SISTEM PEMANTAUAN KUALITAS TANAMAN SAYUR PADA MEDIA TANAM HIDROPONIK MENGGUNAKAN ARDUINO
SKRIPSI
ROY P GINTING 111402095
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017
Universitas Sumatera Utara
SISTEM PEMANTAUAN KUALITAS TANAMAN SAYUR PADA MEDIA TANAM HIDROPONIK MENGGUNAKAN ARDUINO SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Teknologi Informasi ROY P GINTING 111402095
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017
Universitas Sumatera Utara
i
PERSETUJUAN
Judul
: SISTEM PEMANTAUAN KUALITAS TANAMAN SAYUR PADA MEDIA TANAM HIDROPONIK MENGGUNAKAN ARDUINO
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: ROY P GINTING
Nomor Induk Mahasiswa
: 111402095
Program Studi
: SARJANA (S1) TEKNOLOGI INFORMASI
Departemen
: TEKNOLOGI INFORMASI
Fakultas
: ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Komisi Pembimbing
:
Pembimbing 2
Pembimbing 1
Dr. Syahril Efendi, S.Si.,M.IT
Baihaqi Siregar, S.Si., M.T
NIP. 19671110 199602 1 001
NIP. 197901008 201212 1 002
Diketahui/disetujui oleh Program Studi S1 Teknologi Informasi Ketua,
Muhammad Anggia Muchtar, ST., MM.IT NIP. 19800110 200801 1 010
Universitas Sumatera Utara
ii
PERNYATAAN
SISTEM PEMANTAUAN KUALITAS TANAMAN SAYUR PADA MEDIA TANAM HIDROPONIK MENGGUNAKAN ARDUINO
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.
Medan, 30 Januari 2017
Roy P Ginting 111402095
Universitas Sumatera Utara
iii
UCAPAN TERIMA KASIH
Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat dan izin-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini, sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer, pada Program Studi S1 Teknologi Informasi Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara. Penyelesaian skripsi ini tidak terlepas dari bantuan dan motivasi berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu, SH, M.Hum selaku Rektor Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Baihaqi Siregar, S.Si., M.T selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Dr. Syahril Efendi, S.Si.,M.IT. selaku Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan waktu dan tenaganya untuk membimbing penulis dalam penelitian serta penulisan skripsi ini. 4.
Bapak Romi Fadillah Rahmat, B.Comp.Sc., M. Sc selaku Dosen Pembanding I dan Bapak Seniman, S.Kom., M.Kom.selaku Pembanding II yang telah memberikan kritik dan saran dalam penyempurnaan skripsi ini.
5. Seluruh dosen serta staf pegawai di lingkungan Program Studi S1 Teknologi Informasi dan Fasilkom-TI USU, yang telah membantu proses administrasi selama masa perkuliahan. 6.
Ayahanda Benteng Ginting, S.Pd dan Ibunda Murniaty Br Barus yang telah membesarkan penulis dengan penuh cinta dan kasih saying, serta selalu memberikan doa, semangat dan dukungan kepada penulis. Terima kasih juga kepada Abangnda Eliezer Bastanta Ginting dan Adinda Vionika Apriliasta Ginting yang selalu memberikan motivasi dan dukungan kepada penulis, serta kepada seluruh anggota keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satupersatu.
7.
Yang tercinta Ledi Rufina Sinuhaji, SH yang telah memberikan kasih sayang, doa, semangat, dan motivasi kepada penulis.
8.
Sahabat-sahabat penulis Ilhamuddin Hasibuan, Dani Aceh, Ade, Hans, Rozi, Nugha, Ismed, dan Jaspen serta seluruh teman-teman angkatan 2011 S1 Teknologi Infomasi
Universitas Sumatera Utara
iv
USU yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang selalu memberikan dukungan, bantuan dan semangat.
Semoga Allah SWT melimpahkan berkah kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, perhatian, serta dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Medan,
Januari 2017
Penulis
Universitas Sumatera Utara
v
ABSTRAK
Hidroponik merupakan suatu metode bercocok tanam atau budidaya tanaman tanpa menggunakan tanah, melainkan menggunakan teknologi bercocok tanam yang menggunakan air, nutrisi, dan oksigen. Penggunaan sistem hidroponik mempunyai kelebihan antara lain kuantitas dan kualitas produksi lebih tinggi dan lebih bersih, penggunaan pupuk dan air lebih efisien, serta pengendalian hama dan penyakit lebih mudah. Namun, sistem ini mempunyai kekurangan
yaitu, hidroponik sangat
membutuhkan ketelitian, ketelatenan, dan pemantauan secara rutin. Perubahan pH, konduktivitas listrik pada nutrisi, suhu air, suhu udara dan intentitas cahaya sangat mempengaruhi pertumbuhan, sehingga dapat mempengaruhi kualitas dari tanaman sayur. Untuk itu diperlukan solusi untuk memantau faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pertumbuhan, serta memberikan pemberitahuan jika terdapat perubahan faktor tersebut yang tidak sesuai dengan syarat tumbuh tanaman. Sistem pemantauan ini menggunakan sensor PH, Electro Conductivity Sensor, sensor suhu air, suhu udara, Light Sensor, GSM/GPRS, Open Garden Shield, Open Garden Hydroponic, dan Arduino Uno sebagai board utama atau microcontroller. Hasil pengujian yang dilakukan selama dua minggu pada tanaman selada, bayam merah, dan sawi pak coy yang merupakan respon dari pendeteksian menunjukkan bahwa sensor dan sistem berjalan dengan baik. Adapun hasil jumlah daun dan tinggi tanaman pada pengujian ini untuk masing-masing tanaman yaitu pada tanaman selada mempunyai 6 helai daun dan tinggi 3.6 cm. Tanaman bayam merah mempunyai 6 helai daun dan tinggi 3.8 cm, sedangkan pada tanaman sawi pak coy, jumlah daun yang didapatkan yaitu sekitar 6 helai dan tinggi 4.2 cm.
Kata kunci: monitoring, Tanaman Hidroponik, sensor PH, Electro Conductivity Sensor, sensor suhu air, sensor suhu udara, Light Sensor, GSM/GPRS, Open Garden Shield, Open Garden Hydroponic, Arduino Uno.
Universitas Sumatera Utara
iii
ABSTRACT MONITORING QUALITY SYSTEMS IN VEGETABLE PLANTING HYDROPONICS USING ARDUINO
Hydroponics is a method of farming or cultivation of plants without using soil, but using the technology of cultivation which use water, nutrients, and oxygen. Using hydroponics system has advantages such as the quantity and quality of production is higher and cleaner, fertilizer and water usage is more efficient, and pest and disease is easier to control. However, this system has the disadvantage that hydroponics require precision, patience, and routine monitoring. Changes in pH, electrical conductivity in nutrients, water temperature, air temperature and light intensity influence the growth, so it can affect the quality of vegetable crops. For that needed a solution to monitor factors that can affect the growth is needed, as well as giving notice if there are changes in these factors which are not in accordance with the requirements grow crops. The monitoring system uses pH sensor, Electro Conductivity sensor, water temperature sensor, air temperature, Light Sensor, GSM / GPRS, Open Garden Shield, Open Garden Hydroponic, and Arduino Uno as a main board or a microcontroller. And the result of the testing for 2 weeks on the plant lettuce, red spinach and mustard pakcoy which shows the response of the detection indicates that the sensor and the system is running well. This test also showed the number of leaves and height obtained for each plant such as for lettuce plants, it has six leaves and height 3.6 cm. The red spinach plant has six leaves and height of 3.8 cm, while the pak coy mustard plant has 6 leaves and 4.2 cm.
Keywords: monitoring, Hydroponics, pH sensor, Electro Conductivity sensor, water temperature sensor, air temperature sensor, Light sensor, GSM / GPRS Shield, Open Garden Shield, Open Garden Hydroponic, Arduino Uno.
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN
i
PERNYATAAN
ii
UCAPAN TERIMA KASIH
iii
ABSTRAK
v
ABSTRACT
vi
DAFTAR ISI
vii
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
xi
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang
1
1.2
Rumusan Masalah
4
1.3
Batasan Masalah
4
1.4
Tujuan Penelitian
4
1.5
Manfaat Penelitian
4
1.6
Metodologi
5
1.7
Sistematika Penulisan
6
BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1
2.2
Pemantauan Tanaman Hidroponik
7
2.1.1 Syarat Tumbuh Tanaman Hidroponik Selada
8
2.1.2 Syarat Tumbuh Tanaman Hidroponik Bayam Merah
8
2.1.3 Syarat Tumbuh Tanaman Hidroponik Sawi Pakcoy
9
Perangkat Hardware Yang Digunakan
10
Universitas Sumatera Utara
viii
2.3
2.2.1 Sensor PH
10
2.2.2 Sensor Suhu Air
11
2.2.3 Electro Conductivity Sensor
11
2.2.4 Light Sensor
12
2.2.5 Air Tempereature Sensor
13
2.2.6 Open Garden Shield
13
2.2.7 Open Garden Hydroponic
14
2.2.8 Arduino Uno
14
2.2.9 GSM / GPRS SHIELD
15
Penelitian Terdahulu
16
BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN 3.1
Arsitektur Umum
19
3.2
Data Yang Digunakan
21
3.3
Pemantauan Kualitas Tanaman Sayur Pada Media
22
Tanam Hidroponik
3.4
3.3.1 Pemantauan
22
3.3.2 Notifikasi
22
Perancangan Hardware
22
3.4.1 Perancangan Sensor Suhu udara, Sensor suhu air,
23
dan LDR dengan board open garden shield 3.4.2 Perancangan Sensor PH dan Electro Conductivity
25
Sensor dengan Extension board open garden hydroponic
3.5
3.4.3 Perancangan GSM Shield dan Arduino
26
Perancangan Sistem
27
3.5.1 Usecase Diagram
27
3.5.2 Rancangan Halaman Login
28
3.5.3 Rancangan Halaman Utama
28
3.5.4 Rancangan Halaman Tabel Monitoring Sensor
29
Universitas Sumatera Utara
ix
BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 4.1
Implementasi Sistem
30
4.1.1 Spesifikasi Perangkat Keras dan Perangkat Lunak
30
Yang Digunakan 4.2
Implementasi Perancangan Antarmuka
30
4.3
Pengujian Kinerja Sistem
36
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan
42
5.2
Saran
43
DAFTAR PUSTAKA
44
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1.
Penelitian Terdahulu
17
Tabel 3.1.
Deskripsi Use Case Sistem Aplikasi Monitoring
28
Tabel 4.1.
Hasil Pengujian Sensor Pada Tanaman Selada Dari Hari I-VII
37
Pada Minggu Ke-1 Tabel 4.2.
Hasil Pengujian Sensor Pada Tanaman Selada Dari Hari I-VII
38
Pada Minggu Ke-2 Tabel 4.3.
Hasil Pengujian Sensor Pada Tanaman Bayam Merah Dari
38
Hari I-VII Pada Minggu Ke-1 Tabel 4.4.
Hasil Pengujian Sensor Pada Tanaman Bayam Merah Dari
39
Hari I-VII Pada Minggu Ke-2 Tabel 4.5.
Hasil Pengujian Sensor Pada Tanaman Sawi Pakcoy Dari
39
Hari I-VII Pada Minggu Ke-1 Tabel 4.6.
Hasil Pengujian Sensor Pada Tanaman Sawi Pakcoy Dari
40
Hari I-VII Pada Minggu Ke-2
Universitas Sumatera Utara
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1. Sensor PH
10
Gambar 2.2. Water Tempereature Sensor
11
Gambar 2.3. Electro Conductivity Sensor
12
Gambar 2.4. Light Sensor
12
Gambar 2.5
Air Temperature Sensor
13
Gambar 2.6
Open Garden Shield
13
Gambar 2.7
Open Garden Hydroponic
14
Gambar 2.8
Arduino Uno
15
Gambar 2.9
GSM / GPRS SHIELD
16
Gambar 3.1. Arsitektur Umum
19
Gambar 3.2
23
Flowchart Notifikasi
Gambar 3.3. Perancangan Sensor Suhu udara, suhu air, dan LDR
24
Dengan Open Garden Shield Gambar 3.4. Perancangan Sensor PH dan Sensor EC dengan board
25
Open garden Hydroponic Gambar 3.5. Perancangan GSM Shield dan Arduino Uno
26
Gambar 3.6. Use Case Aplikasi Monitoring
27
Gambar 3.7. Rancangan Halaman Login
28
Gambar 3.8. Rancangan Halaman Utama
29
Gambar 3.9. Rancangan Halaman Tabel Monitoring Sensor
29
Gambar 4.1. Halaman Login
31
Gambar 4.2. Halaman Utama
31
Gambar 4.3. Halaman Pemantauan Tanaman Selada
32
Gambar 4.4. Halaman Pemantauan Tanaman Bayam Merah
32
Gambar 4.5. Halaman Pemantauan Tanaman Sawi Pakcoy
33
Gambar 4.6. Tampilan Grafik Pada Setiap Sensor
33
(a) Grafik Temperatur Udara; (b) Grafik Cahaya; (c) Grafik Konduktivitas Listrik (EC); (d) Grafik pH;
Universitas Sumatera Utara
xii
(e) Grafik Suhu Air; Gambar 4.7. Halaman Tabel Log Sensor
35
Gambar 4.8. Tampilan Setting Database
35
Gambar 4.8. Tampilan Gambar Peringatan Sensor
36
Gambar 4.9
Pengujian Sistem
36
(a) Tanaman Selada; (b) Tanaman Bayam Merah; (c) Tanaman Sawi Pakcoy;
Universitas Sumatera Utara
