B. Bahan Dan Peralatan
C.8. Monitoring Berbasis Kamera CCD
Untuk mengoptimalkan pertumbuhan tanaman tomat, maka pemberian air dan unsur hara harus dikontrol sesuai dengan kebutuhannya. Pada penelitian ini, pemberian air dan unsur hara terhadap tanaman tomat selama pertumbuhan dikontrol berdasarkan pendekatan citra tanaman yang diperoleh dan selanjutnya diproses dengan program pengolahan citra yang telah dibuat. Hasil dari program ini adalah parameter keadaan tanaman (sifat elektro-optik) yaitu warna rata-rata RGB, tinggi, lebar, luas dan perimeter citra. Dalam merancang sistem monitoring keadaan tanaman secara real time berkala, maka citra tanaman perlu diambil secara berkala pula. Untuk itu perlu dibuat sistem penangkap citra yang terdiri dari kamera CCD, rel untuk pergerakan kamera, motor penggerak kamera, dan komputer yang dilengkapi dengan kartu penangkap citra. Kamera CCD akan bergerak untuk menangkap citra tanaman dari samping dan dari atas tanaman. Setelah sistem penangkap citra telah dibangun, maka selanjutnya adalah membangun program komputer untuk mengendalikan sistem. Program ini bertanggung jawab dalam pengambilan dan pengolahan citra yang akan dibangun. Program akan mengatur pergerakan kamera CCD, lalu menangkap citra tanaman tomat dan mengolahnya. Hasil pengolahan citra tanaman akan diinterpretasikan sesuai respon tanaman terhadap lingkungannya, lalu output dari program adalah perlunya menjalankan pompa untuk irigasi atau tidak. Pengambilan citra ini dilakukan secara terus menerus sejak tanaman masuk rumah kaca dengan
frekuensi dua hari sekali yaitu pada pagi dan petang hari. Saat program sudah berjalan, pada pagi dan petang kamera CCD akan menangkap citra tanaman dan mengolahnya di komputer. Hasilnya berupa informasi akan kebutuhan air saat itu. Dengan debit pompa yang sudah diketahui, maka jumlah air irigasi yang dialirkan akan sebanding dengan lamanya waktu untuk mengaktifkan pompa. Secara keseluruhan, komputer sebagai pusat pengolah citra dan pusat dari peralatan yang terhubung dengan dikendalikan oleh sebuah program yang akan dibangun, kamera CCD digunakan untuk menangkap citra, pompa dan saluran irigasi yang berfungsi mengalirkan air irigasi dari tangki penampung ke setiap tanaman berdasarkan perintah yang diberikan oleh program komputer. Gambar 11 di bawah ini memperlihatkan skema sistem irigasi otomatis berdasarkan respon tanaman tomat yang ditangkap oleh kamera CCD. Pada saat monitoring, kamera diletakkan sejajar dengan tanaman untuk menangkap citra tanaman tomat. Sedangkan selang waktu pemberian air, jumlah pemberian pupuk dan air juga diatur menggunakan program. Aplikasi nutrisi pada tanaman tomat bergantung pada umur tanaman, sehingga tiap perkembangan tanaman, program harus disusun untuk menyesuaikan waktu nyala pompa.
Gambar 11. Skema fertigasi otomatis berdasarkan citra kamera CCD
Komputer Pengendali Pompa Air Kamera CCD
x
PolibagTangki Air dan Nutrisi
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pelaksanaan penelitian dimulai dari proses persemaian benih, dimana benih ditumbuhkan dalam tray dan dipindahtanamkan kedalam wadah polybag pada umur 2 minggu agar tanaman dapat menopang dirinya dengan baik. Setelah bibit yang sehat dan baik mutunya lulus sortasi, maka dilakukan pindah tanam pada waktu pagi hari dimana suasana cukup mendukung agar tidak terjadi stress tanaman yang disebabkan karena adaptasi fisiologis yang terlalu ekstrim perubahannya. Bibit yang baik dapat dilihat dari keragaannya yang relatif baik kondisinya dibanding bibit yang lain antara lain. Setelah pindah tanam ke wadah yang lebih besar, maka arang sekam dibasahi secukupnya agar tanaman tidak kekeringan. Setelah pindah tanam, barulah dihitung umur tanam dan dilakukan pengambilan citra. Selama proses pemeliharaan, harus diperhatikan kondisi masing-masing tanaman uji. Apabila terjadi suatu serangan penyakit atau hama, maka tanaman yang bersangkutan harus segera dikarantina atau dibakar agar tidak menulari tanaman disebelahnya. Pemberian nutrisi dilakukan melalui irigasi tetes yang lamanya penyalaan pompa disesuaikan dengan umur dan pertumbuhan tanaman. Umumnya pada tanaman yang berumur sebulan diberi nutrisi dengan kapasitas 50-70 ml dan maksimum 1200 ml tiap harinya dan diberikan tiga kali sehari pada pagi siang dan sore hari dengan waktu yang sama.
Dari hasil pengamatan di lapangan, terlihat beberapa tahapan perkembangan tanaman tomat, antara lain dari fisiologi tanaman. Tahap pertumbuhan tanaman tomat yang terbagi secara umum dalam empat periode yaitu periode vegetatif, periode pembungaan, periode periode generatif pemasakan buah seperti yang terlihat Gambar 12 dibawah ini. Dari hasil pengamatan di greenhouse, dapat diketahui bahwa ternyata tanaman yang berada di jalur tengah memiliki daya tumbuh paling tinggi. Dari hasil pengamatan diketahui ternyata pada bagian tengah tanaman asupan dan persaingan dalam mendapatkan sinar matahari relatif sedikit. Sebab ketika matahari bergerak dari timur ke barat, maka tanaman bagian tengah akan mendapat penuh sinar matahari, sedangkan tanaman di sebelah kanan atau kirinya akan kekurangan sinar matahari akibat terhalang oleh tanaman di barisan tengah. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 13 dibawah ini, dimana terlihat jelas bahwa kompetisi
mendapat sinar matahari didominasi oleh tanaman pada barisan tengah. Dari hasil pengukuran diatas, terlihat bahwa perkembangan tanaman tomat terus menanjak seiring pertambahan umurnya dan hal ini berarti tanaman dalam kondisi yang ideal.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 13. Susunan tanaman tomat di dalam greenhouse
Pada penelitian ini dilakukan dua jenis pengambilan data, yang pertama pengambilan data manual dengan menggunakan kamera digital dengan resolusi TV
Gambar 12. Tahap perkembangan tanaman tomat (a) fase vegetatif umur 2 minggu, (b) fase pembungaan umur 6 minggu, (c) fase generatif umur 8 minggu (d) pemasakan buah (umur 70 hari)
dengan besar ukuran gambar adalah 640 x 480 piksel seperti pada Gambar 14. Yang kedua adalah dengan monitoring secara real time menggunakan kamera CCD yang dihubungkan ke komputer manggunakan koneksi firewire.
Gambar 14. Citra tanaman tomat sebelum dibersihkan.
Adapun pelaksanaan analisis data pertama adalah melalui prosedur antara lain sebagai berikut :
1. Data yang telah diambil dikelompokkan ke dalam folder berupa nomor tanaman dan disesuaikan dengan hari dan waktu pemotretan.
2. Data yang ada tadi dibersihkan latar belakangnya dari faktor lingkungan lain, sehingga yang terlihat hanyalah morfologi tanaman saja seperti yang terlihat pada gambar. Perangkat lunak yang digunakan untuk proses pembersihan gambar adalah Paint Shop Pro v.6 dimana hasil dari program ini dapat dilihat seperti pada Gambar 15.
3. Setelah data mentah tanaman dikelompokkan, dan dibersihkan, maka masuk ke program analisis tanaman dimana interfacing program dapat dilihat seperti pada Gambar 16.
Gambar 15. Citra tanaman tomat setelah dibersihkan menggunakan Paint Pro Shop
Tampilan citra biner pada Gambar 15 dapat disempurnakan dengan menggunakan fasilitas Erosion, Dilation, Opening, Closing dan size Filtering yang terdapat pada menu Analisis Citra Biner. Morfology operation bertujuan memperbaiki bentuk objek dalam citra biner yang didapatkan melalui proses binerisasi. Erosion, Dilation, Opening, dan Closing digunakan untuk menghapus bagian objek yang berlebih dan menutup yang kurang dalam ukuran kecil, sedangkan
size Filtering digunakan untuk menyaring noise yang relatif besar.
Gambar 16. Citra tanaman tomat setelah dianalisis menggunakan program pengolah citra
Setelah gambar yang didapatkan relatif baik secara morfologi tanaman tomat, maka baru dapat memasuki tahap analsis citra biner. Hasil analisis disimpan dalam format bitmap dan nilainya disimpan dalam bentuk teks. Citra digital disimpan di dalam hardisk komputer dalam format bitmap (.bmp) karena format ini memiliki kelebihan dimana setiap elemen penyusun warna dari suatu citra, disimpan secara lengkap atau tidak dikompres sebagaimana format dalam bentuk .jpeg tetapi format bitmap juga memiliki kekurangan dalam hal memakan kapasitas ruang penyimpanan
hardisk yang relatif tinggi.