Smart Farming · IoT — Arsitektur Teknis

Architecture

Arsitektur berlapis

Sistem dibagi 5 lapisan: sensing → edge → jaringan → cloud → aplikasi pengguna.

Lapisan 1Field / Sensing

Kelembapan tanah Suhu & kelembapan udara Cahaya (LDR / lux) pH tanah Curah hujan Kamera tanaman (opsional)

Lapisan 2Edge / Node

ESP32 / Arduino ADC & kalibrasi Buffer lokal Relay pompa / katup Deep sleep hemat baterai

Lapisan 3Gateway & Jaringan

Wi-Fi / LoRa / Zigbee MQTT broker Gateway Raspberry Pi TLS / autentikasi

Lapisan 4Cloud / Server

Ingest API Database time-series Rules engine Notifikasi Histori & analitik

Lapisan 5Aplikasi

Dashboard web App mobile Kontrol manual Laporan PDF / Excel Alert WhatsApp / Email

System map

Diagram sistem

Hubungan antar perangkat di kebun, gateway, server, dan pengguna.

Data pipeline

Alur data (end-to-end)

Dari pembacaan sensor hingga aksi di lapangan — siklus berulang tiap interval.

1

Ukur

Sensor baca tanah & cuaca tiap 1–5 menit.

2

Proses lokal

ESP32 filter noise, format JSON, cek ambang darurat.

3

Kirim

Publish MQTT, mis. kebun/zona-a/soil.

4

Simpan

Ingest → time-series DB → grafik & histori.

5

Putuskan

Rules: moisture < 30% → pompa 10 menit.

6

Aksi

Perintah ke node → relay ON → irigasi → log.

Hardware & software

Komponen utama

Perangkat keras dan peran masing-masing di lapangan.

🌱

Sensor

Mengumpulkan data lingkungan secara berkala.

Soil moisture (kapasitif)
DHT22 / BME280
BH1750 (cahaya)
pH meter analog

📡

Mikrokontroler

Otak di tiap zona kebun.

ESP32 (Wi-Fi + BLE)
LoRa module untuk jarak jauh
RTC + deep sleep
Watchdog reset

💧

Aktuator

Menjalankan keputusan irigasi.

Relay 5V / 12V
Pompa DC / AC
Solenoid valve
Servo (ventilasi)

🖥

Gateway

Jembatan lahan ↔ internet.

Raspberry Pi / router
Mosquitto MQTT
Bridge LoRa → IP
Offline queue

☁

Backend

Otak aturan & penyimpanan.

REST / WebSocket API
Rules & jadwal
Auth pengguna
Backup data

📱

Frontend

Pemantauan & kontrol petani.

Live chart per zona
Tombol pompa ON/OFF
Ambang & jadwal
Riwayat & laporan

Decision loop

Alur otomasi keputusan

Contoh logika irigasi otomatis berbasis ambang kelembapan.

Trigger

Data baru masuk

Payload: { "zona": "A", "moisture": 28, "temp": 31 } — timestamp dicatat.

Validasi

Cek kualitas data

Abaikan outlier (sensor error), pastikan node online < 10 menit terakhir.

Rules

Evaluasi ambang

Moisture < 30% → butuh air · 30–60% → normal · > 80% → jangan siram. Cek juga hujan terakhir < 2 jam → tunda.

Command

Kirim perintah

MQTT kebun/zona-a/cmd → { "pump": "on", "duration_sec": 600 }.

Feedback

Konfirmasi & safety

Node ACK → pompa jalan → auto-off setelah durasi. Failsafe: max runtime, sensor kering palsu.

Alert

Beritahu petani

Push / WhatsApp: “Zona A disiram 10 menit (moisture 28%).” Escalasi jika pompa gagal.

Implementation

Contoh tech stack

Pilihan praktis untuk prototipe hingga produksi skala kebun kecil–menengah.

Bagian	Opsi terjangkau	Opsi skalabel
Firmware	Arduino / ESP-IDF / MicroPython	PlatformIO + OTA update
Protokol	MQTT over Wi-Fi	LoRaWAN + MQTT bridge
Broker	Mosquitto (lokal / VPS)	EMQX / HiveMQ Cloud
Backend	Node.js / Python FastAPI	Node-RED + microservice
Database	SQLite / PostgreSQL	InfluxDB + Grafana
Dashboard	HTML + Chart.js	React / Next.js + PWA
Notifikasi	Telegram Bot	FCM + WhatsApp API
Daya	USB / adaptor 5V	Solar panel + LiFePO4

Sistem IoT Perkebunan