## Inovasi Irigasi Tetes Otomatis Untuk Aquaponik Berbasis IoT

## IoT-Based Automatic Drip Irrigation Innovation for Aquaponics
Risald 1) , Budiman Baso 2) , Luky Wandika Benu 3) , Anastasia Kadek Dety Lestari 4)
1)-3) Program Studi Teknologi Informasi, Fakultas Pertanian Sains Dan Kesehatan, Universitas Timor Jl. Km. 09, Kelurahan Sasi, Kecamantan Kota Kefamemanu, TTU, NTT, 85613.
Riwayat: Copyright ©2024, JITU, Submitted: 2 Januari 2024; Revised: 12 Februari 2024; Accepted: 2 Maret 2024; Published: 30 Maret 2024 DOI: 10.32938/jitu.v4i1.7570
Abstract - Aquaponics is a sustainable food production system  that  combines  fish  farming  (aquaculture)  with growing  plants  without  soil  (hydroponics)  in  a symbiotic environment. One of the main challenges in an aquaponics system is ensuring efficient distribution of  water  and  nutrients  to  the  plants.  This  article discusses  the  development  and  implementation  of  an Internet  of  Things  (IoT)-based  automatic  drip irrigation  system  designed  to  optimize  water  and nutrient distribution in aquaponic systems.
This  aquaponics  control  and  monitoring  system  uses NodeMCU ESP8266, HC-SR04 Ultrasonic sensor, pH meter sensor, water pump, relay, RTC DS3231 module, and  LCD  +  I2C  module.  The  method  for  making  this tool  uses  design  and  build  engineering  methods  in making automation systems. The test results show that the  system  that  has  been  created  is  able  to  work according  to  its  respective  uses  and  functions  and provides  feedback  for  farmers  in  increasing  the productivity of agricultural products.
Keywords  -  Node  MCU  ESP8266,  Aquaponics,  Drip Irrigation,  Internet  Of  Things  (IoT),  Monitoring, Telegram.
Abstrak  -  Aquaponik  adalah  sistem  produksi  pangan yang  berkelanjutan  yang  menggabungkan  budidaya ikan (akuakultur) dengan penanaman  tanaman tanpa tanah  (hidroponik)  dalam  lingkungan  yang  simbiotik. Salah  satu  tantangan  utama  dalam  sistem  aquaponik adalah  memastikan  distribusi  air  dan  nutrisi  yang efisien  kepada  tanaman.  Artikel  ini  membahas pengembangan  dan  implementasi  sistem  irigasi  tetes otomatis  berbasis  Internet  of  Things  (IoT)  yang dirancang  untuk  mengoptimalkan  distribusi  air  dan nutrisi dalam sistem aquaponik.
sistem  kontrol  dan  monitoring  aquaponik  ini menggunakan NodeMCU ESP8266, sensor Ultrasonik HC-SR04,  sensor  pH  meter,  pompa  air,  relay,  modul RTC  DS3231,  dan  modul  LCD  +  I2C.  Metode pembuatan  alat  ini  menggunakan  metode  rekayasa rancang  bangun  dalam  pembuatan  sistem  otomasi. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem yang telah dibuat  mampu  bekerja  sesuai  dengan  kegunaan  dan
fungsinya  masing-masing  serta  memberikan  umpan balik  bagi  petani  dalam  meningkatkan  produktivitas hasil pertanian.
Kata kunci – Node MCU ESP8266,  Aquaponik, Irigasi Tetes, Internet Of Things (IoT), Monitoring,Telegram.

## I. P ENDAHULUAN

## A. Latar Belakang
Pertanian  adalah  sektor  yang  sangat  penting  bagi kelangsungan  hidup  manusia.  Namun,  sektor  ini menghadapi  berbagai  tantangan,  termasuk  ketersediaan air yang terbatas, terutama di daerah-daerah kering atau dengan musim kemarau yang panjang. Salah satu solusi untuk mengatasi tantangan ini adalah penggunaan teknik aquaponik,  yang  menggabungkan  akuakultur  (budidaya ikan) dan hidroponik (penanaman tanaman tanpa tanah) dalam  sistem  yang  saling  menguntungkan.  Sistem  ini tidak  hanya  menghemat  air  tetapi  juga  menyediakan sumber nutrisi yang kaya untuk tanaman dari limbah ikan [1] .
Namun,  tantangan  utama  dalam  sistem  aquaponik adalah memastikan distribusi air dan nutrisi yang efisien kepada  tanaman.  Pengelolaan  manual  sering  kali  tidak cukup  efektif  dan  memerlukan  banyak  waktu  serta tenaga.  Oleh  karena  itu,  diperlukan sebuah  sistem  yang dapat mengontrol dan memonitor kondisi secara otomatis untuk meningkatkan efisiensi dan produktivitas [2].
Teknologi Internet  of  Things (IoT)  menawarkan solusi yang inovatif untuk masalah ini. IoT memungkinkan integrasi berbagai sensor dan perangkat untuk  memantau  dan  mengontrol  lingkungan  pertanian secara real-time . Dalam konteks aquaponik, teknologi ini dapat  digunakan  untuk  mengembangkan  sistem  irigasi tetes otomatis yang mampu mengoptimalkan penggunaan air dan nutrisi berdasarkan kebutuhan aktual tanaman [3], [4].
Penelitian  ini  berfokus  pada  pengembangan  sistem irigasi tetes otomatis berbasis IoT yang dirancang untuk meningkatkan  efisiensi  distribusi  air  dan  nutrisi  dalam sistem  aquaponik.  Sistem  ini  menggunakan  NodeMCU ESP8266  sebagai  mikrokontroler,  bersama  dengan sensor Ultrasonik HC-SR04, sensor pH meter, pompa air, relay,  modul  RTC  DS3231,  dan  modul  LCD  +  I2C.
*) Penulis korespondensi (Budiman Baso) Email: budimanbaso@gmail.com
Sistem  ini  dirancang  untuk  memberikan  kontrol  dan monitoring yang akurat, sehingga petani dapat mengelola sumber  daya  mereka  dengan  lebih  baik  dan meningkatkan produktivitas hasil pertanian.
Dengan mengadopsi teknologi ini, diharapkan dapat memberikan  solusi  berkelanjutan  untuk  pertanian modern, khususnya di daerah yang menghadapi masalah ketersediaan  air.  Implementasi  sistem  ini  tidak  hanya akan  meningkatkan  efisiensi  tetapi  juga  mengurangi biaya  operasional  dan  memberikan  manfaat  lingkungan dengan mengurangi penggunaan air dan limbah.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Penelitian ini menggunakan metode rekayasa rancang bangun  untuk  mengembangkan  sistem  irigasi  tetes otomatis berbasis Internet of Things (IoT) dalam sistem aquaponik.  Langkah  pertama  adalah  merancang  sistem dengan  menganalisis  kebutuhan  untuk  menentukan spesifikasi teknis dan fungsional, serta membuat diagram blok sistem yang menggambarkan komponen utama dan alur  kerja.  Skematik  rangkaian  elektronik  dan  desain perangkat lunak juga dirancang pada tahap ini.
Selanjutnya,  dalam  tahap  pengembangan,  semua komponen perangkat keras seperti NodeMCU ESP8266, sensor Ultrasonik HC-SR04, sensor pH meter, pompa air, relay ,  modul  RTC  DS3231,  dan  modul  LCD  +  I2C dirakit  dan  dikalibrasi.  Perangkat  lunak  untuk mengontrol  sistem  diprogram  menggunakan  bahasa pemrograman C/C++ di Arduino IDE, dan diintegrasikan dengan platform IoT untuk pemantauan dan kontrol jarak jauh  melalui  protokol  komunikasi  seperti  MQTT. Antarmuka  pengguna  juga  dikembangkan  untuk memudahkan pemantauan dan kontrol sistem secara real- time melalui aplikasi mobile Telegram [5], [6], [7].
Gambar 1. Diagram alur kerja sistem
Setelah  pengembangan,  sistem  diuji  melalui  uji fungsional  dan  uji  kinerja.  Uji  fungsional  memastikan setiap  modul  berfungsi  dengan  baik,  sedangkan  uji kinerja mengukur efisiensi penggunaan air dan distribusi nutrisi  dalam  sistem  aquaponik.  Pengujian  juga dilakukan untuk memastikan ketahanan sistem terhadap kondisi  lingkungan  yang  berbeda.  Data  dari  pengujian dianalisis  untuk  mengevaluasi  kinerja  dan  keandalan sistem, dan umpan balik dari petani yang menggunakan sistem  dikumpulkan  untuk  mengidentifikasi  kelebihan dan  kekurangan  sistem.  Berdasarkan  hasil  analisis  dan
umpan balik tersebut, dilakukan perbaikan dan optimasi sistem [8], [9], [10].
Dengan  metode  ini,  diharapkan  sistem  irigasi  tetes otomatis  berbasis  IoT  yang  dikembangkan  dapat memberikan solusi efektif dan efisien untuk meningkatkan  produktivitas  dan  keberlanjutan  sistem aquaponik.

## III. H ASIL D AN P EMBAHASAN
Hasil penelitian ini dibagi menjadi dua bagian utama: perancangan  alat  dan  cara  kerja  sistem  kontrol  dan monitoring aquaponik berbasis Internet of Things (IoT).

## A. Perancangan Alat
Perancangan  alat  mencakup  pengembangan  media aquaponik berbasis IoT serta seluruh kebutuhan sistem, baik berupa hardware maupun software , yang terdiri dari tiga bagian utama:
1. Perancangan Mekanik Perancangan  mekanik  melibatkan  desain  dan gambaran media aquaponik yang akan digunakan sebagai wadah  untuk  mengimplementasikan  seluruh  rangkaian sistem.  Desain  ini  mencakup  pemilihan  material  dan layout media tanam serta penempatan komponen lainnya.
Gambar 2. Perancangan Mekanik
2. Perancangan Hardware ( Embedded System ) Rancangan sistem hardware melibatkan
implementasi  perangkat  keras  yang  mencakup  koneksi antara  sensor  dan  modul  dengan  mikrokontroler NodeMCU  ESP8266.  Gambar  berikut  menunjukkan implementasi hardware yang telah dirancang, termasuk sensor  Ultrasonik  HC-SR04,  sensor  pH  Meter,  pompa air, relay , modul RTC DS3231, dan modul LCD + I2C.

## 3. Perancangan Software
Perancangan software melibatkan  penggunaan Arduino  IDE  sebagai  lingkungan  pengembangan  untuk menulis  kode  program  ( sketch ).  Kode  ini  diperlukan untuk  mengintegrasikan  berbagai  modul  agar  berfungsi sesuai  dengan  kebutuhan  sistem.  Program  ini  mengatur komunikasi  antara  mikrokontroler  dan  sensor,  serta antarmuka pengguna.
B. Pembahasan Cara Kerja Sistem
Sistem  dimulai  saat  dihubungkan  ke  sumber  listrik, yang  kemudian  memicu  proses  inisialisasi  otomatis. Selanjutnya,  sistem  memeriksa  apakah  ada  koneksi internet  yang  tersedia  dengan  memeriksa  konfigurasi WiFi  yang  telah  diprogram.  Jika  koneksi  internet terdeteksi, sistem akan mulai membaca data dari sensor.
Data  yang  dikumpulkan  dari  sensor  akan  diproses oleh  mikrokontroler  NodeMCU  ESP8266.  Jika  jarak yang  terdeteksi  oleh  sensor  ultrasonik  melebihi  15  cm, sistem  akan  mengirimkan  peringatan  kepada  pengguna melalui  platform  Telegram  dan  menampilkan  pesan peringatan  pada  layar  LCD  bahwa  jarak  tersebut berbahaya. Selain itu, hasil pembacaan sensor juga akan ditampilkan secara terus-menerus pada modul LCD 16x2 + I2C.
Pengguna  dapat  berinteraksi  dengan  sistem  melalui pesan  yang  dikirimkan  ke  platform  Telegram.  Dengan mengirimkan  pesan  "/start",  pengguna  akan  menerima balasan  yang  berisi  informasi  tentang  perintah-perintah yang dapat digunakan, seperti "/bacaUlt" untuk membaca jarak  dari  sensor  ultrasonik  dan  "/bacapH"  untuk memeriksa  kualitas  atau  keasaman  larutan  air menggunakan sensor pH Meter.
Sistem juga dilengkapi dengan modul RTC DS3231, yang  memungkinkan  pengiriman  notifikasi  hasil pembacaan  sensor  secara real-time berdasarkan  waktu. Untuk  mengontrol  pompa  air,  pengguna  dapat mengirimkan  pesan  "/relayON"  untuk  menghidupkan pompa  atau  "/relayOFF"  untuk  mematikannya  melalui Telegram.

## C. Pengujian Sistem
Pada tahap ini, alat yang telah dirancang diuji untuk memastikan  semua  fungsi  berjalan  dengan  baik.  Hasil pengujian  menunjukkan  bahwa output kontrol  dan monitoring  pada  LCD  dan  Telegram  dapat  dilakukan secara real-time saat  data  dikirim.  Sensor  pH  Meter berfungsi untuk mengukur tingkat keasaman larutan air, yang  penting  untuk  memastikan  kelayakan  konsumsi ikan. Relay digunakan  untuk  mengontrol  hidup  dan matinya pompa air, yang berperan dalam mengalirkan air dari  wadah  menuju  media  tanam.  Modul  RTC  DS3231 menyediakan informasi waktu nyata yang dipasang pada media tanam, dan data tersebut dikirim melalui ESP8266 untuk  ditampilkan  pada  LCD  dan  Telegram  sesuai dengan kondisi tanaman dan air.
Sistem  kontrol  dan  monitoring  dimulai  setelah pengguna mengirimkan pesan “/start”. Sistem kemudian akan  membalas  dengan  sambutan  serta  memberikan informasi  mengenai  perintah-perintah  yang  dapat digunakan untuk melakukan pembacaan secara real-time .

## IV. K ESIMPULAN
Dalam Penelitian ini berhasil mengembangkan sistem irigasi  tetes  otomatis  berbasis Internet  of  Things (IoT) untuk  aplikasi  aquaponik,  yang  dirancang  untuk meningkatkan  efisiensi  distribusi  air  dan  nutrisi  dalam sistem  pertanian  ini.  Sistem  ini  melibatkan  integrasi berbagai  komponen,  termasuk  NodeMCU  ESP8266, sensor  Ultrasonik  HC-SR04,  sensor  pH  Meter,  pompa air, relay , modul RTC DS3231, dan modul LCD + I2C. Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  sistem berfungsi dengan baik, dengan semua komponen bekerja sesuai  dengan  desainnya.  Sensor  pH  Meter  dan  sensor Ultrasonik  memberikan  data  yang  akurat  mengenai kualitas  air  dan  jarak,  yang  kemudian  diproses  oleh mikrokontroler  dan  ditampilkan  pada  modul  LCD  serta dikirim  melalui platform Telegram.  Fitur  tambahan seperti pengaturan waktu real-time menggunakan modul RTC  DS3231  dan  kontrol  pompa  air  melalui  Telegram meningkatkan fungsionalitas sistem secara keseluruhan..

## D AFTAR PUSTAKA
[1]  Taek  PA,  Supriadi  D,  Taek  SM.  Upaya Pemberdayaan  Petani  Lahan  Kering  Untuk Mewujudkan Pertanian Berkelanjutan Dan Ketahanan  Pangan.  JISIP  (Jurnal  Ilmu  Sosial  dan Pendidikan). 2022 Jan 11;6(1). 1.
[2]  D. G. Kamengon, J. D. Engel, and W. Kristinawati, “Oko  Mama:  Tanda  Pemaafan  Yang  Berbasis Kearifan Lokal Timor,” J. Ilmu Sos. dan Hum., vol. 9,  no.  2,  p.  289,  2020,  doi:  10.23887/jish- undiksha.v9i2.22331.
[3]  Dauhan RE, Efendi E. Efektifitas sistem akuaponik dalam  mereduksi  konsentrasi  amonia  pada  sistem budidaya  ikan.  E-Jurnal  rekayasa  dan  teknologi budidaya perairan. 2014 Oct 8;3(1):297-302.
[4]  Mansor MN, Hasan MZ, Kader MM, Mustafa WA, Saidi  SA,  Jamlos  MA,  Talib  NA.  Aquaponic Ecosystem  Monitoring  with  IOT  Application.
Journal of Advanced Research in Applied Sciences and Engineering Technology. 2023 Aug 18;31(3):345-57.
[5]  Waruwu  SJ. Robot  Mobil  Pencari  Target  Dalam Menghindari
Rintangan Berbasis
Arduino (Doctoral  dissertation,  Prodi  Teknik
Informatika).
[6]        Fikri  R.  Optimalisasi  Keamanan  Rumah  dengan Implementasi  Sistem  Notifikasi  Gerbang  Cerdas Berbasis  Internet  of  Things  (IoT).  Journal  of Computer  System  and  Informatics  (JoSYC).  2023 Aug 25;4(4):816-29.
[7]  Al  Banna  HA,  Gafar  VM,  Mawardin  MD, Hendrowati  R.  PERANCANGAN  APLIKASI PEMANTAUAN  ENERGI  LISTRIK  BERBASIS IOT  DENGAN  PROTOKOL  MQTT.  Jurnal Informatika  dan  Rekayasa  Elektronik.  2023  Nov 29;6(2):203-13.
[8]    Faiza  Z. Pengaruh  Pemberian  Pupuk  Organik  Cair Terhadap  Kelimpahan  Bakteri  Dalam  Budidaya Ikan Nila (Oreochromis Niloticus) Dengan Sistem Akuaponik (Doctoral dissertation, Universitas
Brawijaya).
[9]      Islam  N. Rancang  Bangun  Sistem  Otomatisasi Monitoring Kolam Ikan Lele dengan Memperhatikan  Suhu  dan  Derajat  Keasaman  (pH)
Berbasis  Internet  of  Things (Doctoral  dissertation, DIV  Teknik  Informatika  Politeknik  harapan Bersama).
[10]  Islam  N. Rancang  Bangun  Sistem  Otomatisasi Monitoring Kolam Ikan Lele dengan
Memperhatikan  Suhu  dan  Derajat  Keasaman  (pH) Berbasis  Internet  of  Things (Doctoral  dissertation, DIV  Teknik  Informatika  Politeknik  harapan Bersama).