## SHONICNO (SMART GARDEN HOME AQUAPONIC BASED ARDUINO)
Fahmi Ulin Nuha #1 , Zazid Abdul Rizal *2 , Dina Desi Permatasari #3
# Jurusan Teknologi Informasi,Politeknik Negeri Jember Jalan Mastrip Kotak Pos 164 Sumbersari, Jember 68101
1 fahmiulinnuha07@gmail.com
2 zazidlupuz@gmail.com
3 dinadesipermatasari@gmail.com

## Abstract
Aquaponics is a modern system that has been widely applied. This aquaponics system is applied to Shonicno (home  aquaponik  based  arduino  smart  garden)  which  aims to  facilitate  its  application  in the family  scope  and increase enthusiasm in farming and fish farming due to lack of time to care for  plants as well as narrow land. Users of this system can choose plants, from vegetable and ornamental plants, fish in the aquarium can also be filled with ornamental fish or fish for consumption. Shonicno uses an automation system that works automatically using  the  Arduino  microcontroller  as  a  controller  of  shonicno.  Automation  systems  include  regulation  of temperature,  humidity,  fish  feed  and  substitution  of  sunlight  that  plants  need  and  as  output  of  this  system  is displayed  on  the  Nokia  LCD.  Shinonicno  monitoring  is  assisted  from  the  performance  of  additional  sensors installed on a device with a wireless connection. The entire work of the device is programmed through the Arduino compiler and planted in the brain of the device to become an embedded system (embedded system). Facilities at Shonicno make it easier for families to control crop cultivation, fish cultivation and for home decoration.
Keywords — Akuaponik, Embedded System, Arduino, Otomasi, Smart garden.

## P ENDAHULUAN
Berdasarkan  luas  lahan  sawah  di  Jawa  Timur dalam  tiga  tahun  terakhir  mengalami  penurunan. Pada tahun 2015 luas lahan sawah bernilai 1.091.752 (ha). Luas lahan yang semakin berkurang mengakibatkan  menurunnya  produksi  pangan, mengancam keseimbangan ekosistem, berkurangnya lahan pertanian dan tingginya harga pangan.
Teknologi  saat  ini  berperan  hampir  pada  semua bidang  informasi,  ekonomi,  sosial,  pendidikan, militer, kesehatan, perikanan dan pertanian. Peranan teknologi sangat membantu manusia dalam melakukan  bidang  pekerjaannya  sehingga  dapat menambah produktivitas, kuantitas dan kualitas hasil yang  ingin  dicapai.  Teknologi  sangat  efektif  untuk diterapkan  dalam  kehidupan    masyarakat  terutama keluarga. Keluarga sangat berpotensi untuk menunjang kesejahteraan daerah sehingga terciptanya daerah dengan kualitas masyarakat yang mandiri.
Peranan  teknologi  dalam  kehidupan  keluarga dapat diterapkan pada area rumah, seperti berkebun dan membuat taman sederhana. Teknologi ini dapat
diterapkan  untuk  pemanfaatan  lahan,  proses perawatan serta perkembangan benih sampai tumbuh dan  berkembang  menjadi  tanaman.  Hal  ini  dapat menambah  keluarga  untuk  membuat  taman  dan membuat lingkungan hijau.
Berdasarkan permasalahan tersebut kami memiliki sebuah terobosan inovatif untuk pembuatan taman  dengan  sistem  akuaponik.  Akuaponik merupakan  gabungan  teknologi  akuakultur  dengan teknologi hydroponic dalam  satu  sistem  untuk mengoptimalkan fungsi air dan ruang sebagai media pemeliharaan.  Sistem  ini  juga  dilengkapi  dengan menerapkan  teknologi  otomasi  untuk  kontrol tanaman secara otomatis.
Monitoring  dan  otomasi  ini  dilakukan  mulai  dari pencahayaan,  suhu,  pakan  ikan  dan  kelembapan. Penerapan  teknologi  otomasi  ini  pada  taman  yang area  kecil  dan  untuk  mengatasi  kurangnya  waktu perawatan. Maka dengan sistem ini berdampak baik yaitu  mempunyai  nilai  jual  dan  juga  bisa mempercantik rumah.

## T INJAUAN P USTAKA
A. Akuaponik
Akuaponik merupakan cara bercocok tanam yang menggabungkan akuakultur dan hidroponik, tujuannya  adalah  untuk  memelihara  ikan  serta tanaman  dalam  lingkungan  yang  tersirkulasi  dan sistem  yang  saling  terhubung.  Interaksi  antara  ikan dan  tanaman  menghasilkan  hubungan  yang  saling menguntungkan.  Kotoran  ikan  memberikan  nutrisi pada tanaman sedangkan tanaman berfungsi sebagai filter bagi amonia dan senyawa nitrogen lainnya dari air,  sehingga  air  yang  tersikulasi  kembali  menjadi aman bagi ikan.
Menurut  Diver  (2006)  Dalam  perkembangannya sistem ini mengalami banyak kendala tapi pada tahun 1990  sistem  ini  berkembang  luas  walaupun  banyak kegagalan.
B. Arduino Arduino  dikatakan  sebagai  sebuah platform dari physical  computing yang  bersifat open  source . Pertama-tama perlu dipahami bahwa kata “ platform ” di  sini  adalah  sebuah  pilihan  kata  yang  tepat. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi arduino adalah kombinasi dari hardware,  bahasa  pemrograman  dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng- compile menjadi kode biner dan meng- upload ke dalam memory microcontroller . Ada banyak projek dan alat-alat dikembangkan oleh akademisi  dan  profesional  dengan  menggunakan Arduino,  selain  itu  juga  ada  banyak  modul-modul pendukung  (sensor,  tampilan,  penggerak  dan sebagainya)  yang  dibuat  oleh  pihak  lain  untuk  bisa disambungkan dengan Arduino. Arduino berevolusi menjadi  sebuah platform karena  ia  menjadi  pilihan dan acuan bagi banyak praktisi. (Feri Djuandi,2011). C. Sistem tertanam (Embedded System) Embedded-system adalah  sebuah  sistem,  yang terdiri dari dua sub-sistem atau lebih bersifat otonom, berbasiskan  mikroprosesor  yang  dibangun  untuk mengontrol  suatu  fungsi  atau  domain  kerja  suatu fungsi, dan tidak didesain untuk diprogram oleh end- user seperti  pada  PC  (komputer).  Dasar  dan pengembangan embedded-system adalah:  bidang komputer hardware ,  bidang  mikroelektronika,  dan bidang telekomunikasi. ( S.N.M.P. Simamora, Diani Renita Rahmalia, Mohammad Dani, 2012).
Embedded  system merupakan  sebuah  sistem (rangkaian  elektronik)  digital  yang  merupakan bagian  dari  sebuah  sistem  yang  lebih  besar,  yang biasanya bukan sistem elektronik. Kata (Embedded)
menunjukkan  bahwa  dia  merupakan  bagian  yang tidak  dapat  berdiri  sendiri. Embedded  system biasanya  merupakan application-specific  system yang  didesain  khusus  untuk  aplikasi  tertentu. Embedded system dapat memberikan respon yang sifatnya  real  time. Embedded system banyak digunakan pada peralatan digital.
D. TCP/IP TCP/IP  (Transmission  Control  Protocol/Internet Protocol)  adalah  standar  komunikasi  data  yang digunakan oleh internet dalam proses tukar menukar data  dari  komputer  ke  komputer  lain  di  dalam jaringan internet. Protokol ini tidaklah  dapat berdiri sendiri,  karena  memang  protocol  ini  berupa kumpulan protokol (protocol suite). Protokol ini juga merupakan  protokol  yang  paling  banyak  digunakan saat  ini.  Data  tersebut  diimplementasikan  kedalam bentuk perangkat lunak  (software)  disistem  operasi.  Istilah  yang diberikan  perangkat  lunak  ini  adalah  TCP/IP stack.[11]

## M ETODE P ENELITIAN
Penelitian ini terdiri dari tiga tahapan yaitu input, proses dan output seperti gambar 3.1

## Diagram Blok
Gambar 3.1 Alur sistem
Pada  blok  diagram  dapat  dijelaskan  proses dari  catu  daya  sebagai  penyedia  tegangan.  Alat  ini tersambung  pada shield arduino  mega.  Arduino mega  merupakan  pengontrol  dari  semua  rangkaian yang  tersambung  dan  juga  sebagai  otak  dari  sistem ini. Arduino mega tersambung pada sensor suhu dan kelembapan.  Hasil  dari  kedua  sensor  tersebut  di tampilkan pada LCD Nokia. Nilai kelembapan yang kurang  maka  akan  mengaktifkan  pompa  dan
mematikan  lampu.  Arduino  mega  juga  yang mengatur  jadwal  harian  mulai  dari  memberi  makan ikan dan menyiram tanaman.

## H ASIL D AN P EMBAHASAN
A. Smart Garden
Hasil  dari  pembuatan  Shonicno  ( smart  garden home  aquaponic  based  arduino )  dapat  di  lihat  dari kinerja  yang  telah  di  program.  Pemograman  pada arduino merupakan penerapan smart garden melalui perintah source code yang di lakukan pada arduino. Arduino yang dipakai untuk mengatur smart garden yang  diterapkan  yaitu  arduino  mega  menggunakan komunikasi  serial  dengan  arduino  nano  yang berfungsi sebagai kerja rutintas setiap harinya. Smart garden yang diterapkan sebagai berikut:

## Gambar 4.1 Sistem kerja alat
1) Kontrol Suhu dan Kelembapan
Pada gambar 4.1 dijelaskaan otak dari sistem pengaturan  smart  garden  yaitu  arduino  mega, sensor yang terpasang pada arduino menjadi input arduino  mega.  Terdapat  dua  sensor  yaitu  sensor suhu  dan  sensor  kelembapan,  kedua  sensor tersebut  mengirim  data  yang  diperoleh  sebagai acuan tindakan yang akan dilakukan oleh arduino mega, ketika sensor menunjukan suhu yang tinggi dan kelembapan yang kurang maka aktuator akan
mengaktifkan  pompa  dan  led  untuk  menyiram tanaman  selama  4  detik  dan  mematikan  lampu penerangan  sampai  suhu  aman  dan  kelembapan terpenuhi.  Suhu  dan  kelembapan  akan  terus  di monitoring  karena  akan  berpengaruh  pada tanaman. Suhu yang tinggi dan kelembapan yang tidak  sesuai  maka  akan  berdampak  negatif  pada tanaman,  pengolahan  tersebut  dikontrol  oleh arduino  mega  sebagai  sistem  pengaturan  pada shonicno.  Sensor  DS18B20  digunakan  untuk mengukur suhu pada area sekitar dan suhu media tanam  yang  digunakan. Sensor  DS18B20 merupakan  sensor  digital  yang  memiliki  12-bit ADC internal. Sangat presisi, sebab jika tegangan referensi  sebesar  5  volt,  maka  akibat  perubahan suhu,  ia  dapat  merasakan  perubahan  terkecil sebesar  5/(212-1)  =  0.0012  Volt  !  Pada  rentang suhu  -10  sampai  +85  derajat  Celcius,  sensor  ini memiliki  akurasi  +/-0.5  derajat.  Sensor  ini bekerja  menggunakan  protokol  komunikasi  1- wire (one-wire).
2) Sistem Penjadwalan Shonicno Pengaturan  rutinitas  dilakukan  setiap  hari yaitu  menyiram  tanaman,  pergantian  warna penyinaran untuk tanaman dan pemberian pakan ikan.  Sistem  pengaturan  ini  dilakukan  dengan bantuan  arduino  sebagai  pengolah  jadwal rutinitas yang dilakukan. Arduino nano meberikan sinyal low pada pin yang telah di atur sebagai input dari arduino mega untuk melakukan rutinitas program. Penyiraman tanaman
dilakukan 1 jam sekali  dengan lama penyiraman selama 4 detik. Sumber yang di ambil yaitu pada aquarium  yang  berisi  ikan,  Kotoran  ikan  akan menjadi  nutrisi  bagi  tanaman  dan  air  akan kembali  jernih  setelah  melewati  penyaringan pada  media  tanam  yang  dipakai.  Pergantian warna  Penyinaran  yang  dilakukan  pada  rutinitas shonicno  dilakukan  karena  akan  berpengaruh pada  tanaman,  warna  yang  berbeda  akan mengasilkan gelombang yang bebeda juga.
Pemberian  pakan  ikan  dengan  aktuaktor yang  digunakan  yaitu  motor  servo  sebagai pembuka  dan  penutup  tempat  pakan  ikan. Pemberian  pakan  dilakukan  3  kali  dalam  sehari dengan  jeda  8  jam,  sesuai  dengan  jumlah  ikan yang ada di aquarium. Informasi rutinitas dapat di lihat  juga  dengan  secara  langsung  maupun dengan  notifikasi,  Pengguna  dapat  mengetahui keadaan  pada  shonicno  melalui  lcd  notification yang  berfungsi  untuk  menampilan  suhu  dan
kelembapan.  LCD  juga  dapat  di setting untuk meampilkan  animasi  dan  informasi  lainnya seperti  wajah  pengguna,  animasi  gerakan  dan notifikasi pakan ikan telah habis.
3) Kontrol android
Rutinitas yang dilakukan Shonicno merupakan smart  garden yang  diterapkan  dan dikontrol  langsung  melauli  otak  dari  Shonicno sendiri  yaitu  arduino  mega, smart  garden juga ditambah  dengan  kontrol  melalaui  android. Android terkoneksi dengan shonicno melalui wifi dengan  menerapkan  aplikasi  untuk  mengkontrol shonicno dengan mengirim data intruksi, Koneksi berjalan  di  protokol  TCP/IP  dengan  shonicno juga  terkoneksi  pada wifi melalui  komponen Wemos  D1  R2.  Wemos  digunakan  sebagai penerima  data  dari  pengiriman  melalui  aplikasi android,  wemos  merima  dan  mengirim  data tersebut melaui koneksi serial, data tersebut akan menjadi  input  bagi  Arduino  mega  dalam melakasakan intruksi yang diberikan.
Manfaatnya pengguna dapat mengkontrol shonicno  dari  jarak  jauh  dan  dapat  langsung menggunakannya,  tanpa  harus  datang  pada tempatnya secara langsung.
4.2 Hasil Uji Alat No Hari Tanaman Ikan Keterangan Pakcoy Bayam Merah Selada 1 Minggu Hidup Hidup Hidup Hidup 15 ekor 2 Senin Hidup Hidup Hidup Hidup 3 Selasa Hidup Hidup Hidup Hidup 4 Rabu Hidup Hidup Hidup Hidup 5 Kamis Hidup Hidup Hidup Mati Sisa 14 6 Jumat Hidup Hidup Hidup Hidup 7 Sabtu Hidup Hidup Hidup Hidup 8 Minggu Hidup Hidup Hidup Mati Sisa 14 9 Senin Hidup Hidup Hidup Mati Sisa 13 10 Selasa Hidup Hidup Hidup Hidup 11 Rabu Hidup Hidup Hidup Hidup 12 Kamis Hidup Hidup Hidup Mati Sisa 12 13 Jumat Hidup Hidup Hidup Hidup 14 Sabtu Hidup Hidup Hidup Hidup 15 Minggu Hidup Hidup Hidup Mati Sisa 10 16 Senin Hidup Hidup Hidup Hidup Sisa 10 K ESIMPULAN
Shonicno (Smart  Garden  Home  Aquaponic Based  Arduino) merupakan  terobosan  inovatif dengan  memanfaatkan  teknologi  arduino,  dengan
arduino  sebagai  otak  dari  Shonicno  ini  bisa memanfaatkan lahan sempit untuk budidaya tanaman dan  ikan  secara  modern.  Shonicno  dapat  berjalan dengan pengaturan sistem schedule , dapat memonitoring  suhu  dan  kelembapan.  Sistem penanaman akuaponik di terapkan dengan menggunakan pompa dan selang untuk menyedot air dari aquarium dan mengembalikan hasil filtering ke aquarium.  Otomatisasi  pemberian  pakan  ikan  tiga kali sehari dengan jeda delapan jam dan penyinaran dilakukan dibawah suhu 35 0 celcius.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada Kementrian  Riset  Teknologi  dan  Perguruan  Tinggi, Direktur  Politeknik  Negeri  Jember  yang  telah memberikan  dana  untuk  pelaksanaan  penelitian program kreativitas mahasiswa.

## D AFTAR P USTAKA
[1] S.  M.  Metev  &  V.  P.  Veiko, Laser  Assisted Microtechnology , 2nd ed., R. M. Osgood, Jr., Ed.  Berlin, Germany: Springer-Verlag, 1998.
[2] J. Breckling, Ed., The Analysis of Directional Time Series: Applications  to  Wind  Speed  and  Direction ,  seri  Lecture Notes in Statistics.  Berlin, Germany: Springer, 1989, vol. 61.
[3] S. Zhang, C. Zhu, J. K. O. Sin, &P. K. T. Mok, “A novel ultrathin elevated channel low-temperature poly-Si TFT,” IEEE  Electron  Device  Lett. ,  vol.  20,  pp.  569–571,  Nov. 1999.
[4] M. Wegmuller, J. P. von der Weid, P. Oberson, & N. Gisin, “High  resolution  fiber  distributed  measurements  with coherent OFDR,” Prosiding ECOC’00 , 2000, paper 11.3.4, p. 109.
[5] R.  E.  Sorace,  V.  S.  Reinhardt,  &S.  A.  Vaughn,  “High- speed  digital-to-RF  converter,”  U.S.  Patent  5  668  842, Sept. 16, 1997.
[6] (2002) The IEEE website. [Online].Tersedia: http://www.ieee.org/
[7] M. Shell. (2002) IEEEtran homepage on CTAN. [Online]. Tersedia: http://www.ctan.org/tex- archive/macros/latex/contrib/supported/IEEEtran/
[8] FLEXChip  Signal  Processor  (MC68175/D) ,  Motorola, 1996.
[9] “PDCA12-70  data  sheet,”  Opto  Speed  SA,  Mezzovico, Switzerland.
[10] A. Karnik, “Performance of TCP congestion control with rate  feedback:  TCP/ABR  and rate adaptive  TCP/IP,” M. Eng. thesis, Indian Institute of Science, Bangalore, India, Jan. 1999.
[11] J. Padhye, V. Firoiu, &D. Towsley, “A stochastic model of TCP  Reno  congestion  avoidance  and  control,”  Univ.  of
Massachusetts, Amherst, MA, CMPSCI Tech. Rep. 99-02, 1999.
[12] Wireless  LAN  Medium  Access  Control  (MAC)  and Physical  Layer  (PHY)  Specification ,  IEEE  Std.  802.11,
1997.