1
1. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pertanian presisi merupakan aplikasi informasi dan teknologi pada sistem pengelolaan pertanian untuk mengidentifikasi, menganalisa, dan mengelola
informasi keragaman spasial dan temporal di dalam lahan untuk mendapatkan keuntungan optimum, berkelanjutan, dan menjaga lingkungan. Tujuan Pertanian
presisi adalah mencocokkan aplikasi sumber daya dan kegiatan budidaya pertanian dengan kondisi tanah dan keperluan tanaman berdasarkan karakteristik
spesifik lokasi di dalam lahan McBratney, 1997. Hal tersebut bertujuan untuk memperoleh hasil yang lebih besar dengan tingkat masukan yang sama pupuk,
kapur, herbisida, insektisida, fungisida, bibit, hasil yang sama dengan pengurangan input, atau hasil lebih besar dengan pengurangan masukan daripada
sistem produksi pertanian yang lain. Pertanian presisi mempunyai banyak tantangan sebagai sistem produksi
tanaman sehingga memerlukan banyak teknologi yang harus dikembangkan agar dapat diadopsi oleh petani. Pertanian presisi merupakan revolusi dalam
pengelolaan sumber daya alam berbasis teknologi informasi. Selama periode pertengahan tahun 1970 dan awal 1980 dikembangkan pengetahuan tentang tanah
dengan survei tanah, penginderaan jarak jauh, dan pemantauan tanaman. Di Amerika serikat, survei tahun 1996 pada pertanian jagung menunjukkan bahwa
petani yang menerapkan pertanian presisi mencapai 9 yang sama dengan 20 luas lahan pertanian yang ada.
Sebaran serangan gulma pada lahan pertanian, serangan penyakit atau kekurangan hara mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan hasil, seringkali hal
tersebut ditunjukkan melalui pewarnaan daun yang luar biasa atau tidak teratur, pola kehitaman pada daun-daun tanaman. Sistem mesin visi machine vision
systems memungkinkan pemantauan penyakit tanaman atau kekurangan hara untuk keperluan perlakuan yang tepat. Menurut Atkinson 1997 proteksi
tanaman merupakan hal kritis untuk semua sistem budidaya tanaman, dan cara yang diterapkan saat ini memiliki implikasi yang signifikan terhadap masa yang
akan datang.
2 Persaingan antara gulma dengan tanaman utama dalam mengambil unsur-
unsur hara dan air dari dalam tanah dan penerimaan cahaya matahari untuk proses fotosintesis menimbulkan kerugian-kerugian dalam produksi baik kualitas
maupun kuantitas. Cramer 1975 dalam Lloyd T Evans 1993 menyebutkan kerugian berupa penurunan produksi dari beberapa tanaman dalah sebagai berikut
: padi 10.8 ; sorgum 17.8 ; jagung 13 ; tebu 15.7 ; coklat 11.9 ; kedelai 13.5 dan kacang tanah 11.8 . Menurut percobaan-percobaan pemberantasan
gulma pada padi terdapat penurunan oleh persaingan gulma antara 25-50 . Gulma menyerap lebih banyak unsur hara daripada tanaman utama. Pada bobot
kering yang sama, gulma mengandung kadar nitrogen dua kali lebih banyak daripada jagung; fosfat 1.5 kali lebih banyak; kalium 3.5 kali lebih banyak;
kalsium 7.5 kali lebih banyak dan magnesium lebih dari 3 kali. Dapat dikatakan bahwa gulma lebih banyak membutuhkan unsur hara daripada tanaman utama
yang dikelola. Pertanian modern yang konvensional sangat tergantung pada penggunaan
bahan kimia untuk peningkatan hasil budidaya. Pengertian konvensional adalah metode aplikasi bahan kimia dengan mengabaikan keragaman yang ada di lahan
dan melakukan aplikasi dengan dosis yang seragam di semua tempat. Pertanian presisi adalah salah satu metode pendekatan untuk mengurangi penggunaan bahan
kimia yang berlebihan melebihi kebutuhan dosis aplikasi yang seharusnya diberikan. Pemberian bahan kimia sesuai kebutuhan hanya dapat diberikan
apabila telah diketahui beberapa informasi yang ada di lahan. Pada kasus pengendalian gulma informasi mengenai jenis gulma dan kepadatan serangan
gulma harus diketahui terlebih dahulu baik melalui pengamatan sebelum penyemprotan maupun pengamatan secara langsung pada saat penyemprotan real
time. Kamera digital dapat digunakan sebagai sensor machine vision untuk
mendeteksi dan membedakan keberadaan gulma baik sebaran maupun kepadatannya yang menjadi dasar bagi pembuatan peta perlakuan. Peta perlakuan
akan memandu penyemprotan herbisida pada suatu lokasi dengan dosis yang tepat. Pada tahun-tahun yang lalu hanya sedikit penelitian yang memiliki tujuan
utama pengoperasian perangkat camera vision secara real-time untuk
3 penginderaan serangan gulma. Akan tetapi saat ini penggunaan machine vision
sebagai piranti penginderaan keberadaan gulma telah menjadi penelitian yang aktif dilakukan Steward B. L. 1999. Komputasi secara real-time harus
menghasilkan nilai yang benar di dalam kurun waktu yang ditentukan dimana kebenaran perhitungan tergantung tidak hanya pada kebenaran logis tetapi juga
pada waktu di mana hasil diproduksi. Di luar masalah kecepatan komputasi tersebut, masalah utama yang harus diselesaikan adalah kemampuan sistem dalam
mengidentifikasi gulma dan tanaman pokok secara spesifik berdasarkan suatu nilai tertentu yang terkandung didalam variabel citra.
Penelitian Real-time VRA Variable Rate Application dengan teknologi sederhana telah dilakukan di Thailand dengan memanfaatkan webcam dan
pengatur kerja pompa penyemprot untuk pengendalian gulma pada tanaman tebu dengan kecepatan terbesar 1.08 ms atau setara dengan 3.89 kmjam. Nilai
kecepatan maju VRA tersebut masih jauh lebih kecil dibanding dengan kecepatan maju yang mampu dilakukan oleh boom sprayer. Peningkatan kecepatan maju
VRA membutuhkan suatu metode tertentu yang mampu mempersingkat waktu kerja sistem mulai dari penangkapan citra sampai pada aktivasi aktuator.
Kondisi lingkungan berupa cuaca harian yang meliputi suhu udara, kelembaban udara, kecepatan angin, dan curah hujan sangat menentukan jenis
peralatan dan metode pengendalian gulma yang harus dilakukan. Hal tersebut bertambah komplek dengan adanya faktor-faktor lain seperti jenis dan umur
tanaman pokok, jenis dan kepadatan gulma di lahan, ketersediaan jenis herbisida, dan waktu yang tersedia bagi kegiatan pengendalian gulma. Kompleksitas
permasalahan tersebut dapat diatasi apabila tersedia suatu sistem yang mampu memberikan keputusan jenis peralatan dan metode yang harus digunakan, dan
mampu mengontrol kegiatan di lapangan dengan melibatkan beberapa agen yang bekerja secara kooperatif dan kolaboratif yang terintegrasi dalam Sistem
Supervisori Kontrol Seminar et al, 2006. Sistem multi agen adalah suatu metode penanganan suatu permasalahan yang didukung oleh agen-agen proaktif yang
mampu membaca perubahan kondisi lingkungan dan memberikan perlakuan sesuai perubahan yang terjadi dengan cepat. Sedangkan sistem supervisori
kontrol berfungsi sebagai suatu pusat yang memiliki kemampuan untuk memilih
4 jenis peralatan, mengatur, mengkoordinir dan mengintegrasikan unit-unit yang
ada dalam sistem.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini mempunyai tujuan: 1. Mendesain sistem supervisori untuk menentukan jenis teknologi dan kapasitas
aplikator cairan, serta mengontrol aktivitas agen pada praktek pertanian presisi berbasis sistem multi agen.
2. Melakukan identifikasi tanaman pokok dan gulma dan analisa kepadatan serangan gulma dengan menggunakan parameter yang terkandung dalam citra
hasil tangkapan camera vision. 3. Mendesain agen-agen cerdas yang dibutuhkan bagi kegiatan pengendalian
gulma pada pertanian presisi, dan desain sistem komputasi paralel dengan multi prosesor.
Analisa kebutuhan dilakukan mulai dari kebutuhan paling dasar dari tujuan penelitian yaitu pengendalian gulma pada lahan terbuka dan pada tanaman pokok
dengan teknologi pertanian presisi. Kebutuhan tersebut dapat dipenuhi dengan dipenuhinya beberapa sub-kebutuhan yaitu : a mendeteksi keberadaan gulma di
lahan, b menganalisa keragaman dan kepadatan serangan gulma, c menganalisa faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kegiatan pemberantasan gulma, dan d
menentukan teknologi yang tepat untuk kegiatan pemberantasan gulma.
Ruang Lingkup
Penelitian dibatasi pada pengembangan metode pengendalian gulma pada praktek pertanian presisi berbasis multi agen. Metode yang dikembangkan berupa
sistem supervisori yang berfungsi sebagai sistem penunjang pengambilan keputusan pada pemilihan peralatan dan pemilihan metode operasional di
lapangan, serta pengontrolan kerja agen yang terlibat dalam kegiatan pengendalian gulma. Rancang bangun VRA berbasis sensor yang akan dibangun
digunakan sebagai contoh kasus penggunaan sistem multi agen untuk pengendalian gulma.
5
Manfaat Penelitian
- Memberikan konsultasi dalam pemilihan teknologi pada kegiatan pengendalian gulma tahapan praolah dan tahapan pasca tumbuh.
- Memberikan informasi serangan gulma dari hasil pengamatan secara real time di lahan pertanian baik sebaran maupun tingkat kepadatan serangannya.
- Mengembangkan metode untuk meningkatkan kecepatan proses pengolahan citra sampai aktivasi aktuator pada kegiatan pengendalian gulma berbasis
sensor vision camera.
Nilai Kebaruan Penelitian
Nilai kebaruan penelitian ini antara lain terletak pada : -
Penggunaan sistem kontrol supervisori untuk menentukan teknologi dan dosis perlakuan sesuai dengan kondisi cuaca dan kondisi serangan gulma.
- Identifikasi jenis tanaman dengan metode analisa dimensi fraktal bentuk tajuk
tanaman. -
Peningkatan ketelitian analisa serangan gulma dengan cara membagi citra hasil tangkapan menjadi empat bagian dan masing-masing dianalisa tingkat
keragamannya. -
Desain VRT yang bekerja sesuai dengan lebar kerja hasil analisa keragaman serangan dimana sebuah hasil tangkapan citra lahan tidak diterjemahkan
sebagai satu jenis perlakuan melainkan menjadi empat perlakuan yang berbeda. -
Penggunaan beberapa agen yang bekerja secara kooperatif dan kolaboratif untuk menghasilkan kinerja sistem yang diinginkan.
- Penggunaan komputasi paralel dengan sistem pipeline untuk meningkatkan
kinerja sistem multi agen dari sisi kapasitas kerja.
6
2. TINJAUAN PUSTAKA
Kategori