ABSTRACT ALIMUDDIN. Sistem Supervisory Control Enviromental on Model Broiler Closed House. Under Supervison of KUDANG BORO SEMINAR, I DEWA MADE SUBRATA, AND SUMIATI. Indonesia was a tropical country with high ambient temperatures for broilers since daily temperature reaches an average daily temperature of 360C (maximum) and 320 C (minimum); whereas the optimal temperature for broilers was in the range of 28-300C. Therefore, midle or large scale broiler industries have been using a control system to maintain the optimal temperature within a broiler house. Therefore, the role of a control system for regulating environmental parameters, not only temperature but also humidity, light intensity, and amonia content level, was very critical and relevant for better broiler production.The most important factors of comfort in broiler closed house including temperature, humidity, ammonia. Purpose were (1) designing the supervisory control system environmental parameters temperature, humidity and ammonia in broiler closed house, (2) assess the environmental characteristics of the parameters of temperature, humidity and ammonia in broiler closed house, (3) a model of environmental parameters of temperature, humidity and ammonia in the broiler closed house, (4) determine the optimal conditions supervisori control response parameter temperature, humidity and ammonia in broiler closed house, (5) the integration of environmental parameters supervisori control temperature, humidity and ammonia according to optimal conditions of control, knowledge of poultry and knowledge appropriate control environment in broiler closed house, (6) interconnect supervisory control environmental parameters temperature, humidity and ammonia in the broiler closed house in the form of software (software prototype) that can control one, two or three broiler closed house were connected to the computer network with remote with parallel computing. System of supervisory control for broiler closed house was a user interacts with the supervisory system to perform selection or determination of control modes, controlled parameters and optimality criteria for a certain poultry cultivated in a set of poultryhouses. Afterwards, the user preference specifications are passed to the Supervisory Control Engine (SCE) that performs the main supervisory computation scenario by utilizing the knowledge-base (control, climatic, broiler, and I/O knowledge). The SCE then produces set of control instructions to array of controllers that directly control and monitor a set of broiler closed house.The Control Knowledge-Base was a knowledge repository of various control methodologies, constraints, tools, and requirements. The Climatic knowledgebase stores all information about climatic parameters and characteristics. The poultry knowledge-base was a knowledge repository of poultry requirements, poultry types and characteristics. The I/O Knowledge-Base stores all relevant characteristics and usage requirements of I/O devices (sensors, transducers and actuators) that may be involved in a certain control scenario.The data used in this study included primary and secondary data. Primary data (floors, walls, rooms, and roof temperature) were obtained from measurements using an electronic measuring device. Secondary data (temperature, humidity, irradiation) was obtained from reports provided by BMG Bogor, including data processing model
of moving heat broiler houses closed, predictive control parameters temperature, humidity and ammonia in Computational Fluid Dynamics (CFD), the results of mathematical modeling of temperature, humidity and ammonia obtained transfer function and the simulated supervisori control was ON- OFF control of Fuzzy Logic PID and ANFIS in the integration of one, two, three modes of control integration and interconnection networks in parallel computer simulations on closed broiler house with three broiler houses. Simulation of supervisory control in a broiler closed house in this study use by 3 scenarios was time during starter, grower and finisher. Starter setpoin was 26-300C, grower setpoin was 24-25 0C, setpoin finisher was 22-230C. Supervisory control temperature, humidity and ammonia in closed broiler houses on broiler chickens using the method of selftuning (self tuning) control. Testing was done by testing the response variable input, set point tracking test. Response testing performed on the machine control was modeled in the form of transfer function with the input's of the constant in Matlab simulink. The first testing set point tracking was done by changing the temperature of 300C input value, 290C, 280C, 270C, 260C, 250C, 240C, 230C, 220C for control of ON-OFF, PID, Fuzzy Logic and ANFIS. Then in the second set point tracking will change the value of the input humidity was 70%, 60%, 50% for the control of the ON-OFF, PID, Fuzzy Logic and ANFIS. Continue tracking the third set point humidity will change the input value of 20 ppm, 15 ppm, 10 ppm, 5 ppm, 2.5 ppm and 1 ppm for ON-OFF control, PID, Fuzzy Logic and ANFIS. Keywords: Supervisory Control, Environmental, Model Broiler Closed House
RINGKASAN ALIMUDDIN. Sistem Supervisori Kendali pada Model Broiler Closed House. Di bimbing oleh KUDANG BORO SEMINAR, I DEWA MADE SUBRATA, dan SUMIATI. Produksi broiler telah meningkat di beberapa negara (Brasil, China dan Indonesia) sejak 1961-2009 (FAO 2008). Kebutuhan protein manusia semakin meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk. Untuk memenuhi kebutuhan yang semakin meningkat tersebut, perlu diusahakan peningkatan produksi protein asal ternak baik dari segi kualitas maupun kuantitas. Salah satu sumber protein adalah daging ayam broiler. Ditinjau dari nilai gizinya, daging ayam broiler tidak kalah dibandingkan dengan daging dari ternak lain. Daging ayam broiler mudah didapatkan dan harganya relatif murah, karena pemeliharaan ayam broiler relatif singkat yaitu 35-40 hari. Tingkat konsumsi daging ayam masyarakat Indonesia masih rendah dibandingkan dengan negara lain. Kondisi lingkungan dengan temperatur tinggi, kelembapan tinggi dan amonia tinggi dapat menyebabkan heat stress pada broiler. Dalam keadaan heat stress ayam broiler akan melakukan penting (terengah-engah). Setiap tahun, industri broiler mengalami mortalitas dan kehilangan langsung akibat panas yang ekstrim dari alam yang tidak dapat diprediksi. Situasi ini akan semakin parah saat mendekati akhir siklus produksi, saat ternak mendekati bobot untuk dijual. Salah satu solusi dari penanganan heat srtess pada ayam broiler adalah penggunaan broiler closed house (kandang tertutup). Broiler closed house adalah kandang ayam dengan suhu, kelembaban dan amonia yang dapat dikendalikan secara otomatis sehingga ayam tidak akan mengalami heat stress atau memberikan kenyamanan termal lingkungan mikro untuk ayam broiler. Kondisi pengendalian broiler closed house saat ini terdiri satu algoritma kendali diantarany kendali ON-OFF, PID saja sehingga masih menemukan masalah bila kondisi lingkungan yang sangat kritis. Selain itu juga semua broiler closed house bila dikendalikan masih sendiri antara broiler closed house satu dengan lain. Salah satu alternatif untuk mengatasi masalah di atas adalah dengan sistem kendali secara terpadu atau terintegrasi sistem kendali berdasarkan kebutuhan yang ada yaitu sistem supervisori kendali. Penelitian dengan judul sistem supervisori kendali lingkungan pada model closed house untuk ayam broiler terdiri dari beberapa tahapan penelitian sebagai berikut. Tahap pertama, sebaran suhu kelembaban dan amonia pada broiler closed house dengan menggunakan Computational Fluid Dynamic (CFD) menghasilkan simulasi pindah panas (suhu) yang dipakai telah dapat menampilkan prediksi sebaran suhu, kelembaban dan amonia dalam broiler closed house dengan menggunakan CFD sehingga bisa dijadikan acuan pemodelan dan kendali suhu, kelembaban dan amonia. Hasil simulasi suhu, kelembaban dan amonia broiler closed house telah divalidasi di mana koefisien determinasi (R2) untuk suhu adalah 99,093 % dan RMSE 0,934952, untuk kelembaban dan koefisien determinasi (R2) 99,007 % dan RMSE 0,966379 dan untuk amonia dan koefisien determinasi (R2) 99,11 % dan RMSE 1.4859. Tahap kedua, memodelkan pindah panas (suhu) kelembaban dan amonia pada broiler cloaed house. Suhu (T),
kelembaban relative (RH) dan amonia (NH3) di dalam kandang ayam dipengaruhi oleh kondisi lingkungan di dalam juga sedikit dipengaruhi dari luar seperti atap, dinding, lantai dan penyekat kandang ayam. Pendekatan model kelembaban dan amonia untuk membuat model matematik fungsi suhu, kelembaban dan amonia, dengan persamaan diferensial kemudian ditransformasikan dengan persamaan laplace dengan fungsi alih. Fungsi alih sebagai pengganti dugaan realtime kemudian fungsi alih dimasukan dalam proses simulasi kendali. Simulasi kendali broiler closed house terdapat 3 skenario waktu pada masa starter, grower dan finisher. Penelitian ini menggunakan beberapa broiler closed house. Untuk setpoin 0 26 C-300C adalah starter, setpoin 24-25 0C adalah grower, setpoin 22-230C adalah finisher. Pengendali suhu, kelembaban dan amonia, pada broiler closed house menggunakan metode swa-tala (self tuning) kendali. Pengujian dilakukan dengan uji respon variabel input, uji tracking set point. Pengujian respon dilakukan pada mesin kendali yang dimodelkan dalam bentuk fungsi alih dengan input-an dari konstanta pada simulink Matlab. Pengujian tracking set point pertama pada suhu dilakukan dengan merubah nilai masukan sebesar 300C, 290C, 280C, 270C,260C,250C,240C,230C,220C untuk kendali ON-OFF, PID, Fuzzy Logic dan ANFIS. Kemudian pada tracking set point kedua akan merubah nilai masukan kelembaban sebesar 70%, 60%, 50% untuk kendali ON-OFF, PID, Fuzzy Logic dan ANFIS. Dilanjutkan tracking set point ketiga akan merubah nilai masukan kelembaban sebesar 20 ppm, 15 ppm, 10 ppm, 5 ppm, 2.5 ppm dan 1 ppm untuk kendali ON-OFF, PID, Fuzzy Logic dan ANFIS. Hasil simulasi kendali ON-OFF, PID, Fuzzy Logic dan ANFIS secara terpisah yang menghasilkan respon kendali yang baik sebagai acuan juga untuk mengintegrasikan modus kendali di broiler closed house sebagaimana terdapat pada tabel respon kendali ON-OFF, PID Fuzzy Logic dan ANFIS. Tahap Ketiga, Integrasi sistem supervisori kendali pada broiler closed house. Dalam implementasinya, sistem ini digunakan untuk pengontrolan lingkungan. Namun demikian supervisori kendali input tetap didasarkan basis peternakan broiler yang dilakukan secara lansung, yaitu melalui penggunaan model broiler closed house. Jadi pengontrolan lingkungan terpadu, terintegrasi dan berorientasi basis peternakan. Sistem ini menjembatani kendali basis lingkungan dengan looping pada sistem kendali basis peternakan. Di samping itu, sistem juga dilengkapi dengan menggunakan identifikasi dan pengontrolan yang lain, yaitu Adaftive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS), Fuzzy Logic, PID dan ON-OFF. Sistem supervisori kendali membahas integrasi modus kendali terdiri dari beberapa modus kendali yaitu dua modus kendali (PID fuzzy Logic), (PID ANFIS), tiga modus kendali (ON-OFF, PID,Fuzzy Logic), (PID, Fuzzy Logic dan ANFIS), empat modus kendali (ON-OFF, PID, Fuzzy Logic dan ANFIS) dengan parameter suhu, kelembaban dan amonia yang menghasilkan respon kendali yang lebih baik. Pada integrasi supervisori kendali inilah di bahas tentang supervisori kendali pada broiler closed house yang terintegrasi, adanya pilihan modus kendali, parameter kendali, dengan kriteria optimal kendali, yang didasari pengetahuan peternakan ayam broiler (broiler knowledge), pengetahuan iklim dan lingkungan luar (climate and environmental knowledge), pengetahuan kendali (control knowledge) yang sudah tersimpan dalam data base supervisory control engine (SCE) yang secara terpadu sehingga dalam kondisi tertentu bisa digunakan sesuai kebutuhan dengan perpaduan
kendali penjadwalan gain adaptasi (PGA) dan kendali adaptif model acuan (AMA). Respon transien kendali sesuai tabel respon kendali ON-OFF, PID, Fuzzy Logic dan ANFIS pada bab tiga. Tahap Keempat, interkoneksi supervisori kendali pada broiler closed house membahas inerkoneksi supervisori kendali dengan jarak jauh menggunakan jaringan komputer berbasis Internet Protocol (IP) dengan parallel computing di aplikasikan dalam satu atau dua atau tiga broiler closed house yaitu sistem kendali yang mempunyai parameter-parameter suhu, kelembaban dan amonia yang dapat ditala (dituning) sesuai dengan perubahan kondisi eksternal dan internal proses kendalian secara online disebut kendali adaptif swa-tala (AST). Pada penelitian ini broiler closed house satu dengan periode starter suhu Lingkungan ruangan 300C, kelembaban lingkungan ruangan 50%, amonia 5 ppm, broiler closed house periode grower suhu lingkungan ruangan 290C, kelembaban lingkungan ruangan 60%, amonia 10 ppm, broiler closed house periode finisher suhu lingkungan ruangan 270C, kelembaban lingkungan ruangan 70%, amonia 15 ppm. Keywords: Supervisori Kendali, Lingkungan, Model Broiler Closed House
