PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI APLIKASI
PENGHITUNG KEBUTUHAN NITROGEN PADA TANAMAN
PADI BERBASIS ANDROID
Gunarno
1, Hariyady
2, Wahyu Andhyka Kusuma
3Jurusan Teknik Informatika, Universitas Muhammadiyah Malang
1
ngertos@gmail.com, 2hariyady@gmail.com, 3kusuma.wahyu.a@gmail.com
Abstract— Nitrogen merupakan unsur hara utama bagi pertumbuhan tanaman, yang pada umumnya sangat diperlukan untuk pembentukan atau pertumbuhan bagian-bagian tanaman seperti daun, batang dan akar. Untuk mengetahui kebutuhan hara N pada tanaman padi, warna daun merupakan indikator yang paling mudah. Bagan warna daun (BWD) merupakan alat yang cocok untuk mengoptimalkan penggunaan N, dengan berbagai sumber pupuk N; pupuk organik, pupuk bio ataupun pupuk kimia. Penggunaan BWD tergantung persepsi warna seseorang, hal tersebut yang melatar belakangi penelitian ini. Pembuatan aplikasi android yang fungsi utamanya sama dengan alat BWD menggunakan teknik pengolahan citra seperti analisis histogram warna dan teknik pendekatan warna Euclidean Distance. Pengujian untuk fungsionalitas aplikasi mendapatkan hasil sesuai yang diharapkan berdasarkan metode blackbox. Sedangkan pengujian untuk akurasi nilai yang dihasilkan berdasarkan hasil korelasi alat BWD dengan aplikasi Android menggunakan metode Uji Z (Z-Test). Berdasarkan hasil perhitungan, nilai Z tidak kurang dari nilai Z0.25=0.6, yaitu;
1.8634, 1.8634, dan 1.4907. Dengan demikian pernyataan bahwa nilai skala daun yang dihasilkan oleh aplikasi tidak berbeda jauh dengan nilai yang dihasilkan alat Bagan Warna Daun (BWD) meskipun spesifikasi kamera berbeda.
Kata kunci : Nitrogen, Bagan Warna Daun, Android, Pengolahan
Citra, Euclidean Distance, Z-Test.
I. PENDAHULUAN
Nitrogen (N) merupakan unsur hara utama bagi
pertumbuhan tanaman, yang pada umumnya sangat diperlukan
untuk pembentukan atau pertumbuhan bagian-bagian tanaman.
Untuk mengetahui kebutuhan hara N pada tanaman padi,
warna daun merupakan indikator yang paling mudah. Bagan
warna daun (BWD) merupakan alat yang cocok untuk
mengoptimalkan penggunaan N. Penggunaan BWD
tergantung persepsi warna seseorang yang mengakibatkan
adanya perbedaan nilai yang dihasilkan. Hal tersebut yang
melatar belakangi penelitian ini. Keberadaan smartphone yang
mulai berkembang pesat menjadi peluang untuk
mengembangkan aplikasi tepat guna.
Tujuan dari penelitian ini secara umum yaitu membangun
aplikasi penghitung kebutuhan nitrogen pada tanaman padi
berbasis android. Manfaat yang dihasilkan oleh penelitian ini
adalah tersedianya metoda yang praktis dalam penghitung
dosis pemupukan nitrogen untuk padi. dan diharapkan dapat
memberikan manfaat berikut: 1) peningkatan produktivitas
padi karena tanaman diberi pupuk dengan dosis yang tepat, 2) efisiensi penggunaan pupuk, yaitu tidak adanya pemberian pupuk berlebih sehingga akan menghemat biaya pemupukan,
dan secara nasional dapat mengurangi beban pemerintah
dalam menyediakan subsidi pupuk, 3) pemeliharaan kualitas
lingkungan dengan berkurangnya kelebihan pupuk yang
mengalir keluar dari lahan.
II. METODE
2.1Perancangan Sistem
Rancangan sistem secara umum dilakukan dengan
maksud untuk memberikan gambaran umum tentang sistem
yang akan dibangun. Rancangan ini mengidentifikasi
komponen-komponen sistem informasi yang dirancang secara
Use case Diagram
Diagram Use Case menggambarkan apa saja aktifitas yang
dilakukan oleh suatu sistem dari sudut pandang pengamatan
luar. Pada aplikasi ini hanya memiliki satu actor yaitu
pengguna. Pengguna dapat melakukan tiga aktifitas yaitu
Analisa daun, Lihat hasil, dan Cara Penggunaan.
System
Pengguna
Analisa Daun
Lihat Hasil
Cara Penggunaan
Gambar 2.1 Diagram Use Case
Activity Diagram
Diagram ini menunjukkan bagaimana aktifitas-aktifitas
tersebut bergantung satu sama lain. a. Menganalisa daun
Proses pada menu analisa daun dimulai dari pengguna
menentukan sawah yang akan diambil sampel daunnya.
Kemudian pengguna melakukan proses pengambilan gambar
sampel sebanyak lebih dari atau sama dengan lima. Jika
kondisi tersebut sudah terpenuhi maka proses selanjutnya
adalah pengguna menentukan pilihan tambah sampel lagi atau
melihat hasilnya. Jika pengguna memilih opsi tambah sampel
maka sistem menyediakan proses pengambilan gambar. Jika
pengguna memilih opsi melihat hasil maka sistem melakukan
proses perhitungan dari sampel yang sudah didapat. Kemudian
sistem menampilkan hasil dari perhitungan tersebut.
Menentukan Sawah
Ambil Sampel
Hitung rata2 sampel Tambah Sampel
Tampilkan hasil
sampel >= 5
Y
T T
Y
Gambar 2.2 Diagram Activity Analisa daun b. Menampilkan hasil
Pada proses ini pengguna menentukan sawah yang akan
dilihat hasil analisanya. Kemudian pengguna memilih tanggal
penyimpanan hasil, sehingga sistem menampilkan hasil
berdasarkan sawah dan tanggal berapa penyimpanan
dilakukan.
Pilih sawah
Pilih tanggal
Tampilkan hasil
Gambar 2.3 Diagram Activity Lihat hasil c. Menampilkan cara penggunaan dari aplikasi
Pengguna dapat memilih opsi menu bantuan / cara
penggunaan dari aplikasi. Sistem langsung menampilkan cara
penggunaan aplikasi ketika pengguna memilih menu bantuan
Pilih menu Bantuan
Tampilkan Bantuan
Class Diagram
Diagram Class memberikan pandangan secara luas dari
suatu sistem dengan menunjukan kelas – kelas dan
hubungannya. Kelas – kelas yang digunakan adalah sebagai
berikut:
a. Class splash
Digunakan untuk tampilan pembuka dari aplikasi
b. Class MainActivity
Digunakan untuk menangani proses pada menu utama
c. Class LeafColorActivity
Digunakan untuk menangani proses pengambilan gambar
sampel dan mengasilkan nilai skala warna daun. d. Class ColorTable
Berisi method untuk mengetahui kedekatan warna hijau
daun
e. Class ResultCapture
Berisi method yang berfungsi untuk menangani hasil dari
pengambilan gambar sampel f. Class FinalResult
Digunakan untuk menangani proses menampilkan hasil
perhitungan rata – rata nilai skala warna daun dari sampel
yang diambil.
g. Class ServiceAlarm
Digunakan untuk menangani proses pengaturan alarm
untuk menganalisa daun. h. Class Hasil
Berisi method – method yang berfungsi untuk
menampilkan hasil analisa sebelumnya i. Class Tutorial
Berfungsi untuk menampilkan cara penggunaan aplikasi j. Class dbHelper
Berisi method – method yang berfungsi untuk mengakses
database
Sequence Diagram
Diagram sequence merupakan salah satu diagram
Interaction yang menjelaskan bagaimana suatu operasi itu
dilakukan, message (pesan) apa yang dikirim dan kapan
pelaksanaannya. a. Analisa daun
LeafColorActivity ColorTable ResultCapture FinalResult dbHelper
: Pengguna
Gambar 2.5 Diagram Sequence Analisa daun
Diagram Sequence pada gambar diatas dapat menjelaskan
proses yang dikerjakan oleh sistem ketika proses Analisa daun.
Proses yang dikerjakan meliputi: pengambilan gambar sampel,
pencocokan warna, pengitungan rata – rata sampel, dan
Gambar 2.6 Diagram Sequence Lihat hasil
Diagram Sequence pada gambar diatas dapat menjelaskan
proses yang dikerjakan oleh sistem ketika proses Analisa daun.
Perancangan User Interface
daripada user interface pada komputer desktop. Hal ini
diakibatkan oleh proses komputasi dan kekuatan komunikasi
yang terbatas, ukuran yang lebih kecil, dan selalu ada
perubahan konteks, serta perhatian pengguna yang lebih kecil.
Perancangan user interface pada proyek tugas akhir ini adalah
sebagai berikut:
Gambar 2.7 User interface Menu utama
Gambar 2.8 User interface Hasil perhitungan
III.HASIL DAN PEMBAHASAN
Implementasi sistem merupakan tahap representasi
perangkat lunak sesuai dengan hasil analisis yang telah
dilakukan. Setelah implementasi maka dilakukan pengujian
sistem yang baru, dimana akan dilihat kekurangan –
kekurangan pada aplikasi yang baru untuk selanjutnya
diadakan pengembangan sistem.
A. Implementasi user interface
a. Tampilan Menu utama
Seperti yang terlihat pada gambar 3.1 dibawah ini
merupakan tampilan awal dari aplikasi penghitung kebutuhan
nitrogen. Pada tampilan ini disajikan tiga menu yang bisa
dipilih oleh pengguna, yaitu: menu analisa daun, lihat hasil,
dan cara penggunaan.
Gambar 3.1 User interface menu utama b. Tampilan Menu Analisa Daun
Menu analisa daun merupakan fitur utama yang disajikan
aplikasi penghitung kebutuhan nitrogen. Sebelum pengguna
mengambil sampel daun padi proses yang dilalui adalah
memilih sawah mana yang akan dilakukan pengujian (lihat
gambar 3.2). ImageView
EditText TextView3
Button2 Button1
TextView1 Button
ImageView
Button
Button1 Button2
Text Text
Gambar 3.2 User interface pilih sawah
Setelah pengguna memilih sawah mana yang akan
dilakukan pengujian, maka selanjutnya sistem akan
memeriksa apakah sawah yang dipilih tersebut (7hari)
sebelumnya sudah dilakukan pengujian. Jika pengujian yang
dilakukan masih kurang dari 7 hari setelah pengujian
sebelumnya maka sistem akan menampilkan AlertDialog
seperti yang ditunjukkan gambar 3.3 dibawah ini.
Gambar 3.3 Alert Dialog Belum Waktunya
Tetapi jika pengujian awal/baru atau sama dengan hari
ketujuh setelah pengujian sebelumnya maka proses
selanjutnya masuk pada activity seperti pada gambar 3.4
dibawah ini. Pada activity ini proses yang dikerjakan adalah
mendapatkan nilai skala daun yang diperoleh dari tingkat
kehijauan warna daun.
Gambar 3.4 User interface analisa daun
Setelah mendapatkan nilai skala daun, pengguna diminta
untuk menyimpan atau tidak hasil nilai skala daun. Dialog
untuk konfirmasi penyimpanan terlihat seperti pada gambar
3.5 dibawah ini.
Gambar 3.5 Dialog konfirmasi penyimpanan
Proses pengambilan nilai skala daun akan berulang terus
sampai kondisi jumlah sampel kurang atau lebih dari 5 (lima).
Sistem akan menampilkan pemberitahuan jika sampel yang
diambil masih kurang dari lima.
Gambar 3.6 Alert Dialog untuk sampel kurang dari 5
Jika jumlah sampel sudah terpenuhi maka proses
selanjutnya adalah sistem menampilkan hasil nilai skala daun
pengguna dapat juga menambah sampel lagi ataupun lanjut ke
proses selanjutnya yaitu menampilkan hasil analisa seperti
yang ditunjukkan gambar 3.8.
Gambar 3.7 List View nilai skala daun
Gambar 3.8 Hasil analisa
Untuk melihat dosis Musim hasil Rendah (MHR) ataupun
Musim Hasil Tinggi (MHT) pengguna tinggal menekan
tombol MHR dan memilih mana yang akan ditampilkan.
Pengguna juga dapat memberikan keterangan dari hasil
pengujian yang dilakukan dan kemudian pengguna dapat
menyimpan hasil analisanya.
Gambar 3.9 Tampilan pilih musim c. Tampilan Lihat Hasil
Menu lihat hasil merupakan fitur yang dapat menampilkan
semua hasil analisa berdasarkan sawah dan tanggal dari
pengujian dilakukan.
Gambar 3.10 User interface Lihat hasil.
B. Pengujian
a. Rencana Pengujian Z
Rencana pengujian tingkat keakuratan aplikasi yang sudah
dibangun menggunakan data pembanding hasil analisa dari
alat Bagan Warna Daun (BWD) yang sesungguhnya. Kriteria
uji adalah z hitung < z table maka H0 ditolak dan H1 diterima
yang didapat dari tabel distribusi z dengan α = 0,25 (25%), apabila z hitung > z table maka H0 diterima dan H1 ditolak yang
didapat dari tabel distribusi z dengan α = 0,25. Sedangkan nilai hipotesa nol (H0) sebesar 0.6 dengan pernyataan nilai
skala daun yang dihasilkan oleh aplikasi tidak berbeda jauh
Parameter yang digunakan hanya berdasarkan tingkat
resoulusi kamera mobile device. Kamera yang digunakan
mempunyai resolusi 3 MP, 5 MP, dan 8 MP. b. Kasus dan Hasil Pengujian Z
Tabel hasil pengujian dilapangan bisa dilihat dilampiran.
Untuk rumus yang digunakan untuk menghitung besarnya Z
adalah sebagai berikut:
P = Nilai hipotesa
x = jumlah nilai yang sama (berhasil)
n = jumlah sampel
Pengujian Samsung Galaxy Mini 2
P = 0.6
x = 23
n = 30
Pengujian Sony Xperia J
P = 0.6
x = 23
n = 30
Pengujian Smartfren Andromax U
P = 0.6
x = 22
n = 30
c. Kesimpulan Pengujian Z
Berdasarkan hasil perhitungan nilai Z tidak kurang dari
nilai Z0.25, dapat ditarik kesimpulan bahwa H0 dapat diterima.
Dengan demikian pernyataan bahwa nilai skala daun yang
dihasilkan oleh aplikasi tidak berbeda jauh dengan nilai yang
dihasilkan alat Bagan Warna Daun (BWD).
IV.KESIMPULAN DAN SARAN
4.1Kesimpulan
Berdasarkan hasil implementasi dan pengujian yang telah
dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Aplikasi penghitung kebutuhan nitrogen yang dibangun
dapat menjadi alternatif bagi petani untuk mengetahui
dosis pemupukan.
2. Berdasarkan hasil perhitungan nilai Z tidak kurang dari nilai Z0.25=0.6, dengan demikian pernyataan bahwa nilai
skala daun yang dihasilkan oleh aplikasi tidak berbeda
jauh dengan nilai yang dihasilkan alat Bagan Warna Daun
(BWD) meskipun spesifikasi kamera berbeda.
3. Penggunaan aplikasi ini dapat meminimalisir pemupukan berlebih yang mengakibatkan kerusakan tanaman dan
lingkungan.
4. Aplikasi yang dibangun dapat memberikan peringatan untuk melakukan pengujian berikutnya.
5. Pengguna dapat melihat hasil pengujian yang telah disimpan sebelumnya.
4.2Saran
Aplikasi penghitung kebutuhan nitrogen ini masih jauh
dari kata sempurna dan masih memiliki banyak kekurangan.
Untuk itu, perlu dilakukan pengembangan dan
penyempurnaan lebih lanjut. Adapun saran agar aplikasi
ini bisa berjalan dengan lebih optimal sebagai berikut : 1. Aplikasi yang dibangun hanya dapat berjalan pada satu
platform yaitu android, sebaiknya aplikasi juga
dikembangkan di sistem operasi untuk smartphone
lainnya agar memperluas pengguna yang menggunakan
aplikasi ini.
dikembangkan auto rotation agar tampilannya menarik. 3. Untuk hasil yang lebih akurat, aplikasi dapat
diintegrasikan dengan aplikasi PHSL (Pemupukan Hara
Spesifik Lokasi) http://webapps.irri.org/nm/id/ milik
Kementrian Pertanian Indonesia.
Demikian saran yang dapat diberikan, semoga saran
tersebut bisa dijadikan sebagai bahan masukan yang dapat
bermanfaat untuk pengembangan aplikasi ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1] N K Fageria and V C Baligar, "Lowland Rice Response To Nitrogen
Fertilization," Communication in Soil Science and Plant Analysis, pp.
1405-1429, Juni 2001.
[2] Anischan Gani. Department of Primary Industries. [Online].
http://www.dpi.nsw.gov.au/__data/assets/pdf_file/0008/199457/Ses3-Leaf-colour-chart.pdf, didownload pada tanggal 4 Maret 2013
[3] Anonymous. [Online].
http://blog.ub.ac.id/novi9inka/files/2012/06/BIOKIMIA-PAPER-NITROGEN1.docx, didownload pada tanggal 24 April 2013
[4] Gene Stevens, Steve Hefner, and Eric Tanner. (1999, Februari)
Monitoring Crop Nitrogen in Rice Using Portable Chlorophyll Meters.
[Online]. http://agebb.missouri.edu/rice/research/mrf027.htm,
didownload pada tanggal 29 April 2013
[5] nton priantono. (200 , pril) eraturan erundang-undangan
ertanian ementrian ertanian . nline . http perundangan.deptan.go.id admin file ermentan- 0-0 .pdf , didownload pada tanggal 4 Mei 2013
[6] Anonymous. Nitrogen Parameters. [Online].
http://nitrogenparameters.com/images/six_panel_lcc.jpg, didownload
pada tanggal 29 April 2013
[7] Anonymous. Developer Android. [Online].
http://developer.android.com/images/training/basics/basic-lifecycle.png,
didownload pada tanggal 1 Mei 2013
[8] Reto Meier, Profesional Android Application Development.
Indianapolis, Canada: Wiley Publishing, Inc, 2009.
[9] Anonymous. Android Surabaya. [Online].
http://www.androidsurabaya.com/android/berapakah-kebutuhan-minimum-spesifikasi-android/, didownload pada tanggal 29 April 2013
[10] Gary Bradski and Adrian Kaehler, Learning OpenCV, First Edition ed.,
Mike Loukides, Ed. Gravenstein Highway North, Sebastopol: O'reilly
Media, 2008.
[11] Putra Darma, Pengolahan Citra Digital, Westriningsih, Ed. Yogyakarta,
Indonesia: Penerbit Andi, 2010.
[12] T dkk Sutoyo, Teori Pengolahan Citra Digital. Yogyakarta, Indonesia:
Penerbit Andi, 2009.
[13] Anonymous. Color Spaces. [Online].
http://www.viz.tamu.edu/faculty/parke/ends375f03/notes/rgb_spac.gif,
didownload pada tanggal 29 April 2013
[14] Anonymous. QTCenter. [Online].
http://www.qtcentre.org/wiki/images/QQ26-hsv-space.png didownload
pada tanggal 29 April 2013
[15] Anonymous. Kompas.com. [Online].
http://nasional.kompas.com/read/2012/10/15/05033126/Boros.Urea.Be
