## SMART INDOOR HYDROPONIC GARDEN USING INTERNET OF THINGS

## Deosa Putra Caniago
Fakultas Teknologi Informasi, Program Studi Teknik Komputer Institut Teknologi Batam Email: deozaofficial@gmail.com

## M Abrar Masril
Fakultas Teknologi Informasi, Program Studi Teknik Komputer Institut Teknologi Batam Email: abrar@iteba.ac.id

## ABSTRAK
Pertumbuhan teknologi telah memiliki dampak signifikan pada sektor pertanian, termasuk metode budidaya hidroponik. Menurut Riset Kesehatan Dasar (Riskesdas) yang dilakukan oleh Kemenkes, 90%  masyarakat  Indonesia  mengalami  kekurangan  konsumsi  sayuran.  WHO  merekomendasikan kebutuhan  konsumsi  sayur  harian  untuk  setiap  orang  dewasa  sekitar  400  gram,  yang  dapat terpenuhi  melalui  taman  hidroponik  dalam  ruangan.  Namun,  budidaya  hidroponik  membutuhkan pemantauan  dan  pengendalian  yang  intensif,  menjadi  kendala  bagi  masyarakat  perkotaan  yang sibuk  akan  bekerja.  Oleh  karena  itu,  Salah  satu  solusi  untuk  mengatasi  masalah  dalam  budidaya hidroponik adalah memanfaatkan teknologi Internet of Things (IoT) dan menggunakan Real-time Clock (RTC)  untuk  menciptakan  sistem Smart  Indoor  Hydroponic  Garden yang  memungkinkan pengendalian  pH  air  dan  suhu  ruangan  secara  real-time  menggunakan  sensor  kualitas  air.  Sistem ini  dapat  dimanfaatkan  oleh  individu  perkotaan  yang  tidak  memiliki  lahan  terbuka,  sehingga mereka dapat memenuhi kebutuhan sayuran harian langsung dari rumah.
Kata kunci: hidroponik, internet of things, real-time clock, sensor kualitas air

## ABSTRACT
The  growth  of  technology  has  had  a  significant  impact  on  the  agricultural  sector,  including  the method of hydroponic cultivation. According to the Basic Health Research (Riskesdas) conducted by  the  Ministry  of  Health,  90%  of  the  Indonesian  population  lacks  sufficient  vegetable consumption.  The  World  Health  Organization  (WHO)  recommends  a  daily  vegetable  intake  of around 400 grams for adults, which can be fulfilled through indoor hydroponic gardens. However, hydroponic  cultivation  requires  intensive  monitoring  and  control,  posing  a  challenge  for  busy urban  communities.  Therefore,  one  solution  to  address  the  challenges  in  hydroponic  farming  is leveraging  Internet  of  Things  (IoT)  technology  and  utilizing  Real-time  Clock  (RTC)  to  create  a Smart  Indoor  Hydroponic  Garden  system  that  enables  real-time  control  of  water  pH  and  room temperature using temperature sensors and water quality sensors. This system can be utilized by urban individuals who lack access to open land, allowing them to meet their daily vegetable needs directly from home.
Keywords: hydroponics, internet of things, real-time clock, water quality sensors

## 1. PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  telah  memasuki  seluruh  aspek  kehidupan  termasuk  dalam  bidang pertanian atau agricultur yang dimanfaatkan oleh petani, pengusaha perkebunan hingga perorangan. Hidroponik merupakan salah satu metode budidaya tanaman yang memanfaatkan media air bukan media lahan tanah, sehingga dalam penerapannya mengedepankan kebutuhan akan nutrisi tanaman. Metode hidroponik menjadi efisien dalam penerapan pada daerah dengan ruang hijau yang terbatas seperti diperkotaan [1].
Teknologi Internet of Things (IoT) merupakan konsep dalam komunikasi antar perangkat yang terhubung  dalam  suatu  jaringan internet ,  sehingga  komunikasi  dalam  bertukar  informasi  dapat dilakukan  pada  jangkauan  yang  tidak  terbatas  selama  berada  dalam  suatu  jaringan internet [2]. Teknologi  IoT  dapat  diterapkan  dalam  berbagai  sektor  pasar  termasuk  industri,  transportasi, kesehatan, kendaraan, rumah pintar, dan pertanian [3]
Beberapa  tahun  terakhir,  lahan  hijau  terbuka  pada  perkotaan  semakin  berkurang  untuk dimanfaatkan  pada  budidaya  tanaman  sayur,  dengan  adanya  metode  hidroponik  menjadi  solusi untuk  penduduk  perkotaan  dalam  memenuhi  kebutuhan  akan  sayur,  serta  menjadi  solusi  bagi masyarakat yang ingin berkebun namun tidak memiliki cukup tempat [4].
Metode  hidroponik  sangat  menekankan  terhadap  kualitas  PH  air  dan  suhu.  PH  merupakan derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan derajat keasaman dan kebasahan yang dimiliki oleh suatu larutan [5]. Beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam budidaya  hidroponik yaitu dengan menjaga kadar PH pada air, serta suhu lingkungan dari tanaman hidroponik [6].
Menurut  WHO  kebutuhan  akan  sayur  setiap  orang  dewasa  yaitu  sekitar  400  gram  dalam sehari.  Kekurangan  asupan  buah  dan  sayur  dapat  meningkatkan  risiko  kematian  akibat  kanker saluran  cerna  sebesar  14%,  penyakit  jantung  koroner  sebesar  11%,  dan  stroke  sebesar  9%  (WHO dan  FAO).  Dengan  adanya  tanaman  hidroponik,  kebutuhan  tersebut  dapat  terpenuhi  dari  taman hidroponik  dalam  ruangan  yang  dibuat  secara  mandiri.  Tanaman  sayuran  hijau  hidroponik  pada dasararnya memiliki waktu panen yang singkat, dan membutuhkan waktu pengontrolan yang lebih intensif,  sedangkan  masyarakat  perkotaan  yang  terbiasa  dengan  kesibukan  dalam  aktifitas  bekerja memiliki  kendala  waktu.  Sehingga  diperlukan  inovasi  dalam  pengembangan  sektor  pertanian dengan  memanfaatkan  teknologi  yang  sejalan  dengan  tuntutan  Revolusi  Industri  4.0  yang mengubah  seluruh  aspek  produksi  industri  melalui  digitalisasi  dan  komputerisasi,  dengan mengintegrasikan teknologi digital ke dalam industri konvensional [7].
Permasalahan  yang  terjadi  pada  budidaya  dengan  metode  hidroponik  dibutuhkannya  waktu untuk  memonitoring  masalah  tersebut  agar  kualitas  hasil  sayuran  baik  secara  berkala. Real-time clock (RTC) adalah sebuah perangkat atau modul elektronik yang digunakan untuk melacak waktu secara  akurat dan terus-menerus dalam waktu  nyata  [8].  Dengan penggabungan metode hidrponik dan  teknologi Internet  of  Things (IoT),  dapat menciptakan  suatu  sistem Smart Indoor Hydroponic Garden Using Internet of Things dalam pengontrolan kualitas PH air dan suhu ruangan secara real- time .

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi  Penelitian  digunakan  untuk  menyelesaikan  setiap  langkah  dalam  penelitian  yang dilakukan  untuk  mencapai  tujuan  yang  diharapkan,  dengan  adanya  metode  penelitian  juga  mampu memberikan  kemudahan  dalam  pengolahan  data  untuk  mencapai  hasil  yang  akurat  dan  terstruktur  [6]. Masing – masing tahap dari penelitian dapat dijelaskan sebagai berikut:

## 2.1. Kerangka Kerja
Kerangka  kerja  dibutuhkan  untuk  menerapkan  langkah-langkah  yang  akan  dilakukan  dalam rangka  penyelesaian  masalah  yang  akan  dibahas.  Gambar  1  merupakan  kerangka  kerja (framework) yang digunakan dalam penelitian ini:

## Gambar 1. Kerangka Kerja
Berdasarkan  kerangka  kerja  pada  gambar  diatas  maka  masing-masing  langkahnya  dapat diuraikan seperti berikut:
1. Identifikasi  Ruang  Lingkup,  masalah  yang  muncul  dalam  penelitian  ini  yaitu  tidak terpenuhinya  kebutuhan  akan  sayuran  setiap  individu  perkotaan  sesuai  anjuran  dari  WHO yaitu 400-gram sehari.
2. Menentukan  tujuan  dari  masalah,  yaitu  untuk  memenuhi  kebutuhan  sayuran  setiap  individu perkotaan  yang  tidak  memiliki  ruang  hijau  terbuka  yang  cukup  serta  waktu  untuk pemantauan taman hidroponik, maka dibutuhkan suatu system monitoring taman hidroponik secara real-time dengan teknologi Internet of Things.
3. Mempelajari literatur dan pengumpulan data, literatur menjadi sumber acuan dalam aktivitas penelitian,  dari  sumber  bacaan  yang  berkaitan  tentang  penelitian,  setelah  itu  dilakukan pengumpulan  data  yang  terkait  penelitan  berupa  data  kualitas  PH  air  dan  kebutuhan  akan sinar untuk tanaman hidroponik serta kebutuhan nutrisi dan waktu panen pada setiap sayuran hijau.
4. Perancangan  sistem  mekatronika,  dibutuhkan  untuk  membuat  kerangka  atau  wadah  dari tanaman hidroponik beserta sistem cerdas yang terdiri dari sanitasi, komponen hardware yang dibutuhkan.
5. Pemrograman  dilakukan  untuk  membuat  logika  akan  sistem  mekanik  dari  sistem  cerdas taman hidroponik dalam ruangan berbasiskan Internet of Things, yaitu dengan menggunakan Arduino IDE dan API thingspeak.com.
6. Pengujian sistem, dilakukan pengujian sistem dari data pengukuran kadar PH secara manual dengan sistem sensor, serta pemantauan langsung dengan sistem yang dibuat.
7. Hasil dan pembahasan, penjelasan terhadap ke akuratan aplikasi yang dirancang terkait waktu panen,  kesegaran  tanaman,  sehingga  memberikan  hasil  kualitas  tanaman  hidroponik  yang tinggi.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Analisa Hasil
Dalam  penelitian  ini,  dilakukan  penerapan  teknologi Internet  of  Things (IoT)  pada  sistem taman hidroponik untuk mengatasi tantangan sebab dan akibat yang beragam.  Penerapan Internet of Things (IoT)  tersebut untuk mempermudah dalam pengontrolan nutrisi pada taman hidroponik sehingga  tanaman  dapat  tumbuh  dengan  sehat  dan  baik,  pengaliran  nutrisi  akan  dikontrol menggunakan  sensor  PH  yang  disematkan  pada  penampungan  air  didalam hydroponic  tube ,  dan
dengan bantuan komponen Nodemcu V3 sebagai perangkat pemrosesan akan mengolah data yang diterima  untuk  bisa  mengontrol  kualitas  air  yang  ada,  apabila  PH  air  tidak  sesuai  dengan  batas minimal kualitas air yaitu sekitar 5,5 – 6,5 sistem secara otomatis akan mengirimkan sinyal untuk mengaktifkan  komponen relay sebagai  saklar  elektrik  dan  keran  air  otomatis  akan  mengalir  dan secara langsung akan mengantikan air yang terdapat pada hydroponic tube sampai batas PH yang diinginkan terpenuhi.
Penelitian Smart  Indoor  Hydroponic  Garden  Using  Internet  of  Things yang  pada  dasarnya membutuhkan  sinar  matahari  yang  cukup,  namun  dalam  kasus  ini  taman  hidroponik  akan ditempatkan  didalam  ruangan  sehingga  tanaman  tidak  mendapatkan  matahari  yang  cukup, sehingga  dapat  dipenuhi  dengan  memberikan  penerangan  menggunakan  bohlam  listrik.  Dengan bantuan  komponen  modul  RTC  mampu  memenuhi  kebutuhan  sinar  matahari  8-10  jam  dalam sehari.
Peran Nodemcu V3 juga  memfasilitasi  komunikasi internet  of  things dari  sistem  ke  user sehingga  secara  keseluruhan  sistem  dapat  di  kontrol  dan  di  pantau  melalui  manual  ataupun otomatis.

## 3.2. Perancangan
Teknik  perancangan  pada  penelitian  ini  dimulai  dari  desain,  implementasi  dan  percobaan  sistem, sebagai berikut;

## 3.2.1. Desain
Desain sistem menggunakan beberapa tools seperti contest diagram dan blok diagram, seperti terlihat pada Gambar 2 dan Gambar 3 berikut ini:

## Gambar 2. Contex Diagram
Gambar diatas menujukan aliran sinyal yang terjadi antar komponen yang saling terintegrasi, dimana  komponen  sensor  PH  akan  mengirimkan  sinyal  analog  kedalam  modul  sensor  untuk diubah menjadi sinyal digital untuk selanjutnya diteruskan dan diproses oleh sistem menggunakan komponne Nodemcu V3 , untuk komponen lainnya sinyal yang diteruskan ke sistem menggunakan sinyal digital yaitu 0 dan 1.

## Gambar 3. Blok Diagram Rangkaian
Gambar 3 menampilkan hubungan antar elemen komponen yang saling terintegrasi satu dan lainnya sehingga sistem Sistem Smart Indoor Hydroponic Garden Using Internet of Things dapat berjalan dengan semestinya. 1. Sensor  PH  yang  telah  disematkan  didalam  bejana  hidroponik  akan  mengeluarkan  stimulus elektrik  untuk  menangap  kadar  PH  yang  ada  pada  air  tersebut,  selanjutnya  menghasilkan sinyal  digital  dan  akan  diubah  menjadi  sinyal  digital  menggunakan  modul  sensor  ph  dan diteruskan menjadi data ke komponen Nodemcu v3.
2. Nodemcu  V3  akan  mengolah  data  dari  sensor  PH  dan  akan  memberikan  keputusan  sesuai dengan program yang sematkan untuk mengaktifkan relay.
3. Relay merupakan komponen saklar elektrik akan mengaktifkan 2 komponen sesuai perintah, mengaktifkan komponen selenoid dan lampu.
4. Selenoid  merupkan  keran  elektrik  yang  akan  membuka  saluran  air  yang  telah  diberikan nutrisi untuk mengganti air yang terdapat dalam bejana.
5. Lampu  akan  aktif  untuk  memenuhi  kebutuhan  cahaya  pada  tanaman  yang  telah  ditentukan oleh komponen timer dan RTC sehingga kebutuhan akan 8 jam cahaya terpenuhi.
6. Setelah itu modul wifi yang terdapat pada Nodemcu V3 akan mengirimkan hasil data tersebut ke sistem thingspeak.
7. Aplikasi  thingspeak  akan  menampilkan  data  yang  diterima  melalui  token  dan  API  user menggunakan teknologi internet of things yang disediakan.
8. Gad get menjadi interface untuk  menampilkan  hasil monitoring kondisi  dari  tanaman hidroponik dalam ruangan untuk user secara realtime .

## 3.3. Implementasi

## Gambar 4. Desain sistem
Gambar  4  diatas  merupakan  desain  dari  perangkat  untuk  sensor  PH  menggunakan  modul sensor PH serta komponen Nodemcu V3 sebagai mikrokontroller.

## Gambar 5. Perancangan Alat
Gambar  5  merupakan  gambar  dari  perancangan  alat  menggunakan  bahan  transparan ditujukan untuk melihat secara jelas kualitas dari air yang telah diberikan nutrisi atau tidak. Sistem yang digunakan yaitu menggunakan selang dan botol untuk jalur dari air yang diteliti.

## 3.4. Hasil Perancangan

## Gambar 6. Sistem hidroponik indoor
Gambar 6 diatas merupkan sistem yang telah berjalan dimana objek tanaman yang digunakan adalah  tanaman  seledri  dengan  pengontrolan  menggunakan  sensor  PH,  untuk  selanjutnya pengontrolan akan ditampilkan melalui website thingspeak yang telah di set.

## Gambar 7.  Aplikasi Thinkspeak
Gambar  7  diatas  menampilkan  hasil monitoring menggunakan  aplikasi thingspeak ,  yang dapat diakses melalui browser dengan gadget secara realtime , hanya memerlukan koneksi internet . Monitoring  yang  ditampilkan  memperlihatkan  kadar  PH  per  waktu  dan realtime .  Data  yang terekam dapat ditarik menjadi file excel secara langsung untuk dapat diolah kembali menjadi suatu pemikiran baru.
Tabel 1. Hasil Penelitian taman hidroponik indoor Index Nama Sayuran Rata rata Nilai PH Kebutuhan Panas Lama Panen 1 Seledri 1 6,3 8 Jam 44 Hari 2 Seledri 2 6,3 8 Jam 45 Hari 3 Selada 1 6,1 8 Jam 32 Hari 4 Selada 2 6,1 8 Jam 32 Hari
Tanaman selada memiliki waktu panen sekitar 45 hari dengan kualitas yang baik [9], faktor panen  tersebut  sangat  berpengaruh  pada  kebutuhan  sinar  matahari  yang  diperoleh  oleh  tanaman dan  sangat  terpengaruh  oleh factor  cuaca.  Dengan  komponen  RTC  dan  bohlam  kebutuhan  panas selama  8  jam  oleh  tanaman  hijau  dapat  terpenuhi  secara  konsisten,  sehingga  waktu  panen  dapat lebih cepat dan meningkatkan hasil panen kedepannya.

## 4. KESIMPULAN
Sistem taman hidroponik dalam ruangan berbasiskan Internet of Things mampu memberikan sistem monitoring cerdas dengan bantuan komponen water quality sensor dan Esp8266, sehingga kualitas  hasil  panen  sayuran  hijau  lebih  baik  dan  lebih  banyak  dari  sistem  hidroponik  secara manual, dengan adanya sistem monitoring secara real-time dimana saja dan kapan saja. Kebutuhan akan nutrisi dan sinar matahari buatan selama 8 jam yang diberikan mampu memenuhi hasil panen 2 kali lebih baik dari taman hidroponik diluar ruangan.
Penelitian terkait sistem hidroponik dengan teknologi Internet of Things memang telah banyak dilakukan  hanya  saja  masih  tidak  dapat  dimanfaatkan  pada  individu  yang  tidak  memiliki  cukup
ruang  terbuka  sehingga  dengan  adanya  smart  indoor  hidroponik  setiap  individu  yang  terkendala dapat menghasilkan tanaman hijau yang berkualitas hanya dari dalam ruangan tertutup sekalipun.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Dalam menyusun penelitian ini, penulis tidak luput dari berbagai kesulitan  dan hambatan, namun atas bantuan dan dorongan dari berbagai pihak akhirnya penulisan  penelitian ini dapat terselesaikan.
Untuk itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya dan  penghargaan  yang  setinggi-tingginya  kepada  semua  pihak  yang  telah  membantu  serta  mendukung penulis dalam menyusun dan menyelesaikan penelitian ini, yaitu kepada Institut Teknologi Batam, yayasan VITKA serta LPPM Insitut Teknologi Batam.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  I.  Efimov  et  al.,  “Sistem  Monitoring  Tanaman  Hidroponik  Berbasis  Iot  (Internet  of  Thing) Menggunakan Nodemcu ESP8266,” J. Teknol. Elekterika, vol. 2, no. 2, pp. 516–522, 2012,
[Online]. Available: http://tunasbangsa.ac.id/ejurnal/index.php/jsakti/article/view/243.
[2]  Caniago  DP,  Jurnal  Computer  Science,  and  Information  Technology  (CoSciTech)  Aplikasi Internet of Things pada Kotak Cerdas Penerima Tugas Mahasiswa menggunakan Internet of Things application on Student Assignee Smart Box using ESP32-Cam. 2022;3(3):479–86.
[3]  Boursianis  AD,  Papadopoulou  MS,  Diamantoulakis  P,  Liopa-Tsakalidi  A,  Barouchas  P, Salahas  G,  et  al.  Internet  of  Things  (IoT)  and  Agricultural  Unmanned  Aerial  Vehicles (UAVs)  in  smart  farming:  A  comprehensive  review.  Internet  of  Things  (Netherlands) [Internet]. 2022;18(xxxx):100187. Available from: https://doi.org/10.1016/j.iot.2020.100187.
[4]  Kurniawan  A,  Lestari  HA.  Sistem  kontrol  nutrisi  floating  hydroponic  system  kangkung (Ipomea reptans) menggunakan Internet of Things berbasis Telegram. J Tek Pertan Lampung (Journal Agric Eng. 2020;9(4):326.
[5]  A.  R.  Al  Tahtawi  and  R.  Kurniawan,  “PH  control  for  deep  flow  technique  hydroponic  IoT systems based on fuzzy logic controller,” J. Teknol. dan Sist. Komput., vol. 8, no. 4, pp. 323– 329, 2020, doi: 10.14710/jtsiskom.2020.13822.
[6]  Heryanto  A,  Budiarto  J,  Hadi  S.  Sistem  Nutrisi  Tanaman  Hidroponik  Berbasis  Internet  Of Things  Menggunakan  NodeMCU  ESP8266  Jurnal  BITe:  Jurnal  Bumigora  Information Technology Jurnal BITe : Jurnal Bumigora Information Technology. J BITe. 2020;2(1):31–9.
[7]  Denanta  Bayuguna  Perteka  P,  Piarsa  IN,  Wibawa  KS.  Sistem  Kontrol  dan  Monitoring Tanaman Hidroponik Aeroponik Berbasis Internet of Things. J Ilm Merpati (Menara Penelit Akad Teknol Informasi). 2020;8(3):197.
[8]  R.  R.  Prabowo,  K.  Kusnadi,  and  R.  T.  Subagio,  “Sistem  monitoring  dan  pemberian  pakan otomatis pada budidaya ikan menggunakan Wemos dengan konsep Internet of Things (IoT),” J. Digit, vol. 10, no. 2, p. 185, 2020, doi: 10.51920/jd.v10i2.169.
[9]   Manalu,  D.  S.  T.,  &  Br  Bangun,  L.  (2020).  Analisis  Kelayakan  Finansial  Selada  Keriting dengan  Sistem  Hidroponik  (Studi  Kasus  PT  Cifa  Indonesia). AgriHumanis:  Journal  of
Agriculture and Human
Resource
Development Studies , 1 (2), 117–126. https://doi.org/10.46575/agrihumanis.v1i2.71