Sistem Otomatisasi dan Monitoring Miniatur Greenhouse Berbasis Web Server dan Notifikasi SMS dengan Arduino Devi Taramika 1, Ismah Afifah 1, Asri Wulandari, ST., MT. 2, Agus Wagyana, ST., MT. 2 1. Teknik Elektro, Teknik Telekomunikasi, Politeknik Negeri Jakarta, Depok, 12640, Indonesia 2. Dosen Pembimbing, Teknik Telekomunikasi, Politeknik Negeri Jakarta, Depok, 12640, Indonesia E-mail : taramika.devitaramika@gmail.com, ismah37@gmail.com ABSTRAK Pertanian merupakan bagian ketahanan pangan bagi suatu negara. Tanpa adanya pertanian, mustahil jika kebutuhan pangan di suatu negara bisa terpenuhi dan sangat sulit untuk berkembang. Lahan pertanian yang semakin sempit dan iklim yang tidak menentu melatarbelakangi berkembangnya pertanian dengan greenhouse. Greenhouse merupakan bangunan yang mampu melakukan modifikasi iklim sesuai dengan yang dibutuhkan oleh tanaman. Sistem tersebut akan bekerja lebih baik jika dilengkapi dengan sistem otomasi yang beroperasi tanpa memerlukan bantuan manusia. Tanaman membutuhkan penyiraman, sinar matahari serta suhu yang sesuai. Parameter tersebut dapat diatur dengan menggunakan sensor. Sistem ini terdiri dari sensor kelembaban tanah, sensor suhu dan kelembaban udara DHT11, sensor LDR, Arduino, GSM shield dan Ethernet Shield. Berdasarkan hasil pengujian, pompa air dalam keadaan mati saat kelembaban bernilai kurang dari 650 atau 3.17 V. Lampu artificial dalam keadaan mati jika nilai intensitas 962 lux dan menyala saat 700 lux. Kipas dalam keadaan mati saat nilai suhu 26 o C dan menyala saat. Hasil pembacaan sensor akan dikirim ke web server dan sistem ini juga memiliki pemberitahuan melalui notifikasi SMS. Monitoring dengan web server dilakukan dengan mengintegrasikan antara Arduino, Ethernet Shield, jaringan LAN dan server Apache. Selain itu terdapat notifikasi SMS yang akan memberikan peringatan terhadap pengguna mengenai hari penanaman, hari pemupukan, hari penyiangan, dan hari panen. Greenhouse juga dapat melakukan otomatisasi terhadap kebutuhan air, cahaya dan udara bagi tanaman dengan menggunakan pompa air, artificial light, dan kipas. Kata kunci : Greenhouse, Sensor, Rangkaian Relay, Web Server, Notifikasi SMS 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Pertanian merupakan bagian ketahanan pangan bagi suatu negara. Tanpa adanya pertanian, mustahil jika kebutuhan pangan di suatu negara bisa terpenuhi dan sangat sulit untuk berkembang. Kebutuhan pangan selalu berhubungan dengan dunia pertanian. Saat ini begitu banyak masalah yang muncul di bidang pertanian. Mulai dari kurangnya sumber daya manusia, iklim yang tidak menentu hingga berkurangnya lahan-lahan pertanian yang telah banyak dialihfungsikan untuk lahan perumahan. Hal tersebut tentunya menjadi masalah penting yang berdampak terhadap terjadinya krisis pangan. Pengembangan greenhouse merupakan salah satu cara untuk mengatasi masalah kurangnya lahan pertanian serta iklim yang tidak menentu. Greenhouse merupakan sebuah bangunan tempat budidaya tanaman dengan pengaturan beberapa variabel di dalamnya agar sesuai dengan kebutuhan tumbuh kembang tanaman yang sedang dibudidayakan saat itu. Variabel-variabel pokok yang perlu diatur dalam greenhouse yaitu temperatur, kelembaban udara, dan
intensitas cahaya. Biasanya pengendalian variabel variabel tersebut dilakukan secara manual oleh manusia (Tony K Hariadi, 2007). Oleh karena itu, untuk dapat menciptakan lingkungan yang sesuai dengan pertumbuhan tanaman diciptakan greenhouse yang dilengkapi dengan sistem otomatisasi oleh sensor-sensor sehingga dapat membantu mengurangi kebutuhan terhadap sumber daya manusia dalam melakukan teknik budidaya tanaman.. 1.2 Rumusan Masalah Permasalahan yang dibahas dalam penyusunan tugas akhir ini adalah bagaimana cara membuat sistem yang terdiri atas rangkaian hardware berupa rangkaian catu daya dan rangkaian relay sebagai pengendali dalam menghidup-matikan pompa air, lampu artificial serta kipas pada greenhouse. 1.3 Tujuan Penulisan Tujuan penyusunan tugas akhir yang berjudul Sistem Otomatisasi dan Monitoring pada Miniatur Greenhouse Berbasis Web Server dan Notifikasi SMS dengan Arduino adalah untuk membantu memudahkan proses budidaya tanaman dengan melakukan pengaturan terhadap parameter tertentu yang dilakukan berdasarkan hasil pembacaan sensor sehingga jika kondisi pada greenhouse tidak sesuai dengan kondisi yang diinginkan oleh tanaman maka secara otomatis dapat menghidupmatikan pompa air, lampu artificial serta kipas pada greenhouse. Diharapkan hal ini juga dapat mengurangi kebutuhan sumber daya manusia dan mampu menyediakan kondisi yang sesuai untuk tanaman. 1.4 Metode Penyelesaian Masalah 1. Study Literatur 2. Perancangan Alat 3. Pembuatan Alat 4. Pengujian Alat 5. Evaluasi 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Greenhouse Rumah tanaman (Greenhouse) merupakan bangunan yang menyerupai sebuah rumah handal untuk menyediakan lingkungan yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman (Agricultural Engineering Standart, 2010). Adapun parameter yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman dalam greenhouse yaitu temperature, cahaya, angin, air, kelembaban serta media tanam (Tony K Hariadi, 2007). Parameter yang disediakan oleh greenhouse biasanya disesuaikan oleh jenis tanaman yang akan ditanam dalam greenhouse. Dalam bangunan greenhouse parameter diatas dapat diatur. Hal ini yang menyebabkan tanaman yang ditanam dalam bangunan greenhouse akan memiliki kualitas yang lebih baik. 2.2 Sensor Sensor adalah suatu alat yang dapat mengukur atau mendeteksi kondisi sebenarnya di dunia nyata, seperti pergerakan, panas atau cahaya dan mengubah kondisi nyata tersebut ke dalam bentuk analog atau digital. Sensor-sensor yang digunakan dalam tugas akhir ini yaitu : 1. Sensor Kelembaban Tanah Sensor kelembaban tanah merupakan sensor yang mampu mendeteksi intensitas air di dalam tanah (moisture). Sensor ini berupa dua buah paku konduktor berbahan logam yang sangat sensitif terhadap muatan listrik. Kedua paku ini merupakan media yang akan menghantarkan tegangan analog yang nilainya relatif kecil. Tegangan ini nantinya akan diubah menjadi tegangan digital untuk diproses ke dalam Mikrokontroler (Pamungkas dkk, 2011). 2. Sensor Cahaya Sensor cahaya adalah sensor yang mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias
cahaya yang mengenai benda atau ruangan. Contoh dari sensor cahaya adalah photocell, photo transistor,photo diode, photo voltaic, photo multiplier, pyrometer optic, dsb. 3. Sensor Suhu dan Kelembaban Sensor Suhu dan kelembaban adalah Suatu alat ukur yang digunakan untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendefinisian yang suatu kelembaban uap air yang terkandung dalam udara. Ratarata suhu udara yang dibutuhkan untuk aktifitas tanaman berkisar pada 15 C hingga 40 C (Mardjuki, 1990). 2.3 Arduino Uno Revision 3 (R3) Arduino adalah sebuah papan (board) rangkaian elektronik yang terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) yang bersifat open source. Perangkat lunaknya bersifat open source dimana source code Arduino dapat disesuaikan dan dikembangkan dengan kebutuhan perograman. Board Arduino terbuat dari Atmel AVR Microprocessor dan regulator linear 5 V. 2.4 Web server Web server adalah sebuah aplikasi server yang melayani permintaan HTTP atau HTTPS dari browser dan mengirimkannya kembali dalam bentuk halaman-halaman web. Halaman-halaman web yang dikirim oleh web server biasanya berupa file-file HTML dan CSS yang nantinya akan diparsing atau ditata oleh browser sehingga menjadi halamanhalaman web yang bagus dan mudah dibaca. 3. Perencanaan dan Realisasi Alat 3.1 Perencanaan Alat Pada bab ini akan dibahas mengenai perencanaan dan realisasi pada Sistem Otomatisasi dan Monitoring Miniatur Greenhouse Berbasis Web server dan Notifikasi SMS dengan Arduino. Perencanaan dan realisasi ini bertujuan untuk mengimplementasikan suatu proyek yang akan menjelaskan tentang penggambaran terhadap sistem alat. Flow chart atau diagram alir dibuat untuk mempermudah memahami suatu sistem dalam perencanaan dan pembuatan program. Diagram alir untuk menggambarkan deskripsi alat yang dirancang ditampilkan pada gambar 3.1. Gambar 3.1 Flow chart Sistem Alat 3.1.1 Deskripsi Alat Sistem otomatisasi dan monitoring miniatur greenhouse berbasis web server dan notifikasi sms dengan arduino memiliki beberapa komponen utama yaitu sensorsensor, rangkaian pengendali, web server serta notifikasi sms. Sensor-sensor tersebut digunakan sebagai pengatur parameter yang dibutuhkan oleh tanaman. Setiap sensor akan terhubung dengan output yang berupa pompa air, lampu artificial dan kipas. Ketika sensor membaca kondisi yang tidak sesuai dengan parameter yang diinginkan maka secara otomatis output yang terhubung dengan sensor-sensor tersebut akan menyala dan akan mati kembali ketika kondisi yang diinginkan telah sesuai. Rangkaian pengendali sebagai pengatur output dengan input yang berasal dari sensor-sensor. Untuk web server dan notifikasi sms sebagai bagian dari monitoring sistem tersebut.
3.1.2 Diagram Blok Diagram blok untuk alat yang akan dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.2 4. Deskripsi Pengujian dan Data hasil pengujian 4.1 Deskripsi Pengujian Pengujian dilakukan terhadap sistem yang terdiri dari pengujian terhadap sistem sensor terhadap output dan pengujian sistem monitoring serta pengujian notifikasi SMS. Tabel 4. 1 Pengujian Sistem Sensor Terhadap Output Pengujian I : Tanggal 19 Agustus 2014 Titik Hasil Pengukuran Sensor Acua II I n Output Keterangan Kelembaba n Tanah 650 3.17 V 799 3.90 V 673 3.28 V Pompa Air Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Alat Cahaya (LDR) 700 lux 962 lux 962 lux Lampu Artifici al 3.2 Realisasi Alat Pada bagian ini terdiri dari skematik keseluruhan sistem alat dan tampilan web server. Suhu dan Kelembaba n 26 o C 64 % 26 o C 64 % Pengujian II : Tanggal 19 Agustus 2014 I II Kipas Kelemba ban Tanah 650 3.17 V 620 3.02V 50 0.24 V Pompa Air Cahaya (LDR) 700 lux 681lux 681lux Lampu Artifici al Suhu dan Kelemba ban 48 % 48 % Kipas Gambar 3.3 Skematik Keseluruhan Alat Gambar 3.4 Tampilan Web Server Gambar 4.1 Tampilan Web Monitoring
Gambar 4.2 Tampilan Data Server 2. Monitoring web server harus dilakukan dengan syarat komputer yang dijadikan sebagai server tetap dalam keadaan standbydan terhubung dengan jaringan LAN. 3. Pengiriman notifikasi SMS dapat berjalan dengan baik, sesuai dengan perintah pengiriman. Dimana hari penanaman dikirim pada saat yang sama. Sedangkan hari pemupukan, hari penyiangan, dan hari panen pada hari kelima, kedelepan, dan kesepuluh setelah input diberikan melaui keypad. Daftar Pustaka Rifqi, A. 2009. Analisa Unjuk Kerja Sistem Monitoring Parameter Lingkungan Mikro Menggunakan Field Server Pada Budidaya Tomat (Lycopersicum esceletum). Institut Pertanian Bogor. http://repository.ipb.ac.[10 Januari 2014] Morgalis, Michael. 2012. Arduino Cookbook (2nd ed.). USA. O Reilly Media Gambar 4.3 Tampilan Notifikasi SMS 5. Simpulan Dari hasil pengujian dan analisa dapat disimpulkan bahwa : 1. Konfigurasi sensor dan output dapat bekerja dengan baik. Pompa air menyala saat sensor kelembaban tanah memiliki nilai kurang dari 650 atau sama dengan 3.17 V dan mati saat tegangan lebih besar 3.17 V atau. Lampu artificial akan menyala saat nilai intensitas cahaya yang terukur 700 lux dan mati jika nilai 962 lux. Kipas akan menyala saat nilai yang terukur 27 O C dan mati jika nilai suhu sama dengan. Kondisi tersebut berdasarkan titik acuan yang telah ditentukan. Anonim. 2010. Agricultural Engineering Standard. Jurnal Ilmiah SNI 7604 PAES 415-2001.Philipphine. Hariadi, Tony K. 2007. Sistem Pengendali Suhu, Kelembaban dan Cahaya Dalam Rumah Kaca. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika, Vol. 82 10, No. 1, 2007: 82 93. Pamungkas, H. Y. Puspita, E. and Taufiqurrahman. 2011. Alat MonitoringKelembaban Tanah dalam Pot Berbasis Mikrokontroler ATmega 18 dengan Tampilan Output Pada Situs Jejaring Sosial Twitter untuk Pembudidaya dan Penjual Tanaman Hias. Jurnal Ilmiah Politeknik Elektronika Negeri Surabaya