pi sebagai pengirim nilai pada sensor ke database.  Banana  Pi  terhubung  dengan  arduino  nano  dengan komunikasi  serial.  Banana  Pi  menggunakan  sistem  operasi Ubuntu  Mate.  Banana  PI  juga  berfungsi  sebagai  pengatur katup  melalui  GPIO  yang  terhubung  dengan  relay.  Kondisi relay  akan  mempengaruhi  katup.  Saat  relay  berkondisi Normally  Open  katup  tertutup,  sedangkan  saat  kondisi Normally close katup terbuka.

## E. Perangkat Lunak Arduino
Perangkat lunak pada Arduino bertugas untuk dua hal yaitu, pembacaan  nilai  sensor  dan  mengkalibrasi  data  sensor sehingga  menjadi  bentuk  GWC  ( Gravimetric  Water  Content )
kemudian  dikirim  ke  banana  pi  melalui  komunikasi  serial. Berikut flow chart program untuk arduino.

## F. Perangkat Lunak Banana Pi
Perangkat lunak pada raspberry pi berguna untuk menerima data  lalu  dikirimkan  ke  database  melalui  koneksi  internet. Database yang digunakan adalah google Firebase.
Gambar 3. Diagram Blok Sistem
Gambar 4. Diagram Blok Sistem

## G. Perangkat Lunak Aplikasi dan Server
Perangkat lunak pada Arduino bertugas untuk dua hal yaitu pembacaan  nilai  sensor  dan  mengkalibrasi  data  sensor sehingga  menjadi  bentuk  GWC  ( Gravimetric  Water  Content ) kemudian  dikirim  ke  banana  pi  melalui  komunikasi  serial. Flow  chart program untuk arduino dapat dilihat pada  Gambar 5.
Gambar 5. Diagram blok sistem. Tabel 4.
Perhitungan Nilai GWC No Berat (gr) Air (ml) Sensor GWC 1 109 - 824 - 2 112 2.5 577 11.5 3 114 5 345 19.2 4 116 7.5 283 26.9 5 119 10 266 38.4

## IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS

## A. Pengujian dan Kalibrasi Sensor kelembaban
Kalibrasi  dilakkukan  dengan  mengukur  nilai  GWC ( Gravimetric  Water  Content) .  Nilai  GWC  didapat  dengan menghitung  berat  tanah  saat  kering  dan  berat  tanah  saat ditambah  air.  Perhitungan  dapat  menggunakan  persamaan dibawah.
(1)
Nilai  GWC  didapat  seperti  pada  tabel  4.  Kemudian  nilai GWC  dan  nilai  sensor  akan  digunakan  untuk  mendapatkan persamaan linier menggunakan fitur Trendline pada Microsoft Excel . Hasil didapat seperti Gambar 6.
Gambar 6. Grafik Persamaan GWC.

## B. Pengujian komunikasi serial dan databse
Persamaan  linier  yang  didapat  kemudian  dimasukkan  pada program arduino. Kemudian arduino mengirim data tersebut ke Banana  Pi  melalui  komunikasi  serial.  Pada  komunikasi  serial antara  arduino  dan  banana  pi  terdapat  data  yang  tidak sempurna  dalam  hal  ini  ada  huruf  yang  hilang  Komunikasi yang telah dilakukkan dapat dilihat pada Gambar 7 dan 8.
Gambar 7. Data sensor pada Arduino.
Gambar 8. Data sensor yang diterima Banana Pi.

## Gambar 9. Tampilan data dalam basis data Firebase
Data  tersebut  kemudian  akan  dikirim  oleh  banana  pi  ke basis  data  firebase  menggunakan  internet  dengan  script python.  Data  dikirim  ke  child  kelembaban,  sensor  dan  data. Tampilan data pada firebase dapat dilihat pada gambar 9.

## C. Pengujian Katup air
Pengujian  dilakukan  untuk  mengetahui  debit  air  yang dialirkan  oleh  pipa  ke  deipper.  Pengujian  dilakkukan menggunakan  sendok  takar  dan  stopwatch.  Hasil  didapat dripper mengeluarkan air sebanyak 5ml/menit.

## D. Realisasi Aplikasi Android
Aplikasi  android  yang  telah  dibuat  akan  menampilkan nilai kelembaban  tanah  dan  pilihan  untuk  membuka  dan  menutup katup  air.  Terdapat  juga  tampilan  kondisi  katup  terbuka  atau tertutup  sehingga  pengguna  dapat  mengetahui  kondisi  katup. Tampilan aplikasi dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Tampilan aplikasi android.
Gambar 11. Realisasi sistem.

## E. Realisasi Sistem
Sistem  ditempatkan  pada box dengan panjang 25 cm, lebar 21 cm, dan tinggi 8 cm. box terbuat dari bahan karton dengan tebal  2mm.  terdapat  sekat  untuk  memisahkan  tanah  dan perangkat  keras  sistem.  Sumber  air  berupa  botol  yang terhubung  dengan  pompa  melalui  pipa.  Sisi  lain  dari  pompa terhubung  dengan  pipa  yang  menghubungkan  pompa  dengan dripper.  Sensor  diletakkan  berdekatan  dengan  dripper  untuk pembacaan  kelembaban  tanah  yang  terkena  air  dripper.  Hasil realisasi dapat dilihat pada gambar 11.

## V. KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini  telah  dibuat  alat  untuk  monitoring  dan kontrol pada sistem irigasi berbasis IoT menggunakan Banana Pi.  Konsep  IoT  diterapkan  pada  Single  Board  Computer Banana  Pi  M3,  basis  data  Firebase,  dan  aplikasi  android.
Pembacaan  nilai  sensor  dan  kontrol  katup  elektronik  sangat bergantung  pada  koneksi  internet  .  Aplikasi  dan  sistem  harus menggunakan  koneksi  internet  yang  sama.  Pada  penelitian  ini terdapat  huruf  yang  tidak  terkirim  dalam  komunikasi  serial maupun  pada  basisdata  sehingga  tampilan  pada  aplikasi  akan tidak  lengkap  beberapa  saat.  Dripper  yang  digunakan mengeluarkan air dengan debit 5 ml/menit.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Pemerintah  Republik  Indonesia, “ Peraturan  Pemerintah  No. 23/1998 Tentang Irigasi, ” 1998. [2] M.  Dzukifli,  M.  Rivai,  and  Suwito, “ Rancang  Bangun  Sistem Irigasi  Tanaman  Otomatis  menggunakan  Wireless  Sensor Network, ” J. Tek. ITS , vol. 5, no. 2, 2016.
[3] M.  Gumelar,  M.  Rivai,  and  Tasripan, “ Rancang  Bangun  Wireless Electronic Nose Berbasis Teknologi Internet of Things, ” J. Tek. ITS , vol. 6, no. 2, 2017.
[4] H.  Irawan,  M.  Rivai,  and  F.  Budiman, “ Rancang  Bangun Wireless Sensor  Network  pada  Pendeteksi  Dini  Potensi  Kebakaran  Lahan Gambut  Menggunakan  Banana  PI  IoT, ” J.  Tek.  ITS ,  vol.  6,  no.  2, 2017.
[5] R.  Setiawan,  M.  Rivai,  and  Suwito, “ Implementasi  Analog  Front End  Pada  Sensor  Kapasitif  Untuk  Pengaturan  Kelembaban Menggunakan Mikrokontroller STM32, ” J. Tek. I , 2017.
[6] M. Rivai, K. Sambodho, and D. Purnomo, “ Identification of Levee Strength For Early Warning System Using Fuzzy, ” in International Conference  on  Information,  Communication  Technology  and System , 2014. [7]
Banana Pi, “ Banana Pi 3. ” [Online]. Available: http://www.banana- pi.org/m3.html.
[8]
Google  Firebase, “ Features – Powerful  backend  services  for  your app. ” [Online]. Available: https://www.firebase.com/features.html. [9] Geografi.org, “ Sistem  sistem  irigasi  di  indonesia, ” 2016.  [Online]. Available: www.geografi.org/2016/11/sistem-sistem-irigasi-di- indonesia.html.
[10] GSMA, “ Understanding the internet of things (IoT). ”
[11]
Circuitstoday.com, “ Moisture  sensing  automatic  plant  watering system using 8051. ” [Online]. Available:
http://www.circuitstoday.com/automatic-plant-watering-system- using-8051.
[12] B. Nicolas and B. Lucie, “ Real Time Database : Firebase.”
[13] Apache2  server, “ Apache  http  server  project, ” 2018.  [Online]. Available: https://httpd.apache.org/ .