Electronic Theses and Dissertation

Saluran irigasi berperan penting dalam menjaga pasokan air yang cukup bagi tanaman padi, namun keberadaan sampah kerap mencemari irigasi dan menyumbat aliran air sehingga berdampak pada penurunan produktivitas pertanian. Solusi seperti penerapan alat pengumpul sampah otomatis berbasis WiFi telah diterapkan, namun kurang efektif akibat keterbatasan infrastruktur internet. Penelitian ini bertujuan untuk membangun sistem komunikasi LoRa untuk diimplementasikan pada perangkat pengangkat sampah berbasis mikrokontroler ESP32 untuk meningkatkan efektivitas pengelolaan sampah. Komunikasi ini dirancang dengan memanfaatkan modul lora RFM95W yang diintegrasikan dengan ESP32 sehingga dapat mengirimkan data ke gateway LoRaWAN pada frekuensi 923 MHz untuk diteruskan ke ChirpStack sebelum disimpan secara terstruktur pada layanan basis data AWS DynamoDB melalui komunikasi MQTT. Dari pengujian yang dilakukan pada 2 kondisi lingkungan (LoS dan non-LoS) diperoleh rata-rata nilai RSSI pada kondisi LoS berkisar antara –74,65 hingga –105,07 dBm dengan rentang nilai rata-rata SNR antara -0,04 hingga 6,97 dB dengan persentase PSR yang cukup stabil di angka 100% dan mengalami penurunan di jarak maksimum 1,2 km. Sementara pada kondisi non-LoS, stabilitas sinyal memburuk dengan nilai rata-rata RSSI mencapai –108,7 hingga –110,6 dBm dengan rata-rata SNR mencapai angka –13,68 dB sehingga tingkat keberhasilan transmisi data mengalami penurunan yang signifikan hingga hanya sebesar 25% pada variasi jarak 400m akibat peningkatan jarak dan interferensi lingkungan yang menyebabkan peningkatan packet loss. Selain itu, hasil pengujian latensi pengiriman data dari end-device ke DynamoDB membuktikan performa komunikasi LoRaWAN yang cukup baik dengan rata-rata delay berada pada rentang 0,4 hingga 15,6 detik karena keberadaan hambatan di jalur sinyal LoRa. Pengaruh fresnel zone terhadap Packet Success Rate (PSR) sangat signifikan dengan kebutuhan minimal clearance untuk setiap variasi jarak 100m, 200m dan 400m yakni sebesar 1,71 m, 2,42 m dan 3,43 m yang tidak terpenuhi sehingga berpengaruh terhadap peningkatan packet loss. Total konsumsi daya yang digunakan oleh perangkat untuk satu siklus operasional selama 2 jam setelah diterapkan LoRa tercatat sebesar 1,503 Wh yang mengindikasikan bahwa transmisi data melalui komunikasi LoRaWAN dapat berlangsung secara optimal tanpa mengorbankan penggunaan energi yang signifikan. Secara keseluruhan, pengimplementasian sistem komunikasi LoRa menjadi solusi yang lebih andal dalam penerapan IoT untuk mendukung transmisi data secara real-time dengan konsumsi daya yang lebih rendah dan jangkauan yang lebih luas sehingga pengelolaan sampah di saluran irigasi lebih efisien guna mendukung keberlanjutan pertanian.

Irrigation channels play an important role in maintaining an adequate water supply for rice crops, but the presence of trash often pollutes irrigation systems and clogs water flow, thereby reducing agricultural productivity. Solutions such as the implementation of WiFi-based automatic trash collection devices have been applied, but they are ineffective due to limited internet infrastructure. This study aims to develop a LoRa communication system for implementation on a microcontroller-based waste collection device using the ESP32 to enhance the effectiveness of waste management. This communication system is designed using the RFM95W LoRa module integrated with the ESP32, enabling data transmission to the LoRaWAN gateway at a frequency of 923 MHz, which is then forwarded to ChirpStack before being stored in a structured manner on the AWS DynamoDB database service via MQTT communication. From tests conducted under two environmental conditions (LoS and non-LoS), the average RSSI value under LoS conditions ranged from –74.65 to –105.07 dBm with an average SNR range SNR values ranging from -0.04 to 6.97 dB, with a fairly stable PSR percentage at 100% and a decrease at the maximum distance of 1.2 km. Meanwhile, under non-LoS conditions, signal stability deteriorated with average RSSI values ranging from –108.7 to –110.6 dBm and average SNR reaching –13.68 dB, resulting in a significant decrease in data transmission success rate to only 25% at a distance of 400m due to increased distance and environmental interference causing higher packet loss. Additionally, latency testing results for data transmission from the end-device to DynamoDB demonstrate satisfactory LoRaWAN communication performance, with average delay ranging from 0.4 to 15.6 seconds due to signal path obstacles in the LoRa network. The influence of the Fresnel zone on the Packet Success Rate (PSR) is very significant, with a minimum clearance requirement for each distance variation of 100m, 200m, and 400m, namely 1.71 m, 2.42 m, and 3.43 m, respectively, which are not met, thereby affecting an increase in packet loss. The total power consumption used by the device for one operational cycle over 2 hours after implementing LoRa was recorded at 1.503 Wh, indicating that data transmission via LoRaWAN communication can occur optimally without significantly compromising energy usage. Overall, the implementation of the LoRa communication system provides a more reliable solution for IoT applications, enabling real-time data transmission with lower power consumption and broader coverage, thereby enhancing the efficiency of waste management in irrigation channels to support sustainable agriculture.