Vol. 3, No. 3, Nopember 2021, hlm. 169-175

## Pengukuran Karakteristik Lahan Berbasis Internet of Things
( Internet of Things for Land Characteristics Measurement )
Lukie Perdanasari [1]* , Arvita Agus Kurniasari [2] , Trismayanti Dwi Puspitasari [3] , Bety Etikasari [4] , Denny Trias Utomo [5] , Jumiatun [6] , Octavian Yudha Mahendra [7]
[1],[2],[3],[4],[5],[7] Teknik Informatika, Politeknik Negeri Jember
E-mail: lukieperdanasari@polije.ac.id, arvita@polije.ac.id, trismayanti@polije.ac.id, bety.etikasari@polije.ac.id, denny_trias@polije.ac.id, yudhaoctavian01@gmail.com
[6] Teknologi Produksi Tanaman Pangan Politeknik Negeri Jember E-mail: jumiatun@polije.ac.id

## KEYWORDS:
ABSTRACT Cereal Crops, Internet of Things (IoT), Wemos Microcontroller, Litmus Climate   change   is   one   of   the   factors   that   affect   crop   production,   so   it   is   necessary   to implement   strategies   and   technologies   to   maintain   the   availability   of   cereal   crops   in Indonesia. It is necessary to prepare the land for the early planting process and monitoring plant growth in order to produce maximum crops. Utilization of the Internet of Things (IoT) can be used to monitor soil temperature and pH in real time, so hope for the long term it can increase crop production. The purpose of this research is to make a prototype design system with Internet of Things (IoT) technology to obtain temperature and pH data. This tool will test the functional accuracy. This research for measuring the characteristics of land based on  IOT   uses  a  prototype   method  consisting  of  Communication,   Quick   Plan,   Modelling Quick   Design,   Construction   of   prototype,   and   Development   Delivery   &   Feedback. Assembling the Wemos microcontroller, D1 R1, Breadboard, DS18B20 temperature sensor, 4700 Ohm Resistor, soil pH sensor, and 16x2 I2C LCD and connected using jumper cables with   application   control   will   be   implemented   into   Wemos   D1   R1   using   the   C++ programming language using Arduino IDE. Testing of the tool is carried out to ensure that the sensor is functionally able to read the temperature and pH of the soil correctly. Testing used black box method  and was implemented  in 5 land axis points at Politeknik Negeri Jember. The results used tools and litmus paper showed the same value. The conclusion and benefit   of  detecting   land  characteristics  using   the   Wemos  microcontroller  showed  more detailed measurement results with numbers behind the comma and a tool accuration rate of 100%. KATA KUNCI:

## ABSTRAK
Tanaman Pangan, Internet of Things (IoT) , Mikrokontroler Wemos , Lakmus Perubahan iklim menjadi salah satu faktor yang mempengaruhi jumlah produksi tanaman, sehingga perlu adanya strategi dan teknologi yang diterapkan untuk menjaga ketersediaan pangan di Indonesia. Perlu dilakukan persiapan lahan untuk proses menanam di awal serta monitoring   selama   pertumbuhan   tanaman   agar   menghasilkan   panen   yang   maksimal. Pemanfaatan Internet of Things (IoT) dapat digunakan untuk monitoring suhu dan pH tanah secara real time sehingga diharapkan dalam jangka panjang dapat meningkatkan produksi   tanaman.   Tujuan   penelitian   ini   adalah   merancang  prototype  sistem   dengan teknologi Internet of Things (IoT) untuk mendapatkan data suhu dan pH. Pada alat ini akan  dilakukan  pengujian   akurasi   fungsional   alat.  Penelitian   pengukuran   karakteristik lahan berbasis IoT ini menggunakan metode prototype yang terdiri dari Communication, Quick Plan, Modeling Quick Design, Construction of prototype, dan Development Delivery &   Feedback.   Perakitan   alat   mikrokontroler   Wemos,   D1   R1,   Breadboard,   sensor   suhu DS18B20,  Resistor 4700 Ohm,  sensor pH  tanah, dan LCD I2C  16x2 dan dihubungkan menggunakan   kabel   jumper  dengan   kontrol   aplikasi   akan   diimplementasikan   ke   dalam Wemos D1 R1 dengan menggunakan bahasa pemrograman C++ menggunakan Arduino IDE. Pengujian alat dilakukan untuk memastikan secara fungsional sensor dapat membaca suhu   dan   pH   tanah   dengan   tepat.   Pengujian   dilakukan   dengan   metode   black   box. Pengujian dilakukan pada 5 titik poros lahan di Politeknik Negeri Jember menunjukkan
169
* Penulis Korespondensi (Lukie Perdanasari)
Email : lukieperdanasari@polije.ac.id
hasil pengujian dengan menggunakan alat dan menggunakan kertas lakmus memiliki nilai yang   sama.   Disimpulkan  keunggulan   deteksi   karakteristik   lahan   menggunakan mikrokontroler   Wemos   menunjukkan   hasil   pengukuran   yang   lebih   rinci   dengan   angka dibelakang koma dan memiliki tingkat akurasi 100% dari alat.

## I. PENDAHULUAN
Indonesia   merupakan   negara   agraris   yang memiliki   potensi   unggul   di   bidang   pertanian dibandingkan  dengan negara lain, hal tersebut dibuktikan   dengan   banyaknya   penduduk   yang bekerja pada sektor pertanian [1]. Data Badan Pusat   Statistik   (BPS)   menunjukkan   dimana tahun 2021 terjadi penurunan luas panen padi sekitar   1,33   persen   dari   tahun   2020,   namun terjadi peningkatan jumlah produksi dari 54,64 juta   ton   menjadi   55,26   juta   ton.   Hal   tersebut menunjukkan   adanya   peningkatan   jumlah produksi   sekitar   1,14   persen   [2].   Peningkatan jumlah   produksi   merupakan   hasil   dari   upaya memaksimalkan   dalam   pengelolaan   tanah berdasarkan perubahan iklim  meskipun  dengan lahan yang terbatas [3].
Pertumbuhan dan produksi tanaman pangan dipengaruhi oleh beberapa faktor yang saat ini menjadi   fokus   kajian   untuk   membuat   sebuah sistem   pemodelan.   Penelitian   [5]   menyatakan bahwa   faktor   yang   berpengaruh   signifikan adalah luas panen dan curah hujan. Hal tersebut diperkuat dengan penelitian pendukung lainnya dalam   menentukan   sistem   pendukung keputusan pemilihan lahan untuk tanaman padi lokal dipengaruhi oleh curah hujan [6]. Dalam penelitian   yang   lain   peningkatan   suhu   juga menjadi   salah   satu   yang   memberikan   dampak penurunan produksi padi hingga 68.1 – 92.0% [4]. Perubahan  iklim tersebut  cukup signifikan dalam   mempengaruhi  produksi   pertanian, sehingga jika hal tersebut terus dibiarkan tanpa adanya   strategi   dalam   pengolahan   lahan   akan mengakibatkan  terus menurunnya ketersediaan pangan di Indonesia.
Monitoring   kondisi   lahan   dari   perubahan iklim   menjadi   salah   satu   cara   petani   dapat memaksimalkan   dalam   pengolahan   tanah. Namun   permasalahan   yang   terjadi memonitoring   lahan   bukanlah   perkara   yang mudah   dilakukan   oleh   petani,   apalagi   dengan keterbatasan   pengetahuan   petani   untuk menentukan   batasan   nilai   dari   masing-masing faktor   tersebut.     Dengan   memonitoring   tanah
maka   petani   dapat   mengontrol   kondisi   tanah ketika   akan   tanam,   untuk   menghasilkan produksi pangan sesuai yang diharapkan [7].
Internet of Things (IoT) di bidang pertanian telah banyak dimanfaatkan untuk memonitoring beberapa   faktor   yang   mempengaruhi   tanah seperti kelembaban tanah, suhu, pH serta curah hujan   secara real time [8]  guna memperoleh data dan informasi pada kondisi lahan. IoT pada alat  sensor berhasil diintegrasikan dengan web server   sebagai   alat   monitor   dan   mengontrol lahan   dari   jarak   jauh   dengan   menggunakan Arduino UNO sebagai pengendali utama [7].
Penggunaan Internet   of   Things  (IoT) yang diintegrasikan   dengan   sensor   suhu   dan   sensor pH   mamungkinkan   petani   dalam   mengontrol kondisi lahan dengan mengeahui tingkat derajat suhu dan juga pH tanah.
Penelitian   R   Gunawan   dkk   [9],   membuat sistem untuk perawatan dan pemantauan lahan dari jarak jauh berbasis Internet of Things (IoT), dimana   perancangan   sistemnya   melibatkan beberapa   komponen   yaitu   blok   input, pemrosesan dan output yang akan menentukan berhasil tidaknya proses sistem yang dirancang. Berbeda   dengan   penelitian pengukuran karakteristik   lahan   berbasis IoT saat   ini   akan menerapkan metode prototype  sebagai tahapan penelitian,   yang   mana   dimulai   dari   proses komunikasi untuk menyamakan persepsi sampai dengan tahap uji coba alat untuk melihat tingkat akurasi.

## II. METODOLOGI
Penelitian   ini   dilakukan   di   Laboratorium Rekayasa   Sistem   Informasi,   Politeknik   Negeri Jember dan pengujian alat hasil penelitian di lahan pertanian   Politeknik   Negeri   Jember.   Penelitian dilakukan selama 4 bulan dimulai pada bulan Juli sampai dengan Oktober 2021.
Alat   dan   bahan   yang   digunakan   diuraikan sebagai berikut:

## 1)  Perangkat keras
Laptop   Asus   VivoBook   A442UF dan Smartphone Realme X

## 2)  Perangkat lunak
XAMPP,   Visual   Studio   Code,  Arduino,   dan WinSCP, Domain dan Hosting 2GB SSD

## 3)  Bahan
Wemos   D1R1,   Breadboard,   Sensor   suhu DS18B20,   Resistor   4700   Ohm,   Sensor   Soil Moisture   YL-69,   Sensor   pH   tanah,   Arduino, LCD I2C 16x2, kabel micro USB, kabel jumper Arduino   male-to-male,   kabel   jumper   Arduino male-to-female,   dan   kabel   jumper   Arduino female-to-female, kertas lakmus.
Penelitian   ini   menggunakan   tahap   metode pengembangan prototype .   Metode prototype dipilih   karena   pengembangan   alat   ini   dilakukan dalam waktu yang relatif singkat dan adanya tahap evaluasi   secara   berkelanjutan   sehingga memudahkan   saat   tahap   pengembangan code dilakukan  [10].  Tahap   pengembangan   prototype ditunjukkan pada Gambar 1.
Gbr. 1 Metode Pengembangan Prototype [10]

## A. Communication
Tahap   komunikasi   awal   dengan   pihak-pihak terkait   untuk   menyamakan   persepsi   terkait   alat yang   akan   dikembangkan   dan   mengidentifikasi kebutuhan   alat.   Tahap   ini   menjadi   dasar   untuk tahap prototype selanjutnya yaitu quick design .
B. Quick Plan Tahap quick plan yaitu merencanakan terhadap penelitian yang akan dilakukan berdasarkan hasil wawancara   yang   telah   dilakukan   pada   tahapan communication .
C. Modeling Quick Design Tahap modeling   quick   design yaitu   membuat rancangan   alat   yang   akan   dikembangkan   dalam bentuk   gambar   visualisasi   antarmuka   alat.   Pada gambar antarmuka ini akan terlihat letak masing-
masing   bahan   elektronika   yang   digunakan   pada pengembangan rangkaian alat.
D. Construction of Prototype Tahap construction yaitu mengembangkan alat dengan bahan yang sudah didefinisikan pada saat tahap communication .   Alat   dikembangkan   sesuai dengan desain rangkaian yang sudah dibuat pada tahap modeling quick design .

## E. Development Delivery and Feedback
Tahap ini melakukan pengujian dari alat yang sudah dikembangkan. Pengujian dilakukan dengan metode black box sehingga dapat diketahui bahwa sensor yang digunakan pada alat dapat membaca karakteristik   lahan   dengan   tepat.   Selain   uji fungsionalitas   sensor,   pengujian   juga   dilakukan terhadap  proses pengiriman  data   yang  dihasilkan untuk dapat diunggah secara real time .

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian   pengukuran   karakteristik   lahan berbasis IoT menggunakan   metode   Prototype. Detail dari tahapan prototype yaitu sebagai berikut Communication,   Quick   Plan,   Modeling   Quick Design,   Construction   of   prototype, dan Development Delivery & Feedback .

## A. Communication
Tahapan   ini   dilakukan   dengan   melakukan komunikasi   awal   dengan   pihak   -   pihak   terkait untuk   menyamakan   persepsi   sebelum   melangkah ke tahapan pembuatan alat dengan menggunakan metode IoT , agar waktu yang dibutuhkan menjadi efisien   karena   komunikasi   yang   jelas   dan pembiayaan   yang   dibutuhkan   sesuai   dengan perencanaan  awal  tidak  melebihi  dari pagu yang ditentukan.   Komunikasi   dilakukan   dengan wawancara   kepada   Komunitas   Petani   di Kecamatan   Bangsalsari,   Kaliwates   dan   Puger Kabupaten   Jember.   Dengan   variabel   yang digunakan adalah Suhu dan pH Tanah.

## B. Quick Plan
Tahapan   ini   yaitu   merencanakan   terhadap penelitian   yang   akan   dilakukan   berdasarkan   dari hasil   wawancara   yang   telah   dilakukan   pada tahapan sebelumnya yaitu menentukan sensor yang akan digunakan sesuai dengan karakteristik tanah yaitu   penggunaan   sensor  pH   dan   suhu.   Kedua sensor   tersebut   akan   dihubungkan   dengan
mikrokontroler   WMOS.   Hasil   data   yang didapatkan   dari   alat   tersebut   akan   ditampilkan melalui   LCD   dan   dikirimkan   melalui   WIFI sehingga   pengguna   mudah   untuk   melihat   hasil secara real time terlihat pada Gambar 2 yaitu alur pengukuran karakteristik lahan menggunakan IOT. Dengan spesifikasi  pada Gambar 3 WMOS D1 R1 adalah spesifikasi Wemos D1 R1: Mikrokontroler ESP-8266EX,   Tegangan   3.3   V,   Pin   Digital Masukan/Keluaran : 11 pin, Pin Analog Masukan 1 pin (Max input 3.2 V), Clock Speed  80 MHz / 160 MHz, Flash   4 MB, Panjang   68.6 mm dan Lebar 53.4 mm
Gbr. 2 Alur Ukur Karakteristik LahanMenggunakan IoT
Gbr. 3 Microcontroller
Gbr. 4 Sensor Suhu
Spesifikasi   sensor   suhu   DS18B20   terlihat   pada Gambar   4   yaitu   Power   Supply   :   3V   -   5.5   V, Konsumsi Arus : 1 mA, Rentang Suhu : -10 hingga 85 °C, Resolusi : 9 - 12 bit. Gambar 5 merupakan sensor  PH  dengan  spesifikasi     Tegangan   5  Vdc, Output : Analog ADC, Dimensi : panjang probe 16 cm dan Berat : 500 gr.

## Gbr. 5 Sensor pH
LCD   yang   digunakan   dengan   spesifikasi   12   I2C 2x16,     Tegangan   :   5   Vdc,   Backlight   :   Putih, Contrast   :   Dapat   diatur   dari   potensiometer   pada I2C,   Ukuran   :   80   mm   x   36   mm   x   20   mm mikrokontroler   dan   berat   :   25   gr   terlihat   pada gambar 6.

## Gbr. 6 Datasheet LCD 12C

## C. Modeling Quick Design
Tahapan ini akan dimulai dengan pembuatan rancangan   perangkat   ukur   karakteristik   lahan menggunakan IoT dengan   menggunakan peralatan   mikrokontroler   Wemos,   D1   R1, Breadboard,   sensor   suhu   DS18B20,   Resistor 4700 Ohm, sensor pH tanah, dan LCD I2C 16x2 akan   dirakit   dan   dihubungkan   menggunakan kabel jumper. Kemudian kontrol aplikasi akan diimplementasikan   ke   dalam   Wemos   D1   R1 dengan menggunakan bahasa pemrograman C+
+   menggunakan   Arduino   IDE   terlihat   pada Gambar 7.
Gbr. 7 Rancangan Perangkat

## D. Construction of Prototype
Tahapan   ini   merupakan   tahapan   implementasi dari   tahapan  sebelumnya   sebelum   diuji   cobakan pada kondisi nyata di lahan terlihat pada gambar 8.
Gbr. 8 Perangkat Ukur Karakteristik Lahan dengan IoT

## E. Development Delivery & Feedback
Tahapan ini akan dilakukan dengan melakukan uji   coba   langsung   perangkat   pada   lahan   untuk kalibrasi   dan   pengujian   terhadap   alat   yang   telah dibuat terlihat pada gambar 9 dan 10.
Gbr. 9 Perangkat diuji coba pada kondisi real
Gbr. 10 Perangkat dikalibrasi pada lahan
Tahapan   pertama   setelah   dilakukan   kalibrasi terhadap alat, dilanjutkan dengan pengujian alat dengan   menggunakan   kertas   lakmus   untuk mengetahui kesesuaian dari pH tanah dan hasil yang   dikeluarkan   dari   alat   yang   terlihat   pada LCD. Hasil pada kertas lakmus memiliki range nilai 1 - 12, akan tetapi jika menggunakan alat menjadi   lebih   presesi   dikarenakan   alat   dapat menunjukan   angka   yang   lebih   rinci   berupa angka   dibelakang   koma.   Pengujian black   box dilakukan   terhadap   alat   untuk   mengetahui validitas   dari   fungsi   alat.   Validasi   dilakukan oleh pakar pada bidang tanaman pangan. Dari 5 titik   percobaan   pengujian   lahan   yang   telah dilakukan  sebanyak  3 kali  pada lahan  dengan kondisi suasana di pagi hari, siang hari, dan sore hari   menunjukkan   100%   tingkat   akurasi   dari alat. Titik percobaan ditunjukkan dengan petak sawah terlihat pada Tabel 1. Penelitian Sistem Monitoring Kelembaban Tanah, Suhu, pH dan Penyiraman   Otomatis   Pada   Tanaman   Tomat Berbasis   Internet   of   Things   [9]   dengan
menggunakan   sensor   suhu   mendeteksi   galat rataan pada pengujian satuan waktu yaitu 0.92% sehingga terlihat adanya peningkatan persentase penelitian   pengujian   ini   dengan   galat   0% dibandingkan dengan penelitian sebelumnya.

## TABEL I
P ENGUJIAN P H MENGGUNAKAN K ERTAS L AKMUS Pengujian Kertas Lakmus Data Lahan dan Hasil Alat Pengukuran Lahan 1 Lahan 2 Lahan 3 Lahan 4 Lahan 5

## IV. KESIMPULAN
Pengukuran   karakteristik   lahan   berdasarkan faktor-faktor yang mempengaruhi dapat diterapkan ke dalam sistem dengan memanfaatkan Internet of Things   (IoT). Pemanfaatan IoT dapat   digunakan untuk memonitoring suhu dan pH tanah secara real time sehingga   diharapkan   dalam   jangka   panjang dapat   meningkatkan   jumlah   produksi   tanaman pangan.
Desain prototype alat monitoring suhu dan pH tanah   dilakukan   dengan   perakitan   alat mikrokontroler   Wemos,   D1   R1,   Breadboard, sensor suhu DS18B20, Resistor 4700 Ohm, sensor pH   tanah,   dan   LCD   I2C  16x2   dan  dihubungkan menggunakan   kabel   jumper   dengan   kontrol aplikasi akan diimplementasikan ke dalam Wemos D1 R1 dengan menggunakan bahasa pemrograman C++   menggunakan   Arduino   IDE   dilakukan   uji coba pada lahan sawah untuk mendapatkan tingkat akurasi dari alat.
Hasil pengujian dengan menggunakan alat dan menggunakan   kertas   lakmus   memiliki   nilai   yang sama,   yaitu   range   1   –   12.  Keunggulan   deteksi karakteristik   lahan   menggunakan   mikrokontroler Wemos menunjukkan hasil pengukuran yang lebih rinci dengan angka dibelakang koma dan memiliki tingkat akurasi 100% dari alat.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Terimakasih   kepada   seluruh   civitas   Politeknik Negeri Jember, penelitian ini terselenggara dengan menggunakan dana PNBP Tahun Anggaran 2021.

## REFERENSI
[1] N   Mukhayat,   P   W   Ciptadi,   and   R   H   Hardyanto, “Sistem   Monitoring   pH   Tanah,   Intensitas   Cahaya Dan   Kelembaban   Pada   Tanaman   Cabai   (Smart Garden)   Berbasis   IoT”,   SEMINAR   NASIONAL Dinamika   Informatika   2021   Universitas   PGRI Yogyakarta [2] B.P.   Statistik.,   “Produksi   Padi”   2021.   [Online]. Available: https://www.bps.go.id/pressrelease/2021/10/15/1850/ produksi-padi-tahun-2021-naik-1-14-persen--angka- sementara-.html
[3] B Haryanto,  N Ismail, and E J Pristianto, “Sistem Monitoring Suhu dan Kelembapan Secara Nirkabel pada   Budidaya   Tanaman   Hidroponik”,   JTERA   - Jurnal Teknologi Rekayasa, Vol. 3, No. 1, Juni 2018, Hal. 47-54, DOI: 10.31544/jtera.v3.i1.2018.47-54 [4] I. Maulana, T. A. Rumiati, and O. E. Permatasari,
“Analisis   Faktor-Faktor   yang   Mempengaruhi
Produksi Padi di Provinsi Jawa Timur Menggunakan Regresi  Semiparametrik  Spline,” J. Sains dan Seni ITS,   vol.   5,   no.   2,   2016,   doi: 10.12962/j23373520.v5i2.16992.
[5] K.   Selviani   and   J.   Lalann,   “Sistem   Pendukung Keputusan   Pemilihan   Lahan   Untuk   Tanam   Bibit Pandanwangi Dengan Menggunakan Metode Moora Di   Dinas   Pertanian   Perkebunan   Pangan   Dan Hortikultura Kabupaten Cianjur,” Media J. Inform., vol. 12, no. 1, pp. 18--28, 2020.
[6] Jumiatun, A. Junaedi, I. Lubis, C. MA, and M. A, “Morphological, Physiological and Yield Responses of Some Rice Varieties (Oryza sativa L.) as Exposed Under High Temperature in Indonesia,” Am. J. Plant Physiol., vol. 11, pp. 33–41, 2016.
[7] Husdi, A R K Haba, “Penggunaan Iot ( Internet Of Things )   Untuk   Mengatur   Kelembaban   Tanah   Pada Tanaman   Hortikultura   Menggunakan   Arduino   Uno Menuju   Smart   Farm”,   Program   Studi   Teknik Informatika, Universitas Ichsan Gorontalo, 18 May
2019.
[8] R Saydi, “Monitoring Curah Hujan dan Kelengasan Tanah   Lahan   Pertanian   Menggunakan   Sensor Berbasis   Internet   of   Things   (IoT)   sebagai   Dasar Pertanian   Presisi”,   Jurnal   Ilmiah   Teknologi Pertanian,  AGRO  TECHNO, Volume 6, Nomor  1, April 2021, ISSN: 2503-0523, e-ISSN: 2548-8023.
[9] R   Gunawan,   T   Andhika,   Sandi   and   F   Hibatulloh, “Sistem   Monitoring   Kelembapan   Tanah,   Suhu,   pH dan   Penyiraman   Otomatis   Pada   Tanaman   Tomat Berbasis   Internet   of   Thing”,   TELEKONTRAN, VOL.   7,   NO.   1,   APRIL   2019,   DOI: 10.34010/telekontran.v7i1.1640,   p-ISSN   :   2303   – 2901, e-ISSN : 2654 – 7384.
[10] M.   Bolung   and   H.   R.   K.   Tampangela,   “Analisa Penggunaan   Metodologi   Pengembangan   Perangkat Lunak,” J. ELTIKOM, vol. 1, no. 1, pp. 1–10, 2017, doi: 10.31961/eltikom.v1i1.1.