Smart ESP Agriculture: Inovasi Teknologi Pertanian Berbasis IoT dan Fotovoltaik

1.1 Latar Belakang 
Indonesia merupakan negara agraris yang memiliki potensi besar pada sektor pertanian. Akan tetapi, muncul tantangan mengenai kondisi variabilitas iklim yang sedang terjadi di Indonesia. Kondisi ini berpotensi menurunkan produktivitas sektor pertanian yang akan berdampak langsung terhadap perekonomian serta ketananan pangan nasional. Dengan terjadinya kondisi variabilitas iklim, maka petani dituntut untuk dapat menyesuaikan musim tanam berdasarkan perubahan iklim yang tidak menentu, karena perubahan iklim akan memengaruhi curah hujan dan suhu yang merupakan salah dua hal yang sangat penting dalma menentukan watu tanam dan kebutuhan air yang tepat bagi tanaman (Hariyanti et al., 2019).

PH tanah juga memiliki peranan penting dalam pertumbuhan tanaman. Dalam ilmu pertanian pH tanah memiliki peranan yang sangat penting, gunanya untuk menentukan mudah tidaknya ion-ion unsur hara diserap oleh tanaman (Karamina et al., 2017). Dengan menyesuaikan pH dan kelembapan tanah, harapannya hal ini dapat mengoptimalkan produktivitas hasil pertanian. Selain itu, untuk menjawab tantangan kondisi variabilitas iklim yang sedang terjadi, alat ini dirancang untuk dapat melakukan monitoring pada berbagai jenis varietas tanaman. Padi, jagung, kedelai, dan bawang merah digunakan sebagai sampling pada alat karena tanaman tersebut merupakan komoditas pangan ungulan di Indonesia yang biasanya ditanam bergantian pada satu lahan tanam (Hariyanti et al., 2019).

Kondisi seperti ini tentu perlu ditanggapi dengan menerapkan strategi adaptif untuk meminimalisir kerugian akibat kegagalan dalam proses pertanian. Pemerintah berupaya mendorong pelaku pertanina untuk dapat beradaptasi dengan perubahan yang menekankan pentingnya melakukan digitalisasi sektor pertanian. Alat ini bertujuan untuk memudahkan proses monitoring kelembapan dan pH tanah serta menyiram secara otomatis, disesuaikan dengan jenis tanaman. Ini penting dalam pertanian karena memengaruhi ketersediaan air bagi tanaman.

2.1 Perencanaan

Tahap perencanaan dimulai dari merancang desain sistem, bentuk fisik alat, survey komponen lalu dilakukan rekayasa tekknologi dengan merancang pembuatan teknologi untuk mempermudah perakitan sistem, membuat skema terkait cara kerja dan struktur utama dari rancangan IPTEK yang diterapkan.Gambar 1 Skema Teknologi

Baca juga : BBN Airlines Indonesia Kantongi Izin Penerbangan Berjadwal 

Sistem yang dirancang menggunakan ESP32 sebagai pemrosesan data masukan dari sensor. ESP32 akan mengolah data dan mengirimkannya kedalam database kemudian akan ditampilkan pada ponsel pengguna dan pemantau. Sensor yang digunakan diantaranya sensor soil moist guna membaca kelembapan tanah, sensor DHT11 untuk mendeteksi suhu sekitar tanaman. Semua data akan diolah menggunakan ESP32 kemudian akan memerintahkan relay bekerja sesuai hasil pembacaan sensor. Setting sensor dilakukan dengan melakukan pengaturan menu pada LCD. Semua data dapat dilakukan monitoring secara lokal dengan menggunakan LCD dan monitoring jarak jauh menggunakan smartphone yang telah terhubung dengan database.

3.1 Pembuatan Alat
3.1.1 Perakitan Kelistrikan

Setelah melakukan perancangan mulai fungsi, bentuk fisik, komponen yang akan digunakan, melakukan percobaan pada setiap komponen seperti modul fotovoltaik, baterai control regulator, sensor dengan masing masing parameter. Pembuatan sistem kelistrikan dimulai dari pembuatan bagian elektronik, yaitu membuat skematik dan layout untuk PCB. Dilanjutkan dengan pemindahan layout ke PCB fiber secara thermal kemudian dilarutkan ke FE3CL bubuk yang sudah diberi air sampai timah terkelupas dari PCB fiber. Proses selanjutnya pengeboran PCB menggunakan bor tangan. Langkah terakhir melakukan pemasangan sensor menggunakan kabel strip serta melakukan troubleshooting untuk mengecek apakah PCB sudah berfungsi secara semestinya.

3.1.2 Pembuatan Hardware, Database, dan Aplikasi Monitoring

Baca juga : Harga Beras Mahal Bikin Kantong Jebol

Pembuatan Hardware menggunakan mikrokontroler dengan berbagai sensor pertanian yang mendeteksi parameter seperti kelembapan tanah, suhu udara dan pH. Integrasi modul wifi ESP memungkinkan pengiriman data secara nirkabel ke platform cloud. Dengan smart ESP Agriculture, petani dapat mengoptimalkan pengelolaan tanaman mereka dengan memantau kondisi pertanian secara realtime dan mengambil tindakan yang sesuai berdasarkan data yang diperoleh, meningkatkan produktivitas dan efisiensi secara keseluruhan.

Berikut merupakan jalur koneksi komponen yang menghubungkan ke mikrokontroler untuk menjalankan sistem smart ESP Agriculture. Database digunakan sebagai terminal data yang dikirim sebelum ditampilkan pada ponsel sehingga sistem dapat bekerja berbasis IoT. Dalam hal ini yang digunakan adalah layanan dari google firebase yaitu firebase realtime database. Proses yang dilakukan adalah, mensetting google firebase agar dapat terkoneksi dengan Smart ESP Agriculture. Selanjutnya, firebase yang sudah terkoneksi dengan alat akan dikoneksikan dengan ponsel android guna menampilkan data kondisi suhu dan pH. Aplikasi user interface dibuat memanfaatkan platform MIT APP INVENTOR dengan mengedepankan desain dan tema pertanian, serta metode tampilan yang dapat membuat pengguna merasa nyaman saat menggunakan aplikasi. 

3.1.3 Uji Coba Alat

Baca juga : Pertamina Rombak Direksi Kilang Pertamina Internasional

Gambar 2 Diagram Pengujian

Pengujian dilakukan sebanyak satu tahap yaitu uji coba sistem. Smart ESP Agrriculture akan digunakan oleh pengguna dan akan melakukan pembacaan pada beberapa parameter dan akan mengirimkan data tersebut ke tampilan LCD ponsel pengguna melalui jejaring internet. Komponen output akan bekerja jika kondisi tanah memerlukan air atau nutrisi sesuai tanaman yang telah disetting. Jika masih ada kesalahan pada sistem, maka akan dilakukan perbaikan baik dalam bentuk program, elektronik maupun mekanik sesuai dengan penyebab kesalahan tersebut. Setelah itu, dilakukan uji coba kembali sampai tidak ada error yang terjadi dan dilanjutkan dengan finishing. 

4.1 Penutup

Dengan inovasi dan perkembangan teknologi seperti modul ESP Agriculture diharapkan agar modul ESP Agriculture akan menjadi solusi yang lebih luas dalam menangani tantangan pertanian di Indonesia. Dengan terus melakukan pengembangan dan peningkatan, diharapkan modul ini dapat menjadi lebih efisien dan efektif dalam memantau serta mengelola kondisi tanah dan tanaman. Selain itu, diharapkan modul ini juga dapat memberikan kontribusi dalam mengurangi kerugian yang disebabkan oleh perubahan iklim dan faktor lingkungan lainnya. Dengan demikian, para petani akan dapat menghadapi tantangan pertanian dengan lebih baik dan meningkatkan produktivitas serta keberlanjutan usaha pertanian mereka.

Regina Risqiandina Abriani Adimin
Regina Risqiandina, Mahasiswa Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang

Update berita dan artikel RM.ID menarik lainnya di Google News

Dapatkan juga update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari RM.id. Mari bergabung di Grup Telegram "Rakyat Merdeka News Update", caranya klik link https://t.me/officialrakyatmerdeka kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.