PKM GT SITI PINTAR PDF

Preview

Summary

USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM SITI PINTAR (SISTEM INFORMASI TANI INDONESIA PINTAR) BIDANG KEGIATAN: PKM-GAGASAN TERTULIS Diusulkan oleh : Rio Marrowsi NIM : 125150300111056 Angkatan 2012 Eliana Putri N NIM : 125150301111024 Angkatan 2012 Rania Akhmalia NIM : 135150300111001 Angk...

Description

USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM SITI PINTAR (SISTEM INFORMASI TANI INDONESIA PINTAR)

BIDANG KEGIATAN: PKM-GAGASAN TERTULIS

Diusulkan oleh : Rio Marrowsi

NIM : 125150300111056

Angkatan 2012

Eliana Putri N

NIM : 125150301111024

Angkatan 2012

Rania Akhmalia NIM : 135150300111001

Angkatan 2013

UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2015

PENGESAHAN USULAN PKM GAGASAN TERTULIS 1. Judul Kegiatan

: SITI PINTAR (SISTEM INFORMASI TANI INDONESIA PINTAR)

2. Bidang Kegiatan 3. Ketua Pelaksana Kegiatan

: PKMGT – Teknologi dan Rekayasa

a. Nama Lengkap b. NIM c. Program Studi d. Perguruan Tinggi e. Alamat Rumah dan No Tel./HP

: RIO MARROWSI : 125150300111056 : Teknik Informatika : Universitas Brawijaya : Jl. Sunan Muria 6 No:46 Komp. Taman Sigura-gura, Malang / 085388260894 f. Alamat email : [email protected] 4. Anggota Pelaksana Kegiatan/Penulis : 2 orang 5. Dosen Pendamping a. Nama Lengkap dan Gelar : Sabriansyah Rizqika Akbar, S.T, M.Eng b. NIDN : 0009088206 c. Alamat Rumah dan No Tel./HP :

. . . Menyetujui Wakil Dekan III Bidang Kemahasiswaan,

. . Malang, 25 - 3 - 2015 . Ketua Pelaksana Kegiatan,

(EDY SANTOSO, S.Si M.Kom) NIP.19740414 200312 1 004

RIO MARROWSI NIM. 125150301111025

Wakil Rektor III Bidang Kemahasiswaan

Dosen Pendamping

(Prof.Dr.Ir.ARIEF PRAJITNO,Ms.,) NIP. 19550213 198403 1 001

(SABRIANSYAH RIZQIKA AKBAR, S.T, M.Eng) NIDN.0009088206

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .....................................................................................

i

LEMBAR PENGESAHAN ..........................................................................

ii

DAFTAR ISI .................................................................................................

iii

DAFTAR GAMBAR .....................................................................................

iv

RINGKASAN ...............................................................................................

v

I PENDAHULUAN ......................................................................................

1

1.1 Latar Belakang .................................................................................

1

1.2 Tujuan ..............................................................................................

2

1.3 Manfaat ............................................................................................

2

II GAGASAN ...............................................................................................

3

2.1 Kondisi kekinian ...............................................................................

3

2.2 Gagasan yang Pernah Ditawarkan ....................................................

3

2.2.1 Pengukuran Kelembaban Tanah dengan Mikrokontroler PIC..... 3 2.2.2 Sistem Monitoring Kualitas Tanah Pertanian Berbasis Jaringan 2.2.3 Nirkabel Zigbee .....................................................................

3

2.3 Gagasan Yang Baru Ditawarkan .......................................................

4

2.3.1 Cara Kerja ..............................................................................

6

2.4 Pihak yang Dapat Membantu ...........................................................

7

2.5 Langkah Strategis .............................................................................

8

III KESIMPULAN ........................................................................................

8

3.1 Inti Gagasan .....................................................................................

8

3.2 Tehnik Implementasi Gagasan .........................................................

9

3.3 Prediksi Keberhasilan Gagasan ........................................................ 10 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 11 LAMPIRAN ................................................................................................... 12

iii

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Monitoring Kualitas Tanah berbasis Jaringan Nirkabel Zigbee...... 4 Gambar 1.2 Ilustrasi Alat .................................................................................... 6 Gambar 1.3 Alur Kerja Alat ................................................................................ 7 Gambar 1.4 Pihak Yang Dapat Membantu ......................................................... 8

iv

RINGKASAN Dalam dunia pertanian, tanah mempunyai peranan sebagai tempat tumbuh dan berkembangnya akar tanaman, tempat persediaan udara bagi pernapasan akar, tempat persediaan unsur-unsur makanan bagi tumbuhan, tempat persediaan air bagi tumbuh-tumbuhan dan tempat berkembangnya mikro dan makroorganisme yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan kesehatan tanaman. Agar mampu menjalankan peran-peran tersebut, maka tanah harus memiliki kesuburan dan kesehatan yang baik. Kata ”kesuburan dan kesehatan tanah” sering kali digunakan secara bersamaan. Pada kenyataannya ada dijumpai tanahnya subur tetapi tanaman yang tumbuh di atasnya, tumbuh tidak sehat. Terdapat perbedaan definisi antara kesuburan dan kesehatan tanah. Kesuburan tanah adalah kemampuan tanah untuk mendukung pertumbuhan tanaman dengan sifat kimia, fisika, dan biologi yang dimilikinya. Sedangkan kesehatan tanah bisa diartikan suatu keadaan tanah yang dapat mendukung pertumbuhan tanaman secara sehat tanpa adanya gangguan apapun. Walaupun terdapat perbedaan definisi, faktanya terkadang sulit membedakan antara kesuburan tanah maupun kesehatan tanah karena pada keduanya terkait dengan sifat kimia, fisika, dan biologi tanah. Ditinjau dari sudut kesuburan, tanah dipandang sebagai tempat tumbuh tanaman dimana faktor yang sangat berpengaruh adalah tekstur tanah, ketersediaan hara, aerasi, kemampuan mengikat tanah dll. Sedangkan ditinjau dari sudut kesehatan tanah, tanah dipandang sebagai tempat kehidupan, dimana selain faktor fisik dan kimia seperti tersebut di atas, kehidupan jasad-jasad makro dan mikro di dalam tanah harus mampu mendukung kehidupan tanaman. Untuk itu kesuburan tanah merupakan hal yang sangat penting bagi kehidupan tidak hanya bagi para petani melainkan semua makhluk hidup. Karena sumber makanan sebagian besar berasal dari tumbuhan, dan tumbuhan membutuhkan kesuburan tanah. Oleh karena itu kami membuat SITI PINTAR (Sistem Informasi Tani Indonesia Pintar) ini untuk meningkatkan produktifitas dan efektifitas kinerja petani di Indonesia. Sistem ini dilengkapi dengan sensor kelembaban tanah (soil moisture sensor) yang ditanam di tanah, sensor kelembaban dan temperature (DHT11), Arduino nano, NRF24L01 sebagai media komunikasi nirkabel dan baterai lipo 2200 mAh.

v

1

I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pengembangan sektor pertanian merupakan salah satu strategi kunci dalam memacu pertumbuhan ekonomi. Selain sebagai sumber kehidupan bagi masyarakat Indonesia. Pengembangan sektor pertanian tidak hanya berkaitan dengan peluasan lahan namun juga lebih kepada kualitas tanah pada lahan yang ada. Kualitas tanah memiliki pengaruh pada tingkat kesuburan tanah, kesuburan tanah itu sendiri berarti kemampuan tanah dalam mendukung pertumbuhan tanaman yang mencakup faktor fisika, kimia dan biologi. Selain tingkat kesuburan, faktor lain yang mendukung pengembangan sektor pertanian adalah kesehatan tanah. Hampir sama pengertiannya dengan kesuburan tanah, kesehatan tanah dapat diartikan suatu keadaan tanah yang dapat mendukung pertumbuhan tanaman dengan baik tanpa adanya gangguan apapun. Kesuburan dan kesehatan tanah dapat berubah-ubah sesuai dengan kondisi dan perawatan pada lahan pertanian itu sendiri.

Beberapa faktor penyebab

menurunnya kesuburan tanah diantaranya yaitu penyerapan zat hara oleh tanaman, penguapan elemen hara ke atmosfer, resapan ke dalam tanah, dan terjadinya erosi. Sedangkan faktor-faktor penyebab menurunnya kesehatan tanah diantaranya yaitu tidak pernah melakukan pemberian bahan organik ke tanah, pemakaian pupuk yang berlebihan, terjadinya pencemaran bahan kimia berbahaya (seperti pestisida kimia), melakukan pembakaran di atas lahan (merusak tekstur tanah) dan juga erosi. Ketepatan dalam penanganan kerusakan lahan sangat berpengaruh, bagaiamana petani mengatur kadar pemakaian pupuk agar tanah tetap terjaga kesuburannya juga bagaimana petani mengontrol sistem irigasi di lahan pertanian. Oleh sebab itu, petani membutuhkan informasi mengenai tingkat kesuburan tanah dari setiap petak lahan pertanian, juga pemerintah desa dapat mengawasi kestabilan produksi tani di daerahnya. Sistem Informasi Tani Indonesia Pintar atau disingkat SITI PINTAR adalah sebuah gagasan untuk modernisasi pengukuran tingkat kesuburan tanah

2

dengan alat portable yang dipasang di petak-petak tanah. Alat ini mengukur tingkat kesuburan tanah dari tiga faktor; fisika, kimia dan biologi. Kemudian hasil pengukuran dikirim melalui teknologi wireless yang ditangkap oleh satu antena penerima, antena penerima ini dihubungkan dengan server yang terletak di pusat desa/kelurahan dengan kabel. 1.2 Tujuan Adapun tujuan Program Kreativitas Mahasiswa Gagasan Tertulis, yaitu: 1.

Menawarkan solusi pintar dan modern bagi pemerintah di daerah-daerah pertanian berupa sistem informasi tingkat kesuburan tanah berbasis monitoring.

2.

Meningkatkan efektifitas dan efisiensi dalam perawatan lahan sehingga hasil pertanian lebih produktif dan bermutu.

3.

Menawarkan kemudahan pengawasan dari sisi keamanan maupun perkembangan hasil tani.

4.

Memaksimalkan teknologi yang ada dan sebagai langkah mengurangi human error.

1.3 Manfaat Program Kreativitas Mahasiswa bidang Gagasan Tertulis dalam hal ini memiliki manfaat sebagai berikut: 1.

Memberikan solusi alternatif bagi pemerintah daerah dalam pengawasan daerah tani di Indonesia.

2.

Meningkatkan efektivitas dan efisiensi dalam perawatan lahan sehingga hasil pertanian lebih produktif dan bermutu.

3.

Meningkatkan perekonomian penduduk dalam jangka panjang.

4.

Mengurangi human error.

5.

Memanfaatkan teknologi industri di Indonesia.

3

II GAGASAN 2.1 Kondisi Kekinian Di Indonesia saat ini belum menerapkan konsep modernisasi dalam hal pengukuran tingkat kesuburan tanah, Petani Indonesia menggunakan cara tradisonal yang konvesional dengan mengira-ngira kondisi tanah dengan perawatan yang juga seadanya. Pemerintah daerah juga kurang andil dalam mengawasi kondisi lahan tani di daerahnya dikarenakan harus turun ke medannya langsung. Kegiatan semacam itu paling tidak dilakukan sebulan sekali atau bahkan satu semester sekali untuk melihat kondisi tanah dan memastikan kondisinya baik untuk produksi tani selanjutnya. 2.2 Gagasan yang Pernah Ditawarkan 2.2.1 Pengukuran Kelembaban Tanah dengan Mikrokontroler PIC Pengukuran kelembaban tanah dilakukan dengan mikrokontroler PIC. Sensor kelembaban tanah berupa dua buah batang logam yang dibuat dari bahan stainless steel. Sensor kelembaban tersebut dihubungkan pada generator sinyal. Bila kelembaban tanah berubah, maka impedansi sensor akan berubah, sehingga frekuensi sinyal keluaran generator berubah sesuai dengan kelembaban tanah. Kekurangan dari penelitian ini adalah kurang efisien karena tidak dapat memantau setiap saat dan harus mengukur kelembaban tanah secara langsung karena tidak menggunakan jaringan nirkabel yang bisa digunakan untuk memantau kelembaban pada jarak yang jauh. 2.2.2 Sistem Monitoring Kualitas Tanah Pertanian Berbasis Jaringan Nirkabel Zigbee Pengelolaan tanah pertanian secara intensif merupakan hal yang diperlukan dalam meningkatkan kualitas dan kuantitas hasil pertanian serta mencegah terjadinya kerusakan lingkungan akibat proses budidaya pertanian. Seiring dengan kemajuan teknologi maka diperlukan alat untuk memonitoring tanah secara jarak jauh. Sistem monitoring tanah pertanian ini dirancang untuk mengetahui kondisi temperature, kelembaban, serta tingkat keasaman suatu tanah pada sektor pertanian. Salah satu teknologi

4

yang mendukung pertanian adalah teknologi sensor, dimana jenis-jenis sensor yang dikembangkan selama ini mengacu pada kualitas tanah, air serta iklim lingkungan di sekitar lahan yang dipantau.

Gambar 1.1 Monitoring Kualitas Tanah berbasis Jaringan Nirkabel Zigbee Pada Gambar 1 menjelaskan jalannya proses pengiriman data yang didapat dari sensor menuju ke server dalam pemantauan kualitas tanah sebagai aplikasi pertanian harus melihat beberapa kondisi pada tanah tersebut seperti suhu tanah, pH tanah, dan kelembaban (moisture) tanah. Sistem ini terdiri dari beberapa hardware, dimana perangkat ini terdapat dibagian pengirim dan penerima. Pada sistem ini dirancang untuk mengukur suhu, kelembaban, dan pH tanah menggunakan sensor-sensor yang semua besarannya diolah oleh mikrokontroller dan akan dikirim melalui jaringan nirkabel zigbee yang kemudian terbaca pada Personal Computer (PC). SHT11 digunakan sebagai sensor kelembaban dan temperature. Sistem ini sebenarnya sudah cukup baik, namun penggunaan zigbee sebagai modul pengiriman data menggunakan banyak ruangan dan biaya yang cukup mahal, belum lagi sensor kelembaban dan temperature yang digunakan tidak tahan terhadap cuaca, sehingga menjadi kurang efektif dalam implementasiannya. 2.3 Gagasan Baru yang Ditawarkan Sistem informasi mengenai tingkat kesuburan tanah berguna untuk perawatan lahan tani. Dengan mengetaui tingkat kesuburan tanah, petani

5

diharapkan mampu meningkatkan efektifitas sistem irigasi maupun efisiensi dalam hal penggunaan pupuk kimia sehingga kondisi tanah lebih stabil serta produktifitas hasil tani meningkat. Gagasan baru yang ditawarkan adalah sistem informasi tani indonesia pintar atau disingkat SITI Pintar yaitu sebuah teknologi robot portable dilengkapi module sensor suhu, sensor kelembaban dan sensor pengukur pH yang ditanam di petak-petak tanah lahan pertanian, atau juga perkebunan tergantung kebutuhan. Robot ini kemudian mengirimkan hasil pengukuran ke antena penerima melalui teknologi wireless yang terhubung ke server menggunakan kabel, seperti ilustri alat dibawah ini. Sensor suhu berfungsi mengukur suhu tanah yang berguna sebagai parameter kesuburan tanah dari faktor fisika. Sensor suhu adalah sebuah komponen elektronika yang memiliki

keakuratan tinggi dalam

mengukur temperatur tempat. Sensor suhu mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan cocok untuk modul sensor yang didesain portable pada SITI Pintar. Dalam pengukuran tingkat kesuburan tanah, sensor akan mengukur temperatur tanah, dimana tanah yang subur cenderung memiliki temperatur relatif rendah. Sensor pH berfungsi mengukur tingkat keasaman pada tanah yang berguna sebagai parameter kesuburan tanah dari faktor kimia. Sensor ini mampu mendeteksi tingkat keasaman dari 0 –14 pH. Sensor pH ini hanya memerlukan 1 buah pin pada Arduino, sehingga tidak memerlukan banyak pin. Tingkat keasaman tanah yang subur adalah bernilai netral, yaitu 7. Sensor kelembaban berfungsi untuk mengukur tingkat kelembaban tanah yang berguna sebagai parameter dari faktor biologi. Moisture sensor adalah sensor kelembaban yang dapat mendeteksi kelembaban dalam tanah. Sensor ini sangat sederhana, tetapi ideal untuk memantau taman kota, atau tingkat air pada tanaman di pekarangan.

6

Gambar 1.2. Ilustrasi Alat Jika hasil pengukuran tanah sesuai dengan algoritma yang memenuhi seuruh aspek baik fisika, kimia maupun biologi maka tanah dikatakan subur. Kesuburan tanah cukup relatif sebab tergantung pada jenis tanah dan jenis tanamannya. Oleh karena itu, algoritma yang diatur pada arduino nano yang disini bertindak sebagai mikrokontroler disesuaikan dengan jenis tanah dan tanaman pada masing-masing daerah dimana alat ini akan diimplementasikan. Hasil pengukuran dikirim ke antena penerima dengan teknologi wireless nRF24L01 dengan jangkauan sejauh 10 meter. Setelah itu, antena penerima meneruskan hasil pengukuran kesuburan tanah ke server menggunakan media kabel. 2.3.1 Cara Kerja SITI Pintar terdiri dari modul sensor, router, dan server. Modul sensor terdiri dari sensor kelembaban tanah (soil moisture sensor) yang diletakkan didalam tanah, sensor kelembaban dan temperature (DHT11), Arduino nano, NRF24L01 sebagai media komunikasi nirkabel dan baterai lipo 2200 mAh. Modul sensor mengirimkan data hasil dari pembacaan sensor ke router dengan cara membuat jalur dari modul sensor lain, sehingga menjadi sebuah jaringan yang saling terhubung tergantung dari jalur hasil algoritma untuk menentukan jalur terbaik. Data yang dikirimkan berupa hasil pembacaan kelembaban tanah, pH tanah, kelembaban dan temperature di permukaan tanah, kapasitas baterai dan koordinat lokasi modul sensor.

7

Gambar 1.3. Alur Cara Kerja Alat Setelah data pembacaan sensor diterima router (titik warna kuning), router (titik warna merah) melanjutkan nya ke komputer server yang berada di kantor kepala desa setempat dengan koneksi jaringan kabel, karena dibutuhkan daya yang besar untuk transmisi dari router dan tidak memungkinkan untuk menggunakan jaringan nirkabel. Di komputer server, data tadi diolah untuk di petakan setelah itu di unggah ke database SITI Nasional, yang dikelola oleh Departemen Pertanian Indonesia, sehingga dapat membantu dalam proses penyaluran bantuan pupuk maupun penyuluhan terhadap petani sekitar sehingga lebih efektif dan tepat sasaran. 2.4 Pihak yang Dapat Membantu Pemerintah daerah setempat melakukan kebijakan implementasi dan menyiapkan dana sebagai sumber investasi. Kemudian Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian yang membantu dalam perencanaan dan pelaksanaan implementasi terkait teknis dan bahan. LIPI dan Mahasiswa membantu dalam pengembangan riset untuk kelayakan dan perawatan SITI Pintar. Gagasan ini dapat terwujud melalui partisipasi aktif pihak-pihak seperti yang dijelaskan pada Gambar 1.4.

dari

8

Gambar 1.4 Pihak yang dapat membantu

2.5 Langkah Strategis Langkah-langkah strategis yang dapat membantu implementasi gagasan SITI Pintar, yaitu: 1. Pemerintah daerah membuat kebijakan penggunaan SITI Pintar di lahan pertanian setempat baik sawah maupun perkebunan. 2. Melakukan realisasi teknis dan bahan perancangan SITI Pintar.

yang dibutuhkan

dalam

3. Pemerintah bekerja sama dengan mahasiswa mengadakan sosialisasi kepada para petani demi keberhasilan penggunaan alat. 4. Server di kantor desa/kelurahan setempat dioperasikan oleh dinas pertanian setempat yang bersifat netral (bukan pemilik lahan). 5. Melakukan perawatan dan pengembangan terhadap SITI Pintar dan mematenkan hak cipta agar tidak diakui negara lain.

9

III KESIMPULAN 3.1 Inti Gagasan SITI Pintar (Sistem Informasi Tani Indonesia Pintar) merupakan sebuah alat yang dilengkapi 3 rangkaian komponen dengan tujuan untuk mengukur tingkat kesuburan tanah di lahan pertanian guna meningkatkan efektifitas dan efisiensi sistem irigasi dan penggunaan pupuk kimia serta perwatan lahan lainnya. Tiga rangkaian komponen tersebut terdiri dari modul sensor yang berfungsi mengukur tingkat kesuburan tanah dilengkapi sensor suhu, PH dan kelembaban. Komponen kedua yaitu antena yang berfungsi menerima hasil pengukuran dari rangkai...