Departemen Teknik Komputer FTE Institut Teknologi Sepuluh Nopember Tj141501 Tugas Akhir 1 3 SKS Nama : Gafur Hasan Zam Bahari NRP : 2913 100 012 Bidang Studi : Telematika dan Jaringan Tugas Diberikan : Ganjil 2016/2017 Dosen Pembimbing : 1. Arief Kurniawan, S.T., M.T. 2. Ahmad Zaini, S.T., M.T. Judul Tugas Akhir : Internet Of Things (IOT) untuk Pemantauan dan Pengendalian pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT) Sayuran berbasis Wireless Sensor Network Uraian Tugas Akhir : Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT) merupakan sebuah sistem hidroponik yang banyak dikembangkan. Pada sistem hidroponik NFT akar tanaman terendam pada cairan yang mengandung nutrisi dan air bersirkulasi selama 24 jam terus menerus. Hidroponik NFT dikategorikan sistem hidroponik tertutup. Pada sistem hidroponik tertutup air bersirkulasi selama 24 jam terus menerus atau bisa juga diatur pada waktu tertentu dengan pengatur waktu. Namun pada hidroponik NFT biasa tidak dilengkapi pengendalian kadar keasaman dan suhu media tanam sayuran. Dengan dikembangkannya Internet Of Things dapat digunakan untuk monitoring serta controlling terhadap sistem hidroponik NFT. Sistem monitoring dan controlling yang dikembangkan digunakan untuk menjaga larutan nutrisi dan kondisi air tetap stabil. Pada kondisi yang telah ditentukan, tanaman diharapkan dapat menyerap nutrisi yang telah disesuaikan unsur hara secara optimal sesuai dengan tahap-tahap pertumbuhannya. Dengan sistem hidroponik NFT terpantau diharapkan tingkat hasil tanaman, jumlah daun, kandungan nitrogen, kandungan zat besi, dan kandungan kalium yang lebih baik dibandingkan dengan hidroponik NFT tidak terpantau dengan larutan sama. Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Arief Kurniawan, ST., MT NIP. 197409072002121001 Mengetahui, Departemen Teknik Komputer FTE - ITS Ketua, Ahmad Zaini,S.T., M.T. 197504192002121003. Dr. I Ketut Eddy Purnama, ST., MT. NIP. 196907301995121001
A. JUDUL TUGAS AKHIR Internet Of Things (IOT) untuk Pemantauan dan Pengendalian pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT) Sayuran berbasis Wireless Sensor Network B. RUANG LINGKUP 1. Internet Of Things (IOT) 2. Wireless Sensor Network C. LATAR BELAKANG Dewasa ini kota kota besar di Indonesia mulai kehilangan lahan sebagai media tanam. Hal ini dikarenakan banyak kota kota yang mementingkan pembangun gedung gedung perkantoran. Namun permasalahan tersebut tidak menjadi masalah dengan ditemukannya Sistem hidroponik sebagai media tanam baru. Sistem hidroponik memiliki banyak jenis salah satu yang sering digunakan adalah sistem hidroponik Nutrient Film Technique (NFT). Sistem hidroponik ini banyak di kembangkan di negara negara maju dikarenakan penggunaaannya yang mudah. Pada sistem hidroponik NFT akar tanaman terendam pada cairan yang mengandung nutrisi dan air bersirkulasi selama 24 jam terus menerus. Sistem hidroponik NFT dikategorikan sistem hidroponik tertutup. Pada sistem hidroponik tertutup air bersirkulasi selama 24 jam terus menerus atau bisa juga diatur pada waktu tertentu dengan pengatur waktu.[1] Pada sistem hidroponik NFT air yang tidak tersisa di bak penampungan harus dikontrol setiap saat agar tetap bersikulasi dengan baik. Selain harus mengontrol kondisi air, juga harus dilakukan kontrol terhadap kondisi nutrisi yang digunakan. Tentu hal ini menjadi permasalahan apabila sistem hidroponik NFT ingin digunakan oleh orang kantoran yang notabene sangat sibuk. Sehingga mereka tidak dapat melakukan kontrol terhadap kondisi air dan kondisi nutrisi atau pupuk. Serta pada sistem hidroponik NFT tidak dilengkapi pengendalian kadar keasaman yang dapat menjaga ph dan suhu media tanam sayuran. Dimana ph ideal pada sayuran secara umum antara 5.5 6.5. [2] Sedangkan suhu normal sayuran berada di antara 27-30 Celcius pada siang hari dan 21-24 Celcius pada malam hari.[2] Dalam tugas akhir ini akan dibuat sistem hidroponik NFT terpantau yang dapat dimonitoring serta dapat dikontrol jarak jauh terhadap kondisi air, kondisi nutrisi, dan kondisi ph. Sistem hidroponik NFT terpantau diintegrasikan dengan menggunakan sistem Internet OF Things (IOT) yang merupakan sebuah konsep bertujuan untuk memperluas manfaat dari konektivitas internet yang tersambung secara terus menerus. Data data yang diambil oleh sensor akan di proses oleh mikrokontroller ATMega328 dengan board Arduino Uno. Pada akhirnya server akan mengirim data pada Smartphone Android. Sehingga pengguna hidroponik sayuran dapat melakukan monitoring serta controlling terhadap sistem hidroponik mereka. D. PERUMUSAHAN MASALAH Pada sistem hidroponik NFT yang tidak terpantau menyebabkan : 1. Air sebagai media tanam utama dapat mengalami kekurangan. 2. Kadar ph air tidak terkontrol dengan baik sehingga berdampak buruk pada kualitas tanaman. 3. Temperatur air yang terkena pacaran sinar Matahari langsung akan tinggi.
Sehingga hal tersebut dapat menyebabkan kekurangan nutrisi pada tanaman serta tanaman menjadi tidak sehat. E. BATASAN MASALAH Adapun batasan masalah dari pengerjaan tugas akhir ini adalah : 1. Menggunakan sistem hidroponik NFT. 2. Sensor yang digunakan adalah sensor suhu ds18b20, sensor ph air dfrobot, serta sensor ultrasonic hc-sr04. 3. Mikrokontroller yang digunakan adalah ATMega328 dengan board Arduino Uno 4. Smartphone yang digunakan adalah Smartphone berbasis Android. F. TUJUAN TUGAS AKHIR DAN MANFAAT Pada Tugas Akhir ini akan dikembangkan sistem hidroponik NFT terpantau yang dapat dipantau menggunakan Smartphone berbasis Android. Sehingga harapannya tanaman Sayuran memiliki tingkat hasil tanaman, jumlah daun, kandungan nitrogen, kandungan zat besi, dan kandungan kalium yang lebih baik dibandingkan dengan hidroponik NFT tidak terpantau dengan larutan sama. G. DASAR TEORI 1. Sistem Hidroponik NFT Sistem hidroponik NFT merupakan salah satu sistem hidroponik yang sangat familiar di tengah masyarakat. Banyak pengguna hidroponik komersial dan hobi menggunakan sistem hidroponik NFT untuk menanam sayuran. Sistem hidroponik NFT dapat menghasilkan lebih banyak tanaman dengan sedikit ruang, sedikit air dan sedikit nutrisi. Sehingga, sistem hidroponik NFT menjadi salah satu yang paling populer dalam sistem budidaya hidroponik.[1]. 2. ph Tanaman Rentang ph ideal untuk tanaman hidroponik khususnya sayuran adalah 5.5 6.5. Ketika ph berada di bawah kisaran 5.5 6.5 maka akan banyak unsur makro (N,P,K, dll) memiliki ketersedian yang kurang sehingga dapat menyebabkan nutrisi mikro dapat mencapai tingkat beracun. Jika konsetrasi ph lebih besar dari 6.5 keasaman harus diturunkan dengan menggunakan asam sulfat (H3PO4) sebesar 10%. Sementara apabila konsentrasi ph kurang dari 6.0 keasaman dapat dinaikkan dengan larutan KOH sebesar 10%.[2] 3. Suhu Tanaman Pada media tanam hidroponik sayuran suhu ideal yang diperlukan pada dataran rendah berkisar antara 27-30 Celcius di siang hari dan 21-24 Celcius di malam hari.[2] 4. Wireless Sensor Network (WSN) Wireless Sensor Network (WSN) atau sensor Jaringan Nirkabel merupakan suatu jaringan nirkabel yang terdiri dari beberapa sensor (sensor node) yang diletakkan ditempat - tempat yang berbeda untuk memonitoring kondisi suatu plan. Sensor
sensor tersebut akan mendeteksi obyek dan mengirim data dengan nirkabel ke gateway lalu ke server.[3] H. METOLOGI PENELITIAN Gambar 1. Layout hidroponik NFT terpantau Gambar 2. Layout mikrokontroller Slave-node Gambar 3. Layout hardware slave node - Sink Gambar 4. Gambaran umum sistem kerja
Sistem hidroponik NFT terpantau mengintegrasian beberapa sensor serta relay. Hal ini seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 1. Untuk fungsi masing masing relay adalah sebagai berikut : relay1 berfungsi sebagai saklar dari valve1 yang merupakan katup pengontrol pendistribusian larutan KOH, relay2 berfungsi sebagai scalar dari valve2 yang merupakan katup pengontrol pendistribusian larutan H3PO4, relay 3 berfungsi sebagai skalar dari pendingin yang berguna untuk menurunkan suhu apabila terjadi subu meningkat. Modul Slave-Node terdiri dari beberapa komponen sensor, relay, valve, dan pendingin dengan menggunakan xbee sebagai komunikasi. Gambar 2 Menunjukkan blok dasar slave node. Slave node berfungsi mengumpulkan mengambil parameter ph, suhu dan level air serta untuk mengoperasikan katup air dan pompa. Sink merupakan perangkat PC yang terhubung dengan xbee seperti yang ditunjukkan Gambar 3. Sink berfungsi sebagai gerbang penghubung antara slave node dan server. Pada bagian ini data dari sensor akan dikumpulkan selanjutnya akan dikirim ke database server. Selain itu sink juga akan berfungsi sebagai penyebar perintah dari Android yang dikirim ke server untuk selanjutnya dikirim ke slave node tujuan. Secara keseluruhuan gambaran umum sistem kerja ditunjukkan dengan Gambar 4 dengan yang meliputi : 1. Pengambilan data menggunakan sensor Data masukan yang digunakan adalah hasil perekaman sensor - sensor yang diletakkan pada tandon air sistem hidroponik NFT. Parameter diambil menggunakan tiga buah sensor, yaitu sensor ph, sensor Suhu, dan sensor Level Ketinggian. 2. Pra pemrosesan data Data yang di dapat akan di proses menggunakan sink. Parameter yang di dapat dikirim ke server menggunakan internet. 3. Pemrosesan data di Server Data yang di dapat oleh setiap sensor akan diolah. Data yang sudah diolah akan dikirimkan ke Smartphone pengguna. 4. Proses penampilan data di Smartphone Android Data dari server kemudian dikirim ke Smartphone Android untuk divisualisasikan. Visualisasi dibuat seinteraktif dan seakurat mungkin agar pengguna dapat mengetahui dan memonitoring secara detail bagaimana kondisi Hidroponik mereka. Segala parameter-parameter yang didapat sensor akan divisualisasikan secara interaktif di Smartphone. 5. Pengiriman parameter kontrol dari Android ke Server Selanjutnya setelah data dikirim ke Smartphone pengguna, pengguna dpaat melakukan monitoring terhadap slave node 0, slave node 1, dan slave node 2. Setelah mengetahui kondisi hidroponik pengguna dapat melakukan interferensi terhadap parameter kontrol di mikrokontroller. 6. Pemrosesan parameter kontrol di Server Data yang di dapat oleh inputan parameter kontrol dari Smartphone pengguna akan diolah untuk menjadi sebuah file. Selanjutnya file yang berisi parameter kontrol akan dikirim ke sink dengan menggunakan komunikasi internet. 7. Pemrosesan oleh Mikrokontroller
Parameter kontrol yang telah di proses oleh sink akan dikirim lagi ke mikrokontroller. Dan mikrokontroler akan melakukan pemrosesan kontrol otomatis terhadap valve1, valve2, dan pendingin, sesuai dengan parameter kontrol yang dikirim dari Smartphone pengguna. I. RENCANA KERJA Keterangan Studi Literatur Pengiriman data dari satu node ke sink. Dan dari sink ke node Bulan November Desember Januari Februari Maret April Mei Pengiriman data dari tiga node ke sink. Dan dari sink ke node Pembuatan hidroponik dan pengintegrasian hidroponik NFT Pengiriman Data dari sink ke server dan sebaliknya Pembuatan Aplikasi di smartphone Android Pengiriman Data dari server ke smartphone dan sebaliknya Pengujian Pembuatan Laporan J. DAFTAR PUSTAKA [1] Untung, O. 2000. Hidroponik Sayuran Sistem NFT (Nutrient Film Technique). Penerbit Penebar Swadaya. Jakarta. [2] Heriwibowo, Kunto., dan N.S. Budiana 2014. Hidroponik Sayuran Untuk Hobi dan Bisnis. Penerbit Penebar Swadaya. Jakarta. [3] What Is a Wireless Sensor Network.diakses tanggal 06 Oktober 2016, NI Developer Zone http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/7142