PERANCANGAN SISTEM PENYIRAMAN OTOMATIS HEMAT AIR BERBASIS KELEMBAPAN TANAH DAN ESP32 MENGGUNAKAN ALGORITMA THRESHOLD DYNAMIC DENGAN PROTOTYPING
Keywords:
ESP32, Kelembapan Tanah, Dynamic Threshold, Exponential Moving Average, Penyiraman Otomatis, PrototypingAbstract
Penyiraman tanaman pada media terbatas seperti pot dan polybag perlu dilakukan berdasarkan kondisi kelembapan tanah agar dapat mengurangi risiko kekurangan maupun kelebihan air. Penyiraman secara manual juga memiliki keterbatasan karena tidak selalu dapat menyesuaikan dengan kondisi kelembapan tanah secara aktual. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membangun prototype sistem penyiraman otomatis berbasis ESP32 dan sensor kelembapan tanah kapasitif, menerapkan algoritma Dynamic Threshold berbasis Exponential Moving Average (EMA), serta mengetahui tingkat kesesuaian respons sistem dan penggunaan air dibandingkan dengan Threshold Statis. Metode perancangan yang digunakan adalah Prototyping, yang meliputi perancangan perangkat keras, pengembangan perangkat lunak, integrasi sistem, dan pengujian prototype. Sistem membagi kondisi kelembapan tanah menjadi tiga zona, yaitu KERING, DINAMIS, dan BASAH. Pada zona DINAMIS, nilai threshold ditentukan menggunakan metode EMA sehingga dapat menyesuaikan perubahan nilai kelembapan tanah. Pengujian sistem dilakukan sebanyak 10 kali yang terdiri dari 2 pengujian pada zona KERING, 4 pengujian pada zona DINAMIS, dan 4 pengujian pada zona BASAH. Hasil pengujian menunjukkan bahwa seluruh respons pompa sesuai dengan keputusan sistem dengan tingkat kesesuaian sebesar 100%. Pada pengujian penggunaan air, Threshold Statis menggunakan air sebesar 33,37 mL dengan durasi pompa ON selama 1 detik, sedangkan Dynamic Threshold menggunakan air sebesar 233,59 mL dengan durasi pompa ON selama 7 detik. Berdasarkan kondisi pengujian tersebut, Dynamic Threshold belum menunjukkan penggunaan air yang lebih hemat dibandingkan Threshold Statis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Dynamic Threshold berbasis EMA telah dapat diterapkan untuk pengolahan threshold dan pengendalian pompa secara adaptif, meskipun keunggulan dalam penghematan air belum terbukti pada kondisi pengujian yang dilakukan.
References
Bavitra, K., Raman, S., & Prakash, R. (2025). IoT-based soil moisture monitoring system using ESP32 for smart irrigation. International Journal of Advanced Computer Science and Applications, 16(2), 45–53.
Bolton, W. (2015). Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical and Electrical Engineering (6th ed.). Pearson Education.
Budiman, F. (2024). Implementasi Purwarupa Wireless Sensor Network untuk Monitoring dan Penyiraman Otomatis pada Tanaman Mint Menggunakan ESP32 Berbasis IoT-LoRa. Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan, 12(3), 2113–2121.
CandraGipta, W. (2026). Pengembangan Irrigation System Berbasis IoT Menggunakan ESP32 dan Sensor Kelembapan Tanah untuk Efisiensi Air dan Pertanian. Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan, 14(3).
Dzulkufli, D., Ahmad, M., & Yusuf, R. (2016). Analysis of soil moisture effects on plant growth in small-scale irrigation systems. International Journal of Agricultural Research, 11(4), 201–208.
Effendi, R., Pratama, A., & Kurniawan, D. (2022). Implementasi Exponential Moving Average pada sistem monitoring kelembapan tanah berbasis IoT. Jurnal Teknologi Informasi dan Komputer, 8(3), 120–128.
Espressif Systems. (2019). ESP32 Series Datasheet. Espressif Systems.
FAO. (2017). Water for Sustainable Food and Agriculture. Food and Agriculture Organization of the United Nations.
Gamal, Y., Soltan, A., Said, L. A., Radwan, A. G., & Member, S. (2025). Smart Irrigation Systems: Overview. IEEE Access, 13, 66109–66121.
Gardner, C. M. K., Robinson, D., & Blyth, K. (2016). Soil water content measurement for irrigation management. Journal of Agricultural Engineering Research, 89(2), 101–110.
Hafizh, M., Ramadhan, I., & Putra, A. (2025). Sistem penyiraman otomatis berbasis sensor kelembapan tanah untuk efisiensi penggunaan air. Jurnal Teknologi Pertanian Modern, 5(1), 12–20.
Hidayat, T., & Santoso, B. (2020). Implementasi pompa air otomatis pada sistem penyiraman berbasis mikrokontroler. Jurnal Elektro dan Informatika, 9(1), 33-40.
Kumar, R., Singh, P., & Sharma, V. (2021). Smart irrigation system using IoT and soil moisture sensor for water conservation. International Journal of Smart Agriculture, 6(1), 15–24.
Li, X., & Chen, Y. (2020). Adaptive dynamic threshold algorithm for intelligent control systems. Journal of Automation and Control Engineering, 8(3), 155–162.
Mahendra, T., & Ihsan, M. (2026). IoT-Based Soil Moisture Monitoring and Automatic Watering System. Jurnal Teknologi dan Open Source, 9(1).
Mendrofa, R. K. I., Latifa, U., & Setiawan, M. A. (2026). Rancang Bangun Sistem Irigasi Otomatis berbasis ESP32 dan Sensor Kelembapan Tanah untuk Monitoring Real-Time. EPIC Journal of Electrical Power Instrumentation and Control, 9(1), 534–546. https://doi.org/10.32493/epic.v9i1.60045.
Michael, A. M. (2016). Irrigation Theory and Practice (3rd ed.). Vikas Publishing House.
Nugroho, A., & Prasetyo, D. (2019). Sistem penyiraman otomatis berbasis mikrokontroler menggunakan sensor kelembapan tanah. Jurnal Informatika dan Sistem Kontrol, 4(2), 55–63.
Nursan, M. M., & Mustamin. (2026). Rancang Bangun Sistem Irigasi Cerdas Berbasis Sensor Kelembapan Tanah dan ESP32 untuk Efisiensi Air pada Tanaman Padi. Pendas: Jurnal Ilmiah Pendidikan Dasar, 11(2).
Ogata, K. (2017). Modern Control Engineering (5th ed.). Pearson.
Pamungkas, R., Ullah, A., Faizal, A., & Zarory, H. (2025). Sistem Penyiraman Pintar dan Monitoring Tanaman Sawi Otomatis Berbasis ESP32 dan Sensor Kelembapan Tanah Menggunakan Metode Fuzzy Mamdani. Jurnal Al-Azhar Indonesia Seri Sains dan Teknologi, 10(2).
Pratiwi, S. D., Sugianto, R. A., & Pane, M. A. S. (2026). IoT-Based Soil Moisture Monitoring and Automatic Irrigation System Using ESP32 and YL-69 Sensors for Oil Palm Seedlings in the Main Nursery. Sisfo: Jurnal Ilmiah Sistem Informasi.
Pressman, R. S. (2014). Software Engineering: A Practitioner’s Approach (8th ed.). McGraw-Hill Education.
Rahardjo, V. A., & Setiyadi, D. (2021). Implementasi Sensor Pengukur Kelembapan Tanah dan Penyiraman Otomatis serta Monitoring pada Kebun Tanaman Cabai Rawit. Aisyah Journal of Informatics and Electrical Engineering, 3(2), 1–10.
Rahim, Y. A. A., Sumarsono, J., & Abdullah, S. H. (2025). Rancang Bangun Sistem Irigasi Tetes Menggunakan Soil Moisture SEN0308 Berbasis Mikrokontroler ESP32. Journal of Agricultural Engineering and Technology, 3(1).
Rahman, F., Hidayah, N., & Saputra, R. (2021). Monitoring and automatic irrigation system based on IoT technology. Journal of Information Systems Engineering, 7(2), 88–96.
Saputra, M. J., & Suryono, R. R. (2025). Implementasi Teknologi Irigasi Tetes pada Tanaman Jagung Menggunakan Sensor Soil Moisture dan Mikrokontroler ESP32. MALCOM: Indonesian Journal of Machine Learning and Computer Science, 5(1). https://doi.org/10.57152/malcom.v5i1.1642.
Sari, N., Wijaya, A., & Putri, D. (2021). Implementasi ESP32 pada sistem monitoring dan kontrol berbasis Internet of Things. Jurnal Teknologi dan Sistem Komputer, 9(4), 210–218.
Singh, R., Patel, V., & Kumar, S. (2020). Automatic irrigation control system using environmental monitoring sensors. International Journal of Engineering Research and Technology, 13(5), 1020–1027.
Stiawan, M. I. R., & Supardi, Z. A. I. (2024). Smart Farming - Merancang Alat Penyiram Tanaman Otomatis Berbasis Kelembapan Tanah dan Waktu Menggunakan Mikrokontroler ESP32. Inovasi Fisika Indonesia, 13(3), 124–132. https://doi.org/10.26740/ifi.v13n3.p124-132.
Sutanto, H. (2018). Manajemen Penyiraman Modern dalam Pertanian Berkelanjutan.
Utomo, S. (2025). Analisis Metode Exponential Moving Average dalam Penentuan Ambang Batas Dinamis pada Sistem IoT. Jurnal Sistem Informasi dan Teknologi Komputer, 10(1), 45–53.
Westari, D., & Ilman, S. (2024). Sistem Penyiraman Tanaman Otomatis Berbasis IoT Menggunakan ESP32, Moisture Sensor, DHT22 Sensor dan Blynk. Jurnal Teknik Mesin, Industri, Elektro dan Informatika, 3(4).
Wijaya, F. (2022). Analisis performa ESP32 pada sistem otomasi berbasis Internet of Things. Jurnal Teknologi Elektro dan Komputer, 11(2), 67–75.
Yu, L., et al. (2021). Review of research progress on soil moisture sensor technology. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 14(4), 32–42.
Zakaria, Y., Al Munawaroh, I. H., Widyaningsih, S. N., & Apriliyanto, E. (2026). Testing and Evaluation of an IoT-Based Smart Irrigation System for Soil Moisture Monitoring. Journal of Computer Science and Informatics Engineering, 5(2).
Zhang, Y., Liu, H., & Wang, T. (2018). Dynamic threshold method for adaptive decision systems in smart environments. International Journal of Intelligent Systems, 33(7), 1445–1458.
