Electronic Theses and Dissertation

Beras merupakan kebutuhan pokok masyarakat Indonesia sehingga keberhasilan produksi padi sangat bergantung pada pengelolaan air irigasi yang baik di lahan persawahan. Namun, pengaturan ketinggian air sawah masih banyak dilakukan secara manual dan kurang efisien, terutama pada lahan yang berjarak jauh dari pemukiman petani. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk merancang dan mengembangkan sistem irigasi cerdas berbasis Internet of Things (IoT) dengan memanfaatkan komunikasi LoRa sebagai media transmisi data jarak jauh yang hemat energi. Sistem yang dikembangkan menggunakan mikrokontroler ESP32 yang terintegrasi dengan sensor ultrasonik untuk mengukur ketinggian air serta relay untuk mengendalikan pompa air secara otomatis maupun manual. Data hasil pengukuran dikirimkan melalui jaringan LoRa pada frekuensi 923 MHz menuju gateway LoRaWAN, kemudian diteruskan ke server ChirpStack dan disimpan pada layanan AWS DynamoDB. Pengujian komunikasi LoRa dilakukan pada jarak 100 m, 300 m, dan 600 m. Hasil pengujian menunjukkan bahwa pada jarak 100 m diperoleh nilai rata-rata RSSI sebesar –101,6 dBm, SNR sebesar 5,82 dB, dan PSR sebesar 100%. Pada jarak 300 m, nilai rata-rata RSSI menurun menjadi –107,1 dBm dengan nilai SNR rata-rata –0,12 dB, namun PSR tetap sebesar 100%. Sementara itu, pada jarak 600 m nilai rata-rata RSSI mencapai –109,2 dBm dengan nilai SNR rata-rata –6,67 dB yang menyebabkan penurunan PSR menjadi 55%. Selain itu, pengujian konsumsi daya menunjukkan bahwa total energi yang digunakan sistem selama satu siklus operasional dua jam adalah sebesar 33,1 Wh, dengan komponen komunikasi memiliki konsumsi daya yang relatif rendah. Secara keseluruhan, pengimplementasian sistem irigasi cerdas berbasis Internet of Things (IoT) dengan komunikasi LoRa menjadi solusi yang andal untuk mendukung pemantauan dan pengendalian ketinggian air sawah secara real-time dengan konsumsi daya yang rendah dan jangkauan komunikasi yang luas, sehingga pengelolaan air irigasi dapat dilakukan secara lebih efisien dan berkelanjutan.

Rice is a staple food for Indonesian society; therefore, successful rice production highly depends on proper irrigation water management in paddy fields. However, water level regulation in rice fields is still commonly performed manually, which is inefficient, especially for fields located far from farmers’ residences. This study aims to design and develop a smart irrigation system based on the Internet of Things (IoT) by utilizing LoRa communication as an energy-efficient long-range data transmission medium. The developed system employs an ESP32 microcontroller integrated with an ultrasonic sensor to measure water level and a relay to control the water pump in both automatic and manual modes. Measurement data are transmitted via the LoRa network at a frequency of 923 MHz to a LoRaWAN gateway, forwarded to the ChirpStack server, and stored in AWS DynamoDB. LoRa communication performance was evaluated at distances of 100 m, 300 m, and 600 m. The results show that at 100 m, the average RSSI was −101.6 dBm with an average SNR of 5.82 dB and a Packet Success Rate (PSR) of 100%. At 300 m, the average RSSI decreased to −107.1 dBm with an average SNR of −0.12 dB, while the PSR remained at 100%. At 600 m, the average RSSI reached −109.2 dBm with an average SNR of −6.67 dB, resulting in a PSR reduction to 55%. In addition, power consumption testing indicates that the total energy usage of the system during a two-hour operational cycle is 33,1 Wh, with communication components exhibiting relatively low power consumption. Overall, the implementation of an IoT-based smart irrigation system with LoRa communication proves to be a reliable solution for real-time monitoring and control of paddy field water levels, offering low power consumption and wide communication coverage to support efficient and sustainable irrigation management.