## Prototype Telecontrolling Pintu Air Otomatis pada Pengairan Lahan Berbasis Android
Firda Amalia Romana 1 , Moh.Abdullah Anshori 2 , Mochammad Junus 3 1,2,3 Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, Indonesia
1 firdaamaliar@gmail.com, 2 moh.abdullah@polinema.ac.id, 3 moch.junus@polinema.ac.id
Abstract— The need of water in each land varies depending on the area and conditions of the land. In addition, the technology is still done manually. We need a lot of time to irrigate the plants  therefore it is not effective. An efforts must be made to optimize water management, such as on time, on quantity, and on target, as well as covering a large area. This research proposes an android-based automatic floodgate telecontrolling system by utilizing a Soil Moisture  sensor and an android application. Relays are used as opening and closing sluices. The results of the relay status when on or off and the humidity value will enter the application and can be monitored in real time. The test results show that the Soil Moisture  Sensor can detect Soil Moisture  with an average error of 0.362%. The control and monitoring system through the application using Android is in accordance with the plan with an average delay for ON / OFF status and a humidity value of 0.487295s.

## Keywords — Android, Relay, Soil Moisture
Abstrak— Kebutuhan air di masing-masing lahan berbeda-beda tergantung luas lahan dan kondisi lahan. Selain itu teknologi tersebut masih  dilakukan  secara  manual  dan  memerlukan waktu  yang  tidak  sedikit  hanya  untuk  mengairi  tanaman  sehingga  tidak  efektif. Menyiasati hal tersebut pengelolaan air harus diusahakan secara optimal yaitu tepat waktu, tepat jumlah, dan tepat sasaran, dan juga menjangkau area yang luas sehingga efisien. Pada penelitian ini diusulkan system telecontrolling pintu air otomatis berbasis  android dengan memanfaatkan sesnsor  Soil Moisture   dan aplikasi android. Hasil pengukuran kelembaban tanah yang diambil serta waktu yang diinputrkan pada aplikasi android ini akan merubah status relay yang digunakan sebagai pembuka dan penutup pintu air. Hasil status relay saat on atau off dan nilai kelembaban ini akan masuk kedalam aplikasi dan dapat dimonitoring secara  real time. Hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa Sensor  Soil Moisture   ini dapat mendeteksi kelembaban tanah dengan rata rata error sebesar 0,362%.Sistem kontroling dan monitoring melelalui aplikasi menggunakan android sesuai dengan perencanaan dengan rata rata delay untuk status ON/OFF dan nilai kelembabab sebesar 0.487295s.

## Kata kunci— Android, Kelembapan tanah, Relay

## I. PENDAHULUAN
Di  negara  kita  pertanian/perkebunan  merupakan  sumber utama    dalam    memenuhi    kebutuhan    pangan.        Di    dalam pertanian/perkebunan, air adalah hal yang sangat penting untuk memenuhi  kebutuhan  tumbuhan.Pengaturan  pembagian    atau pengaliran air menurut sistem tertentu di sawah/lahan pertanian disebut irigasi[1].
Kebutuhan  air  di  masing-masing  lahan  berbeda-beda tergantung  luas lahan  dan  kondisi  lahan,  apakah kering,  semi kering, lembab atau basah. Kondisi ini mempengaruhi air yang dibutuhkan untuk pengairan lahan tersebut. Selain itu teknologi tersebut  masih  dilakukan  secara  manual  dan  memerlukan waktu  yang  tidak  sedikit  hanya  untuk  mengairi  tanaman sehingga  tidak  efektif  [2].  Misalnya  para  petani  harus menunggu  untuk  mematikan  pompa  air  atau  menyiram  satu persatu  lahan.  Menyiasati  hal  tersebut  pengelolaan  air  harus diusahakan secara optimal yaitu tepat waktu, tepat jumlah, dan tepat  sasaran,  dan  juga  menjangkau  area  yang  luas  sehingga efisien.
Adapun  penelitian  yang  berhubungan  dengan  buka  tutup pintu air otomatis yang sebelumnya sudah dilakukan[2], dalam penelitian tersebut dijelaskan tentang  telemonitoring pintu air
irigasi  otomatis,  namun  dalam  penelitian  tersebut  interface yang digunakan sebuah web dimana web tersebut harus diakses melalui  Pc  atau  laptop  dimana  alat  tersebut  dapat  dikatakan kurang  efektif.  Dikarenakan  penggunaan  PC  atau  Laptop sendiri  tidak  semua  orang  mempunyai  laptop  atau  PC,  untuk mengaksesnya juga membutuhkan ruang.
Dari  hal  tersebut  maka  peneliti  akan  menggunakan mikrokontroler Arduino untuk pengumpulan data yang diambil dari beberapa sensor yang berupa data kadar air dalam 3 lahan, data  yang  dikumpulkan  juga  berupa  data  dari  berbagai  studi literature untuk kebutuhan air pada setiap jenis tanah. Data akan diolah  oleh  mikrokontroler  untuk  perintah  mengaktiflkan pompa  air  ini  dapat  diakses  melalui  aplikasi  android  dimana pompa  akan  menyala  sesuai  perintah[3],  terdapat  4  pilihan untuk  membuka  pintu  air  pada  setiap  jenis  pengairan  yang dipilih . Pompa akan menyala untuk mengairi lahan sesuai batas bawah  kadar  air  dalam  tanah  dan  menutup  ketika  keadar  air sudah mencapai batas atas . Tingkat kadar air  pada lahan akan dikirim ke aplikasi android melalui jaringan wifi. Jadi user atau pengguna  dapat  mengetahui  tingkat  kadar  air  dari  tanah tersebut melalui aplikasi android.
Kelebihan dari sitem ini adalah pengguna dapat mengontrol dan memonitoring air dan kelembapan tanah secara bersamaan dengan  menggunakan  1  aplikasi , selain  itu interface pada aplikasi  ini  akan  dibuat  sesederhana  mungkin  untuk memudahkan petani dalam menggunakan aplikasi ini.

## II. METODE

## A. Blok Diagram Sistem

## Gambar 1 Blok diagram sistem
Pada  Gambar  2 dijelaskan  bahwa, pengguna aplikasi digunakan  untuk  mengontrol  pintu  air  serta  dapat  memilih berbagai pilihan untuk pengairan lahannya , pada aplikasi akan ada  3  pilihan  pengairan  untuk  lahan  sesuai  dengan  kriteria masing-masing , pilihan  tersebut  berupa  pengairan  untuk membuka lahan baru , pengairan untuk tanaman , dan pengairan untuk  lahan  akan  panen. Soil  Moisture digunakan  untuk membaca  kelembapan  (Kadar  Air)  dalam  tanah  secara real time .
Pengguna  dapat    memilih  salah  satu  pilihan  tersebut lalu  data  kelembapan  yang  sudah  diolah  akan  menggerakkan solenoid , selenoid  akan  terbuka  setiap  kelembapan  melewati batas  bawah , dan  akan  tertutup  setiap  melewati  batas  atas . Selenoid akan berkerja seperti itu terus menerus dalam waktu yang  ditentukan , tergantung  penggunaan  pengairan.Tingkat kadar air dalam tanah akan secara real time dikirim ke aplikasi melalui wifi yang tersedia. Pengontrolan pintu air ini dilakukan juga  melalui  aplikasi  andorid.  Batas  bawah  dan  batas  atas kelembapan  tanah , serta  waktu  yang  dibutuhkan  untuk pengairan  sudah  ditentukan  dan  diinputkan  kedalam  arduino untuk diolah .

## B. Flowchart Alur Kerja Program
Setelah  masuk  kedalam  aplikasi  pengguna  diminta  untuk memasukkan  instruksi , pada  aplikasi  ada  1  pilihan  pertama yaitu  pengguna  diminta  untuk  memilih  membuka  pintu  air, untuk  pembuka  pintu  air  telah  disediakan  3  pilihan  bentuk pengairan , pada  3  pilihan  bentuk  pengairan  ini  tingkat kelembapan sudah disetting  setpointnya pada arduino , setelah memilih salah satu dari ketiga pilihan tersebut pengguna dapat memilih  lahan  mana  yang  mau  dialiri  air , disini  terdapat  4 pilihan buka pintu air dengan 3 lahan dengan tingkat kadar air
yang  berbeda.  Flowchart  alur  kerja  program  ditunjukkan Gambar 2.
INPUT INTRUKSI “1” “BUKA PINTU AIR” “2” T Y “3” BUKA KERAN 3 Y T “4” BUKA PINTU AIR 1 BUKA PINTU AIR 2 BUKA PINTU AIR 3 Y T Y START STOP BUKA KERAN 1 BUKA KERAN 2 “PILIH JENIS PENGAIRAN” 1. PENYEMAIAN 2. PENANAMAN 3. BUKA LAHAN BARU Y Y T T T Gambar 3 Flowchart alur cara kerja aplikasi

## C. Analisa
Saat  terjadi  pengiriman  data  kita  mengambil  QoS  yaitu delay dan packet data dengan menggunakan protocol html dan protocol mqtt,  lalu  membandingakan  membandingkan performasi protocol mqtt  dengan protocol http-get  untuk mengetahui  kelebihan  setiap protocol dan  apakah  lebih  baik protocol mqqt atau protocol http-get  untuk  sistem  seperti ini, ditunjukkan pada Gambar 3.
START Pembacaan Sensor Inisialisasi Protocol MQTT Inisialisasi Protocol HTTP- GET Transmissi Data Validasi Data Data Valid ? Hitung Packet Data Hitung Delay Bandingkan Hasil Menentukan IP Server Bentuk Packet Data Hitung Packet Data Hitung Delay Transmisi Data STOP Y T Gambar 4 Prosedur analisis pengiriman data

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tahap Pengujian ini terdiri  dari prosedur pengujian yang akan  didapatkan  hasil  berupa  data  hasil  pengujian  sesuai parameter
A. Pengujian Sensor Soil Moisture
T ABEL I NILAI KELEMBAPAN TANAH
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan , pada Tabel I didapatkan nilai  kelembaban tanah saat  kondisi  kering  pada sensor 1 adalah 10 , nilai kelembaban pada sensor 2 adalah 10 , kelembaban pada sensor 3 adalah 10 dengan nilai pengukuran pada soil meter yaitu 10 , dari 3 sensor tersebut didapatkan nilai error secara berurutan  yaitu  0 , 0 , dan 0.Keadaan tanah yang paling  basah  nilai  sensor  1  adalah  101 , nilai  sensor  2  adalah 103, nilai sensor 3 adalah 99 dengan nilai error secara berurutan yaitu  0.01% , 0.03%  dan  0.01 . Rata  rata    nilai  error  terbesar terjadi pada sensor 1 yaitu pada kelembaban 30, dan 40 sebesar 0,26% dan 0,15%.
Gambar 5. Grafik uji coba sensor soil moisture
Perbandingan  nilai  sensor Soil  Moisture dengan  soil meter  ini  memiliki  nilai  hampir  berdekatan  sampai  titik kelembapan 100% . Hal ini ditunjukkan dari bentuk grafik nilai soil meter da hasil pengukuran yang tidak memiliki selisih yang cukup jauh. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

## B. Pengujian Relay
T ABEL II STATUS RELAY PADA MASING-MASING TANAH No Jenis Lahan Mode Yang Digunakan Titik Point Nilai Kelembaban Pintu Tertutup (%) Rata- Rata 1 Lahan 1 (Ket : berupa tanah sawah untuk padi )
Buka Lahan Baru (Ket : Kelembaban tercapai saat 40-60% ) 1 94
58% 2 30 3 50 Penyiangan (Ket : Kelembaban tercapai saat 40-60% ) 1 30 64% 2
101 3 61 Penyemaian (Ket : Kelembaban tercapai saat 40-60% ) 1 25
77,7% 2 104 3
104
2 Lahan 2 (Ket : berupa tanah ladang untuk cabai ) Buka Lahan Baru (Ket : Kelembapan tercapai saat 70%-80%) 1 94
86,5% 2 79 3 - Penyiangan (Ket : Kelembapan tercapai saat 70%-80%) 1 82 82,7% 2 89 3 76 Penyemaian (Ket : Kelembapan tercapai saat 70%-80%) 1 100 91% 2 83 3 90
3 Lahan 3 (Ket : sampel 3 berupa tanah ladang berpasir untuk jeruk
nipis) Buka Lahan Baru (Ket : Kelembapan tercapai saat 70%-80%) 1 56 70,7%
2 79 3 77 Penyiangan (Ket : Kelembapan tercapai saat 70%-80%) 1 98 94%
2 104 3 80 Penyemaian (Ket : Kelembapan tercapai saat 30%-40% ) 1 74 63,3%
2 52 3
64
Pengujian  status  relay  pada  Tabel  II  merupakan  status relay  pada  masing  masing  tanah . Sesuai  dengan  pengujian diambil  status  relay  sesuai  dengan  kelembaban  yag  sudah
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 30 40 60 80 100 Ni la i S e n so r (% ) Soil Meter(%) Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Soil Meter
No
Nilai Kelembapan Sensor
Alat
Kesalahan Pembanding
Pembacaan Sensor S1 S2 S3 S1 S2 S3
1 10 10 10 10 0% 0% 0% 2 38 29 28 30 0,26 % 0,03 % 0,067% 3 46 40 37 40 0,15 % 0% 0,075% 4 60 55 51 60 0% 0,08 3% 0,15% 5 78 83 79 80 0,02 5% 0,03 7% 0,012% 6 10 1 103 99 100 0,01 % 0,03 % 0,01%
ditentukan . Sistem  antara  kelembaban  dengan relay berjalan sesuai dengan perencanaan dan menghasilkan data yang stabil meskipun  ada  beberapa  percobaan  yang  mempunyai  selisih data tidak terlalu jauh berbeda antara data dengan perencanaan .

## C. Pengujian Flow Sensor
T ABEL III PENGUJIAN FLOW SENSOR
No Jenis Lahan Mode Yang Digunak an Penunju kkan Awal Meter Air (mL) Penunjukka n Akhir Meter (mL) Total Pemakai an (L) 1 Lahan 1 (Tanama n Padi Tanah Sawah) Buka Lahan 23095 23658 0,563 2 Lahan 1 (Tanama n Padi Tanah Sawah) Penyiang an 29355 30355 1 3 Lahan 1 (Tanama n Padi Tanah Sawah) Penyemai an 1560 3289 1,729 4 Lahan 2 (Tanama n Cabai Tanah Ladang) Buka Lahan 3363 4943 1,5 5 Lahan 2 (Tanama n Cabai Tanah Ladang) Penyiang an 11383 13116 1,7 6 Lahan 2 (Tanama n Cabai Tanah Ladang) Penyemai an 15922 17612 1,6
7
Lahan 3 (Tanama n JerukTan ahPasir) Buka Lahan 763 3363 2,6 8 Lahan 3 (Tanama n JerukTan ahPasir) Penyiang an 5493 7398 1,9 9 Lahan 3 (Tanama n JerukTan ahPasir) Penyemai an 8857 10368 1,5
D. Pengujian Delay T ABEL I V PENGUJIAN DELAY No Delay Menggunakan Protocol HTTP-GET Menggunakan Protocol MQTT 1 0 0 2 0.004871 0.044819
No Delay Menggunakan Protocol HTTP-GET Menggunakan Protocol MQTT 3 7.172423 0.000526 4 14.539444 0.137145 5 1.681148 0.002646 6 8.000712 0.082335 7 1.600219 0.000174 8 1.598875 0.000111 9 0.699922 0.004763 10 4.101105 0.137924 11 1.705228 0.019873 12 1.5603 16.653332 13 1.613851 0.034287 14 0.736219 0.000379 15 0.009987 0.529314 16 2.506906 0.000269 17 2.956112 0.005711 18 1.722991 0.000257 19 1.721961 0.006199 20 3.631593 0.007553 21 1.881032 0.293742 22 12.194131 0.000889 23 1.605528 0.000177 24 2.396343 0 25 0.647052 0.310966 26 1.581947 0.223145 27 1.614956 30.429443 28 0.842943 0.115582 29 0.751333 4.83758 30 1.599226 0.349955 Rata - Rata 0.799613 0.1749775
Tabel  IV  merupakan  pengujian  delay. Dari perhitungan  paket  yang  dihasilkan  rata  –  rata  delay  yang diperoleh  adalah  delay  mebggunakan protocol HTTP-GET sebesar  0.799613s  sedangkan  delay  saat  menggunakan protocol MQTT sebesar 0.025617s dapat kita lihat bahwa hasil perhitungan delay sangat kecil.

## Gambar 6. Pengujian Delay
Semakin  kecil  delay  maka  akan  semakin  bagus  kualitas suatu  panggilan  karena  tidak  akan  terjadi  keterlambatan informasi.  Gambar  5  dapat  dilihat  juga  bahwa  perubahan kondisi pada status relay dan nilai kelembaban  mempengaruhi delay pengiriman  data  dari  server  ke client .  Selain  itu  dari grafik tersebut protocol MQTT nilai delaynya lebih  kecil dan stabil dibandingkan dengan delay Protocol HTTP-GET . 0 20 40 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

## DELAY

## Menggunakan Protocol HTTP
Menggunakan Protocol MQTT

## E. Perhitungan Besar Packet Data
T ABEL V
BESAR PAKET DATA
Protocol Besar Packet Data yang Dikirim HTTP-GET 875 MQTT 129
Pengujian besar packet yang dikirim pada 2 protocol. Hasil  pembacaan  data  pada  wireshark  diketahui  bahwa  pada protocol MQTT besar packet data yang dikirim lebih kecil dari pada protocol HTTP-GET, ditunjukkan pada Tabel V.

## IV. KESIMPULAN
Aplikasi  android  digunakan  untuk  mengontrol  pintu  air yang akan dibuka dengan memeberi perintah berupa input jam berapa pintu akan dibuka . pintu air akan secara otomatis pula tertutup  jika  kelembabannya  sudah  mencapai  batas  yang ditentukan    Pada  pengujian  didapatkan  data  yang  terbaca dengan  status  relaynya  sesuai  dengan  perencanaan , dan  rata rata delay 0.799613 dan 0.1749775. Sehingga dapat dikatakan system  ini  dapat  berjalan  cukup  baik . Aplikasi  android  yang mendukung system relay sebegai pengontrol nyalanya pintu air berintegrasi  dengan  bagik  dengan  sensor Soil  Moisture yang dirancang  sebagai  pembaca  kelembaban  dan  pengatur  status OFF  relay  saat  digunakan  dan  dapat  mengirimkan  data  yang diinginkan  ke  server  dengan  baik . Protocol MQTT  yang dirancang  untuk  aplikasi  otomatis  buka  pintu  air  ini  bias berjalan  dengan  baik  dan  memiliki  nilai  QoS  yang  memiliki kualitas cukup baik dari segi delay yaitu 0.1749775s, dan juga unggul  dalam pengiriman   besarnya packet  data yang dikirim yaitu 129bytes

## REFERENSI
[1] A. Kadir, “Arduino”, 2013, pp. 6–21
[2] P.  Ilmiah,  “Protoype  Sistem  Buka  Tutup  Pintu  Air Otomatis,” 2017.
[3] T. Beijing, “Engineering”, 2006, vol. 40, no. 2, pp. 2565– 2568.