## Implementasi Teknologi Sensor Multi-Parameter untuk Optimalisasi Penyiraman Tanaman Berbasis IoT
1 Gunawan Budi Sulistyo, 2 Tri Wahyudi
1,2 Program Studi Sistem Informasi Fakultas Teknik dan Informatika, Universitas Bina Sarana Informatika Email: 1 gunawan.gnw@bsi.ac.id, 2 tri.twi@bsi.ac.id

## ABSTRAK
The agricultural sector is crucial for sustaining human life, yet it faces challenges in optimizing resource use and enhancing efficiency. This research addresses the issue by developing an automatic plant watering system  based  on  the  Internet  of  Things  (IoT)  using  multi-parameter sensor technology. The system integrates moisture, temperature, pH, and nutrient sensors to provide comprehensive and accurate data about soil  conditions,  ensuring  precise  and  effective  irrigation.  The implemented  IoT-based  system  demonstrated  a  40%  reduction  in water usage compared to manual methods and significantly improved plant  health  and  growth.  The  novelty  of  this  research  lies  in  the integration  of  diverse  sensors  into  a  single  automated  irrigation system,  offering  a  more  complete  understanding  of  plant  needs  and enhancing smart agriculture practices.
Keyword: Internet of Things (IoT)
Multi-parameter sensors nutrient sensor smart agriculture
plant health
Corresponding Author: Gunawan Budi Sulistyo, Program Studi Sistem Informasi, Universitas Bina Sarana Informatika, Jl. Ringroad Barat, Gamping Kidul, Ambarketawang, Kec. Gamping, Kabupaten Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta 55184 Email: gunawan.gnw@bsi.ac.id

## 1. PENDAHULUAN
Pertanian  merupakan  sektor  yang  sangat  penting  dalam  menopang  kehidupan manusia  [1].  Seiring dengan perkembangan teknologi, upaya untuk meningkatkan produktivitas dan efisiensi dalam sektor pertanian menjadi semakin krusial. Salah satu inovasi yang muncul adalah penerapan teknologi Internet of Things (IoT) dalam  sistem  penyiraman  tanaman  [2].  IoT  memungkinkan  berbagai perangkat  untuk  saling  berkomunikasi dan berbagi data, sehingga proses penyiraman dapat dilakukan secara otomatis dan lebih efisien.
Namun,  penggunaan  teknologi  IoT  pada  sistem  penyiraman  tanaman  saat  ini  masih  menghadapi beberapa tantangan. Salah satunya adalah keterbatasan jenis sensor yang digunakan. Kebanyakan penelitian sebelumnya  hanya  menggunakan  satu  atau  dua  jenis  sensor,  seperti  sensor  kelembaban  tanah  [3],  tanpa mempertimbangkan  parameter  lingkungan  lainnya  yang  juga  berpengaruh  terhadap  kebutuhan  air  tanaman. Penggunaan  sensor  multi-parameter  yang  dapat  mendeteksi  kelembaban  tanah,  suhu,  pH  tanah,  dan  nutrisi tanah secara bersamaan dapat memberikan data yang lebih komprehensif dan akurat untuk mengoptimalkan penyiraman tanaman.
Studi  terbaru  menunjukkan  bahwa  penggunaan  teknologi  sensor  multi-parameter  dapat  secara signifikan  meningkatkan  efisiensi  penggunaan  air  dan  kesehatan  tanaman  [4].  Selain  itu,  implementasi teknologi ini juga memungkinkan deteksi dini terhadap kondisi stres pada tanaman, sehingga tindakan korektif dapat dilakukan lebih cepat [5].
Implementasi  teknologi  sensor  multi-parameter  juga  mendukung  konsep  pertanian  presisi,  yang bertujuan  untuk  mengoptimalkan  input  pertanian  (seperti  air,  pupuk,  dan  pestisida)  berdasarkan  kebutuhan spesifik tanaman [6]. Dengan data yang diperoleh dari berbagai sensor, sistem dapat menyesuaikan penyiraman
secara  real-time  sesuai  dengan  kondisi  aktual  di  lapangan.  Hal  ini  tidak  hanya  meningkatkan  efisiensi penggunaan sumber daya, tetapi juga dapat meningkatkan hasil panen dan kualitas produk pertanian [7].
Dalam konteks ini, penelitian ini bertujuan untuk mengkaji lebih lanjut implementasi teknologi sensor multi-parameter  dalam  sistem  penyiraman  tanaman  berbasis  IoT.  Melalui  pendekatan  ini,  diharapkan  dapat dihasilkan sistem penyiraman yang lebih efisien dan efektif, serta memberikan kontribusi signifikan terhadap peningkatan produktivitas pertanian.
Penelitian  tentang  sistem  penyiraman  tanaman  berbasis IoT telah  banyak  dilakukan.  Putra  (2023) mengembangkan sistem penyiraman otomatis menggunakan sensor kelembaban tanah dengan mikrokontroler Arduino  Uno,  yang  mampu  mengotomatisasi  proses  penyiraman  berdasarkan  tingkat  kelembaban  yang terdeteksi [8]. Penelitian lain oleh Ridwan dkk (2022) memperkenalkan penggunaan sensor kelembaban YL69 berbasis Arduino Uno R3 untuk menyiram tanaman secara otomatis, menunjukkan hasil yang efektif dalam menjaga kelembaban tanah [9] .
Meskipun  demikian, penelitian-penelitian  tersebut  umumnya  masih  terbatas  pada  penggunaan  satu jenis sensor. Penelitian terbaru oleh Novianto dkk (2021) mulai mengintegrasikan lebih banyak jenis sensor untuk  meningkatkan  akurasi  data,  namun  masih  terbatas  pada  parameter  kelembaban  dan  cahaya  [10]. Penggunaan  sensor multi-parameter yang  mencakup  suhu,  pH,  dan  nutrisi  tanah  masih  jarang  ditemukan, padahal  hal  ini  sangat  penting  untuk  mengoptimalkan  pertumbuhan  berbagai  jenis  tanaman  dalam  kondisi lingkungan yang berbeda-beda.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengembangkan  sistem  penyiraman  tanaman  otomatis  berbasis IoT yang menggunakan teknologi sensor multi-parameter . Sistem ini akan dirancang untuk mendeteksi berbagai parameter  penting  seperti  kelembaban  tanah,  suhu,  pH,  dan  nutrisi  tanah.  Dengan  demikian,  sistem  ini diharapkan  dapat  memberikan  data  yang  lebih  akurat  dan  komprehensif,  sehingga  dapat  mengoptimalkan penyiraman tanaman secara lebih efektif dan efisien. Selain itu, penelitian ini juga akan mengevaluasi kinerja dan  efisiensi  sistem  penyiraman  otomatis  ini  dalam  berbagai  kondisi  lingkungan  dan  untuk  berbagai  jenis tanaman.  Dengan  adanya  penelitian  ini,  diharapkan  dapat  memberikan  kontribusi  signifikan  dalam pengembangan  teknologi  pertanian  cerdas  ( smart  agriculture ),  meningkatkan  produktivitas  dan  efisiensi pertanian, serta mengurangi penggunaan air secara berlebihan melalui penyiraman yang lebih terkontrol dan terukur.

## 2. METODE PENELITIAN Bahan dan Materi
Penelitian  ini  menggunakan  berbagai  bahan  dan  materi  untuk  mengembangkan  sistem  penyiraman tanaman otomatis berbasis Internet of Things (IoT) dengan teknologi sensor multi-parameter. Berikut adalah rincian bahan dan materi yang digunakan:
1. Perangkat Keras :
a) Mikrokontroler : Arduino Uno R3
b) Sensor Kelembaban Tanah : YL69
c) Sensor Suhu : DS18B20
d) Sensor pH Tanah : Analog pH Sensor/Meter Pro Kit
e) Sensor Nutrisi Tanah : TCS3200 Color Sensor (untuk mendeteksi kandungan nutrisi)
f) Pompa Air : Pompa air mini DC 12V
g) Relay : Relay module 5V
h) Modul WiFi : ESP8266
i) Layar LCD : 16x2 LCD display
j) Smartphone : Untuk aplikasi monitoring menggunakan Blynk
Gambar 1. Rangkaian IoT smart system
2. Perangkat Lunak :
a) Arduino IDE : Untuk pemrograman mikrokontroler
b) Blynk App : Untuk monitoring dan kontrol melalui smartphone
Gambar 2. Software Arduino IDE

## Metodologi Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  melalui  beberapa  tahapan  yang  meliputi  perancangan  sistem,  pembuatan perangkat, pengujian, dan analisis data. Metode penelitian dijelaskan secara detail sebagai berikut:
1. Perancangan Sistem :
a) Menentukan kebutuhan perangkat keras dan perangkat lunak.
b) Merancang skema sistem penyiraman otomatis.
c) Membuat flowchart alur penelitian.
2. Pembuatan Perangkat :
a) Mengintegrasikan sensor-sensor dengan mikrokontroler.
b) Menghubungkan modul WiFi untuk komunikasi data ke aplikasi smartphone.
c) Merakit  sistem  penyiraman  otomatis  dan  memastikan  semua  komponen  berfungsi  dengan baik.
3. Pemrograman dan Pengujian :
a) Menulis kode program untuk mikrokontroler menggunakan Arduino IDE.
b) Menguji setiap sensor secara individu untuk memastikan akurasi pembacaan data.
c) Melakukan pengujian sistem secara keseluruhan dalam kondisi lingkungan yang berbeda.
4. Implementasi dan Monitoring :
a) Mengimplementasikan sistem pada tanaman uji.
b) Menggunakan aplikasi Blynk untuk memantau kondisi tanah dan aktivitas penyiraman.
c) Mengumpulkan data dari sistem selama periode waktu tertentu.
5. Analisis Data :
a) Menganalisis data yang dikumpulkan untuk menilai kinerja sistem.
b) Membandingkan hasil penyiraman otomatis dengan metode manual.
c) Mengevaluasi efisiensi penggunaan air dan kesehatan tanaman.
Gambar 3. Tampilan pada aplikasi Blynk

## Flowchart Alur Penelitian
Berikut adalah flowchart yang menggambarkan alur penelitian secara keseluruhan:
Gambar 4 . Flowchart alur penelitian
Dengan menggunakan metodologi ini, diharapkan hasil penelitian dapat diulang dan direproduksi oleh peneliti lain, serta memberikan kontribusi nyata dalam pengembangan teknologi pertanian berbasis IoT.

## 3. HASIL DAN ANALISIS Hasil Penelitian
Penelitian ini menghasilkan sistem penyiraman tanaman otomatis berbasis Internet of Things (IoT) yang menggunakan teknologi sensor multi-parameter. Sistem ini terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu mikrokontroler Arduino Uno R3, sensor kelembaban tanah YL69, sensor suhu DS18B20, sensor pH tanah, sensor nutrisi tanah TCS3200, modul WiFi ESP8266, pompa air, relay, dan layar LCD.

## Pengujian Sistem
1. Pengujian Sensor Kelembaban Tanah :
a) Sensor  kelembaban  tanah  YL69  berhasil  mendeteksi  kadar  kelembaban  dengan  akurasi tinggi.
b) Hasil pembacaan sensor dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil pembacaan Sensor
Kondisi Tanah Nilai Kelembaban (0-1023) Tanah Kering 300 Tanah Lembab 600 Tanah Basah 900
2. Pengujian Sensor Suhu :
a) Sensor suhu DS18B20 mampu mendeteksi suhu tanah dengan tepat.
b) Pembacaan suhu tanah dalam berbagai kondisi dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Suhu tanah Kondisi Tanah Suhu (°C) Pagi Hari 25.3 Siang Hari 30.1 Malam Hari 23.8
3. Pengujian Sensor pH Tanah :
a) Sensor pH tanah menunjukkan tingkat keasaman tanah yang akurat.
b) Hasil pengujian pH tanah dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. pH Tanah Sampel Tanah pH Tanah Asam 5.5 Tanah Netral 7.0 Tanah Basa 8.2
4. Pengujian Sensor Nutrisi Tanah :
a) Sensor TCS3200 berhasil mendeteksi kandungan nutrisi dalam tanah.
b) Hasil pengujian nutrisi tanah dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Pengujian Nutrisi Kondisi Tanah Indikator Nutrisi (AU) Nutrisi Rendah 150 Nutrisi Sedang 300 Nutrisi Tinggi 450

## Implementasi dan Monitoring
Sistem penyiraman  otomatis diimplementasikan pada  tanaman uji  selama  periode 30  hari.  Selama implementasi, data kelembaban tanah, suhu, pH, dan nutrisi tanah dikumpulkan secara real-time dan dikirim ke aplikasi Blynk untuk monitoring.

## Analisis Data
1. Efisiensi Penyiraman :
a) Sistem  penyiraman  otomatis  menunjukkan  efisiensi  penggunaan  air  yang  lebih  tinggi dibandingkan metode manual.
b) Rata-rata penggunaan air harian dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Penggunaan air Metode Penyiraman Rata-rata Penggunaan Air (liter/hari) Manual 20 Otomatis (IoT) 12
2. Kesehatan Tanaman :
a) Tanaman  yang  disiram  menggunakan  sistem  otomatis  menunjukkan  pertumbuhan  yang lebih baik.
b) Tingkat pertumbuhan tanaman dapat dilihat pada Gambar 5
Gambar 5. Pertumbuhan tanaman

## Pembahasan
1. Keakuratan Sensor :
a) Sensor  multi-parameter  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  terbukti  akurat  dalam mendeteksi berbagai kondisi tanah.
b) Integrasi  sensor  kelembaban,  suhu,  pH,  dan  nutrisi  tanah  memberikan  data  yang komprehensif, memungkinkan penyiraman yang lebih efektif.
2. Efisiensi Penggunaan Air :
a) Sistem penyiraman otomatis berbasis IoT menunjukkan pengurangan penggunaan air yang signifikan.
b) Hal ini penting untuk menjaga keberlanjutan sumber daya air dan mendukung pertanian yang lebih efisien.
3. Kesehatan dan Pertumbuhan Tanaman :
a) Data  menunjukkan  bahwa  tanaman  yang  disiram  menggunakan  sistem  otomatis  tumbuh lebih cepat dan lebih sehat.
b) Penyiraman yang lebih terkontrol dan sesuai kebutuhan tanaman membantu meningkatkan produktivitas pertanian.
4. Keterbatasan dan Saran Pengembangan :
a) Penelitian ini masih memiliki keterbatasan dalam hal cakupan jenis tanaman yang diuji.
b) Penelitian lanjutan dapat dilakukan dengan menguji sistem pada berbagai jenis tanaman dan kondisi lingkungan yang lebih beragam.

## 4. KESIMPULAN
Penelitian  ini  berhasil  mengembangkan  sistem  penyiraman  tanaman  otomatis  berbasis Internet  of Things (IoT) menggunakan teknologi sensor multi-parameter yang mencakup sensor kelembaban tanah, suhu, pH,  dan  nutrisi  tanah.  Sistem  ini  telah  diuji  dan  menunjukkan  hasil  yang  signifikan  dalam  meningkatkan efisiensi penggunaan air serta kesehatan dan pertumbuhan tanaman. Secara keseluruhan, sistem penyiraman otomatis yang dikembangkan mampu mengurangi penggunaan air hingga 40% dibandingkan dengan metode penyiraman manual, menunjukkan bahwa sistem ini mampu mengoptimalkan penggunaan air sesuai kebutuhan tanaman berdasarkan data sensor yang komprehensif. Selain itu, tanaman yang disiram menggunakan sistem otomatis ini menunjukkan pertumbuhan yang lebih cepat dan lebih sehat dibandingkan dengan tanaman yang disiram secara manual, yang mengindikasikan bahwa sistem ini mampu mempertahankan kondisi tanah yang optimal,  berkontribusi  pada  kesehatan  tanaman  yang  lebih  baik.  Penggunaan  sensor multi-parameter memungkinkan  pengumpulan  data  yang  lebih  akurat  dan  komprehensif  mengenai  kondisi  tanah,  sehingga penyiraman  dapat  dilakukan  secara  lebih  tepat  dan  efektif.  Integrasi  sistem  penyiraman  otomatis  dengan aplikasi IoT  (Blynk) juga  memungkinkan  monitoring  dan  kontrol  secara  real-time  melalui  smartphone, memberikan kemudahan bagi petani dalam mengelola penyiraman tanaman tanpa harus berada di lokasi, serta meningkatkan efisiensi dan fleksibilitas dalam manajemen pertanian. Penelitian ini juga menawarkan kebaruan dengan mengintegrasikan berbagai jenis sensor dalam satu sistem penyiraman otomatis, yang jarang ditemukan dalam penelitian sebelumnya, memberikan data yang lebih lengkap dan akurat, yang belum banyak diterapkan dalam sistem penyiraman otomatis berbasis IoT.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  yang  sebesar-besarnya  kepada  semua  pihak  yang  telah memberikan dukungan dan bantuan dalam pelaksanaan penelitian ini.

## REFERENSI
[1] M. Walid, H. dan A. Fikri, “PENGEMBANGAN SISTEM IRIGASI PERTANIAN BERBASIS INTERNET OF THINGS (IoT),” Jurnal Mnemonic, vol. 5, no. 1, pp. 31-38, 2022.
[2]   M. I. Hasani dan S. Wulandari, “Implementasi Internet of Things (IoT) Pada Sistem Otomatisasi Penyiraman Tanaman Berbasis Mobile,” ILKOMNIKA: Journal of Computer Science and Applied Informatics, vol. 5, no. 3, pp. 149-161, 2023.
[3]   N. Effendi, W. Ramadhani, F. Farida dan M. Dimas, “Perancangan sistem penyiraman tanaman otomatis menggunakan sensor kelembapan tanah berbasis IoT,” Jurnal Computer Science and Information Technology (CoSciTech), vol. 3, no. 2, pp. 91-98, 2022.
[4]   N. R. D, J. J. J, T. A, R. G, S. K, P. S, S. P. k. D dan M. A, “MULTI-PARAMETER SENSOR BASED AUTOMATION,” dalam E3S Web of Conferences 399, 04016 (2023), ICONNECT-2023 , India, 2023.
[5]   K. R, S. T dan P. J, “Automated machine learning based plant stress detection system,” dalam Materials Today: Proceedings , India, 2021.
[6]   “Monitoring Curah Hujan dan Kelengasan Tanah Lahan Pertanian Menggunakan Sensor Berbasis,” AGROTECHNO, vol. 6, no. 1, pp. 25-31, 2021.
[7]   A. Hafia, M. Benbrahim dan M. Nabil Kabbaj, “IoT-based smart irrigation management system using real-time data,” International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), vol. 13, no. 6, pp. 7078-7088, 2023.
[8]   N. F. Putra, H. Yuana dan S. Kirom, “RANCANG BANGUN PURWARUPA ALAT PENYIRAM TANAMAN BELIMBING OTOMATIS MENGGUNAKAN ARDUINO UNO DENGAN SENSOR KELEMBABAN TANAH,” JATI (Jurnal Mahasiswa Teknik Informatika), vol. 7, no. 5, pp. 3625- 3530, 2023.
[9]   M. Y. Ridwan, L. Nurpulaela dan I. A. Bangsa, “Pengaplikasian Sistem IOT Pada Alat Penyiram Tanaman Otomatis Berbasis Arduino Nano,” JE-UNISLA, vol. 7, no. 1, pp. 26-31, 2022.
[10]  A. D. Novianto, I. N. Farida dan J. Sahertian, “Alat Penyiram Tanaman Otomatis Berbasis IoT Menggunakan Metode Fuzzy Logic,” dalam SEMNAS INOTEK (Seminar Nasional Inovasi Teknologi) , Kediri, 2021.

## BIBLIOGRAPHY OF AUTHORS
Gunawan Budi Sulistyo, Penerapan Sistem Smart Garden Berbasis Internet of Things pada Tanaman Anggrek di Kelompok Wanita Tani Indah Lestari, JPPM (Jurnal Pengabdian dan Pemberdayaan Masyarakat) 8 (1), 75-84 2024, Implementasi Sistem Informasi Portal Berita Koperasi Konsumen Waluyo Sejati Berbasis Web Jurnal Abdimas PHB: Jurnal Pengabdian Masyarakat Progresif Humanis 2024, Pemanfaatan Internet of Things (IOT) untuk Monitoring Tumbuh Kembang Tanaman Anggrek, Penamas: Journal of Community Service 3 (2), 95-106
2023, Sistem Informasi Pembayaran SPP Pada SMK Maarif 1 Kalibawang Berbasis Web, Bianglala Informatika 11 (2) 2023, Stunting Early Warning Application Using KNN Machine Learning Method  Jurnal Riset Informatika 5 (3), 373-378 2023
Tri  Wahyudi,  Seorang  Dosen  Pada  Prodi  Sistem  Informasi  Fakultas  Teknik  dan  Informatika Kampus Univerasitas Bina Sarana Informatika (UBSI)