## PENERAPAN IoT UNTUK OPTIMALISASI PENJAGAAN KADAR AIR DALAM TANAH
Wahyu Nur Alimyaningtias 1 , Syaddam 2
1) Teknologi Informasi, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Mulia Jl. Letjen Z.A. Maulani No.9 Kelurahan Damai Bahagia Balikpapan, Kalimantan, Indonesia
2) Sistem Informasi, Politeknik Bisnis Kaltara Jl. Gajah Mada No.17 Kecamatan Tarakan Barat, Kalimantan, Indonesia
Email: 1 wahyu.nur@universitasmulia.ac.id , 2 syaddam@poltekbiskal.ac.id

## Abstract
Soil fertility is the quality of soil for plants to grow well which is determined by the interaction of several physical properties, namely chemical and biological on the part of the soil that is home to active plant roots. One of the main keys is water management. Setting the environment to create an atmosphere that encourages plant growth can only create  10%  controllable  irrigation  water,  far  from  the  ideal  value  of  50%,  so  we  need  a  product  of  agricultural equipment based on information and communication technology in the form of a microcontroller chip that can be programmed to control watering automatically. This tool is designed to detect whether a plant has moderately wet or dry soil, with this being useful to determine the degree of dryness in the soil. Soil moisture sensor itself is a sensor that is able to detect the strength of ground water (humidity).
Keywords: Fertility, Soil Moisture, System, Plants.

## Abstrak
Kesuburan tanah adalah kualitas tanah untuk tanaman dapat tumbuh dengan baik yang ditentukan oleh interaksi beberapa sifat fisik yaitu kimia dan biologi pada bagian tanah yang merupakan rumah bagi akar tanaman aktif. Salah satu kunci utamanya adalah pengelolaan air. Pengaturan lingkungan untuk menciptakan suasana yang mendorong pertumbuhan tanaman hanya dapat menciptakan 10% air irigasi yang dapat dikendalikan, jauh dari nilai ideal 50%, maka  diperlukannya  suatu  produk  alat  pertanian  berbasis  teknologi  informasi  dan  komunikasi  berupa  chip mikrokontroler  yang  dapat  diprogram  untuk  mengontrol  penyiraman  secara  otomatis.  Alat  ini  dirancang  untuk mendeteksi apakah suatu tanaman memiliki tanah yang cukup basah atau kering, dengan hal ini bermanfaat untuk mengetahui derajat kekeringan pada tanah. Sensor kelembaban tanah sendiri yaitu sensor yang mampu mendeteksi kekuatan air  tanah (kelembaban).
Kata Kunci: Kesuburan, Kelembaban Tanah, Sistem, Tanaman.

## 1. Pendahuluan
Perkembangan zaman sekarang ini semakin berkembang seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, melahirkan penemuan-penemuan baru yang memberikan arah yang lebih baik, oleh karena itu teknologi menjadi suatu kebutuhan yang khusus . Setiap tanaman akan menyerap cukup banyak air dari tanah untuk tumbuh. Jika tanah menjadi kering dan kadar air turun di bawah batas tertentu, tanaman akan layu, demikian juga jika kadar air   tanah berlebihan akan  menurunkan  kadar  oksigen  dalam  tanah  dan  akan  menyebabkan  gangguan  respirasi  akar  pada  tanaman,  terjadi
JTST , Vol. 03, No. 2, 2022, 1-8 penurunan  massa  dalam  meningkatkan  kemampuan  akar  dalam  menyerap  air  dan    mengangkut    unsur    hara,    serta membentuk  zat  toksik  [1][2].  Kesuburan  tanah adalah kualitas tanah untuk tanaman dapat tumbuh dengan baik yang ditentukan oleh interaksi beberapa sifat fisik yaitu kimia dan biologi pada bagian tanah yang merupakan rumah bagi akar tanaman aktif[3]. Akar berfungsi untuk menyerap air dan larutan nutrisi, dan akar berfungsi juga sebagai jangkar bagi tanaman untuk memperkokoh tanaman [4][5].
Kesuburan tanah adalah kemampuan tanah untuk menghasilkan bahan tanaman yang mudah dipanen oleh tanaman sehingga memiliki keseragaman, berkualitas tinggi, hasil tinggi, dan sistem produksi dalam mengatur lingkungan untuk menciptakan suasana yang mendorong pertumbuhan tanaman. Namun, hanya 10% air irigasi yang dapat dikendalikan, jauh dari nilai ideal 50% [6][7]. Salah satu kunci utamanya adalah pengelolaan air. maka diperlukannya suatu produk alat pertanian berbasis teknologi berupa  chip  mikrokontroler  yang  dapat  diprogram  untuk  mengontrol  penyiraman secara otomatis. Alat ini akan mendeteksi jika tanah untuk menanam tanaman kering sehingga dapat mengontrol penyiraman secara otomatis saat tanah kekurangan air.
Oleh karena itu, petani tidak perlu menyiram secara manual. Sehingga tanaman bisa tetap tumbuh subur meski di musim kemarau. Sistem ini akan bekerja  untuk  melakukan penyiraman tanaman secara  otomatis, Sensor kelembaban tanah dan dan microkontroler digunakan sebagai komponen utama [8][9]. alat ini dirancang untuk mendeteksi apakah suatu tanaman   memiliki tanah   yang cukup basah atau kering, sehingga bermanfaat untuk mengetahui derajat kekeringan pada tanah. Sensor kelembaban tanah sendiri yaitu sensor yang mampu mendeteksi kekuatan air  tanah (kelembaban)[10]. Sensor ini memiliki dua tab konduktif logam yang sensitif terhadap muatan. Selain untuk mengatasi kekeringan media tanah pada musim kemarau, petani pun tetap dapat bertani di musim kemarau.

## 2. Metode
Metode ini merupakan prosedur atau tahapan penelitian yang akan dilakukan yang mana penjelasan pada setiap tahapnya sebagai berikut :
1.   Proses Pengumpulan Kebutuhan
Pengumpulan data akan dilakukan dengan melaksanakan proses identifikasi sistem yang akan dirancang dengan mendefinisikan peralatan dan kebutuhan perangkat lunak secara bersama - sama dengan calon pengguna atau petani [11]
2.    Membentuk Prototype
Peneliti akan membuat bentuk prototype sistem yang telah  diidentifikasi bersama dengan calon pengguna atau petani [12]
3.    Evaluasi Prototype
Penulis mengevaluasi sistem kepada calon pengguna atau petani tentang uji coba prototype yang telah dibuat, Sistem yang telah dibuat apakah telah sesuai atau tidak. Apabila sistem ini tidak sesuai selanjutnya dilakukan proses perbaikan dengan tahapan langkah 1, 2, dan 3. Apabila sistem telah sesuai akan dilanjutkan menuju tahap selanjutnya.
4.   Penyususnan Kode Sistem Pada tahap prototype telah disepakati selanjutnya diterjemahkan kedalam bahasa pemrograman penulis[13]
5.    Pengujian Sistem
Sistem  yang  telah  siap  pakai  akan  dilakukan  proses  selanjutnya  yaitu  pengetesan  atau    uji    coba    sebelum digunakan,  sehingga  dapat  mengetahui  apakah  berjalan
dengan baik atau masih diperlukan proses perbaikan yang sesuai dengan keinginan calon pengguna.
6.    Proses Evaluasi Sistem Pada  Evaluasi  sistem  dilakukannya  proses  pengecekan kesesuaian  sistem untuk memastikan apakah perangkat lunak yang sudah jadi sesuai dengan keinginan calon pengguna atau petani. Evaluasi sistem dilakukan untuk mengecekan  apakah  sensor  -  sensor  yang  digunakan  telah  sesuai  dengan  hasil  yang  seharusnya.  Jika  sistem belum sesuai akan dilakukan direvisi ketahap 4 dan 5. Sistem dinyatakan telah sesuai akan dilanjutkan ketahap selanjutnya.
7.    Penggunaan Sistem Tahapan ini adalah tahapan terakhir dari proses pembuatan sistem  dengan metode prototype. Perangkat ini telah dinyatakan sudah selesai dan dinyatakan sudah lulus uji, sistem siap untuk digunakan oleh calon pengguna atau petani.
Kajian  Pustaka  ini  dilakukan  dengan  mempelajari  landasan  teori  dan  mengiringi  penelitian  yang  telah  dilakukan sebelumnya.  Teori  ini  terkait  dengan  masalah  penelitian  dasar-dasar  rancangan  elektronik,  komponen  pendukung. Informasi   yang relevan dengan penelitian ini dengan melakukan tinjauan pustaka sebagai berikut :
1.  NodeMCU adalah  platform IoT sumber terbuka. Termasuk perangkat keras berupa System On Chip ESP8266 dari
JTST , Vol. 03, No. 2, 2022, 1-8 ESP8266 yang diproduksi oleh Espressif System, serta firmware yang digunakan, menggunakan bahasa scripting Lua [6]. Istilah NodeMCU default sebenarnya mengacu pada firmware yang digunakan daripada kit pengembangan perangkat keras. NodeMCU mungkin mirip dengan papan Arduino ESP8266.  NodeMCU  telah mengemas ESP8266 ke  dalam papan kompak dengan berbagai fitur seperti mikrokontroler +  akses  Wifi serta chip komunikasi USB ke serial.   inti dari NodeMCU adalah ESP8266 (terutama seri ESP-12, termasuk ESP- 12E) sehingga karakteristik NodeMCU akan kurang lebih sama dengan ESP-12 (juga ESP-12E untuk NodeMCU v.2 dan v.3 ) kecuali bahwa NodeMCU sudah dibungkus oleh API-nya sendiri, dibangun di atas bahasa pemrograman eLua, yang kurang lebih mirip dengan javascript [6][14]

## Gambar 1 NodeMCU ESP8266
2. Pengoperasian  sensor  ini digunakan untuk pengujian  sensor.  Sensor  kelembaban tanah adalah jenis  sensor  yang berfungsi untuk mendeteksi tingkat kelembaban dalam tanah. Sensor kelembaban tanah akan melakukan pengukuran kelembaban  tanah.  Prinsip  kerja  dari  sensor  kelembaban  tanah ini  adalah  memberikan keluaran  berupa      listrik akibat adanya air   di antara pelat kondensor silinder sensor di  dalam tanah. Sensor ini terdiri dari dua probe yang membiarkan  arus  melewati  tanah,  kemudian  membaca  resistansinya  untuk  mendapatkan  nilai  tingkat kelembapannya. Dengan banyak airnya akan membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (resistansi rendah), sedangkan  tanah   kering  akan  sulit menghantarkan  listrik  (resistansi  tinggi).  Dengan  menempatkan  material di antara pelat, besarnya beban kapasitif akan berubah dan akan mengubah beda potensial. jumlah kapasitansi yang berubah dimanfaatkan untuk menentukan kadar air dalam tanah. Tanah kering memiliki konstanta dielektrik yang berbeda dari tanah basah, yang berarti   sensor di tanah basah akan memiliki kapasitansi yang berbeda dari tanah kering[15][16].

## Gambar 2 Sensor Soil Moisture
3. Rancangan sistem  yang  mengintegrasikan  mikrokontroler sebagai sistem  kendali  yang berfungsi  untuk  mengatur kelembaban  tanah,  dapat  meningkatkan  efisiensi  energi  listrik  dengan  menggunakan  nodemcuesp8266  sebagai Mikrokontroler[17].  Sistem  ini  meliputi  sensor  kelembaban  tanah  yang    membaca  nilai  kelembaban  tanah, melakukan penyiraman tanaman sampai tanah  dan akan mati secara otomatis setelah waktu yang ditentukan oleh program. Rancangan alat ini dapat dilihat pada gambar 3.

## Gambar 4 Alir Daya Listrik Alat

## Keterangan blok diagram :
Catu Daya sebagai sumber tegangan DC 12 V Sensor Soil Moisture untuk mendeteksi kondisi air dalam tanah. NodeMCU untuk penerima data yang dikirim dari sensor Soil Moisture.
4. Driver relay untuk mengaktifkan dan nonaktifkan Waterpump . 5 . Waterpump digunakan untuk menyiram tanaman
Gambar 5 Diagram Alir Alat

## 3. Hasil dan Pembahasan
Sistem terintegrasi dengan mikrokontroler dengan cara kerja dari sensor kelembaban tanah ini yaitu menghasilkan keluaran berupa  listrik  di antara pelat kondensor silinder sensor yang terdiri dari dua probe yang ditancapkan di dalam tanah sehingga menghasilkan sebuah nilaian dari rambatan pada air dalam tanah. Proses selanjutnya kemudian membaca resistansi  tersebut  yang  kemudian  akan  mendapatkan  nilai  untuk  kelembaban  tanah.  jumlah  kapasitansi  yang  berubah
JTST , Vol. 03, No. 2, 2022, 1-8 dimanfaatkan untuk menentukan kadar air dalam tanah. Rancangan yang dibuat selanjutnya dilakukan proses perakitan dengan ditempatkan kedalam box sistem yang rapat untuk menghindari konsleting listrik akibat percikan air atau hujan. Bentuk alat ini dapat dilihat pada Gambar 6.

## Gambar 6 Perakitan Alat
Cara kerja Sistem yaitu ketika sensor kelembababan membaca kelembaban tanah dalam kondisi kering maka selanjutnya sistem akan memrintahkan waterpump untuk melakukan penyiraman tanaman hingga mencapai tingkat yang basah, dan selanjutnya sistem akan melakukan  perintah berhenti untuk waterpump mengalirkan air sesuai dengan delay atau waktu yang telah ditentukan. Penerapan sistem dapat dilihat pada Gambar 7.

## 3.1 Tahap Pengujian
Tahap untuk pengujian alat yaitu proses untuk tahapan setelah selesai membuat suatu alat, dengan adanya proses pengujian  sehingga  dapat  mengetahui  kinerja  dari  alat  yang  dibuat,  apakah  alat  dapat  bekerja  sesuai  dengan fungsi dan rancangan yang dibuat atau masih diperlukan penyesuaian dengan yang di targetkan, serta hasil ini untuk  mengetahui  kelebihan  maupun  kekurangan  dari  alat  yang  di  buat.  Tahapan  dalam  pengujian  ini  yaitu pengujian Sensor  Kelembaban,  Pengujian   Waktu Waterpump dan Pengujian Keseluruhan.

## 3.2 Pengujian Sensor Kelembaban
Proses  pengujian  sensor  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  kondisi  tanah  diawal,  lalu  selanjutnya  untuk mendapatkan data dengan proses memasukkan kedua ujung sensor kelembaban kedalam permukaan tanah pada media tanaman. Proses pengujian dilakukan dua kali. Hasil pengujian sensor kelembaban dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Hasil Pengujian Sensor Kelembaban No Waktu Pengujian Nilai Kelembaban ( % ) 1 13.05 588 % 2 13.10 320 %

## 3.3 Pengujian Waktu Waterpump
Proses Pengujian Waktu penyiraman dengan waterpump dengan prinsip kerjanya memindahkan air dari tandon menuju ke media tanam melalui pipa yang terhubung. Pengujian ini untuk memastikan ketepatan waktu apakah waterpump  mengalirkan  air  sesuai  dengan  waktu  yang  telah  ditentukan  dan  memastikan  dengan  waktu  yang telah diatur apakah air telah sesuai dengan tingkat basah pada tanah atau bahkan melebihi batas maksimal air dalam media.

## 3.4 Pengujian Keseluruhan
Dengan  hasil  perancangan  alat  yang  telah  dibuat  dengan  menggunakan  sensor  kelembaban  yang  fungsinya untuk  mendeteksi  kadar  kelembaban  tanah  pada  tanaman. Patokan kadar kelembaban tanah lebih besar atau sama dengan 500 nilai kelembaban tanah  maka tanah dikatakan Bahas dan  waterpump tidak akan  menyiram, akan tetapi nilai dibawah 500 maka waterpump secara otomatis menyiram dan akan berhenti sesuai dengan waktu yang telah diatur. Proses Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah alat yang digunakan telah berfungsi dengan  baik  secara  keseluruhan  atau  masih  perlu  dilakukan  perbaikan.  Pengujian  keseluruhan  sistem  dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Hasil Pengujian Keseluruhan No Kelembaban Tanah ( % ) Kondisi Status Waterpump 1 588 % Basah Mati 2 320 % Kering Menyala

## 4. Kesimpulan dan Saran
Hasil  dari  penelitian  ini  sistem  dari  sistem  penyiraman  tanaman  otomatis  dapat  berjalan  dengan  baik  sesuai  dengan pendeteksian kadar kelembaban air dalam tanah, dengan kondisi   lingkungan   dengan   suhu   udara   meningkat   akan sangat      mempengaruhi  percepatan  penurunan  kadar  dari  nilai  kelembaban  tanah.  Hasil  pengujian  sistem  secara keseluruhan  sistem  dapat  diterapkan  pada  media  tanaman  yang  memberikan  dampak  kenaikan  dan  kestabilan  dari kelembaban tanah.

## Daftar Pustaka
[1] R. Tullah, A. H. Setyawan, and B. P. Tanah, “Sistem Penyiraman Tanaman Otomatis Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno Pada Toko Tanaman Hias Yopi,” vol. 9, no. 1, 2019.
[2] V.  Novia  Utami  Putri,  W.  Wiryono,  and  S.  Gunggung,  “KEANEKARAGAMAN  JENIS  TANAMAN, PEMANFAATAN  DAN  POTENSI  CADANGAN  KARBON  PADA  SISTEM  AGROFORESTRI
JTST , Vol. 03, No. 2, 2022, 1-8 PEKARANGAN  DUSUN  II  DESA  HARAPAN  MAKMUR  KECAMATAN  PONDOK  KUBANG KABUPATEN BENGKULU TENGAH.” Fakultas Pertanian, UNIB.
[3] D.  A.  Siregar  and  H.  Hambali,  “Alat  Pembasmi  Hama  Tanaman  Padi  Otomatis  Berbasis  Mikrokontroler Menggunakan Tegangan Kejut Listrik,” JTEIN J. Tek. Elektro Indones. , vol. 1, no. 2, pp. 55–62, 2020.
[4] A. Nurkholis and I. S. Sitanggang, “Optimization for prediction model of palm oil land suitability using spatial decision  tree  algorithm,” J.  Teknol.  dan  Sist.  Komput. ,  vol.  8,  no.  3,  pp.  192–200,  2020,  doi: 10.14710/jtsiskom.2020.13657.
[5] S. Sudaryanto, “Analisis Perbandingan Nilai Tahanan Pembumian Pada Tanah Basah, Tanah Berpasir dan Tanah Ladang,” JET (Journal Electr. Technol. , vol. 1, no. 1, pp. 71–75, 2016.
[6] M. Riski, A. Alawiyah, M. Bakri, N. U. Putri, J. Jupriyadi, and L. Meilisa, “Alat Penjaga Kestabilan Suhu Pada Tumbuhan Jamur Tiram Putih Menggunakan Arduino UNO R3,” J. Tek. Dan Sist. Komput. , vol. 2, no. 1, pp. 67– 79, 2021.
[7] D. A. N. P. Lingkungan and T. I. M. Penyusun, “Kementerian Kesehatan Republik Indonesia. Pedoman Nasional Pengendalian Tuberkulosis,” 2011.
[8] S. Samsugi and D. E. Silaban, “Purwarupa Controlling Box Pembersih Wortel Dengan Mikrokontroler,” Pros. Nas. Rekayasa Teknol. Ind. dan Inf. , vol. 13, pp. 1–7, 2018.
[9] R.  I.  Borman,  K.  Syahputra,  P.  Prasetyawan,  and  Jupriyadi,  “Implementasi  Internet  Of Things  pada Aplikasi Monitoring Kereta Api dengan Geolocation Information System,” pp. 322–327, 2018.
[10] Y.  Rahmanto,  A.  Rifaini,  S.  Samsugi,  and  S.  D.  Riskiono,  “Sistem  Monitoring  pH  Air  Pada  Aquaponik Menggunakan Mikrokontroler Arduino UNO,” J. Teknol. dan Sist. Tertanam , vol. 1, no. 1, pp. 23–28, 2020.
[11] D.  Alita,  A.  D.  Putra,  and  D.  Darwis,  “Analysis  of  classic  assumption  test  and  multiple  linear  regression coefficient test for employee structural office recommendation,” IJCCS (Indonesian J. Comput. Cybern. Syst. , vol. 15, no. 3.
[12] G.  Karnawan,  S.  Andryana,  and  R.  T.  Komalasari,  “Implementation  of  User  Experience  Using  the  Design Thinking Method in Prototype Cleanstic Applications,” J. Teknol. Dan Manaj. Inform. , vol. 6, no. 1, pp. 10–17, 2020.
[13] B. S. Gandhi, D. A. Megawaty, and D. Alita, “Aplikasi Monitoring dan Penentuan Peringkat Kelas Menggunakan Naive Bayes Classifier,” J. Inform. dan Rekayasa Perangkat Lunak , vol. 2, no. 1, pp. 54–63, 2021.
[14] D. E. Kurniawan, M. Iqbal, J. Friadi, R. I. Borman, and R. Rinaldi, “Smart Monitoring Temperature and Humidity of the Room Server Using Raspberry Pi and Whatsapp Notifications,” J. Phys. Conf. Ser. , vol. 1351, no. 1, 2019, doi: 10.1088/1742-6596/1351/1/012006.
[15] J. S. Wakur, Alat Penyiram Tanaman Otomatis Mengunakan Arduino Uno . 2015.
[16] A. A. Esmael, J. A. Dos Santos, and R. da Silva Torres, “On the ensemble of multiscale object-based classifiers for aerial images: a comparative study,” Multimed. Tools Appl. , pp. 1–28, 2018, doi: 10.1007/s11042-018-6023- 4.
[17] P. E. S. Dita, A. Al Fahrezi, P. Prasetyawan, and A. Amarudin, “Sistem Keamanan Pintu Menggunakan Sensor Sidik Jari Berbasis Mikrokontroller Arduino UNO R3,” J. Tek. Dan Sist. Komput. , vol. 2, no. 1, pp. 121–135, 2021.