Perpustakaan Digital ITB

Pertanian presisi pada budidaya aeroponik menuntut pemantauan dan kontrol mikroklimat secara kontinu. Namun, arsitektur monolitik konvensional memiliki keterikatan erat antarkomponen, rentan single point of failure, serta sulit diskalakan. Penelitian ini merancang, mengimplementasikan, dan mengevaluasi sistem otomasi aeroponik terdistribusi berbasis arsitektur microservices modular di server dan firmware modular pada edge node ESP32. Metode penelitian menggunakan kerangka Design Science Research (DSR). Pada sisi edge, ESP32 berbasis FreeRTOS dual-core dilengkapi antarmuka Captive Web Portal untuk konfigurasi pin, WiFi, serta pendaftaran input sensor dan output aktuator secara interaktif tanpa kompilasi ulang. ESP32 dirancang sebagai node MQTT modular berarsitektur factory pattern dan protocol registry. Penekanan utama modularitas terletak pada fleksibilitas input sensor (pembacaan otomatis berbagai protokol) dan output aktuator: pengguna atau service backend cukup mempublikasikan muatan payload JSON spesifik ke topik MQTT standar, lalu firmware ESP32 secara otomatis memetakan, mengurai, dan meneruskan perintah langsung ke output aktuator target yang sesuai. Pada sisi server, sistem menerapkan database-per-service pada empat layanan inti (Auth, Module, Control, Analytics) via NATS JetStream dan API Gateway Kong. Layanan kecerdasan buatan berbasis Reinforcement Learning (algoritma TD3) diintegrasikan untuk memberikan kontrol adaptif pada penjadwalan penyemprotan (misting), mengombinasikan data telemetri real-time dan ekstraksi fitur visual tanaman dari model pra-latih YOLOv8 via REST API secara loose coupling. Pengujian empiris memvalidasi penambahan handler I2C sensor INA219 via Captive Portal dan eksekusi perintah aktuator MQTT berbasis topik secara dinamis. Uji chaos engineering mengonfirmasi isolasi kegagalan antar-layanan penuh, sedangkan uji beban mencatat latensi end-to-end di bawah 2 detik pada persentil ke-95. Penelitian ini berkontribusi menyediakan arsitektur referensi IoT terdistribusi yang tangguh, adaptif, dan sangat modular.