Hidroponik merupakan salah satu teknik pertanian yang sangat potensial untuk menghasilkan produk tanaman. Hidroponik juga menjadi salah satu pola pengembangbiakan tanaman yang ramah lingkungan serta tidak memerlukan lahan yang luas. Meskipun telah dikembangkan dari jaman dahulu, kualitas dan kuantitas dari hidroponik tidak begitu menunjukkan hasil yang signifikan. Dalam rangka meningkatkan kualitas hasil pertanian, diperlukan suatu langkah moderenisasi dengan menerapkan sistem otomasi berbasis Internet of Things. Dengan demikian, solusi yang ditawarkan untuk mengatasi kekurangan sistem hidroponik saat ini, inovasi yang ditawarkan adalah sebuah green hardware yaitu Airlangga sahabat Petani Hidroponik (Arsenik). Pada perangkat ini, sistem monitoring dilakukan secara praktis dan terintegrasi. Pengukuran dilakukan pada beberapa aspek seperti derajat keasaman air, nutrisi pada tanaman, serta suhu dan kelembaban udara. Parameter-parameter yang menjadi monitoring dari Arsenik ini dapat diakses pada aplikasi Android secara real-time. Dengan ini, maka dapat membantu para petani hidroponik dalam mengembangkan pertaniannya. Hasil yang diharapkan melalui perangkat ini adalah pemberdayaan masyarakat dalam mengembangkan sistem hidroponik serta hasil tanaman hidroponik yang maksimal.
Penelitian ini terdiri dari 4 bagian yaitu perancangan perangkat keras, firmware mikrokontroler, database real-time, dan aplikasi Android. Perancangan perangkat keras sistem terdiri dari PCB sebagai rangkaian antarmuka untuk konverter DC/DC, board mikrokontroler ESP32, serta sensor-sensor yang digunakan. Firmware mikrokontroler melakukan tugas dalam membaca dan memproses data sensor, menampilkannya di layar LCD, dan memperbarui data ke cloud server menggunakan Google Firebase. Data yang diunggah ke akun Google Firebase disimpan dan dapat diakses oleh alat pengembangan menggunakan Android Studio.
Pengukuran dilakukan untuk membaca beberapa parameter kondisi tanaman dan media tanam menggunakan sensor-sensor analog. Untuk sensor pH air menggunakan sensor pH analog tipe V2 dari DFRobot. Untuk mengukur suhu air digunakan sensor suhu tahan air tipe DS18B20 dan dibenamkan pada media tanam. Sensor TDS digunakan untuk mengukur konsentrasi nutrisi pada air, yaitu sensor SEN0244 dari DFRobot. TDS memperoleh berapa miligram padatan larutan yang dilarutkan dalam satu liter cairan. Semakin tinggi nilai TDS, semakin tinggi konsentrasi larutan yang terlarut dalam air, dan semakin sedikit air yang lebih bersih. Terakhir, sensor DHT11 digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban udara.
Semua sensor terintegrasi dengan board mikrokontroler ESP32. Board mikrokontroler ini mengambil data dari masing-masing sensor, mengolahnya menjadi data pengukuran, menampilkan data tersebut di LCD, menyimpan data tersebut ke SD card, kemudian menggabungkan data tersebut menjadi 1 dataset dan mengirimkannya ke real-time database di Google Firebase. Aplikasi Android yang diinstal pada perangkat smartphone digunakan untuk menampilkan semua parameter pengukuran dan memberikan peringatan sistem hidroponik.
Perangkat keras Arsenik diletakkan di dekat instalasi hidroponik. Sensor yang digunakan untuk mengukur parameter kondisi media tanam air direndam dalam tangki air. Media tanam dalam sistem pertanian hidroponik ini selalu mengalir di bawah tekanan dari pompa air. Sensor yang digunakan berfungsi untuk mengetahui kondisi dan kualitas media tanam hidroponik.
Dari keseluruhan proses perancangan dan pembuatan alat monitoring media tanam hidroponik (Arsenik), dapat disimpulkan bahwa sistem monitoring berbasis IoT ini telah berjalan dengan baik. Perancangan dari sisi perangkat keras menunjukkan bahwa sistem telah dapat diimplementasikan ke dalam sistem pertanian hidroponik dengan catu daya maksimum 36 V dan konsumsi arus 110 mA. Dari sisi firmware, program yang disematkan pada ESP32 juga dapat menjalankan tugas membaca data sensor, mengolah data, terkoneksi ke internet, dan mengupdate data dengan Google Firebase dengan baik. Kemudian dari sisi pengguna, aplikasi Android yang dibuat juga memiliki nilai ketertarikan dan keinformatifan yang cukup tinggi. Hal ini memungkinkan para petani hidroponik untuk menggunakan alat pemantau Arsenik ini dengan baik sehingga dapat menjalankan sistem pertanian hidroponik dengan lebih optimal. Pengujian sensor menunjukkan hasil yang baik. Ketiga sensor pH, TDS, dan suhu air memiliki linearitas yang baik, yaitu masing-masing 95%, 99%, dan 95%. Dari segi akurasi, hanya sensor pH yang memiliki tingkat akurasi di bawah 90%, sedangkan keempat sensor memiliki akurasi di atas 90%. Pengujian presisi juga menunjukkan hal yang sama, bahwa sensor pH juga memiliki kekurangan dalam hal tingkat presisi yang berada di bawah 90%. Hal ini berbeda dengan sensor lain yang memiliki tingkat presisi lebih dari 90%.
Penulis: Prisma Megantoro, ST. MEng.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://ijeecs.iaescore.com/index.php/IJEECS/article/view/27553/16445
https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85132894082&origin=resultslist&sort=plf-f
