Pengembangan Aplikasi Android untuk Rekomendasi Penyiraman Cerdas Berbasis IoT dengan Metode Fuzzy C-Means dan Jaringan Saraf Tiruan

Authors

  • Syafei Karim Politeknik Pertanian Negeri Samarinda
  • Dian Ahkam Sani Universitas Merdeka Pasuruan

DOI:

https://doi.org/10.30736/jti.v11i02.1657

Keywords:

Fuzzy C-Means, Jaringan Saraf Tiruan, TensorFlow, Internet of Things (IoT), Android

Abstract

Pengelolaan irigasi yang efisien sangat penting untuk mengoptimalkan penggunaan air dan menjaga kondisi tanah yang mendukung pertumbuhan tanaman. Meskipun banyak model kecerdasan buatan telah dikembangkan, sistem konvensional kerap kesulitan menggeneralisasi rekomendasi karena mengabaikan ambiguitas dan tumpang tindih (overlapping) pola data lingkungan. Penelitian ini secara eksplisit berkontribusi pada pengembangan sistem rekomendasi penyiraman hibrida (hybrid) berbasis edge-computing, yang mengintegrasikan pelabelan otomatis Fuzzy C-Means (FCM) dengan prediksi Jaringan Saraf Tiruan (JST) pada aplikasi Android. Sistem ini memproses kumpulan dataset berjumlah 96.547 sampel yang diperoleh dari empat parameter sensor yaitu intensitas cahaya, suhu udara, kelembapan udara, dan kelembapan tanah. Melalui metode FCM, data lingkungan tersebut diurai secara objektif ke dalam empat kelas kondisi, yaitu: 0, 1, 2, dan 3. Untuk memastikan keandalan model, tahap evaluasi dilakukan menggunakan metode Confusion Matrix dalam skema pengujian 5-Fold Cross Validation (k=5). Pada setiap iterasi pengujiannya, dataset dibagi menjadi 80% data latih dan 20% data uji. Hasil eksperimen menunjukkan performa model yang luar biasa stabil dengan rata-rata akurasi sebesar 98,85%, presisi 98,23%, recall 97,48%, dan F1-Score 97,78%. Setelah hasil pengujian model, model JST dikonversi menjadi TensorFlow Lite (TFLite) dan diintegrasikan secara real-time ke dalam aplikasi perangkat seluler Android. Secara praktis, sistem ini memetakan keempat prediksi kelas lingkungan tersebut ke dalam tiga perilaku penyiraman: tanpa penyiraman (menggabungkan kelas 0 dan 3 yang memiliki karakteristik kebutuhan air serupa), penyiraman volume sedang, dan penyiraman volume tinggi. Hasil penelitian ini membuktikan bahwa pendekatan hibrida FCM dan JST yang diusulkan sangat efisien sebagai sistem pendukung keputusan irigasi dalam pertanian presisi. Penelitian lanjutan dapat difokuskan pada perluasan volume dataset serta integrasi langsung terhadap perangkat keras penyiraman berbasis Internet of Things (IoT).

 

Downloads

Download data is not yet available.

References

[1] Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), The Future of Food and Agriculture - Trends and Challenges. Rome, 2017.

[2] M. E. Gabr, A. Awad, and H. N. Farres, “Irrigation Water Management in a Water-Scarce Environment in the Context of Climate Change,” Water Air Soil Pollut., vol. 235, no. 2, p. 127, Feb. 2024, doi: 10.1007/s11270-024-06934-8.

[3] E. Bwambale, F. K. Abagale, and G. K. Anornu, “Data-Driven Model Predictive Control for Precision Irrigation Management,” Smart Agricultural Technology, vol. 3, p. 100074, Feb. 2023, doi: 10.1016/j.atech.2022.100074.

[4] M. Anil Chougule and A. S. Mashalkar, “A Comprehensive Review of Agriculture Irrigation using Artificial Intelligence for Crop Production,” in Computational Intelligence in Manufacturing, Elsevier, 2022, pp. 187–200. doi: 10.1016/B978-0-323-91854-1.00002-9.

[5] A. Younes, Z. E. A. Elassad, O. El Meslouhi, D. E. A. Elassad, and E. Abdel Majid, “The Application of Machine Learning Techniques for Smart Irrigation Systems: A Systematic Literature Review,” Smart Agricultural Technology, vol. 7, p. 100425, Mar. 2024, doi: 10.1016/j.atech.2024.100425.

[6] J. Angelin Blessy and A. kumar, “Smart Irrigation System Techniques using Artificial Intelligence and IoT,” in 2021 Third International Conference on Intelligent Communication Technologies and Virtual Mobile Networks (ICICV), IEEE, Feb. 2021, pp. 1355–1359. doi: 10.1109/ICICV50876.2021.9388444.

[7] I. W. Widayat, A. A. Arsyad, A. J. Mantau, Y. Adhitya, and M. Köppen, “Fuzzy Methods in Smart Farming: A Systematic Review,” Informatica, pp. 1–37, Dec. 2024, doi: 10.15388/24-INFOR579.

[8] M. Benzaouia, B. Hajji, A. Mellit, and A. Rabhi, “Fuzzy-IoT Smart Irrigation System for Precision Scheduling and Monitoring,” Comput. Electron. Agric., vol. 215, p. 108407, Dec. 2023, doi: 10.1016/j.compag.2023.108407.

[9] R. S. Krishnan et al., “Fuzzy Logic based Smart Irrigation System using Internet of Things,” J. Clean. Prod., vol. 252, p. 119902, Apr. 2020, doi: 10.1016/j.jclepro.2019.119902.

[10] A. A. Baradaran and M. S. Tavazoei, “Fuzzy System Design for Automatic Irrigation of Agricultural Fields,” Expert Syst. Appl., vol. 210, Dec. 2022, doi: 10.1016/j.eswa.2022.118602.

[11] M. Del-Coco, M. Leo, and P. Carcagnì, “Machine Learning for Smart Irrigation in Agriculture: How Far along Are We?,” Information, vol. 15, no. 6, May 2024, doi: 10.3390/info15060306.

[12] A. K. Jain, “Data Clustering: 50 Years Beyond K-Means,” Pattern Recognit. Lett., vol. 31, no. 8, pp. 651–666, Jun. 2010, doi: 10.1016/j.patrec.2009.09.011.

[13] J. C. Bezdek, R. Ehrlich, and W. Full, “FCM: The Fuzzy C-Means Clustering Algorithm,” Comput. Geosci., vol. 10, no. 2–3, pp. 191–203, Jan. 1984, doi: 10.1016/0098-3004(84)90020-7.

[14] A. M. Anter, A. E. Hassenian, and D. Oliva, “An Improved Fast Fuzzy C-Means using Crow Search Optimization Algorithm for Crop Identification in Agricultural,” Expert Syst. Appl., vol. 118, pp. 340–354, Mar. 2019, doi: 10.1016/j.eswa.2018.10.009.

[15] Y.-P. Huang, T.-H. Wang, and H. Basanta, “Using Fuzzy Mask R-CNN Model to Automatically Identify Tomato Ripeness,” IEEE Access, vol. 8, pp. 207672–207682, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3038184.

[16] Y. LeCun, Y. Bengio, and G. Hinton, “Deep Learning,” Nature, vol. 521, no. 7553, pp. 436–444, May 2015, doi: 10.1038/nature14539.

[17] I. Goodfellow, Y. Bengio, and A. Courville, Deep Learning. Cambridge: The MIT Press, 2016.

[18] N. Kumar, “Android Usage Statistics 2025: Devices & Market Share.” Accessed: Apr. 05, 2025. [Online]. Available: https://www.demandsage.com/android-statistics/

[19] Z. Lin and Y. Chen, “A Novel Multi-view Fuzzy Clustering Algorithm Based on Fuzzy C-Means,” 2023, pp. 47–60. doi: 10.1007/978-981-99-7869-4_4.

[20] V. S. Reddy Poli, “Fuzzy C-Means and Fuzzy K-Means Algorithms using Fuzzy Functional Dependencies,” in 2022 International Conference on Fuzzy Theory and Its Applications (iFUZZY), IEEE, Nov. 2022, pp. 1–5. doi: 10.1109/iFUZZY55320.2022.9985227.

[21] B. Choudhary and V. Saxena, “Clustering of Agriculture Data through Fuzzy C-Means Technique,” African Journal of Biological Sciences BanshidharChoudhary/Afr.J.Bio.Sc, vol. 6, no. 13, pp. 3312–3329, 2024, doi: 10.48047/AFJBS.6.13.2024.

Downloads

Published

2026-09-18

How to Cite

Karim, S., & Sani, D. A. (2026). Pengembangan Aplikasi Android untuk Rekomendasi Penyiraman Cerdas Berbasis IoT dengan Metode Fuzzy C-Means dan Jaringan Saraf Tiruan. Joutica, 11(02), 159–174. https://doi.org/10.30736/jti.v11i02.1657

Issue

Section

Articles