STORIES : PLATFORM SISTEM MONITORING HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE(NFT) UNTUK MEWUJUDKAN PERTANIAN CERDAS DAN GAGAS Disusun untuk mengikuti lomba Karya Tulis Ilmiah Nasional (LKTIN) IMATETANI 2021 Kelompok Penelitian : STORIES Sub Tema : IoT Disusun oleh : 1. Muhammad Abditya Arghanie 2. Muhammad Azka Firdaus 3. Muhammad Abditya Arghanie UNIVERSITAS PERTAHANAN REPUBLIK INDONESIA BOGOR 2020-2021 i SURAT PERNYATAAN KEASLIAN KARYA Yang bertandatangan di bawah ini : Muhammad Abditya Arghanie Asal Universitas : Universitas Pertahanan Republik Indonesia Dengan ini menyatakan bahwa karya tulis kami dengan judul: “Stories : Platform Sistem Monitoring Hidroponik Nutrient Film Technique(Nft) untuk Mewujudkan Pertanian Cerdas dan Gagas.” Bersifat original dan belum pernah diikutsertakan/menjuarai dalam kompetisi sejenis. Apabila di kemudian hari ditemukan ketidaksesuaian dengan pernyataan ini, maka saya bersedia menerima sanksi yang ditetapkan panitia. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sesungguhnya dan dengan sebenarbenarnya. Sentul, 9 Februari 2021 Yang menyatakan, Muhammad Abditya Arghanie 320200402014 ii KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah Swt. yang telah melimpahkan rahmat, taufik, dan hidayah-Nya sehingga makalah karya tulis ilmiah yang berjudul “STORIES : Platform Sistem Monitoring Hidroponik Nutrient Film Technique(NFT) untuk Mewujudkan Pertanian Cerdas dan Gagas” ini dapat terselesaikan dengan baik. Makalah ini tidak akan selesai tanpa bantuan serta dukungan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini, baik secara langsung maupun tidak langsung. Semoga kontribusi serta dukungan yang telah diberikan mendapat balasan dari Allah Swt. Aamiin. Penulis menyadari masih banyaknya kekurangan dan kesalahan pada makalah ini, sehingga penulis akan sangat terbuka dengan segala kritik serta saran guna perbaikan untuk masa yang akan datang. Akhir kata, semoga makalah ini dapat bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pembaca sekalian. Sentul, 9 Februari 2021 Penulis iii DAFTAR GAMBAR iv DAFTAR TABEL v ABSTRAK Dengan terus meningkatnya jumlah penduduk di Indonesia, produksi pangan perlu lebih produktif dan meningkat untuk mendukung terciptanya ketahanan pangan nasional. Namun, berdasarkan data yang dikutip dari Badan Pusat Statistik (BPS) terdapat masalah utama yaitu berkurangnya lahan pertanian itu sendiri yang terus menyusut dan hampir 60 ribu hektar lahan berubah fungsi setiap tahunnya. Solusi dari permasalahan ini adalah perlu dilakukannya penerapan metode pertanian cerdas 4.0 dan sinergi pemerintah beserta warga untuk turut serta dalam terciptanya ketahanan pangan dengan menciptakan pertanian mandiri seperti budidaya hidroponik yang dapat dilakukan di rumah-rumah tanpa perlu lahan terbuka yang luas .Hal ini juga perlu dikembangkannya metode hidroponik seperti Nutrient Film Technique (NFT). Sistem hidroponik NFT memperhatikan beberapa parameter untuk menunjang peningkatan kualitas tanaman seperti temperatur air, tingkat kekeruhan, kadar pH, dan jumlah padatan terlarut (PPM/Part Per Million) di dalam air. STORIES adalah platform yang dapat memastikan indikator pertanian tersebut menjadi optimal, terpadu dan otomatis. STORIES dilengkapi dengan teknologi Artificial Intelligence dan Internet of Things yang dipasang beberapa sensor seperti DHT11, TDS, TSS, dan ORP beserta camera OV7670 dan akan dianalisis melalui engine yang sudah dibuat sehingga dapat memberikan rekomendasi yang tepat,akurat dan cepat berdasarkan data yang sudah dihimpun. Berdasarkan data melalui STORIES, petani dapat memantau dan menganalisis kondisi parameter serta melihat kondisi tanaman melalui gambar dan data di internet secara realtime. Sistem ini dapat menciptakan pertanian yang cerdas dan gagas dimana tindakan yang diberikan kepada tanaman sesuai dengan kondisi yang dialami oleh tanaman tersebut melalui sensor yang dipasang di area sehingga tumbuhan dapat “berbicara” mengenai apa yang dibutuhkan secara presisi. Kata Kunci: Hidroponik, Nutrient Film Intelligence,STORIES vi Technique, Internet of Things,Artificial DAFTAR ISI SURAT PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................................... ii KATA PENGANTAR ................................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ........................................................................................................................... v ABSTRAK ..................................................................................................................................... vi BAB 1 ............................................................................................................................................. 1 PENDAHULUAN .......................................................................................................................... 1 A. Latar Belakang ..................................................................................................................... 1 B. Rumusan Masalah ................................................................................................................ 3 C. Tujuan Penelitian ................................................................................................................. 3 D. Manfaat Penelitian ............................................................................................................... 3 BAB 2 ............................................................................................................................................. 4 TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................................................. 4 A. Peneliti Terdahulu ................................................................................................................ 4 B. Hidroponik NFT................................................................................................................... 5 C. Internet of Things ................................................................................................................. 6 D. ESP32................................................................................................................................... 7 E. DHT11 Sensor ..................................................................................................................... 7 F. TDS Sensor .......................................................................................................................... 8 G. TSS Sensor ........................................................................................................................... 8 H. ORP Sensor .......................................................................................................................... 9 I. Camera OV7670 ................................................................................................................ 10 BAB 3 ........................................................................................................................................... 11 METODE PENELITIAN.............................................................................................................. 11 vii A. Model Sistem ..................................................................................................................... 11 B. Analisis Kebutuhan ............................................................................................................ 11 a. Inisialisasi ....................................................................................................................... 11 b. Desain Sistem ................................................................................................................. 11 c. Implementasi .................................................................................................................. 13 C. Model Pengujian ................................................................................................................ 13 D. Kerangka Berpikir .............................................................................................................. 13 E. Prosedur Penelitian .................................................. Ошибка! Закладка не определена. F. Jenis Penelitian................................................................................................................... 13 G. Sumber Data....................................................................................................................... 13 H. Teknik Pengumpulan Data ................................................................................................. 14 BAB IV ......................................................................................................................................... 15 HASIL DAN PEMBAHASAN..................................................................................................... 15 BAB 5 ........................................................................................................................................... 16 PENUTUP..................................................................................................................................... 16 A. Kesimpulan ........................................................................................................................ 16 B. Saran .................................................................................................................................. 16 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................... 17 LAMPIRAN .................................................................................................................................. 18 viii BAB 1 PENDAHULUAN A. Latar Belakang Negara Indonesia disebut negara agraris karena kekayaan alam dan keanekaragaman hayati yang dimilikinya. Indonesia memiliki tanah yang subur dan terletak di daerah garis khatulistiwa. Tanah ini juga cocok ditanami berbagai jenis tanaman pangan seperti padi, bayam, dan kacang-kacangan. Pada tahun 2015-2020 jumlah penduduk Indonesia selalu mengalami peningkatan sehingga produksi pangan perlu lebih produktif dan meningkat untuk mendukung terciptanya ketahanan pangan nasional. Hal ini menyebabkan permintaan terhadap komoditas pangan di Indonesia secara umum terus meningkat. Namun, berdasarkan data yang dikutip dari Badan Pusat Statistik (BPS) terdapat masalah utama yaitu berkurangnya lahan pertanian itu sendiri yang terus menyusut dan hampir 60 ribu hektar lahan berubah fungsi setiap tahunnya. Kementerian Pertanian dalam buku Statistik Lahan Pertanian 2015-2019 mencatat pada tahun 2015 luas lahan pertanian sawah di Indonesia adalah 8.092.907 Ha. Namun, pada 2019 luas lahan pertanian sawah mengalami penurunan hampir 600 ribu hektar menjadi 7.463.948 Ha. Jumlah lahan pertanian Indonesia menurun dari tahun ke tahun akibat adanya alih fungsi lahan pertanian menjadi non-pertanian. Konversi lahan pertanian ke non-pertanian akan mengurangi kapasitas produksi pangan nasional, sehingga ketahanan pangan akan menjadi rentan sebagai akibat dari ketergantungan terhadap pangan melalui kebijakan impor (Sekretariat DKP, 2002). Untuk mewujudkan ketahanan pangan nasional yang bertumpu pada sumber daya domestik, pemerintah dan warganya harus bersinergi dalam terciptanya ketahanan pangan dengan menciptakan pertanian mandiri seperti budidaya hidroponik yang dapat dilakukan di rumah-rumah tanpa perlu lahan terbuka yang luas. Selain itu, dengan program peningkatan produktivitas melalui inovasi teknologi baru serta penerapan metode pertanian cerdas 4.0 sehingga hasil pertanian menjadi lebih efektif dan meningkat. 1 Budidaya dengan sistem hidroponik adalah salah satu cara untuk menghasilkan produk sayuran yang berkualitas tinggi secara kontinyu dengan kuantitas yang tinggi per tanamannya. Hidroponik adalah lahan budidaya pertanian tanpa menggunakan media tanah dan dijalankan dengan menggunakan air sebagai medium untuk menggantikan tanah. Hidroponik dapat menjaga dan meningkatkan kualitas produksi pangan nasional dengan lahan yang kecil. Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT) adalah salah satu jenis metode dalam hidroponik yang dikembangkan pertama kali oleh Dr. A.J. Cooper di Glasshouse Crops Research Institue, Littlehampton, Inggris. Metode ini dilakukan dengan meletakkan akar tanaman pada lapisan air bernutrisi yang dangkal dan tersirkulasi secara terus menerus selama 24 jam (Lingga, 2011). Hal ini bertujuan agar tanaman mendapatkan air, nutrisi, dan oksigen yang cukup. Lapisan air tersebut sangat tipis yaitu sekitar 3mm sehingga mirip film. Oleh karena itu teknik ini disebut sistem NFT (Untung, 2000). Sistem hidroponik NFT memperhatikan beberapa parameter untuk menunjang peningkatan kualitas tanaman seperti temperatur air, tingkat kekeruhan, kadar pH, dan jumlah padatan terlarut (PPM/Part Per Million) di dalam air. Parameter ini harus dilakukan pemantauan dan perbaikan sesuai kebutuhan tanaman secara rutin. Pada sistem yang dilakukan sekarang ini, proses monitoring masih dilakukan secara manual oleh manusia. Manusia memiliki keterbatasan dalam pengawasan dan tidak dapat mengamati hidroponik selama 24 jam. Hal ini cukup merepotkan bagi petani dalam budidaya secara hidroponik. Perlu dikembangkan sistem monitoring hidroponik yang dapat memantau water quality secara langsung dengan memanfaatkan adanya Internet of Things (IOT). STORIES adalah platform yang dapat memastikan indikator pertanian tersebut menjadi optimal dan terpadu. STORIES dilengkapi dengan teknologi Internet of Things. Platform ini berbasis microcontoller (ESP32) yang terintegrasi dengan beberapa sensor seperti DHT11 untuk mengetahui suhu dan kelembaman, TDS untuk jumlah padatan terlarut, TSS untuk kekeruhan air, dan ORP untuk mengetahui pH air beserta camera OV7670 dan akan 2 dianalisis melalu engine yang sudah dibuat sehingga dapat memberikan data yang tepat, akurat, dan cepat. Berdasarkan data melalui STORIES, petani dapat memantau dan menganalisis kondisi parameter serta melihat kondisi tanaman melalui gambar dan data di internet secara realtime. Sistem ini dapat menciptakan pertanian yang cerdas dan gagas dimana tindakan yang diberikan kepada tanaman sesuai dengan kondisi yang dialami oleh tanaman tersebut melalui sensor yang dipasang di area sehingga tumbuhan dapat “berbicara” mengenai apa yang dibutuhkan secara presisi. B. Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah berdasarkan uraian latar belakang di atas adalah sebagai berikut: a. Bagaimana konsep dari STORIES sebagai platform sistem monitoring hidroponik NFT? b. Bagaimana implementasi dari STORIES sebagai platform sistem monitoring hidroponik NFT? C. Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini, antara lain: a. Mengetahui dan memaparkan konsep dari STORIES sebagai platform sistem monitoring hidroponik NFT. b. Mengetahui dan menjelaskan implementasi dari STORIES sebagai platform sistem monitoring hidroponik NFT D. Manfaat Penelitian Adapun manfaat dilakukannya penelitian ini adalah memberikan informasi mengenai STORIES sebagai sistem monitoring hidroponik NFT untuk mewujudkan pertanian cerdas dan gagas. Sedangkan bagi penulis, penelitian ini memberikan manfaat dalam melatih kemampuan menyusun karya ilmiah secara dengan baik dan benar yang akan berguna dimasa depan. 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA A. Peneliti Terdahulu Tabel 2.1. Penelitian terdahulu NO Pengarang 1 Judul Bahasan Prahenusa Wahyu Ciptadi, Penerapan Teknologi IoT Penggunaan R. Hafid Hardyanto (2018). pada Tanaman Hidroponik Mikrokontroler menggunakan Arduino Arduino dan Blynk Android. dengan sensor DHT11 sebagai pendeteksi temperatur dan kelembapan yang terhubung dengan aplikasi Blynk yang terdapat pada Android. 2 Wibawa Kurniawan Putra, Otomatisasi Henry Rossi Andrian, Ph S.T.,M.T., Muhammad Ikhsan Sani, Air Pada Hidroponik Metode Pengaturan Membuat sistem yang Sistem dapat mendeteksi dan Dengan mengoreksi Nutrient Technique. Film serta Ph air, mendeteksi tingkat S.T.,M.T. (2019) ppm/part per million dan suhu air . Berdasarkan table 2.1 Penelitian yang dilakukan Prahenusa Wahyu Ciptadi, R. Hafid Hardyanto (2018) menggunakan dua sensor yang terhubung melalui mikrokontroller yaitu 4 DHT11 untuk mengetahui temperature dan kelembapan serta Sensor YF-S201 untuk mengukur intensitas nutrisi yang mengalir melalui gullydan ditampilakn melalui Aplikasi blynk yang terhubung dengan perangkat Arduino pada hidroponik melalui Internet of Thing.Dengan Aplikasi Blynk pengguna dapat mengakses temperature dan kelembapan dari hidroponik dengan jarak jauh.Sedangkan Penelitian yang dilakukan oleh Wibawa Kurniawan Putra, Henry Rossi Andrian, S.T.,M.T., Muhammad Ikhsan Sani,S.T.,M.T. (2019) membuaut suatu platform yang memudahkan pengguna untuk mendeteksi dan mengoreksi PH air dan mendeteksi tingkat part per million dan suhu air. B. Hidroponik NFT Hidroponik adalah budidaya tanam menggunakan air tanpa menggunakan media tanah dengan menekankan pada pemenuhan kebutuhan nutrisi bagi tanaman. Kebutuhan air pada hidroponik lebih sedikit daripada kebutuhan air pada budidaya dengan media tanam tanah. NFT adalah singkatan dari Nutrient Film Technique. Kata film dikarenakan tanaman tumbuh pada aliran tipis yang menyerupai lapisan film. Pengaliran air secara tipis bertujuan agar tumbuhan dapat memperoleh asupan air, oksigen, dan nutrisi yang cukup. Sistem hidroponik NFT memperhatikan beberapa parameter untuk menunjang peningkatan kualitas tanaman seperti temperatur air, tingkat kekeruhan, kadar pH, dan jumlah padatan terlarut (PPM/Part Per Million) di dalam air. Parameter ini harus dilakukan pemantauan dan perbaikan sesuai kebutuhan tanaman secara rutin. 5 Gambar 2.1. Hidroponik NFT C. Internet of Things Internet of Things (IoT) adalah jaringan benda-benda fisik atau Things yang tertanam dengan elektronik, perangkat lunak, sensor dan konektivitas untuk memungkinkannya untuk mencapai nilai yang lebih besar dan layanan dengan bertukar data dengan produsen, operator dan/atau perangkat lain yang terhubung. Konsep dari IoT adalah any time communication, any place communication, dan any thing communication. Jadi tujuan dari IoT sendiri adalah agar pengguna dapat mengakses sesuatu kapan saja, dimana saja, dan apa saja secara efisien. Gambar 2.2. Ruang lingkup IoT 6 D. ESP32 ESP32 adalah mikrokontroler yang dikenalkan oleh perusahaan Espressif System sebagai penerus mikrokontroler ESP8266. Pada mikrokontroler ini telah tersedia modul Wifi dan chip sehingga sangat mendukung untuk membuat sistem aplikasi Internet of Things. Keunggulan mikrokontroler ESP32 dibanding dengan mikrokontroler lain yaitu jumlah pin out dan pin analog yang lebih banyak, memori lebih besar, dan terdapat bluetooth 4.0 beserta Wifi yang memudahkan pengaplikasian IoT dengan mikrokontroler ESP32. Gambar 2.3. Mikrokontroler ESP32 E. DHT11 Sensor Sensor DHT11 merupakan paket sensor yang berfungsi untuk mengukur suhu dan kelembaban udara. Rentang pengukuran Suhu udara adalah 0C-50C dengan akurasi +-2C. Rentang pengukuran kelembaban udara adalah 20%-90% dengan akurasi +-5%. Suhu air hidroponik penting untuk diperhatikan. Suhu air yang ideal untuk hidroponik adalah 65 dam 80 derajat Fahrenheit (18C-26C). 7 Gambar 2.4. Sensor suhu dan kelembaman F. TDS Sensor TDS atau Total Dissolved Solid adalah ukuran zat terlarut yang terdapat pada sebuah larutan. TDS sensor merupakan sensor untuk mengukur jumlah partikel padatan terlarut di dalam air yang tidak tampak oleh penglihatan manusia. Semakin tinggi EC berarti semakin banyak zat (protein/mineral padatan) di dalam air dan ini menunjukkan kualitas air kurang baik untuk budidaya tanaman hidroponik. Gambar 2.5. Sensor TDS G. TSS Sensor TSS atau Total Suspended Solid adalah padatan yang menyebabkan kekeruhan air, tidak terlarut dan tidak dapat mengendap langsung. TSS sensor atau sering disebut Turbidity sensor SKU SEN0189 adalah sensor yang menggunakan cahaya untuk mengetahui jumlah 8 TSS dalam air dengan cara mengukur transmisi cahaya yang tergantung jumlah TSS di dalam air. Semakin tinggi TSS, semakin tinggi pula tingkat kekeruhan air. Gambar 2.6. Sensor kekeruhan air H. ORP Sensor Sensor ORP ( Oxidation Reduction Potensial atau Potensi Oksidasi-Reduksi) mengukur kemampuan larutan untuk bertindak sebagai zat pengoksidasi atau reduksi. Sistem kerja ORP Sensor atau sensor pH SKU SEN0161 terletak pada probe pH yang terbuat dari kaca. Reaksi kimia pada ujung probe pH menyebabkan perbedaan tegangan dan perbedaan ini akan diukur sebagai satuan pH. pH merupakan nilai untuk mengukur tingkat keasaman dalam suatu larutan. Jika nilai pH dibawah 7 maka dinyatakan asam sedangkan jika nilai pH diatas 7 maka dinyatakan basa. Gambar 2.7. Sensor pH 9 I. Camera OV7670 Camera VC7670 adalah modul kamera warna CMOS 0,3 Mp berbiaya rendah dan dapat menghasilkan gambar beresolusi 640x480 VGA pada 30fps. Modul ini membangun regulator LDO onboard. Dengan daya tunggal 3.3V, modul ini dapat digunakan di ESP32, Arduino, STM32, FPGA, dan mikrokontroler lainnya. Gambar 2.8. Modul Camera OV7670 10 BAB 3 METODE PENELITIAN A. Model Sistem B. Analisis Kebutuhan a. Inisialisasi b. Desain Sistem 1. Desain Perangkat Keras Dalam penelitian ini menggunakan perangkat keras yang terdiri atas: 1. Perangkat pengindera yaitu sensor DHT11, TDS, TSS, dan ORP. 2. Pengontrol dan Perangkat transmisi yaitu mikrokontroller bluetooth 4.0 ESP32 3. Perangkat pemantau kondisi yaitu Camera OV7670. 4. PC atau Handphone dengan browser untuk memonitoring parameter. 11 2. Desain Perangkat Lunak Flowchart sistem dan penyampaian 12 c. Implementasi C. Model Pengujian D. Kerangka Berpikir E. Jenis Penelitian Penelitian ini dilakukan secara kualitatif, yaitu pengolahan data berupa penjelasan atau deskripsi terkait mekanisme kerja STORIES. F. Sumber Data Dalam penyelesaian penelitian ini, data diambil dari sumber data sekunder. Data sekunder adalah data yang diperoleh berdasarkan hasil kegiatan literasi pada jurnal dan penelitianpenelitian sebelumnya. 13 G. Teknik Pengumpulan Data Teknik pengambilan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah studi pustaka, yakni teknik pengambilan data yang dilakukan untuk menambah keabsahan hasil penelitian dengan cara mencari referensi dari buku dan jurnal. 14 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. HASIL 15 BAB 5 PENUTUP A. Kesimpulan B. Saran Alat ini perlu untuk dikembangkan untuk membantu petani 16 DAFTAR PUSTAKA Anacostiana Kowanda, Ibadarrohman, Nur Sulthan Salahuddin. 2018. “Sistem Kontrol dan Monitoring Hidroponik berbasis Android ”. Dalam: Konferensi Nasional Sistem Informasi di STMIK Atma Luhur Pangkalpinang, 8-9 Maret 2018. Henry Rossi Adrian, Muhammad Ikhsan Sani, Wibawa. 2019. “Otomatisasi Pengaturan PH Air Pada SIstem Hidroponik dengan Metode Nutrient Film Technique “. 5(3): 24052412. Jayti Bhatt, Jignesh Patoliya. “ IoT Based Water Quality Monitoring System “. 4(4): 44-48. Prahenusa Wahyu Ciptadi dan R. Hafid Hardyanto. 2018. “Penerapan Teknologi IoT pada Tanaman Hidroponik menggunakan Arduino dan Blynk Android”. 7(2): 29-40. Rini Puji Astutik. 2019. “ Aplikasi Telegram untuk Sistem Monitoring Pada Smart Smart Farming “. 2(1): 1-5. 17 LAMPIRAN 18
