## SISTEM KONTROL DAN MONITORING TANAMAN HIDROPONIK BERBASIS INTERNET OF THINGS (IoT) MENGGUNAKAN NODEMCU ESP32
*Muh. Adrian Juniarta Hidayat 1 , Ahmad Zuli Amrullah 2
1,2) Program Studi Teknologi Informasi, Fakultas Teknik, Universitas Bumigora Jln. Ismail Marzuki No. 22, Mataram, Nusa Tenggara Barat m.adrian@universitasbumigora.ac.id, zuli@universitasbumigora.ac.id

## ABSTRACT
The rapid development of Internet of Things (IoT) technology makes its use even more widespread in various fields. IoT is a series of technologies that are combined to create  a  device  that  can  be  controlled  remotely  via  the  internet.  In  this  study,  IoT technology  is  applied  to  control  and  monitor  hydroponic  plants  using  one  of  the  IoT devices, the NodeMCU ESP32. The purpose of  this research is to  create an automatic nutrition system for  hydroponic plants by utilizing various sensors and monitoring the development  of  hydroponic  plants  remotely  via  the  internet  to  see  the  performance  of IoT technology in controlling and monitoring. The results of this study indicate that the application  of  IoT  technology  can  precisely  provide  nutrients  to  hydroponic  plants according  to  the  specified  time  and  can  transmit  data  accurately  and  in  real-time  via the internet and displayed on web applications that can be accessed from anywhere.
Keywords: internet of things (IoT), nodemcu esp32, hydroponic plants.

## ABSTRAK
Perkembangan  teknologi  Internet  of  Things  (IoT)  yang  semakin  pesat  membuat penggunaannya  pun  semakin  meluas  pada  berbagai  bidang.  IoT  merupakan  serangkaian teknologi yang dipadukan untuk menciptakan suatu peralatan yang dapat dikontrol secara jarak jauh  melalui  internet.  Pada  penelitian  ini,  teknologi  IoT  diterapkan  untuk  melakukan  kontrol dan monitoring pada tanaman hidroponik dengan menggunakan salah satu perangkat IoT yakni NodeMCU  ESP32.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  membuat  sistem  nutrisi  otomatis pada  tanaman  hidroponik  dengan  memanfaatkan  berbagai  sensor  dan  melakukan  pemantauan perkembangan tanaman hidroponik secara jarak jauh melalui internet untuk melihat unjuk kerja dari  teknologi  IoT  dalam  melakukan  kontrol  dan  monitoring.  Adapun  hasil  dari  penelitian  ini menunjukkan  bahwa  penerapan  teknologi  IoT  dapat  secara  tepat  dalam  melakukan  pemberian nutrisi pada tanaman hidroponik sesuai dengan waktu yang ditentukan dan dapat mengirimkan data secara akurat dan realtime melalui internet dan ditampilkan pada aplikasi web yang dapat diakses dari mana saja.
ISSN 2088-1770 (Print) ISSN 2503-3247 (Online)

## Jurnal

## Sains, Teknologi, Komputer, dan Manajemen S A I N T E K O M
Kata kunci: internet of things (IoT), nodemcu esp32, tanaman hidroponik.

## 1. PENDAHULUAN
Lahan  untuk  pertanian  atau perkebunan  pada  kota-kota  besar  di Indonesia sudah telah banyak berkurang dikarenakan  lahan  pertanian  banyak dikonversi  menjadi  lahan  industri  dan menjadi  lahan  permukiman  karena faktor ekonomi dan sosial, pertumbuhan ekonomi,  pertumbuhan  penduduk,  dan keterbatasan  sumber  daya  lahan.  Oleh karenanya,  metode  bercocok  tanam dengan  teknik  hidroponik  merupakan solusi  dalam  mengatasi  berkurangnya lahan  pertanian  dengan  menggunakan tempat-tempat  yang  tidak  digunakan atau  kosong  pada  daerah  perkotaan, seperti  atap  rumah,  dinding  pada bangunan, teras-teras rumah, balkon dan lainnya (Junaedi, 2015).
Masyarakat  di  daerah  perkotaan yang ingin mengimplementasikan metode  hidroponik  dalam  bercocok tanam memiliki kendala dalam mengontrol  dan  monitoring  kondisi tanaman mereka. Penduduk pada daerah perkotaan  cenderung  memiliki  kegiatan yang  padat,  sehingga  tidak  memiliki waktu  yang  banyak  untuk  memantau perkembangan tanaman hidroponik mereka  secara  langsung.  Hal  ini
menyebabkan  tidak  sedikit  dari  mereka yang gagal ketika mencoba melakukannya. Dengan permasalahan tersebut,  diperlukan  solusi  agar  dapat bercocok  tanam  dengan  baik  tanpa harus mengorbankan kesibukan lainnya. Salah  satu  teknik  bercocok  tanaman hidroponik yang modern ialah menggunakan teknologi IoT (Internet of Things)  (Crisnapati  et  al.,  2017).  IoT merupakan  seperangkat  alat  elektronika disertai  sensor  atau  gabungan  beberapa sensor, program komputer dan perangkat  digital yang saling terhubung satu  sama  lain  dan  berkomunikasi (Karumbaya & Satheesh, 2015). Dengan  menerapkan  IoT,  kita  dapat memangun  teknologi  yang  bekerja secara  jarak  jauh  yang  lebih  praktis untuk  dikontrol  kapanpun  (Gupta  & Johari,  2019).  Penerapan  IoT  dapat bekerja  dengan  sangat  baik  untuk membangun  sebuah  sistem  otomatis seperti  pada  sistem  pengairan  tanaman (Prasetyo et al., 2017). Adapun perangkat  keras  yang  digunakan  untuk membangun  alat  pemantauan  tanaman hidroponik bernama mikrokontroler NodeMCU. NodeMCU merupakan perangkat  keras  yang  dikembangkan
untuk  membantu  dalam  pembuatan produk  IoT.  NodeMCU  merupakan perkembangan  dari  perangkat  keras Arduino.  Perangkat  keras  NodeMCU memiliki  modul  wifi  yang  telah tertanam langsung pada papan sirkuitnya,  sehingga  dapat  terkoneksi dengan  wifi  tanpa  harus  menambah perangkat tambahan modul wifi (Alamsyah  et  al.,  2015).  Setelah didapatkan data dari sensor ke NodeMCU,  data  tersebut  akan  dikirim ke alamat hosting aplikasi web monitoring  dan  akan  ditampilkan  pada antarmuka Web.
Hosting  adalah  jasa  layanan internet yang menyediakan sumber daya penyimpanan secara online pada komputer server untuk disewakan sehingga memungkinkan organisasi atau individu menempatkan informasi di internet (Aziz & Tampati, 2015). Dapat dikatakan  bahwa  hosting  merupakan tempat yang digunakan untuk menyimpan  data  seperti  website  atau email  yang  dimiliki  alamat  domain tertentu  yang  dapat  diakses  secara online  melalui  internet  (Prahenusa  & Hardyanto,  2018).  Alasan  memilih menggunakan aplikasi web ialah karena praktis dalam hal akses secara langsung dari  mana  saja  dan  kapan  saja  dengan
menggunakan web browser dan koneksi internet.
Pada  penelitian  ini,  dibangun sistem  kontrol  dan  monitoring  tanaman hidroponik  secara  otomatis  berbasis Internet of Things menggunakan NodeMCU  ESP32.  Sistem  pemberian nutrisi  pada  tanaman  hidroponik  akan dikontrol  oleh  mikrokontroler  dengan memanfaatkan data dari suhu lingkungan  media  tanam  pada  tanaman hidroponik  seperti  sensor  suhu  dan sensor PH. Sensor PH digunakan untuk mengukur  kadar  keasaman  air  yang dibutuhkan  oleh  tanaman  hidroponik. Sedangkan  sensor  suhu  digunakan untuk  memantau  keadaan  suhu  di lingkungan sekitar tanaman hidroponik.

## 2. METODE
Pada penelitian ini, metode yang digunakan adalah pendekatan eksperimen  percobaan  dan  perbaikan secara  langsung  untuk  melihat  kinerja nodemcu esp32 dalam implementasinya pada  teknologi  IoT  dalam  sistem kontrol dan monitoring tanaman hidroponik.
Dalam melakukan penelitian ini, diperlukan  beberapa  alat  dan  bahan dalam  membangun  sistemnya,  baik  alat perangkat  keras  maupun  perangkat
lunak untuk membangun aplikasi monitoring nya.
2.1. Analisis Kebutuhan Sistem A. Kebutuhan Perangkat Keras Kebutuhan  perangkat  keras  antara lain:
1).  Komputer / Laptop
2).  Mikrokontroler NodeMCU
ESP32
3).  Sensor Suhu DS18B20
4).  Sensor PH MSP340
5).  Modul PH Probe
6).  PCB/ Breadboard
7).  Kabel Jumper
8).  Solenoid Valve 9).  Power Supply 12 Volt 10). DC Step Down 11). Modul Relay 12). Modem Internet
B. Kebutuhan Perangkat Lunak
Kebutuhan perangkat lunak
merupakan  aplikasi  yang  dibutuhkan dalam membangun antarmuka monitoring  berbasis  web  dan  untuk memprogram perangkat keras
NodeMCU.  Adapun  yang  dibutuhkan adalah sebagai berikut:
1).  Web Server 2).  Domain dan Hosting 3).  IDE Arduino
4).  Aplikasi Web Monitoring
5).  Text Editor

## 2.2. Desain Sistem
Dalam  membangun  sistem  ini, dibuat alur kerja secara keseluruhan dari perangkat  keras  dan  perangkat  lunak. Adapun  alur  kerja  dari  sistem  sebagai berikut:
Gambar 1. Diagram alur kerja sistem
Gambar  1.  menunjukkan  alur kerja  dari  sistem  yang  dibangun.  Pada sistem  tersebut,  NodeMCU  berperan sebagai  sentral  kontrol  pada  pemberian nutrisi untuk tanaman. Setiap data yang didapatkan  oleh  NodeMCU  dari  sensor akan  dikirimkan  ke  server  web  hosting agar  dapat  dilihat  oleh  pengguna melalui  antarmuka  aplikasi  web  yang disiapkan.  Pengguna  dapat  memantau data-data  akurat  kondisi  tanaman  dan perkembangan  proses  sistem  dalam memberikan  nutrisi  pada  tanaman secara  realtime  yang  dapat  diakses  dari mana  saja  dengan  koneksi  internet melalui aplikasi web yang disediakan.

## 2.3. Desain Perangkat Keras
Adapun  rancangan  rangkaian dari  perangkat  elektronika  dari  sistem yang dibangun sebagai berikut.
Gambar 2. Rangkaian perangkat elektronika
Gambar 2.
menunjukkan bagaimana desain rangkaian dari perangkat  keras  elektronik  dari  sistem yang  dibangun.  Pada  gambar  tersebut terlihat  sensor  suhu  dan  sensor  PH mengirimkan data analog dan kemudian data  tersebut  akan  diolah  di  NodeMCU ESP32  untuk  mengambil  tindakan selanjutnya.  Data-data  yang  didapatkan dari  sensor  tersebut  juga  nantinya  akan dikonversi  menjadi  data  digital  untuk dikirimkan  ke  web  server  agar  dapat ditampilkan pada aplikasi web monitoring yang
dibangun.
2.4. Flowchart Sistem
Alur  kerja  dari  sistem  yang dibangun ditunjukkan pada diagram alir dibawah ini.
Gambar 3. Flowchart sistem Gambar  3.  merupakan  diagram alir  cara  kerja  sistem  dalam  memberi nutrisi  dan  mengirimkan  data  ke  web server.  Pada  diagram  tersebut  terlihat pertama-tama saat sistem baru dijalankan, sensor akan mengambil data masing-masing.  Sensor  suhu  akan mengambil  data  suhu  dan  mengirimkan hasilnya  ke  NodeMCU.  Sedangkan sensor  PH  akan  mengambil  dan mengirimkan data nilai PH ke NodeMCU.
NodeMCU kemudian akan memproses  data-data  tersebut  dengan mengkonversi  data  dari  bentuk  semula analog  ke  bentuk  digital.  Fungsi NodeMCU  disini  berperan  sebagai pengontrol  pemberian  nutrisi  pada tanaman  yakni  kalium  Hidroksida  dan Asam Fosfat. NodeMCU akan melakukan proses pengecekan nilai PH, apabila  nilai  PH  yang  didapatkan kurang  dari  sama  dengan  tujuh,  maka NodeMCU  akan  mengirim  instruksi
untuk  membuka  selenoid  yang  berisi nutrisi Kalium Hidroksida untuk menaikkan  kadar  PH.  Sedangkan  jika nilai  PH  yang  didapatkan  lebih  dari sama dengan sembilan, NodeMCU akan memberi  instruksi  untuk  membuka selenoid  valve  yang  berisi  Asam  Fosfat untuk menurunkan kadar PH.
Setelah  proses  tersebut  selesai,
NodeMCU  akan  mengirimkan  data tersebut  ke  web  server  sebagai  update data  terbaru  untuk  ditampilkan  di aplikasi web. Data-data tersebut selanjutnya akan di proses di web server untuk  ditampilkan  dalam  bentuk  grafik kepada  pengguna.  Proses  ini  akan berlanjut secara periodik setiap satu jam sekali  untuk  memantau  kondisi  nutrisi tanaman serta mengirimkan update data nya ke web server.

## 2.5. Desain Perangkat Lunak Aplikasi Web
Untuk  menampilkan  data  yang didapatkan  dari  perangkat  NodeMCU ESP32,  sebuah  aplikasi  web  dibangun sebagai  media  antarmuka  monitoring data tersebut.
Adapun
dalam
pengembangan perangkat lunak aplikasi web melalui beberapa tahapan berikut.

## 2.5.1. Perancangan Antarmuka Aplikasi Web
Antarmuka  aplikasi  web  yang akan  dibangun  memiliki  beberapa halaman yakni halaman utama, halaman nilai suhu dan halaman nilai pH.

## Gambar 4. Rancangan desain halaman utama web
Gambar 4. merupakan rancangan desain  antarmuka untuk  halaman  utama aplikasi  web yang  akan  dibangun.  Pada halaman  tersebut  akan  ditampilkan menu yang dapat dipilih pengguna pada bagian layout sebelah  kiri  serta  gambar grafik  kondisi  suhu  berdasarkan  waktu dan  nilai  pH  berdasarkan  waktu  pada bagian layout sebelah kanan.
Gambar 5. Rancangan desain halaman data suhu aplikasi web
Gambar 5. merupakan rancangan desain  antarmuka  untuk  halaman  data suhu  pada  aplikasi  web  yang  akan dibangun.  Pada  halaman  tersebut,  akan ditampilkan  gambar  grafik  serta  tabel nilai suhu lengkap beserta waktu update
data yang terkirim ke server basis data.
Gambar 6. Rancangan desain halaman data suhu aplikasi web
Gambar  6.  ialah  rancangan desain  antarmuka  untuk  halaman  data nilai  pH  serta  status  aksi  sistem  pada aplikasi  web yang  akan  dibangun. Pada halaman  tersebut,  akan  ditampilkan gambar  grafik  serta  tabel  nilai  suhu lengkap beserta waktu update data yang terkirim ke server basis data. 2.5.2. Perancangan Basis Data
Basis data yang digunakan untuk aplikasi  web  ini  adalah  basis  data MySQL.  Adapun  basis  datanya  terdiri dari  dua  buah  tabel  yakni  table  data suhu dan tabel data nilai PH.
Tabel 1. Tabel Basis Data Suhu
No Attribut Tipe Ket 1 id integer Sebagai id data 2 suhu integer Data nilai suhu 3 waktu timestamp Waktu pembaruan nilai suhu
Tabel  1.  menunjukkan  tabel untuk  menyimpan  data  suhu.  Tabel tersebut  terdiri  dari  3  field  yakni  id, suhu  dan  waktu.  Id  digunakan  sebagai pengenal  data,  suhu  digunakan  untuk menyimpan  data  suhu  dan  waktu digunakan untuk menyimpan data kapan waktu  update  data  tersebut  ke  web server.
Tabel 2. Tabel Basis Data PH No  Attribut Tipe Ket 1 id integer Sebagai id data 2 ph integer Data Nilai ph 3 waktu timestamp Waktu pembaruan nilai suhu
Tabel  2.  menunjukkan  tabel untuk  menyimpan  data  nilai  ph.  Tabel tersebut  terdiri  dari  3  field  yakni  id,  ph dan  waktu.  Id  digunakan  sebagai pengenal  data,  ph  digunakan  untuk menyimpan  data  nilai  ph  dan  waktu digunakan untuk menyimpan data kapan waktu update data  tersebut  ke  web server.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  dari  penelitian  ini  akan ditunjukkan bagaimana kinerja
teknologi Internet  of  Things  (IoT) sebagai  sistem  kontrol  dan  monitoring pada tanaman hidroponik.
3.1. Halaman Utama Web
Pada halaman ini akan ditampilkan  data  suhu  dan  ph  dalam bentuk grafik.
Gambar 7. Halaman utama aplikasi web
Gambar  7.  merupakan  halaman utama  dari  aplikasi  web  pemantauan tanaman  hidroponik  yang  telah  dibuat untuk melihat kondisi tanaman hidroponik. Pada halaman utama tersebut  akan  ditampilkan  grafik  nilai suhu dan nilai pH yang dikirimkan oleh NodeMCU  ke  server  web.  Pembaruan data  akan  dikirimkan  secara  berkala setiap 30 menit oleh perangkat NodeMCU  yang  telah  dibuat.  Setiap data  terbaru  akan  disimpan  ke  dalam basis  data  server  web  dan  ditampilkan pada halaman web.

## 3.2. Halaman Data Suhu
Pada halaman ini akan ditampilkan  data  nilai  suhu  saja  dalam bentuk tabel dan grafik.
Gambar 8. Halaman nilai suhu
Gambar  8.  merupakan  halaman untuk  menampilkan  nilai  suhu  saja. Pada  gambar  tersebut  terlihat  bahwa pada  halaman  suhu  akan  ditampilkan data  suhu  dalam  bentuk  grafik  dan tabel.   Pembaruan  data  suhu  akan dikirimkan  secara  terus  menerus  setiap 30  menit  oleh  NodeMCU.  Setiap  data terbaru  akan  ditampilkan  pada  halaman tersebut.
Tabel 3. Data kondisi suhu tanaman
berdasarkan waktu. ID Waktu Suhu 1 2021-01-07, 13:10:10 25.3 2 2021-01-07, 13:40:20 25.8 3 2021-01-07, 14:10:18 27.2 4 2021-01-07, 14:40:13 26.6 … … …
Pada  Tabel  3.  terlihat  data pelaporan otomatis yang dilakukan oleh sistem  melalui  internet  yang  dikirim  ke server  dan  ditampilkan  pada  halaman aplikasi web.

## 3.3. Halaman Data pH
Pada halaman ini akan ditampilkan  data  nilai  pH  saja  dalam bentuk  tabel  dan  grafik  pada  aplikasi web monitoring yang telah dirancang.

## Gambar 9. Halaman nilai pH
Gambar  9.  merupakan  halaman untuk  menampilkan  nilai  pH  saja.  Pada gambar  tersebut  terlihat  bahwa  pada halaman pH akan ditampilkan data nilai pH  dalam  bentuk  grafik  dan  tabel. Pembaruan data nilai pH akan dikirimkan  secara  terus  menerus  setiap 30  menit  oleh  NodeMCU.  Setiap  data terbaru  akan  ditampilkan  pada  halaman ini.
Tabel 4. Data kondisi PH dan status sistem berdasarkan waktu ID Waktu PH Status 1 2021-01-07, 13:10:10 7.2 normal 2 2021-01-07, 13:40:20 7.0 kalium hydroxide added 3 2021-01-07, 14:10:18 8.5 normal 4 2021-01-07, 14:40:13 8.9 normal … … … …
Pada  Tabel  4.  terlihat  data pelaporan  kondisi  pH tanaman dan aksi otomatis  yang  dilakukan  sistem  sesuai dengan  kondisi  tanaman.  Data  tersebut didapat  dari  sistem  yang  diintegrasikan dengan  tanaman  yang  kemudian  secara otomatis dikirim ke server dan ditampilkan pada halaman aplikasi web.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  perancangan dan  implementasi Internet  of  Things (IoT) pada tanaman hidroponik menggunakan NodeMCU ESP32,
didapatkan  hasil  bahwa  penggunaan NodeMCU  ESP32  sebagai  alat  kontrol untuk  pemberian  nutrisi  pada  tanaman hidroponik  dapat  bekerja  dengan  baik sesuai dengan yang diharapkan. NodeMCU  ESP32  dapat  bekerja  sesuai dengan rancangan baik dalam melakukan  kontrol  pemberian  nutrisi maupun  dalam  pengiriman  data  ke  web server. Adapun sedikit kekurangan yaitu update  data  yang  terkadang  terjadi perlambatan dikarenakan koneksi internet  pada  sisi  NodeMCU  yang terkadang mengalami perlambatan, sehingga waktu pengiriman data terkadang  sedikit  berbeda.  Namun demikian  perbedaan  waktunya  tidak terlalu  signifikan.  Secara  keseluruhan
sistem  sudah  bekerja  dengan  baik  dan sesuai dengan rancangan.

## DAFTAR PUSTAKA
Alamsyah,  Ardi,  A,  &  Faisal,  N  2015. ‘Perancangan dan Penerapan Sistem Kontrol Peralatan Elektronik  Jarak  Jauh  Berbasis Web’, Jurnal Mekanikal, 6(2), 577- 584. Aziz,  A  &  Tampati,  T  2015,  ‘Analisis Web  Server  untuk  Pengembangan Hosting Server Institusi: Perbandingan  Kinerja  Web  Server Apache dengan Nginx’, Multinetics, vol. 1. no2, pp 12-20. Crisnapati,  N,  Wardana,  K,  Aryanto,  I, K,  A,  A,  &  Hermawan,  A.  2017, ‘Hommons: Hydroponic
management and monitoring system for  an  IOT  based  NFT  farm  using web  technology’ ,  5th  International Conference  on  Cyber  and  IT Service.
Gupta, K & Johari, R 2019, ’IOT based Electrical  Device  Surveillance  and Control  System’, 4th  International Conference  on  Internet  of  Things:
Smart Innovation and Usages (IoT- SIU), 1–5. Junaedi,  A  2015,  ‘ Internet  of  Things ,
Sejarah teknologi dan penerapannya’, Internet  of  Things , Sejarah teknologi dan penerapannya, vol. 1, p. 3. Karumbaya  A,  &  Satheesh,  G  2015, ‘IoT Empowered Real Time Environment  Monitoring  System’ , International  Journal  of  Computer
Applications, 129, 30-32.
Prahenusa,  R,  Hardyanto,  H  2018, ‘Penerapan  Teknologi  IoT  pada
Tanaman Hidroponik menggunakan Arduino  dan  Blynk  Android’, Jurnal Dinamika Informatika Volume 7, No 2. Prasetyo,  A,  Nurhasan,  U  &  Lazuardi,
G  2017,  ‘Implementasi  IoT  pada Sistem  Monitoring  dan  Pengendali Sirkulasi  Air’,  Jurnal  Informatika Polinema.