## SISTEM MONITORING TANAMAN HORTIKULTURA PERTANIAN DI KABUPATEN INDRAMAYU BERBASIS INTERNET OF THINGS
A Sumarudin 1 , Willy Permana Putra 2 , Eka Ismantohadi 3 , Supardi 4 , Muhammad Qomarrudin 5 1,2,3,4,5 Teknik Informatika Politeknik Negeri Indramayu shumaru@polindra.ac.id , willy@ polindra.ac.id, ekaismanto@gmail.com, apenksupardi@gmail.com, mqomarrudin74@gmail.com

## ABSTRAK
Kabupaten  Indramayu  secara  umum  memiliki  kontur  tanah  yang  datar  di  sepanjang  jalur  pantai utara, ketinggian tanah dari 0 m sampai 10 m di atas permukaan laut sehingga memudahkan petani dan  pekebun  untuk  mengolah  tanahnya.  Kegiatan  pengelolaan  tanah  ini  berpotensi  untuk kehilangan standar kerjanya karena dilakukan secara berulang oleh manusia, sehingga pengolahan tanah  menjadi  tidak  efektif  dan  efisien.  Dalam  penelitian  ini  dikembangkan  sistem  monitoring tanaman hortikultura pada  pertanian  di  kabupaten  Indramayu,  sehingga  menjadi  salah  satu implementasi  dari precision  agriculture di  kabupaten  Indramayu.  Tujuan  sistem  ini  dapat membantu  petani  khususnya  daerah  indramayu  yang  merupakan  penghasil  hortikultura  jenis bawang  merah  dan  cabai  dapat  meningkatkan  hasil  panennya  dan  memberikan  petunjuk  dalam mengelola  tanaman  hortikultura  petani.  Metode  penelitian  menggunakan  penelitian  eksperimen, dengan sistem dikembangkan dengan mengirimkan data yang terdiri dari  kelembaban tanah, suhu tanah,  tingkat  kesuburan  tanah  dan  masa  tanam.  Data  diambil  dari end  device dikirim menggunakan frekuensi radio ke gateway . Dari gateway sebagai broker akan dikirim ke midleware . Sistem  dikembangkan  dari  data  yang  diambil  dari midleware yang  dilakukan  secara  realtime  dari end  device dan  dilakukan  pengolahan  data  dalam dashboard dan  aplikasi  berbasis mobile yang akan  dipergunakan  petani  dalam  mengolah  data  realtime  yang  diambil  dari  tanaman  holtikulture yang sedang ditanam. Dalam aplikasi ini  masih menggunakan hanya dua jenis tanaman cabai dan bawang  merah.  Hasil  penelitian  menunjukkan  Sistem  mampu  memberikan  data  pertanian  presisi dalam  hal  pemberian  air  dan  pupuk.  Selain  itu  juga  sistem  ini  mampu  memberikan  notifikasi kondisi tanam, umur tanaman dan petunjuk dalam penentuan tanaman. Simpulan dari penelitian ini sistem  pemantauan  tanaman hortikultura jenis  tanaman  cabai  dan  bawang  merah  memberikan kemudahan  dan  sistem  pandauan  kepada  petani  secara  digital  mengenai  informasi  tanaman sehingga diharapkan meningkatkan hasil pertanian dengan bantuan teknologi informasi.
Kata kunci: Hortikulutra, memonitor, internet of things , pertanian presisi

## I. PENDAHULUAN
Kabupaten Indramayu merupakan salah satu dari tiga daerah pemasok mangga terbesar di Indonesia,  dua  daerah  lainnya  adalah  Cirebon  dan  Majalengka  [11].  Kabupaten  Indramayu  juga merupakan daerah penghasil beras terbesar Indonesia. Kedua fakta ini menegaskan bahwa daerah Kabupaten Indramayu adalah daerah subur yang memiliki potensi besar pada bidang pertanian dan perkebunan[12].
Daerah subur yang tersebar merata di Indramayu tidak lepas dari faktor wilayahnya yang berada  di  pulau  Jawa  yang  mana  ditemukan  banyak  gunung-gunung  aktif.  Selain  itu  Kabupaten Indramayu  secara  umum  memiliki  kontur  tanah  yang  datar  di  sepanjang  jalur  pantai  utara, ketinggian  tanah  didaerah  ini  hanya  0-10m  di  atas  permukaan  laut  sehingga  memudahkan  petani dan pekebun untuk mengolah tanahnya[12].
Saat  ini  di  Indonesia  tugas  mengolah  dan  menjaga  tanah  masih  dikerjakan  manual  oleh tenaga  manusia.  Tugas  petani  dan  pekebun    di  antaranya  adalah  membajak,  memberi  pupuk  dan mengairi sawah, menghalau hama, melihat level air pada tanaman serta menjaga tingkat kesuburan tanah.  Kegiatan  pengelolaan  tanah  ini  berpotensi  untuk  kehilangan  standar  kerjanya  karena
dilakukan  secara  berulang  oleh  manusia,  selain  itu  manusia  pasti  akan  melakukan  kesalahan sehingga pengolahan tanah menjadi tidak efektif dan efisien.
Dengan  pesatnya  perkembangan  teknologi  informasi  belakangan  ini  dapat  dimanfaatkan untuk  membantu  petani  untuk  monitor  lahan  pertanian  dan  perkebunan  secara  otomatis.  Dengan adanya  sistem monitoring oleh  perangkat embedded yang  bekerja  secara  otomatis  ini  pekerjaan petani    menjadi  lebih  terbantu  karena  perangkat  monitoring  tidak  akan  lelah  memantau  keadaan tanah dan sistem tidak mungkin melakukan kesalahan analisis terhadap keadaan tanah seperti yang saat ini banyak terjadi.
Data/informasi  yang  dimonitor  oleh  sistem  diantaranya  adalah  kelembaban  tanah,  suhu tanah,  tingkat  kesuburan  tanah  dan  masa  tanam.  Data  diambil  dari end  device dikirim menggunakan radio frequency ke gateway. Dari gateway sebagi broker akan dikirim ke midleware . Sistem  monitoring  yang  dibangun  adalah  yang  dikembangkan  dari  data  yang  diambil  dari midleware yang  dilakukan  secara realtime dari end device dan  dilakukan  pengolahan  data  dalam dashboard tampilan  web  Admin  dan  aplikasi mobile yang  akan  dipergunakan  petani  dalam mengolah data realtime yang diambil dari tanaman hortikultura yang sedang ditanam.
Sistem  ini  memberikan  informasi  tentang  perkembangan  tanaman  petani  yang  di kembangkan.  Dalam  penelitian  ini  menggunakan  dua  jenis  tanaman  cabai  dan  bawang  merah. Sistem ini akan memberikan data pertanian presisi dalam hal pemberian air dan pupuk. Selain itu juga  sistem  ini  mampu  memberikan  notifikasi  kondisi  tanam,  umur  tanaman  dan  petunjuk  dalam penentuan tanaman. Tujuan sistem ini dapat membantu petani khususnya daerah  Indramayu  yang merupakan  penghasil  hortikultura  jenis  bawang  merah  dan  cabai  dapat  meningkatkan  hasil panennya dan memberikan petunjuk dalam mengelola tanaman hortikultura oleh petani.

## II. KAJIAN PUSTAKA
Untuk  perkembangan  IoT  tentang  pertanian  sudah  banyak  dikembangkan  [1]  selain  itu beberapa  domain smart  environment seperti  transportasi,  gedung,  kota,  gaya  hidup,  retail,  pabrik, suplai chain , emergency ,  kesehatan,  lingkungan,  energi,  pariwisata  dan  lain-lain.  Teknologi  ini meliputi  teknologi intelegent  device,  intelegent  systems ,  dan intelegent  decision-making .  Dengan demikian  penerapan  di  teknologi  pertanian  yang  merupakan  potensi  besar  di  wilayah  kabupaten Indramayu  sangat  dibutuhkan  dari  mulai  pembuatan intelegent  device berupa  purwarupa device intelegent untuk pertanian, intelegent system untuk pertanian dan intelegent decision-making untuk membantu petani dalam mengelola sawahnya.
Berikut adalah 3D matrik dari pengembangan IoT untuk beberapa bidang.
Gambar 1. Matriks Perkembangan IoT [1] Smart system adalah salah satu hal yang dibutuhkan dan penting untuk membuat beberapa proses komputasi lingkungan yang bergerak [2][3][4][5][6]. Seperti smart office yang dapat semua karyawan  dapat  menerima  data  human-centric  computing  yang  memungkinkan  mengeksekusi
setiap  otomtisasi  co-operation  dan  inter-communications  antar  device  dari  situasi  dan  kondisi karyawan.  [7]  salah  satu  desain smart agriculture yang  dikembangkan  oleh  Yongyun  Cho  dkk adalah sebagai berikut :
1. John  dengan  istrinya  mengembanggan greenhouse untuk  jamur.  Sistem  pintar  servis pertumbuhan jamur dengan mengontrol temperatur dan kelembabannya setiap hari.
2. mereka melakukan pengecekan kelembaban dan temperatur pada pukul 05.00 setiap paginya
3. berdasarkan  kondisi  pengecekan  ini,  mereka  harus  mengontrol  suhu  dengan  menutup  dan membukan jendela untuk ventilasi.
4. Kemudian mereka cek temperatur, kelembaban dan tanah
5. Jika  suhu  di  bawah  nilai  normal,  mereka  memiliki  PH  untuk  mengaktifkan  sistem  kontrol suhu.  Dalam  hal  ini,  mereka  harus  membuka  jendela  lebih  awal  dari  pekerjaan  untuk mengontrol sistem pemanas.
6. Sekarang,  mereka  harus  bersiap  untuk  menyiram  jamur  mereka,  sesuai  dengan  persentase kelembaban di dalam rumah kaca, dari jamur itu sendiri, ke dalam tanah.[7]

## Gambar 2. Model Pertanian Cerdas
III. METODE PENELTIAN
Dalam  penelitian  ini,  menggunakan  metode  penelitian  eksperimen.  Sistem  dibuat  dengan menggunakan  pendekatan  eksperimen  pada  lahan  persawahan  tanaman  palawija  dan  pembuata sistem  terdiri  dari  pembuatan  perangkat  keras  ( hardware )  dan  perangkat  lunak  ( software ).  Untuk detail  desain  yang  dikembangkan  sistem  ini    membuat  rancangan  sistem  yang  dijelaskan  pada gambar  3.  Dari  diagram  tersebut,  area  persawahan  di  monitoring  menggunakan  end  device menggunakan  mikrokontroler  dengan  beberapa  masukan  data  dari  sensor  yang  dipasang  di  MCU
( microcontroller unit ) dengan sensor kelembaban tanah, PH air, suhu, cahaya, kelembaban udara, dan level air irigasi. MCU ini juga digunakan untuk data akuisisi dari sensor dan modul komunikasi radio  frekuensi.  Hal  yang  perlu  diperhatikan  untuk  mengakomodasi  sistem  monitor  secara  umum adalah  tingkat  konsumsi  daya  dari end  device memang  bertempat  pada  daerah  yang  tidak terjangkau daya listrik(kebun dan sawah yang luas).
Data yang sudah didapat dikirim melalui gateway dengan frekuensi radio. Dari gateway ke server menggunakan Wireless koneksi  dengan protokol MQQT  ke midleware menggunakan thingspeak . Dalam penelitian ini yang dibahas sistem monitoring hortikultura.
Internet Media Tanam Holtikultura Gateway Server Data Store Data analisis PETANI

## Gambar 3. Diagram Blok Sistem yang Dikembangkan
Rancangan  desain  dari  sistem  monitoring  tanaman  hortikultura  yang  dikembangkan (gambar 4). End device menggunakan arduino board dengan radio frekuensi Lora mengirim data ke webserver midleware .
Gambar 4. Desain sistem monitoring lahan
Untuk  desain  aplikasi  monitoring  ditampilkan  pada  gambar  5,  UML  dari use case dan activity diagram .  Untuk actor admin dan  petani.  Di  admin  dapat  melakukan  penambahan user , perangkat dan monitoring semua aktifitas dari petani. Actor petani dapat melakukan register , login , mendapatkan notifikasi, jadwal tanam, melihat profil dan mengakhiri sesi.
Use case yang  dipergunakan  dalam  aplikasi  yang  dikembangkan  adalah  sebagai  berikut (gambar 5):

## Gambar 5. Use case
Untuk notifikasi di bangkitkan dari data sensor yang didapat dari thingspeak . Data sensor dari  sensor  digunakan  untuk  melihat  kesuburan  tanaman  dari  pengaturan  persyaratan  lingkungan tanaman dengan kondisi sesungguhnya.
Notifikasi juga didapat dari inisialiasi dari setiap tanaman dengan menggunakan inisiliasasi awal di sistem dari referensi tanaman. Yang dilakukan pengaturan adalah sifat-sifat dari tanaman, umur  tanaman  dan  perilaku  yang  dibutuhkan  dari  tanaman  tersebut.  Sehingga  pengaturan  awal pada saat penanaman sangat menentukan notifikasi ke tanaman yang di pantau.
Perbedaan  dari  kedua  notifikasi  tersebut  adalah  dari  sensor  dapat  melihat realtime dari tanaman,  sedangkan  dari  membangkitkan  waktu  untuk  kondisi  ideal  tanaman  tanpa monitoring kondisi  dari  saat  ini  dari  tanaman.  Sehingga  petani  mampu  melihat  perbandingan  kondisi  ideal dengan kondisi saat ini di tanaman. Sistem akan membantu dengan melakukan notifikasi.
Gambar 6. Activity diagram
Aktifitas  diagram  dari  sistem  monitoring  ini  petani  dapat  melihat  kebun  yang  sedang  di tanam,  mendapatkan  status  dari  kebun,  mendapatkan  notifikasi  dan  melihat  jadwal  dari  tanaman yang di kebun sehingga petani mendapatkan bantuan dalam pengurusan kebun.
Sedangkan desain mockup tampilan dari aplikasi dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 7. Desain Mockup

## IV.HASIL DAN PEMBAHASAN
Sistem  sudah  berhasil  dibuat,  dengan  menggunakan  perangkat  keras  dan  perangkat  lunak berbasis  mobile  aplication.  Dalam  sistem  ini  menggunakan thingspeak melalui  gateway  lorawan, untuk dapat mengirimkan data dari end device ke midleware ini membutuhkan write API (gambar 7)  dan    dari thinspeak yang  telah  dibuat  pada channels .  Untuk  setiap  satu  area  pertanian menggunakan  satu channel dari thingspeak .  Dari gateway lorawan  ini  menggunakan  MQTT protokol  untuk  dapat  mengirimkan  ke thingspeak .  Dengan  dengan  menggunakan  MQQT  ini  data yang dikirim ke internet dapat  amankan.
Gambar 8. End device
End  device ini  terdiri  dari  mcu  arduino  sebagai  pengtrol  utama end  device, sensor  yang dipasang  terdiri  sensor moisture ,  DHT11,  PH  meter,  dan  Level  air.  Untuk  komunikasi  dengan gateway menggunakan lora modul frekuensi 431 Mhz.
Gambar 9. Thingspeak write API dan Read API
Dari midleware sistem akan di get menggunakan Read API yang kemudian di parsing dan di simpan ke dalam database server monitoring yang dikembangkan.
Gambar 10. Gateway sistem Pemantau
Dari  gateway  ini,  data  yang  dikirimkan  dari end  device yang  sudah  di inisialisasi  dengan menggunakan thingspeak library  di  arduino board akan  dikirimkan  ke  internet  ke https://thingspeak.com .
Untuk  desain  aplikasi mobile ,  tampilan  dari  aplikasi  memberikan  informasi  sedetail mungkin kepada pengguna aplikasi sehingga manfaat dari aplikasi dapat terpenuhi.
Gambar 11. Pemasangan sensor di media tanam
Sistem  ini  sudah  diimplementasikan  dengan  menggunakan  laravel  framework  untuk dashboard  admin  dan  user  menggunakan  andorid.  Berikut  tampilan  dari  implementasi  sistem monitoring yang dikembangkan.
Gambar 12. Menu utama sistem monitoring di petani
Gambar 13. Notifikasi tanaman
Pengaturan  tambah  tanaman  bisa  dilakukan  di user petani  dengan  mengirim request ke dashboard  admin.  Berikut  beberapa  implemtasi  monitoring  dari  sisi  admin  untuk  menampilkan beberapa petani yang sudah didaftarkan dan jenis tanaman yang sedang dan sudah ditanam.
Gambar 14. Pengaturan master tanaman dari data ideal tanaman
Masukan data ini berdasarkan data awal yang dibuat oleh admin sesuai dengan kriteria dari jenis tanaman. Dalam sistem ini, baru ditambahkan data untuk cabai dan bawang merah.
Tabel 1. Pengaturan kondisi ideal tanaman Jenis Penyaji Suhu Kelembaban Nutrisi Air Level
tanaman tanah air Cabai n/a 24-280 80% 6-7 80 1-3 Bawang merah 12 jam/hari 25-32 40-70% 5.6-7 70 1-3 Gambar 15. List user dan device yang dipergunakan
Setiap  petani  yang  akan  melakukan  pemasangan  perangkat,  perangkat  harus  diregistrasi karena konfigurasi channel dari perangkat dengan channel di thingpseak .

## V. KESIMPULAN
Dari hasil pembahasan diatas, sistem sudah terbangun secara terintegrasi berbasis internet of  things karena  menggunakan  media  internet  sebagai  koneksi  antara real time tanaman  dengan monitoring  sistem  yang  dibangun.  Jumlah  petani  dapat variabel dengan  memberikan  id  channel setiap perangkat yang digunakan. Admin dapat pemantauan jenis tanaman yang ditanam petani dan dapat melihat umur dari tanaman dan kondisi tanaman secara realtime . Petani dapat petunjuk dan notifikasi  dari  tanaman  yang  di  garap  sehingga  keberhasilan  dalam  penanaman  hortikultura  ini dapat berhasil dan meningkatkan hasil panen petani.
Untuk  pengembangan  berikutnya  perlu  dibuat machine  learning dalam  pengelolaan  data dari sensor sehingga mampu adaptif terhadap perubahan yang terjadi pada lahan hortikultura.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  O.  Vermesan  and  P.  Friess,  “Internet  of  Things  –  From  Research  and  Innovation  to  Market Deployment,” 2014.
[2]  K. U. Leuven, “Smart Farming for Europe EU-PLF.”
[3]  S.  Migdall,  P.  Klug,  A.  Denis,  and  H.  Bach,  “THE  ADDITIONAL  VALUE  OF HYPERSPECTRAL  DATA  FOR  SMART  FARMING  VISTA  Remote  Sensing  in Geosciences GmbH , Gabelsbergerstr . 51 , 80333 München , Germany , University of Liège , Water , Environment and Development Unit , Arlon Campus Environment , Belgium , ,” pp. 7329–7332, 2012.
[4]  M.  A.  Ahmed  and  Y.  Kim,  “Machine-to-Machine  Communication  Infrastructure  for  Smart Wind Power Farms,” pp. 137–142, 2013.
[5]  S. Maheswararajah, S. K. Halgamuge, K. B. Dassanayake, and D. Chapman, “Management of Orphaned-Nodes in Wireless Sensor Networks for Smart Irrigation Systems,” Signal Process. IEEE Trans., vol. 59, no. 10, pp. 4909–4922, 2011.
[6]  F.  Mehdipour,  “Smart  Field  Monitoring:  An  Application  of  Cyber-Physical  Systems  in Agriculture (Work in Progress),” 2014 IIAI 3rd Int. Conf. Adv. Appl. Informatics, pp. 181– 184, 2014.
[7]  Y. Cho et al., “A workflow service scenario based on uWDL for smart agriculture,” 2010 5th Int. Conf. Embed. Multimed. Comput. EMC-10 - Proc., pp. 1–4, 2010.
[8]  a. Grogan, “Smart farming,” Eng. Technol., vol. 7, no. 6, p. 38, 2012.
[9]  T.  Jdiet,  T.  Ssgmce,  and  T.  Gcoea,  “Smart  Design  of  Microcontroller  Based  Monitoring System for Agriculture,” pp. 1710–1713, 2014.
[10] A. Sumarudin, T. Adiono, and W. P. Putra, “Flexible and Reconfigurable System on Chip for Wireless Sensor Network,” in International conference on information technology system and innovation (ICITSI) 2014, 2014, no. November, pp. 24–27.
[11] _____.2017.Mangga  gedong  gincu  unggul  nusantara http://www.salamtani.id/mangga- gedong-gincu-unggul-nusantara/ . Diakses Agustus 2018
[12] ____.Kabupaten Indramayu. https://id.wikipedia.org/wiki/Kabupaten_Indramayu . Diakses Agustus 2018