Docstoc

SISTEM IRIGASI BERTEKANAN DENGAN KONTROL WAKTU TERPENGARUH TERHADAP PERUBAHAN CUACA

Document Sample
SISTEM IRIGASI BERTEKANAN DENGAN KONTROL WAKTU TERPENGARUH TERHADAP PERUBAHAN CUACA Powered By Docstoc
					1

SISTEM IRIGASI BERTEKANAN DENGAN KONTROL WAKTU TERPENGARUH TERHADAP PERUBAHAN CUACA Muh Jaya M, Nurfahmiawan M, Bayu Aji Kartika, Mikael Jurusan Teknologi Pertanian, Universitas Hasanuddin, Makassar

ABSTRAK Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengelola air secara tepat guna, dalam bidang pertanian air merupakan sumber daya alam yang tak terlepas dari siklus kehidupan tanaman. Dengan adanya sistem irigasi yang bertekanan untuk pengelolaan air bagiamana cara pemberian air terhadap tanaman sesuai dengan porsinya. Adanya perubahan musim dan cuaca yang tidak bisa dikendalikan mempengaruhi kinerja rangkaian pengontrolan air pada suatu tanaman. Dengan adanya irigasi bertekanan yang dikendalikan oleh suatu fungsi waktu dengan penambahan sensor perubahan cuaca yang memungkinkan pengontrolan air terhadap tanaman akan lebih efesien, tanpa terikat oleh musin dan perubahan cuaca rangkaian akan beroprasi sesuai input dari sinyal yang diberikan dari sensor yang kemudian disalurkan ke tenaga penggerak irigasi sehingga kapasitas pemberian air akan tetap terjaga dalam wilayah kebutuhan tanaman.dengan pemakaian berbagai sensor adaptif yang dihubungkan dengan rangkaian tekanan irigasi pada luas lahan yang ada, maka sangat memudahkan pengoprasiannya bagi para pemakianya. Hasilnya akan diperoleh dengan tanaman yang laju pertumbuhan dan perkembangnya yang stabil yang berujung pada harapan yang mengahasilkan hasi produksi tanaman yang optmal dengan kualitas tinggi. Kata kunci : Irigasi bertekanan, Kontrol Waktu, Sensor adaptif, Porsi pengairan

PENDAHULUAN Latar Belakang Kondisi sebagian dataran tanah air kita Indonesia, telah menjadi lahan penampungan air yang sangat luas. Dalam berbagai sektor peran air sangat mengganggu keberadaanya, banjir dan luapan air telah banyak menggenangi daerah pemukiman penduduk, dilain sisi keberadaan yang ingin dikonsumsi sangat kurang dengan ketersedian air pada musim yang berbeda. Dengan segala daya dan upaya pemerintah ibukota telah banyak mengeluarkan biaya dan solusi

2

untuk pengelolaan air tersebut, tak dapat dipungkuri masalah air saja tak dapat terselesaikan apalagi berbagai masalah yang saling terkait dan mencekik. Air merupakan faktor determinan keberhasilan sistem budidaya tanaman, air merupakan komponen utama penyusun tanaman (lebih dari 80%) dan berperan penting dalam metabolisme. Oleh sebab itu kekurangan atau kelebihan air pada tanaman akan berdampak negatif terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Irigasi secara umum didefenisikan sebagai pengunaan air pada tanah untuk keperluan penyediaan cairan yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman. Semua irigasi mempunyai tujuan yang sama yaitu mencukupi kebutuhan tanaman akan air (Najiayati dan Danarti, 1985). Kemajuan sistem irigasi berupa peningkatan tata cara pengaturan dan pemanfaatan air yang tersedia untuk kebutuhan pertanian sangatlah penting, sementara permintaan air terus meningkat sehingga secara alamiah akan terjadi kompetisi penggunaan air antar sektor (pertanian, air minum, domestik dan industri) antar wilayah dan antar waktu. Sistem irigasi yang baik adalah sistem irigasi yang mampu memanfaatkan air tanah secara optimum sesuai kebutuhan air tanaman dan tanah sesuai kondisi lahan pertanian yang diairinya ditambah dengan fungsi kontrol yang dapat memudahkan oleh para pemakainya. Tujuan pemberian air irigasi adalah (1) menambah air ke dalam tanah untuk menyediakan cairan yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman, (2) Menyediakan jaminan panen pada saat musim kemarau yang pendek, (3) mendinginkan tanah dan atmosfir, sehingga menimbulkan lingkungan yang baik untuk pertumbuhan tanaman, (4) Mencuci atau mengurangi garam dalam tanah, (5) Mengurangi bahaya erosi tanah. (6) mempermudah pengolahan tanah (pembajakan) dan melunakkan gumpalan tanah, (7) memperlambat pertumbuhan tunas dengan pendinginan karena penguapan (Israelsen dan Hansen, 1986).Salah satu upaya yang dilakukan untuk memenuhi persyaratan tersebut dengan menggunakan sistem irigasi berterkanan yang digandengkan dengan fungsi kontrol waktu otomatis. Kebutuhan air meliputi masalah persediaan air, baik air permukaan maupun air bawah tanah. Langkah pertama dalam merancang suatu sistem irigasi adalah penting untuk mengetahui kebutuhan air tanaman. Kebutuhan air tanaman

equivalen dengan laju evaportranspirasi untuk menunjang pertumbuhan tanaman

3

yang optimum (Vermeiren dan Jobling, 1980). Masalah yang kemudian muncul adalah ketika fungsi waktu yang telah di setting tidak terpengaruh dengan keadaan cuaca yang ada disekitar tanaman. Sistem akan terus beroprasi pada setting yang telah diberikan tanpa ada input masukan ke sistem bahwa terjadi offer pada siklus pemberian air Oleh karena itu diperlukan sistem kontrol yang mudah dan cocok diterapkan pada lahan yang ada. Salah satu metode yang diterapkan adalah pengontrolan berbasis waktu yang terkontrol oleh dua estimasi yakni waktu dan sensor perubahan keadaan cuaca. Sistem pengontrolan ini merupakan sistem yang

dikembangakan berdasarkan pengontrolan irigasi secara manual yang diperoleh dari kebiasaan pemberian air pada tanaman.

Perumusan Masalah Najiyati dan Danarti (1985) membedakan sistem irigasi menurut cara pemberian air atas tiga sistem yaitu sistem penyiraman, sistem pengairan di atas permukaan tanah dan sistem pengairan di bawah permukaan tanah. Sedangkan Linsley dan Franzini, 1986) mengemukakan lima cara pemberian air irigasi di lapangan, yaitu irigasi genangan (Basin Irrigation), Irigasi beralur (Furrow Irrigation), Penyemprotan (Sprinkling Irrigation), Irigasi bawah tanah (Subsurface irrigation) dan Irigasi Tetes (Drip Irrigation).Masalah paling nyata pada sikulus kehidupan adalah dengan adanya dua musim yang silih berganti yakni ketika pada musim hujan sebagian lahan kelebihan air sementara sebahagian yang lain kekurangan air. Salah satu solusi untuk hal tersebut dengan berbagai kondisi lahan yang bervariasi yakni lahan pemukiman (kota) diwajibkan membuat sumur resapan sebagai media penyimpanan dan pencegahan adanya genangan. Pada lahan pertanian yakni dengan menggunakan metode sistem irigasi bertekanan dan drainase yang baik. Kebutuhan air tanaman dinyatakan sebagai jumlah satuan air yang diisap persatuan berat kering yang dibentuk atau banyaknya air yang diperlukan untuk menghasilkan satu satuan berat kering tanaman. Selama pertumbuhan tanaman terus menerus mengisap air dari tanah dan mengeluarkannya pada saat transpirasi (Jusmin, 2002). Masalah yang sering dihadapi dalam dunia pertania khususnya

4

pada tanaman musiman yakni pemberian air ke tanaman yang tidak efektif. Kelebihan atau kekurangam air pada tanaman akan berdampak negative bagi pertumbuhan dan perkeambangan tanaman itu sendiri.solusi yang bias diberikan adalah dengan adanya sistem irigasi bertekanan yang dikendalikan oleh fungsi waktu dan fungsi sensor yang terdapat pada rangkaiannya. Tujuan dan Kegunaan Tujuan penulisan ini adalah memberikan pengetahuan dan pemahaman

kepada khalayak bagaimana pengelolaan air dengan penjadwalan yang teratur untuk mengefisienkan penggunaan air pada tanaman musiman dan tahunan yang terdapat didalamnya tanaman sejenis atau tanaman yang berbeda pada satu area dengan penerapan irigasi bertekanan, penerapan sistem irigasi tersebut bisa digunakan pada musim hujan dan musin kemarau. Rangkaian tersebut untuk menghasilkan sistem kontrol irigasi yang berbasis waktu terkontrol pada pengaruhnya terhadap perubahan cuaca dari input berbagai sensor.

METODE PENDEKATAN

Pendekatan Fungsional Dan Struktural
Dasar pemikiran Merancang sistem kendali waktu Menentukan jumlah kondisi kerja yang diterapkan pada pengairan/irigasi Menetukan jumlah timer dan penempatan sensor Membuat rangkaian loop tertutup

Dasar Pemikiran Dasar pemikirannya adalah menerapkan sistem kontrol yang berbasis waktu dan penggunaan sensor perubahan kondisi kadar air yanah poada lahan

5

dengan menggunakan irigasi bertekanan. Dasar pemikiran tersebut didasarkan pada kenyataan bahwa penerapan sistem kontrol yang menggunakan sensor memiliki kekurangan jika diterapkan pada lahan yang luas dan pengoperasiannya sangat rumit. Yang diharapkan adalah sistem kontrol ini dapat dioperasikan pada lahan yang luas dan mampu mengairi lahan seefektif mungkin berdasarkan input waktu irigasi yang dimasukkan pada timer sebagai sistem pengendali dan bekerjanya sensor terhadap perubahan cuaca yang terjadi pada lahan sehingga dapat menentukan penjadwalan irigasi dengan mempertimbangkan perubahan cuaca yang akan terjadi.

Merancang sistem kendali waktu Sistem kontrol loop tertutup adalah sistem kontrol yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung terhadap aksi pengontrolan. Jadi sistem kontrol loop tertutup adalah sistem kontrol berumpan balik. Sinyal kesalahan penggerak yang merupakan selisih antara sinyal masukan dan sinyal umpan balik (yang dapat berupa sinyal keluaran atau fungsi sinyal keluaran dan turunannya), diumpankan ke kontroler untuk memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran sistem mendekati harga yang diinginkan. Dengan kata lain, istilah ‘loop tertutup’ berarti menggunakan aksi umpan balik untuk memperkecil kesalahan sistem (Ogata, 1970). Perancangan sistem kendali ini berdasarkan prinsip loop terbuka yang berbasis waktu untuk musim kemarau, sehingga sinyal keluarannya tidak berpengaruh pada aksi pengontrolan atau tidak diumpan balikkan untuk dibandingkan dengan masukan acuan. Oleh karena itu untuk setiap masukan acuan terdapat suatu kondisi yang tetap. Perancangan pada musim penghujan adalah dengan prinsip loop tertutup yang berbasis pada input dari sensor yang telah dipasang pada lahan. Sistem kendali ini terdiri dari beberapa komponen yaitu timer, relay, saklar, sensor dan pompa yang dirangkai menjadi satu sistem. Komponen-komponen tersebut mempunyai masing – masing fungsi yaitu timer mengendalikan pompa (plant) secara ON/OFF dengan mengatur waktu. Timer yang digunakan dalam rangkaian sistem kendali ini adalah jenis timer analog dengan 8 pin yang mempunyai interval setting kontrol waktu antara 0,05 second sampai 100 jam. relay merupakan saklar otomatis yang bekerja setelah mendapatkan informasi dari timer. Sensor berfungsi member masukan terhadap

6

rangkaian akibat adanya perubahan kondisi. Pompa berfungsi untuk mengalirkan air ke lahan dengan tekanan yang telah terukur.

Menentukan jumlah timer dan sensor Berdasarkan kondisi kerja yang diterapkan, maka jumlah timer yang dibutuhkan adalah tiga buah timer. 1 timer mengatur waktu menyiram (ON pompa), 1 timer mengatur waktu tidak menyiram (OFF-pompa) dan satu mengatur waktu agar timer 1 dan 2 melakukan kerja masing – masing. Fungsi timer akan bekerja ketika pengaruh cuaca dalam kondisi tetap sedangkan sensor akan bekerja pada lahan yang akan terbasahi entah itu penyiraman dari irigasi yang dilakukan atau terjadinya perubahan cuaca (hujan) yang kemudian dikirim sinyal pada rangkain untuk bekerja tanpa setting time

Waktu tidak menyiram

Waktu menyiram

Sumber air

Timer 3

Timer 2

Timer 1

Relay

Pompa

Lahan

PLN

Rangkaian timer didasarkan pada prinsip loop tertutup sehingga kerja alat ini secara otomatis dan kontinyu. Mekanisme kerja dari sistem kontrol ini adalah setelah mengatur setting time pada timer, sistem menjalankan pompa untuk menyiram selama 2 jam sesuai referensi dan pola penyiraman terhadap tanaman pada penelitian sebelumnya. Setelah menyiram 2 jam timer 1 OFF-kan pompa, timer 2 menjaga waktu proses tidak menyiram, setelah waktu timer 2 tercapai waktu untuk tiodak menyiram maka timer 2 menyerahkan tugas ke timer 1 dan memberi signal ke timer 3 agar me-reset timer 2 segara siap menerima tugas dari timer 1.

7

Manufacturing prototipe dan prosedur pengujian Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :  Kabel  Timah solder  Tanah (sampel)  Air Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :  Relay 8 pin  Timer analog AT8N  Saklar  Solder  Multimeter analog  Pompa air  Stopwatch  Sensor kadar air (elektroda) Indikator yang digunakan dalam pengujian adalah :  Ketepatan waktu penyiraman dilapangan sama dengan setting time pada timer.  Lama penyiraman sama dengan setting time pada timer  Respon waktu sistem sama dengan waktu yang dibutuhkan untuk penyiraman pada batas kapasitas lapang menyiram dan tidak menyiram.  Respon adaptif dari sensor yang telah terpasang dari keluaran tahanan yang kemudian dikonversi dalam jumlah kadar air tanah. : 1 buah : 3 buah : 1 buah

HASIL Pengujian sistem kendali waktu pada irigasi bertekanan pada mulanya dengan menggunakan irigasi tetes, kemudian menggunakan irigasi kendi setelah itu menggunakan irigasi sprinkler yang dilakukan selama 3 kali simulasi dengan mengamati waktu pada stopwatch setelah sistem beroperasi untuk melihat ketepatan waktu sistem berdasarkan setting time pada timer. Hasil pengujian sistem dapat dilihat pada:

8

Tabel 1. Pengukuran sistem Waktu Tanggal ON OFF 26 -01-2008 09:35:00 11:35:01 30 – 01-2008 14:05:00 16:05:00 03 –02- 2008 16:05:01 18:05:01 Sumber : Data Primer, 2008.

Tahanan (K Ohm) ON OFF 50 20 51 21 46 19

Kadar air (%) ON 24,71 24,24 26,58 OFF 38,75 38,28 39,21

Grafik 1. Perubahan kadar air sesuai dengan perubahan waktu

PEMBAHASAN Pengujian sistem kendali ini dilakukan dengan menggunakan sampel tanah yang bertekstur lempung dengan kadar air tanah berkisar 24 % sampai 40 % yang ditempatkan pada sebuah pot dengan kedalaman sekitar 28 cm. Sistem kendali ini dihubungkan dengan jaringan irigasi sprinkle dengan menggunakan sprinkle tipe rotary 1 nozel dengan debit keluaran 0,1 l/detik. Pada saat pengujian sistem dilakukan pengukuran tahanan listrik tanah secara langsung untuk melihat perubahan tahanan listrik tanah dengan menggunkan elektroda. Sistem yang

digunakan ini diharapkan mampu menyediakan kadar air yang stabil sepanjang waktu bagi tanaman. Oleh karena itu dilakukan pengukuran tahanan tanah setiap jam yang disetarakan dengan kadar air tanah pada lahan yang diberi irigasi dengan kondisi tanaman yang berfariasi. Berdasarkan hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa pada saat sistem ON selama setting time pada timer 1 (2 jam) kadar air tanah berada pada kisaran

9

nilai 24,71 % sampai pada 38,75 % dan mengalami penurunan secara perlahanlahan selama setting time pada timer 2 (98) jam atau pada hari ke empat karena terjadi proses evaporasi oleh tanah dan sistem akan ON kembali. Demikian seterusnya selama 3 kali pengujian. Dengan adanya sensor sebagai masukan baru untu perubahan cuaca maka fungsi waktu tidak berfungsi lagi, sistem akan bekerja sesuai dengan perubahan kadar air. Sistem tidak akan bekerja selama penunjukan kadar air tanah belum masuk pada daerah dimana tanaman membutuhkan air. Pada saat sistem bekerja maka kembali fungsi waktu juga akan kembali bergungsi sesuai dengan lama setting yang telah ditentukan sebelumnya. Kebutuhan air oleh tanaman dapat diberikan dengan berbagai cara, pemakaian beberapa model irigasi pada lahan dengan kondisi tanaman yang beragam memungkinkan pemakaian sistem irigasi gabungan, yakni sistem irigasi sprinkler, irigasi tetes dan irigasi kendi dimana setiap model ini mempunyai kekurangan tapi akan saling mendukung ketika dirangkaikan secara bersamaan dengan fungsi waktu dan penggunaan sensor yang adaptif sehingga porsi pemberian air sesuai dengan kebutuhan tanaman.

KESIMPULAN Fungsi waktu yang telah diatur sebelumnya akan selalu terjaga dengan komponen alat yang berkualitas tinggi, artinya dengan alat yang baik dan bagus akan berbanding lurus dengan faktor biaya, daya tahan dan juga efesiensi kerja. Setiap tanaman memiliki kebutuhan air yang berbeda-beda yang dipengaruhi oleh faktor tanah, faktor kerapatan tanaman, faktor evapotranspirasi dan faktur usia dari tanaman. Dengan pengetahuan tersebut maka terdapat jalan untuk membedakan sistem irigasi yang digunakan pada setiap lahan dan tanaman, gabungan dari beberapa sIstem irigasi bertekanan memungkinkan menjawab masalah terebut dengan pengontrolan pengairan yang terjadwal yang kemudian terpengaruh dengan adanya perubahan cuaca. Sistem yang telah dirancang merupakan sistem gabungan loop terbuka dan loop tertutup yang dirangkai dengan sistem irigasi artinya tenaga yang digunkan cukup besar entah itu dari listrik atau motor bakar yang disesuaikan dengan luas lahan dan jumlah tanaman

10

yang akan diairi, dengan kata lain ketika sumber tenaga tidak ada (lampu padam) maka sistem tidak akan bekerja sesuai yang diharapkan. Bukan hanya pengelolaan air saja dalam mengairi lahan, tetapi bagaimana sistem drainase yang perlu diperhatikan pula. Dengan adanya sistem drainase yang baik maka sistem akan lebih maksimal kinerjanya yang kemudian segala harapan akan terpenuhi untuk memperoleh hasil produksi tanaman yang berkualitas. Dipandang dari segi dampak lingkungan penggunaan sistem irigasi bertekanan dengan berbagai sensor tidak menimbulkan masalah keberlangsungan hidup tanaman tetapi dari segi social menimbulkan feneomena dari pekerja yang nantinya akan bekerja dan juga berpengaruh pada alat-alat pengairan sederhana yang telah dipasarkan.

TERIMAH KASIH Penulisan ini tidak sepenuhnya dari satu sumber, melainkan dari berbagai sumber yang terkait langsung maupun yang tidak. Oleh karena itu sebagai penulis kami mengucapkan banyak terimah kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulisan ini tanpa terkecuali. Bentuk kesyukuran kami ketika karya tulis ini dapat berguna bagi orang lain dan menjadi bahan referensi bagi kaum muda yang kemudian berbekal dengan karya tulis ini bisa megembankan karya tulis ini menjadi aplikasi yang nyata dalam kehidupan masyarakat hubungannya dengan ketahanan pangan nasional.

DAFTAR PUSTAKA Israelsen, O.W and V.E. Hansen, 1986. Irrigation Principles and Practices (4th Eddition). John Willey and Sons, New York. Jusmin, Hasan Basri, 2002. Agronomi (cetakan ke 4). PT Rajagrafindo Persada, Jakarta. Linsley, R.K, Max A. Kihler, and Joseph, L.H Phaulus, 1986. Hidrologi Untuk Insinyur. Erlangga, Jakarta. Najiyati, Sri dan Danarti, 1996. Petunjuk Mengairi dan Menyiram Tanaman. Penebar Swadaya, Jakarta.

11

Ogata, Katshuhiko, 1970. Modern Control Engineering. Dalam Edi laksono, 1995. Teknik Kontrol Automatik. Erlangga, Jakarta. Vermeiren, I dan G.A Jobling, 1980. Localized Irrigation. Design Instalation, Operational and Evaluation. FAO Irrigation and Drainage Paper Vol. 46. Rome.


				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Stats:
views:5192
posted:1/2/2010
language:Indonesian
pages:11