Aquaponic Automation Prototype System Based on Internet of Things (IoT)

Model Sistem

Sistem ini adalah proses perancangan sistem otomasi akuaponik yang terdiri dari pengisian air, pemberian pakan ikan, pemberian carian pH up dan pH down dan pengawasan kondisi lingkungan terhadap ikan dan tanaman dengan memanfaatkan sistem IoT. Sehingga akuaponik dapat dikontrol secara otomatis dengan pengawasan yang dapat dilakukan dari jarak jauh. Pada sistem ini, pengawasan menggunakan beberapa sensor dan aktuator yang akan bekerja membaca kondisi lingkungan akuaponik dan terhubung dengan jaringan internet untuk proses pengiriman data ke broker MQTT untuk akhirnya dapat sampai ke aplikasi android.

Sub-model Sistem

Gambar diatas menunjukkan bahwa sensor node yang terbagi menjadi 2 nodeMCU yang masing masing terhubung dengan sensor dan aktuator. Setiap sensor node akan melakukan pemindaian lingkungan sekitar akuaponik untuk mendapatkan data. Data tersebut akan diproses nodeMCU dengan acuan threshold yang telah tentukan. Setelah itu nodeMCU akan memberikan perintah ke relay dan microservo untuk melakukan aksi lanjutan jika data yang didapatkan melewati threshold yang telah ditentukan tersebut. Selain itu dalam waktu yang bersamaan nodeMCU mengirimkan hasil data pemindaian sensor ke MQTT broker untuk diteruskan ke aplikasi android.

Perancangan Aquaponic

Akuaponik memiliki berbagai macam jenis sistem yang dapat digunakan, mulai dari NFT, DFT, rafting system, hingga sistem pasang surut. Setiap jenis sistem tersebut memiliki kekurangan dan kelebihan masing – masing. Pada tugas akhir ini, sistem akuaponik rafting system karena sistem tersebut merupakan sistem yang paling sederhana untuk diterapkan dirumah karena mengingat skala akuaponik yang dibuat pada tugas akhir ini adalah skala rumahan. Rafting system adalah sistem yang menempatkan tanaman tepat diatas permukaan tank ikan dan dibiarkan mengapung menggunakan sterofoam. Untuk menjaga oksigen tetap cukup, maka ditambahkan aerator di dalam tank ikan. Selain itu, ditambahkan juga pompa air untuk menyaring kotoran agar kebersihan air tank tetap terjaga.

Diagram Alir

Gambar di atas menunjukan alur kerja dari sistem otomasi akuaponik yang dimulai dari proses pemindaian data oleh sensor ultrasonic, sensor pH, dan sensor DB18B20 hingga data tersebut sampai ke aplikasi android. Proses awal dimulai dengan inisilisasi perangkat dan koneksi internet semua perangkat. Tahap ini bertujuan untuk memastikan bahwa perangkat yang digunakan dapat berjalan dengan baik dan terhubung dengan baik. Setelah itu semua sensor akan melakukan pemindaian sesuai dengan fungsi mereka masing – masing. Data tersebut kemudian diproses oleh NodeMCU untuk dilakukan pengecekan sesuai dengan threshold yang telah ditentukan. Jika threshold terlampaui, maka NodeMCU akan memerintahkan aktuator untuk memulai aksi lanjutan. Berikut ini adalah aksi lanjutan yang akan dilakukan jika threshold terlampaui :

1. Jika ketinggian air melampaui threshold, maka relay akan menghidupkan solenoid valve untuk melakukan pengisian air.
2. Jika pH air melampaui threshold, maka micro servo akan membuka cairan pH up dan pH down.
3. Jika suhu air melampaui threshold, maka relay akan menghidupkan lampu untuk menaikan kembali suhu air
4. Jika waktu alarm melampaui threshold, maka micro servo akan bergerak untuk memberikan pakan ikan.

Selain itu, disaat yang bersamaan data tersebut dikirimkan ke MQTT broker. Kemudian data tersebut diteruskan ke aplikasi android sesuai dengan topik yang telah ditentukan dan berlangganan sebelumnya, sehingga pengguna dapat melakukan pemantauan terhadap keadaan sistem.