Konsep Executive Summary
EXECUTIVE SUMMARY
PENGEMBANGAN TEKNOLOGI UNTUK EFISIENSI PENGELOLAAN IRIGASI
TAHUN ANGGARAN 2013
Desember, 2013
K E M E N T E R I A N
P E K E R J A A N
U M U M
B A D A N P E N E L I T I A N D A N P E N G E M B A N G A N P U S AT P E N E L I T I A N D A N P E N G E M B A N G A N S U M B E R D AYA A I R
Pusat Litbang Sumber Daya Air
i
Executive Summary
KATA PENGANTAR Laporan ini merupakan Executive Summary dari kegiatan Pengembangan Teknologi untuk Efisiensi Pengelolaan Irigasi dilaksanakan oleh Balai Irigasi Pusat Litbang Sumber Daya Air, Badan Litbang Kementerian Pekerjaan Umum. Kegiatan ini dibiayai oleh APBN tahun 2013. Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk mendapatkan rumusan teknologi terapan bagi sarana/prasarana irigasi dengan mengintegrasikan pola operasi irigasi tepat waktu dan instrumentasi yang dapat digunakan oleh Direktorat Jenderal Sumber Daya Air dalam pengelolaan irigasi berbasis modernisasi. Laporan ini disusun oleh Tim Peneliti, yaitu Susi Hidayah, ST; Aditya Prihantoko, ST., Ir. Moch. Muqorrobin, Guntur Safei, ST., Indri S. Setianingwulan, ST., dan Teguh Pamungkas, ST dengan arahan dan bimbingan oleh Kepala Balai Irigasi selaku penanggung jawab kegiatan. Kegiatan penelitian ini pada tahun 2013, telah menghasilkan tiga buah output, yaitu: (1) Model Fisik dan Naskah Ilmiah Operasi Irigasi yang Efektif dan Efisien; (2) Model Fisik dan Naskah Ilmiah Penerapan Alat Ukur Debit Real Time dan Akumulasi Volume; dan (3) Naskah Ilmiah Otomatisasi Irigasi Terputus. Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu terlaksananya kegiatan ini. Bandung, Desember 2013 Kepala Pusat Litbang Sumber Daya Air
Ir. Bambang Hargono, Dipl. HE, M. Eng NIP. 195404251980121002
Pusat Litbang Sumber Daya Air
i
Executive Summary
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................................. i DAFTAR ISI............................................................................................................. ii 1.
Latar Belakang........................................................................................... 1
2.
Lingkup Kegiatan ....................................................................................... 2
3.
Tujuan ........................................................................................................ 2
4.
Sasaran Keluaran (Output) ........................................................................ 2
5.
Metode ....................................................................................................... 2
6.
Hasil Kegiatan dan Pembahasan............................................................... 4
7.
Kesimpulan dan Saran .............................................................................. 9
Pusat Litbang Sumber Daya Air
ii
Executive Summary
1.
Latar Belakang
Pada saat ini sistem jaringan irigasi umumnya dioperasikan berdasarkan gerak pasok atau gerak semi-permintaan. Hal ini dilakukan untuk menjamin pemerataan pembagian air dan meminimalisir penurunan produksi. Dengan demikian, sistem irigasi lebih cenderung bersifat sebagai irigasi protektif (berorientasi menghindari penurunan produksi). Pola ini sangat sederhana dan cocok bila diterapkan pada daerah irigasi belum terdiversifikasi pola tanamnya. Namun demikian, saat ini pola tanam dalam satu DI cenderung terdiversifikasi menyesuaikan dengan permintaan pasar. Oleh karena itu, sistem irigasi perlu dimodifikasi sedemikian rupa sehingga bersifat irigasi produktif (berorientasi untuk peningkatan produksi). Irigasi produktif lebih mengakomodir diversifikasi tanaman yang sangat diperlukan untuk mengantisipasi perkembangan ekonomi global yang digerakkan oleh permintaan pasar. Karakteristik utama dari perubahan ini adalah perubahan manajemen irigasi dari gerak pasok (supply driven) menjadi gerak permintaan (demand driven) atas dasar pelayanan yang bersifat polisentrisitas (Arif, 2003). Perubahan ini tentu saja perlu didukung oleh infrastruktur, kelembagaan dan institusi yang memadai. Dari segi infrastruktur, kondisi jaringan dan teknologinya perlu dirancang agar dapat memberikan air pada waktu, ruang/lokasi, jumlah dan kualitas yang tepat. Salah satu cara yang dapat ditempuh adalah dengan mengintegrasikan teknologi irigasi tepat waktu dan instrumentasi ke dalam jaringan irigasi. Dengan demikian, diharapkan dapat terpenuhi produktivitas pertanian yang berkesinambungan sesuai komoditas dan pola tanam menuju surplus pangan, dapat membudayakan tata kelola daerah dan sistem jaringan irigasi
yang
baik
melalui
lembaga
pengelola
irigasi
untuk
tercapainya
kesejahteraan petani. Berdasarkan hal tersebut, kegiatan penelitian dilakukan. Kegiatan ini merupakan bagian dari kegiatan terintegrasi Pusat Litbang Sumber Daya Air dalam mendukung terwujudnya tujuan yang terkait dengan pendayagunaan SDA untuk memanfaatkan SDA sebagai media dan materi dengan prinsip penghematan, keberlanjutan, penggunaan saling menunjang, pengalokasian, pemeliharaan, pemantauan, evaluasi dan pengembangan, penentuan biaya pengelolaan
Pusat Litbang Sumber Daya Air
1
Executive Summary
ditunjang oleh kelembagaan yang handal serta pencegahan konflik kepentingan dalam penggunaan air secara spasial dan temporal. Kegiatan ini termasuk kelompok kegiatan yang terkait dengan ketahanan pangan. 2.
Tujuan
Tujuan kegiatan ini yaitu untuk mendapatkan rumusan teknologi terapan bagi sarana/prasarana irigasi dengan mengintegrasikan pola operasi irigasi tepat waktu dan instrumentasi yang dapat digunakan oleh Direktorat Jenderal Sumber Daya Air dalam pengelolaan irigasi berbasis modernisasi.
3.
Sasaran
Sasaran keluaran kegiatan Pengembangan Teknologi untuk Efisiensi Pengelolaan Irigasi adalah sebagai berikut : (a)
Model Fisik dan Naskah Ilmiah Operasi Irigasi Efektif dan Efisien.
(b)
Model Fisik dan Naskah Ilmiah Penerapan Alat Ukur Debit Real Time dan Akumulasi Volume.
(c)
Naskah Ilmiah Otomatisasi Irigasi Terputus.
4.
Lingkup Kegiatan
Ruang Lingkup pelaksanaan Kegiatan Pengembangan Teknologi untuk Efisiensi Pengelolaan Irigasi adalah: (a)
Model Fisik dan Naskah Ilmiah Operasi Irigasi Efektif dan Efisien.
(b)
Model Fisik dan Naskah Ilmiah Penerapan Alat Ukur Debit Real Time dan Akumulasi Volume.
(c)
Naskah Ilmiah Otomatisasi Irigasi Terputus.
5.
Metode
5.1. Model Fisik Operasi Irigasi Efektif dan Efisien Metodologi yang digunakan dalam pelaksanaan kegiatan ini adalah dengan melakukan penyempurnaan modul aplikasi Sistem Manajemen Operasi Irigasi (SMOI) versi 1 yang dikembangkan tahun 2012 dan kemudian mengujicobakan kepada pelaksana operasi irigasi di lokasi terpilih. Berdasarkan hasil uji coba dan Pusat Litbang Sumber Daya Air
2
Executive Summary
evaluasi berbagai parameter dilakukan untuk merumuskan rekomendasi teknis penggunaan aplikasi ini secara luas untuk pelaksanaan operasi irigasi. 5.2. Model Fisik Penerapan Alat Ukur Debit Real Time dan Akumulasi Volume Metodologi yang dilakukan dalam sub-kegiatan ini adalah pengembangan desain yang sudah dirancang pada tahun sebelumnya, pembuatan prototip dan uji coba di lapangan. Alternatif alat yang paling mungkin diterapkan kemudian dipilih dan dibuat prototipnya. Prototip diuji kinerja pengukuran debitnya secara volumetrik sebelum dilakukan uji coba lapangan. Pengujian kinerja dilakukan untuk mendapatkan persamaan kalibrasi alat ukur debit dan nilai penyimpangan pengukuran. 5.3.
Naskah Ilmiah Otomatisasi Irigasi Terputus
Metodologi yang dilakukan dalam sub-kegiatan ini adalah penyempurnaan desain, ujicoba dan evaluasi sistem otomatis untuk penerapan irigasi terputus. Desain sistem otomatis terdiri dari 3 sub-sistem, yaitu sub-sistem pengukuran, pengontrolan dan pengaturan (Gambar 1). Sub-sistem pengukuran yang terdiri dari data tinggi muka air diukur. Data yang diperoleh kemudian dikirimkan ke subsistem pengontrolan untuk diolah guna menentukan jumlah dan waktu pemberian air irigasi. Sub-sistem pengaturan mengalirkan air irigasi apabila hasil analisa dalam sub-sistem pengontrolan memerintahkan perlu diberikan air irigasi. Debit air irigasi diukur untuk meyakinkan air yang diberikan benar-benar dalam jumlah dan waktu yang tepat.
Pusat Litbang Sumber Daya Air
3
Executive Summary
Gambar 1 Skema Sistem Otomatis Peralatan yang digunakan dalam sistem ini, yaitu sensor, unit transmisi data, unit kontrol dan relay yang terhubung dengan pengatur debit. Pada saat ujicoba, evaluasi sistem dilakukan secara berkala untuk mengetahui kinerja sistem. Analisa dilakukan untuk mengidentifikasi kondisi-kondisi yang memungkinkan penerapan otomatisasi ini. 1.
Hasil Kegiatan dan Pembahasan
6.1. Model Fisik Operasi Irigasi Efektif dan Efisien Aplikasi Sistem Manajamen Operasi Irigasi dibangun mulai tahun 2012. Aplikasi dibuat berdasarkan Permen PU 32 tahun 2007 tentang pedoman operasi dan pemeliharaan. Sistem ini mengubah transaksi kegiatan dari paper base menjadi paperless namun pada tahap dimana diperlukan pengesahan tetap dapat dibuat cetakannya. Dokumen yang dibuat paperless adalah form dan report dari blangko 01-O sampai 12-O. Bagan alir blangko operasi dibagi 3 tahap: perencanaan, pelaksanaan, dan pelaporan. Pengembangan aplikasi pada tahun 2013 difokuskan pada pilihan periode pelaporan, cakupan propinsi, dan tampilan untuk modul mantri dan penjaga bendung seperti pada Tabel 1. Pengembangan ini dilakukan berdasarkan hasil diskusi teknis dengan pengelola irigasi sebagai calon pengguna.
Pusat Litbang Sumber Daya Air
4
Executive Summary
Tabel 1 Lingkup Pengembangan SMOI pada Tahun 2013 No 1
Uraian Pilihan periode pelaporan
SMOI v.1 (2012) 7 hari
SMOI v.2 (2013) 7, 10, dan 15 hari
2
Cakupan propinsi
Jawa Barat
3
Tampilan
Standar PC untuk semua modul
Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur, DIY, dan Banten Web mobile khusus untuk pemakai mantri dan petugas bendung
Pengkajian terhadap keberterimaan SMOI dilakukan dengan metode Technology Acceptance Model (TAM). Model ini menjelaskan dan memprediksi penerimaan pengguna terhadap suatu teknologi dan menjelaskan perilaku dari penggunaan teknologi. Model ini menempatkan faktor sikap dan tiap-tiap perilaku pemakai dengan dua variabel
yaitu persepsi pemanfaatan (perceived usefulness) dan
persepsi kemudahan penggunaan (perceivedease of use). Pengkajian dilakukan dengan cara kuesioner yang di isi oleh pengelola irigasi di lokasi penelitian, mulai dari mantri, pengamat, sampai staf UPT juga dilibatkan dalam kajian ini. Dalam perhitungan model
ini
ada
3
variabel
yang
digunakan,
yaitu
variabel
kemudahan,variabel manfaat dan variable sikap pengguna terhadap sistem informasi. Dari hasil analisis dapat di simpulkan bahwa variabel kemudahan memiliki pengaruh terhadap sikap pengguna SMOI dimana mendapat dukungan sebesar 78,6% responden menjawab setuju serta memiliki tingkat signifikansi 0,044. Variabel manfaat memiliki pengaruh secara signifikan terhadap sikap pengguna SMOI dimana mendapat dukungan sebesar 82,2% responden menjawab setuju serta memiliki tingkat signifikansi 0,790. Hasil pengkajian juga ada beberapa masukan dari pengelola irigasi agar aplikasi SMOI ini ditambah fiturnya, diantaranya adalah adanya penambahan untuk blangko P, koneksi AWS dengan sistem SMOI, dan pada blangko 06 sebaiknya tidak hanya saluran tersier yang diisi, tapi perlu ditambahkan tentang hubungan
Pusat Litbang Sumber Daya Air
5
Executive Summary
antara saluran sekunder dan saluran tersier, sehingga dapat diketahui kehilangan air di saluran. 6.2. Model Fisik Penerapan Alat Ukur Debit Real Time dan Akumulasi Volume Pengembangan desain dilakukan berdasarkan hasil penelitian pada tahun 2012, yaitu jika menggunakan sensor pelampung tingkat ketelitiannya cukup rendah, dan jika diaplikasikan cukup memakan lahan. Berdasarkan hal tersebut, pada tahun 2013 ini dalam pengembangan desain alat ukur debit real time dan akumulasi volume antara lain dengan perubahan penggunaan komponen menjadi solar panel, sensor level air berbasis ultrasonik, ecograph. Rekayasa akan dilakukan pada sistem transmisi data debit dan akumulasi volume ke komputer/laptop. Sensor tetap sesuai desai awal akan dipasang pada bangunan ukur eksisting di jaringan irigasi (parshall, V-notch, ambang lebar, dsb) menggunakan sensor ultrasonik. Sensor ultrasonik dipilih karena mempunyai tingkat ketelitian yang tinggi, sampai dengan milimeter (mm), dan pemasangannya tidak membutuhkan tempat yang luas atau harus merubah lay out alat ukur debit eksisting. Konfigurasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah 2 tipe, yaitu sensor yang digabungkan dengan ecograph yang berfungsi untuk menyimpan data, sedangkan konfigurasi
kedua
adalah
sensor
yang
ditambahkan
transmitter
dalam
pemasangannya. Konfigurasi tersebut dapat dilihat pada Gambar 2 berikut.
Gambar 2 Kombinasi Alat dalam Penelitian Alat Ukur Debit Pusat Litbang Sumber Daya Air
6
Executive Summary
Kombinasi alat 1 dipasang di laboratorium Hidraulika Balai Irigasi, sedangkan kombinasi alat 2 dipasang di Daerah Irigasi Cihea, tepatnya di bangunan BCSK 1 yang merupakan alat ukur pertama di saluran primer dalam DI tersebut. Kedua kombinasi alat tersebut mempunyai keunggulan dan kelemahan masing masing. Alat ukur pada kombinasi 1 mempunyai keunggulan sebagai berikut : –
Melihat secara langsung status debit;
–
Mengatur setting logger (interval pengukuran dan pencatatan data, parameter kalibrasi sensor tinggi air dan parameter rumus debit);
–
Data
dapat
disimpan
pada
microSD/SD
card
pada
ecograph,
bila
memungkinkan dapat diunduh melalui display portable atau PC/laptop; –
Belum bisa menghitung volume air irigasi, jadi hanya mencatat debit, jika ingin mendapatkan data volumetric harus menggunakan perangkat lain.
Alat ukur kombinasi 2 mempunyai fitur sebagai berikut: –
Layar pada transmitter dapat menampilkan beberapa data, antara lain debit sesaat dan akumulasi volume pada satuan waktu tertentu;
–
Dapat digunakan untuk pengukuran level dan flow;
–
Pada pengukuran flow sudah ada beberapa template bentuk alat ukur debit, sehingga jika alat ukur debit eksisting cocok dengan yang ada di program, maka tinggal memasukkan parameter yang diperlukan dan data keluaran akan sudah berupa debit;
–
Jika alat hanya akan digunakan mengukur level air, untuk merubah data keluaran menjadi debit ada fitur linierisasi, dengan memasukkan data tabel debit pada bangunan ukur eksisting, maka data yang dihasilkan juga berupa debit;
–
Kelemahan kombinasi alat 2 ini adalah hanya bisa menyimpan 10 data terakhir.
Sumber energi pada alat ukur debit menggunakan solar cell, yang dikombinasikan dengan baterai sebagai penyimpan daya. Sumber energi minimal menggunakan Solar cell tipe 50 WP, dan kapasitas baterai sebesar 12 v 114 AH.
Pusat Litbang Sumber Daya Air
7
Executive Summary
6.3.
Naskah Ilmiah Otomatisasi Irigasi Terputus
Pengembangan desain model sistem otomatis dilakukan untuk mendapatkan hasil rekayasa alat yang lebih ekonomis. Sensor yang ada dilahan menggunakan tipe e-tape.
Dalam
satu
lahan
dengan
satu
kontrol
sistem
(Field)
dapat
menerjemahkan pembacaan sensor dan memerikan output untuk pengaliran air irigasi pada valve-nya. Keunggulan sistem ini adalah sistem dapat bekerja secara otomatis tanpa kontrol dari luar, mulai dari pembacaan sensor sampai dengan pemberian air nya. Pusat kontrol hanya digunakan sebagai monitoring data, dan pengendalian sistem secara keseluruhan jika kontrol otomatis terdapat kendala. Arduino Uno adalah sistem mikrokontroler berbasis ATmega328, yang memiliki 14 pin digital input/output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik DC, header ICSP, dan tombol reset. Sistem ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB dan
power
supply itu dengan adaptor AC-DC atau baterai untuk memulai pengoperasiannya. Bahasa pemrograman yang dipergunakan dalam Arduino adalah bahasa C. Penggunaan bahasa C pada arduino dikarenakan bahasa tersebut multi-platform, maka software Arduino pun bisa dijalankan pada semua sistem operasi yang umum, misalnya: Windows, MacOS, Linux atau sistem operasi lain tanpa mengalami perubahan source code. Selain itu, bahasa C merupakan salah satu bahasa
pemrograman
yang
dapat
mendekati
ke
bahasa
assembler
(www.arduino.cc, 2013). Tabel 3 menunjukkan berbagai spesifikasi mikrokontroller arduino uno. Tabel 2 Tabel Spesifikasi Mikrokontroler Arduino Uno No. 1 2 3 4 5
Parameter Tegangan operasi Rekomendasi input voltage Batas input voltage Digital I/O Pins Analog input Pins
Spesifikasi 5V 5-12 V 6-20 V 14 (dimana 6 memberikan output PWM) 6
Arduino Uno digunakan sebagai alternatif wireless node. Komponen wireless node antara lain terdiri dari microcontroller, proto-screw shield, relay shield, SD memory Pusat Litbang Sumber Daya Air
8
Executive Summary
shield, wireless module, solar panel, charge regulator, battery. Microcontroller ini yang nantinya mengontrol air di lahan, sehingga tidak tergantung kontrol dari komputer. Untuk pengamatan data yang membutuhkan ketelitian tinggi untuk sistem ini belum diketahui durabilitasnya. Berdasarkan hasil diskusi, kelemahan penggunaan arduino adalah kurangnya ketahanan terhadap
cuaca,
sehingga dalam pemasangan
harus sangat
diperhatikan pemasangan sistem di lapangan. 2.
Kesimpulan dan Saran
Berdasarkan penerapan operasi irigasi efektif dan efisien berupa aplikasi SMOI dapat disimpulkan sebagai berikut: (1)
Aplikasi Sistem Manajemen Operasi Irigasi (SMOI) v2 mencakup semua daerah irigasi di wilayah Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur, DIY, dan Banten.
(2)
Sistem manajemen operasi irigasi memungkinkan pilihan periode pelaporan 7 harian, 10 harian, dan 15 harian.
(3)
Fitur yang tersedia di SMOI v2 adalah cetak semua blangko, fitur Web mobile khusus untuk pemakai mantri dan petugas bendung, dan user public.
(4)
Fitur user public, yang memungkinkan orang yang berkepentingan dalam bidang irigasi, namun tidak termasuk dalam pertugas pelaksana operasi jaringan irigasi untuk melihat data yang dilaporkan.
(5)
Variabel Kemudahan memiliki pengaruh terhadap Sikap pengguna SMOI dimana mendapat dukungan sebesar 78,6% responden menjawab setuju serta memiliki tingkat signifikansi 0,044. Variabel Manfaat memiliki memiliki pengaruh secara signifikan terhadap Sikap pengguna SMOI dimana mendapat dukungan sebesar 82,2% responden menjawab setuju serta memiliki tingkat signifikansi 0,790.
Berdasarkan penerapan alat ukur debit real time dan akumulasi volume dapat disimpulkan sebagai berikut: (1)
Alat ukur debit real time dan akumulasi volume menggunakan sensor ultrasonic, dan transmitter untuk melakukan pengolahan data.
Pusat Litbang Sumber Daya Air
9
Executive Summary
(2)
Sumber energi pada alat ukur debit menggunakan solar cell, yang dikombinasikan dengan baterai sebagai penyimpan daya. Sumber energi minimal menggunakan Solar cell tipe 50 Wp, dan kapasitas baterai sebesar 12 v 114 Ah.
(3)
Perhitungan debit dapat dilakukan dengan memasukan parameter bangunan ukur eksisting, maupun dengan memasukkan data lengkung debit bangunan ukur dengan menu linierisasi.
Kontrol otomatisasi dengan arduino uno yang dilakukan pada skala laboratorium dapat menjalankan fungsi pengendalian, namun untuk skala lapangan perlu pengamanan alat terhadap gangguan cuaca. Saran yang dapat diberikan untuk pelaksanaan kegiatan ini sebagai berikut: a.
Pendampingan pada saat uji coba aplikasi SMOI harus intensif dilakukan tim mengingat SDM pelaksana operasi irigasi sebagian besar berumur tua dengan dasar pengetahuan komputasi dan mobile browsing yang terbatas.
b.
Uji coba alat ukur debit memerlukan desain penutup yang aman dari gangguan cuaca, kondisi ekstrim aliran maupun pencurian.
c.
Pengembangan sistem kontrol otomatis sebaiknya menggunakan alat yang tahan terhadap perubahan cuaca, dan dapat diterapkan pada satu daerah irigasi.
Pusat Litbang Sumber Daya Air
10
