RANCANGAN AUTOMATIC WEATHER STATION (AWS) DENGAN KONSEP WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN)

-


RANCANGAN  AUTOMATIC WEATHER STATION (AWS) DENGAN KONSEP WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN)

Cuaca merupakan salah satu faktor yang penting dalam budidaya pertanian. Cuaca dapat mempengaruhi proses pertumbuhan dan produksi tanaman. Maka cuaca perlu dipantau sehingga dapat dilakukan penanganan agar produktivitas atau pertumbuhan tanaman baik. Proses pengumpulan data cuaca dari beberapa tempat dilakukan secara manual dengan datang langsung ke tempat pengambilan data. Selain itu, hasil perkiraan yang ada masih tergantung pada akurasi pembacaan alat dan kecermatan prakirawan. Metode tersebut menimbulkan tantangan seperti keterlambatan pengiriman data dan kesalahan manusia dalam penanganan data antara lain. Ini membutuhkan teknik pengumpulan data cuaca yang lebih baik seperti yang digunakan di Automatic Weather Stations (AWS).
Automatic Wireless Station (AWS) terdiri dari sensor, yang secara otomatis mengumpulkan dan mengirimkan data cuaca. Jika AWS ini digunakan dalam jumlah besar, keandalan dan keakuratan datanya ditingkatkan, maka prediksi cuaca akurat (Nsabagwa, 2019). Kasus pada kerkebunan kopi yang memiliki hamparan lahan  budidaya yang mengikuti topografi dengan sebaran areal yang berda di perbukitan dan lembah. Petani kopi ingin mengamati kondisi lingkungan dengan memasang Automatic Weather Station (AWS) dengan konsep Wireless Sensor Network (WSN) pada beberapa titik. Adapun tantangan dalam penerapan AWS adalah tidak ada jaringan listrik, tidak ada sinyal GSM, adanya pohon naungan dan sinyal GSM ada di  dilereng paling bawah.

Wireless Sensor Network (WSN)
Wireless sensor network (Jaringan Sensor Nirkabel) adalah sebuah jaringan nirkabel yang terdiri dari perangkat-perangkat terdistribusi di berbagai tempat terpisah yang menggunakan sensor untuk memantau keadaan fisik atau lingkungan sekitar. Perangkat-perangkat ini disebut node, kemudian dikombinasikan dengan router dan gateway untuk membentuk sebuah sistem jaringan sensor nirkabel. Data yang diperoleh node sensor kemudian dikirim secara nirkabel ke central gateway. Dari central gateway data kemudian diolah dan dianalisa sesuai dengan kebutuhan penggunaan. WSN dapat digunakan sebagai sensor sederhana yang dapat memonitoring suatu fenomena. WSN adalah seperangkat sensor otonom terdistribusi spasial yang dapat digunakan untuk memantau parameter fisik atau lingkungan, seperti suhu, kelembaban, getaran, tekanan, gerakan, atau polusi. Ukuran masing-masing sensor terkait dengan yang khusus aplikasi, mulai dari ukuran kotak (misal stasiun cuaca) ke dimensi mikroskopis (Carli, dkk., 2014).

Rancangan WSN
Wireless Sensor Network (WSN) atau jaringan sensor nirkabel adalah kumpulan sejumlah node yang diatur dalam sebuah jaringan kerjasama. Masing-masing node dalam jaringan sensor nirkabel biasanya dilengkapi dengan radio transceiver atau alat komunikasi wireless lainnya, mikrokontroler kecil, dan sumber energy seperti baterai. Banyak aplikasi yang bisa dilakukan menggunakan jaringan sensor nirkabel, misalnya pengumpulan data kondisi lingkungan, security monitoring, dan node tracking scenarios.
Desain sistem pemantauan lingkungan pertanian berdasarkan jaringan sensor nirkabel, sistem ini konsumsi daya rendah dan memiliki kinerja yang stabil dan presisi tinggi, yang dapat mewujudkan pemantauan real-time jarak jauh untuk lingkungan pertanian tanpa pengawasan. Jaringan sensor nirkabel yang diterapkan dalam pemantauan lingkungan pertanian menerobos metode dan gagasan tradisional untuk pemantauan lingkungan pertanian, yang meningkatkan tingkat dan keandalan sistem pemantauan (Zhu, dkk., 2011).

Skenario
Gambar. 1 menggambarkan jaringan sensor nirkabel tipikal yang digunakan di lapangan untuk aplikasi pertanian. Bidang ini terdiri dari node sensor yang ditenagai dengan sensor on-board khusus aplikasi. Node dalam jaringan sensor di lapangan berkomunikasi di antara mereka sendiri menggunakan tautan frekuensi radio (RF) dari pita radio industri, ilmiah dan medis (ISM) (seperti 902-928 MHz dan 2,4–2,5 GHz).


Gambar 1. Penerapan WSN pada pertanian.
(Sumber : Ojha, dkk., 2015)

Biasanya, node gateway juga digunakan bersama dengan node sensor untuk memungkinkan koneksi antara jaringan sensor dan dunia luar. Dengan demikian, node gateway diberdayakan dengan RF dan Sistem Global untuk Komunikasi Bergerak (GSM) atau GPRS. Pengguna jarak jauh dapat memonitor keadaan lapangan, dan mengontrol sensor lapangan dan perangkat aktuator. Misalnya, pengguna dapat menghidupkan/mematikan pompa / katup ketika ketinggian air yang diterapkan ke lapangan mencapai nilai ambang batas yang telah ditentukan. Pengguna yang membawa ponsel juga dapat memonitor dan mengontrol sensor di lapangan dari jarak jauh. Pengguna seluler terhubung melalui GPRS atau bahkan melalui Short Message Service (SMS). Pembaruan informasi berkala dari sensor, dan kontrol sistem ondemand untuk kedua jenis pengguna juga dapat dirancang.
Gambar 2 menunjukkan rancangan multi-tier dengan tiga tingkat gateway. Unit dasar jaringan dibentuk oleh sebuah cluster yang terdiri dari node sensor dan sebuah cluster head, yang disebut sebagai gateway tingkat ke-3 pada gambar. Gerbang-gerbang ini lagi membentuk sebuah cluster dengan gerbang tingkat ke-2 sebagai kepala klaster, dan dengan demikian, hierarki diikuti secara iteratif hingga remote sink tercapai.


Gambar 2. WSN multi-tier
(Sumber : Ojha, dkk., 2015)


REFERENSI

Carli, M., Panzieri, S., and Pascucci, F. (2014). A joint routing and localization algorithm for emergency scenario. Ad Hoc Networks 13 : 19–33
Nsabagwa, M., Byamukama, M., Kondela, E, and Otim, J. S. (2019). Towards a robust and affordable Automatic Weather Station. Development Engineering 4
Ojha, T., Misra, S, and Raghuwanshi, N. S. (2015) . Wireless sensor networks for agriculture: The state-of-the-art in practice and future challenges. Computers and Electronics in Agriculture 118 : 66–84
Zhu, Y., Song, J., and  Dong, F. (2011). Applications of wireless sensor network in the agriculture environment monitoring. Procedia Engineering 16 : 608 – 614


Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Pemanfaatan Lahan Marginal, Naungan dan Pasang Surut

-
Pemanfaatan Lahan Marginal, Naungan dan Pasang Surut   Lahan Marginal Lahan marginal dapat diartikan sebagai lahan yang memiliki mutu rendah karena memiliki beberapa faktor pembatas jika digunakan untuk suatu keperluan tertentu. Sebenarnya faktor pembatas tersebut dapat diatasi dengan masukan, atau biaya yang harus dibelanjakan. Tanpa masukan yang berarti budidaya pertanian di lahan marginal tidak akan memberikan keuntungan.   Ciri-ciri utama lahan marginal adalah:   1) tingkat kesuburannya rendah,   2) erositas tinggi,   3) sering mengalami kekeringan atau kebanjiran,   4) tingkat kemasaman tanah tinggi dan   5) tingkat keracunan tinggi pada kondisi tertentu.   Persoalan utama dalam berusahatani di lahan kering (marginal) adalah bagaimana mengelola air yang menjadi faktor pembatas dalam berusahatani, sehingga produktivitas lahan dapat ditingkatkan. Selain itu lahan marginal mempunyai keterbatasan seperti sifat fisik, kimia, dan biologi tanah yang tidak baik, serta t
Baca selengkapnya

Rotasi dan Penyusunan Pola Tanam

-
Rotasi dan Penyusunan Pola Tanam   Rotasi tanaman adalah sistem penanaman berbagai tanaman secara bergilir dalam urutan waktu tertentu pada suatu bidang tanah.   Rotasi tanaman memberikan keuntungan-keuntungan seperti pemberantasan hama dan penyakit, pemberantasan tumbuhan pengganggu, dan yang paling penting adalahmempertahankan/memperbaiki sifat-sifat fisik dan kimia tanah dalam menunjang kesuburan.   Beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam penyusunan pola tanam (usaha tani) adalah sebagai berikut: o    Ketersediaan air yang menyangkup waktu dan lamanya ketersediaan yang tergantung pada kinerja air irigasi serta pola distribusi dan jumlah hujan. o    Keadaan tanah yang meliputi sifat fisik, kimia dan bentuk permukaan tanah. o    Tinggi tempat dari permukaan laut, terutama sehubungan dengan suhu udara, tanah dan ketersediaan air. o    Eksistensi hama dan penyakit tanaman yang bersifat kronis dan potensial. o    Ketersediaan dan aksesibilitas bahan tanaman y
Baca selengkapnya

POLA TANAM (monokultur dan tumpang sari)

-
POLA TANAM Pola tanam adalah upaya p engatur an susunan tata letak dari tanaman dan tata urutan tanaman dengan melaksanakan penanaman pada sebidang lahan selama periode waktu tertentu . T anam adalah menempatkan bahan tanam berupa benih atau bibit pada media tanam baik media tanah maupun media bukan tanah dalam suatu bentuk pola tanam.   MONOKULTUR Monokultur adalah cara budidaya di lahan pertanian dengan menanam satu jenis tanaman pada satu areal. Kelebihan m onokultur yaitu menjadikan penggunaan lahan efisien karena memungkinkan perawatan dan pemanenan secara cepat dengan bantuan mesin pertanian dan menekan biaya tenaga kerja karena wajah lahan menjadi seragam. Sedangkan k elemahan m onokultur adalah keseragaman kultivar mempercepat penyebaran organisme pengganggu tanaman (OPT ) seperti hama dan penyakit tanaman. Pertanaman satu lahan tanpa variasi apa pun berakibat hama atau penyakit dapat ber kembang dan menyerang tanaman pada periode penanaman berikutnya.
Baca selengkapnya