Penjelasan penggunaan sensor dalam projek

Sensor DHT22: DHT22 adalah sensor suhu dan kelembapan udara yang sering digunakan dalam aplikasi IoT. Di sini, DHT22 akan menggantikan sensor kelembapan tanah untuk memantau kelembapan lingkungan dan suhu di sekitar tanaman. Meskipun tidak secara langsung mengukur kelembapan tanah, DHT22 masih memberikan data suhu dan kelembapan yang berguna untuk memantau kondisi lingkungan.

Relay untuk Kontrol Pompa: Sebagai pengganti pompa air yang dikontrol langsung, Anda menggunakan relay sebagai sakelar untuk mengontrol aliran listrik ke pompa. Relay ini akan menerima sinyal dari sistem (misalnya, berdasarkan kelembapan udara atau kondisi lainnya) untuk menyalakan atau mematikan pompa secara otomatis.

Sistem yang Dibangun

Fungsi Utama Sistem:

Sistem yang dibangun dalam konsep Smart Agriculture dengan IoT memiliki beberapa fungsi utama yang sangat penting dalam mendukung keberhasilan sistem pertanian pintar:

Memantau Kelembapan Tanah dan Suhu Lingkungan Secara Real-Time:
Penggunaan sensor kelembapan tanah dan suhu memungkinkan petani untuk memonitor kondisi tanah secara langsung. Data ini sangat penting untuk memastikan bahwa tanaman mendapatkan kelembapan yang cukup, sehingga dapat tumbuh dengan optimal.

Kontrol Pompa Air Jarak Jauh Berdasarkan Kondisi Kelembapan Tanah:
Dengan menggunakan teknologi IoT, pompa air yang digunakan untuk menyiram tanaman dapat diatur secara otomatis atau melalui perintah jarak jauh, berdasarkan tingkat kelembapan tanah yang terdeteksi oleh sensor.

Estimasi Waktu Hingga Kelembapan Tanah Mencapai 100%:
Sistem ini juga dapat menghitung estimasi waktu yang diperlukan untuk mencapai kelembapan tanah yang ideal (misalnya 100%), berdasarkan data historis dan data real-time kelembapan saat ini. Ini membantu petani untuk mengelola waktu dan penggunaan air dengan lebih efisien.

Komponen Sistem:

Sistem Smart Agriculture dengan IoT terdiri dari beberapa komponen utama:

Frontend (Mobile App):
Aplikasi mobile yang memungkinkan pengguna untuk melihat data sensor secara langsung, serta memberikan kontrol terhadap perangkat seperti pompa air. Aplikasi ini akan menampilkan informasi mengenai suhu, kelembapan tanah, dan status perangkat lain yang terhubung.

Backend (Flask API):
Backend dibangun menggunakan framework Flask yang bertugas menyediakan API untuk mengelola dan mengirimkan data sensor, serta menerima perintah dari frontend, seperti perintah untuk mengontrol pompa air. Flask juga akan mengelola penyimpanan data yang diperoleh dari sensor dalam bentuk file JSON.

Hardware (Sensor dan Modul IoT):
Sensor suhu dan kelembapan tanah digunakan untuk mengukur kondisi lingkungan secara langsung. Data dari sensor ini kemudian dikirimkan melalui modul IoT seperti ESP32 yang menghubungkan sensor dengan backend untuk diproses lebih lanjut.

Alur Kerja Aplikasi

Pengumpulan Data Sensor:

Pada tahap pertama, data sensor mengenai kelembapan tanah dan suhu lingkungan akan dikumpulkan secara terus-menerus oleh perangkat keras (sensor) yang terpasang di area pertanian. Data ini kemudian dikirimkan secara berkala ke backend (Flask API) melalui endpoint yang telah disediakan, misalnya /sensor_data. Backend akan menerima data tersebut dalam format JSON untuk diproses lebih lanjut.

Pemrosesan Data:

Setelah data diterima oleh backend, informasi mengenai suhu dan kelembapan tanah akan disimpan dalam file JSON secara lokal. File ini kemudian akan diproses untuk dianalisis lebih lanjut, misalnya untuk menentukan apakah kelembapan tanah sudah mencapai level yang diinginkan atau tidak. Backend akan menyediakan API untuk mengakses data tersebut dan mengirimkannya ke frontend, sehingga petani dapat melihat kondisi tanah secara real-time.

Kontrol Pompa Air:

Setelah data sensor terkumpul, frontend memungkinkan pengguna untuk mengontrol pompa air berdasarkan kondisi tanah. Jika kelembapan tanah terlalu rendah, sistem akan memberikan notifikasi kepada petani dan memberikan opsi untuk menghidupkan pompa air. Frontend mengirimkan perintah untuk menyalakan atau mematikan pompa melalui endpoint seperti /pump_control ke backend, yang kemudian memproses perintah ini dan mengubah status pompa sesuai dengan permintaan.

Estimasi Waktu Kelembapan:

Aplikasi ini juga akan menghitung estimasi waktu hingga kelembapan tanah mencapai level yang ideal (100%), berdasarkan tingkat kelembapan saat ini dan parameter yang ada. Estimasi waktu ini ditampilkan kepada petani agar mereka dapat mengetahui kapan waktu yang tepat untuk melakukan tindakan lebih lanjut.

Penjelasan Kode

Frontend (React Native):

Frontend aplikasi ini dibangun menggunakan React Native untuk memudahkan pengembangan aplikasi lintas platform (Android dan iOS). Aplikasi ini akan menampilkan data yang diterima dari backend secara visual, termasuk suhu, kelembapan tanah, dan status pompa. Selain itu, aplikasi ini juga menyediakan fitur untuk menghidupkan atau mematikan pompa air sesuai dengan kondisi yang terdeteksi oleh sensor.

Backend (Flask API):

Backend aplikasi ini dibangun menggunakan framework Flask, yang akan menyediakan beberapa endpoint untuk mengelola data sensor dan kontrol perangkat. Endpoint-API yang dibangun antara lain:

• POST /sensor_data untuk mengupdate data sensor yang dikirim dari perangkat keras.
• GET /sensor_data untuk mengambil data sensor yang telah disimpan.
• POST /pump_control untuk mengontrol status pompa air (hidup/mati).
• GET /pump_control untuk memeriksa status pompa air.

Backend ini juga berfungsi untuk menyimpan data sensor dalam file JSON sebagai basis data sementara, serta melakukan pemrosesan untuk memberikan estimasi waktu hingga kelembapan tanah mencapai nilai target.

Fitur Utama Aplikasi

Real-Time Monitoring:

Aplikasi ini menyediakan pemantauan secara real-time terhadap kondisi tanah dan lingkungan. Data kelembapan tanah dan suhu diperbarui setiap detik di frontend, sehingga petani selalu mendapatkan informasi yang akurat dan terkini.

Automated Pump Control:

Dengan menggunakan sensor kelembapan tanah, pompa air dapat diaktifkan secara otomatis ketika kelembapan tanah menurun di bawah tingkat yang telah ditentukan. Hal ini memastikan bahwa tanaman selalu mendapatkan pasokan air yang cukup tanpa pemborosan.

Peringatan dan Estimasi Waktu:

Aplikasi ini akan memberikan peringatan kepada petani ketika kelembapan tanah mencapai tingkat yang sangat rendah. Selain itu, aplikasi juga akan menghitung estimasi waktu yang diperlukan untuk mencapai kelembapan tanah yang optimal.

Manfaat Aplikasi

Efisiensi:

Aplikasi ini memungkinkan petani untuk mengontrol penggunaan air dengan lebih efektif. Dengan mengotomatiskan kontrol pompa air, aplikasi ini mengurangi pemborosan air yang sering terjadi akibat penyiraman yang berlebihan atau tidak tepat waktu.

Produktivitas:

Dengan memastikan tanaman mendapatkan kelembapan yang cukup, aplikasi ini membantu meningkatkan kualitas dan kuantitas hasil pertanian. Tanaman yang terjaga kelembapan tanahnya akan tumbuh dengan lebih baik.

Keberlanjutan:

Penggunaan teknologi IoT dalam pertanian memungkinkan pengelolaan sumber daya alam yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Dengan mengurangi penggunaan air dan energi, sistem ini berkontribusi pada keberlanjutan pertanian dalam jangka panjang.

Pengembangan Lanjutan

Integrasi AI:

Ke depan, aplikasi ini dapat dikembangkan dengan menggunakan artificial intelligence (AI) untuk membuat prediksi cuaca atau kebutuhan air tanaman yang lebih akurat. AI dapat menganalisis data historis dan memberikan rekomendasi yang lebih baik bagi petani.

Notifikasi:

Fitur notifikasi dapat ditambahkan untuk memberi peringatan kepada petani jika terjadi kondisi abnormal, seperti kegagalan pompa atau perubahan drastis dalam kelembapan tanah.

Cloud Storage:

Untuk analisis jangka panjang, data sensor dapat disimpan di cloud. Dengan menggunakan cloud storage, data dapat diakses dari mana saja dan dianalisis untuk perbaikan sistem pertanian di masa depan.

Wokwi (ESP32):

• WiFi Connection: Menghubungkan ESP32 ke jaringan Wi-Fi Wokwi menggunakan SSID dan password.
• Sensor: Membaca data dari sensor DHT22 (suhu dan kelembapan) menggunakan pustaka DHT.
• HTTP Requests: Mengirim data sensor ke server backend Flask menggunakan HTTPClient dan POST ke endpoint /sensor_data.
• Relay Control: Mengontrol pompa (relay) menggunakan pin GPIO dengan RELAY_PIN dan mengirim status pompa ke backend menggunakan POST ke endpoint /pump_control.

link Wokwi : https://wokwi.com/projects/415358625494589441

Frontend (React Native):

• State Management: Menggunakan useState untuk menyimpan status kelembapan, suhu, status pompa, dan status koneksi.
• Data Fetching: Mengambil data sensor secara periodik (setiap 1 detik) dari backend Flask dengan fetchData dan menghitung estimasi waktu mencapai kelembapan 100%.
• Pompa Control: Menyalakan atau mematikan pompa dengan mengirimkan data ke backend menggunakan fetch dan mengubah status pompa.
• Visual Feedback: Menampilkan status koneksi, kelembapan, suhu, dan status pompa dalam tabel. Jika kelembapan rendah, memperlihatkan peringatan. Menggunakan icon Wi-Fi untuk menunjukkan status koneksi.
• Style: Menggunakan StyleSheet untuk styling UI, termasuk header, tabel, tombol, dan footer.

Backend (Flask):

• API Endpoints:
  • /sensor_data (POST): Menerima data suhu dan kelembapan dari sensor dan menyimpannya dalam file JSON.
  • /sensor_data (GET): Mengambil data suhu dan kelembapan dari file JSON dan mengembalikannya sebagai respons.
  • /pump_control (POST): Mengubah status pompa (ON/OFF) dengan menerima status dari frontend dan menyimpannya dalam file JSON.
  • /pump_control (GET): Mengambil status pompa (ON/OFF) dan mengembalikannya.
• Data Persistence: Menggunakan file JSON (data_sensor.json dan pump_status.json) untuk menyimpan dan membaca data sensor serta status pompa.