Pengembangan Sistem Kendali Nutrisi pada Budidaya Hidroponik di Micro Plant Factory Berbasis Internet of Things (IoT)

Mario Felix Silalahi, Ir. Andri Prima Nugroho, S.T.P., M.Sc., Ph.D., IPU., ASEAN Eng.; Mohammad Affan Fajar Falah, S.T.P., M.Agr., Ph.D.

2023 | Skripsi | TEKNIK PERTANIAN

Pertanian presisi dapat menjadi solusi untuk mengatasi tantangan ketahanan pangan. Salah satu aplikasinya adalah budidaya tanaman hidroponik dalam ruang terkendali, seperti Plant Factory. Plant Factory memiliki keunggulan dalam pengendalian suhu lingkungan dan nutrisi, tetapi biaya awal yang tinggi mendorong munculnya micro plant factory. Pemberian nutrisi merupakan aspek penting dalam budidaya tanaman hidroponik di micro plant factory. Oleh karena itu, diperlukan pengembangan berupa perancangan dan evaluasi sistem kendali nutrisi pada micro plant factory. Prinsip kerja dari alat ini yaitu sistem pengendalian dapat mengontrol pH dalam rentang 5,5 sampai 6,5 dan nilai EC dalam rentang 1300 sampai 2100 mikroSiemens per centimeter sesuai dengan kondisi ideal tanaman selada. Adapun alat pengendalian terdapat pada pompa peristaltik akan menambahkan larutan yang dibutuhkan berdasarkan algoritma sistem. Data hasil pengamatan berupa nilai sensor pH, EC dan suhu nutrisi akan tersimpan pada cloud server setiap sepuluh menit sekali dilanjutkan analisis oleh pengguna. Hasil uji kinerja sensor pH dan sensor EC dengan tiga metode pengujian, yaitu uji regresi linear untuk sensor pH dan sensor EC sebesar 0,9931; 0,9836, Root Mean Square Error (RMSE) sebesar 0,37; 86,81 mikrosiemens per centimer dan Mean Absolute Percentage Error (MAPE) sebesar 0,99; 0,07. Dalam hal performa berupa online data logging, sistem kendali nutrisi tergolong sangat baik dengan data terkirim 100 persen. Rak atas dan rak bawah memiliki tingkat keseragaman parameter tanaman berupa jumlah daun dan tinggi tanaman yang sama. Hal ini dibuktikan dengan uji T-test 0,01 yang menunjukkan bahwa tingkat keseragaman antar tanaman tidak memiliki perbedaan yang signifikan. Oleh karena itu, nutrisi yang diperoleh antar rak juga seragam.

Precision agriculture can be a solution to overcome food security challenges. One application is the cultivation of hydroponic plants in a controlled space, such as a Plant Factory. Plant Factories have advantages in controlling environmental temperature and nutrition, but high initial costs encourage the emergence of micro plant factories. Providing nutrition is an important aspect in cultivating hydroponic plants in a micro plant factory. Therefore, development is needed in the form of designing and evaluating nutritional control systems in micro plant factories. The working principle of this tool is that the control system can control the pH in the range of 5.5 to 6.5 and the EC value in the range of 1300 to 2100 microSiemens per centimeter according to the ideal conditions of lettuce plants. The control device contained in the peristaltic pump will add the required solution based on the system algorithm. Observation data in the form of pH, EC and nutrient temperature sensor values will be stored on the cloud server every ten minutes, followed by analysis by the user. The performance test results for the pH sensor and EC sensor using three test methods, namely the linear regression test for the pH sensor and EC sensor were 0.9931; 0.9836, Root Mean Square Error (RMSE) of 0.37; 86.81 microsiemens per centimer and Mean Absolute Percentage Error (MAPE) of 0.99; 0.07. In terms of performance in the form of online data logging, the nutritional control system is classified as very good with 100 percent data sent. The top and bottom shelves have a uniform level of plant parameters in the form of the same number of leaves and plant height. This is proven by the T-test of 0.01 which shows that the level of uniformity between plants does not have a significant difference. Therefore, the nutrition obtained between shelves is also uniform.

Kata Kunci : sistem kendali, nutrisi, pH, EC, parameter tanaman