## PERANCANGAN KEBUN MINI HEMAT AIR DENGAN SISTEM MIKROIRIGASI FUZZY OTOMATIS MENGGUNAKAN ARDUINO
Diana Rahmawati 1 , dan Kunto Aji 2
1,2 Program Studi Teknik Elektro Universitas Trunojoyo Madura
1 diana_rahmawti@yahoo.com dan 2 kuntoaji90@gmail.com
Abstrak: Sistem yang diusulkan dalam penelitian ini adalah kebun mini yang merupakan teknologi pintar untuk  memenuhi  kebutuhan  tanaman  dan  pohon  untuk  tumbuh  dan  mencegah  dari  efek  berbahaya. Parameter  sistem  yang  digunakan  adalah  kelembaban  dan  suhu.  Dilengkapi  dengan  node  relay  kontrol otomatis, dan arduino yang dikelola dengan sistem fuzzy untuk mengontrol informasi kebun mini. Telah dibuat  prototipe  kebun  mini.  Sistem  ini  memungkinkan  untuk  mengontrol  pertumbuhan  melalui mempelajari  hubungan  antara  informasi  lingkungan  dalam  ruangan  dan  dipantau  informasi  tentang pertumbuhan  tanaman.  Sistem  kontrol  kebun  mini  fuzzy  otomatis  akan  sepenuhnya  mengotomatisasi pengelolaan  kebun  mini  menggunakan  sistem  dan  teknologi  terbaru.  Sistem  kontrol  yang  diusulkan  dan monitor kelembaban dan suhu menggunakan Arduino.
Kata kunci: kebun mini, mikroirigasi, arduino, fuzzy, temperatur, kelembaban.
Abstract : The  system  proposed  in  this  research  is  mini  garden  which  is  a  smart  technology  to  provide plants  and  trees  the  required  nourishment  from  the  sunlight  and  to  prevent  the  same  from  the  harmful effects. System components used are humidity and temperature sensor, relay nodes for automatic control, and  arduino  manage  using  fuzzy  system  to  control  mini  garden  information.  A  model  of  mini  garden  is achieved. It was possible to do control plant growth through closely studying relationship between indoor environmental  information  and  monitored  information  on  crop  itself.  The  mini  garden  fuzzy  automatic control  system  will  fully  automate  the  management  of  a  mini  garden  using  the  latest  pervasive  systems and technology. The proposed system controls and monitors humidity and temperature using a Arduino
Keywords : mini garden,microirrigation, arduino, fuzzy, temperature, humidity.

## PENDAHULUAN
Dalam  situasi  krisis  ekonomi  saat  ini,  sektor  pertanian  masih  sanggup  bertahan  untuk  dikembangkan. Turunnya  nilai  tukar  rupiah  terhadap  dolar  membuat  produk  sektor  pertanian  mempunyai  daya  saing sebagai  komoditi  eksport.  Disamping  itu  harga  produk  pertanian  yang  mengalami  kenaikan  dalam  nilai rupiah  membuat  sektor  ini  lebih  mempunyai  prospek  dibandingkan  dengan  produk  dari  sektor  lainnya. Untuk lebih memberdayakan sektor pertanian perlu upaya untuk lebih mengefisienkan dan menggunakan cara-cara  yang  lebih  modern.  Dilihat  dari  beberapa  abad  terakhir  ini  kemajuan  teknologi  makin  pesat, mengakibatkan  perubahan  sosial  budaya  yang  tidak  kecil.  Kesibukan  akan  dunia  pekerjaan  s eolah-olah menjadi  prioritas  karena  tuntutan  ekonomi  sehingga  memilih  alternatif-alternatif  tertentu  yang memungkinkan terlaksananya aktifitas secara praktis.
Pada musim kemarau 2014 ini, ada tiga desa di Kabupaten Bangkalan  yang terancam  mengalami krisis pangan.  Sebab,  lahan  pertanian  di  tiga  desa  tersebut  tandus  sehingga  tidak  dapat  ditanami  tanaman pangan. Demikian diungkapkan Kepala Badan Ketahanan Pangan Bangkalan Abdullah  Fanani. Dia pun merinci  tiga  desa  yang  rawan  pangan  tersebut.  Yaitu,  Desa  Manoan,  Kecamatan  Kokop,  Desa  Pettong dan  Tanah  Merah,  Kecamatan  Tanah  Merah.  Dijelaskan,  meski  tiga  desa  tersebut  masuk  kategori wilayah  dengan  curah  hujan  cukup,  namun  tanaman  pangan  seperti  padi  sulit  tumbuh  pada  musim kemarau ini. Akibatnya, petani yang menanam padi kerap gagal panen. (http://radarmadura.co.id/2014/09/tiga-desa-di-bangkalan-rawan-krisis-pangan/ Sep 24, 2014)
Meski  sudah  dikenal  luas  di  dunia  internasional,  serta  di  kalangan  peneliti,  pemerhati,  dan  pelaku pertanian, namun tidak semua masyarakat Indonesia mengenalnya. Metode irigasi ini dilakukan dengan cara pemberian langsung air untuk tanaman pada area perakaran, sehingga menekan jumlah penggunaan air.
Dalam  Sidang  Kolokium  Pusat  Penelitian  dan  Pengembangan  Sumber  Daya  Air  (Puslitbang  SDA) Kementerian  Pekerjaan  Umum  2013  di  Bandung,  Kamis  (16/5/2013),  Widya  Utaminingsing menyampaikan  bahwa  penerapan  irigasi  mikro  di  Indonesia  belum  berkembang  secara  luas.  Praktik  ini masih terbatas pada usaha tani komersial. Padahal, semakin langkanya ketersed iaan air, nilai ekonomi air semakin tinggi. (http://properti.kompas.com, 18 Mei 2013).
Sejauh ini, praktik irigasi mikro di seluruh dunia tidak hanya diterapkan pada daerah kering, namun juga di daerah perkotaan dan daerah-daerah dengan tingginya harga air. Terdapat beberapa jenis irigasi mikro, yaitu  irigasi  tetes  (drip  irrigation),  irigasi  percik  (spray  irrigation),  bubbler  irriogation,  irigasi  bawah permukaan  (sub-surface  irrigation),  dan  mini  sprinkler.  Masing-masing  jenis  irigasi  tersebut  dapat dibedakan  dari  cara  pengeluaran  air.  Cara  irigasi  ini  dapat  dilakukan  di  lahan  terbuka  dan  rumah  kaca. Selain itu, penerapannya juga sangat fleksibel.
Sistem  irigasi  mikro  ini  dapat  dikombinasikan  dengan  pengunaan  aeroponik  dan  hidroponik.  Irigasi mikro  juga  dapat  menanggulangi  masalah  kekeringah  lahan,  lokasi  lahan  yang  sulit,  serta  sulitnya distribusi air menuju lokasi lahan.
Pada  proposal  ini  diajukan  sistem  pengairan  otomatis  pada  kebun  mini  dengan  prinsip  mikroirigasi. Selain  untuk  menghemat  air,  sistem  pengairan  otomatis  ini  dapat  menghemat  energi.  Untuk  itu diperlukan suatu sistem pengendalian khusus. Dalam hal ini akan diterapkan suatu metode berbasis fuzzy logic  yang  mempunyai  dua  parameter  utama,  yaitu  suhu  dan  kelembaban  tanah.  Diharapkan  dengan metode ini dapat diatur debit air yang dibutuhkan oleh tanaman tersebut.
Dengan mengimplementasikan pengkontrolan pompa air untuk pengairan yang berdasarkan kelembaban tanah  dan  suhu  tanah  menggunakan  metode  Fuzzy  Inference  System  ke  dalam  hardware  Open  Source Arduino uno. Sistem ini diharapkan mampu mengairi tanah sesuai dengan karakteristik tumbuhan. .

## TINJAUAN PUSTAKA

## Sumber Daya Lahan dan Kontribusinya Untuk Mengatasi Kebutuhan Lahan Pertanian
Pesatnya pembangunan di berbagai sektor yang berkepentingan dengan ruang, berdampak terhadap makin terbatasnya lahan potensial untuk pengembangan komoditas pertanian, karena alih fungsi lahan pertanian produktif  ke  penggunaan  nonpertanian.  Alih  fungsi  lahan  terutama  terjadi  pada  lahan  sawah  beririgasi yang lok (2005), alih fungsi asinya strategis. Menurut data Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agroklimat  lahan  sawah  di  Pulau  Jawa  pada  tahun  1999-2002  mencapai  167.150  ha,  dan  di  luar  Jawa 396.009  ha.  Menurut  data  terkini,  laju  konversi  lahan  pertanian  subur  ke  nonpertanian  mencapai  tidak
kurang dari 110.000 ha/tahun, bahkan ada yang 145.000 ha/tahun. Konversi dan alih fungsi lahan pertanian produktif akan selalu terjadi selama belum ada peraturan perundang-undangan yang mampu mengatasinya. Untuk  melindungi  eksistensi  lahan  pertanian,  sebagaimana  diatur  dalam  RUU  Lahan  Pertanian  Pangan Abadi (LPPA), penggunaan lahan khususnya untuk pengembangan pertanian harus dilakukan berdasarkan kesesuaian  dan  potensinya.  Penciutan  lahan  potensial  juga  disebabkan  oleh  erosi  dan  longsor,  serta pencemaran  lingkungan  Lahan  yang  terdegradasi  pada  tahun  1993  mencapai  18  juta  ha  dan  pada  tahun 2003 menjadi 23,20 juta ha, atau dalam waktu 10 tahun terjadi peningkatan 5,20 juta ha. Degradasi sumber daya  lahan  dan  hutan  berkisar  antara  2,50  -  2,80  juta  ha/tahun.  Terjadinya  degradasi  lahan  berkaitan dengan  pertambahan  jumlah  penduduk  dan  penggunaan  lahan  yang  tidak  sesuai  dengan  daya  dukungnya serta tidak memperhatikan aspek konservasi lahan (Distan. Kalsel, 2009).
Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Situgadung, Tangerang yang telah ikut mengembangkan teknik dan peralatan irigasi mikro, menurut informasi Joko Wiyono juga melakukan pengujian jenis irigasi mikro  yang  mana  yang  cocok  untuk  tanaman  tertentu  di  lahan  kering  dengan  hasil  yang  optimal  atau terbaik.  Mereka  mengujinya  di  kawasan  Serpong,  Banten,  di  Lampung  dan  bahkan  juga  di  lahan  pasang surut (di Kalimantan Selatan) yang bisa kekurangan air pada musim kemarau.

## Sistem Irigasi Sprinkler dan Curah
Sistem  irigasi sprinkler merupakan salah satu alternatif metode pemberian air dengan efisiensi pemberian air lebih tinggi dibandingkan dengan  irigasi permukaan (surface irrigation). Pada metoda  irigasi curah, air irigasi diberikan dengan cara menyemprotkan air ke udara dan menjatuhkannya di sekitar tanaman seperti hujan. Penyemprotan dibuat dengan mengalirkan air bertekanan melalui orifice kecil atau nozzie. Tekanan biasanya didapatkan dengan pemompaan.
Hansen et al. (1986) menyebutkan ada tiga jenis penyiraman yang umum digunakan dalam irigasi sprinkler yaitu  Nozel  tetap  yang  dipasang  pada  pipa,  pipa  yang  dilubangi  (Perforated  sprinkler)  dan  penyiraman berputar.
PenetEs  tipe  compensating  dapat  mengalirkan  air  pada  selang  tekanan  yang  cukup  besar  pada  saluran lateral,  sedangkan  penetes  tipe  multi  outlet  dapat  memberikan  air  pada  dua  atau  lebih  titik  dengan penambahan selang kecil. Hubungan antara debit pengeluaran dengan tekanan operasi pada sebuah penetes dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :
Q  = Kd x Hx (1)
Keterangan  :
Q         : Debit keluaran penetes (l/jam) Kd       : Koefisien debit H         : Head tekanan operasi (m)
X         : Exponen debit
(Rusmayadi, 2003).
Irigasi curah dapat digunakan untuk hampir semua tanaman, pada hampir semua jenis tanah. Akan tetapi tidak  cocok  untuk  tanah  berstruktur  liat  halus,  dimana  laju  infiltrasi  kurang  dari  4  mm  per  jam  dan  atau kecepatan angin lebih besar dari 13 km/jam.
Keuntungan  irigasi curah, antara lain :
1. Efisiensi pemakaian air cukup tinggi
2. Dapat digunakan untuk lahan dengan topografi bergelombang dan kedalaman tanah (solum) yang dangkal, tanpa diperlukan peralatan lahan (land grading)
3. Cocok untuk tanah berpasir dimana laju infiltrasi biasanya cukup tinggi
4. Aliran permukaan dapat dihindari untuk memperkecil kemungkinan terjadinya erosi
5. Biaya tenaga kerja untuk operasi biasanya lebih kecil dari pada  irigasi permukaan
6. Tidak mengganggu operasi alat dan mesin pertanian.
Faktor-faktor pembatas :
1. Kecepatan dan arah angin berpengaruh terhadap pola penyebaran air
2. Air  irigasi harus cukup bersih bebas dari pasir dan kotoran lainnya
3. Investasi awal cukup tinggi
4. Diperlukan tenaga penggerak di mana tekanan air berkisar antara 0,5 - 10 kg/cm.
Kinerja (performance) alat pencurah dinyatakan dalam 5 parameter :
1. Debit Sprinkler (sprinkler discharge)
2. Jarak pancaran(distance of throw)
3. Pola sebaran air (distribution patern)
4. Harga pemberian air (application rate)
5. Ukuran rintik (droplet size)
Sistem Operasi  irigasi Sprinkler :
1. Sistem berputar (rotating head system)
2. Sistem pipa berlubang (perforated pipe system)
Sistem sprinkler berdasarkan jaringan dan cara pengopeasiannya dibedakan menjadi 3 tipe :
1. Sistem berpindah (portable system)
2. Sistem solid atau permanene
3. Sistem semi permanent
Komponen  irigasi Curah:
Komponen utama dari system ini antara lain mata curah (sprinkler), lateral, saluran cabang (sub main) dan saluran  utama  (main  line).  Sprinkler  digunakan  untuk  menyemprotkan  air  dalam  bentuk  rintik  ke  lahan. Jaringan  lateral,  saluran  cabang  dan  saluran  utama  digunakan  untuk  mengalirkan  air  dari  sumber  ke sprinkler.
Umumnya komponen  irigasi curah terdiri dari :
1. pompa dengan tenaga penggerak sebagai sumber tekanan,
2. pipa  utama,
3. pipa lateral,
4. pipa peninggi (riser),
5. kepala sprinkler(sprinkler head)
(Balai Irigasi, 2009)

## Rekayasa Peralatan Irigasi Untuk Menunjang Produksi Tanaman Pangan
Pengembangan  air  tanah  untuk  irigasi  tanaman  dan  hortikultura  perlu  dukungan  peralatan  distribusi seperti  pompa,  perpipaan  dan  alat  pemberiannya.  Peralatan  distribusi  yang  dibuat  harus  mempunyai efisiensi > 75%. Tujuan rekayasa adalah diperolehnya prototype alat pemberi air dari perpipaan beserta system jaringan perpipaannya untuk tanaman yang mempunyai nilai ekonomi tinggi semisal hortikultur a dan jagung parent stock. Peralatan irigasi yang dirancang adalah tipe curah-timbang, pancar dan bocoran pipa. Tipe  bocoran  dan  curah  timbang  dipergunakan  untuk  mengairi  jeruk  dan  cabai,  tipe  pancar  untuk mengairi  bibit  tanaman  jeruk.  Tekanan  pompa  yang  diperlukan  untuk  masing-masing  prototipe  alat antara 0.5-0,8 kg/m dengan debit antara 1,7-15 m/dt (Firmansyah, Imam Uddin, 1999).

## Uji coba irigasi mikro
Pengujian  kinerja terhadap sistem irigasi tetes diperoleh bahwa tingkat keseragaman untuk tanaman cabai mencapai  82,82  %  (SU)  dan  88,74  %  (DU)  sedangkan  untuk  tanaman  jagung  83,46  %  (SU)  dan  88,21 (DU). Dengan hasil uji tersebut dapat dikatakan bahwa sistem irigasi tetes yang digunakan untuk tanaman cabai dan jagung termasuk dalam kategori BAIK. Faktor-faktor yang mempengaruhi tingkat keseragaman tersebut  antara  lain  adalah  :  kondisi  filter  air,  kondisi  lubang  Emmiter  yang  tersumbat  oleh  tanah, perubahan  koefisien  gesek  pada  pipa  lateral  karena  tumbuhnya  lumut  dan  sebagainya.  Sedangkan  untuk sistem irigasi curah diperoleh hasil tingkat keseragamannya 89,91 % (CU). Dengan demikian sistem irigasi curah yang digunakan untuk tanaman kacang tanah termasuk dalam kategori BAIK (Wiyono, 2006).

## Sistem Fuzzy

## Sejarah Fuzzy Logic
Konsep  Fuzzy  Logic  diperkenalkan  oleh  Prof.  Lotfi  Zadeh  dari  Universitas  California  di  Berkeley  pada 1965,  dan  dipresentasikan  bukan  sebagai  suatu  metodologi  control,  tetapi  sebagai  suatu  cara  pemrosesan data  dengan  memperkenankan  penggunaan  partial  set  membership  dibanding  crisp  set  membership  atau non-membership. Pendekatan pada set teori ini tidak diaplikasikan pada system control sampai tahun 70an karena  kemampuan  computer  yang  tidak  cukup  pada  saat  itu.  Profesor  Zadeh  berpikir  bahwa  orang  tidak
membutuhkan  kepastian,  masukan  informasi  numeric,  dan  belum  mampu  terhadap  control  adaptif  yang tinggi.

## Fungsi Implikasi Fuzzy
Tiap-tiap  aturan  (proposisi)  pada  basis  pengetahuan  fuzzy  akan  berhubungan  dengan  suatu  relasi  fuzzy. Bentuk umum dari aturan yang digunakan dalam fungsi inplikasi adalah :
IF x  is  A  THEN  y is  B
Dengan x dan y adalah skalar, dan A dan B adalah himpunan fuzzy. Proposisi yang mengikuti IF disebut sebagai  anteseden,  sedangkan  proposisi  yang  mengikuti  THEN  disebut  sebagai  konsekuen.  Proposisi  ini dapat diperluas dengan menggunakan operator fuzzy, seperti :
IF (x1 is A1)      (x2 is A2)      (x3 is A3)     ………     ( xN is AN) THEN y is B Dengan       adalah operator ( missal : OR atau AND).
Secara  umum,  ada  2  fungsi  implikasi  yang  dapat  digunakan.  Yaitu  :a.  MIN  (minimum).  Fungsi  ini  akan memotong output himpunan fuzzy. Gambar berikut ini menunjukkan salah satu contoh penggunaan fuzzy min.
Gambar 1 . Penggunaan Fuzzy Min
IF permintaan Tinggi AND biaya produksi barang Sedang THEN produksi barang Normal DOT (product). Fungsi  ini  akan  menskala  output  himpunan  fuzzy.  Gambar  dibawah  ini  menunjukkan  salah  satu  contoh penggunaan fuzzy dot.
Gambar 2 . Penggunaan Fungsi Dot

## IF permintaan Tinggi AND biaya produksi barang Sedang THEN produksi barang Normal

## Fungsi Keanggotaan
Fungsi keanggotaan dalam  fuzzy adalah suatu kurva  yang  menunjukkan pemetaan titik-titik input data  ke dalam nilai derajat keanggotaannya yang memiliki interval antara 0 sampai 1, yang digambarkan kedalam grafik  fungsi  sehingga  didapatkan  suatu  fungsi.  Fungsi  inilah  yang  disebut  sebagai  fungsi  keanggotaan dalam himpunan fuzzy. Fungsi keanggotaan yang digunakan dalam tugas akhir ini antara lain: keanggotaan Linier dan representasi kurva segitiga.
1. Representasi yang menggunakan kurva segitiga
a. Representasi input berdasarkan kualitas benih
b. Representasi input berdasarkan banyak pembibitan
c. Representasi input berdasarkan mutu benih
d. Representasi input berdasarkan benih tingkat produksi
e. Representasi input berdasarkan sebelum tanam
f. Representasi input berdasarkan pupuk susulan 1
g. Representasi input berdasarkan pupuk susulan 2
h. Representasi input berdasarkan banyak pengamatan
i. Representasi input berdasarkan serangan hama sundep
j. Representasi input berdasarkan serangan hama beluk
k. Representasi input berdasarkan serangan hama tikus
l. Representasi input berdasarkan saat anakan
m. Representasi input berdasarkan saat frimordia
n. Representasi input berdasarkan jenis lahan
o. Representasi input berdasarkan luas lahan
Contoh:
Gambar 3. Representasi  Input Keanggotaan Kurva Segitiga
Fungsi Keanggotaan Tidak Baik:
1;  x < a µ[z] =     (c-x)/(c-a); a ≤ x ≤ c (2) 0;   x > c Fungsi Keanggotaan Cukup: 0; x < a atau x ≥ c µ[z] =        (x-a)/(b-a);  a ≤ x ≤ b
(3)
(c-x)/(c-b);  b<x≤c
Fungsi Keanggotaan Baik:
0;  x < a
µ[z] =        (x-a)/(c-a);  a ≤ x ≤ c
(4) 1;  x > c

## 2. Representasi linier output hasil:
Gambar 4. Representasi  Output Fungsi Keanggotaan Kuva Segitiga
Fungsi Keanggotaan output tidak baik :
Z(tidak baik) = c – ( α predikat*(c-a))
(5)
Fungsi Keanggotaan output cukup baik:
Z(cukup baik) = α predikat *(b-a) + a (6) Z(cukup baik) = c- α predikat *(c-b) (7)
Fungsi Keanggotaan output baik:
Z(baik) = (α predikat *(c-a)) + a (8)

## Aturan If-Then
Aturan  If-Then  merupakan  aturan  yang  dipakai  dalam  pembuatan  aplikasi  ini.  Rule-  rule  inilah  yang nantinya akan dihitung untuk mencari sebuah keputusan dengan menggunakan metode Fuzzy Mamdani.

## Defuzzification
Merupakan penentuan output crips menggunakan rata-rata berbobot, yaitu:
Z =  (α predikat1*z1)+(α predikat2*z2)+(α predikat3*z3)+(α predikat4*z4)
(9)
α predikat1 + α predikat2 + α predikat3 + α predikat4

## Arduino
Arduino merupakan sistem mikrotontroler yang berbasis open source . Mikrontroler adalah komputer kecil yang bisa melakukan pekerjaan tertentu secara khusus seperti mengambil input dari switch dan sensordan kemudian memuutuskan pekerjaan selanjutnya yang haru dilakukan oleh arduino.
Gambar 5. Arduino
Dasar  dari  terciptanya  arduino  adalah  uno.  Arduino  mendukung  panjang  13  digit  input  dan  output  dan mendukung 6 digit input analog. Arduino bisa dijalankan dengan menggunakan power dari usb atau power supply . Mikrokontroler pada board mendukung 32 K kode program dengan memori atau RAM 2 K.

## Sensor Temperature
Sensor  merupakan  perangkat  yang  bisa  menkonversi  kejadian  nyata  kedalam  sinyal  elekronik.  Sensor merupakan bagian yang mewakili antarmuka ( interface ) antara dunia nyata dan perangkat elektronik seperti komputer  sedangkan  dibagian  lain  interface  ini  diwakili  aktuator  yaitu  dimana  bisa  mengkonversi  signal elektronik ke dalam  fenomena secara fisik [Kenny, 2013].Suhu adalah  merupakan  menetukan derajat dari panas  atau  dingin.  Suhu  bisa  juga  ditentukan  sebagai  jumlah  dari  energi  panas  pada  sebuah  objek  atau sistem.  Sensor  suhu  mendeteksi  perubahan  parameter  pisik  seperti  tahanan  atau  output  voltage  yang berhubungan dengan perubahan suhu [John Fontes, 2013]. Ada dua tipe dasar dari merasakan suhu yaitu:
1. Contact (bersentuhan)  untuk  merasakan  suhu  membutuhkan  sensor  untuk  menjadi  persentuhan langsung secara pisik dengan media atau objek  yang akan di rasakan. Contact bisa digunakan  untuk mengawasi suhu padat dan cair.
2. Non-Contact menasirkan pengukuran radiasai energi dari sumber energi panas yang di pancarkan

## Penelitian Terdahulu
[Vellidis. 2008] telah melakukan research dengan menggunakan sensor soil, sensor thermocouples, circuit board  sensor,  Radio  Frekuensi  Identifier  (RFID)  dan  laptop  sebagai  server.  Sensor  yang  sudah  terhubung dengan circuit board yang dilengkapi dengan RFID disebar ke beberapa titik/node untuk membaca kondisi lahan pertanian dan data hasil bacaan diolah oleh circuit board kemudian dikirimkan ke sever dalam hal ini laptop melalui komunikasi RFID.
[Kim dan Evans. 2009] melakukan studi untuk merancang sebuah sistem software yang user friendly yang berfungsi  mengatur  penggunaan  air  untuk  menyiram  tanaman.  Dalam  sistem  ini  memuat  mesin  konversi, lokalisasi ( localization ), dan mission planning . Cara kerja sistem ini yaitu pertama mengkonversi data dari mesin  konvensional  dan  sistem hidraulic ke  sism  kontroler  elektronik.  Kontroler  elektronik  berfungsi sebagai  kontrol  utama  alat  penyiram  tanaman.  Kemudian  kontroler  elektronik  membutuhkan  kemampuan secara  berkelanjutan  untuk  monitoring  sistem  irigasi  dilokasi  yang  berbeda.  Di  subsistem  lain  berfungsi sebagai mesin kontrol dan akses ke navigasi. Kemudian sistem mission planning dapat memutuskan berapa banyak air yang dibutuhkan untuk menyiram tanaman sesua dengan data yang diterima dari mesin kontroler utama. Peralatan  yang digunakan dalam studi ini  yaitu soil water reflectometers , soil temperature sensor , Bluetooth radio transmitter , 12-V battery , solar panel dan komputer.
[atta  et  al.  2011]  melakukan  research  untuk  mengatur  produktifitas  air  agar  lebih  efesien  dan  efektif.. efesien  dalam  hal  penggunaan  air  dan  efektif  dalam  hal  pengiriman  air.  Dalam  pengaturan  air  di  lahan gandum  menggunakan  tiga  sensor  yaitu sensor  moisture  soil (tanah), temperature (suhu),  dan humdity (kelembaban). Sensor ini akan terhubung dengan sensor node circuit board yang berfungsi menerima data dari  sensor  kemudian  dikirimkan  melalui  RFIID  ke field  station yang  berfungsi  sebagai  penerima, memproses  dan  menyimpan  data  secara  berkala. Field  station dilengkapi  dengan  RFID  untuk  menerima data dari node circuit board . Dengan sistem ini air dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan kondisi tanah di lahan gandum.
[Bisyri. 2012] melakukan penelitian akuisisi data  menggunakan sensor soil untuk  membaca kondisi lahan berupa  data  analog  kemudian  diolah  dengan  menggunakan Micro  Controler  Unit (MCU)  Arduino  Uno menjadi  data  digital.  Data  dari  MCU  arduino  uno  akan  dikirimkan  ke  server  dalam  hal  ini Personal Computer (PC) melalui wireless dengan menggunakan modul Xbee versi 1. Sensor yang digunakan hanya satu sensor sehingga kurang mewakili kondisi tanah di lahan pertanian tersebut.
[Saptomo dan Setiawan. 2010] ada dua teknologi komunikasi wireless yang digunakan dalam sistem irigasi otomatis  yaitu  pertama  sistem  komunikasi  berbasiskan  seluler  (GSM)  yang  menyediakan  jangkauan  area komunikasi wireless secara luas untuk sistem konrol irigasi. kedua sistem wireless sensor network dengan jangkaun komunikasi antara end device dan koordinator sampai 500 m.

## METODE PENELITIAN
Dalam  pengembangan  sistem  pengairan  otomatis  ini  penulis  menggunakan  paradigma  prototype.  Dimana pengolahan  dan  pembuatan  hardware  mikrokontroler  lebih  mudah,  apalagi  di  dukung  dengan  open sourcenya  Arduino.  Prototype  merupakan  suatu  metode  dalam  pengembangan  sistem  yang  menggunakan pendekatan untuk membuat sesuatu program ataupun hardware dengan cepat dan bertahap, sehingga dapat di  evaluasi  oleh  pemakai.  Mengingat  kebanyakan  pemakai  mengalami  kesulitan  dalam  memahami spesifikasi,  sehingga  pemakai  tidak  begitu  paham  sampai  pengujian  dilakukan.  Selain  itu,  prototype membuat  proses  pengembangan  sistem  menjadi  lebih  cepat  dan  lebih  mudah,  terutama  pada  keadaan kebutuhan  pemakai  sulit  untuk  diidentifikasi.  Menurut  Abdul  Kadir  dalam  bukunya  Pengenalan  Sistem Informasi (Kadir,2003), metode pengembangan prototype terdiri dari beberapa mekanisme :
a. Identifikasi Kebutuhan pemakai
Untuk membangun sistem pengairan dengan kontrol hardware mikrokontroler dibutuhkan spesifikasi tanaman,  tanah,  sensor  kelembaban,  sensor  suhu,  jenis  mikrokontroler  dan  pompa  yang  digunakan untuk pengairan.
b. Membuat prototype Pada mekanisme ini, penulis menggunakan mikrokontroler dengan jenis Arduino Uno,  dengan  memberikan  sensor  kelembaban,  sensor  suhu  dan  LCD  16x2  sebagai  tampilan outputnya.
c. Menguji Prototype
Untuk  pengujian  ini  langsung  pada  tanah  yang  sudah  ditanami  dengan  spesifikasi  tertentu.  Dengan jangka beberapa waktu sambil mendengarkan kritik dan saran dari pemakai.
d. Memperbaiki Prototype
Setelah  dalam  pemakaian  dengan  jangka  waktu  tertentu,  tidak  sesuai  dengan  yang  diminta  pemakai, maka perlu ada perbaikan atau modifikasi pada prototype tersebut.
e. Mengembangkan versi produk
Tahap  terakhir  adalah  finishing  dari  produk  tersebut.  Sesuai  dengan  permintaan  atau  masukan  dari pemakai (user).

## Perancangan Sistem Pengairan
Pada dasarnya Sistem Pengairan Otomatis ini merupakan sistem yang dapat mengkontrol pompa air untuk digunakan  mengairi  lahan  pertanaman  secara  otomatis.  Adapun  sistem  otomatis  atau  kontrol  pada  pompa
air menggunakan arduino berdasarkan sensor kelembaban tanah dan sensor temperatur. Diharapkan dengan adanya  sistem  ini  maka  pengairan  akan  lebih  efektif  dan  efisien.  Sistem  pengairan  otomatis  ini menggunakan  metode Sprinkle  Irrigation  System ,  yaitu  pengairan  dengan  pancaran  dengan  menggunakan pipa – pipa yang dilubangi (Kartasapoetra,1994).
Gambar 6. Blok Diagram Sistem Penyiraman Otomatis
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hardware Sistem Skema rangkaian sebagai berikut :
Gambar 7. Diagram Skema Sistem Keseluruhan
Pada dasarnya Sistem Pengairan Otomatis ini merupakan sistem yang dapat mengkontrol pompa air untuk digunakan  mengairi  lahan  pertanaman  secara  otomatis.  Adapun  sistem  otomatis  atau  kontrol  pada  pompa air menggunakan  mikrokontroler Atmega 8 berdasarkan sensor kelembaban tanah dan sensor suhu. Tidak
hanya  mengkontrol  pompa,  tapi  sistem  juga  bisa  menampilkan  berapa  kelembaban  tanah  dan  suhu  tanah melalui Liquid Crystal Display. Sehingga diharapkan dengan adanya sistem ini maka pengairan akan lebih efektif  dan  efisien.  Sistem  pengairan  otomatis  ini  menggunakan  metode  Sprinkle  Irigation  System,  yaitu pengairan dengan pancaran dengan menggunakan pipa – pipa yang dilubangi (Kartasapoetra,1994). Inisialisasi  awal  ketika  perangkat  dinyalakan  akan    membaca  kelembaban  tanah  melalui  Sensor Kelembaban tanah. Data yang diterima sensor akan diproses  arduino. Apabila bit kelembaban kurang dari ambang atas maka pompa akan hidup. Pompa akan hidup seterusnya hingga mencapai ambang atas. Ketika mencapai ambang atas pompa otomatis mati.
Gambar 8. Blok Diagram Rangkaian Arduino
Gambar 9 . Prototipe Penyiraman Otomatis

## Pengendalian Fuzzy
Pada  bagian  ini  dibahas  tentang  perancangan  pada  sistem fuzzy  logic  control dengan Fuzzy  Inference System yang akan menjelaskan tentang pembuatan fungsi keanggotaan fuzzy untuk sensor suhu tanah dan kelembaban  tanah  pada  fuzzifikasi.  Kemudian  dilakukan  pembuatan  rule  –  rule  dan Fuzzy  Associative Memory pada knowledge  base .  Pada  penelitian  ini,  input  diberikan  berupa  inputan  dari  sensor  suhu  dan sensor  kelembaban  tanah.  Output  berupa  lama  penyiraman.  Rule-rule  yang  dibuat,  dirancang  sedemikian rupa sehingga sesuai dengan tumbuh kembang tanaman sawi daging (phokchoy) yang maksimal. Sistem  kemudian  disimulasikan  dengan  Matlab,  sehingga  ditemukan  besaran  output  lama  penyiraman sesuai dengan kondisi input.
4.  Implementasi dan Simulasi hasil Pada proses ini dilakukan simulasi fuzzifikasi, pembuatan rule, dan proses defuzzifikasi.
a. Fuzzifikasi
Pada  sistem  pengairan  otomatis  ini  terdapat  dua  input  masukan  yang  akan  di  fuzzifikasikan  ke  himpunan fuzzy dan menjadi fungsi keanggotaan fuzzy. Fuzzifikasi dari input – input masukan yang akan dikeluarkan rangkaian sensor suhu dan kelembaban tanah.
Gambar 10. Fungsi Keanggotaan input Temperatur
Dipilih tujuh buah nilai linguistik untuk input variabel temperatur  0-50 derajat:
NB(sangat dingin) : 0-15 derajat NM(agak dingin)
: 0-21 derajat NS(dingin) : 16-28 derajat
ZO(agak hangat) : 23-35 derajat PS( hangat)
: 30-43 derajat PM(panas)
: 36-49 derajat PB(panas sekali) : 44-50 derajat
Gambar 11. Fungsi Keanggotaan input Kelembaban tanah
Dipilih lima buah nilai linguistik untuk input variabel kelembaban tanah  0-950:
NB(sangat kering) : 0-230 NS(kering) : 0-480 ZO(lembab)
: 230-710
PS(agak basah)
: 480-950
PB(basah)
: 710-250
Gambar 12. Fungsi Keanggotaan Output Durasi Penyiraman
Output dari fuzzy berupa durasi pengairan yang mengatur berapa lama pompa air itu bekerja mengalirkan air.  Lama  atau  tidaknya  berdasarkan  area  tanah  yang  diairi  kemudian  juga  jenis  tanaman.  Untuk  hal  ini penulis hanya melakukan simulasi dengan ketentuan variabel linguistik sebagai berikut : NB (sangat cepat) : 0-5 menit
NM (Cepat)
: 0-8 menit
NS(agak cepat)
: 2-12 menit
ZO(Sebentar)
: 5-15 menit
PS(Sedang)
: 9-19 menit
PM (agak lama)
: 12-20 menit
PB(Lama) : 15-20 menit
b. Aplikasi fungsi Implikasi Setelah  dilakukan  proses  fuzifikasi,  maka  dilakukan  pembuatan  aturan  fuzzy  ( fuzzy  rule ).  Aturan-  aturan dibentuk untuk menyatakan relasi antara input atau output. Aturan dibuat berdasarkan pengalaman, tumbuh kembang  sawi  daging  yang  baik,  untuk  hasil  yang  optimal.  Tiap  aturan  merupakan  suatu  implikasi. Operator  yang  digunakan  untuk  menghubungkan  antara  dua  input  adalah  operator  AND,  dan  yang memetakan antara input – output adalah IF-THEN.
c. Komposisi Aturan
Simulasi ini  menggunakan  metode mamdani. Komposisi antar fungsi implikasi  menggunakan  fungsi  min, yaitu  dengan  cara  mengambil  nilai  minimum  dari  output  aturan,  kemudian  menggabungkan  daerah  fuzzy dari masing – masing aturan dengan operator AND.
d. Defuzzifikasi
Defuzzifikasi  yang  digunakan  dalam  menentukan  lama  durasi  pengairan  dengan  metode  centroid.  Pada metode  ini,  solusi  crisp  diperoleh  dengan  cara  mengambil  titik  pusat  (Z 0 )  daerah  fuzzy  secara  umum dirumuskan :
(10)
Untuk  domain  kontinyu,  dengan  (Z 0 )  adalah  nilai  hasil  defuzzifikasi  dengan  µ(z)  adalah  derajat keanggotaan titik tersebut, sedangkan Z adalah nilai dominan ke-i.
Gambar 14. Rule Viewer
Gambar 15. Surface viewer hasil simulasi
Dari  hasil  simulasi  diperoleh  contoh  hasil  jika  input  temperatur  29  derajat,  dan  kelembaban  tanah  475, maka durasi penyiraman 6,67 menit.

## KESIMPULAN
Dari hasil implementasi alat yang dibuat dapat diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:
a. Hasil  perancangan  alat  sudah  sesuai  dengan  apa  yang  diinginkan,  hal  ini  dapat  dilihat  dari  proses pembacaan  sinyal  yang  diberikan  oleh  sensor  kelembaban  dan  sensor  suhu  yang  diproses  oleh mikrokontroler  dapat  ditampilkan  pada  LCD  16x2.  Dan  dapat  mengaktifkan  relay  yang  terhubung dengan pompa berdasarkan logika fuzzy.
b. Pembacaan  sensor  kelembaban  tanah  dan  sensor  suhu  sangat  sensitif,  perubahan  bisa  terjadi  setiap detik. Namun demikian Arduino mempunyai fungsi delay yang dapat membaca saat penulis inginkan.
c. Alat ini masih sangat sensitif terhadap gangguan dari luar seperti terjadinya grounding / short electric yang mengakibatkan pembacaan sensor kurang sempurna.
d. Alat  ini  nantinya  bisa  diterapkan  pada  pertanian  ataupun  perkebunan  dalam  hal  sistem  pengairan. Dengan sedikit modifikasi menyesuaikan karakter tanaman dan cuaca setempat.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terimakasih  disampaikan  kepada  ketua  LPPM  Universitas  Trunojoyo  Madura  dan  Kementrian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi atas kesempatan untuk melaksanakan penelitian Mandiri 2015.

## DAFTAR PUSTAKA
Firmansyah, Imam Uddin. (1999). Rekayasa Peralatan Irigasi Untuk Menunjang Produksi Tanaman Pangan Kartasapoetra,  A.  G  dan  M.  M.  Sutedjo.  (1994)  Teknologi  Pengairan  Pertanian  Irigasi,  Jakarta:  Bumi Aksara.
Kusumadewi,  Hari  Purnomo  (2010).  Aplikasi  Logika  Fuzzy  untuk  Pendukung  Keputusan,  Graha Ilmu,Yogyakarta.
Naba, Agus (2009) Belajar Cepat Fuzzy Logic menggunakan MATLAB, Malang: Andi.
Rusmayadi,  Gusti.  (2003).  Irigasi  Curah  dan  Tetes.  Buku  Ajar  (program  Semi-que.  Jurusan  Budidaya Pertanian Universitas Lambung Mangkurat. Banjarbaru.
Wiyono, Joko (2006) Musim Kemarau tiba sistem irigasi mikro jadi pilihan. BBP Mektan. Serpong.
http://properti.kompas.com(18 Mei 2013).
.