## PROTOTIPE OTOMASI BUKA TUTUP PINTU AIR IRIGASI DI BOKS TERSIER MENGGUNAKAN SOPI “SENSOR PINTAR” BERBASIS ARDUINO
Prototype of Automation Irrigation Sluice in Tertiary Box Using Arduino-Based "Sensor Pintar" (Sopi)
Teguh Sulaeman 1) , Anisa Triwahyuni 1) , Firda Hayati Fauziah 1) , Intan Kusuma Wardani 2) , dan Annisa Nur Ichniarsyah 2)*
1) Mahasiswa Program Studi Teknologi Mekanisasi Pertanian, Jurusan Pertanian, Politeknik Pembangunan Pertanian Bogor
2) Dosen Program Studi Teknologi Mekanisasi Pertanian, Jurusan Pertanian, Politeknik Pembangunan Pertanian Bogor
*) Alamat korespondensi: annisanur@pertanian.go.id

## ABSTRACT
Research related to precision agriculture is needed in order to achieve the goal of Agriculture 4.0.  One  of  the  most  important  input  in  cultivation  is  the  water  availability.  The  majority  of food crop cultivation  in Indonesia is carried out on irrigated agricultural land. However, P3A as the operator on opening and closing water gate in tertiary channels is limited and resulting in  not  optimal  performance.  Therefore,  this  study  aimed  to  design  and  develop  automatic water  gate  prototype  in  the  tertiary  box.  The  prototype  was  developed  using  acrylic  as  the building  material  and  the  water  sluice  was  moved  by DC  motor.  Data  were analyzed  using SPSS.  The  results  showed  that  the  coefficient  determination  for  the  door  A  R 2 =  0,99  and door  B  R 2 =  1.  Therefore,  it  showed  that  this  automatic  irrigation  prototype  using  Arduino program could work well.
Keywords: Arduino, sluice operations,tertiary irrigation system.

## Abstrak
Sebagai  upaya  untuk  mewujudkan  Pertanian  4.0  maka  diperlukan  riset-riset  berbasis teknologi  terapan  di  bidang  pertanian.  Salah  satu  input  dalam  budidaya  pertanian  adalah ketersediaan  air.  Di  Indonesia,  budidaya  tanaman  pangan  mayoritas  dilakukan  pada  lahan pertanian  beririgasi.  Namun,  P3A  sebagai  operator  buka  tutup  pintu  air  di  saluran  tersier jumlahnya terbatas sehingga kinerjanya kurang optimal.  Oleh karena itu, studi ini bertujuan untuk  rancang  bangun  dan  pengembangan  prototipe  pintu  air  otomatis  di  boks  tersier. Prototipe dibangun menggunakan akrilik dan pintu air dioperasikan menggunakan motor DC yang  telah  terhubung  dengan  kontroler  yang  deprogram  oleh  Arduino.  Data  penelitian dianalisis  menggunakan  SPSS.  Berdasarkan  hasil  pengujian  diperoleh  nilai  koefisien determinasi  untuk  pintu  A  R 2 =  0,99  dan  Pintu  B  R 2 =  1.  Sehingga  pintu  irigasi  otomatis berbasis arduino dengan program yang dirancang berjalan dengan baik.
Kata kunci:  Arduino, operasi pintu air, sistem irigasi tersier.

## PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Di  Indonesia,  sebanyak  60,4  % budidaya  tanaman  pangan  dilakukan  di lahan  beririgasi  (Bappennas,  2017).  Oleh karena  itu,  irigasi  termasuk  salah  satu input yang paling penting pada peningkatan produktivitas tanaman. Irigasi merupakan  sistem  yang  terdiri  dari ketersediaan  air,  sarana  dan  prasaran irigasi,  pengelolaan  irigasi,  institusi,  dan sumberdaya manusia. Masing-masing pilar  tersebut  memiliki  peranan  dalam mewujudkan  pengelolaan  irigasi  yang efisien  serta  memenuhi level  of  service meliputi  tepat  waktu,  tepat  jumlah,  dan tepat sasaran.
Petak tersier menduduki fungsi sentral dalam jaringan irigasi teknis.Sebuah petak tersier terdiri dari sejumlah sawah dengan luas  keseluruhan  yang  umumnya  berkisar antara 50 –100 ha, kadang-kadang sampai 150  ha  (Anonim,  2013).  Jaringan  irigasi tersier  memiliki  fungsi  sebagai  prasarana pelayanan  air  di  dalam  petak  tersier  yang terdiri  dari  saluran  pembawa  atau  saluran tersier,  saluran  pembagi  yang  disebut saluran  kuarter  dan  saluran  pembuang. Saluran tersier membawa air dari bangunan  sadap  tersier  di  jaringan  utama ke  dalam  petak  tersier  lalu  ke  saluran kuarter (Aditama,2018).
Pengelolaan  jaringan  irigasi  di  tingkat tersier dilakukan oleh Perkumpulan Petani Pemakai  Air  (P3A).  Menurut  Peraturan Menteri Pertanian Nomor: 79/Permentan/OT.140/12/2012,  “jaringan irigasi  tersier  adalah  jaringan  irigasi  yang berfungsi sebagai prasarana pelayanan air irigasi dalam petak tersier yang terdiri atas saluran  tersier,  saluran  kuarter,  dan saluran  pembuang,  boks  tersier,  boks kuarter  serta  bangunan  pelengkapnya. P3A  sebagai  unit  pengelola  prasarana jaringan  irigasi  tersier  harus  memiliki kemampuan dalam perencanaan, pembangunan, operasional,
dan pemeliharaan (OP) serta rehabilitasi jaringan  irigasi  tersier  secara  partisipatif. Oleh karena itu,
kemampuan kelembagaan  dan  kemampuan  anggota P3A perlu ditingkatkan, baik dari penguasaan  teknologi  usaha  pertanian maupun  kemampuan  teknis  mengenai sistem  pengelolaan  prasarana  jaringan
irigasi  tersier  secara  berkelanjutan  dan sesuai dengan perkembangan teknologi”.
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang dilakukan  oleh  Kusuma  (2015)  dan Renault et al (2007), permasalahan terkait pengelolaan  jaringan  irigasi  di  tingkat tersier  adalah:  a)  kondisi  prasarana jaringan  irigasi  buruk,  b)  pembiayaan untuk operasi  buka  tutup pintu  air  di  boks tersier  oleh  P3A  tidak  mencukupi,  c) kapasitas  sumberdaya  manusia  dalam organisasi P3A belum siap untuk melakukan  pengelolaan  irigasi  di  tingkat tersier,  d)  rendahnya  pendapatan  petani mengakibatkan  kemampuan  pembayaran dana  swadaya  untuk  operasional  jaringan irigasi  tersier  kurang,  e)  keterbatasan dana  perbaikan  atau  pengembangan jaringan  irigasi  tersier  mengakibatkan tingginya jumlah kehilangan air di saluran, serta  f)  banyak  terjadi  pengambilan  air secara  ilegal  dengan  cara  perusakan jaringan irigasi. Dampak dari permasalahan tersebut adalah pembagian air  di  tingkat  tersier  tidak  efisien  sehingga sering  menimbulkan  kekurangan  air  di bagian hilir dan pada akhirnya menimbulkan  konflik  perebutan  air  antar petani.
Sebagai  salah  satu  upaya  untuk mengatasi  permasalahan  tersebut  adalah pembuatan otomasi buka tutup pintu air di boks  tersier.  Diketahui  bahwa  P3A  tidak aktif karena rendahnya dana swadaya dari petani  untuk  upah  operator  pintu  air  di saluran  tersier.  Selain  itu,  jumlah  anggota P3A  tidak  mencukupi  untuk  operasi  pintu air  di  saluran  tersier.  Akibatnya  hal  ini menyebabkan kurang optimalnya pembagian  air  di  tingkat  tersier  oleh  P3A. Oleh  karena  itu,  tujuan  karya  ilmiah  ini adalah  untuk  mengembangkan  prototipe otomasi  pintu  air  irigasi  di  saluran  tersier berbasis Arduino.
Pembagian  air  secara  adil  dan  tepat waktu  diharapkan  mampu  mengurangi konflik  perebutan  air  antar  petani.  Selain itu,  karya  ilmiah  ini  diharapkan  mampu memberikan  kontribusi  bagi  terwujudnya Pertanian 4.0 yaitu pertanian  yang memanfaatkan  perkembangan  teknologi khususnya  dalam  rangka  mewujudkan operasi  pembagian  air  irigasi  secara efisien.

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  pembuatan  prototipe  boks tersier  dilakukan  pada  tanggal  13  Mei hingga 15 Juni 2019 bertempat di Kampus Politeknik Pembangunan Pertanian Bogor.
Pembuatan  prototipe  menggunakan peralatan  bengkel  seperti  obeng,  solder, dan  lem  pistol, power  bank, dan laptop
beserta  aplikasi  gambar  teknik.  Adapun bahan  yang  digunakan  berupa  Arduino, PCB, kabel jumper , sensor ultrasonic HC- SR04, dual H-bridge L298N, akrilik, motor DC, benang wol, lem, dan katrol.
Adapun metode yang digunakan dalam  karya  ilmiah  ini    dapat  dilihat  pada Gambar 1.
Gambar 1. Bagan Alir Proyek Karya Tulis
Tahapan pengambilan data dan
pengujian  prototipe  dilakukan  dengan melakukan studi literatur. Tahapan selanjutnya  adalah  pembuatan  prototipe pintu air dan membuat rangkaian program buka  tutup  pintu  air  sesuai  dengan rancangan. Setelah itu, boks prototipe dan program dipadukan rangkaiannya.
Pengujian  fungsional  prototipe  pintu  air dilakukan  untuk  melihat  unjuk  kerja masing-masing  bagian  dalam  prototipe. Langkah  akhir  adalah  melakukan  simulasi
untuk  melihat  performa  prototipe  yang telah dibangun.
Langkah-langkah yang dilakukan dalam  karya  ilmiah  ini  antara  lain:  a) Perencanaan  ( planning ),  b)  Perancangan ( design )  untuk  menentukan  kerja  sistem meliputi  aspek  desain  menggunakan diagram  UML.  Pemodelan  yang dilakukan berupa use case diagram , activity diagram , dan hasil dari tahapan ini berupa spesifikasi  sistem  yang  jelas  sebagai acuan dalam tahap implementasi.
Rancangan  dapat  dilihat  pada  Gambar  2. Prototipe  badan  air  berbentuk  seperti huruf  T  dengan  dua  pintu  air  pada  kedua sisi.  Dimensi  prototipe  akrilik  adalah panjang  100  cm,  lebar  70  cm,  dan  tinggi 10 cm. Lebar pintu air adalah 10 cm. Pada
bagian  atas  pintu  air  terdapat  dudukan untuk  motor  DC  yang  bekerja  menarik pintu air. Boks tempat kontroler diletakkan di  sudut-sudut  prototipe  sehingga  tidak mengganggu kerja motor DC saat menarik pintu air.
Gambar 2 Desain Pintu Air Sopy
Tahapan  terakhir  adalah  implementasi yaitu melakukan coding berdasarkan hasil perancangan dengan menggunakan bahasa  pemograman  C (sketch  proteus) yang  disimulasikan  pada  prototipe  serta akan dilakukan pengujian terhadap aplikasi yang telah dibuat untuk mengetahui  kesesuaian  proyek  dengan perancangannya
Berdasarkan data analisis  pengujian  yang  diperoleh  maka dapat  ditarik  kesimpulan  penelitian  yang dilakukan  sudah  menjawab  rumusan
permasalahan  atau  tidak.    Program  yang dibuat  dan      akan  diujikan  meliputi pengujian  bukaan  I  (pintu  air  terbuka penuh), bukaan II (pintu air terbuka 50%), dan bukaan III (pintu air terbuka (25%). Dalam  penelitian  ini  dibuat  suatu  diagram aktivitas yang bertujuan untuk menggambarkan  aliran  kerja  dari  sistem buka  tutup  pintu  air  secara  otomatis. Keterangan  terkait  langkah  kerja  dalam sistem  tersebut  ditunjukkan  pada  Gambar 3.

## Gambar 3 Bagan alir activity diagram

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Implementasi Prototipe
Prototipe  badan  dan  pintu  air  dibuat menggunakan  akrilik  setebal  3  mm. Pemilihan akrilik sebagai material prototipe  didasarkan  bahwa  akrilik  mudah diperoleh,  harga  terjangkau,  dan  mudah dibentuk.  Sebagai  simulasi  pintu  air,
terdapat  dua  bukaan  pintu  yang  sudah dirangkai dengan motor untuk menggerakkan pintu secara vertikal. Motor DC  akan  bekerja  sesuai  dengan  program yang  sudah  dibangun.  Gambar  4  berikut ini  menunjukkan  foto  prototipe  pintu  air yang telah dibangun.
Pintu air beroperasi secara otomatis Finish Data-data tersebut digunakan sebagai dasar penyusunan bahasa program C. Simulasi program SOPI Pola dan tata tanam direkap dan dilegal formalkan dalam bentuk Peraturan Bupati tentang Pola dan Ketentuan operasi pintu air berisi jumlah debit air irigasi per masing- masing petak lahan. Petani mengajukan rencana pola tanam dan luasan lahan pertanian per masing komoditas tanaman Juru pengairan sebagai administrator bertugas merekap usulan pola dan tata tanam secara keseluruhan Start
Gambar 4 Foto prototipe tampak atas
Prototipe  pintu  air  digerakkan  dengan program menggunakan Bahasa C.
Beberapa bagian yang bekerja
berdasarkan perintah program antara lain: 1) Login atau logout
Penggunaan  prototipe  yang  sudah dirancang  dengan  Arduino,  L298N, serta  sensor  ultrasonik  dilanjutkan dengan  menghubungkan  rangkaian dengan  aliran  listrik.  Sumber  yang
digunakan  dapat  berupa  aki,  genset, ataupun sumber aliran listrik lainnya.
2)  Penambahan waktu dan debit air Jika kondisi lahan mengalami kekurangan air dapat dilakukan pengaturan  waktu  melalui  program untuk mengantisipasi kondisi kelebihan air  ataupun  banjir.  Sensor  ultrasonik memberikan  respon  kepada  pintu irigasi  seperti  pada  Gambar  5  dan  6 berikut ini.
(a)                                                               (b)
Gambar 5 Pintu irigasi tersier saat (a) tertutup dan (b) bukaan I
(a)
(b)
Gambar 6 Pintu irigasi tersier saat (a) bukaan II dan (b) bukaan III)
3)  Buka tutup pintu air Buka  tutup  pintu  air  irigasi  tersier berbasis  arduino  dengan  dua  pintu  air irigasi yang secara bergantian membuka  dan  menutup  air.  Alokasi durasi waktu bukaan air diatur menggunakan  program.  Jika  terjadi kelebihan  air  dengan  atas  maksimal  8 cm  maka  pintu  air  irigasi  secara otmatis membuka.

## Pengujian Prototipe
Pengujian  prototipe  dilakukan  dengan melakukan  uji system  testing .  Pada system  testing dilakukan  pengujian  untuk memeriksa  kebutuhan  baik  fungsional maupun  non  fungsional  pada  aplikasi secara menyeluruh apakah telah memenuhi  apa  yang  diperlukan  oleh  user yang disajikan pada Tabel 1 berikut. Tabel 1 Pengujian fungsional prototipe No Kebutuhan Keterangan 1 Fungsi Arduino Sesuai 2 Fungsi L298N Sesuai 3 Fungsi sensor ultrasonik Sesuai 4 Fungsi motor DC Sesuai 5 Fungsi pintu irigasi tersier Sesuai Hasil  pengujian  fungsional  prototipe menunjukkan bahwa semua bagian- bagian pintu air telah dapat bekerja sesuai dengan  desain  fungsionalnya.  Sehingga dilakukan  simulasi  buka  tutup  pintu  air dengan  memasukkan  program  yang  telah dibangun.

## Analisis data simulasi
Setelah prototipe selesai dirangkai dan diuji fungsi kerjanya selanjutnya  dilakukan simulasi  bukaan  pintu  air  untuk  melihat kesesuaian program yang sudah dibangun dengan  hasil  uji.    Hasil  pengujian  pada pintu A dan B dapat dilihat pada Gambar 7 berikut ini.
(a) (b)
Gambar 7 Grafik hasil uji bukaan prototipe (a) Pintu A dan (b) Pintu B
Hasil pengujian menunjukkan bahwa  program  yang  sudah  dibangun dapat  berjalan  sesuai  dengan  fungsinya. Hal  ini  ditunjukkan  oleh  nilai  koefisien regresi  yang  tinggi  baik  pada  pintu  A  dan B.  Saat  pengujian  pada  pintu  A  terdapat beberapa  kendala  contohnya  adanya gesekan  antara  pintu  A  dan  penyangga pintu  yang  berpengaruh  pada  tinggi bukaan  pintu  air.  Meskipun  demikian,  hal ini  dapat  diatasi  dengan  memperbaiki
bagian  pintu  dan  penyangganya.  Hasil pengujian juga menunjukkan bahwa otomasi  pintu  air  di  irigasi  tersier  dapat dilakukan  dengan  program  yang  sudah dibangun  menggunakan  Arduino  Uno. Tentunya, jika program otomasi buka tutup pintu  air  ini  hendak  diaplikasikan  di lapangan harus dilakukan berbagai penyesuaian  agar  sesuai  dengan  hasil yang diharapkan.

## SIMPULAN DAN SARAN

## Simpulan
Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan  yang  telah  dilakukan  dalam penelitian  ini  maka  pintu  irigasi  yang menerapkan otomasi buka tutup menggunakan sensor pintar telah berhasil dibangun  dengan  Bahasa  program  C  dan dimodelkan menggunakan dua  buah diagram  UML.  Pintu  tersier  otomatis  ini dapat  membantu  para  petani  dalam pembagian air secara merata.

## Saran
Pintu air irigasi menerapkan otomasi buka tutup menggunakan sensor pintar berbasis arduino masih memiliki kekurangan  yang  perlu  diperbaiki  guna pengembangan dalam
penelitian selanjutnya.  Hal  yang  harus  diperhatikan untuk  perbaikan  antara  lain  dilakukan pengujian kenyamanan penggunaan, fungsi  arduino  serta  ketahanan  prototipe. Selain  itu,  penelitian  lebih  lanjut  perlu dilakukan  untuk  aplikasi  di  lapangan  dari prototipe yang sudah dibangun.
y = 0.9488x - 0.3667 R² = 0.9999 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Pe ng ujia n bu k aa n pin tu (c m ) Rancangan bukaan pintu (cm) y = x R² = 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Pengujian buk aan pint u (c m )
Rancangan bukaan pintu (cm)

## REFERENSI
Aditama  E.  2018.  Analisis  Nilai  Air  Irigasi Pada  Jaringan  Irigasi  Tersier  Dengan Luas  Layanan  50-75  Hektar  Pada Jaringan  Sekunder  BPU  22. Skripsi . Universitas lampung: Bandar Lampung. Anonim. 2013. Kriteria Perencanaan
Irigasi  KP-  01 .  Badan  Penerbit
Pekerjaan Umum, Jakarta. BAPENNAS.  2017.  Luas  Penggunaan Lahan di Indonesia. Diperoleh 16 Juni
2019, dari bapennnas.go.id/download.php?id=18
96.
Binilang  A.  2014.  Perilaku  Hubungan
Antar  Parameter  Hidrolis  Air  Loncat Melalui  Pintu  Sorong  Pada  Saluran Terbuka. Jurnal Ilmiah Media Engineering , 4(1), 41-44. Laurnal  E,  Folkes.  2017. Pengembangan Pintu  Air  Irigasi  Pintar  berbasis Arduino untuk Daerah Irigasi Manikin. Jurnal Rekayasa Elektrika, 13 , 3.
Wardani  IK.  2015.  Strategi  Peningkatan Kinerja  Pengelolaan  Irigasi  Pada Perkumpulan  Petani  Pemakai  Air Dalam  Proses  Menuju  Modernisasi Irigasi  di  Tingkat  Tersier. Tesis . Program  Pascasarjana  Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Ramadhani  F.  2016. Metode  Cepat Identifikasi  Jaringan  Irigasi  Tersier Dalam  Proses  Perbaikan  Irigasi. Jurnal Informatika Pertanian , 25, 2. Renault  D,  Facon  T,  dan  Wahaj  R.  2007. Modernizing  Irrigation  Management . The  MASSCOTE  Approach.  FAO. Roma.