Yogyakarta — Tim peneliti dari Departemen Teknik Elektro dan Informatika (DTEDI), Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada (UGM), mengembangkan prototipe smart greenhouse berbasis Internet of Things (IoT) untuk mendukung pengelolaan budidaya melon secara lebih terukur, otomatis, dan efisien. Penelitian ini merupakan bagian dari upaya pengembangan teknologi tepat guna yang dapat diterapkan pada sektor pertanian hortikultura, khususnya untuk mendukung kemandirian produksi buah berkualitas.
Pengembangan teknologi tersebut dilakukan dengan mengambil studi kasus kebutuhan budidaya melon pada Rejo Farm Integrated Farming, sebuah usaha agribisnis di wilayah Rejodani, Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta, yang mengembangkan budidaya melon premium menggunakan greenhouse.
Menjawab Tantangan Pengelolaan Greenhouse secara Manual
Budidaya melon dalam greenhouse memerlukan pengelolaan lingkungan yang cermat. Suhu udara, kelembapan, kondisi media tanam, serta perubahan cuaca merupakan faktor yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan kualitas tanaman. Meskipun greenhouse memberikan perlindungan terhadap pengaruh lingkungan luar, perubahan kondisi mikroklimat di dalamnya tetap membutuhkan pemantauan dan pengendalian yang tepat.
Salah satu permasalahan yang menjadi perhatian penelitian adalah pengelolaan mikroklimat yang masih bergantung pada pengamatan operator. Dalam pendekatan manual, keputusan untuk mengaktifkan kipas ventilasi, menjalankan pompa air, atau mengatur tirai pelindung sangat bergantung pada pengamatan dan pengalaman masing-masing operator.
Kondisi tersebut berpotensi menimbulkan keterlambatan respons dan perbedaan penilaian terhadap perubahan lingkungan. Selain itu, keterbatasan pencatatan historis juga menyulitkan evaluasi kondisi budidaya secara berkelanjutan.
Melalui penelitian ini, tim berupaya menghadirkan sistem yang mampu membaca perubahan kondisi lingkungan menggunakan sensor, menjalankan tindakan pengendalian berdasarkan aturan yang terukur, serta menyediakan informasi bagi operator melalui dashboard berbasis web.
Mengintegrasikan Sensor, Kendali Otomatis, dan Dashboard IoT
Penelitian ini yang diketuai oleh Ir. Ardhi Wicaksono Santoso, S.Kom., M.Cs. mengembangkan prototipe skala lab dan menghasilkan dua proyek akhir mahasiswa Program Studi Teknologi Rekayasa Internet, yaitu Restu Widhibrata dan Daffa Maulana Putra.
Pengembangan yang dilakukan Restu berfokus pada sistem instrumentasi dan kendali mikroklimat menggunakan mikrokontroler ESP32. Prototipe dilengkapi sensor suhu dan kelembapan udara, sensor kelembapan media tanam, serta sensor hujan. Informasi dari sensor digunakan untuk mengendalikan kipas exhaust, pompa air, dan motor servo penggerak tirai secara otomatis.
Sistem kendali menggunakan pendekatan rule-based control dengan mekanisme histeresis untuk mengurangi perubahan status aktuator secara berulang ketika nilai sensor berada di sekitar batas pengendalian. Arsitektur sistem juga dirancang memiliki mekanisme kendali lokal sebagai alternatif ketika komunikasi jaringan mengalami gangguan.
Sementara itu, penelitian Daffa berfokus pada pengembangan dashboard monitoring berbasis web menggunakan Next.js, Firebase Firestore, dan komunikasi MQTT. Dashboard memungkinkan operator memantau kondisi greenhouse, melihat grafik historis, mengetahui status aktuator, serta memperoleh informasi pendukung pengambilan keputusan berdasarkan kondisi lingkungan.
Integrasi kedua pengembangan tersebut menjadi dasar terbentuknya prototipe smart greenhouse yang tidak hanya menampilkan data lingkungan, tetapi juga menghubungkan proses pemantauan, pengendalian, pencatatan, dan penyajian informasi operasional dalam satu sistem.
Hasil Pengujian Menunjukkan Kinerja Fungsional yang Baik
Pengujian prototipe dilakukan untuk mengevaluasi ketepatan pembacaan sensor, fungsi aktuator, integrasi logika kendali, komunikasi data, dan fitur dashboard.
Hasil validasi menunjukkan bahwa sensor suhu memperoleh akurasi terhitung sebesar 99,19 persen, sedangkan sensor kelembapan udara mencapai sekitar 97,78 persen. Sensor kelembapan media tanam dan sensor hujan juga menunjukkan konsistensi klasifikasi 100 persen pada kondisi pengujian.
Pengujian perangkat keras dan integrasi kendali menunjukkan tingkat keberhasilan 100 persen pada 75 skenario, termasuk 25 skenario pengujian integrasi logika kendali. Sementara itu, sistem dashboard berhasil memenuhi sepuluh skenario pengujian fungsional, dengan rata-rata latensi pembaruan data sekitar 390,8 milidetik.
Hasil tersebut menunjukkan bahwa prototipe mampu menjalankan fungsi dasar monitoring dan pengendalian otomatis sesuai skenario yang telah ditentukan.
Meskipun demikian, penelitian saat ini masih berada pada tahap pengembangan dan validasi fungsional prototipe skala laboratorium. Oleh karena itu, pengujian lebih lanjut pada greenhouse produksi diperlukan untuk mengetahui kinerja sistem selama satu siklus budidaya, termasuk pengaruhnya terhadap kestabilan mikroklimat, efisiensi sumber daya, dan produktivitas tanaman.
Mendukung SDGs 2 dan SDGs 9 melalui Inovasi Teknologi Pertanian
Pengembangan smart greenhouse berbasis IoT ini juga sejalan dengan upaya pencapaian Sustainable Development Goals (SDGs), khususnya SDGs 2: Zero Hunger (Tanpa Kelaparan) dan SDGs 9: Industry, Innovation and Infrastructure (Industri, Inovasi, dan Infrastruktur).
Dalam konteks SDGs 2, penelitian ini mendukung pengembangan sistem pertanian berkelanjutan melalui pemanfaatan teknologi untuk membantu petani mengelola kondisi lingkungan budidaya secara lebih terukur. Monitoring mikroklimat dan pengendalian otomatis berpotensi membantu mengurangi risiko gangguan pertumbuhan tanaman akibat perubahan suhu, kelembapan, maupun kondisi media tanam. Dengan pengembangan dan penerapan lebih lanjut, teknologi ini diharapkan dapat mendukung efisiensi penggunaan sumber daya, menjaga konsistensi proses budidaya, dan memperkuat kemandirian produksi buah hortikultura.
Sementara itu, kontribusi terhadap SDGs 9 diwujudkan melalui pengembangan inovasi teknologi digital yang mengintegrasikan sistem instrumentasi, perangkat tertanam (embedded systems), komunikasi IoT, komputasi awan, dan aplikasi berbasis web dalam satu platform pertanian cerdas. Penelitian ini juga mendorong kolaborasi antara perguruan tinggi dan mitra agribisnis dalam menghasilkan prototipe teknologi tepat guna yang berpotensi dikembangkan menjadi solusi aplikatif dan dapat direplikasi sesuai kebutuhan pengguna.
Melalui integrasi kedua tujuan pembangunan berkelanjutan tersebut, penelitian ini tidak hanya diarahkan pada pengembangan perangkat teknologi, tetapi juga pada upaya memperkuat kapasitas inovasi, penerapan teknologi digital di sektor pertanian, serta kemandirian dan keberlanjutan sistem produksi pangan.
Menuju Teknologi Tepat Guna untuk Pertanian Terintegrasi
Selain menghasilkan prototipe, penelitian ini diarahkan untuk mengembangkan teknologi yang mudah dioperasikan, modular, ekonomis, dan berpotensi direplikasi sesuai kebutuhan pengguna.
Tahap pengembangan selanjutnya direncanakan mencakup penambahan sensor kualitas larutan nutrisi seperti pH dan electrical conductivity (EC), peningkatan keamanan aplikasi, serta pengujian sistem pada greenhouse skala lapangan menggunakan perangkat yang sesuai untuk kondisi operasional pertanian.
Pengembangan tersebut diharapkan dapat memperkuat penerapan teknologi pertanian presisi (precision agriculture), khususnya dalam pengelolaan air dan nutrisi secara lebih terukur. Dalam jangka panjang, platform ini juga berpotensi diperluas menuju konsep integrated farming yang menghubungkan pengelolaan tanaman, ikan, air, dan nutrisi secara terpadu.
Pengembangan smart greenhouse berbasis IoT ini diharapkan menjadi salah satu kontribusi nyata penerapan keilmuan rekayasa internet, embedded systems, dan teknologi digital dalam menjawab kebutuhan sektor pertanian.
Melalui kolaborasi antara perguruan tinggi dan mitra agribisnis, penelitian ini juga membuka peluang pengembangan inovasi teknologi tepat guna yang mendukung pertanian berkelanjutan, peningkatan kompetensi mahasiswa, serta kemandirian produksi hortikultura di Indonesia. Upaya tersebut sekaligus memperkuat peran perguruan tinggi dalam mendukung pencapaian SDGs melalui penelitian terapan dan pengembangan teknologi yang berorientasi pada kebutuhan masyarakat.