Development of Automatic Guidance for Agricultural Tractor Based on GPS navigation
RANCANG BANGUN SISTEM KEMUDI OTOMATIS
TRAKTOR PERTANIAN BERBASIS NAVIGASI GPS
(GLOBAL POSITIONING SYSTEM)
CECEP SAEPUL RAHMAN
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Rancang Bangun Sistem Kemudi
Otomatis Traktor Pertanian Berbasis Navigasi GPS (Global Positioning System) adalah
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan
dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Januari 2013
Cecep Saepul Rahman
NIM F151100041
ABSTRACT
CECEP SAEPUL RAHMAN. Development of Automatic Guidance for Agricultural
Tractor Based on GPS navigation. Supervised by DESRIAL and I DEWA MADE
SUBRATA.
Research about the application of automatic navigation system on agricultural
tractors has become one of the important research topics in the last two decades
especially in the developed countries where the issue of ‘Precision Farming’ application
is considered. GPS has been commonly used as the navigation system of vehicles
including tractors. The objective of the research was to develop smart tractor that would
work automatically based on GPS navigation for cultivation activity in precision
farming. Mechatronic navigation control system for agricultural riding tractor including
tractor steering, accelerator, clutch, brake system, and hydraulic control had been
successfully developed using microcontrollers. GPS interfacing and data processing
were also developed using Visual Basic 6.0 and functioned as the main control system.
Field test was done on 40 x 20 m area with tractor velocity 0.6 m/s. The average error of
control system was 17.9 cm.
Keyword : GPS, smart tractor, automatic guidance.
RINGKASAN
CECEP SAEPUL RAHMAN. Rancang Bangun Sistem Kemudi Otomatis Traktor
Pertanian Berbasis Navigasi GPS (Global Positioning System). Dibimbing oleh
DESRIAL dan I DEWA MADE SUBRATA.
Penelitian tentang aplikasi sistem navigasi otomatis pada traktor pertanian
menjadi salah satu topik penelitian yang penting pada dua decade terakhir, khususnya
pada negara-negara maju dimana issue tentang aplikasi “Precision Farming” (PF) sudah
menjadi hal yang harus dipertimbangkan. Sebagai negara berkembang yang berbasis
pada sektor pertanian dan sebagai langkah antisipasi pada kemungkinan perubahan
iklim dimasa mendatang, maka sudah saatnya di Indonesia dilakukan penelitian yang
berkaitan dengan precision farming dimana otomasi penggunaan traktor serta alat dan
mesin pertanian sangat diperlukan.
Sistem navigasi manual traktor berbasis operator sangat bergantung pada kondisi
operator, sehingga ketelitian serta efektifitas hasil pekerjaan bergantung pada hal itu.
Kelelahan serta kekurang terampilan operator sering kali menurunkan kinerja
pengoperasian traktor, sehingga diperlukan adanya pengembangan sistem navigasi yang
ada untuk mengatasi hal itu, diantaranya dengan menggunakan sistem navigasi
otomatis.
Tujuan dari penelitian ini adalah pengembangan cikal bakal traktor pintar (smart
tractor) yang dapat bekerja secara otomatis dalam mendukung kegiatan budidaya
pertanian presisi (precision farming) meliputi: pengembangan sistem mekatronika stir,
kopling, akselerator, rem dan implement serta pengaplikasian perangkat RTK-DGPS
pada sistem navigasi traktor.
Prosedur penelitian meliputi : 1) Identifikasi masalah, 2) Pengukuran gaya awal,
3) Perancangan sistem kemudi otomatis traktor, 4) Pembuatan sistem kemudi otomatis
traktor, 5) Uji fungsional, 6) Uji kinerja dan 7) Evaluasi hasil.
Sistem kontrol stir dibuat menggunakan motor DC 12 volt dengan sistem
transmisi puli sabuk. Absolute encoder digunakan untuk mengetahui sudut yang
dibentuk oleh roda depan dan menjadi feedback ke sistem. Sistem kontrol akselerator
dibuat menggunakan motor DC 12 volt, potensiometer digunakan sebagai sensor
pengukur posisi pedal akselerator. Tuas implemen digerakkan menggunakan motor DC
12 volt dengan sistem transmisi sproket rantai. Tinggi lower link implemen diukur
berdasarkan posisi tuas yang diukur menggunakan potensiometer dan menjadi feedback
ke sistem. Pedal kopling digerakkan menggunakan motor DC 24 volt, sedangkan pedal
rem digerakkan menggunakan motor DC 12 volt.
Uji kalibrasi serta validasi dilakukan pada mekanisme kontrol stir, akselerator
serta implemen. Pada mekanisme kontrol stir, hasil uji validasi menunjukkan error ratarata sebesar 0.6440. Error rata-rata pada mekanisme kontrol akselerator sebesar 2.71%,
sedangkan pada mekanisme kontrol tuas implemen sebesar 0.56 cm.
Uji kinerja dilakukan pada 3 jenis lintasan, yaitu: lintasan garis lurus, lintasan
kotak serta pengolahan tanah menggunakan rotary harrower. Hasil pengujian
menunjukkan error rata-rata pada lintasan lurus sebesar 12 cm, pada lintasan kotak
sebesar 11.6 cm dan pada pengolahan tanah sebesar 17.9 cm. Secara umum sistem
kemudi otomatis hasil rancangan telah mampu mengarahkan traktor mengikuti lintasan
yang diinginkan.
Kata kunci : traktor otomatis, GPS, sistem navigasi traktor
©Hak Cipta milik IPB, tahun 2013
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian,
penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu
masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam
bentuk apapun tanpa izin IPB
RANCANG BANGUN SISTEM KEMUDI OTOMATIS
TRAKTOR PERTANIAN BERBASIS NAVIGASI GPS
(GLOBAL POSITIONING SYSTEM)
CECEP SAEPUL RAHMAN
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, M.S
Judul Tesis
: Rancang Bangun Sistem Kemudi Otomatis Traktor Pertanian Berbasis
Navigasi GPS (Global Positioning System)
Nama
: Cecep Saepul Rahman
NRP
: F151100041
Program Studi : Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
Disetujui:
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Desrial, M.Eng
Dr. Ir. I Dewa Made Subrata M.Agr
Ketua
Anggota
Diketahui:
Ketua Program Studi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
Dr. Ir. Setyo Pertiwi, M. Agr
Tanggal Ujian : 17 Januari 2013
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya
sehingga karya ilmiah dengan judul Rancang Bangun Sistem Kemudi Otomatis Traktor
Pertanian Berbasis Navigasi GPS (Global Positioning System). Penelitian dilaksanakan
mulai bulan Januari sampai dengan November 2012 di Laboratorium Lapang Siswadi
Soepardjo, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem IPB, Bogor. Penelitian ini dibiayai
sepenuhnya oleh Program Hibah Kompetisi IMHERE B2c IPB tahun 2010 hingga
2012.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Ir. Desrial, M.Eng selaku ketua komisi pembimbing atas segala bimbingan,
arahan dan masukannya selama proses penelitian berlangsung hingga penulisan
tesis ini selesai dan juga selaku ketua peneliti atas kesempatan dan kepercayaan
yang diberikan kepada penulis menjadi bagian dalam penelitian.
2. Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr selaku pembimbing kedua atas segala
koreksi, bimbingan dan arahannya dalam menyusun tesis ini
3. Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, MS selaku dosen penguji luar komisi.
4. Dr. Ir. Setyo Pertiwi, M.Agr selaku ketua Program Studi Teknik Mesin Pertanian
dan Pangan.
5. Staf, laboran dan teknisi laboratorium lapangan Siswadi Supardjo, Teknik Mesin
Biosistem, Fateta IPB atas bantuannya selama proses penelitian.
6. Teman-teman TMP 2010, Nisa, Angga, Eno, Galih dan Trisnawahyudi atas
bantuannya selama proses pembuatan dan pengujian.
7. Program I-MHERE B2.c IPB atas beasiswa yang diberikan kepada penulis
selama masa studi (2010-2012) dan biaya penelitian yang telah diberikan.
8. Kedua orang tua Bapak Djuen Ruhiat dan Amay Rumayah, atas segala
pengorbanan dan dukungan yang tak ternilai yang diberikan kepada penulis.
Semoga karya ilmiah ini dapat dimanfaatkan sebaik-baiknya untuk kemajuan
ilmu dan pengetahuan bangsa Indonesia.
Bogor, Januari 2013
Cecep Saepul Rahman
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 9 November 1987 di Tamansari, Tasikmalaya,
Jawa Barat. Penulis merupakan anak ketujuh dari Sembilan bersaudara, dari pasangan
Djuen Ruhiat dan Amay Rumayah. Penulis lulus dari MA Husnul Khotimah dan
melanjutkan pendidikan S1 di Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor pada tahun 2005 melalui jalur USMI. Selama mengikuti
perkuliahan penulis aktif menjadi asisten mata kuliah dan praktikum, diantaranya:
Statika dan Dinamika serta Gambar Teknik. Penulis menyelesaikan studi S1 pada tahun
2010. Penulis melanjutkan studi S2 di Teknik Mesin Pertanian dan Pangan, Sekolah
Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor pada tahun 2010 dengan bantuan beasiswa
I-MHERE B2c.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL.................................................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ v
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................................ ix
I
PENDAHULUAN ............................................................................................................. 1
Latar Belakang .................................................................................................................. 1
Rumusan Masalah ............................................................................................................. 1
Tujuan ............................................................................................................................... 2
II
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................................... 3
Pertanian Presisi ................................................................................................................ 3
Traktor Pintar .................................................................................................................... 4
Global Positioning System ................................................................................................. 9
Mikrokontroler ................................................................................................................ 12
Sistem Kontrol Pergerakan Traktor .................................................................................. 14
Tenaga Penggerak ........................................................................................................... 16
III TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................................. 18
Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................................................... 18
Alat dan Bahan ................................................................................................................ 18
Tahapan Penelitian .......................................................................................................... 19
Prosedur Pengujian .......................................................................................................... 22
IV PENDEKATAN RANCANGAN ..................................................................................... 27
Kriteria Perancangan ....................................................................................................... 27
Rancangan Fungsional ..................................................................................................... 27
Analisis Teknik ............................................................................................................... 28
Rancangan Struktural ...................................................................................................... 36
Rancangan Sistem ........................................................................................................... 41
i
V
HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................................ 54
Identifikasi Masalah ........................................................................................................ 54
Pengukuran Gaya Awal ................................................................................................... 55
Perancangan Sistem Kemudi Otomatis Traktor ................................................................ 56
Pembuatan Sistem Kemudi Otomatis Traktor ................................................................... 60
Pengujian Fungsional ...................................................................................................... 66
Pengujian Kinerja ............................................................................................................ 72
VI KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................................ 81
Kesimpulan ..................................................................................................................... 81
Saran ............................................................................................................................... 81
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. 83
LAMPIRAN ............................................................................................................... 85
ii
DAFTAR TABEL
1
Kebutuhan tingkat akurasi data untuk pekerjaan traktor pintar pada lahan
pertanian............................................................................................................ 6
2
Perangkat keras yang digunakan ...................................................................... 18
3
Penentuan sudut roda depan traktor ................................................................. 53
4
Kalibrasi antara jarak real dengan hasil pengolahan GPS. ................................ 71
5
Hasil pengujian sistem navigasi lintasan garis lurus ......................................... 73
6
Hasil pengujian sistem navigasi lintasan kotak................................................. 75
7
Hasil pengujian sistem pada pengolahan tanah................................................. 76
iii
iv
DAFTAR GAMBAR
1
Prototipe traktor pintar yang menerapkan sistem pengendalian terpadu
(Scarlett 2001). .................................................................................................. 5
2
Pengembangan traktor cerdas dan hasil pengujian yang dilakukan
(Ahamed 2006).................................................................................................. 7
3
Pengembangan traktor cerdas; (a) metode fuzzy yang digunakan,
(b) traktor yang dikembangkan dan (c) hasil pengujian (Perez et al 2008).......... 8
4
Pengembangan traktor cerdas; (a) traktor yang dikembangkan, (b) Hasil
pengujian tanpa implemen dan (c) menggunakan implemen (Annas 2012) ........ 9
5
Ilustrasi penggunaan real time DGPS (El-Rabbany 2002) ................................ 10
6
Konfigurasi pin ATmega 8535 (Atmel 2010) ................................................... 13
7
Sinyal lup terbuka (Annas 2012)...................................................................... 14
8
Sinyal lup tertutup (Annas 2012) ..................................................................... 14
9
Tipe pergerakan robot beroda; (a) pergerakan titik ke titik, (b) mengikuti
jalur dan (c) mengikuti lintasan (De Luca et al 1998) ...................................... 15
10 Motor listrik; (a) DC dan (b) AC .................................................................... 16
11 Aktuator hidrolik ; (a) silinder hidrolik dan (b) motor hidrolik ......................... 17
12 Bagan alir proses penelitian ............................................................................. 20
13 Layout alat....................................................................................................... 21
14 layout set-up pengujian .................................................................................... 24
15 Layout jalur pengujian sistem navigasi traktor (a) petakan
dan (b) pengolahan tanah. ................................................................................ 26
16 Diagram benda bebas mekanisme pengontrol stir ............................................ 29
17 Diagram benda bebas unit pengontrol kopling ................................................. 30
18 Diagram benda bebas unit pengontrol akselerator ............................................ 32
19 Diagram benda bebas unit pengontrol pedal rem .............................................. 34
20 Diagram benda bebas unit pengontrol tuas implemen ...................................... 35
21 Grafik pemilihan ukuran rantai (Srivastava et al, 2006) ................................... 36
22 Mekanisme unit pengontrol stir kemudi ........................................................... 37
23 Mekanisme unit pengontrol pedal kopling ....................................................... 38
24 Mekanisme unit pengontrol pedal akselerator .................................................. 38
v
25 Mekanisme unit pengontrol pedal rem ............................................................. 39
26 Mekanisme unit pengontrol tuas implemen ...................................................... 40
27 Diagram sistem kontrol traktor ........................................................................ 41
28 Algoritma sistem kontrol stir ........................................................................... 42
29 Algoritma sistem kontrol akselerator ............................................................... 43
30 Algoritma sistem kontrol tuas implemen .......................................................... 44
31 Algoritma sistem kontrol pedal kopling ........................................................... 45
32 Algoritma sistem kontrol pedal rem ................................................................. 46
33 Algoritma penentuan parameter lintasan olah .................................................. 48
34 Sketsa penentuan lintasan olah ........................................................................ 49
35 Sketsa penentuan titik belok dan area belok pada setiap lintasan ...................... 49
36 Algoritma pengolahan data GPS ...................................................................... 50
37 Ilustrasi sudut orientasi terhadap simpangan yang terjadi ................................. 52
38 Contoh pengukuran gaya untuk memutar stir kemudi ...................................... 55
39 Pemrograman sistem mikrokontroler menggunakan Code Vision AVR ............. 60
40 Rangkaian elektronik yang digunakan dalam sistem kontrol ............................ 61
41 Sistem kontrol stir ; (a) mekanisme dan (b) sistem pembacaan sudut putar
roda depan ....................................................................................................... 62
42 Mekanisme kontrol pedal kopling .................................................................... 62
43 Mekanisme kontrol pedal rem.......................................................................... 63
44 Mekanisme kontrol pedal akselerator............................................................... 63
45 Mekanisme kontrol tuas implemen .................................................................. 64
46 Tampilan sistem navigasi traktor berdasarkan posisi GPS ................................ 65
47 Unit penerima dan pengolah data GPS ............................................................. 65
48 Traktor yang telah dilengkapi mekanisme kontrol............................................ 66
49 Uji fungsional unit pengontrol traktor ; (a) Kalibrasi dan (b) validasi ............... 67
50 Grafik respon stir terhadap waktu .................................................................... 68
51 Uji fungsional unit kontrol pedal akselerator; (a) kalibrasi dan (b) validasi ...... 69
52 Grafik kalibrasi tinggi lower link implemen ..................................................... 70
53 Grafik validasi sistem kontrol tinggi lower link implemen ............................... 71
54 Set-up pengujian di lahan................................................................................. 72
vi
55 Pegujian sistem navigasi lintasan lurus ; (a) tanpa simpangan
dan (b) penggunaan simpangan awal ............................................................... 74
56 Pegujian sistem navigasi traktor lintasan kotak ................................................ 75
57 Pegujian sistem navigasi traktor pada pengolahan tanah menggunakan
rotary harrower ............................................................................................... 76
58 Pesan GPS yang diterima; (a) pesan terpotong dan (b) pesan sempurna ........... 77
59 Kondisi tanah pengujian; (a) sebelum pengolahan dan (b) setelah
pengolahan ...................................................................................................... 78
60 Hubungan besar simpangan dan waktu yang dibutuhkan untuk kembali ke
lintasan set-point ............................................................................................. 78
61 Hubungan besar simpangan dan panjang lintasan yang dibutuhkan untuk
kembali ke jalur set-point ................................................................................ 79
62 Contoh penentuan simpangan terbesar dan panjang lintasan perbaikan ............ 79
vii
viii
DAFTAR LAMPIRAN
1
Deskripsi pesan GPS tipe “GPGGA” ............................................................... 86
2
Contoh Pengolahan Data GPS ......................................................................... 87
3
Outback® S3 GPS Guidance and Mapping System .......................................... 90
4
DT-AVR Low Cost Micro System................................................................... 92
5
EMS 30A H-Bridge ......................................................................................... 94
6
EP50S8-360-2R-P-24 Autonics Absolute Encoder........................................... 95
7
Skema Rangkaian Kontrol ............................................................................... 96
8
Gambar Teknik Sistem Kemudi Traktor Otomatis ........................................... 97
9
Gambar Teknik Unit Pengontrol Stir ............................................................... 98
10 Gambar Teknik Unit Pengontrol Pedal Kopling ............................................... 99
11 Gambar Teknik Unit Pengontrol Pedal Akselerator ....................................... 100
12 Gambar Teknik Unit Pengontrol Pedal Rem .................................................. 101
13 Gambar Teknik Unit Pengontrol Tuas Implemen ........................................... 102
ix
I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penelitian tentang aplikasi sistem navigasi otomatis pada traktor pertanian
menjadi salah satu topik penelitian yang penting pada dua dekade terakhir, khususnya
pada negara-negara maju dimana isu tentang aplikasi precision farming sudah menjadi
hal yang harus dipertimbangkan. Sebagai negara berkembang yang berbasis pada sektor
pertanian dan sebagai langkah antisipasi pada kemungkinan perubahan iklim di masa
mendatang, maka sudah saatnya di Indonesia dilakukan penelitian yang berkaitan
dengan precision farming dimana otomasi penggunaan traktor serta alat dan mesin
pertanian sangat diperlukan.
Sistem navigasi manual traktor berbasis operator sangat bergantung pada kondisi
operator, sehingga ketelitian serta efektifitas hasil pekerjaan bergantung pada hal itu.
Kelelahan serta kekurangterampilan operator sering kali menurunkan kinerja
pengoperasian traktor, sehingga diperlukan adanya pengembangan sistem navigasi yang
ada untuk mengatasi hal itu, di antaranya dengan menggunakan sistem navigasi
otomatis.
Beberapa penelitian sebelummya telah dilakukan untuk mengembangkan sistem
navigasi, seperti pada penelitian Bell et al. (2000) yang menunjukkan aplikasi traktor
pintar menggunakan Carrier-Phase Differential GPS menunjukkan tingkat akurasi yang
tinggi pada skenario lintasan busur lingkaran, spiral dan kurva untuk traktor pertanian.
Sedangkan Easterly et al. (2010), memadukan penggunaan Global Navigation Satellite
System (GNSS) dan sensor penginderaan vision sensing system dengan tingkat ketelitian
mencapai 2 in (51 mm) pada kecepatan maju traktor antara 2-5 m/s.
Pada penelitian ini digunakan perangkat RTK-DGPS yang cocok untuk
mengetahui posisi objek yang sedang bergerak. Penelitian ini bertujuan sebagai langkah
awal untuk pengembangan traktor pintar (smart tractor) di Indonesia yang dilengkapi
dengan sistem kemudi otomatis.
Rumusan Masalah
Aplikasi pertanian presisi (precision farming) sudah menjadi hal yang harus
dipertimbangkan untuk memaksimumkan keuntungan. Salah satu faktor pendukung
1
aplikasi pertanian presisi adalah otomasi mesin-mesin pertanian di antaranya traktor
pertanian. Sistem kemudi otomatis berbasis RTK-DGPS pada traktor diharapkan
mampu meningkatkan ketelitian dan produktifitas traktor dalam proses budidaya
pertanian.
Tujuan
Secara umum tujuan dari penelitian ini adalah pengembangan cikal bakal traktor
pintar (smart tractor) yang dapat bekerja secara otomatis dalam mendukung kegiatan
budidaya pertanian presisi (precision farming). Adapun tujuan khusus dari penelitian ini
adalah :
1. Mengembangkan sistem kontrol dan mekatronika stir, kopling, akselerator, rem
dan implemen pada traktor pertanian.
2. Aplikasi perangkat RTK-DGPS pada sistem kemudi otomatis traktor pertanian.
2
II
TINJAUAN PUSTAKA
Pertanian Presisi
Pertanian presisi merupakan sebuah konsep manajemen yang mengumpulkan
data dari berbagai sumber untuk menghasilkan sebuah keputusan yang berkenaan
dengan produksi pertanian (Shields, 1998). Menurut Brase (2005), pertanian presisi
(precision agriculture) juga disebut sebagai pertanian spesifik lokasi yang bertujuan
mengumpulkan data untuk pengambilan keputusan mengenai produksi pertanian yang
sesuai dengan lokasi tertentu. Secara umum, pertanian presisi didefinisikan sebagai
sistem menejemen produksi pertanian yang berbasis teknologi informasi untuk
mengidentifikasi,
menganalisis,
dan
mengelola
faktor-faktor
produksi
untuk
mengoptimumkan keuntungan, daya tahan, dan perlindungan sumber daya lahan (Singh,
2007).
Ada lima komponen teknologi yang digunakan dalam pertanian presisi, yaitu
Geographical Information System (GIS), Global Positioning System (GPS), sensors,
variable rate technology, dan, yield monitoring (Rains dan Thomas 2009).
1.
GIS merupakan suatu sistem yang terdiri dari komponen perangkat keras, perangkat
lunak, data geografis, dan sumber daya manusia yang bekerja bersama secara
efektif untuk memasukkan, menyimpan, memperbaiki, memperbaharui, mengelola,
memanipulasi, mengintegrasikan, menganalisa, dan menampilkan data dalam suatu
informasi berbasis geografis (Tim Teknis Nasional 2007).
2.
GPS adalah jantung dari pertanian presisi (Searcy 1997). Sistem ini bertanggung
jawab dalam merekam lokasi mesin ketika bergerak di lahan, posisi dan hasil
pengukuran direkam secara simultan yang dapat menghasilkan gambar berupa peta.
Informasi posisi yang diberikan dapat ditingkatkan akurasinya dengan koreksi
sinyal Differential GPS (DGPS), Kecepatan maju alat juga dapat diukur
menggunakan penerima DGPS, dimana akurasi pengukuran ditentukan oleh
kualitas penerima yang digunakan dan juga kecepatan alat. Pengukuran tidak akan
akurat untuk kecepatan mesin yang lambat (
TRAKTOR PERTANIAN BERBASIS NAVIGASI GPS
(GLOBAL POSITIONING SYSTEM)
CECEP SAEPUL RAHMAN
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Rancang Bangun Sistem Kemudi
Otomatis Traktor Pertanian Berbasis Navigasi GPS (Global Positioning System) adalah
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan
dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Januari 2013
Cecep Saepul Rahman
NIM F151100041
ABSTRACT
CECEP SAEPUL RAHMAN. Development of Automatic Guidance for Agricultural
Tractor Based on GPS navigation. Supervised by DESRIAL and I DEWA MADE
SUBRATA.
Research about the application of automatic navigation system on agricultural
tractors has become one of the important research topics in the last two decades
especially in the developed countries where the issue of ‘Precision Farming’ application
is considered. GPS has been commonly used as the navigation system of vehicles
including tractors. The objective of the research was to develop smart tractor that would
work automatically based on GPS navigation for cultivation activity in precision
farming. Mechatronic navigation control system for agricultural riding tractor including
tractor steering, accelerator, clutch, brake system, and hydraulic control had been
successfully developed using microcontrollers. GPS interfacing and data processing
were also developed using Visual Basic 6.0 and functioned as the main control system.
Field test was done on 40 x 20 m area with tractor velocity 0.6 m/s. The average error of
control system was 17.9 cm.
Keyword : GPS, smart tractor, automatic guidance.
RINGKASAN
CECEP SAEPUL RAHMAN. Rancang Bangun Sistem Kemudi Otomatis Traktor
Pertanian Berbasis Navigasi GPS (Global Positioning System). Dibimbing oleh
DESRIAL dan I DEWA MADE SUBRATA.
Penelitian tentang aplikasi sistem navigasi otomatis pada traktor pertanian
menjadi salah satu topik penelitian yang penting pada dua decade terakhir, khususnya
pada negara-negara maju dimana issue tentang aplikasi “Precision Farming” (PF) sudah
menjadi hal yang harus dipertimbangkan. Sebagai negara berkembang yang berbasis
pada sektor pertanian dan sebagai langkah antisipasi pada kemungkinan perubahan
iklim dimasa mendatang, maka sudah saatnya di Indonesia dilakukan penelitian yang
berkaitan dengan precision farming dimana otomasi penggunaan traktor serta alat dan
mesin pertanian sangat diperlukan.
Sistem navigasi manual traktor berbasis operator sangat bergantung pada kondisi
operator, sehingga ketelitian serta efektifitas hasil pekerjaan bergantung pada hal itu.
Kelelahan serta kekurang terampilan operator sering kali menurunkan kinerja
pengoperasian traktor, sehingga diperlukan adanya pengembangan sistem navigasi yang
ada untuk mengatasi hal itu, diantaranya dengan menggunakan sistem navigasi
otomatis.
Tujuan dari penelitian ini adalah pengembangan cikal bakal traktor pintar (smart
tractor) yang dapat bekerja secara otomatis dalam mendukung kegiatan budidaya
pertanian presisi (precision farming) meliputi: pengembangan sistem mekatronika stir,
kopling, akselerator, rem dan implement serta pengaplikasian perangkat RTK-DGPS
pada sistem navigasi traktor.
Prosedur penelitian meliputi : 1) Identifikasi masalah, 2) Pengukuran gaya awal,
3) Perancangan sistem kemudi otomatis traktor, 4) Pembuatan sistem kemudi otomatis
traktor, 5) Uji fungsional, 6) Uji kinerja dan 7) Evaluasi hasil.
Sistem kontrol stir dibuat menggunakan motor DC 12 volt dengan sistem
transmisi puli sabuk. Absolute encoder digunakan untuk mengetahui sudut yang
dibentuk oleh roda depan dan menjadi feedback ke sistem. Sistem kontrol akselerator
dibuat menggunakan motor DC 12 volt, potensiometer digunakan sebagai sensor
pengukur posisi pedal akselerator. Tuas implemen digerakkan menggunakan motor DC
12 volt dengan sistem transmisi sproket rantai. Tinggi lower link implemen diukur
berdasarkan posisi tuas yang diukur menggunakan potensiometer dan menjadi feedback
ke sistem. Pedal kopling digerakkan menggunakan motor DC 24 volt, sedangkan pedal
rem digerakkan menggunakan motor DC 12 volt.
Uji kalibrasi serta validasi dilakukan pada mekanisme kontrol stir, akselerator
serta implemen. Pada mekanisme kontrol stir, hasil uji validasi menunjukkan error ratarata sebesar 0.6440. Error rata-rata pada mekanisme kontrol akselerator sebesar 2.71%,
sedangkan pada mekanisme kontrol tuas implemen sebesar 0.56 cm.
Uji kinerja dilakukan pada 3 jenis lintasan, yaitu: lintasan garis lurus, lintasan
kotak serta pengolahan tanah menggunakan rotary harrower. Hasil pengujian
menunjukkan error rata-rata pada lintasan lurus sebesar 12 cm, pada lintasan kotak
sebesar 11.6 cm dan pada pengolahan tanah sebesar 17.9 cm. Secara umum sistem
kemudi otomatis hasil rancangan telah mampu mengarahkan traktor mengikuti lintasan
yang diinginkan.
Kata kunci : traktor otomatis, GPS, sistem navigasi traktor
©Hak Cipta milik IPB, tahun 2013
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian,
penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu
masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam
bentuk apapun tanpa izin IPB
RANCANG BANGUN SISTEM KEMUDI OTOMATIS
TRAKTOR PERTANIAN BERBASIS NAVIGASI GPS
(GLOBAL POSITIONING SYSTEM)
CECEP SAEPUL RAHMAN
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, M.S
Judul Tesis
: Rancang Bangun Sistem Kemudi Otomatis Traktor Pertanian Berbasis
Navigasi GPS (Global Positioning System)
Nama
: Cecep Saepul Rahman
NRP
: F151100041
Program Studi : Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
Disetujui:
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Desrial, M.Eng
Dr. Ir. I Dewa Made Subrata M.Agr
Ketua
Anggota
Diketahui:
Ketua Program Studi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
Dr. Ir. Setyo Pertiwi, M. Agr
Tanggal Ujian : 17 Januari 2013
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya
sehingga karya ilmiah dengan judul Rancang Bangun Sistem Kemudi Otomatis Traktor
Pertanian Berbasis Navigasi GPS (Global Positioning System). Penelitian dilaksanakan
mulai bulan Januari sampai dengan November 2012 di Laboratorium Lapang Siswadi
Soepardjo, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem IPB, Bogor. Penelitian ini dibiayai
sepenuhnya oleh Program Hibah Kompetisi IMHERE B2c IPB tahun 2010 hingga
2012.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Ir. Desrial, M.Eng selaku ketua komisi pembimbing atas segala bimbingan,
arahan dan masukannya selama proses penelitian berlangsung hingga penulisan
tesis ini selesai dan juga selaku ketua peneliti atas kesempatan dan kepercayaan
yang diberikan kepada penulis menjadi bagian dalam penelitian.
2. Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr selaku pembimbing kedua atas segala
koreksi, bimbingan dan arahannya dalam menyusun tesis ini
3. Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, MS selaku dosen penguji luar komisi.
4. Dr. Ir. Setyo Pertiwi, M.Agr selaku ketua Program Studi Teknik Mesin Pertanian
dan Pangan.
5. Staf, laboran dan teknisi laboratorium lapangan Siswadi Supardjo, Teknik Mesin
Biosistem, Fateta IPB atas bantuannya selama proses penelitian.
6. Teman-teman TMP 2010, Nisa, Angga, Eno, Galih dan Trisnawahyudi atas
bantuannya selama proses pembuatan dan pengujian.
7. Program I-MHERE B2.c IPB atas beasiswa yang diberikan kepada penulis
selama masa studi (2010-2012) dan biaya penelitian yang telah diberikan.
8. Kedua orang tua Bapak Djuen Ruhiat dan Amay Rumayah, atas segala
pengorbanan dan dukungan yang tak ternilai yang diberikan kepada penulis.
Semoga karya ilmiah ini dapat dimanfaatkan sebaik-baiknya untuk kemajuan
ilmu dan pengetahuan bangsa Indonesia.
Bogor, Januari 2013
Cecep Saepul Rahman
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 9 November 1987 di Tamansari, Tasikmalaya,
Jawa Barat. Penulis merupakan anak ketujuh dari Sembilan bersaudara, dari pasangan
Djuen Ruhiat dan Amay Rumayah. Penulis lulus dari MA Husnul Khotimah dan
melanjutkan pendidikan S1 di Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor pada tahun 2005 melalui jalur USMI. Selama mengikuti
perkuliahan penulis aktif menjadi asisten mata kuliah dan praktikum, diantaranya:
Statika dan Dinamika serta Gambar Teknik. Penulis menyelesaikan studi S1 pada tahun
2010. Penulis melanjutkan studi S2 di Teknik Mesin Pertanian dan Pangan, Sekolah
Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor pada tahun 2010 dengan bantuan beasiswa
I-MHERE B2c.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL.................................................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ v
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................................ ix
I
PENDAHULUAN ............................................................................................................. 1
Latar Belakang .................................................................................................................. 1
Rumusan Masalah ............................................................................................................. 1
Tujuan ............................................................................................................................... 2
II
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................................... 3
Pertanian Presisi ................................................................................................................ 3
Traktor Pintar .................................................................................................................... 4
Global Positioning System ................................................................................................. 9
Mikrokontroler ................................................................................................................ 12
Sistem Kontrol Pergerakan Traktor .................................................................................. 14
Tenaga Penggerak ........................................................................................................... 16
III TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................................. 18
Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................................................... 18
Alat dan Bahan ................................................................................................................ 18
Tahapan Penelitian .......................................................................................................... 19
Prosedur Pengujian .......................................................................................................... 22
IV PENDEKATAN RANCANGAN ..................................................................................... 27
Kriteria Perancangan ....................................................................................................... 27
Rancangan Fungsional ..................................................................................................... 27
Analisis Teknik ............................................................................................................... 28
Rancangan Struktural ...................................................................................................... 36
Rancangan Sistem ........................................................................................................... 41
i
V
HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................................ 54
Identifikasi Masalah ........................................................................................................ 54
Pengukuran Gaya Awal ................................................................................................... 55
Perancangan Sistem Kemudi Otomatis Traktor ................................................................ 56
Pembuatan Sistem Kemudi Otomatis Traktor ................................................................... 60
Pengujian Fungsional ...................................................................................................... 66
Pengujian Kinerja ............................................................................................................ 72
VI KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................................ 81
Kesimpulan ..................................................................................................................... 81
Saran ............................................................................................................................... 81
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. 83
LAMPIRAN ............................................................................................................... 85
ii
DAFTAR TABEL
1
Kebutuhan tingkat akurasi data untuk pekerjaan traktor pintar pada lahan
pertanian............................................................................................................ 6
2
Perangkat keras yang digunakan ...................................................................... 18
3
Penentuan sudut roda depan traktor ................................................................. 53
4
Kalibrasi antara jarak real dengan hasil pengolahan GPS. ................................ 71
5
Hasil pengujian sistem navigasi lintasan garis lurus ......................................... 73
6
Hasil pengujian sistem navigasi lintasan kotak................................................. 75
7
Hasil pengujian sistem pada pengolahan tanah................................................. 76
iii
iv
DAFTAR GAMBAR
1
Prototipe traktor pintar yang menerapkan sistem pengendalian terpadu
(Scarlett 2001). .................................................................................................. 5
2
Pengembangan traktor cerdas dan hasil pengujian yang dilakukan
(Ahamed 2006).................................................................................................. 7
3
Pengembangan traktor cerdas; (a) metode fuzzy yang digunakan,
(b) traktor yang dikembangkan dan (c) hasil pengujian (Perez et al 2008).......... 8
4
Pengembangan traktor cerdas; (a) traktor yang dikembangkan, (b) Hasil
pengujian tanpa implemen dan (c) menggunakan implemen (Annas 2012) ........ 9
5
Ilustrasi penggunaan real time DGPS (El-Rabbany 2002) ................................ 10
6
Konfigurasi pin ATmega 8535 (Atmel 2010) ................................................... 13
7
Sinyal lup terbuka (Annas 2012)...................................................................... 14
8
Sinyal lup tertutup (Annas 2012) ..................................................................... 14
9
Tipe pergerakan robot beroda; (a) pergerakan titik ke titik, (b) mengikuti
jalur dan (c) mengikuti lintasan (De Luca et al 1998) ...................................... 15
10 Motor listrik; (a) DC dan (b) AC .................................................................... 16
11 Aktuator hidrolik ; (a) silinder hidrolik dan (b) motor hidrolik ......................... 17
12 Bagan alir proses penelitian ............................................................................. 20
13 Layout alat....................................................................................................... 21
14 layout set-up pengujian .................................................................................... 24
15 Layout jalur pengujian sistem navigasi traktor (a) petakan
dan (b) pengolahan tanah. ................................................................................ 26
16 Diagram benda bebas mekanisme pengontrol stir ............................................ 29
17 Diagram benda bebas unit pengontrol kopling ................................................. 30
18 Diagram benda bebas unit pengontrol akselerator ............................................ 32
19 Diagram benda bebas unit pengontrol pedal rem .............................................. 34
20 Diagram benda bebas unit pengontrol tuas implemen ...................................... 35
21 Grafik pemilihan ukuran rantai (Srivastava et al, 2006) ................................... 36
22 Mekanisme unit pengontrol stir kemudi ........................................................... 37
23 Mekanisme unit pengontrol pedal kopling ....................................................... 38
24 Mekanisme unit pengontrol pedal akselerator .................................................. 38
v
25 Mekanisme unit pengontrol pedal rem ............................................................. 39
26 Mekanisme unit pengontrol tuas implemen ...................................................... 40
27 Diagram sistem kontrol traktor ........................................................................ 41
28 Algoritma sistem kontrol stir ........................................................................... 42
29 Algoritma sistem kontrol akselerator ............................................................... 43
30 Algoritma sistem kontrol tuas implemen .......................................................... 44
31 Algoritma sistem kontrol pedal kopling ........................................................... 45
32 Algoritma sistem kontrol pedal rem ................................................................. 46
33 Algoritma penentuan parameter lintasan olah .................................................. 48
34 Sketsa penentuan lintasan olah ........................................................................ 49
35 Sketsa penentuan titik belok dan area belok pada setiap lintasan ...................... 49
36 Algoritma pengolahan data GPS ...................................................................... 50
37 Ilustrasi sudut orientasi terhadap simpangan yang terjadi ................................. 52
38 Contoh pengukuran gaya untuk memutar stir kemudi ...................................... 55
39 Pemrograman sistem mikrokontroler menggunakan Code Vision AVR ............. 60
40 Rangkaian elektronik yang digunakan dalam sistem kontrol ............................ 61
41 Sistem kontrol stir ; (a) mekanisme dan (b) sistem pembacaan sudut putar
roda depan ....................................................................................................... 62
42 Mekanisme kontrol pedal kopling .................................................................... 62
43 Mekanisme kontrol pedal rem.......................................................................... 63
44 Mekanisme kontrol pedal akselerator............................................................... 63
45 Mekanisme kontrol tuas implemen .................................................................. 64
46 Tampilan sistem navigasi traktor berdasarkan posisi GPS ................................ 65
47 Unit penerima dan pengolah data GPS ............................................................. 65
48 Traktor yang telah dilengkapi mekanisme kontrol............................................ 66
49 Uji fungsional unit pengontrol traktor ; (a) Kalibrasi dan (b) validasi ............... 67
50 Grafik respon stir terhadap waktu .................................................................... 68
51 Uji fungsional unit kontrol pedal akselerator; (a) kalibrasi dan (b) validasi ...... 69
52 Grafik kalibrasi tinggi lower link implemen ..................................................... 70
53 Grafik validasi sistem kontrol tinggi lower link implemen ............................... 71
54 Set-up pengujian di lahan................................................................................. 72
vi
55 Pegujian sistem navigasi lintasan lurus ; (a) tanpa simpangan
dan (b) penggunaan simpangan awal ............................................................... 74
56 Pegujian sistem navigasi traktor lintasan kotak ................................................ 75
57 Pegujian sistem navigasi traktor pada pengolahan tanah menggunakan
rotary harrower ............................................................................................... 76
58 Pesan GPS yang diterima; (a) pesan terpotong dan (b) pesan sempurna ........... 77
59 Kondisi tanah pengujian; (a) sebelum pengolahan dan (b) setelah
pengolahan ...................................................................................................... 78
60 Hubungan besar simpangan dan waktu yang dibutuhkan untuk kembali ke
lintasan set-point ............................................................................................. 78
61 Hubungan besar simpangan dan panjang lintasan yang dibutuhkan untuk
kembali ke jalur set-point ................................................................................ 79
62 Contoh penentuan simpangan terbesar dan panjang lintasan perbaikan ............ 79
vii
viii
DAFTAR LAMPIRAN
1
Deskripsi pesan GPS tipe “GPGGA” ............................................................... 86
2
Contoh Pengolahan Data GPS ......................................................................... 87
3
Outback® S3 GPS Guidance and Mapping System .......................................... 90
4
DT-AVR Low Cost Micro System................................................................... 92
5
EMS 30A H-Bridge ......................................................................................... 94
6
EP50S8-360-2R-P-24 Autonics Absolute Encoder........................................... 95
7
Skema Rangkaian Kontrol ............................................................................... 96
8
Gambar Teknik Sistem Kemudi Traktor Otomatis ........................................... 97
9
Gambar Teknik Unit Pengontrol Stir ............................................................... 98
10 Gambar Teknik Unit Pengontrol Pedal Kopling ............................................... 99
11 Gambar Teknik Unit Pengontrol Pedal Akselerator ....................................... 100
12 Gambar Teknik Unit Pengontrol Pedal Rem .................................................. 101
13 Gambar Teknik Unit Pengontrol Tuas Implemen ........................................... 102
ix
I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penelitian tentang aplikasi sistem navigasi otomatis pada traktor pertanian
menjadi salah satu topik penelitian yang penting pada dua dekade terakhir, khususnya
pada negara-negara maju dimana isu tentang aplikasi precision farming sudah menjadi
hal yang harus dipertimbangkan. Sebagai negara berkembang yang berbasis pada sektor
pertanian dan sebagai langkah antisipasi pada kemungkinan perubahan iklim di masa
mendatang, maka sudah saatnya di Indonesia dilakukan penelitian yang berkaitan
dengan precision farming dimana otomasi penggunaan traktor serta alat dan mesin
pertanian sangat diperlukan.
Sistem navigasi manual traktor berbasis operator sangat bergantung pada kondisi
operator, sehingga ketelitian serta efektifitas hasil pekerjaan bergantung pada hal itu.
Kelelahan serta kekurangterampilan operator sering kali menurunkan kinerja
pengoperasian traktor, sehingga diperlukan adanya pengembangan sistem navigasi yang
ada untuk mengatasi hal itu, di antaranya dengan menggunakan sistem navigasi
otomatis.
Beberapa penelitian sebelummya telah dilakukan untuk mengembangkan sistem
navigasi, seperti pada penelitian Bell et al. (2000) yang menunjukkan aplikasi traktor
pintar menggunakan Carrier-Phase Differential GPS menunjukkan tingkat akurasi yang
tinggi pada skenario lintasan busur lingkaran, spiral dan kurva untuk traktor pertanian.
Sedangkan Easterly et al. (2010), memadukan penggunaan Global Navigation Satellite
System (GNSS) dan sensor penginderaan vision sensing system dengan tingkat ketelitian
mencapai 2 in (51 mm) pada kecepatan maju traktor antara 2-5 m/s.
Pada penelitian ini digunakan perangkat RTK-DGPS yang cocok untuk
mengetahui posisi objek yang sedang bergerak. Penelitian ini bertujuan sebagai langkah
awal untuk pengembangan traktor pintar (smart tractor) di Indonesia yang dilengkapi
dengan sistem kemudi otomatis.
Rumusan Masalah
Aplikasi pertanian presisi (precision farming) sudah menjadi hal yang harus
dipertimbangkan untuk memaksimumkan keuntungan. Salah satu faktor pendukung
1
aplikasi pertanian presisi adalah otomasi mesin-mesin pertanian di antaranya traktor
pertanian. Sistem kemudi otomatis berbasis RTK-DGPS pada traktor diharapkan
mampu meningkatkan ketelitian dan produktifitas traktor dalam proses budidaya
pertanian.
Tujuan
Secara umum tujuan dari penelitian ini adalah pengembangan cikal bakal traktor
pintar (smart tractor) yang dapat bekerja secara otomatis dalam mendukung kegiatan
budidaya pertanian presisi (precision farming). Adapun tujuan khusus dari penelitian ini
adalah :
1. Mengembangkan sistem kontrol dan mekatronika stir, kopling, akselerator, rem
dan implemen pada traktor pertanian.
2. Aplikasi perangkat RTK-DGPS pada sistem kemudi otomatis traktor pertanian.
2
II
TINJAUAN PUSTAKA
Pertanian Presisi
Pertanian presisi merupakan sebuah konsep manajemen yang mengumpulkan
data dari berbagai sumber untuk menghasilkan sebuah keputusan yang berkenaan
dengan produksi pertanian (Shields, 1998). Menurut Brase (2005), pertanian presisi
(precision agriculture) juga disebut sebagai pertanian spesifik lokasi yang bertujuan
mengumpulkan data untuk pengambilan keputusan mengenai produksi pertanian yang
sesuai dengan lokasi tertentu. Secara umum, pertanian presisi didefinisikan sebagai
sistem menejemen produksi pertanian yang berbasis teknologi informasi untuk
mengidentifikasi,
menganalisis,
dan
mengelola
faktor-faktor
produksi
untuk
mengoptimumkan keuntungan, daya tahan, dan perlindungan sumber daya lahan (Singh,
2007).
Ada lima komponen teknologi yang digunakan dalam pertanian presisi, yaitu
Geographical Information System (GIS), Global Positioning System (GPS), sensors,
variable rate technology, dan, yield monitoring (Rains dan Thomas 2009).
1.
GIS merupakan suatu sistem yang terdiri dari komponen perangkat keras, perangkat
lunak, data geografis, dan sumber daya manusia yang bekerja bersama secara
efektif untuk memasukkan, menyimpan, memperbaiki, memperbaharui, mengelola,
memanipulasi, mengintegrasikan, menganalisa, dan menampilkan data dalam suatu
informasi berbasis geografis (Tim Teknis Nasional 2007).
2.
GPS adalah jantung dari pertanian presisi (Searcy 1997). Sistem ini bertanggung
jawab dalam merekam lokasi mesin ketika bergerak di lahan, posisi dan hasil
pengukuran direkam secara simultan yang dapat menghasilkan gambar berupa peta.
Informasi posisi yang diberikan dapat ditingkatkan akurasinya dengan koreksi
sinyal Differential GPS (DGPS), Kecepatan maju alat juga dapat diukur
menggunakan penerima DGPS, dimana akurasi pengukuran ditentukan oleh
kualitas penerima yang digunakan dan juga kecepatan alat. Pengukuran tidak akan
akurat untuk kecepatan mesin yang lambat (