Penyiram  Tanaman  Bunga  (Florikultura)  Otomatis  dengan  sistem  IoT  Berbasis Arduino
Rahmadani Pane 1 , Yusmaidar Sepriani 2*
1 Fakultas Sains dan Teknologi , Teknologi Informasi, Universitas Labuhanbatu
2 Fakultas Sains dan Teknologi , Agroteknologi, Universitas Labuhanbatu
* Corresponding author, email: seprie87@gmail.com

## ABSTRACT
Gardening  and  planting  flowers  is  a  fun  and  relaxing  hobby  for  some  people.  The  obstacle that  arises  is  the  availability  of  maintenance  time,  especially  for  watering  plants.  However, maintaining flower plants for those of us who are busy workers often experience maintenance time  constraints.  Busy  owners  cannot  pay  adequate  attention  and  this  results  in  delays  in watering which result in plants not being able to grow and develop properly or dying. On the other  hand,  excessive  watering  will  cause  plants  to  become  susceptible  to  illness  due  to excessive/high  water  levels.  This  research  is  aimed  at  producing  a  solution  in  the form  of  a system  that  can  keep  the  water  content  in  plant  pots  balanced  using  an  automatic  watering mechanism  or  based  on  remote  control.  Apart  from  that,  it  also  uses  the  Blynk  application installed on the smartphone to monitor soil moisture values, temperature values and watering notifications.  The  watering  results  show  the  watering  categories  including  a  lot,  moderate, little and no watering. This research produces a tool that can water rose plants automatically according to temperature and humidity sensors with notifications on smartphones. The result is  a  prototype  automatic  plant  watering  IoT  system  with  Arduino  and  smartphone  control. Based on testing using the black box method, this system is operational  and solves research problems.
Keywords: plant, IoT, watering, floricuture

## ABSTRAK
Berkebun  menanam  bunga  merupakan  hobi  yang  menyenangkan  dan  menenangkan  bagi sebagian  orang.  Kendala  yang  muncul  adalah  ketersediaan  waktu  pemeliharaan  khususnya untuk penyiraman tanaman. Namun memelihara tanaman Bunga bagi kita yang bekerja yang memiliki  kesibukan  tinggi,  sering  mengalami  kendala  waktu  pemeliharaan.  Pemilik  yang sibuk  tidak  dapat  memberikan  perhatian  yang  memadai  dan  mengakibatkan  keterlambatan dalam  penyiraman  yang  mengakibatkan  tanaman  tidak  bisa  bertumbuh  kembang  dengan sempurna  atau  mati,  sebaliknya  Juga  bila  dilakukan  penyiraman  secara  berlebihan  akan menyebabkan tanaman rentan  sakit karena kadar air yang berlebihan /tinggi. Penelitian ini ditujukan  untuk  menghasilkan  solusi  berupa  sistem  yang  dapat  menjaga  kadar  air  pada  pot tanaman  agar  tetap  seimbang  menggunakan  mekanisme  penyiraman  otomatis  atau berdasarkan  kontrol  jarak  jauh.Selain  itu  juga  menggunakan  aplikasi  Blynk  yang  terinstal pada  smartphone  sebagai  pemantau  nilai  kelembaban  tanah,  nilai  suhu  dan  notifiksi penyiraman. Hasil penyiraman menunjukkan kategori menyiram antara lain banyak, sedang, sedikit dan tidak menyiram. Penelitian ini menghasilkan alat yang dapat menyiram tanaman mawar  secara  otomatis  sesuai  sensor  suhu  dan  kelembaban  dengan  notifikasi  pada smartphone.    Hasilnya  adalah  sebuah  prototipe  sistem  IoT  penyiraman  tanaman  otomatis
dengan Arduino  dan kontrol  smartphone. Berdasarkan pengujian dengan metode black box, sistem ini operasional dan memecahkan permasalahan riset.
Kata kunci: tanaman, florikultura, IoT, penyiraman

## PENDAHULUAN
Masyarakat  umumnya  banyak  yang  menggunakan  tanaman  sebagai  hiasan  untuk segala  tempat  seperti  rumah  tempat  tinggal.  Tanaman  merupakan  makhluk  hidup  yang memerlukan  air  untuk  perkembangan  dan  pertahanan  hidup,  cahaya  mencukupi  dan  faktor tanah  juga  menjadi  fondasi  penting  agar  tanaman  dapat  tumbuh  subur.  Kesehatan  tanaman sangat  dipengaruhi  kelembaban  tanah,  namun  bukan  berarti  semakin  banyak  air  yang disiramkan  akan  menambah  pertumbuhan,  faktor  yang  menentukan  kegagalan  pertumbuhan suatu  tanaman  hampir  dipengaruhi  oleh  teknik  atau  cara  penyiraman  tanaman  yang  salah (Irsyam &  Tanjung, 2019). Permasalahan terjadi  ketika tidak dilakukan penyiraman tanaman secara  rutin  sesuai  dengan  kebutuhan  tanaman  bunga.  Hal  tersebut  menyebabkan  tanaman kurang mendapatkan kadar air yang cukup sehingga bunga mudah layu.
Membahas  masalah  penyiraman,  beberapa  hal  perlu  diperhatikan  untuk  menjaga tanaman,  seperti  penentuan  waktu  yang  tepat  untuk  melakukan  penyiraman  dan  seberapa banyak  kadar  air  yang  diperlukan  tanaman  untuk  berkembang,  namun  jika  masih  dilakukan secara  manual  meningkatkan kemungkinan terjadinya kekeliruan, dikarenakan  manusia tidak bisa  menentukan  kadar  kekeringan  tanah  dan  suhu  udara  secara  objektif,  hal  ini  dapat berakibat  buruk  jika  tanaman  terlalu  kering  atau  lembap.  Kecenderungan  untuk  menyiram secara  sporadis  sering  terjadi  oleh    warga  perkotaan  yang  sibuk.  Kurangnya  waktu  yang tersedia  untuk  memperhatikan  dan  merawat  tanaman  mendorong  sebuah  kebutuhan  untuk penyiraman secara otomatis.
Sehingga  muncul  pertanyaan  riset  “Bagaimana  mengembangkan  sebuah  sistem dengan  teknologi  automasi  yang  dapat  menyiram tanaman  dan  menyajikan  data  pemantauan kepada  pemilik  tanaman  dalam  pot?”.  Penggunaan  teknologi  dapat  dipertimbangkan  untuk memberikan solusi karena hampir semua inovasi yang diciptakan mempunyai dampak positif bagi  kehidupan  dan  akan  terus  berjalan  menyesuaikan  dengan  perkembangan  ilmu pengetahuan. Teknologi  juga dapat memberikan banyak kemudahan dan sebagai sarana  baru dalam  mengerjakan  aktivitas  manusia  (Ghito  &  Nurdiana,  2018).  Dengan  adanya  teknologi manusia  tidak  perlu  melakukan  suatu  pekerjaan  secara  manual  terutama  untuk  melakukan perawatan tanaman.
Untuk  memecahkan  permasalahan  tersebut terdapat  beberapa  alat  elektronik  berbasis robotika  yang  dianggap  cocok  untuk  membangun  sistem  penyiraman  tanaman.  Dengan menggunakan  Arduino  UNO  digabungkan  dengan Soil  Moisture  Sensor sebagai  pendeteksi kekeringan  tanah  dan  sensor  DHT11  sebagai  pendeteksi  suhu  dan  kelembaban  udara  yang memungkinkan untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat dalam melakukan pengamatan dan perawatan tanaman. Untuk membatasi ruang lingkup penelitian maka disusun batasan masalah sebagai berikut :
1. Penggunaan  Arduino  UNO  sebagai  pusat  kontrol  yang  terhubung  dengan  sensor  dan pompa air.
2. Penggunaan Soil Moisture Sensor DHT11 sebagai pendeteksi kadar kekeringan tanah dan pendeteksi suhu.
3. Penggunaan ESP8266 sebagai alat penghubung antara sistem dengan media nirkabel.
4. Data  yang  dihasilkan  dari  sensor  akan  ditampilkan  pada  Smartphone  sebagai  sarana pemantauan.

## BAHAN DAN METODE
Pelaksanaan penelitian ini menggunakan metodologi pengembangan perangkat lunak, secara  khusus  adalah Waterfall  methodology .  Model  ini  dikembangkan  oleh  Royce  tahun 1970an, dan memiliki kelebihan dengan membagi siklus hidup sistem dalam fase yang mudah dipahami  secara  manajemen  (Sherrell,  2013).  Dalam  konsep waterfall ,  tahapan pengembangan mengikuti urutan berikut:
1. Pengumpulan Data
2. Analisis dan spesifikasi
3. Desain Prancangan
4. Implementasi
5. Unit testing dan Integration testing
6. Pemeliharaan
Dalam  penelitian  ini  akan  dilaksanakan  hingga  urutan  kelima.  Pengujian  yang dilakukan  akan  menggunakan  teknik black  box .  Teknik  ini  meninjau  masukan  dan  keluaran dari  sebuah  sistem  tanpa  harus  mengetahui  sisi  internal  programnya,  pengujian black  box disebut demikian karena menggambarkan perspektif penguji yang hanya seperti melihat kotak hitam (Nidhra, 2012).

## Arsitektur sistem
Sebelum  pengembangan  prototipe  diperlukan  desain  sistem  untuk  memberikan gambaran  konektivitas  sistem  yang  akan  dibuat  berbasiskan  pada  prinsip  IoT.  IoT  atau Internet  of  Things sendiri  menghubungkan  perangkan  dan  bertukar  data  dengan  perangkat lainnya (Wilianto & Kurniawan, 2018).  Pada Gambar 1 berikut adalah arsitektur sistem yang dikembangkan pada penelitian ini.

## Gambar 1. Arsitektur Sistem
Untuk  merancang  sistem  diperlukan  beberapa  modul  yang  saling  tersambung  dan dapat menjalankan masing-masing fungsi (Tabel 1) .

## Tabel 1. Daftar komponen dan modul
Komponen Hardware Fungsi Microcontroller Arduino UNO Sebagai  kontroller  logis  utama  yang menerima input/ output semua modul lain Microcontroller   NodeMCU ESP8266 Sebagai kontroller untuk menangani komunikasi data ke internet Sensor Kelembaban Tanah DFRobot Capacitive Soil Moisture Sensor Untuk mendapatkan data kelembapan tanah Sensor Suhu dan Kelembaban Udara DHT11 Untuk mendapatkan data suhu dan kelembapan udara sekitar Layar LCD LCD 16x2 I2C ICC   Untuk tampilan informasi
Modul Relai Tongling JQC-3FF- S-Z 5V Untuk mengatur arus listrik Papan Proyek Breadboard Untuk menghubungkan konektivitas elektronik Kabel Jumper Male-Female, Male- Male Untuk menghubungkan komponen Pompa Air Amara 1200 Untuk memindahkan air dari reservoir ke pot tanaman Pada Gambar 2 . menunjukkan hubungan rangkaian umum.
Gambar 2. Rancangan sistem penyiraman tanaman IoT

## Objek pengujian
Sebagai  objek  uji  coba,  sensor  dipasang  pada  tanah  pot  tanaman  bunga  hias  yang ditanam pada sebuah pot seperti pada Gambar 3.

## Gambar 3. Tanaman objek pengujian

## Komponen fisik dan layanan yang digunakan
Berikut  adalah  gambaran  singkat  dari  komponen  fisik  dan  layanan  publik  yang digunakan: a.Arduino Uno R3
Arduino  UNO  merupakan microcontroller berbasis  ATMega  328  dengan  14  pin digital input / output dan 6 input analog, koneksi USB, slot penghubung ke listrik dan tombol reset. Pinpin diperlukan untuk mendukung fungsionalitas microcontroller . Untuk menyalakan Arduino  UNO  diperlukan  kabel  USB  dan  sumber  tegangan  yang  berasal  dari  arus  DC  atau bisa menggunakan baterai (Ghito & Nurdiana, 2018).

## Sensor kelembapan tanah
Merupakan  sensor  yang  terbuat  dari  pelat  logam  resistan  yang  berfungsi  untuk mengukur kelembaban tanah lalu dikonversi menjadi tegangan analog yang akan dibaca oleh
Arduino (Gunawan & Sari, 2018). Menghasilkan logika digital HIGH/LOW (ON/OFF) sesuai dengan level kekeringan tanah yang sudah ditentukan.

## Sensor DHT11
Sensor  DHT  11  cocok  untuk  melakukan  akuisisi  data  kelembapan  tanah  dan  suhu (Budi & Pramudya, 2017). Sensor ini akan mengirimkan data telemetri ke Arduino.

## Node MCU ESP8266
Merupakan  modul  yang  digunakan  untuk  berkomunikasi  melalui  internet  dan  dapat digunakan secara mandiri maupun dihubungkan ke Arduino (Mailoa et al, 2020).

## Pompa Air
Untuk melakukan penyiraman dengan pompa air diperlukan listrik tegangan tinggi dan pompa  disambungkan  dengan  selang  air  yang  diarahkan  ke  tanaman.  Pompa  ini  mampu mengeluarkan air 50ml per detik.

## Thingspeak
Thingspeak adalah  platform  open  API  IoT  berbasis  web  yang  berfungsi  untuk mengolah  data  sensor  dari  alat  IoT  yang  digunakan  dan  dapat  ditampilkan  ke  dalam  bentuk grafik. Komunikasi antara sistem dengan Thingspeak menggunakan koneksi internet.

## Desain kerja sistem
Untuk melakukan penyiraman diperlukan penentuan batas waktu pompa menyala agar air  yang  keluar  tidak  berlebihan.  Berdasarkan  pengamatan,  jumlah  sebanyak  150ml  sudah cukup  untuk  meningkatkan  kadar  kelembapan  tanah,  dan  ada  waktu  jeda  sebelum  berhasil dilaporkan  oleh  sensor.  Karena  spesifikasi  dari  pompa  yang  digunakan  dapat  mengeluarkan air sebanyak 50ml per detik, maka dari itu peneliti menentukan batas waktu untuk pompa air menyala adalah 3 detik (50ml x 3 detik = 150ml).
Alur  proses  kerja  sistem  ini  dapat  dilihat  pada flowchart berikut.  Gambar  5 menggambarkan  proses  Arduino  mengelola  data  yang  dihasilkan  dari Soil  Moisture  Sensor untuk  menyalakan  relai  yang  tersambung  dengan  pompa  air.  Dimulai  dari  inisiasi  modul sensor,    relai,  dan  pompa.  Data  sensor  kemudian  dibandingkan  dengan  batas  bawah kelembapan tanah (360), jika  lebih kecil dari  nilai tersebut, maka tanah dianggap kering dan pompa  dinyalakan  3  detik.  Jika  data  kelembapan  tanah  di  atas  batas,  maka  akan  cek  apakah node MCU  mendapatkan perintah untuk penyiraman  manual.  Jika perintah ada  maka pompa akan dinyalakan 3 detik. Jika tidak ada perintah maka pompa dalam kondisi tidak aktif.
Sebagai  fitur  untuk  memudahkan  pengguna  mendapatkan  data  kondisi  kelembapan tanah,  bisa  dilihat  melalui  layar  LCD  perangkat  atau  diakses  melalui Thingspeak .  Gambar  6 menunjukkan flowchart dari proses tersebut. Sensor soil moisture dan DHT 11 yang dipasang akan  mengirimkan  data  ke  Arduino  untuk  kemudian  dikirim  ke  Thingspeak  melalui  modul ESP 8266.
Gambar 6. Flowchart output informasi ke thingspeak

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Penentuan batas kelembapan tanah untuk penyiraman
Penentuan  angka  batas  atas  dan  bawah  bacaan  sensor  kelembapan  digunakan  untuk penentuan  kapan  relai  menyala  dan  mati,  untuk  mendapatkan  angka  tersebut  diperlukan pengamatan  pada  tanaman.  hasil  yang  didapat  berdasarkan  kondisi  cuaca  yang  sering  kali berubah dan tidak menentu. Berikut ini merupakan tabel pengamatan sehingga peneliti dapat menentukan  angka  360  sebagai  batas  atas  dan  batas  bawah  untuk  mengirim  sinyal  HIGH maupun LOW. Tabel 2 menunjukkan sampel pengumpulan data terkait. Catatan: angka tinggi menunjukkan  kelembapan  tanah  rendah  (kering),  sedangkan  angka  rendah  menunjukkan kelembapan tanah tinggi (basah).
Tabel 2. Sampel Data Kelembapan Tanah
Waktu Suhu Kekeringan Tanah Kondisi Tanaman 20 Februari 2024 10:00 30℃ 340 Tanaman 2 hari tidak terkena air dan terjemur 22 Februari 2024 15:00 31℃ 370 Tanaman belum kena air dari pengukuran terakhir 23 Februari 2024 20:00 28℃ 290 Tanaman habis terkena hujan 25 Februari 2024 10:00 30℃ 304 Tanaman habis terguyur hujan pada malam hari
1 Maret  2024 10:00 32℃ 357 Tanaman tidak tersiram lebih dari 3 hari

## Pengujian Fungsionalitas Prototipe
Setelah  melalui  proses  desain  dan  perakitan  fisik,  sistem  prototipe  yang  dibuat  dapat dilihat  pada  gambar-gambar  berikut.  Gambar  8  menunjukkan  peletakan  komponen  pada  uji coba sistem.
Gambar 8. Prototipe Sistem yang Sudah Dirakit
Pada  Gambar  9  menunjukkan  tampilan  LCD  hasil  pembacaan  sensor.  Pompa  air menyala  karena Soil  Moisture  Sensor yang  ditancapkan  pada  tanah  menampilkan  angka  di atas  360  sehingga  memicu  Arduino  untuk  menghasilkan  sinyal  HIGH  selama  3  detik. Sebaliknya  jika  sensor  menunjukkan  angka  di  bawah  360  akan  menghasilkan  sinyal  LOW sehingga pompa tidak menyala.
Gambar 9. Tampilan  kelembaban dan suhu
Pengguna bisa juga memberikan perintah untuk membaca data dari sensor-sensor yang digunakan.  Dengan  mengirimkan  “/Data”  alat  akan  memberi  balasan  yang  berisi  hasil pengukuran  dari  ketiga  sensor.  Berdasarkan  pengujian  yang  dilakukan,  dapat  disimpulkan bahwa sistem berfungsi dengan normal. Detail pengujian dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Pengujian fungsionalitas
Aktivitas Pengujian Hasil Pengujian Kesimpulan Menyalakan pompa berdasarkan sensor Relai menyala pada saat kekeringan tanah menyentuh >=360 Berhasil Menyalakan pompa berdasarkan perintah Telegram Smartphone memberikan balasan pompa menyala bersamaan dengan menyalanya relai Berhasil
Melakukan permintaan data sensor melalui Smartphone Smartphoneme berikan balasan berisi data ketiga sensor Berhasil Pengiriman data ke Thingspeak Thingspeak menunjukkan perubahan angka sesuai yang dikirimkan NodeMcu Berhasil

## Pengujian Respons Prototipe
Untuk melakukan pengujian  ini dilakukan pengambilan sampel  Pengujian waktu pagi hari dilakukan sekitar pukul 08.00 dengan suhu sebesar 27 0 C dan kelembaban 42% maka alat dapat menyiram dengan  kategori penyiraman sedang. Namun untuk suhu yang sama dengan kelembaban 79% kategori penyiraman adalah tidak menyiram. Sebagaimana ditunjukkan pada tabel 4.
Tabel 4 . Pengujian Pagi Suhu Kelembaban Penyiraman 27  ̊C 30 % Sedang 27  ̊C 79 % Tidak Minyiram

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  dan  pembahasan  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  alat  penyiraman berbasis  IoT  ini  dapat  menyiram  tanaman  secara  otomatis  dengan  ketentuan  nilai  suhu  dan kelembaban  sesuaidengan  yang  telah  diterapkan  serta  dapat  mengirimkan  notifikasi  ke smartphone.  Berdaskarkan  uji  coba  alat  dan  evaluasi  yang  telah  dilakukan  maka  dapat diketahui  bahwa  sensor  suhu  dan  kelembaban  telah  sesuai  dengan  aktivitas  penyiraman dengan  kategori  sedang,  sedikit,  banyak  dan  tidak  menyiram.  Terciptanya  alat  penyiram tanaman  otomatis  ini  dapat  membantu  mengatasi  permasalahan  yang  sering  dihadapi  oleh para wanita pengemar bunga .

## DAFTAR PUSTAKA
M.  Irsyam  &  A.  Tanjung.  (2019).  Sistem  otomasi  penyiraman  tanaman  berbasis  telegram. Sigma Teknika , vol. 2, no. 1, pp. 81-94.
R.  K.  Ghito  &  N.  Nurdiana.  (2018).  Rancang  bangun  smart  garden  system  menggunakan sensor soil  moisture dan arduino  berbasis  android  (Studi  kasus: di gerai  bibit Narnea Cikijing). Prosiding Industrial Research Workshop and Nation Seminar , pp. 166170. L.  Sherrell.  (2013).  Waterfall  Model,  encyclopedia  of  sciences  and  religions. Springer , Dordrecht.
S.  Nidhra.  (2012).  Black  box  and  white  box  testing  techniques  -  A  literature  review. International  Journal  of  Embedded  Systems  and Applications ,  vol.  2,  vol.  2,  pp.  29– 50.
Wilianto & A. Kurniawan. (2018). Sejarah, cara kerja dan manfaat internet of things, matrix. Jurnal Manajemen Teknologi dan Informatika , vol. 8, no. 2, pp. 36–41. Gunawan & M. Sari. (2018). Rancang bangun alat penyiram tanaman otomatis menggunakan sensor  kelembaban  tanah. Journal  of  Electrical  Technology  Fakultas  Teknik Universitas Islam Sumatera Utara , vol. 3, no. 1, pp. 13-17.
K. S. Budi & Y. Pramudya. (2017). Pengembangan sistem akuisisi data kelembaban dan suhu dengan  menggunakan  sensor  Dht11  dan  Arduino  berbasis  IoT. Prosiding  Seminar Nasional Fisika (E-Journal) , vol.6, pp. 47-54.
J. Mailoa, E. P. Wibowo,  & R. Iskandar. 2020.  Sistem  kontrol dan  monitoring kadar  pH  air pada  sistem  akuaponik  berbasis  Nodemcu  Esp8266  menggunakan  telegram. Jurnal IlmiahKomputasi , vol. 19, vo. 4, pp. 597–604.
M. Idhom, A. Fauzi, R. Alit, & H. E. Wahanani. (2018). Implementation system telegram bot for  monitoring  linux server. Proceedings of The International  Conference on Science and Technology (ICST 2018) , pp.1089-1093.