INTEGRASI MULTI-SENSOR DAN BYPASS UNTUK STABILITAS NUTRISI HIDROPONIK NFT IOT KALE

Iqbal May Aryanto; Abdul Gadir

doi:10.33365/jtst.v7i2.1554

Iqbal May Aryanto
Abdul Gadir polinela

DOI: https://doi.org/10.33365/jtst.v7i2.1554

Keywords: bypass distribusi, ESP32, hidroponik NFT, Internet of Things, logika fuzzy, multi-sensor, pemerataan nutrisi.

Abstract

Pengelolaan larutan nutrisi secara presisi merupakan faktor determinan dalam keberhasilan sistem hidroponik Nutrient Film Technique (NFT), terutama pada tanaman dengan nilai ekonomi tinggi seperti kale (Brassica oleracea var. acephala). Tantangan utama dalam instalasi NFT konvensional adalah kemunculan gradien konsentrasi nutrisi di mana akar tanaman pada bagian hulu menyerap unsur hara secara masif, sehingga tanaman di bagian hilir mengalami defisiensi nutrisi. Selain itu, sistem otomatisasi tradisional seringkali berisiko menyebabkan kontak langsung antara akar tanaman dengan larutan pekat hasil injeksi pompa sebelum tercapai homogenitas sempurna. Penelitian ini bertujuan untuk mengatasi kendala tersebut melalui integrasi sistem multi-sensor dan inovasi mekanisme bypass distribusi berbasis Internet of Things (IoT). Sistem ini menggunakan mikrokontroler ESP32 sebagai pusat kendali yang mengolah data dari sensor Power of Hydrogen (pH) dan Electrical Conductivity (EC) menggunakan algoritma logika fuzzy untuk mengatur durasi kerja empat unit pompa peristaltik. Inovasi fundamental terletak pada desain mekanik bypass yang menggunakan sistem percabangan selang paralel untuk mendistribusikan larutan hara yang telah stabil langsung ke bagian tengah dan akhir instalasi pipa. Hasil pengujian menunjukkan bahwa mekanisme bypass ini mampu menciptakan keseragaman nilai hara di seluruh titik tanam dengan nilai PPM yang identik pada Pipa 1 hingga Pipa 4. Akurasi sensor pH berada pada tingkat yang sangat baik dengan rata-rata persentase kesalahan sebesar 2,01%. Pemantauan data secara real-time difasilitasi oleh protokol MQTT yang terintegrasi dengan database InfluxDB dan visualisasi Grafana, memungkinkan pengawasan berkelanjutan terhadap parameter lingkungan. Analisis energi menunjukkan konsumsi harian sistem sebesar 550,656 Wh, menegaskan efisiensi operasional sistem. Implementasi teknologi ini tidak hanya meminimalkan risiko kerusakan akar (nutrient burn) tetapi juga menciptakan model pertanian digital yang terukur, aman, dan berkelanjutan bagi ketahanan pangan masa depan.

References

[1] E. Fathidarehnijeh, M. Nadeem, M. Cheema, R. Thomas, and M. Krishnapillai, “Current perspective on nutrient solution management strategies to improve the nutrient and water use efficiency in hydroponic systems,” vol. 102, pp. 88–102, 2024.
[2] O. D. Palmitessa, A. Signore, and P. Santamaria, “Advancements and future perspectives in nutrient fi lm technique hydroponic system : a comprehensive review and bibliometric analysis,” no. December, pp. 1–21, 2024, doi: 10.3389/fpls.2024.1504792.
[3] R. Herrera-arroyo, J. Martínez-nolasco, E. Botello-álvarez, V. Sámano-ortega, C. Martínez-nolasco, and C. Moreno-aguilera, “Smart Hydroponic Cultivation System for Lettuce ( Lactuca sativa L .) Growth Under Different Nutrient Solution Concentrations in a Controlled Environment,” pp. 1–27, 2025.
[4] U. Produksi, D. A. N. Hasil, and T. Selada, “SISTEM HIDROPONIK MENGGUNAKAN NUTRIENT FILM TECHNIQUE UNTUK PRODUKSI DAN HASIL TANAMAN SELADA (Lactuca sativa L.),” vol. 7, no. 11, 2022.
[5] J. C. Escalante-mamani, E. J. Sacoto-cabrera, R. J. Coaquira-castillo, L. W. U. Mego, J. C. Herrera-levano, and Y. Concha-ramos, “Design and Validation of an IoT-Integrated Fuzzy Logic Controller for High-Altitude NFT Hydroponic Systems : A Case Study in Cusco , Peru,” pp. 1–29, 2025.
[6] A. R. Puerta, S. Sato, Y. Shinohara, and T. Maruo, “A Modified Nutrient Film Technique System Offers a More Uniform Nutrient Supply to Plants,” vol. 1, no. June, pp. 227–233, 2007.
[7] C. L. Candra, W. Sumiya, and D. Yamika, “Pengaruh Debit Aliran Nutrisi dan Jenis Media Tanam terhadap Pertumbuhan dan Hasil Tanaman Kale ( Brassica oleracea var . acephala ) pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique ( NFT ) The Effect of Nutrient Flow Rate and The Type of Planting Media on The Growth and Yield of Kale ( Brassica oleracea var . acephala ) on Nutrient Film Technique ( NFT ) Hydroponic System,” vol. 8, no. 1, pp. 8–15, 2020.
[8] H. Sulaiman and A. A. Yusof, “Automated Hydroponic Nutrient Dosing System : A Scoping Review of pH and Electrical Conductivity Dosing Frameworks,” pp. 1–23, 2025.
[9] S. Wortman, “Crop physiological response to nutrient solution electrical conductivity and pH in an ebb-and-flow hydroponic system,” Sci. Hortic. (Amsterdam)., vol. 194, pp. 34–42, Oct. 2015, doi: 10.1016/j.scienta.2015.07.045.
[10] T. Yang, U. Samarakoon, and J. Altland, “Modi fi ed nutrient management protocol for optimum biomass production , nutritional quality , and fl avor-related phytochemical properties of hydroponic-grown kale ( Brassica oleracea ),” no. August, pp. 1–16, 2025, doi: 10.3389/fpls.2025.1629432.
[11] M. Rio, E. Prasetyoaji, and L. Anifah, “Design of Smart Hydroponics Based on Internet of Things ( IoT ) Using Rule-Based System on Hydroponic Wick System,” vol. 6, no. 1, pp. 51–62, 2025, doi: 10.46962/forteijeeri.v6i1.34.
[12] B. Kusumo and N. Azis, “Rancang Bangun Alat Penyiram Sayuran Hidroponik Menggunakan Arduino Mega 2560,” vol. 5, pp. 124–128, 2021, doi: 10.30865/mib.v5i1.2584.
[13] U. Esp, M. Stack, and T. Demir, “A Low-Cost and Reliable IoT-Based NFT Hydroponics System,” 2026.
[14] N. Kathpal, S. Gola, S. Mishra, and K. Dakshayini, “Implementation of Smart Hydroponic Farming Using AI Controller with Mobile Application System,” no. May, pp. 3–9, 2025, doi: 10.21467/proceedings.7.6.
[15] U. Umar and D. Adiputra, “Pengembangan Sistem Kendali Kuantitas Air pada Tanaman Hidroponik Berbasis Internet of Things ( IoT ),” vol. 6, no. 2, pp. 110–116, 2020.