Perancangan Sistem Irigasi Otomatis bagi Petani dalam Jaringan Lokal (LAN)

*) Muhammad Saukat, Mimin Muhaemin, Handarto

Laboratorium Alat dan Mesin Pertanian – Universitas Padjadjaran

Dewasa ini teknologi telah berkembang pesat. Hal ini menjadi tantangan untuk dapat membantu petani agar proses bertani bisa lebih mudah dan menyenangkan. Tingkat penerapan teknologi di bidang pertanian sangat beragam dan berbeda dari satu lokasi ke lokasi lainnya.

Untuk mempercepat pembangunan pertanian, Kementerian Pertanian telah mencanangkan untuk mengimplementasikan prinsip-prinsip Revolusi Industri 4.0 dalam bidang pertanian. Termasuk di dalamnya adalah digitalisasi dan penerapan Internet of Things dalam bidang pertanian.

Salah satu teknologi yang dapat diterapkan antara lain adalah pembuatan sistem irigasi otomatis. Dimana sistem pengairan ini menggunakan pompa dan selang pipa dengan driper (irigasi tetes). Otomatisasi yang dilakukan adalah dengan melakukan pengukuran kelembaban tanah dengan sensor dan mengirimkan data sensor ke pusat kendali mikrokontroler. Dimana apabila kelembaban tanah kurang dari nilai yang ditentukan, mikrokontroler akan menjalankan pompa untuk melakukan penyiraman.

Tulisan ini akan memaparkan rancangan dan proses pembuatan sistem irigasi otomatis ini secara teknis namun diharapkan dapat diadaptasi oleh petani ataupun siapapun pihak yang berminat untuk mencoba menerapkannya.

Sebelumnya perlu diuraikan terlebih dahulu beberapa istilah teknis untuk memudahkan pemahaman pada bagian selanjutnya.

Irigasi tetes

Irigasi tetes, menurut sumber penulisan di sini (https://www.utakatikotak.com/Metode-IRIGASI-TETES-Drip-Irigasi-Instalasi-Biaya-Kelebihan-dan-Kekurangan-Irigasi-Tetes/kongkow/detail/14867) yaitu air dialirkan melalui pipa utama dan diteteskan tepat di area perakaran tanaman melalui drip emitter yang terpasang pada selang drip. Aliran air ini biasanya membutuhkan dorongan pompa, karena ukuran drip emiter cukup kecil dan dikhawatirkan tidak cukup apabila mengandalkan gaya gravitasi saja.

Contoh tanaman dengan irigasi tetes (sumber photo: koleksi pribadi)

Sensor kelembaban tanah

Sensor ini merupakan komponen elektronik yang akan memberikan sinyal listrik, respon atas kondisi lingkungan (tanah) di sekitarnya. Berdasarkan komponen elektroniknya tedapat dua macamsensor, yakni yang memberikan respon secara kapasitif atau secara resistif. Saat dihubungkan kepada mikrokontroler, nilai respon sinyallistrik dapat dibaca dan akan menjadi dasar keputusan apakah penyiraman dilakukan atau tidak.

Sensor kelembaban tanah (Photo koleksi pribadi)

Komunikasi dalam jaringan WiFi

Biasanya lahan untuk tanaman cukup luas, dan penempatan sensor diletakkan di ujung terjauh dari sumber air (pompa). Supaya data pengukuran sensor bisa dikirim ke mikrokontroler, maka digunakan akses WiFi (dengan hotspot/access point). Untuk itu diperlukan mikrokontroler yang mendukung konektifikas ke WiFi. Komunikasi dengan WiFi dalam jaringan lokal dapat menggunakan beberapa metode komunikasi, antara lain dengan protokol MQTT atau protokol UDP. MQTT (Message Queue Telemetry Transport) populer dalam istilah yang cukup trend saat ini adalah IoT (Internet of Things), namun teknologi ini membutuhkan sistem lain yang lebih rumit dan biasanya digunakan dalam lalu lintas data yang lebih besar. Untuk kebutuhan saat ini cukup dilayani dengan fitur protokol UDP (User Datagram Protocol).

Mikrokontroler

Pusat kendali mikro, berupa komponen elektronik yang dapat diprogram dan melakukan aksi yang diperintahkan sesuai dengan kondisi yang diinginkan. Komponen ini cukup beragam sesuai dengan fitur-fitur yang dibutuhkan, seperti contoh ada unit Arduino atau unit Node MCU ESP32 dengan harga yang relatif terjangkau. Dari dua unit ini, secara standar ESP32 sudah memiliki fitur koneksike WiFi, sedangkan Arduino, untuk dapat terhubung ke WiFi membutuhkan modul tambahan (shield) atau untuk versi tertentu yang lebih baru, sudah ada fitur tambahan konektifitas ke WiFi (Arduino UNO R4-wifi, https://store.arduino.cc/products/uno-r4-wifi).

Mikrokontroler ESP32 (sumber photo: koleksi pribadi)

Protokol UDP

Seperti juga komputer yang terhubung dalam jaringn, penggunaan internet, maka setiap mesin (komponen) yang terhubung dalam jaringan akan memiliki IP-Address (Alamat Internet Protocol) yang diatur oleh router ataupun juga hotspot/access point. Selain penggunaan data dalam jaringan seperti internet dengan protokol TCP/IP, fitur lain dalam komunikasi jaringan ini adalah UDP. Menurut sumber https://qwords.com/blog/udp-adalah/, dalam penggunaan UDP, setiap aplikasi bisa mengirimkan paket-paket yang berbentuk datagram. Datagram selanjutnya diperuntukkan terhadap paket yang bersifat tidak handal (unreliable service). Sementara koneksi handal (biasanya berlaku bagi TCP) selalu menyertakan keterangan jikalau terjadi kegagalan dalam pengiriman data.

Skema rancangan

Untuk memenuhi kebutuhan itu, dibuatlah skema rancangan sebagai berikut:

Skema rancangan sistem (sumber gambar: koleksi pribadi)

Dengan skema ini, mekanisme yang dibangun adalah sebagai berikut:

Berdasarkan mekanisme ini, dibuat sistem elektronik, program dan pengujiannya... (proses ini akan diuraikan pada bagian berikutnya dari tulisan ini).

Contoh komponen fisik yang telah dibuat:

Sistem sensor kelembaban tanah pengirim data (koleksi pribadi)

Kontroler utama dilengkapi display LCD dan relay (sumber photo: koleksi pribadi)

Tampilan informasi pada layar LCD (sumber photo: koleksi pribadi)

Lahan yang dipasangi sistem irigasi tetes otomatis di Kecamatan Tomo, Kabupaten Sumedang (sumber photo: koleksi pribadi)