## RANCANG BANGUN PROTOTIPE GARDENING SMART SYSTEM (GSS) UNTUK PERAWATAN TANAMAN ANGGREK BERBASIS WEB

## Deni Kurnia
Program Studi Teknik Mekatronika Politeknik Enjinering Indorama Email: deni.kurnia@pei.ac.id
Adolf Asih Suprianto Program Studi Teknik Mekatronika Politeknik Enjinering Indorama Email: adolf@pei.ac.id

## ABSTRAK
Gardening Smart System (GSS) adalah protitipe sistem perawatan tanaman yang pengontrolannya dirancang melalui web . Prototipe ini dimaksudkan untuk membantu pengontrolan sistem perawatan tanaman berjenis anggrek pada  tingkat  perorangan (personal  user) yang  kedepannya  dapat  dikembangkan  lebih  luas  lagi  aplikasinya. Perancangan  prototipe  ini  meliputi  aspek hardware dan software .  Dari  sisi hardware prototipe  dirancang menggunakan soil  mosturise  sensor , arduino,  ethernet  shield dan waterpump ,  sedangkan  dari  sisi software prototipe dirancang dengan membangun user interface berbasis HTML dan CSS . Komunikasi data antara software dengan hardware dilakukan  melalui IP  address yang  dapat  diakses  melalui mobile  phone  (HP) maupun desktop/PC .  Pengujian  prototipe  diterapkan  pada  salah  satu  tanaman  anggrek berjenis  Phalaenopsis .  Setelah dilakukan pengujian pada aspek hardware dan software, hasil yang diperoleh sesuai dengan desain dan spesifikasi yang  telah  direncanakan.  Kedepan,  pengembangan  prototipe  ini  masih  terbuka  lebar  untuk  mengontrol  sistem berbasis web dengan aplikasi lebih kompleks lagi.
Kata kunci: aplikasi berbasis web, komunikasi data, IOT (internet of thing).

## ABSTRACT
Gardening Smart System (GSS) is a plants prototype   controlling system which is controlled using web  application.  The  prototype  is  intended  to  control  manifold  orchid  plant  on  the  individual  level (personal user) and in the future it could be developed more widely in many  applications. The  scope of design are focusing on hardware and software development. In terms of hardware side, we use mosturise soil sensor, arduino, ethernet shield and waterpump, and in terms of software side, we use HTML tag and CSS application to develop the  user interface  (UI).  Mobile phone (HP)  and desktop / PC can be use to control the data communication  through IP address.  Finally, we use one manifold orchid Phalaenopsis type  for  prototipe  testing,  and  the  results    prototype  has  succesfully  done  and  accordance  with  the specifications. In the future, the development of this prototype is still wide open for a web-based control system with more complex applications.
Keywords: web based aplications , data communication , IOT (internet of thing).

## 1. PENDAHULUAN
Gardening Smart System (GSS) adalah protitipe sistem perawatan tanaman yang pengontrolannya dirancang melalui web .  Perancangan  prototipe  ini  dimaksudkan  untuk  membantu  pengontrolan  sistem  perawatan  tanaman berjenis anggrek pada tingkat perorangan (personal user) . Harapannya, penelitian prototipe ini dapat dikembangkan lagi untuk membantu meningkatkan produktivitas para petani anggrek di Indonesia ataupun penggunaan yang lebih luas lagi pada masa yang akan datang.
Dipilihnya  tanaman  anggrek  sebagai  media  ujicoba  penelitian  ini  didasari  dari  data  yang  diperoleh  dari Balitbang  Departemen  Pertanian  [5]  bahwa  peminat  anggrek  dari  tahun  ke  tahun  terus  mengalami  peningkatan, sampai tahun 2010  diperkirakan  areal pertumbuhan komoditas anggrek di Sumatera Utara menjadi 20 ha, DKI Jakarta 51,8 ha, Jawa Barat 60 ha, Jawa Timur 100 ha, Kalimantan Timur 51,7 ha, Sulawesi Selatan 3,6 ha, dan Papua 99,4 ha. Menurut Balitbang, saat ini anggrek yang dominan disukai masyarakat adalah jenis Dendrobium (34%), diikuti oleh Oncidium Golden Shower (26%) , Cattleya (20%) dan Vanda (17%) serta anggrek lainnya (3%). Kelebihan lainya, anggrek dapat ditanam dalam  kondisi lahan apapun, karena anggrek tidak  memerlukan  media tumbuh tanah. Namun  yang perlu mendapat perhatian serius dalam pengembangan anggrek adalah kualitas pH air.
Karena  keterbatasan varietas anggrek  yang  dimiliki,  penulis  memilih Phalaenopsis  amabilis (Anggrek bulan)  sebagai  media  ujocoba.  Anggrek  ini  merupakan  tanaman  anggrek  monopodial  yang  menyukai  sedikit cahaya matahari sebagai penunjang hidupnya. Daunnya berwarna hijau dengan bentuk memanjang. Akar-akarnya berwarna putih dan berbentuk bulat memanjang serta terasa berdaging. Bunganya memiliki sedikit keharuman dan waktu mekar yang lama serta dapat tumbuh hingga diameter 10 cm lebih [7].
Widi dan Heru (2014) [3] telah melakukan penelitian terhadap sistem penyiraman tanaman anggrek otomatis menggunakan sensor kelembaban dengan perancangan user interface menggunakan Delphi dan kontroler arduino berbasis PC  standalone .  Dalam  penelitian  ini  pengembangan user  interface masih  belum  menggunakan web sebagai  alat monitoring ,  sehingga  perlu  dilakukan  pengembangan  penelitian  yang  memungkinkan  pengontrolan dapat dilakkan melalui web baik melalui PC maupun mobile phone (HP).

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Prototipe ini menggunakan soil mosturise sensor yang  berkualitas tinggi untuk menguji kelembaban media tempat tumbuh anggrek secara akurat. Material yang digunakan berbahan plat lapis nikel sehingga memperbesar area induksi, meningkatkan konduktivitas, mencegah masalah karat dan meningkatkan usia pakai. Sensor ini dapat membaca berbagai tingkat kelembaban (pH) dengan pengaturan potensiometer [8]. Jika kelembaban tanah di bawah nilai yang di- set , maka sensor akan memberikan respon terhadap arduino. Sinyal  yang  masuk  dapat  dipilih  baik analog maupun digital .  Selanjutnya  sinyal  tersebut  diproses  untuk menentukan kapan pompa ON atau OFF . Selain pompa dapat menyala dan mati secara otomatis, pemilik tanaman pun dapat mengendalikan pompa sesuai kebutuhan, melalui koneksi web yang dapat diakses baik melalui dekstop maupun mobile (HP). Skema bagaimana sistem ini bekerja dapat digambarkan sebagai berikut (Gambar 1) :
Gambar 1.  Sistem kerja prototipe Gardening Smart System (GSS)
Data  kelembaban  tanah  yang  diperoleh  melalui sensor ,  selain  diproses arduino untuk  men- trigger relay (kondisi ON-OFF pompa), pengontrolan pun dapat dilakukan melalui web dengan menambahkan modul ethernet shield .  Melalui  modul  ini,  pengontrolan  dapat  dilakukan  melalui IP  Address yang  dapat  diakses  oleh  berbagai macam browser. Jadi dalam penelitian ini, dilakukan kegiatan sebagai berikut : a. Dari sisi hardware : membuat prototipe Gardening Smart Sytem (GSS) yang dibangun menggunakan sensor , arduino , modul ethernet , relay dan pompa air. b. Dari sisi software : membuat aplikasi berbasis web yang berfungsi untuk melakukan pengontrolan prototipe tersebut.
c. Obyek penelitian untuk menguji protitipe ini adalah anggrek Phalaenopsis amabilis. Langkah  awal  dalam  penelitian  ini  adalah  dengan  mendapatkan  data  nilai  kelembaban  tanah  yang  dapat dideteksi oleh soil moisture sensor (fc 28) seperti dijelaskan pada tabel 1 [8].

## Tabel 1. Nilai kelembaban tanah
Nilai Kelembaban Tanah (pH) Nilai yang diproses oleh Arduino Kondisi Tanah 0 < nilai < 300 0 < nilai < 30 Kering 300 < nilai < 700 30 < nilai < 70 Lembab 700 <Nilai < 950 70 <Nilai < 95 Basah
ARDUINO ETHERNET SHIELD SENSOR POMPA ANGGREK USERS USING MOBILE PHONE USERS USING DESKTOP
Catatan :
a. Rentang  nilai  kelembaban  tanah  (pH)  0  sd  950  adalah  rentang  nilai  analog  yang  dapat  dibaca  oleh  soil moisture sensor berdasarkan data sheet-nya.
b. Nilai yang diproses Arduino adalah nilai konversi dengan perhitungan : (Nilai Kelembaban Tanah/10)
Gambar 2  menjelaskan skema wiring diagram pada soil moisture sensor , dimana sensor dibangun dengan menggunakan komparator LM393 sehingga outputnya selain diperoleh data analog , juga bisa berupa data digital.
Gambar 2. Schematic Diagram Soil Moisture Sensor
Proses pengolahan data dilakukan melalui sketch arduino dengan spesifikasi sebagai berikut : a. Arduino yang digunakan adalah arduino uno ver 3.
b. Sensor soil moisture dihubungkan dengan PIN Analog A0.
c. Relay dan LED biru indikator pompa ON dihubungkan dengan PIN Digital D9. d. Pompa akan berhenti jika tanah sudah terdeteksi lembab oleh sensor.
e. Jika terjadi kegagalan deteksi nilai sensor , untuk menghindari pompa menyala terus, maka pompa akan mati setelah menyala 1 menit.
f. LED merah indikator tanah lembab (pompa OFF ) dihubungkan dengan PIN Digital D8. g. LED hijau indikator tanah basah (pompa OFF ) dihubungkan dengan PIN Digital D7.
h. Komunikasi ke web menggunakan modul ethernet shield melalui PIN Digital D10, D11, D12, D13.
Gambar 3  berikut menjelaskan spesifikasi rancangan diatas :
Gambar 3. Schematic Diagram Gardening Smart System
Adapun diagram alur bagaimana prototipe bekerja dapat dijelaskan pada gambar 4 :
Gambar 4. Diagram Alur Gardening Smart System pada sisi hardware
Selanjutnya penulis memilih arduino sebagai alat kontrol, didasari oleh pertimbangan bahwa arduino adalah board yang  mudah  didapat, open  source ,  serta  banyak  memiliki library yang  dapat  digunakan  untuk mengembangkan aplikasi yang sesuai dengan kebutuhan penulis, dalam merancang prototipe ini.
Terkait  keuntungan  menggunakan arduino ,  Michael  McRobert  (2010)  [2]    mengatakan  bahwa  salah  satu kelebihan arduino dibandingkan dengan mikrokontroler yang lain adalah bahwa arduino merupakan platform yang mudah  digunakan,  karena  penggunanya  tidak  harus  selalu  memiliki background yang  spesifik  di  bidang elektronika. Pengguna arduino dapat mengembangkan berbagai macam prototipe dalam waktu yang relatif singkat tanpa  harus  kesulitan  mendapatkan  referensi  informasi,    karena  komunitas  penggunanya  selalu  saling  berbagi code/sketch, library maupun  skema  rangkaian  yang  tersebar  di  berbagai  macam  forum  komunitas  pengguna arduino. Dengan arduino , membuat suatu prototipe berbasis mikrokontroler menjadi mudah dilakukan oleh semua orang (Margolis, 2011) [1].
Dari  sisi software , user  interface yang  akan  digunakan  untuk  pengontrolan,  menggunakan  tag HTML dan CSS . HTML adalah  bahasa markup yang memungkinkan kita mendesain user interface yang support terhadap berbagai macam browser . Sedangkan CSS mendukung HTML untuk memperindah tampilan halaman agar lebih interaktif dan user  friendly .  Ed  Tittel  and  Chris  Minnick  (2013)  [4]  mengatakan  bahwa  halaman web dapat mengakomodasi  berbagai  macam  kebutuhan  untuk  menampilkan  konten  seperti  teks,  grafik, audio dan video , streaming  media ,  bahkan game interaktif.  Oleh  karena  itu web menjadi  salah  satu  media  yang  dipilih  untuk menampilkan user interface yang berfungsi untuk mengontrol Gardening Smart System (GSS) yang dapat diakses baik melalui mobile phone (HP) mapun desktop (PC). Pada tahap perancangan software , penulis membuat gambar visualisasi user interface untuk mengakses prototipe via mobile phone (HP) (Gambar 5) dan via desktop (Gambar 6).
Gambar 6.  Rancangan user interface saat diakses melalui desktop
Untuk merealisasikan proses perancangan software , dalam penelitian ini dilakukan langkah-langkah sebagai berikut :
a. Agar software bisa  berkomunikasi  melalui ethernet  shield pada arduino ,  maka sketch ditambahkan library : #include <SPI.h> #include <Ethernet.h> b. Menentukan IP Address pada sketch sesuai dengan lokasi jaringan tempat penulis melakukan ujicoba.
c. Menambahkan microSD pada ethernet shield untuk menyimpan file HTML yang akan dibuat.
d. Menambahkan library #include <SD.h> dan menambahkan baris program sbb: //... File webFile; void loop() { //... webFile = SD.open("index.htm");// buka file web if (webFile) { while(webFile.available()) { client.write(webFile.read()); // kirim halaman web } webFile.close(); } //...
e. Membuat  tag HTML dan  menggabungkannya  dengan CSS menggunakan text  editor sesuai  rencana tampilan yang akan dibuat.
f. Menyalin file index.htm dan style.css kedalam microSD .

## 3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Pengujian prototipe dilakukan melalui tiga tahap:
a. Pengujian fungsi hardware secara terpisah.
b. Pengujian fungsi software secara terpisah.
c. Pengujian komunikasi hardware dan software secara bersamaan.
Pengujian  tahap  pertama  dilakukan  dengan  cara  menghubungkan hardware dengan  anggrek  jenis Phalaenopsis amabilis (anggrek bulan) melalui sensor dengan dua kondisi tanah yaitu kering dan basah (gambar 7).
Gambar 7.  Pengujian prototipe pada sisi hardware dengan tanaman Anggrek
Hasil  pengujian hardware secara  terpisah  dilakukan  melalui serial  monitor pada IDE  Arduino dengan hasil sebagai berikut (Gambar 8 & 9):
Gambar 8.  Kondisi tanah kering (pH < 30)
Pada pengujian tahap kedua yaitu bagian software , penulis melakukan langkah sebagai berikut : a. Menggunakan browser mozila dan chrome pada desktop saat menjalankan file index.htm . b. Menggunakan browser default OS android dan chrome pada handphone saat  menjalankan file index.htm . c. Melakukan uji fungsi button ON-OFF pada user interface .
Hasil pengujian dapat dijelaskan pada tabel 2 :
Tabel 2. Pengujian Fungsi Software saat belum terhubung ke hardware Nama Device Aspek yang diuji Metode Hasil Handphone - OS Android – browser default Fungsi program , UI /grafis, respon waktu akses, respon button Request index.htm , coba click button Program berfungsi dengan baik, respon waktu akses antara 1-2 detik, button berfungsi dengan baik. Handphone - OS Android – browser chrome Fungsi program , UI /grafis, respon waktu akses, respon button Request index.htm , coba click button Program berfungsi dengan baik, respon waktu akses antara 1-2 detik, button berfungsi dengan baik. PC Desktop-OS Windows7-Browser mozilla Fungsi program , UI /grafis, respon waktu akses, respon button Request index.htm , coba click button Program berfungsi dengan baik, respon waktu akses antara 1-2 detik, button berfungsi dengan baik. PC Desktop-OS Windows7-Browser chrome Fungsi program , UI/ grafis, respon waktu akses, respon button Request index.htm, coba click button Program berfungsi dengan baik, respon waktu akses antara 1-2 detik, button berfungsi dengan baik.
Tabel 3. Pengujian Fungsi software saat dihubungkan ke hardware (server)
Nama Device Aspek yang diuji Metode Hasil Handphone - OS Android – browser default Fungsi program , UI /grafis, respon waktu repply dari server, respon button Request IP Adress , coba click button POMPA ON-OFF Program berfungsi dengan baik, respon waktu repply dari server antara 3-5 detik, button ON ditekan, pompa ON , button OFF ditekan, pompa OFF Handphone - OS Android – browser chrome Fungsi program, UI /grafis, respon waktu repply dari server , respon button Request IP Adress, coba click button POMPA ON-OFF Program berfungsi dengan baik, respon waktu repply dari server antara 3-5 detik, button ON ditekan, pompa ON, button OFF ditekan, pompa OFF PC Desktop-OS Windows7-Browser mozilla Fungsi program , UI/ grafis, respon waktu repply dari server , respon button Request IP Adress , coba click button POMPA ON-OFF Program berfungsi dengan baik, respon waktu repply dari
server antara 3-5 detik, button ON ditekan, pompa ON,
button OFF ditekan, pompa OFF PC Desktop-OS Windows7-Browser chrome Fungsi program , UI/ grafis, respon waktu repply dari server, respon button Request IP Adress , coba click button POMPA ON-OFF Program berfungsi dengan baik, respon waktu repply dari server antara 3-4 detik, button ON ditekan, pompa ON, button OFF ditekan, pompa
OFF
Pada tahap akhir penelitian, pengujian dilakukan dengan cara monitoring prototipe selama satu minggu dan me- record data kelembaban tanah mengunakan data logger dengan hasil sebagai berikut :
Gambar 10.  Grafik monitoring nilai pH selama satu minggu

## 4. KESIMPULAN
Setelah melewati tahap desain, implementasi dan evaluasi, diperoleh kesimpulan sebagai berikut : a. Prototipe dapat berfungsi dengan baik, hardware dan software dapat berkomunikasi melalui aplikasi web. b. Kadar  kelembaban  tanah (pH) dapat  dikontrol  secara  otomatis  dan  dijaga  kondisinya  agar  tetap  diatas  30, pada  saat pH<30 ,  maka  secara  otomatis LED indicator biru  menyala.  Disaat  yang  sama  pompa  menyala selama 1 menit.
c. Selain mode otomatis, user pun dapat menggunakan mode manual dengan cara menyalakan dan mematikan pompa melalui web.
d. Ketika dilakukan ujicoba monitoring selama seminggu, pH terus berubah dan menurun sampai hari keenam. pH naik  kembali  ke  posisi  >70  setelah  pompa  menyala  dan  mengalirkan  air  secara  otomatis  kedalam  pot anggrek.
e. Secara  keseluruhan,  protipe  yang  dibuat  sesuai  dengan  perencanaan  yang  dilakukan  dalam  metodologi penelitian.
f. Prototipe dapat dikembangkan untuk scope pengontrolan tanaman yang lebih banyak lagi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Margolis,  Michael,  2011. Arduino  Cookbook ,  O’Reilly  Media,  Inc.,  1005  Gravenstein  Highway North, Sebastopol, CA.
[2] McRoberts,  Michael,  2010. Beginning Arduino , Apress, Springer, New York.
[3] Nugrahaning  Widhi,  Happy,  dan  Winarno  Heru,  2014.  “Sistem  Penyiraman  Tanaman  Anggrek Menggunakan  Sensor  Kelembaban  dengan  Program  Borland  Delphi  7  Berbasis  Modul  Arduino Uno”, GEMA TEKNOLOGI Vol. 18 No. 1 Periode April 2014 - Oktober 2014, hal 41-45.
[4] Tittel, Ed, and Minnick, Chris,   2013. Beginning HTML5 & CSS3 For Dummies, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey.
[5] ___, 2005, Prospek dan Arah Pengembangan Agribisnis Anggrek , Balitbang Departemen Pertanian,  Pasar Minggu, Jakarta Selatan, Indonesia.
[6] ___, https://startingelectronics.org/tutorials/arduino/ethernet-shield-web-server-tutorial/SD-card- web-server/  , diakses  2 Maret 2015 Pukul 08.35 WIB.
[7] ___, https://id.wikipedia.org/wiki/Anggrek_bulan , diakses  4 Maret 2015 Pukul 09.40 WIB.
[8] ___,  http://www.dfrobot.com/wiki/index.php?title=Moisture_Sensor_%28SKU:SEN0114%29  , diakses    4 Maret 2015 Pukul 11.35 WIB