View
10
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Perj anj ian No: III/LPPM/20 1 7-0 1/3-PM
Penerapan Sistem Monitoring Rumah Kaca
Berbasis Mikrokontroler di Desa Tugu Mukti, Cisarua, Bandung Barat
HIBAH PENERAPAN TEKNOLOGI
Disusun Oleh:
Dr. Jr. Ali Sadiyoko M.T.
Christian Fredy S.Si., M.Si., M.Sc.
Faisal Wahab S.Pd., M.T.
Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat
Universitas Katolik Parahyangan
2017
DAFTAR lSI
Abstrak 3
Bab l Pendahuluan 3
Bab II Kalayakan Teknis 7
Bab III Metode Penelitian 9
BAB IV Hasil dan Pembahasan 9
BAB V Kesimpulan dan Saran 13
Daftar Pustaka 13
2
ABSTRAK
Jurusan Teknik Elektro konsentrasi Mekatronika (TEKM) menerapkan teknologi sistem monitoring pada rumah kaca seluas 600 m2 yang digarap oleh kelompok tani pimpinan Bpk. Yangki Sulaeman. Rumah kaca tersebut berlokasi di Desa Tugu Mukti, Cisarua, Kabupaten Bandung Barat. Sistem monitoring ini telah dikembangkan oleh jurusan TEKM selama dua tahun. Jurusan TEKM dan Bpk. Yangki telah setuju untuk mengadakan kerjasama penerapan teknologi ini di tahun 2017. Sistem yang dibangun berbasis Raspberry Pi dan Pi Sense Hat yang dapat mengukur suhu, kelembaban dan tekanan udara. Data sudah dapat disajikan secara online melalui platform plot.ly.
BAB I. PENDAHULUAN
Dewasa ini berbagai permasalahan muncul di sektor pertanian. Keterbatasan lahan merupakan
permasalahan paling utama, hal ini berbanding terbalik dengan peningkatan jumlah penduduk yang
cukup signifikan. Di Indonesia, permasalahan tersebut menjadi cukup rumit karena beberapa faktor
antara lain: produk lokal yang tidak memenuhi spesifikasi industri pangan, hasil produksi terbatas,
perubahan selera konsumen dan perlunya mempertahankan ketersediaan produk-produk pertanian
tersebut untuk menunjang kelangsungan industri-industri terkait. Selain permasalahan internal
pertanian yang terkait dengan kualitas produksi tersebut, tantanganjuga datang dari dunia terutama dari
negara-negara maju. Pengaruh globalisasi dan perkembangan teknologi pertanian menyebabkan dunia
pertanian Indonesia harus segera memberi respon dan menyesuaikan diri dengan perubahan tersebut
untuk terus bersaing, salah satu solusi untuk hal ini adalah pertanian berbasis rumah kaca.
Pertanian berbasis rumah kaca mempunyai beberapa keuntungan, yakni tanaman relatifterlindung dari
hama dan penyakit dan kondisi Iingkungan rumah kaca relatiflebih mudah dimonitor. Untuk memonitor
kondisi tersebut, rumah kaca memerlukan perangkat yang terintegrasi agar dapat memberikan hasil
monitoring yang presisi dan memiliki reliabilitas yang tinggi. Lingkungan yang dimonitor diantaranya
temperatur, intensitas cahaya, kelembaban tanah, PH tanah, intensitas cahaya dan kelembaban udara
serta kontrol distribusi air serta suhu. Kemampuan sistem yang mampu memonitor kondisi tersebut
sangat diperlukan untuk memperoleh data yang presisi pada kondisi rumah kaca. Data ini kemudian
dapat digunakan sebagai bahan penelitian untuk meningkatkan produktivitas pertanian. Sistem
monitoring ini diharapkan menjadi langkah awal untuk mendukung sustainable design.
Pengabdian penerapan teknologi ini merupakan bagian dari road map penelitian pada jurusan Teknik
Elektro Konsentrasi Mekatronika yang ditunjukan pada Gambar I. Penelitian ini menempati aspek
instrumentation and measurement dengan spesifikasi terapan pada bidang pertanian.
3
RESEARCH ROAD MAP TEKNIK ELEKTRO KONSENTRASI MEKATRONIKA
FAKULTAS TEKNOLOGIINDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN
. ·,· · ..... , ·'· · • •• J, ··, } .:·~
. RobotiCS···· .:.\1 ' ·· ... ·_ :· ·:.~~.~:;:/.~~-
Gambar 1; Roadmap penelitian j11r11san Teknik Elektro Konsenlrasi Mekatronika. Peneltiian pada laporan ini menempati aspek instrumentation and measurement
Penerapan teknologi ini memiliki rencana jangka panjang selama 4-5 tahun yang telah dimulai pada
akhir tahun 2015. Penelitian ini memiliki target akhir untuk merancang sebuah sistem yang holistik
terpadu rumah kaca dengan performa optimal serta dapat membantu para petani lokal di daerah
Bandung, Jawa Barat. Sistem holistik terpadu yang dimaksud adalah sistem yang dapat memonitor
semua parameter yang terkait dengan pertumbuhan tanaman, sistem yang mudah dalam pemasangan
dan perawatan serta memiliki antar muka yang sederhana yang dapat dipahami oleh para petani lokal.
Selain itu ditargetkanjuga adanya sistem penyajian dan pengolahan data yang masifsecara online. Data
yang dimaksud adalah data parameter rumah kaca dari beberapa lokasi di daerah Bandung, Jawa Barat.
Data ini dapat digunakan secara praktis baik oleh peneliti maupun para petani. Road map penelitian
sistem rumah kaca ini dapat dilihat pada Tabel 1 berikut:
Tabel 1 Road map penelitian sistem rumah kaca
Tahapan pcnelitian Keterangan Tahun pcngerjaan
Sistem monitoring dan kontrol Sistem sederhana pad a skala November- Desember 2015 [2]
pada miniatur rumah kaca [1] keci1 (rumah kaca berukuran (self funding)
30x45 cm2). Sistem
.. 1111
memiliki 10 buah sensor, telah
milmpu menyiljikan data secara
online.
4
Sistem monitoring dan kontrol
pada rumah kaca berdimensi
lebih besar
Penerapan teknologi sistem
pada rumah kaca dengan
melibatkan potensi lokal
Sistem yang serupa dengan
sistem 2015 namun diterapkan
pada rumah kaca berukuran
2x3m2 dengan jumlah sensor
mencapat 15-20 sensor. Studi
awal pada perbandingan
tanaman di dalam dan di luar
rumah kaca.
Sistem diterapkan pada lahan
yang lebih luas, melibatkan
petani lokal.
Penel itian, 2016, penelitian
dosen muda 2016 [8]
Pengabdian masyarakat, 2017
(laporan ini ini)
Pengukuran kinerja sistem Sistem akan diuji dengan jenis Pengabdian Masyarakat, 2018
lanjutan tanaman yang bervariasi serta
tanaman dengan masa tanam
yang lebih lama.
Pengolahan dan penyaj ian data Data dari banyak rumah kaca
secara mas if dan online dapat dikumpulkan pada satu
database tersaji secara online.
Hal ini membuka peluang untuk
terciptanya komunitas
pertanian rumah kaca.
( direncanakan untuk akses
hibah DIKTI, Hibah IPTEK
bagi Desa Mitra)
Penelitian, 2019
Berdasarkan Tabel road map penelitian dan pengabdian masyarakat di atas, maka pengabdian
penerapan teknologi tahun 2017 ini merupakan salah satu langkah penting dari rencanajangka panjang
yang telah disusun. Penerapan teknologi ini diharapkan dapat menjadi batu loncatan untuk mencapai
tujuan akhir penelitian yang dapat memberikan kontribusi bagi potensi lokal serta bidang pertanian di
negara Indonesia.
Mitra yang kami jajaki sejak bulan September 2016 adalah kelompok tani yang dipimpin oleh Bpk.
Yangki Sulaeman. Beliau memiliki beberapa rumah kaca yang berlokasi di Desa Tugu Mukti, Cisarua,
Kabupaten Bandung Barat. Rumah kaca tersebut ditanami tanaman paprika yang telah menjadi
komoditi khas kawasan desa Tugu Mukti. Kunjungan penjajagan dilakukan pada tanggal19 September
2016, kemudian Bapak Yangki melakukan kunjungan ba1asanjuga kejurusan TEKM pada tanggal11
Oktober 2016. Setelah melakukan diskusi, Bpk. Yangki membutuhkan mitra untuk kerjasama dalam
pengembangan teknologi rumah kaca. Hasil diskusi antara Bpk. Yangki dan jurusan TEKM, maka
beliau sepakat untuk mengadakan kerjasama denganjurusan TEKM, FTI UNPAR.
Bpk. Yangki sepakat menyediakan sebuah rumah kaca sebesar 600 m2 untuk djadikan lahan untuk
percontohan penerapan teknologi yang sedang dikembangkan oleh jurusan TEKM. Jurusan TEKM
akan menyediakan teknologi sistem monitoring rumah kaca, selain itu Bpk. Yangki juga menyediakan
server untuk penyajian data secara online.
5
•·
Gam/Jar 2: Salah solu rumah lwca yang dimiliki Rapak Yrmgki Sulueman. balokosi di desn Tugu Mukti, Cisarua, Kabupalen !Jrmdung J!amt
Camhar 3: !:ondisi di da!am rumah kaco. Rt>k, l'angki menjelas!wn pms.".\' tum!!llh duri f'ilf!riko sert,r menjelaskan kcbutulwn sistem monitoring
6
BAB II. KELA Y AKAN TEKNIS
Di Indonesia beberapa peneliti mulai tertarik untuk mclakukan penelitian tentang pertanian
rumah kaca. Beberapa Penelitian yang Berkaitan dengan Rumah Kaca di Indonesia dapat dilihat pada
tabel berikut:
Tabel 2 Beberapa penelitian tentang rumah kaca di Indonesia
No Pcneliti Judul Hal yang dilakukan
I Agus Sugiyono [3] Kendali Sistem energi Untuk Usaha pengurangan energi dengan
pertanian Rumah Kaca menggunakan PLC untuk kendali
sistem energi. Kendali dengan PLC
mempunyai keuntungan karena
sistemnya dapat diubah hanya dengan
mengubah program dan perangkat
keras diperoleh dengan harga relatif
murah
2 Mulkan Azizi, Perancangan sistem Usaha membuat suatu iklim buatan
Sumardi, Munawar pengendali suhu pada pada green house dengan merekayasa
Agus [4] prototype Greenhouse kondisi suhu agar sesuai dengan
berbasis kendali logika fuzzy kondisi suhu asal tanaman. Logika
fuzzy digunakan untuk mengolah data
pembacaan sensor yang digunakan
untuk kemudian digunakan sebagai
kendali kecepatan motor cooling fan
DC supaya suhu ruangan tetap.
3 Olga Melo, Rhiza S. Rumah Kaca Cerdas Untuk Mendesain prototipe sistem
Sadjad, Adnan [5] Budidaya Tanaman Bunga pengontrolan rumah kaca cerdas untuk
Krisan budidaya tanaman secara otomatis
menggunakan mikrokomputer. Sistem
kontrol yang dikembangkan dapat
melakukan proses pengukuran suhu
dan kelelmbaban dan mengatur
pemberian air.
4 Mareli Rancangbangun Aktuator Merancang sistem kontrol
Telaumbanua, [6] Pengendali Iklim Mikro di pengendalian iklim mikro untuk
7
Dalam Greenhouse Untuk greenhouse menggunakan A VR
Pertumbuhan Tanaman Sawi ATMega8535. Sistem kontrol
dikembangkan menggunakan lima
sensor, yaitu sensor suhu dan
kelembaban, sensor suhu tanah, sensor
kelengasan tanah, sensor intensitas
sinar matahari serta tiga aktuator, yaitu
aktuator kipas, aktuator pompa air dan
aktuator lampu fotosintesis.
5 Tony K. Hariadi [7] Sistem Pengendali Suhu, Membuat sebuah sistem pengendali
Kelembaban, dan Cahaya temperatur, kelembaban, cahaya, dan
dalam Rumah Kaca penyiraman dalam rumah kaca secara
terpadu.
6 Bimo Ananto Perancangan Jaringan Sensor Melakukan perancangan sistem sensor
Pamungkas, Adian Terdistribusi untuk terdistribusi untuk memonitor suhu,
Fatchur Rochim, Pengaturan Suhu, kelembaban, dan intensitas di rumah
Eko Didik Widianto Kelembaban, dan Intensitas kaca menggunakan board Arduino
[8] cahaya Uno. Data-data pemantauan dan
antarmuka kontrol pengguna dapat
diakses secara online berbasis web.
Dari beberapa penelitian terdahulu tersebut umumnya belum mengintegrasikan sensor pada rumah kaca
dengan dimensi yang relatif besar (baik dimensi rumah kaca maupun jumlah sensor). Dimensi ini
berkaitan dengan jumlah sensor yang digunakan masih belum dapat menangkap kondisi sepenuhnya
dari rumah kaca. Selain itu, pemantauan dan pengendalian kebanyakan masih dilakukan secara offline.
Untuk mengatasi keterbatasan tersebut, pada penelitian ini akan dirancang sistem rumah kaca yang
dapat menyajikan data secara online untuk merekayasa beberapa parameter iklim rumah kaca, seperti
kelembaban tanah dan udara, suhu rumah kaca, PH tanah dan intensitas cahaya.
Teknologi yang telah dikembangkan oleh jurusan TEKM telah diuji pada minatur rumah kaca dan
rumah kaca berukuran 2x3 m2• Teknologi ini telah teruji dengan memperoleh data selama 24 jam
dengan beberapa sensor yang terpasang. Teknologi ini cocok untuk diterapkan pada rumah kaca yang
lebih besar milik dari Bpk. Yangki. Bpk. Yangki bahkan memerlukan data sejak paprika ditanam hingga
musim panen. Dari data ini, Bpk. Yangki dan rekan-rekan petani lokallainnya dapat mempelajari dan
menganalisa sehingga dapat digunakan sebagai rujukan untuk peningkatan produktivitas dan kualitas
paprika. Sistem ini juga dapat tersaji secara online sehingga Bpk. Yangki dapat memonitor secara real
time kondisi dari rumah kaca.
8
BAB III. METODE PENELITIAN DAN MEKANISME DIFUSI
Berkaitan dengan luas rumah kaca yang harus dicover oleh perangkat sensor, maka kami mencoba
membuat skema alat baru, yakni dengan menggunakan Raspberry Pi dan PiSense Hat yang nantinya
akan saling terhubung satu sama lain. Skema alat dapat dilihat pada Gambar 6.
r·
--·- ------- ---------------------Cam bar 4. Skemo a/at berbasis Raspberry Pi, Pi Sense Hat yang lerlwbung dengan f?ou/er
Komponen yang digunakan antara lain: Raspberry Pi, Pi Sense Hat, Router dan koneksi 3G/4G. Pi
Sense Hat merupakan modul tambahan pada Raspberry Pi yang memiliki sensor suhu, kelembaban dan
tekanan udara. Ketiga besaran fisis itulah yang memang perlu diketahui dari keadaan di rumah kaca. Pi
Sense Hat saling terhubung satu dengan yang lain dengan menggunakan Router yang juga terhubung
ke internet. Dengan demikian sistem ini merupakan wireless sensor network.
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 5 menunjukan foto-foto kegiatan instalasi alat di rumah kaca milik Bapak Yangki. Raspberry
Pi menggunakan bahasa Python untuk mengambil data dari PiSense Hat. Kemudian data di-upload ke
plot.ly agar dapat dilihat secara online. Data diambil dengan duras 60 detik/data. Gambar 6 menunjukan
hasil plotting dari plot.ly. Dengan hasil yang baik ini, maka disepakati bahwa kerjasama dengan Bapak
Y angki dapat dilanj utkan untuk tahun 2018 dengan agenda penam bah an jumlah sensor dan peningkatan
stabilitas sistem.
9
10
11
Gambar 5. Foto-fo/o kegialan instalasi a/at di rumah kaca milik Bapak Yangki
plotly
44.1 44
43.9
06:37:30 06:38:00 Nov 1, 2017 17.9
17.85 17.8
06:37:30 06:38:00 Nov1,2017
879.6 ·'-'·'·· · ... 87<),') 879.4
06:3730 06:38:00
Temper·ature
OR6'38:30d 't 06:39:00 LltTll I y
0.6:38:30 06:39:00 r>ressure
06:38:30 06:39:00
Gambar 6:Hasil plotting data di plot ly
12
06:39:30
06:39:30
06:39:30
,, -?,---- trace 0 r: ,,
trace 1
·-· .. >--· trace 2
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan yang dapat diperoleh dari penelitian ini antara lain:
1. Sistem mampu mengukur suhu, kelembaban dan tekangan udara di dalam rumah kaca.
2. Data yang diperoleh dapat ditampilkan secara online di plot.ly yang terbuka secara publik.
Saran untuk pengembangan penelitian ini antara lain:
1. Jumlah PiSense Hat dapat ditingkatkan dengan sistem wireless sensor network
2. Alat harus dapat dibuat lebih modular, sehingga mudah dipasang.
DAFT AR PUST AKA
I. Syahrul Munir, Rancangan Smart Greenhouse dengan Teknologi Mobile untuk Efisiensi tenaga,
biaya, dan waktu dalam pengelolaan tanaman, Skripsi Fakultas Teknologi Industri, UPNVeteran
Jawa timur, 2012
2. Agus Sugiono, Kendali Sistem Energi Untuk Pertanian Rumah Kaca, Prosiding Seminar Nasional
Penerapan Teknologi Kendali dan Instrumentasi pada Pertanian, 1998
3. Mulkan Azizi, Sunardi, Munawar Agus R, Perancangan Sistem Pengendali Suhu pada Prototype
Green House Berbasis Kendali Logika Fuzzy, Makalah Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro
Fakultas Teknik Undip
4. OlgaMelo, Rhiza S. Sadjad, Adnan, Rumah Kaca Cerdas Untuk Budidaya Tanaman Bunga Krisan
5. Mareli Telaumbanua, Bambang Purwantana, Lilik Sutiarso, Rancangbangun Aktuator Pengendali
Iklim Mikro di Dalam Greenhouse Untuk Pertumbuhan Tanaman Sawi, Agritech, Vol. 34, No.2,
2014
6. Tony K. Hariadi, Sistem Pengendali Suhu, _Kelembaban dan Cahaya dalam Rumah Kaca, Jurnal
Ilmiah Semesta Teknika, Vol. 82 10, No. 1, 2007: 82-93
7. Bimo Ananto Pamungkas, Adian Fatchur Rochim, Eko Didik Widianto, Perancangan Jaringan
Sensor Terdistribusi Untuk Pengaturan Suhu, Kelembaban, dan Intensitas Cahaya, Makalah
Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro Fakultas Teknik Undip
8. Rana H. Hussain!, Dr. Ali F. Marhoonl, Dr. Mofeed T. Rashid, Wireless Monitor and Control
Systemfor Greenhouse, IJCSMC, Vol. 2, Issue. 12.
13
Recommended