Internet of things atau IoT merupakan sebuah konsep Dimana objek yang kita lihat secara fisik layaknya perangkat elektronik, software, dan lain lain yang saling terhubung dalam satu jaringan sehingga mampu untuk melakukan komunikasi melalui pengumpulan data, berbagai data maupun mengolah data tanpa terhubung langsung dengan campur tangan manusia. Dalam kasus smart farming ini khususnya dengan tanaman tanaman cabai, maka untuk membuat rancangannya diperlukan beberapa sensor IoT yaitu sebagai berikut.

Sensor

  1. DHT22 (sensor suhu dan kelembaban)

Gambar 1 Contoh sensor DHT22 (Source: google)

Sensor ini digunakan untuk mengetahui suhu udara yang berpengaruh signifikan terhadap kecepatan proses fotosintesis dan pertumbuhan tanaman palawija seperti cabai. Tentunya suhu yang terlalu tinggi dapat menghambat pertumbuhan tanaman demikian juga kalau  suhunya terlalu rendah dapat menghambat pertumbuhan atau bahkan dapat menyebabkan tanaman menjadi stres sehingga mengetahui suhu udara itu sangat penting dalam membantu mengelola kondisi lahan agar tetap optimal.

Tidak hanya melihat dari sisi intesitas panas atau dinginnya perlu juga mengetahui tingkat kelembaban udara khususnya pada fase pertumbuhan awal tanmaan cabai. Jika kelembaban udara terlalu rendah maka tanaman dapat mengalami kekeringan sebaliknya jika kelembaban yang terlalu tinggi dapat memicu penyakit atau hama pada tanaman seperti jamur. Tentunya data kelembaban memungkinkan petani untuk menyesuaikan pengairan atau perlindungan tanaman jika diperlukan.

  1. Sensor pH (Tingkat Keasaman Tanah)

Gambar 2 Contoh sensor pH (Source Google)

Seperti namanya sensor pH ini merupakan sensor yang digunakan untuk memantau tingkat keasaman tanah, yang mempengaruhi ketersediaan nutrisi bagi tanaman. Umumnya tanaman seperti cabai dapat tumbuh dengan baik pada pH tanah antara 5,5 sampai. Jika tingkat kadar asam dalam tanah yang tidak sesuai dapat menghambat penyerapan nutrisi esensial seperti nitrogen yang berperan dalam pertumbuhan vegetatif seperti pembentukan daun dan batang. Kemudian fosfor untuk perkembangan akar serta pertumbuhan buah cabai, selain itu diperkukannya juga kaliu yang membantu dalam pembentukan karbohidrat serta meningkatkan kualitas cabai yang tentunya akan meningkatkan daya tahan terhadap penyakit , yang diperlukan untuk pertumbuhan optimal.

Tentunya dengan data pH ini petani dapat menambahkan bahan penyeimbang seperti pupuk, sulfur dan lain lain untuk menyesuaikan keasaman sesuai kebutuhan tanaman. Selain itu tingkat pH yang tinggi atau extrim dapat menyebabkan penumpukan mineral tertentu dalam tanah yang bersifat toksik bagi tanaman. Sensor pH membantu menjaga tanah dalam kondisi yang sehat dan seimbang.

  1. NH3 Sensor (Kadar Amonia)

Gambar 3 Contoh sensor NH3 MQ-137 (Source: google)

Sensor NH3 ini diperlukan untuk mengukur kadar amonia di lingkungan lahan, yang dapat berasal dari pupuk atau sisa organik. Amonia yang berlebihan bisa menjadi racun bagi tanaman dan mikroorganisme tanah yang bermanfaat. Mengukur kadar amonia penting untuk mengetahui apakah ada penumpukan berlebihan yang bisa mempengaruhi kesehatan tanah dan tanaman. Tentunya penggunaan pupuk nitrogen dapat meningkatkan kadar amonia di tanah. Hasil data dari sensor ini memungkinkan petani untuk menyesuaikan penggunaan pupuk nitrogen sehingga jumlahnya optimal dan mengurangi pemborosan pupuk yang dapat mencemari lingkungan sekitar.

  1. Soil Moisture Sensor FC-28 (Kelembaban Tanah)

Gambar 4 Contoh sensor Soil Moisture FC-28 (Source: google)

Sensor Soil Moisture FC-28 digunakan untuk mengukur kadar kelembaban tanah di lahan tanaman cabai. Sensor ini perlukan karna tanaman cabai membutuhkan jumlah air yang tepat untuk berkembang secara optimal. Kelembaban tanah yang terlalu tinggi dapat menyebabkan pembusukan akar dan mengundang penyakit pada tanaman. Selain itu sensor kelembaban tanah ini juga membantu memantau kebutuhan air dan mengaktifkan sistem irigasi hanya ketika kelembaban tanah rendah. Hal ini memastikan bahwa tanaman mendapatkan cukup air tanpa pemborosan. Dengan pemantauan kelembaban tanah secara real-time, sistem irigasi dapat diatur secara otomatis agar tidak memberikan air ketika tanah sudah cukup lembab. Dari keempat sensor diatas tentunya akan dimanfaatkan untuk dapat menjaga lingkungan dan kondisi tanah yang ideal bagi tanaman cabai. Pemantauan suhu, kelembaban udara, keasaman tanah, kadar amonia, dan kelembaban tanah memastikan bahwa tanaman berada dalam kondisi yang optimal untuk pertumbuhan, yang pada akhirnya meningkatkan produktivitas dan kualitas hasil panen.

Aktuator

Dalam kasus pada tanamn cabai ini aktuator diperlukan dengan tujuan yaitu untuk mengotomatisasi proses yang membantu tanaman tumbuh optimal dan mengurangi kebutuhan intervensi manual. Maka dari itu actuator yang dapat diterapkan adalah sebagai berikut:

  1. Sistem irigasi otomatis melalui pompa air

Gambar 5 contoh system irigasi otomatis melalui pompa air

Sistem irigasi otomatis menggunakan pompa air ini digunakan untuk menyiram tanaman secara otomatis berdasarkan data dari soil moisture sensor yang mendeteksi kelembaban tanah. Ketika sensor mendeteksi bahwa kelembaban tanah rendah, pompa air akan aktif untuk mengalirkan air hingga kelembaban mencapai tingkat optimal kemudian pompa akan berhenti secara otomatis. Penggunaan pompa air ini memastikan tanaman cabai mendapatkan pasokan air yang cukup tanpa pemborosan, membantu menjaga kelembaban tanah pada tingkat yang ideal untuk pertumbuhan tanaman cabai.

  1. Pompa Nutrisi Sistem Pupuk Otomatis

Gambar 6 contoh sitem nutrisi pupuk otomatis (Source: google)

Sistem pupuk ototmatis ini digunakan untuk menambahkan pupuk atau nutrisi cair sesuai kebutuhan tanaman. Berdasarkan data dari sensor sensor sebelumnya yaitu pH dan NH3 yang memantau kondisi tanah, dispenser ini dapat memberikan pupuk dalam jumlah yang tepat saat diperlukan. Hal ini membantu menjaga keseimbangan nutrisi di tanah, memungkinkan tanaman cabai mendapatkan asupan yang optimal tanpa risiko over-fertilizing atau kurang nutrisi pada tanaman.

 

Layanan Konektifitas dan Display untuk monitoring menggunakan Blynk

Blynk merupakan sebuah platform IoT berbasis cloud yang memungkinkan pengguna untuk menghubungkan perangkat keras seperti ESP32, Arduino, Raspberry Pi, dan masih banyak lagi ke aplikasi mobile serta mengelola proyek IoT dengan mudah. Blynk telah banyak digunakan oleh Masyarakat luas karna memang dirancang untuk membantu pengembang IoT khusus nya dalam membuat User interface (UI) yang interaktif, memantau data sensor, mengontrol perangkat, dan mengotomatiskan tindakan berdasarkan data yang diterima. Terdapat beberapa keuntungan apabila menggunakan Blynk ini sebagai berikut:

  1. Mudah digunakan karna Blynk sendiri memiliki UI drag-and-drop untuk membuat aplikasi iot, sehingga pengembang tidak perlu membuat ui dari awal.
  2. Real-time dan remote control karna dalam Blynk pengguna dapat memantau dan mengontrol perangkat dari jarak jauh, yang sangat berguna untuk proyek-proyek iot seperti pertanian, smart home, dan industri.
  3. Fleksibilitas Blynk yang mendukung banyak perangkat dan protokol, menjadikannya pilihan populer untuk berbagai aplikasi iot.

 

Micro Controller

Gambar 7 Contoh skema pembuatan IoT untuk tanaman cabai

ESP32 adalah mikrokontroler yang dibuat oleh Espressif Systems yang dirancang untuk aplikasi IoT dan memiliki fitur yang sangat banyak. Dilengkapi dengan modul Wi-Fi dan Bluetooth, ESP32 mampu menghubungkan gadget ke web tanpa memerlukan modul tambahan. Mikrokontroler ini mencakup prosesor dual-core dengan frekuensi hingga 240 MHz, Slam 520 KB, dan mendukung konvensi komunikasi berbeda seperti SPI, I2C, dan UART, menjadikannya sangat mudah beradaptasi untuk menghubungkan berbagai sensor dan aktuator. ESP32 juga memiliki banyak pin GPIO (Common Reason Input Yield) yang memungkinkan koneksi ke perangkat luar lainnya. Salah satu titik fokus utamanya adalah penggunaan kontrol moo, dengan mode istirahat yang memungkinkan gadget berfungsi secara efisien dengan baterai. Mikrokontroler ini juga didukung oleh komunitas insinyur yang luas dan selaras dengan tahap pengembangan yang lazim seperti Arduino IDE, yang memudahkan pengguna amatir dan mahir untuk menggunakannya.

 

Kesimpulan

Berdasarkan hasil simulasi, rancangan sistem IoT untuk monitoring cuaca, irigasi, dan nutrisi tanah pada budidaya cabai menunjukkan bahwa konsep ini berpotensi membantu petani memantau kondisi lahan secara real-time dan mengotomatisasi penyiraman serta pemberian nutrisi. Meskipun masih berupa simulasi, sistem yang menggunakan sensor DHT22, pH, NH3, dan soil moisture dengan mikrokontroler ESP32 serta platform Blynk ini memperlihatkan cara kerja dasar smart farming yang efisien dan adaptif. Namun, hasil simulasi belum dapat dijadikan jaminan efektivitas di lapangan karena diperlukan uji coba langsung untuk memastikan kinerja sistem dalam kondisi pertanian sebenarnya.

Penulis: 

Samson Ndruru, S.Kom., M.Kom. (FDP Scholar)

Daftar Pustaka:

  1. https://www.mdpi.com/2409108
  2. https://www.nabto.com/guide-to-iot-esp-32/