15 Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik LIMIT’S Vol. 12 No. 1 Maret 2016
PENERAPAN FUZZY INFERENCE SISTEM UNTUK KONTROL SUHU DAN KELEMBABAN BUDIDAYA JAMUR TIRAM BERBASIS MIKROKONTROLER Ramdani 1, Teguh Budi Santoso2 Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknik 1)
Mahasiswa Fakultas Teknik, 2)Dosen Fakultas Teknik Universitas Satya Negara Indonesia Email:
[email protected] [email protected]
ABSTRAK
Suhu dan kelembaban merupakan faktor lingkungan yang menetukan keberhasilan dari pertumbuhan pada budidaya jamur tiram. Ruang budidaya jamur tiram yang ideal memiliki suhu 25 28°C dan kelembaban 70 – 80%RH. Saat ini kontrol yang dilakukan untuk menjaga kondisi ruang budidaya jamur tiram yang ideal oleh para petani jamur masih manual dengan cara menyemprotkan air dan membuka sirkulasi udara. Cara ini kurang efektif karena suhu dan kelembaban tidak terjaga dengan baik dan masih mengandalkan peran manusia. Untuk itu diperlukan kontrol otomatis dengan menerapkan metode Mamdani pada Fuzzy Inference Sistem juga pemanfaatan mikrokontroler untuk mengolah hasil variabel input suhu dan kelembaban dari sensor DHT11 dan mengatur otomatis keputusan output berupa kipas dan humidifier.
Kata kunci : budidaya jamur tiram, Mamdani, Fuzzy Inference Sistem, mikrokontroler, suhu dan kelembaban.
ABSTRACT
Temperature and humidity are the environmental factors that determine the success of the growth of the oyster mushroom cultivation . Oyster mushroom cultivation space ideal to have a temperature of 25-28 ° C and humidity of 70-80 % RH . Current control is done to maintain the condition of the room ideal oyster mushroom cultivation by farmers still manually fungus by spraying water and open air circulation . This method is less effective because the temperature and humidity are not properly maintained and still relies on the human role . It is necessary for automatic control by applying the method Mamdani Fuzzy Inference System also use the microcontroller to process the input variables of temperature and humidity sensors DHT11 and automatically adjust the fan output decisions and humidifier . Keywords : oyster mushroom cultivation , Mamdani , Fuzzy Inference System , microcontroller , temperature and humidity.
Key words : Oyster mushroom ,Fuzzy, fuzzy inference system, Mamdani, microcontroller, humidity, temperature
16 Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik LIMIT’S Vol. 11 No. 2 September 2015 I. PENDAHULUAN Indonesia merupakan negara agraris yang memiliki komuditas pertanian yang sangat beragam. Salah satunya ada di komuditas hortikultural, yang saat ini sangat diminati dan digemari adalah jamur tiram (Pleurotus Ostreatus). Jamur tiram memiliki syarat tumbuh dengan suhu 25-28ºC dan kelembaban 70-80%RH(Suharjo, 2015), jawa barat merupakan sentra jamur karena masih berada didaerah dataran tinggi seperti Lembang, Cisarua, Pangalengan dan Cipanas, daerah ini merupakan daerah yang sangat ideal untuk tumbuhan jamur tiram. Sedangkan daerah lain selain daerah ideal masih ada lahan yang bisa dan berpotensi untuk menjadi tempat budidaya namun terhalang oleh faktor lingkungan dan cuaca (Putranto dan Yamin, 2012), untuk dapat tumbuh dengan baik diperlukan lingkungan yang sesuai dengan pertumbuhan dan perkembangan. Berdasarkan faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan jamur tiram dari tahap tumbuh sampai siap panen yaitu suhu dan kelembaban (Daryani, 1999) dalam rumah tanaman dengan suhu terkendali, para pembudidaya jamur tiram saat ini masih menggunakan cara konvensional dalam proses tanam jamur tiram tersebut. Hal ini dapat dilihat dalam proses perkembangan tanam jamur tiram yang dilakukan dengan cara penyiraman/pembasahan lahan tanam secara manual dengan tenaga manusia dan penurunan suhu ruang dengan menyalakan kipas pendingin atau membuka ventilasi udara. Hal ini dikarenakan pada waktu penyiraman dan pendinginan juga sangat berggantung pada kondisi cuaca. Padahal suhu panas dan sinar matahari tidak selalu stabil atau berubah-ubah, maka perlu adanya inovasi untuk mengefisienkan proses penstabilkan suhu dan kelembaban dengan cara moderen dan efektif. Pada penelitian ini, peneliti ingin mencoba merancang suatu sistem kerja alat dengan menerapkan fuzzy inference sistem menggunakan metode Mamdani untuk efektifitas kontrol suhu dan kelembaban udara ruang tanam jamur tiram serta alat yang akan melakukan kegiatan penstabilan suhu dan kelembaban secara otomatis. Tujuannya agar dapat membantu fungsi pengawasan suhu dan kelembaban tempat perkembangan budidaya jamur tiram.
1.1 Tujuan Penelitian Adapun tujuan penulisan ini adalah menerapkan fuzzy inference sistem dalam membangun suatu sistem kerja kontrol alat yang dapat mengotomatiskan penstabilan suhu dan kelembaban udara ruang jamur tiram dengan menggunakan mikrokontroler agar dapat membantu fungsi pengawasan para pembudidaya jamur tiram.
1.2 Manfaat Penelitian Manfaat dari penulisan ini antara lain, yaitu: 1. Menambah pengetahuan tentang pembudidayaan jamur tiram. 2. Dapat membantu para pembudidaya jamur tiram dalam proses pengawasan perkembangan jamur tiram. 3. Dapat memudahkan pembudidaya jamur tiram dalam melakukan penstabilan suhu dan kelembaban ruang tanam.
17 Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik LIMIT’S Vol. 12 No. 1 Maret 2016
II TEORI Fuzzy logic atau logika fuzzy adalah sebuah metodologi berhitung dengan variabel kata-kata, sebagai pengganti berhitung dengan bilangan (Agus Naba, 2009, p-1). Kata kata yang digunakan dalam logika fuzzy memang tidak spresisi bilangan, namun kata-kata tersebut jauh lebih dekat dengan intuisi manusia. Fuzzy Inference System (FIS) merupakan salah satu metode yang sering digunakan pada logika fuzzy. Metode yang menginterpretasikan harga-harga dalam vektor input , menarik kesimpulan berdasarkan sekumpulan IF-THEN rules yang diberikan, dan kemudian dihasilkan vektor output. Sehingga dapat disimpulkan metode yang menggunakan sistem penalaran seperti penalaran yang dilakukan oleh manusia. Tahapan dalam Fuzzy Inference System meliputi : a.
Fuzzyfication Fuzification merupakan tahapan pertama dalam menggunakan logika fuzzy. Proses pengubahan nilai input yang berada dalam suatu himpunan tegas menjadi nilai input yang berada dalam suatu himpunan fuzzy.
b.
Inference Aturan fuzzy dapat ditulisakan sebagai berikut : IF antesenden THEN konsekuen
Hasil dari inferensi ini nantinya akan dipresentasikan oleh suatu himpunan fuzzy untuk setiap variabel bebas pada konsekuen. Untuk derajat keanggotaan setiap variabel tidak bebas menyatakan ukuran kompabilitas terhadap veriabel bebas pada atesenden. Pada proses inferensi ini terdapat banyak macam model aturan fuzzy yang dapat digunakan, salah satunya ialah model Mamdani. Model Mamdani adalah salah satu jenis inferensi fuzzy dimana himpunan fuzzy yang merupakan konsekuensi dari setiap aturan dikombinasikan menggunakan operator agregasi dan menghasilkan himpunan fuzzy yang kemudian difuzzifikasi untuk menghasilkan keluaran tertentu dari suatu sistem. Pada model ini aturan fuzzy yang berlaku : IF x1 is A1 AND x2 is A2 AND … AND xn is An then y is B Dimana A1, A2, …, An dan B adalah nilai nilai linguistic atau himpunan fuzzy , sedangkan pernyataan “x1 is A1” menyatakan bahwa x1 adalah anggota dari himpunan fuzzy A1.
c.
Defuzzyfication Tahapan terakhir pada proses logika fuzzy ialah defuzzyfication. Terdapat banyak metode dari defuzifikasi yang telah digunakan salah satunya ialah Centroid method. Centroid method atau Center of Area (CoA) atau juga Center of Grafity (CoG). Rumus yang digunakan adalah : ∑ ∑
18 Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik LIMIT’S Vol. 11 No. 2 September 2015
III METODE PENELITIAN 3.1 Analisa Kebutuhan Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan kebutuhan seperti pengumpulan data, pengolahan awal data, metode yang diusulkan, eksperimen dan pengujian metode, dan terakhir evaluasi dan validasi hasil. Dalam penelitian ini digunakan prototype dari kolam ikan dengan menerapkan Fuzzy Inference System metode Mamdani dalam membudi daya jamur. Dalam menunjang penelitian ini dibutuhkan spesifikasi hardware sebagai berikut : a.
Satu unit PC (Personal Computer) atau notebook
b.
Sensor DHT11
c.
Arduino UNO
d.
LCD
e.
Kipas angin.
f.
Humidifier.
g.
Adaptor DC
h.
IDE Arduino
3.2 Perancangan Penelitian Pada penelitian ini metode yang digunakan dalam penerapan Fuzzy Inference System ke dalam Microcontroller budidaya jamur tiram adalah metode ekperimen. Dimana data yang digunakan adalah data sekunder. Berikut merupakan tahapan yang dibutuhkan dalam penelitian ini :
3.2.1
Pengumpulan Data Berikut ini dari data dari masing-masing variable yang digunakan: 1.
Variabel suhu dengan semesta pembicaraan mulai dari 23°C sampai dengan 30°C.
2.
Variabel kelembaban dengan 90%RH.
dengan semesta
pembicaraan mulai dari 60%RH sampai
19 Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik LIMIT’S Vol. 12 No. 1 Maret 2016
3.2.2
Pengolahan Awal Data a.
b.
c.
d.
3.2.3
Variabel suhu terbagi kedalam 3 himpunan: Dingin
= [ 23 23 26,5]
Normal
= [25 26,5 28]
Panas
= [26,5 30 30]
Variabel kelembaban terbagi kedalam 3 himpunan: Kering
= [60 60 75]
Normal
= [70 75 80]
Basah
= [75 90 90]
Variabel kipas terbagi kedalam 2 himpunan: Off
= [0 0 4 6]
On
= [4 6 10 10]
Variabel humidifier terbagi kedalam 2 himpunan: On
= [0 0 4 6]
Off
= [4 6 10 10]
Metode yang Diusulkan penelitian ini metode yang diusulkan adalah metode Mamdani pada fuzzy inference sistem.
3.2.4
Eksperimen dan Pengujian Metode Eksperimen dan pengujian metodedalampenelitian ini dilakukan dengan langkah-langkah
sebagai berikut : a.
Menetukan Rulebase yang akan digunakan
b.
Fuzzyfication
c.
Inference
d.
Defuzzyfication
20 Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik LIMIT’S Vol. 11 No. 2 September 2015 IV Hasil DAN PEMBAHASAN 4.1 PERANCANGAN FIS Dalam penelitian ini dimbil data sampel contoh perhitungan data dengan pencarian seperti berikut.
a.
Fuzzyfication Variabel suhu Crips Input 25,5°C
b.
Inference Inference Metode Mamdani Dengan Crips Input Suhu 25,5°C dan Kelembaban 72%RH dapat dilihat pada tabel berikut. Dengan penjelasan sebagai berikut : Rule 1 If Suhu is Dingin and Kelembaban is Kering then Kipas is OFF and Humidifier is ON If Suhu is Dingin(0,28) and Kelembaban is Kering(0,2) then Kipas is OFF and Humidifier is ON Rule 2 If Suhu is Dingin and Kelembaban is Normal then Kipas is OFF and Humidifier is OFF If Suhu is Dingin(0,28) and Kelembaban is Normal(0,4) then Kipas is OFF and Humidifier is OFF Rule 3 If Suhu is Normal and Kelembaban is Kering then Kipas is OFF and Humidifier is ON
21 Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik LIMIT’S Vol. 12 No. 1 Maret 2016 If Suhu is Normal(0,33) and Kelembaban is Kering(0,2) then Kipas is OFF and Humidifier is ON Rule 4 If Suhu is Normal and Kelembaban is Normal then Kipas is OFF and Humidifier is OFF If Suhu is Normal(0,33) and Kelembaban is Normal(0,4) then Kipas is OFF and Humidifier is OFF
c.
Defuzzyfication Sebelum defuzzyfication, harus dilakukan proses agregasi hasil dari clipping dari semua aturan fuzzy sehingga didapatkan satu fuzzy set tunggal. Inference
Metode
Mamdani
Dengan
Crips
Input
Suhu
25,5°C
dan
Kelembaban72%RH Fungsi agregasi max Kipas- OFF = [0,2; 0,28; 0,2; 0,33] = 0,33 - ON = [ ] = Humidifier- ON = [0,2; 0,2] = 0,2 - OFF = [0,28; 0,33] = 0,33 Proses clipping dari dua fuzzy set kipas, output is OFF (0,33) dan output is ON (0) menghasilkan satu fuzzy set tunggal seperti berikut :
Selanjutnya digunakan Centroid method untuk proses defuzzyfication. Titik-titik pada area abu-abu ditentukan untuk mendapatkan satu titik pusat area (center of area). Titik-titik tersebut adalah : 0, 1, 2, 3, 4, 5.
Dengan menggunakan titik-titik tersebut dan persamaan :
22 Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik LIMIT’S Vol. 11 No. 2 September 2015
Berdasarkan dari hasil tersebut maka dapat diputuskan bahwa pada input suhu 25,5°C dan kelembaban 72%RH kipas akan melakukan tindakan OFF. Proses clipping dari dua fuzzy set humidifier, output is ON (0,2) dan output is OFF (0,33) menghasilkan satu fuzzy set tunggal seperti berikut : Selanjutnya digunakan Centroid method untuk proses defuzzyfication. Titik-titik pada area abu-abu ditentukan untuk mendapatkan satu titik pusat area (center of area). Titik-titik tersebut adalah : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
Dengan menggunakan titik-titik tersebut dan persamaan :
Berdasarkan dari hasil tersebut maka dapat diputuskan bahwa pada input suhu 25,5°C dan kelembaban 72%RH humidifier akan melakukan tindakan OFF. Berdasarkan dari dua sampel nilai percobaan dengan dua variabel input yaitu suhu dan kelambaban udara dan di proses dalam fuzzy infernce sistem metode Mamdani maka dihasilkan nilai untuk dua variabel output seperti ditunjukan pada tabel berikut.
23 Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik LIMIT’S Vol. 12 No. 1 Maret 2016
4.2 PERANCANGAN PERANGKAT KONTROL Dalam pembuatan alat kontrol suhu dan kelembaban ruang budidaya jamur tiram ini perangkat yang digunakan sebagai berikut : 1.
Sensor DHT11, yang berperan sebagai perangkat baca suhu dan kelembaban ruang tanam.
2.
Arduino UNO, sebagai mikrokontroler board yang akan melakukan kontrol rangkaian elektronik untuk membaca input, memproses input dan menghasilkan output yang diinginkan.
3.
Relay, digunakan untuk menyambung dan memutuskan arus listrik kepada kipas angin dan humidifier yang terhubung sesuai kontrol perintah dari mikrokontroler.
4.
LCD, digunakan sebagai indikator lampu atau media informasi dari status suhu dan kelembaban secara langsung dan menampilkan hasil perhitungan Fuzzy inference sistem.
5.
Kipas angin, berfungsi sebagai alat menurunkan temperatur suhu.
6.
Humidifier, berfungsi sebagai alat menurunkan kelembaban udara.
7.
Adaptor DC, berguna untuk merubah tegangan AC yang tinggi menjadi DC yang rendah untuk sumberdaya Arduino, relay dan LCD.
8.
IDE Arduino, merupakan perangkat lunak untuk mengembangkan aplikasi mikrokontroler Arduino mulai dari menuliskan source program, kompilasi, upload hasil kompilasi, dan ujicoba secara terminal.
Berikut adalah flow diagram yang akan menggambarkan proses kontrol dari rangkaian alat :
24 Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik LIMIT’S Vol. 11 No. 2 September 2015
4.3 Implementasi Implementasi alat kontrol tidak dilakukan pada kumbung/ruang tanam budidaya jamur sebenarnya melainkan hanya dengan simulasi kumbung dengan 10 baglog/media tanam jamur dengan kumbung menggunakan paranet/papan plastik yang berukuran panjang = 77cm, tinggi = 28cm dan lebar = 40cm.
25 Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik LIMIT’S Vol. 12 No. 1 Maret 2016 Rangkaian alat diletakan diatas kumbung jamur dan sensor suhu dan kelembaban DHT11 dimasukan kedalam ruang kumbung. Sedangkan kipas diletakan pada sisi sebelah kiri kumbung dan humidifier diletakan dibagian bawah kumbung yang telah dibuat lubang untuk masuknya uap udara.
V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan perancangan dan penelitian dari penerapan fuzzy infernce sistem untuk kontrol suhu dan kelembaban ruang budidaya jamur tiram menggunakan mikrokontroler Arduino dapat diambil kesimpulan : 1.
Dalam pengujian sampel kondisi suhu dan kelembaban udara didapatkan hasil FIS dan tindakan dari aktuator sebagai berikut :
2.
Telah berhasil merancang dan mengimplementasikan dalam simulasi sitem kontrol suhu dan kelembaban pada ruang budidaya jamur tiram menggunakan mikrokontroler arduino.
3.
Sistem dapat memberikan informasi suhu dan kelembaban juga hasil dari FIS melalui LCD 16x2.
4.
Sistem kontrol akan bekerja saat suhu dan kelembaban sesuai dengan nilai semesta pembicaraan dari variabel suhu dan kelembaban yang telah ditetapkan.
5.2 Saran Saran – saran yang dapat diberikan untuk pengembangan sistem selanjutnya yang dapat berguna untuk meningkatkan kinerja kontrol dari sistem ini adalah : 1.
Dapat mencoba metode lain dalam penerapan fuzzy inference sistem yaitu metode Sugeno dan metode Tsukamoto.
2.
Dimungkinkannya ada penambahan variabel input lain selain suhu dan kelembaban, misalnya penambahan variabel PH media tanam.
3.
Sebaiknya gunakan sensor pengukur suhu dan kelembaban yang lebih baik, misalnya diganti dengan SHT11 yang mempunnyai respon pengukuran yang cepat, keakuratan nilai yang lebih baik dan dapat membaca nilai desimal.
4.
Sebaiknya juga gunakan aktuator (kipas angin dan humidifier) yang lebih baik lagi agar suhu dan kelembaban bisa lebih cepat kembali normal.
DAFTAR PUSTAKA
Daryani, S. 1999. Pertumbuhan Jamur kuping (Auricularia auriculae) Dan Jamur Tiram (Pleurotus ostreatus) dalam rumah tanam suhu terkendali. Bogor : Skripsi. Jurusan Teknik Pertanian. Fateta-IPB. IPB Pers. Kadir, Abdul. 2013. Panduan PraktisMempelajari Aplikasi Mikrokontroler Dan Programnya Menggunakan Arduino. Penerbit Andi. Kusumadewi, Sri., Hartati, Sri., Harjoko,Agus., Wardoyo, Retanto. 2003.Fuzzy Multi-attribute Decision
26 Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik LIMIT’S Vol. 11 No. 2 September 2015 Making (Fuzzy MADM). GRAHA ILMU. Marimin., Djatna, Taufik., Suharjito, Hidayat, Syarif, Didit, Astuti, Retno, Martini, Sri. 2013. Teknik Dan Analisis Pengambilan Keputusan Fuzzy Dalam Manajemen Rantai Pasok. IPB Pers. Putranto, M. A., Yamin, Mad. 2012. Pengendalian Suhu Dan Ruang Budidaya Jamur Tiram Dengan Karung Goni Basah. Department Of Mechanical And Boisystem Engineering, Bogor Agricultural University. Riyanto, Frendi. 2010. Pembibitan Jamur Tiram (Pleurotus Ostreatus) Di Balai Pengembangan Dan Promosi Tanaman Pangan Dan Hortikultural (BPPTPH) ngipiksari Seleman, Yogyakarta. Surakarta : Tugas Akhir, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret. Setyawan, Andik., Adli, Ratna., Sulistijono, Legowo. 2012. Desain Alat Sisitem Kontrol Suhu Dan Kelembabn Untuk Optimasi Proses Pembuatan Tempe Pada Skala Industri Rumah Tangga. Surabaya : Politeknik Negeri Surabaya. Suharjo, Enjo. 2015. Budidaya Jamur Tiram Media Kardus. Penerbit :AgroMedia Pustaka
