## Rancang Bangun Pengontrol Suhu dan Kekeruhan Air Kolam Ikan Patin Berbasis Fuzzy Logic
Ahmad Bahtiar
ahmad.bahtiar22@gmail.com
Universitas Jember Bambang Supeno supeno@unej.co.id Universitas Jember Mohamad Agung Prawira Negara magungpn@unej.ac.id Universitas Jember Abstrak
Ikan  patin  merupakan  salah  satu  ikan  air  tawar  yang  memiliki peluang  ekonomi  untuk  dibudidayakan  karena  memiliki  harga jual yang tinggi. Karena itulah pengusaha banyak yang berminat untuk  membudidayakannya.  Keberhasilan  di  bidang  budidaya ikan  ditunjang  keadaan  air  kolam  ikan.  Ada  beberapa  faktor yang  digunakan  sebagai  pedoman  dalam  menilai  kualitas  suatu perairan  yaitu  derajat  keasaman  air  (nilai  pH),  kandungan oksigen,  suhu  air,  kekeruhan  air,  dan  kesadahan  air.  Seiring dengan  perkembangan  teknologi,  banyak  terobosan  terobosan baru di bidang budidaya ikan. Salah satunya yaitu pengontrolan secara real  time pada  kolam  ikan.  Dari  yang  awalnya  hanya pengontrolan  manual,  terus  dikembangkan  hingga  ditemukan metode pengontrolan kolam ikan dengan teknologi yang terbaru. Penelitian  bertujuan  untuk  membantu  mengontrol  dan mengatasi  permasalahan  pada  air  kolam  ikan  patin.  Alat  ini dirancang menggunakan sistem fuzzy. Hasil studi menunjukkan perancangan alat memiliki nilai rata rata eror persen pengukur suhu  dengan  DS18B20  sebesar  1,286%  dan  rata  rata  sensor kekeruhan sebesar 0,346%.  Selain itu, dari 360 data, terdapat 64 data yang hasilnya tidak sesuai dan tidak terdefinisi. Data yang tidak  sesuai  sebanyak  35  data  atau  9,72%  dan  data  yang  tidak terdefinisi sebanyak 29 data atau 8,05%. Jumlah ikan pada awal pengujian pengontrol kondisi air kolam ikan patin menggunakan sistem fuzzy yaitu 20 ekor hingga akhir pengujian berjumlah 17 ekor.
Kata Kunci — Fuzzy , ikan patin, kolam, kontrol.

## Abstract
Catfish is a freshwater fish that have economic opportunities to be cultivated  because  it  has  a  high  selling  price.  That's  why  many entrepreneurs  who  are  interested  to  cultivate.  The  success  in  the field of fish farming supported by the state of fishpond water. There are several factors that are used as a guide in assessing the quality of a body of water that is the degree of acidity (pH value), oxygen, water  temperature,  turbidity,  and  water  hardness.  Along  with  the development of technology, many new breakthroughs in the field of fish farming. One of them is controlling in real time on a fishpond. From the first only manual control, continue to be developed until it was discovered a method of controlling a fishpond with the latest technology. The study aims to help control and solve problems with the pool water catfish. This tool is designed using fuzzy system. The study  shows  the  design  tool  has  a  value  of  the  average  error  per cent  thermometer  with  DS18B20  amounted  to  1.286%  and  the average turbidity sensor at 0.346%. In addition, 360 of data, there are 64 data results do not match and undefined. The data that do not fit as many as 35 or 9.72% of data and data that is not defined by 29 data or 8.05%. The number of fish at the beginning of the test controller catfish pond water conditions using fuzzy system that is 20 fish until the end of the test were 17 fish.
Keywords : Catfish, control, fuzzy, pond.

## I. PENDAHULUAN
Sektor  perikanan  merupakan  salah  satu  sektor  penunjang perekonomian negara. Indonesia adalah negara maritim. Oleh karena  itu,  potensi  perikanan  di  Indonesia  juga  sangat melimpah.  Sektor  perikanan  di  Indonesia  ada  yang dikembangkan di tambak dan juga di kolam. Salah satu jenis ikan yang dikembangkan di kolam adalah ikan patin.
Ada  beberapa  faktor  yang  dapat  digunakan  sebagai pedoman  dalam  menilai  kualitas  suatu  perairan  yaitu  derajat keasaman  air  (nilai  pH),  kandungan  oksigen,  suhu  air, kekeruhan  air,  dan  kesadahan  air.  Seiring  dengan perkembangan teknologi, banyak terobosan terobosan baru di bidang  budidaya  ikan.  Salah  satunya  yaitu  pengontrolan secara real time pada  kolam  ikan.  Dari  yang  awalnya  hanya pengontrolan  manual,  terus  dikembangkan  hingga  ditemukan metode  pengontrolan  kolam  ikan  dengan  teknologi  yang terbaru.
Mengacu  pada  paper  dengan  judul  “Sistem  Otomatisasi Pengkondisian  Suhu,  Ph,  Dan  Kejernihan  Air  Kolam  Pada Pembudidayaan  Ikan  Patin”  [1]  dijelaskan  tentang pengontrolan  air  kolam  pada  pembudidayaan  ikan  patin. Pengontrolan  ini  dapat  membantu  para  pengusaha  budidaya ikan  patin  untuk  mendapatkan  patin  yang  sehat,  bebas penyakit,  bermutu,  dan  lezat  untuk  dikonsumsi.  Pada  paper “Perancangan dan Pembuatan Alat Ukur Kekeruhan Berbasis Mikrokontroler  ATMega  8535”  [2]  dijelaskan  bahwa  untuk mengukur  kekeruhan  air  dapat  menggunakan  fotodioda  yang dikombinasikan  dengan  rangkaian  penguat  diferensial non– inverting .  Sedangkan  pada  paper  “Pendeteksi  Kekeruhan  Air Berbasis
Mikrokontroler AT89S51 dengan sensor
Fototransistor  dan  Led  Inframerah”  [3]  menggunakan  sensor fototransistor  dan  led  inframerah  untuk  mengukur  kekeruhan air.
Dengan mengacu pada kelebihan–kelebihan  yang dimiliki pada  setiap  paper,  penulis  ingin  merancang  pengontrol  air kolam ikan patin dengan tujuan untuk membantu mengontrol dan  mengatasi  permasalahan  pada  air  kolam  ikan  patin. Dengan adanya alat ini diharapkan dapat meningkatkan  hasil panen  ikan  patin  dan  memudahkan  kerja  manusia  dalam pembudidayaan ikan patin.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Diagram Blok
Dari  gambar  1  dapat  dilihat  cara  kerja  pengontrolan air  kolam  ikan  patin  secara  keseluruhan  yaitu power  supply menyuplai  tegangan  pada  setiap  komponen  yang  digunakan agar  dapat  berfungsi.  Berikutnya  sensor  keruh,  sensor
8
DS18B20, dan sensor level air bekerja masing-masing sesuai dengan  fungsinya.  Kemudian  hasil  pengukuran  dari  ketiga sensor  tersebut  dikirim  ke  arduino  untuk  diolah  dengan menggunakan metode fuzzy logic .
Hasil dari pengolahan data yang menggunakan fuzzy logic tersebut  dijadikan  acuan  untuk  mengkatifkan  semua driver . Proses berikutnya setelah driver aktif makaakan menggerakkan heater ,  pompa  pembuangan,  atau  pompa pengisian.

## B. Diagram Alir
Pada  gambar  2  dapat  dilihat  cara  kerja  sistem  secara keseluruhan  yaitu  saat  proses  dimulai  berikutnya  adalah proses  inisialisasi  sensor.  Kemudian  dilanjutkan  dengan proses pengukuran sensor. Apabila ada hasil pengukuran dari ketiga sensor maka proses selanjutnya adalah fuzzyfikasi yaitu hasil  pengukuran  sensor  diubah  dalam  nilai  himpunan  fuzzy. Apabila  tidak  ada  hasil,  maka  proses  pengukuran  akan dilakukan  terus  menerus  sampai  ada  hasil  dari  ketiga  sensor. Berikutnya adalah penentuan output sesuai dengan rule based yang  telah  dibentuk.  Proses  berikutnya  adalah  defuzzyfikasi yaitu  mengubah  nilai  himpunan  fuzzy  pada output menjadi nilai tegas. Apabila hasil tidak sesuai dengan yang diharapkan, maka heater atau  pompa  tertentu  akan  diaktifkan  sampai hasilnya sesuai dengan yang diharapkan. Apabila hasil sesuai dengan  yang  diharapkan  maka heater dan  pompa  akan dinonaktifkan dan proses selesai.
Gambar 1. Diagram blok perancangan alat
Gambar 2. Diagram alir secara keseluruhan

## C. Fuzzy
Range keadaan suhu dingin berkisar dari suhu 25 o C–28 o C, normal berkisar dari suhu 27 o C–31 o C dan panas berkisar dari suhu  30 o C–33 o C  seperti  terlihat  pada  gambar  3. Range keadaan  kekeruhan  kelompok  jernih  berkisar  dari  0–6  NTU, keadaan  kekeruhan  cukup  5–129  NTU,  dan  keadaan kekeruhan keruh 128–150 NTU seperti terlihat pada gambar 4. Gambar  5  menunjukkan membership  output diklasifikasikan menjadi  3  kelompok  yaitu  tindakan  awal,  menengah,  dan lanjut.  Setiap membership  function dikombinasikan  hingga membentuk suatu rule seperti pada tabel 1.

## D. Perancangan Alat
Kontrol  merupakan  pengendali  utama  dari  setiap  sensor yang  digunakan.  Didalam  kontrol  terdapat  berbagai  macam komponen  dan  arduino  yang  telah  memuat  program  fuzzy untuk  mengendaikan  sensor  yang  lain.  Saat  sensor  suhu mendeteksi  suhu  air  pada  akuarium  dibawah  28 o C,  maka kontrol  akan  mengaktifkan heater . Heater disini  berguna untuk  menghangatkan  air  pada  akuarium  saat  air  pada akuarium bersuhu dibawah 28 o C. Namun apabila sensor suhu DS18B20  mendeteksi  suhu  air  pada  akuarium  diatas  30 o C, maka kontrol akan mengaktifkan relay pembuangan.
Saat  sensor  keruh  mendeteksi  tingkat  kekeruhan  yang tinggi,  maka  kontrol  alat  akan  mengaktifkan  relay  untuk membuka  pompa  pembuangan.  Saat  pompa  pembuangan terbuka, maka sensor level air akan bekerja untuk mengetahui berapa  ketinggian  air  pada  akuarium.  Dan  saat  pompa pembuangan terbuka, maka air pada akuarium akan dialirkan ke bak pembuangan melalui pipa pembuangan.
Saat sensor level air mendeteksi ketinggian air dibawah 20 cm,  maka  kontrol  akan  menghentikan  relay  pompa pembuangan  dan  mengaktifkan  relay  pompa  pengisian.  Dan saat  pompa  pengisian  terbuka,  maka  air  pada  bak  pengisian akan tersedot ke akuarium melalui pipa pengisian. Saat sensor level air mendeteksi ketinggian air diatas 40 cm, maka kontrol akan menghentikan relay pengisian.
Gambar 3. Derajat keanggotaan input suhu
Gambar 4. Derajat keanggotaan input kekeruhan

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Pengujian DS18B20
Pengujian  sensor  DS18B20  dilakukan  pada  10  cairan dengan  suhu  yang  berbeda.Dari  tabel  2  dapat  dilihat  hasil pengujian  sensor  DS18B20  yang  memiliki  rata-rata error persen  sebesar  1,286%.  Selain  itu,  pada  pengujian  sensor DS18B20 memiliki error persen terbesar dengan nilai 1,887% dan error persen  terkecilnya  bernilai  0,381%.  Dengan  nilai error persen  dibawah  30%,  maka  sensor  DS18B20  dapat bekerja  dengan  baik  karena  memiliki  hasil  pembacaan  suhu yang hampir sama dengan termometer.

## B. Pengujian Sensor Kekeruhan
Pengujian  sensor  kekeruhan  dilakukan  pada  9  cairan dengan  tingkat  kekeruhan  yang  berbeda.  Dari  tabel  3  dapat dilihat  hasil  pengujian  sensor  kekeruhan  memiliki  nilai error persen terbesar dengan nilai 1,429% dan error persen terkecil dengan  nilai  0%.  Adapun  rata-rata error persennya  sebesar 0,346%.
Tabel 1. Rule base sistem dengan 2 input dan 1 output
No. Suhu Kekeruhan  Tindakan 1 Dingin Jernih awal 2 Normal  Jernih menengah 3 Panas Jernih lanjut 4 Dingin Cukup awal 5 Normal  Cukup menengah 6 Panas Cukup lanjut 7 Dingin Keruh lanjut 8 Normal  Keruh lanjut 9 Panas Keruh lanjut
Gambar 6. Perancangan pengontrol air kolam ikan patin
Keterangan: (1) Kontrol (7)   Pompa Pembuangan (2) Sensor Suhu DS18B20 (8)   Pipa Pengisian (3) Sensor Keruh (9)   Pipa Pembuangan (4) Sensor Level Air (10) Akuarium (5) Heater (11) Bak Pengisian (6) Pompa Pengisian (12) Bak

## Pembuangan
Gambar 7. Hasil perancangan pengontrol air kolam ikan patin
Error persen  ini  disebabkan  karena  adanya  partikel- partikel  yang  melayang  pada  cairan  saat  dilakukan pengukuran. Dengan nilai error persen yang bernilai dibawah 30%,  maka  sensor  kekeruhan  dapat  bekerja  dengan  baik karena memiliki hasil pembacaan nilai kekeruhan yang hampir sama dengan turbidity meter.

## C. Pengujian Sensor Level Air
Pengujian  sensor  level  air  dilakukan  pada  11  tingkat ketinggian yaitu 0 cm, 1 cm, 5cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm,  30  cm,  35  cm,  40  cm,  dan  45  cm.  Dari  tabel  4  dapat dilihat bahwa hasil pengukuran oleh sensor level air dan hasil pengukuran  oleh  meteran  memiliki  nilai  nilai error persen terkecil 0% dan terbesar 16,67%. Hal ini menunjukkan sensor level  air  yang  digunakan  memiliki  tingkat  keakuratan pengukuran  mendekati  nilai  pengukuran  yang  dilakukan dengan meteran.
Tabel 2. Pengujian sensor DS18B20 Cairan ke- Hasil Pengukuran ( o C) Error Persen (%) Termometer DS18B20 1 29,5 29,12 1,305 2 32,5 32,31 0,588 3 35 35,5 1,408 4 34 34,13 0,381 5 10 10,19 1,864 6 17,5 17,75 1,408 7 21 20,75 1,204 8 22 21,62 1,758 9 24 23,75 1,053 10 26 26,50 1,887 Rata-rata 1,286 Tabel 3. Pengujian sensor kekeruhan Cairan ke- Hasil Pengukuran (NTU) Error Persen (%) Turbidity meter Sensor Keruh 1 0 0 0 2 0,21 0 0 3 0,49 0 0 4 0,80 0 0 5 13,8 14 1,429 6 12,9 13 0,769 7 156 156 0 8 157 158 0,633 9 159 160 0,625 Rata-rata 0,346 Tabel 4. Pengujian sensor level air No Ketinggian (cm) Nilai ADC Sensor level air (cm) Error Persen(%) 1 0 85 0 0 2 1 96 1,2 16.67 3 5 156 5,7 12.28 4 10 213 10,2 1.96 5 15 252 15,5 3.23 6 20 281 20,9 4.30 7 25 311 25,8 3.10 8 30 336 30,6 1.96 9 35 359 35,4 1.13 10 40 383 40,4 0.99 11 45 405 44,9 0.22

## D. Pengujian Sensor Level Air
Pengujian  sensor  level  air  dilakukan  pada  11  tingkat ketinggian yaitu 0 cm, 1 cm, 5cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm,  30  cm,  35  cm,  40  cm,  dan  45  cm.  Dari  tabel  4  dapat dilihat bahwa hasil pengukuran oleh sensor level air dan hasil pengukuran  oleh  meteran  memiliki  nilai  nilai error persen terkecil 0% dan terbesar 16,67%. Hal ini menunjukkan sensor level  air  yang  digunakan  memiliki  tingkat  keakuratan pengukuran  mendekati  nilai  pengukuran  yng  dilakukan dengan meteran.

## E. Pengujian Alat pada Akuarium Tanpa Ikan
Dari  tabel  5  dapat  dilihat  hasil  pengujian  alat  padahari pertama.  Kekeruhan  air  selama  3  hari  berada  dalam  kondisi jernih. Hal ini karena air dalam akuarium tidak terkontaminasi oleh partikel partikel lain. Grafik kekeruhan air selama 3 hari tersebut dapat dilihat pada gambar 8. Sedangkan suhu selama 3  hari  mengalami  kenaikan  dan  juga  penurunan.  Hal  ini karena suhu pada akuarium juga dipengaruhi oleh suhu ruang. Saat  malam  hari  suhu  ruang  cenderung  menurun  dan  pada siang hari suhu ruang meningkat tergantung cuaca yang terjadi pada hari tersebut. Grafik suhu air dapat dilihat pada gambar 9.

## F. Pengujian Alat pada Akuarium dengan Ikan
Pengujian  alat  pada  akuarium  ikan  dilakukan  selama  15 hari. Tabel 6 dan tabel 7 menunjukan hasil pengujian alat pada akuarium  di  hari  pertama  dan  hari  ke  lima  belas.  Data  pada tabel 6 dan 7 merupakan perbandingan hasil kerja alat dengan hasil  perhitungan fuzzy .  Hal  tersebut  dilakukan  untuk mengetahui  tingkat  kecocokan  sistem  secara  teori  dan  juga saat pengaplikasian sistem pada alat.
Tabel 5. Data pengujian alat pada akuarium tanpa ikan di hari pertama
Jam Ke- Kekeruhan(NTU) Suhu( o C) Kondisi 1 1 27 All off 2 2 27 All off 3 2 27 All off 4 2 27 All off 5 2 28 All off 6 1 30 Pompa on 7 2 30 Pompa on 8 2 30 Pompa on 9 2 30 Pompa on 10 2 29 All off 11 2 29 All off 12 2 29 All off 13 2 28 All off 14 2 28 All off 15 2 28 All off 16 2 27 All off 17 2 27 All off 18 2 29 All off 19 1 28 All off 20 2 25 Heater on 21 2 26 Heater on 22 2 29 All off 23 2 29 All off 24 2 28 All off
Data  pada  tabel  6  dan  7  juga  menunjukkan  jumlah  ikan pada awal pengujian alat yang berjumlah 20 ekor hingga akhir pengujian  alat  yang  berjumlah  17  ekor.  Selain  itu,  dapat dilihat  bahwa  tidak  semua  hasil  yang  ditunjukkan  oleh  alat sama  dengan  hasil  secara  perhitungan fuzzy .  Dari  360  data, terdapat  64  data  yang  hasilnya  tidak  sesuai  dan  tidak terdefinisi.  Data  yang  tidak  sesuai  sebanyak  35  data  dan  29 data yang tidak terdefinisi.
Atau  dalam  bentuk  presentase  terdapat  9,72%  data  yang tidak sesuai dan 8,05% data yang tidak terdefinisi. Data yang tidak  sesuai  yaitu  data  yang  memiliki  nilai  suhu  30 o C  dan 27 o C. Pada suhu 30 o C hasil pada sistem alat yaitu “pompa on ” dan  secara  perhitungan fuzzy hasilnya  yaitu  “ all  off ”.  Pada suhu  27 o C  hasil  pada  sistem  alat  yaitu  “ all  off ”  dan  secara perhitungan fuzzy hasilnya  yaitu  “ heater  on ”.  Hal  ini disebabkan  karena  nilai  suhu  30 o C  dan  27 o C  terletak  pada daerah perpotongan segitiga.
Untuk  29  data  yang  tidak  terdefinisi  yaitu  data  yang memiliki  nilai  suhu  25 o C.  Pada  suhu  25 o C  hasil  pada  sistem alat  yaitu  “ heater on ”  dan  secara  perhitungan fuzzy hasilnya yaitu  “ tidak  terdefinisi ”.  Hasilnya  secara  perhitungan fuzzy menjadi  tidak  terdefinisi  karena  nilai  suhu  25 o C  memiliki derajat  keanggotaan  0  sehingga  hasil  dari Center  of  Area (COA) menjadi tidak terdefinisi juga.
Dari gambar 10 dapat dilihat dari hari ke-1 sampai hari ke- 15  tingkat  kekeruhan  air  pada  akuarium  semakin  meningkat. Tingkat  kekeruhan  paling  rendah  berada  pada  nilai  6  dan tingkat  kekeruhan  tertinggi  berada  pada  nilai  133.  Tingkat kekeruhan air pada akuarium semakin meningkat dikarenakan air  akuarium  terkontaminasi  oleh  makanan  (konsentrat)  ikan itu  sendiri.  Setiap  hari  ikan  patin  pada  akuarium  diberi konsentrat  lebih  dari  3  kali  sehari.  Selain  karena  konsentrat ikan, kekeruhan air pada akuarium juga disebabkan oleh sisa metabolisme  dari  ikan  patin  yang  terdapat  pada  akuarium. Sehingga semakin hari kekeruhan air pada akuarium semakin meningkat.
Dari gambar 11 dapat dilihat dari hari ke-1 sampai hari ke- 15  suhu  air  pada  akuarium  naik  turun.  Suhu  paling  rendah mencapai  nilai  25 o C  dan  suhu  paling  tinggi  mencapai  nilai 31 o C.  Hal  ini  disebabkan  karena  suhu  pada  akuarium  juga dipengaruhi  oleh  suhu  ruang.  Saat  malam  hari  suhu  ruang cenderung menurun dan pada siang hari suhu ruang meningkat tergantung cuaca yang terjadi pada hari tersebut.
Gambar 11. Grafik kekeruhan air selama 3 hari pada akuarium tanpa ikan
Gambar 12. Grafik suhu air selama 3 hari pada akuarium tanpa ikan
Gambar 13. Grafik kekeruhan akuarium dengan ikan selama 15 hari berturut turut
Gambar 14. Grafik suhu akuarium dengan ikan selama 15 hari berturut turut
Tabel 6. Pengujian alat pada akuarium dengan ikan di hari pertama
Tabel 7. Pengujian alat pada akuarium dengan ikan di hari ke lima belas

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  pengujian  yang  telah  dilakukan,  maka  dapat diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Pengontrol  kondisi  air  kolam  ikan  berdasarkan  suhu  dan tingkat kekeruhan air memiliki nilai rata rata error persen pengukur  suhu  sebesar  1,286%  dan  rata  rata  sensor kekeruhan sebesar 0,346%. Dari 360 data, terdapat 64 data yang hasilnya tidak sesuai dan tidak terdefinisi. Data yang tidak  sesuai  sebanyak  35  data  atau  9,72%  dan  data  yang tidak terdefinisi sebanyak 29 data atau 8,05%.
2. Jumlah  ikan  pada  awal  pengujian  pengontrol  kondisi  air kolam ikan patin menggunakan sistem fuzzy yaitu 20 ekor hingga akhir pengujian berjumlah 17 ekor.

## R EFERENSI
[1] Aldaka, Ranu Adi. 2014. “Sistem Otomatisasi Pengkodisian Suhu, pH, dan  Kejernihan  Air  Kolam  Pada  Pembudidayaan  Ikan  Patin”.  Jurnal Seminar Hasil.
[2] Nuzula, Nike Ika., Endarko. 2013. “Perancangan dan Pembuatan Alat Ukur  Kekeruhan  Berbasis  Mikrokontroler  ATMega  8535”.  Jurnal Sains  dan  Seni  Pomits.  Vol.  4  (1):  1–6.  Surabaya:  Institut  Teknologi Sepuluh November.
[3] Hedlyni.  2011.  “Pendeteksi  Kekeruhan  Air  Berbasis  Mikrokontroler AT89S51 dengan Sensor Fototransistor dan Led Inframerah”. Padang: Universitas Andalas.