http://journal.uny.ac.id/index.php/jee/
SMAR WELCO SEBAGAI SOLUSI PENINGKATKAN PRODUKTIVITAS DAN PENGHEMATAN ENERGI LISTRIK BUDIDAYA PERIKANAN
Bagas Woro Saputra 1 , Annisa Nofita Wulandari 2 , Istiqomah Ayu Mustika 3 , Muhamad Ridwan Sya’bani 4 , Aqid Dwi Darmawan 5
1,2 Jurusan Pendidikan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Yogyakarta email : bagas.woro2016@student.uny.ac.id

## ABSTRACT
Design of Smar Welco aims to optimize perrot fish cultivation profit by reducing the cost of electrical energy and replace the waterwheel's control system from manual to automatic in order to facilitate and reduce the cost of its treatment. Smar Welco work by using the Arduino as a main controller and fuzzy logic as a main system and solar cell as the main power supplay. Temperature sensor (DS18B20) and solar light sensor (LDR) is used as the input where the value of both of these sensors will be sent to the Arduino to determine the speed of the waterwheel based on fuzzy logic. This tool is also equipped with automatic ph sensor and wavecom module to  send  a  notification  in  the  form  of  short  message  service  (sms)  to  farmers  when  the  ph  levels  in  the embankment are not standard . A method of designing Smar Welco use approach of waterfal method. The result of the application of Smar Welco in  embankment at our partner is obtained that the cost of electrical energy to operate waterwheel down up to Rp 3.126.400,00 in one time harvrest.
Keywords: waterwheel, fuzzy logic, arduino

## ABSTRAK
Yogyakarta  memasok  ikan  dari  daerah  lain  karena  produksi  dalam  provinsi  belum  mencukupi  untuk memenuhi permintaan pasar. Salah satu penyebabnya adalah belum optimalnya produktivitas hasil ikan produsen perikanan  di  Yogyakarta.    Pembuatan  Smar  Welco  bertujuan  untuk  mengoptimalkan  produktivitas  dan  profit budidaya  perikanan  dengan  menurukan  jumlah  ikan  mati  sebelum  dipanen  karena  kekurangan  oksigen  dan menekan  biaya  energy  listrik.  Metode  yang  digunakan  adalah  penelitian  pengembangan  dengan  pendekatan water fall. Cara kerja Smar Welco menggunakan Arduino dan logika fuzzy sebagai system utamanya serta solar cell  sebagai  power  suplay  nya.  Sensor  suhu,  sensor  cahaya,  dan  pH  meter  digunakan  sebagai  inputan  dimana angka dari ketiga sensor tersebut dikirim ke Arduino untuk menentukan kecepatan kincir air berdasarkan logika fuzzy.  Putaran  kincir  air  akan  menghasilakan  kadar  oksigen  yang  sesuai  dengan  kebutuhan  ikan.  Metode penerapan  Smar  Welco    menggunakan  pendekatan  water  fall  dari  analisi  kebutuhan  hingga  pemantauan  hasil. Penerapan  Smar  Welco  telah  berhasil  meningktkn  produktivitas  hasil  ikan  sebesar  8,3  %  dan  menurunkan jumlah ikan yang mati sebesar 76 % serta menurunkan biaya listrik hingga 46,16 % atau sekitar Rp 3.119.935,00 untuk satu kali masa panen.
Kata kunci : kincir air, logika fuzzy, arduino

## PENDAHULUAN
Dengan luas wilayah lautan lebih dari 5,8 juta  km 2 membuat  Indonesia  memilki  sumber daya  alam  khususnya  perikanan  yang  sangat melimpah dan sangat berpotensi untuk dikembangkan.  Salah  satunya  adalah  budidaya ikan  nila  yang  menjanjikan  profit  melimpah
jika  dikelola  dengan  benar.  Berdasarkan  data dari  Kementrian  Kelautan  dan  Perikanan menyatakan    konsumsi  ikan  nila  secara  umum terus meningkat dan Provinsi dengan pertumbuhan  tertinggi  adalah  Daerah  Istimewa Yogyakarta  yaitu  sebesar  30.98%  pada  tahun 2017.  Permintaan  pasar  domestik  maupun  dari
manca
negara cenderung mengalami peningkatan, sehingga usaha budidaya ikan nila memiliki  prospek  yang  cerah  untuk  dijadikan bisnis yang menguntungkan.
Salah  satu  sentra  penghasil  ikan  nila  di Yogyakarta adalah UPT Pengembangan Budidaya Dan Pemasaran Perikanan Kabupaten Sleman  yang  dikepalai  oleh  Ir  Hari  Sukartono. Meskipun sudah mengoptimalkan jumlah kolam  dan  waktu  produksi,  tetapi  jumlah  ikan nila  yang  dihasilakan  UPT  ini  masih  belum dapat memenuhi kebutuhan ikan nila
Kabupaten Sleman dan Provinsi D.I. Yogyakarta  (Ir.  Hari,2018).  Permasalahan utama  yang  dihadapi  oleh  UPT  Pengembangan Budiaya  dan  Pemasaran  Perikanan  Kabupaten Sleman  adalah  dalam  pengontrolan  kadar oksigen  air  tambak.  Hal  ini  menyebabkan waktu  panen  yang  lebih  lama  dan  banyak  ikan yang  mati  (50  -  80  ekor  dalam  satu  kali  masa panen)  sebelum  panen  karena  kekurangan suplay  oksigen.  UPT  hanya  menggunakan  1 kincir air untuk mensuplai oksigen pada tambak sehingga belum mencukupi kadar oksigen yang dibutuhkan  tambak  karena  keterbatasan  daya listrik  yang  terpasang.  Kincir  air  dioperasikan selama  24  jam  dengan  kecepatan  tinggi  untuk menghindari gagal panen sehingga biaya listrik untuk  kincir  air  sangat  tinggi  (Rp  520.000,00 per  minggu)  .  Meskipun  demikian  kadar oksigen  yang  dihasilkan  hanya  2  -  3  ppm padahal  standart  kadar  oksigen  untuk  ikan  nila agar dapat berkembang secara maksimal adalah 5-7 ppm (Effendi 2003: 26).
Pengolahan air tambak merupakan bagian  dari  ilmu  akuakultur  diantaranya  yang dilakukan  Fowler,  dkk  yaitu  membuat  sistem kontrol  untuk  sistem  akuakultur  intensif resirkulasi dengan menggunakan mikrokontroler.  Algoritma  yang  digunakan adalah  logika  fuzzy  (Fowler,  1994).  Selain  itu, Indriawati  (2008)  pada  penelitiannya  membuat modul  kontrol  kualitas  air  tambak  udang sebagai  sarana  pembelajaran  teknik  budidaya udang.  Namun  sistem  kontrol  ini  mempunyai
kekurangan  yaitu  pengoperasiannya  masih menggunakan kontrol on/off dan secara manual.
Oleh karenanya, solusi untuk meningkatkan  produktivitas    hasil  ikan  dan mengurangi  biaya  energy  listrik  budidaya perikanan    yaitu  dengan  Smar  Welco (Smart Water Wheel Speed Controller) yang merupakan  inovasi  teknologi  kincir  air  listrik otomatis  menggunakan  sistem  logika  fuzzy dengan sensor cahaya sinar matahari dan sensor suhu  sebagai  pengontrolnya  serta  dilengakapi dengan  alat  pengontrol  pH  otomatis  dan menggunakan sollar cell sebagai suplai dayanya.  Sensor  sinar  matahari  (LDR),  sensor suhu  san  sensor  ph  digunakan  karena berpengaruh  terhadap  suplay  oksigen  pada tambak (Effendi 2003: 26).
Keuntungan  dari  SMAR  WELCO  ini adalah  pemutaran  kincir  air  yang  otomatis, memudahkan  pembudidaya  dalam  menyuplai kadar oksigen pada tambak untuk mengoptimalkan  hasil  budidaya  ikan  dengan mengurangi  jumlah  ikan  yang  mati  sebelum dipanen.  Selain  itu,  dengan  adanya  sistem kontrol  ini  akan  memperkecil  energi  listrik yang dibutuhkan dan meningkatkan produktivitas  hasil  ikan  nila,  serta  mengurangi biaya  perawatan  kincir  air.  Tujuan  dari diterapkanya alat ini adalah untuk mengoptimalkan  produktivitas  hasil  ikan  dan profit  budidaya perikanan.
Diharapkan  setelah  alat  ini  dipatenkan maka  dapat  membantu  seluruh  jenis  budidaya perikanan  yang  masih  menggunakan  kincir  air manual  serta  mensukseskan  progam  hemat energy dan penggunaan energy terbarukan yang terus digaungkan oleh pemerintah pusat.

## METODE
Metode  pengembangan    yang  digunakan dalam penerapan teknologi SMAR WELCO ini menggunakan  model  pendekatan  water  fall yang  dikembangkan  Davis,  Bershoff,  dan Comer, (1988:1453);Pressman (2015:41-
http://journal.uny.ac.id/index.php/jee/
42).Langkah-langkah metodenya adalah sebagai berikut:
Gambar 1. Metode Pengembangan
Pada  tahap  analisis  kebutuhan  dilakukan observasi  dan  wawancara  kepada  Ir.  Hari Sukartono  selaku  kepala  UPT  Pengembangan Budidaya Dan Pemasaran Perikanan Kabupaten Sleman  mengenai  produksi  dan  kendala  yang dialami  UPT.  Tahap  selanjutnya  adalah membuat  rancangan  desain  Smar  Welco  dan pengumpulan  dasar  teori  dari  masing-masing komponen  pembentuk  alat  menjadi  bagian utama  dan  pertama  dari  rencana  pembuatan alat.
Komponen  yang  dibutuhkan  diantaranya sensor LDR (cahaya matahari), Sensor DS18B20 (suhu
tambak),Mikrokontroller
(Arduino  Mega),  dan  solar  cells.  Langkah berikutnya adalah  membuat  diagram  blok  smar welco  untuk  mengetahui  sistem  cara  kerja  alat dan membuat desain alat yang akan diterapkan.
Gambar.2 Diagram Blok Smar Welco
Catu  daya  untuk  SMAR  WELCO menggunakan Solar  Cell 100  WP  yang dikontrol  oleh Controller  Solar  Cell type  40  A 12  V/24  V  dengan  arus  sementara  disimpan
oleh  Aki  MF  NS  100  Ah.  Keluaran  dari  Aki MF  NS  100  Ah  bertegangan  24  V  diubah  oleh Inverter 1500 W menjadi tegangan kerja 220 V. Output  dari  inverter  digunakan  untuk  power suplay  controller  SMAR  WELCO. Controller SMAR  WELCO  menggunakan  Arduino  Mega sebagai main  controller dengan  inputan  sensor suhu DS18B20, sensor cahaya LDR, dan sensor ph. Controller akan  mengeluarkan  arus  listrik sesuai inputan dari ketiga sensor tersebut untuk menentukan  berapa  kecepatan  untuk  Motor kincir air. Spesifikasi motor kincir air berdaya 1 HP (746 W) 220 V 1440 rpm.
Gambar 3. Desain Smar Welco
Desain  Penerapan  Alat  SMAR  WELCO pada kolam 005 UPT Pengembangan Budidaya dan  Pemasaran  Periknan  Kabupaten  Sleman dengan luas kolam 960 m 2

## Fuzzyfikasi
Merupakan  penjabaran  lebih  rinci  dari cara kerja Smar Welco
Gambar 3. Fungsi Keanggotaan Fuzzy untuk Input Kontrol Kecepatan Motor

## Gambar 4. Fungsi Keanggotaan Fuzzy untuk Output Kontrol Kecepatan Motor
Kemudian dari fungsi  keanggotaan tersebut  maka  dapat  dibuat  aturan if  then rule sebagai berikut:
1.  If  suhu  is  Dingin    and  cahaya  is  Gelap then putaran is cepat 2.  If  suhu  is  Normal  and  cahaya  is  Terang then putaran is agak_cepat 3.  If  suhu  is  Normal  and  cahaya  is  Agak Terang then putaran is sedang 4.  If  suhu  is  Hangat  and  cahaya  is  Terang then putaran is sedang 5.  If  suhu  is  Hangat  and  cahaya  is  Sangat Terang then putaran is lambat
Sebelum  diterapkan  SMAR  WELCO telah  dikalibrasikan  dan  dikonfigurasi dengan kondisi riil pada tambak.

## Tabel 1. Hasil Konfigurasi SMAR WELCO
Suhu Cahaya Matahari pH Kecepatan Motor Air Dingin (20 o C) Tidak Ada <5 900 rpm Air  Biasa ( 25 o C) Ada 5-9 450 rpm Air Hangat (34 o C) Ada >9 ~0 rpm
Pada  tahap  implementasi  meliputi perancangan dan pembuatan SMAR WELCO.  Penerapan  Alat  telah  diterapkan pada  tambak  mitra  seluas  960  m 2 selama  2
bulan. Berikut adalah gambar dari penerapan SMAR WELCO  pada tambak.
Gambar 5. Penerapan Smar Welco
Kondisi  sekarang  ditambak  dipasang  2 kincir  air  1  HP  dan motor 500  W    dimana keduanya  telah  dikontrol  oleh  SMAR  WELCO dan  menggunakan  daya  dari  Solar  Cell  untuk jam 10.00 sampai 17.00 dan sisanya menggunakan daya PLN.

## Pengontrolan dan Pemantauan Hasil
Setelah diterapkannya SMAR WELCO dilakukan pengontrolan alat disetiap minggunya.  Pengontrolan  dilakukan  oleh anak  tambak  yang  berjaga  selama  24  jam dengan  mengontrol  jumlah  ikan  yang  mati dan  pembelian  token  listrik  PLN  selama kurang  lebih  dua  bulan.  Tujuan  dari pengontrolan alat ini adalah untuk mengetahui  kebermanfaatan  alat  sekaligus mengambil  data  selama  kurang  lebih  dua bulan  disetiap  minggunya.  Dengan  begitu, pemantauan  hasil  produksi  ikan  dapat diketahui  dengan  membandingkan  jumlah ikan  yang  mati  dan  pembelian  token  listrik PLN  sebelum dan sesudah penerapan alat.
http://journal.uny.ac.id/index.php/jee/

## Tabel 2. Hasil Pemantauan Kinerja SMAR WELCO
Minggu ke- Tanggal Pengecekan Ikan Nila Mati (ekor) Ikan Nila Hidup (ekor) Keadaan Suhu Kolam Kadar oksigen terlarut 1 26/4/18 3 2197 Malam Hari 20 – 21 0 C 5 ppm 2 3/5/18 1 2196 Siang Hari 27 – 28 0 C 6 ppm 3 9/5/18 2 2194 Siang Hari 29 – 30 0 C 6 ppm 4 20/5/18 2 2192 Malam Hari 23 – 25 0 C 5 ppm 5 28/5/18 3 2189 Malam Hari 19 – 21 0 C 3 ppm 6 4/6/18 1 2188 Siang Hari 25 – 28 0 C 6 ppm 7 27/6/18 4 2184 Malam Hari 18 – 21 0 C 3 ppm 8 4/7/18 2 2182 Siang Hari 26 – 28 0
C
5 ppm

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Alat  Pengendali kecepatan motor  kincir air secara otomatis yaitu SMAR WELCO yang telah  melalui  tahap  uji  coba  dan  penerapan  di kolam  mitra  selama  8  minggu  dengan  hasil menyelesaikan  permasalahan  pada  mitra  yaitu
telah  menurunkan  jumlah  ikan  yang  mati sebesar dan  telah menurunkan  biaya  penggunaan  listrik  mitra sebesar
atau Rp 3.119.935,00 untuk satu kali masa  panen  atau  Rp  12.479.740,00  untuk  satu siklus masa panen dalam satu tahun.
SMAR WELCO juga berhasil
meningkatkan produktivitas sesuai table berikut
Gambar 6a. Grafik penurunan jumlah ikan yang mati

## ik dalam satu hari
Gambar 6b. Grafik penghematan energi listrik
Gambar 6c. Grafik peningkatan produktivitas

## SIMPULAN
SMAR  WELCO  merupakan  pengontrol kecepatan  kincir  otomatis  dengan  inputan berupa  sensor  cahaya,  sensor  suhu,  dan  sensor ph  dengan  menggunakn  arduino  mega  dan logika  fuzzy  sebagai  main  sistemnya  dan  solar cell sebagai sumber dayanya yang memudahkan pembudidaya  dalam  menyuplai    oksigen    pada tambak,    meningkatkan    produktivitas    dan profit  budidaya    perikanan    dan    memperkecil penggunaaan  energi  listrik  yang digunakan.
Setelah Smar Welco dipatenkan, diharapkan  alat  ini  akan  membantu  seluruh petambak  untuk  mengurangi  biaya  pemakaian energi  listrik  sehingga  profit  petambak  tidak
menurun  karena  tarif  harga  listrik  yang  terus naik.

## DAFTAR RUJUKAN
Davis, Alan N. Bershoff, Edward H. & Comer, Edward  R.  1988. A  Strategy  for comparing alternative software development  life  cycle  models .  IEEE
Transactions  on  Software  Engineering, Vol.  14,  No.  10,  October  1988.  Page(s):
1453 – 1461 Effendi,  Hefni.  2003. Telaah  Kualitas  Air-Bag iPengelola Sumber Daya dan Lingkungan Perairan . Yogyakarta: Kanisius. Fowler,    dkk.  1994. Microcontrollers  in Recirculating Aquaculture Systems .
Florida  Cooperative  Extension  Service, Institute  of  Food  and  Agricultural Sciences. University of Florida.
Pressman,  Roger  S.  &  Maxim,  Bruce  R.  2015. Software  Engineering,  A  practitionare’s approach,  8th  edition .  New  York:  Mc Graw-Hill Education
Pusat  Data  Statistik  Kementrian  Kelautan  dan Perikanan. 2016 . Informasi Kelautan dan Perikanan . Diakses dari laman www.statistik.kkp.go.id. Diakses  tanggal 01 April 2018