4.1 Kondisi Lingkungan
Mengetahui kondisi lingkungan tempat percobaan sangat penting diketahui ka
faktor-faktor luar yang berpengaruh terhadap percobaan dapat diketahui. Percobaan dilakukan di lahan terbuka yang memungkinkan terkena sinar matahari secara langsung. Kolam pengamatan tampak pada Gambar 6 yang berjumlah 12 buah dengan perla
air 15 cm (A1.1 dan A1.2), kolam tertutup plastik bening dengan ketinggian air 35 cm (A2.1 dan A2.2), kolam tertutup plastik biru dengan ketinggian 15 cm (B1.1 dan B1.2), kolam tertutup plastik biru dengan ketinggian air 35 cm (B2.1 dan B2.2), dan kolam tanpa penutup sebagai kontrol dengan ketinggian air 15 cm (C1.1 dan C1.2) dan dan ketinggian air 35 cm (C2.1 dan C2.2) (Lampiran 1).
Air yang digunakan sebagai air uji selama percobaan adalah air hujan yang ditampung dalam kolam tanah. Pengamatan percobaan dilakukan satu hari setelah dilakukan pengisian air ke kolam, hal ini bertujuan agar suhu air dalam kondisi stabil saat di
Beberapa parameter lingkungan yang mempengaruhi suhu air dalam kolam antara lain suhu lingkungan, kelembaban, kecepatan angin, dan intensitas cahaya. Pada Gambar 7, 8, 9, dan 10 tampak beberapa sampel data suhu lingkungan selama pengama
beberapa hari cerah dan hujan. Pada grafik pengamatan rata
maksimum antara pk. 12.00 dan 14.00. Pada Gambar 8 menyatakan grafik intensitas cahaya juga mengalami maksimum intensita
lingkungan (Gambar 9) karena kelembaban lingkungan berbanding terbalik dengan suhu lingkungan maka pada pk.12.00-14.00 memiliki nilai kelembaban paling rendah.
Pada grafik intensitas cahaya (Gambar 7
cahaya diatas kolam karena beberapa kolam ada yang telah menerima cahaya terlebih dahulu seperti kolam A1.1 dan A2.1 karena sinar matahari terbit tidak terhalang, berbeda dengan kolam lainnya yang terhalang oleh bangunan rumah dan pepohonan. Selain itu kolam yang tertutup plastik yang terletak disebelah barat (A1.2, A2.2, B1.2, dan B2.2) memiliki intensitas cahaya yang berbeda diatasnya dengan kolam yang tertutup plastik yang terletak disebelah timur (A
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Lingkungan
Mengetahui kondisi lingkungan tempat percobaan sangat penting diketahui ka
faktor luar yang berpengaruh terhadap percobaan dapat diketahui. Percobaan dilakukan di lahan terbuka yang memungkinkan terkena sinar matahari secara langsung. Kolam pengamatan tampak pada Gambar 6 yang berjumlah 12 buah dengan perlakuan kolam tertutup plastik bening dengan ketinggian air 15 cm (A1.1 dan A1.2), kolam tertutup plastik bening dengan ketinggian air 35 cm (A2.1 dan A2.2), kolam tertutup plastik biru dengan ketinggian 15 cm (B1.1 dan B1.2), kolam tertutup plastik an ketinggian air 35 cm (B2.1 dan B2.2), dan kolam tanpa penutup sebagai kontrol dengan ketinggian air 15 cm (C1.1 dan C1.2) dan dan ketinggian air 35 cm (C2.1 dan C2.2) (Lampiran 1).
Gambar 6. Kondisi lingkungan tempat percobaan
Air yang digunakan sebagai air uji selama percobaan adalah air hujan yang ditampung dalam kolam tanah. Pengamatan percobaan dilakukan satu hari setelah dilakukan pengisian air ke kolam, hal ini bertujuan agar suhu air dalam kondisi stabil saat dilakukan pengukuran.
Beberapa parameter lingkungan yang mempengaruhi suhu air dalam kolam antara lain suhu lingkungan, kelembaban, kecepatan angin, dan intensitas cahaya. Pada Gambar 7, 8, 9, dan 10 tampak beberapa sampel data suhu lingkungan selama pengamatan, sampel pengamatan telah meliputi beberapa hari cerah dan hujan. Pada grafik pengamatan rata-rata suhu lingkungan berada pada suhu maksimum antara pk. 12.00 dan 14.00. Pada Gambar 8 menyatakan grafik intensitas cahaya juga mengalami maksimum intensitas cahaya pada pk. 12.00-14.00. Berbeda dengan kelembaban lingkungan (Gambar 9) karena kelembaban lingkungan berbanding terbalik dengan suhu lingkungan
14.00 memiliki nilai kelembaban paling rendah.
Pada grafik intensitas cahaya (Gambar 7) merupakan hasil rata-rata dari pengukuran intensitas cahaya diatas kolam karena beberapa kolam ada yang telah menerima cahaya terlebih dahulu seperti kolam A1.1 dan A2.1 karena sinar matahari terbit tidak terhalang, berbeda dengan kolam lainnya yang alang oleh bangunan rumah dan pepohonan. Selain itu kolam yang tertutup plastik yang terletak disebelah barat (A1.2, A2.2, B1.2, dan B2.2) memiliki intensitas cahaya yang berbeda diatasnya dengan kolam yang tertutup plastik yang terletak disebelah timur (A1.2, A2.2, B1.2, dan B2.2).
13 Mengetahui kondisi lingkungan tempat percobaan sangat penting diketahui karena diharapkan faktor luar yang berpengaruh terhadap percobaan dapat diketahui. Percobaan dilakukan di lahan terbuka yang memungkinkan terkena sinar matahari secara langsung. Kolam pengamatan tampak pada kuan kolam tertutup plastik bening dengan ketinggian air 15 cm (A1.1 dan A1.2), kolam tertutup plastik bening dengan ketinggian air 35 cm (A2.1 dan A2.2), kolam tertutup plastik biru dengan ketinggian 15 cm (B1.1 dan B1.2), kolam tertutup plastik an ketinggian air 35 cm (B2.1 dan B2.2), dan kolam tanpa penutup sebagai kontrol dengan ketinggian air 15 cm (C1.1 dan C1.2) dan dan ketinggian air 35 cm (C2.1 dan C2.2) (Lampiran 1).
Air yang digunakan sebagai air uji selama percobaan adalah air hujan yang ditampung dalam kolam tanah. Pengamatan percobaan dilakukan satu hari setelah dilakukan pengisian air ke kolam, hal
Beberapa parameter lingkungan yang mempengaruhi suhu air dalam kolam antara lain suhu lingkungan, kelembaban, kecepatan angin, dan intensitas cahaya. Pada Gambar 7, 8, 9, dan 10 tampak tan, sampel pengamatan telah meliputi rata suhu lingkungan berada pada suhu maksimum antara pk. 12.00 dan 14.00. Pada Gambar 8 menyatakan grafik intensitas cahaya juga 14.00. Berbeda dengan kelembaban lingkungan (Gambar 9) karena kelembaban lingkungan berbanding terbalik dengan suhu lingkungan
rata dari pengukuran intensitas cahaya diatas kolam karena beberapa kolam ada yang telah menerima cahaya terlebih dahulu seperti kolam A1.1 dan A2.1 karena sinar matahari terbit tidak terhalang, berbeda dengan kolam lainnya yang alang oleh bangunan rumah dan pepohonan. Selain itu kolam yang tertutup plastik yang terletak disebelah barat (A1.2, A2.2, B1.2, dan B2.2) memiliki intensitas cahaya yang berbeda diatasnya
1.2, A2.2, B1.2, dan B2.2).
14 Gambar 7. Grafik suhu lingkungan hasil pengamatan
Gambar 8. Grafik intensitas cahaya hasil pengamatan
Gambar 9. Grafik kelembaban lingkungan hasil pengamatan 20
25 30 35 40
7:00 10:00 13:00 16:00 19:00 22:00 1:00 4:00
Suhu Lingkungan (oC)
Waktu (WIB)
1-Jun-11 2-Jun-11 8-Jun-11 9-Jun-11 11-Jun-11 30-Jun-11 27-Jul-11
0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000
7:00 10:00 13:00 16:00 19:00 22:00 1:00 4:00
Intensitas Cahaya (lux)
Waktu (WIB)
1-Jun-11 2-Jun-11 8-Jun-11 9-Jun-11 11-Jun-11 30-Jun-11 27-Jul-11
40 50 60 70 80 90 100
Kelembaban (%)
Waktu (WIB)
1-Jun-11 2-Jun-11 8-Jun-11 9-Jun-11 11-Jun-11 30-Jun-11 27-Jul-11
15 Gambar 10. Grafik kecepatan angin hasil pengamatan
Kecepatan angin rata-rata yang bertiup sepanjang hari dilokasi penelitian tampak pada Tabel 2 dengan kecepatan tertinggi sebesar 2.37 km/jam. Ini berarti bahwa kecepatan angin yang bertiup dilokasi penelitian selama percobaan berlangsung dapat digolongkan sebagai angin yang bertiup dengan kecepatan rendah (Lakitan 1994).
Tabel 2. Kelembaban nisbi dan kecepatan angin rata-rata harian yang terjadi selama penelitian.
Juni Juli
Tanggal
Kelembaban Udara
(%)
Kecepatan Angin (km/jam)
Tanggal
Kelembaban Udara
(%)
Kecepatan Angin (km/jam)
1 81 1 1 89 1.38
2 84 2.37 22 82 1.81
8 82 1.33 23 79 1.69
9 84 1.17 24 78 1.09
10 79 1.63 25 78 1.53
11 80 1.03 26 75 1.06
12 83 1.17 27 77 1.13
30 87 1.51 28 78 1.26
Sumber : Stasiun Klimatologi BMG Cikarawang Bogor (2011)
4.2 Pengaruh Pemberian Plastik Terhadap Suhu Air Dalam Kolam
Selain kondisi lingkungan, bahan plastik penutup pada kolam juga mempengaruhi penerimaan penyinaran matahari masuk kedalam kolam. Pada Gambar 11 ditunjukkan sampel suhu kolam pada tanggal 8, 9, dan 11 Juni 2011 cuaca cerah, terlihat bahwa pemberian plastik (A dan B) membuat suhu air kolam menjadi lebih tinggi dari pada kolam kontrol (C) pada saat malam hari. Hal ini disebabkan karena pada saat malam hari penguapan diluar lebih tinggi/lebih cepat dimana proporsi panas terasa (sensible heat) yang menyebabkan kenaikan suhu udara menjadi berkurang. Sedangkan kolam didalam plastik pada saat malam hari kondisinya relatif lebih stabil sehingga cenderung lebih hangat karena pelepasan panas tidak begitu besar.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5
Kecepatan Angin (m/s)
Waktu (WIB)
1 juni 2 juni 8 juni 9 juni 11 juni 30 juni 27 juli
16 Gambar 11. Grafik perubahan suhu air kolam
Pada Gambar 11 disajikan grafik suhu air kolam, grafik dengan ketinggian 15 cm tersebut menunjukkan puncak suhu air berada pada pk 13.00 dan pk. 14.00. Kolam A1 memiliki suhu maksimum lebih tinggi yaitu 36oC, dibandingkan kolam B1 dengan nilai 35.75 oC dan C1 35.87oC.
25 27 29 31 33 35 37
7 10 13 16 19 22 1 4 7 Suhu air (oC)
Waktu (WIB)
8-Juni
A1 B1 C1
25 27 29 31 33 35 37
7 10 13 16 19 22 1 4 7 Suhu air (oC)
Waktu (jam)
8-Jun
A2 B2 C2
25 27 29 31 33 35 37
17 20 23 2 5 8 11 14 17 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
9-Jun
A1 B1 C1
25 27 29 31 33 35 37
17 20 23 2 5 8 11 14 17 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
9-Jun
A2 B2 C2
25 27 29 31 33 35 37
7 10 13 16 19 22 1 4 7 Suhu air (oC)
Waktu (WIB)
11-Jun
A1 B1 C1
25 27 29 31 33 35 37
7 10 13 16 19 22 1 4 7 Suhu air (oC)
Waktu (WIB)
11-Jun
A2 B2 C2
Keterangan :
A1 : Kolam berpenutup plastik bening dengan ketinggian air 15 cm B1 : Kolam berpenutup plastik biru dengan ketinggian air 15 cm C1 : Kolam tanpa penutup dengan ketinggian air 15 cm
A2 : Kolam berpenutup plastik bening dengan ketinggian air 35 cm B2 : Kolam berpenutup plastik biru dengan ketinggian air 35 cm C2 : Kolam tanpa penutup plastik dengan ketinggian air 35 cm
Ketinggian air 15 cm Ketinggian air 35 cm
17 Data dilampirkan pada Lampiran 2. Begitupula grafik dengan ketinggian air 35 cm menunjukkan data A2 lebih tinggi dari pada B2 dan C2.
Menurut Zhu (1998) plastik berbahan polyethylene adalah bahan yang baik untuk digunakan pada kolam greehhouse daripada kaca. Polyethylene memiliki sifat fisik yang fleksibel dan ringan sehingga sering digunakan pada rumah tanaman. Akan tetapi memiliki kelemahan umur pakai yang singkat.
Beberapa sampel hasil pengukuran intensitas cahaya diluar kolam, dibawah plastik bening, dan dibawah plastik biru disajikan pada Tabel 3. Pada Tabel 3 terlihat bahwa intensitas cahaya lebih banyak diteruskan oleh plastik bening dari pada plastik biru, sehingga suhu air kolam dibawah plastik bening lebih tinggi dari pada plastik biru. Tampak bahwa intensitas cahaya yang ditransmisikan pada plastik bening rata-rata adalah 72.59% dari pada plastik biru dengan rata-rata sebesar 52.4%.
Tabel 3. Daya tembus intensitas cahaya pada plastik bening dan biru.
No
Intensitas cahaya (lux) Intensitas cahaya yang ditransmisikan (%) Lingkungan
luar
Dibawah plastik bening
Dibawah plastik biru
Dibawah plastik bening
Dibawah plastik biru
1 112900 83600 63100 74.04 55.89
2 106800 78700 54800 73.68 51.31
3 113200 79200 56600 69.96 50
Rata-rata 72.56 52.4
Dari grafik Gambar 11, bila dikaitkan dengan suhu air yang dibutuhkan ikan antara 25-30 oC (Susanti 2009), maka teknik penutupan kolam dengan plastik hanya dapat mengatasi penurunan suhu pada malam hari. Sedangkan pada siang hari karena intensitas penyinaran matahari yang tinggi dan energi panas yang terperangkap didalamnya membuat suhu air menjadi sangat tinggi. Akan tetapi, pada Gambar 11 tampak bahwa kenaikan dan penurunan suhu pada kolam C1 lebih cepat terjadi daripada kolam A1 dan kolam B1. Sehingga dapat dikatakan kolam dengan penutup plastik dapat membuat kecepatan kenaikan dan penurunan suhu air relatif lebih lambat. Hal ini sangat dibutuhkan bagi ikan karena tingkat kematian ikan juga dapat disebabkan stres akibat kenaikan suhu secara mendadak .
Pada grafik Gambar 12 disajikan hasil pengamatan dengan teknik yang sama. Akan tetapi, kolam dengan penutup plastik dibuka mulai pk 07.00-16.00. ternyata kolam A tetap menghasilkan suhu yang lebih tinggi dari kolam kontrol (C), dan kolam B relatif hampir sama dengan kolam kontrol.
Padahal seharusnya dengan penyinaran sinar matahari yang sama menghasilkan suhu yang sama antara kolam A, B, dan C. Hal ini dapat disebabkan karena lokasi kolam A yang terletak diutara, lebih cepat menerima pancaran sinar matahari daripada kolam lainnya karena tidak terhalang oleh apapun, berbeda dengan kolam B dan kolam C yang terhalang oleh bangunan saat matahari terbit dari timur.
Data lengkap disajikan pada Lampiran 3.
18 Gambar 12. Grafik perbandingan suhu dengan teknik pembukaan plastik siang hari
Pada tanggal 26 Juli 2011 dilakukan pengamatan dengan menambahkan aerator pada setiap kolam dan menukarkan perlakuan kolam terbuka pada kolam A dan kolam tertutup plastik bening pada kolam C (Gambar 13), hasil pengamatan disajikan pada Tabel 4. Aerator yang digunakan bermerek RS-390 dengan voltase 220V 50Hz, power 5W, dan output udara keluar dari batu aerasi 1.5 liter/menit. Terlihat bahwa suhu kolam A1 memiliki suhu maksimum lebih rendah dari pada kolam B1 dan C1. Sedangkan kolam A2 memiliki suhu maksimum hampir sama dengan kolam B2
0 10 20 30 40
6 7 8 9 10111213141516 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
22-Juli
A1 B1 C1
0 10 20 30 40
6 8 10 12 14 16 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
22-Juli
A2 B2 C2
0 10 20 30 40
6 8 10 12 14 16 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
23-Juli
A1 B1 C1
0 10 20 30 40
6 8 10 12 14 16 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
23-Juli
A2 B2 C2
0 10 20 30 40 50
6 8 10 12 14 16 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
24-Juli
A1 B1 C1
0 10 20 30 40
6 8 10 12 14 16 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
24-Juli
A2 B2 C2
Keterangan :
A1 : Kolam berpenutup plastik bening dengan ketinggian air 15 cm B1 : Kolam berpenutup plastik biru dengan ketinggian air 15 cm C1 : Kolam tanpa penutup dengan ketinggian air 15 cm
A2 : Kolam berpenutup plastik bening dengan ketinggian air 35 cm B2 : Kolam berpenutup plastik biru dengan ketinggian air 35 cm C2 : Kolam tanpa penutup plastik dengan ketinggian air 35 cm
19 dan C2 hal, ini dikarenakan posisi kolam A yang memungkinkan untuk menerima sinar matahari lebih dahulu daripada kolam lainnya saat pagi hari membuat suhu yang seharusnya lebih rendah dari yang lain menjadi relatif hampir sama.
Pada Tabel 5 disajikan kandungan oksigen terlarut pada setiap kolam. Kandungan oksigen terlarut selayaknya tidak kurang dari 4 ppm (Brett 1979 diacu dalam Simanjuntak 2009) karena dapat mengakibatkan berhentinya proses pencernaan pakan, stress, dan pertumbuhan menurun. Beberapa sampel yang diambil pada Tabel 5 menunjukkan kondisi konsentrasi oksigen terlarut relatif baik bagi pertumbuhan ikan.
Tabel 4. Data hasil pengamatan suhu maksimum dan minimum kolam dengan aerator 26 Juli
Waktu Suhu (oC)
A1 A2 B1 B2 C1 C2
6 23 27.125 27.125 28.625 27.375 29
7 22.5 26.625 26.75 28.5 26.75 28.375
8 23 26.5 26.75 28.125 26.5 27.875
9 24.25 27.25 27.75 28.5 27.25 28.125
10 26 28 29 29.75 28.75 29
11 28.75 29.25 30.75 30.5 31 30
12 31 31.5 34.25 31.75 33.5 31.75
13 33.25 32.625 36 33.125 35.5 32.75
14 34 33.625 37 34 36.75 33.875
15 34 34.375 37.25 34.25 36 34
16 33.25 34.125 36 34 35.375 33.625
Gambar 13. Grafik perbandingan suhu dengan menggunakan aerator 0
10 20 30 40
6 8 10 12 14 16 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
A1 B1
C1 0
10 20 30 40
6 8 10 12 14 16 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
A2 B2 C2
Keterangan :
A1 : Kolam berpenutup plastik bening dengan ketinggian air 15 cm B1 : Kolam berpenutup plastik biru dengan ketinggian air 15 cm C1 : Kolam tanpa penutup dengan ketinggian air 15 cm
A2 : Kolam berpenutup plastik bening dengan ketinggian air 35 cm B2 : Kolam berpenutup plastik biru dengan ketinggian air 35 cm C2 : Kolam tanpa penutup plastik dengan ketinggian air 35 cm
20 Tabel 5 . Dissolve oxygen (DO) hasil pengamatan
No Waktu (WIB) Oksigen Terlarut (DO)
A1 A2 B1 B2 C1 C2
1 10.00 7.4 7.1 7.3 5.4 6.3 5.7
2 14.00 6.8 7 6.8 5 6.7 6.6
3 17.00 6.7 7 6.6 4.9 6.5 6.2
Data suhu yang diperoleh sejauh ini masih belum memenuhi syarat kolam bagi ikan menurut Susanti (2010) yaitu 25oC-30oC. Akan tetapi dari hasil pengamatan di lapangan di kolam yang berlokasi di daerah Sawah Baru, Darmaga rata-rata suhu air pada saat siang hari dengan ketinggian air 40 cm dengan kondisi cerah berkisar antara 30oC-33oC. Dengan suhu seperti yang diperoleh di kolam petani masih memungkinkan ikan untuk dapat hidup didalamnya, selain itu ikan memiliki sifat poikilotermis sehingga fluktuasi suhunya akan mengikuti perubahan suhu medianya.
4.3 Pendugaan Suhu Air Kolam Dengan Artificial neural network
Pemrograman simulasi dengan Artificial neural network menggunakan bahasa pemrograman Visual Basic. Program pendugaan dengan model Artificial neural network menggunakan algoritma backpropagation. Bagan proses program tampak pada Gambar 14.
Data masukan yang digunakan berjumlah enam buah yaitu waktu (pukul), suhu udara luar (oC), RH (%), kecepatan angin (m/s), intensitas cahaya (lux), dan suhu air pada saat t (pukul). Layar tersembunyi yang digunakan berjumlah 1 lapis berupa 12 neuron. Output yang diharapkan adalah suhu air pada saat t+1. Data-data hasil pengukuran disusun sehingga dapat diolah menggunakan program artificial neural network.
Pembuatan model pengembangan pendugaan suhu air kolam berjumlah 6 buah ANN, yang pertama adalah ANN dengan ketinggian air kolam 15 cm tertutup plastik bening, kedua adalah ANN dengan ketinggian air kolam 35 cm tertutup plastik bening, ketiga adalah ANN dengan ketinggian air 15 cm tertutup plastik biru, keempat adalah ANN dengan ketinggian air 35 cm tertutup plastik biru, kelima adalah ANN dengan ketinggian air 15 cm tanpa penutup, dan keenam adalah ANN dengan ketinggian air 35 cm tanpa penutup.
Gambar 14. Bagan proses program Training ANN dengan
data hasil pengamatan
Data pembobot (weight) Validasi ANN dengan data baru
Data suhu air kolam hasil validasi ANN Data pendugaan suhu air kolam
pembenihan hasil training ANN
21
4.4 Training ANN
Data-data yang digunakan dalam simulasi ANN untuk menduga suhu air kolam adalah hasil pengukuran selama percobaan. Pengambilan data training dilakukan selama 188 jam meliputi hari hujan dan hari cerah. Data training dapat dilihat pada Lampiran 4, 5, 6, 7, 8, dan 9. Terdapat 6 buah data training ANN yaitu training untuk A1, A2, B1, B2, C1, dan C2.
Proses training ANN dilakukan dengan memberikan masukan data (input) nn.txt. File ini berisi data jumlah data jumlah input layer (xi), hidden layer (zi), output layer (y), dan seluruh data pengukuran yang ditulis sedemikian rupa agar dapat dibaca sebagai input dalam program Backpropagatiion Neural network. Data-data hasil training disimpan dalam menu file berekstensi txt (*.txt).
Grafik perbandingan error hasil training dengan beberapa iterasi dapat dilihat pada Gambar 15.
Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa nilai error semakin kecil pada iterasi ke 200000. Sehingga untuk perhitungan selanjutnya akan dipakai hasil bobot dari iterasi sebanyak 200000.
Gambar 15. Grafik perubahan error hasil training ANN dengan beberapa iterasi 0
2 4 6 8 10
2000 6000 10000 14000 18000 40000 80000 120000 160000 200000
Error(%)
Jumlah iterasi A1
1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8
4000 8000 12000 16000 20000 60000 100000 140000 180000
Error(%)
Jumlah iterasi A2
0 2 4 6 8
2000 6000 10000 14000 18000 40000 80000 120000 160000 200000
Error(%)
Jumlah iterasi B1
0 1 2 3 4 5 6
2000 6000 10000 14000 18000 40000 80000 120000 160000 200000
Error(%)
Jumlah iterasi B2
0 1 2 3 4 5
2000 6000 10000 14000 18000 40000 80000 120000 160000 200000
Error(%)
Jumlah iterasi C1
0 1 2 3 4 5
2000 6000 10000 14000 18000 40000 80000 120000 160000 200000
Error (%)
Jumlah iterasi C2
22 Dari hasil training, diperoleh beberapa kemungkinan nilai bias input, bobot input, bias output, dan bobot output. Data pembobot disimpan dalam file weight.txt. Salah satu contoh data pembobot ANN terlihat pada Lampiran 10. Nilai error data training sampai 200000 iterasi untuk A1 sebesar 5.678%, A2 sebesar 1.987%, B1 sebesar 4.146%, B2 sebesar 3.596%, C1 sebesar 2.496%, dan C2 sebesar 2.988%.
4.5 Validasi
4.5.1 Pendugaan Terkoreksi Tiap Jam
Validasi merupakan pengujian kinerja ANN terhadap contoh data yang belum pernah diberikan pada saat training. Setelah proses training selesai dilakukan, selanjutnya dilakukan proses validasi dengan memasukkan data-data waktu, suhu lingkungan, kelembaban, kecepatan angin, intensitas cahaya, suhu air saat t, untuk menduga suhu air saat t+1 berdasarkan data-data bobot yang dihasilkan selama proses training. Contoh data yang digunakan pada saat validasi adalah data-data yang tidak termasuk set data pada proses training. Set data tersebut disusun sedemikian rupa agar program Backpropagation Neural network dapat mengenali set data validasi ANN tersebut dengan benar. Set data validasi ANN disimpan dengan nama A1.txt, A2.txt, B1.txt, B2.txt, C1.txt, dan C2.txt.
Pendugaan terkoreksi tiap jam yaitu tahap validasi dimana data input yang dilakukan pada proses validasi adalah data real yang diambil dilapangan. Set data dan hasil validasi dapat dilihat pada Lampiran 11,12,13,14, 15, dan 16. Hubungan antara hasil pengamatan dan pendugaan ANN terhadap output suhu air dengan menggunakan data validasi tertera pada Gambar 16.
Jika dilihat antara hasil pengamatan dan pendugaan ANN terhadap suhu air menghasilkan nilai koefisien determinasi (R2) A1 sebesar 79.04%, R2 A2 sebesar 92.79%, R2 B1 sebesar 91.29%, R2 B2 sebesar 90.71%, R2 C1 sebesar 86.50%, dan R2 C2 sebesar 84.16%. Dari nilai R2 yang diperoleh maka sistem ANN untuk semua data telah dilatih dengan baik karena kemampuan variable bebas (x) dalam menjelaskan varians dari variable terikatnya (y) lebih dari 50%. Kurva perbandingan antara hasil validasi dan pengamatan dapat dilihat pada Gambar 17.
Dari grafik hubungan antara hasil pengamatan dan pendugaan ANN pada kolam A1, A2, B1, B2, C1 dan C2 hasil duga ANN dapat dikatakan cukup baik, akan tetapi perlu diperhatikan seberapa besar perbedaan suhu yang ditunjukkan. Hal ini sangat berpengaruh terhadap kelangsungan hidup ikan jika perbedaan data yang diperoleh lebih dari 2oC. Seperti yang ditampilkan pada Tabel 6 meskipun persentase error tidak lebih dari 10%, namun maksimum error pendugaan antara data pengamatan dan data pendugaan untuk kolam A1, B1, C1, dan C2 bernilai lebih dari 2oC sehingga dapat dikatakan proses training kurang akurat.
Tabel 6. Nilai error rata-rata dan error maksimum hasil perhitungan data terkoreksi
Kolam
Rata-rata (oC) Maksimum (oC)
Error (%) (Tpengamatan-
Tduga)
(Tpengamatan- Tduga)
A1 0.834 3.554 8.879
A2 0.388 1.25 7.465
B1 0.56 2.267 8.433
B2 0.39 1.263 6.738
C1 0.857 2.201 5.353
C2 0.621 2.406 8.076
23 Gambar 16. Grafik perbandingan suhu duga dan suhu pengamatan terkoreksi
25 27 29 31 33 35 37 39
7 12 17 22 3 8 13 18 23 4 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
A1
T duga T real
25 27 29 31 33 35 37
7 12 17 22 3 8 13 18 23 4 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
A2
T duga T real
25 27 29 31 33 35 37
7 12 17 22 3 8 13 18 23 4 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
B1
T duga T real
25 27 29 31 33 35
7 12 17 22 3 8 13 18 23 4 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
B2
T duga T real
25 27 29 31 33 35 37
7 12 17 22 3 8 13 18 23 4 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
C1
T duga T real
25 27 29 31 33 35
7 12 17 22 3 8 13 18 23 4 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
C2
T duga T real
Keterangan :
A1 : Kolam berpenutup plastik bening dengan ketinggian air 15 cm B1 : Kolam berpenutup plastik biru dengan ketinggian air 15 cm C1 : Kolam tanpa penutup dengan ketinggian air 15 cm
A2 : Kolam berpenutup plastik bening dengan ketinggian air 35 cm B2 : Kolam berpenutup plastik biru dengan ketinggian air 35 cm C2 : Kolam tanpa penutup plastik dengan ketinggian air 35 cm
24 Gambar 17. Kurva nilai koefisien determinasi hasil validasi terkoreksi terhadap suhu pengamatan
25 27 29 31 33 35 37 39
25 27 29 31 33 35 37 39 T duga(oC)
T real(oC) A1
25 27 29 31 33 35 37 39
25 27 29 31 33 35 37 39 T duga(oC)
T real(oC) A2
25 27 29 31 33 35 37 39
25 27 29 31 33 35 37 39 T duga(oC)
T real(oC) B1
25 27 29 31 33 35 37 39
25 27 29 31 33 35 37 39 T duga(oC)
T real(oC) B2
25 27 29 31 33 35 37 39
25 27 29 31 33 35 37 39 T duga(oC)
T real(oC) C1
25 27 29 31 33 35 37 39
25 27 29 31 33 35 37 39 T duga(oC)
T real(oC) C2 R2=0.7904
R2=0.9279
R2=0.9129
R2=0.9071
R2=0.8650 R2=0.8416
25
4.5.2 Pendugaan Tanpa Koreksi
Pendugaan tanpa koreksi adalah tahap validasi yang dilakukan dengan menggunakan input dari hasil validasi data sebelumnya. Set data dan hasil validasi dapat dilihat pada Lampiran 17, 18, 19, 20, 21, dan 22. Hubungan antara hasil pengamatan dan pendugaan ANN terhadap output suhu air dengan menggunakan data validasi tertera pada Gambar 18.
Jika dilihat antara hasil pengamatan dan pendugaan ANN terhadap suhu air menghasilkan nilai koefisien determinasi (R2) A1 sebesar 60.8%, R2 A2 sebesar 42.3%, R2 B1 sebesar 79.2%, R2 B2 sebesar 48.1%, R2 C1 sebesar 76.9%, dan R2 C2 sebesar 21%. Dari nilai R2 yang diperoleh maka sistem ANN untuk A1,, B1, dan C1 telah dilatih dengan baik karena kemampuan variable bebas (x) dalam menjelaskan varians dari variable terikatnya (y) lebih dari 50%. Berbeda dengan A2, B2, danC2 yang bernilai kurang dari 50% yang berarti kontribusi x terhadap keragaman y hanya sebesar 42,3%, 48.1%, dan 21% dimana masih terdapat varians variable lain yang dijelaskan faktor lain. Kurva perbandingan antara hasil validasi dan hasil pengamatan dapat dilihat pada Gambar 19.
Dari grafik hubungan antara hasil pengamatan dan pendugaan ANN pada kolam A1, A2, B1, B2, C1 dan C2 hasil duga ANN dapat dikatakan cukup baik, akan tetapi perlu diperhatikan seberapa besar perbedaan suhu yang ditunjukkan. Seperti yang ditampilkan pada Tabel 7 meskipun persentase error tidak lebih dari 10%, namun maksimum error pendugaan antara data pengamatan dan data pendugaan bernilai lebih dari 2oC. Hasil eror ditampilkan dalam Lampiran 17, 18, 19, 20, 21, dan 22.
Tabel 7. Nilai error rata-rata dan error maksimum hasil perhitungan data tanpa koreksi
Kolam
Rata-rata (oC) (Tpengamatan-Tduga)
Maksimum (oC)
(Tpengamatan-Tduga) Error (%)
A1 1.767 5.13 6.04
A2 0.996 2.373 4.961
B1 0.861 2.827 6.843
B2 0.674 2.288 7.069
C1 1.358 3.21 4.923
C2 1.564 5.765 7.677
Gambar 18. Grafik perbandingan suhu duga dan suhu pengamatan tanpa koreksi 25
27 2931 33 35 3739 41
7 10 13 16 19
Suhu (oC)
Waktu (WIB)
25 27 29 31 33 35 37
7 10 13 16 19 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
25 27 29 31 33 35 37
7 10 13 16 19
Suhu (oC)
Waktu (WIB) Keterangan :
A1 : Kolam berpenutup plastik bening dengan ketinggian air 15 cm B1 : Kolam berpenutup plastik biru dengan ketinggian air
C1 : Kolam tanpa penutup dengan ketinggian air 15 cm
A2 : Kolam berpenutup plastik bening dengan ketinggian air 35 cm B2 : Kolam berpenutup plastik biru dengan ketinggian air 35 cm C2 : Kolam tanpa penutup plastik dengan ketinggian air 35 cm
. Grafik perbandingan suhu duga dan suhu pengamatan tanpa koreksi 19 22 1 4
Waktu (WIB)
T real
T duga A1
25 27 29 31 33 35
7 10 13 16 19 22 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
22 1 4 Waktu (WIB)
T real T duga
B1
25 27 29 31 33
7 10 13 16 19 22
Suhu (oC)
Waktu (WIB)
22 1 4 Waktu (WIB)
T real T duga
C1
25 27 29 31 33 35
7 10 13 16 19 22 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
A1 : Kolam berpenutup plastik bening dengan ketinggian air 15 cm B1 : Kolam berpenutup plastik biru dengan ketinggian air 15 cm C1 : Kolam tanpa penutup dengan ketinggian air 15 cm
A2 : Kolam berpenutup plastik bening dengan ketinggian air 35 cm B2 : Kolam berpenutup plastik biru dengan ketinggian air 35 cm C2 : Kolam tanpa penutup plastik dengan ketinggian air 35 cm
26 . Grafik perbandingan suhu duga dan suhu pengamatan tanpa koreksi
22 1 4 Waktu (WIB)
T real T duga
A2
22 1 4 Waktu (WIB)
T real T duga
B2
22 1 4 Waktu (WIB)
T real T duga
C2
Gambar 19. Kurva nilai koefisien determinasi hasil validasi tanpa 25
26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
25262728293031 T duga(oC)
T pengamatan(
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
25262728293031 T duga(oC)
T pengamatan(
R2= 0.792
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
25262728293031 T duga(oC)
T pengamatan(
R2=0.769 A1
B1
C1
. Kurva nilai koefisien determinasi hasil validasi tanpa koreksi terhadap suhu pengamatan 31323334353637383940
T pengamatan(oC)
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
2526272829303132 T duga(oC)
T pengamatan(
R2
31323334353637383940 T pengamatan(oC)
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
2526272829303132 T duga(oC)
T pengamatan(
R2=0.481
31323334353637383940 T pengamatan(oC)
=0.769
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
2526272829303132 T duga(oC)
T pengamatan ( R2=0.210
R2=0.608
A2
B2
C2
27 koreksi terhadap suhu pengamatan
323334353637383940 T pengamatan(oC)
2=0.423
323334353637383940 T pengamatan(oC)
323334353637383940 T pengamatan (oC)
28
4.6
Simulasi Penurunan Suhu Air yang Terlalu TinggiUntuk mengatasi permasalahan suhu diluar batas suhu optimum akibat penggunaan plastik seperti pada Gambar 11, maka dilakukan beberapa simulasi dengan melakukan teknik pergantian air, membuka tutup plastik, dan penggunaan aerasi.
4.6.1 Pergantian air
Data yang digunakan untuk simulasi penambahan air adalah data kolam B2. Pemilihan data ini didasarkan pada hasil validasi data dibandingkan dengan data pengamatan yang memiliki perbedaan tidak terlalu tinggi jika dibandingkan dengan data yang lain. Simulasi penambahan air menggunakan beberapa asumsi sebagai berikut:
a. Volume total air di dalam kolam 1300 liter
b. Pergantian air dilakukan selama 5 jam sebanyak 130 liter/jam c. Suhu air pengganti (air sumur) 27oC
Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :
()*+,-= (.*/01,
234+53− 6 = 274+6 − 57 Dimana :
Q adalah kalor yang dibutuhkan (J) m adalah massa benda (kg) c adalah kalor jenis (J/kgoC)
53 adalah suhu sebelum dilakukan pergantian air (oC) 57 adalah suhu air pengganti (27oC)
T adalah suhu air setelah dilakukan pergantian air (oC)
Benda yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Penambahan air dilakukan ketika suhu air lebih dari 30oC yaitu ketika pk.
10.00 sampai pk. 14.00 dan pk. 12.00 sampai pk. 16.00 . penambahan air dilakukan terus secara bertahap sampai pada saat suhu air mencapai suhu maksimum. Pergantian air bertahap setiap jam adalah 1/5 dari 50% volume awal air yang diganti. Data lengkap disajikan pada Lampiran 23. Setelah dilakukan pergantian air, selanjutnya data diduga menggunakan ANN dengan menggunakan input yang sama. Perhitungan pergantian air dilampirkan pada Lampiran 24. Berikut ini ditampilkan grafik perbandingan suhu sebelum dan sesudah dilakukan pergantian air. Grafik pembanding diperoleh dari hasil validasi ANN B2 tanpa koreksi dengan data masukan yang sama dengan hasil pengamatan di lapangan. Akan tetapi pergantian air ini mengakibatkan suhu pada saat malam hari menjadi semakin rendah.
29 Gambar 20. Grafik suhu air sebelum dan sesudah pergantian air
4.6.2 Buka tutup plastik kolam
Teknik selanjutnya yang digunakan untuk mengatasi kenaikan suhu yang terlalu tinggi pada siang hari adalah dengan cara membuka plastik penutup pada saat pk. 07.00 sampai pk. 16.00.
Harapannya suhu yang dihasilkan akan sama dengan suhu kolam yang terbuka. Data hasil pengamatan secara lengkap tampak pada Lampiran 25. Data suhu kolam pembanding dihasilkan dari proses validasi ANN berdasarkan kolam masing-masing. Berikut ini ditampilkan grafik perbandingan suhunya.
Gambar 21. Grafik perbandingan suhu kolam tertutup dan terbuka kolam A1 25
26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22 1 4 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
T tanpa pergantian air
T dengan pergantian air
0 5 10 15 20 25 30 35 40
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
T terbuka T tertutup
30 Gambar 22. Grafik perbandingan suhu kolam tertutup dan terbuka kolam A2
Gambar 23. Grafik perbandingan suhu kolam tertutup dan terbuka kolam B1
Gambar 24. Grafik perbandingan suhu kolam tertutup dan terbuka kolam B2
Dari grafik terlihat bahwa pada kolam A1 mampu menurunkan suhu air pada saat dilakukan pembukaan plastik. Berbeda dengan kolam A2, B1 dan kolam B2 mengalami kenaikan suhu dibandingkan pada saat dilakukan penutupan plastik. Karena pendugaan dilakukan tanpa koreksi sehingga hal ini dapat disebabkan karena data training sebelumnya telah menunjukkan tingkat akurasi
0 5 10 15 20 25 30 35 40
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
T terbuka T tertutup
0 5 10 15 20 25 30 35 40
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
T terbuka T tertutup
0 5 10 15 20 25 30 35 40
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
T terbuka T tertutup
31 yang rendah yang mengakibatkan data duga pada kolam menjadi lebih tinggi pada saat dilakukan pembukaan plastik.
4.6.3 Aerasi
Dalam kondisi nyata dimana dalam pemeliharaan ikan dalam kolam meliputi beberapa hal seperti pergantian air, kepadatan populasi, dan pemakaian aerasi. Oleh karena itu dilakukan pengamatan dengan menggunakan aerasi untuk membuktikan apakah akan berpengaruh terhadap suhu air kolam. Aerator yang digunakan adalah RS-390 dengan voltase 220V 50Hz, power 5W, dan output udara keluar dari batu aerasi 1.5 liter/menit. Hasil pengamatannya tampak pada Lampiran 26, 27, 28, dan 29. Grafik pembanding diperoleh dari hasil validasi ANN tanpa koreksi dengan data masukan yang sama dengan hasil pengamatan di lapangan. Berikut ini ditujukkan gambar grafik perbandingan suhu dengan menggunakan aerasi dan tanpa aerasi.
Gambar 25. Grafik perbandingan suhu dengan aerator dan tanpa aerator kolam A1
Gambar 26. Grafik perbandingan suhu dengan aerator dan tanpa aerator kolam A2 25
26 27 28 29 30 31 32 33 3435 36 37 38 39 40
7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22 1 4 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
aerator tanpa aerator
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22 1 4 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
aerator tanpa aerator
32 Gambar 27. Grafik perbandingan suhu dengan aerator dan tanpa aerator kolam B1
Gambar 28. Grafik perbandingan suhu dengan aerator dan tanpa aerator kolam B2
Dari hasil pengamatan dan hasil simulasi menggunakan ANN dapat dilihat bahwa terdapat sedikit pengaruh dari pemberian aerasi pada kolam. Pada kolam dengan ketinggian 15 cm dengan diberi aerasi memberikan pengaruh pada suhu maksimum yang menjadi lebih rendah daripada tanpa diberi aerasi. Sedangkan untuk kolam dengan ketinggian 35 cm suhu maksimumnya menjadi lebih tinggi jika dibandingkan dengan tanpa diberi aerasi. Hal ini dapat disebabkan pada kolam dengan ketinggian 15 cm sangat rentan terhadap perubahan suhu, sehingga dengan memberikan hembusan udara dari luar yang suhunya lebih rendah daripada suhu didalam memberikan pengaruh langsung terhadap suhu air didalamnya.
Dari hasil simulasi yang diperoleh, tindakan yang mampu mengatasi kenaikan suhu yang tinggi pada kolam berpenutup plastik adalah dengan menambahkan air pada saat suhu mulai mengalami kenaikan. Dibandingkan dengan kolam yang dilakukan pembukaan penutup pada siang hari yang suhunya tetap dipengaruhi oleh suhu udara lingkungan saja belum mampu memberikan perubahan penurunan yang signifikan. Sedangkan dengan memberikan aerasi pada kolam juga hanya sedikit berpengaruh pada penurunan suhu air, karena beberapa faktor seperti ketinggian dan peletakan batu aerasi dapat menyebabkan penyebaran suhu di dalam kolam tidak merata.
V. KESIMPULAN
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22 1 4
Suhu (oC)
Waktu (WIB)
aerator tanpa aerator
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
7 9 11131517192123 1 3 5 7 9 11131517192123 1 3 5 Suhu (oC)
Waktu (WIB)
aerator tanpa aerator
