Mahasiswa Teknologi Informasi Undiknas Menciptakan “Mata Elang” Bagi Petani Hidroponik

Telah menjadi fakta umum jika petani di negara kita adalah kalangan yang mayoritas masih tertinggal dari segi sumber daya manusia dan teknologi, petani identik dengan tangisan rakyat kecil yang seringkali tidak didengar. Mimpi membawa Indonesia menjadi negara dengan adopsi teknologi pertanian yang setidaknya menyamai apa yang dilakukan saudara kita di negara maju harus diusahakan untuk menjadi kenyataan. Ini akan meningkatkan taraf hidup petani, dari petani 1.0 menjadi petani 4.0 yang sepenuhnya sejahtera, bahkan menjadi pekerjaan idaman oleh generasi muda karena selain menyediakan kehidupan bagi orang banyak juga memiliki kesan yang keren berkat masuknya berbagai teknologi. Mulai dari proses bertani yang melibatkan teknologi ramah lingkungan, bersih, efisien, terkontrol dan terkomputerisasi, hingga proses jual belinya yang tidak lagi bergantung pada supply chain, melainkan sudah direct to the customer atau dengan istilah kerennya farm to table.

Berbicara teknologi pertanian, sistem pertanian hidroponik adalah salah satu yang banyak digemari anak muda, sistem bertani dengan air ini selain tidak menggunakan tanah dan bebas dari kotoran, tanaman dapat tumbuh secara optimal karena nutrisi dan lingkungan hidupnya dijaga dengan ketat dan teliti. Tertarik dengan teknologi hidroponik, seorang mahasiswa di Program Studi Teknologi Informasi (PSTI) Undiknas bernama I Putu Widia Prasetia atau yang kerap disapa Pras, mengerjakan projek tugas akhir yang terdengar cukup menarik bagi penggelut hidroponik. Pras merancang sistem untuk membantu petani menjaga tanaman hidroponik mereka dari kelayuan, sehingga mencegah terjadinya gagal panen atau kerusakan tanaman ketika terjadi suatu masalah pada sistem pertanian hidroponik. Seperti yang diketahui oleh semua petani hidroponik, sistem fertigasi (fertilizer & irrigation) adalah sesuatu yang tidak boleh mati atau terganggu, karena tanaman tidak tumbuh di tanah, hanya mengandalkan air bermineral yang dialiri di akarnya, apabila pengairan itu terganggu maka dapat merusak tanaman dengan cepat dan menyebabkan gagal panen. Selain masalah dengan pengairan, kondisi lingkungan rumah kaca tempat di mana tanaman di tanam juga berpotensi kurang ideal akibat terjadi masalah pada sistem pendingin dan ventilasinya, selain itu keterbatasan sumber daya manusia untuk dapat memantau dan memberi alarm secara realtime jika  terjadi suatu kegagalan di kebun hidroponik petani juga kerap menjadi masalah.

Sistem yang dibangun oleh Pras diberi nama UDAWA Sudarsan, kata Sudarsan diambil dari kosakata sanskerta yang berarti “yang melihat dengan sangat baik”, atau “yang tidak pernah meleset”. Sedangkan UDAWA sendiri adalah singkatan dari “Universal Digital Agriculture Watering Assistant” sebuah nama platform pertanian presisi yang dikembangkan para dosen dan mahasiswa di lingkungan PSTI Undiknas. UDAWA dengan dua varian awalnya yang bernama UDAWA Gadadar dan UDAWA Damodar  memberikan opsi teknologi untuk kontrol instrumen, otomatisasi penyiraman dan monitoring kondisi air pada sistem pertanian hidroponik. Pada tugas akhirnya ini, Pras menambah satu lagi anggota keluarga UDAWA yaitu Sudarsan. UDAWA Sudarsan menjawab permintaan petani untuk sistem pemantau visual jarak jauh yang dilengkapi dengan artificial intelligence yang mampu mengabari petani jika terjadi kelayuan pada tanamannya hanya dalam hitungan detik, dari mana saja dan kapan saja melalui Internet dan smartphone.

UDAWA Sudarsan: Cara Kerja dan Teknologi Mutakhir di Balik Rancangannya

Pada Gambar 1 di atas, menampilkan cara kerja umum dari sistem UDAWA Sudarsan. Terdapat tiga area yang dicakup oleh sistem ini, pertama adalah sebuah alat yang diletakan di rumah kaca hidroponik, kedua adalah infrastruktur cloud yang berjalan di Internet, dan ketiga adalah sistem alarm dan antarmuka web yang dapat diakses oleh pengguna melalui smartphone mereka. Secara sederhana, perangkat UDAWA Sudarsan memfoto kebun pengguna secara periodik, dan mengirim hasilnya ke cloud melalui komunikasi MQTT terenkripsi SSL yang aman dan tangguh, di cloud terdapat sebuah model kecerdasan buatan yang dilatih dengan pembelajaran mesin (machine learning) dengan metode CNN (Convolutional Neural Network). Model ini akan menerima tangkapan kamera dari perangkat dan melakukan analisis secara otomatis. Apabila hasil analisis menyatakan tanaman layu, maka model akan mengirim perintah ke cloud untuk mengabari pengguna. Pengguna yang sedang tidak di kebun, akan menerima notifikasi di smartphonenya, lengkap dengan informasi kelayuan dan foto tanamannya. Dengan demikian, kondisi tanaman yang layu tidak akan berdampak signifikan karena petani diberikan waktu untuk dapat menanggapi dengan cepat kendala teknis yang terjadi yang menyebabkan tanamannya layu.

Hal yang menjadikan rancangan UDAWA Sudarsan menjadi rancangan yang mutakhir dan berpotensi dapat diterapkan secara luas dan cost-effective adalah penggunaan teknologi system-on-chip (SoC) berarsitektur ESP32-Cam di sisi perangkat kerasnya, dan arsitektur cloud native berbasis ThingsBoard dan TensorFlow di sisi perangkat lunaknya. Artinya adalah, UDAWA Sudarsan berpotensi dapat dijual dengan harga yang murah. Pertama karena hardwarenya berbasis ESP32-Cam yang harganya bahkan tidak menyentuh seratus ribu rupiah per biji. ESP32-Cam adalah main component (berisi sensor citra beresolusi 2 juta pixel, chip Wi-Fi, Bluetooth, dan microcontroller) yang akan mempengaruhi keseleruhuan harga jual perangkat keras. Meskipun harganya murah, ESP32-Cam ini telah banyak dipergunakan oleh penggiat dan peneliti citra komputer yang berfokus pada aspek resource constrained device dan low budget imaging system. UDAWA Sudarsan tentu tidak dapat berjalan hanya dengan mengandalkan perangkat keras yang dipasang di rumah kaca, harus ada infrastruktur Internet of Things yang membantunya untuk memproses citra dan menyampaikan hasil pemrosesan ke ponsel pengguna. Di sinilah peran rancangan infrastruktur Internet of Things cloud native yang berbasis Thingsboard, dibantu dengan tools TensorFlow maka dimungkinkan untuk menyelenggarakan layanan cloud berbiaya rendah bagi perangkat UDAWA Sudarsan untuk memproses dan mengabari penggunaanya dari mana saja dan kapan saja melalui teknologi Internet of Things.

Hampir Rampung dan Sedang Dalam Masa Uji Coba Laboratorium

Hingga artikel ini diterbitkan, projek UDAWA Sudarsan sedang dalam masa uji coba di rumah kaca PRITA (Precision Agriculture Laboratory) di Kampus Undiknas. PRITA sendiri merupakan fasilitas riset di bawah Program Studi Teknologi Informasi, Fakultas Teknik dan Informatika (FTI), Undiknas yang didirikan untuk memfasilitasi riset-riset dibidang pengembangan teknologi informasi untuk pertanian presisi. Pras yang akan melaksanakan ujian sidang skripsinya dalam waktu dekat, sedang berfokus pada proses uji coba ini untuk mengumpulkan data performa dan merampungkan laporan penelitiannya. Bersama dengan rekan dosen pembimbingnya Bapak Ir. I Gusti Ngurah Darma Paramartha S.T., M.T., I.P.M., ia berharap selanjutnya dapat mempublikasikan hasil penelitiannya di jurnal ilmiah bereputasi agar dapat diakses dan dilihat oleh banyak orang. Sementara itu, kepala laboratorium PSTI Bapak Ir. I Wayan Aditya Suranata, S.Kom., M.Kom yang juga menjabat pelaksana tugas Kepala PSTI untuk menggantikan Bapak Ir. Ngakan Kutha Krisna Wijaya, S.Kom., M.Kom yang sedang melaksanakan tugas belajar di Kampus Pertanian Ternama di Belanda (Wageningen University & Research) ketika dihubungi secara terpisah prihal prospek pengembangan platform UDAWA menyampaikan bahwa potensinya sangat besar baik secara praktis maupun keilmuan, “dari awal penciptaan dua tahun yang lalu, hanya memiliki dua instrumen yaitu Gadadar dan Damodar, UDAWA kami desain dengan pendekatan yang peasant centric, selalu mencari tahu hal paling pokok yang diinginkan petani sehingga menjadi tepat guna, dan salah satu rekan mahasiswa kami yang cemerlang Widia Prasetia saat ini memberikan sumbangsih yang sangat luar biasa terhadap perkembangan platform ini.”. Bapak Aditya juga menyampaikan dengan keaktifan semua rekan dosen dan mahasiswa PSTI saat ini dalam Tri Dharma Perguruan Tinggi, ia optimis PSTI akan menghasilkan karya-karya yang luar biasa dan berdampak langsung bagi masyarakat luas, “saya pribadi sangat berterimakasih kepada Bapak Rektor kami beserta jajaran pengampu, PSTI adalah program studi teknologi informasi, namun berkat visi beliau, PSTI difasilitasi berbagai orkestrasi yang mumpuni termasuk pertanian yang memungkinkan kami untuk melesat dengan cepat” pungkasnya.