SISTEM PENDETEKSI TINGKAT BAKU MUTU AIR LIMBAH MENGGUNAKAN TEKNOLOGI WIRELESS
SENSOR NETWORK
SKRIPSI
KRISNA MENEN 111402064
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
SISTEM PENDETEKSI TINGKAT BAKU MUTU AIR LIMBAH MENGGUNAKAN TEKNOLOGI WIRELESS
SENSOR NETWORK
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Teknologi Informasi
KRISNA MENEN 111402064
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : SISTEM PENDETEKSI TINGKAT BAKU MUTU AIR
LIMBAH MENGGUNAKAN TEKNOLOGI WIRELESS SENSOR NETWORK
Kategori : SKRIPSI
Nama : KRISNA MENEN
Nomor Induk Mahasiswa : 111402064
Program Studi : S1 TEKNOLOGI INFORMASI
Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2 Pembimbing 1
Baihaqi Siregar, S.Si., M.T Dr. Syahril Efendi, S.Si., M.IT NIP. 19790108 201212 1 002 NIP. 19671110 199602 1 001
Diketahui/disetujui oleh
Program Studi S1 Teknologi Informasi Ketua,
PERNYATAAN
SISTEM PENDETEKSI TINGKAT BAKU MUTU AIR LIMBAH MENGGUNAKAN TEKNOLOGI WIRELESS
SENSOR NETWORK
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.
Medan, April 2017
UCAPAN TERIMAKASIH
Segala puji dan syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan berkat-Nya yang melimpah sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer, Program Studi S1 Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
Skripsi ini penulis persembahkan kepada orangtua penulis, Bapak R. Kalaiwanen dan Ibu Parimala yang selalu memberikan doa, perhatian, semangat, kasih saying dan pengorbanan. Semoga Sang Hyang Widhi selalu memberikan kebahagian dan kesehatan kepada orangtua penulis. Terima kasih penulis ucapkan kepada kedua kakak penulis, Anil Ram, S.Kom dan Rathi Kawalthi yang selalu memberikan dukungan dan semangat, serta seorang adik Sasi Anand yang selalu menjadi penyemangat dalam pengerjaan skripsi ini.
Penulis menyedari bahwa penelitian ini tidak akan terwujud tanpa bantuan banyak pihak. Dengan kerendah hati, penulis ucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
2. Ketua dan Sekretaris Program Studi S1 Teknologi Informasi, Bapak Romi Fadillah Rahmat, B.Comp.Sc., M.Sc. dan Ibu Sarah Purnamawati, S.T., M.Sc. 3. Bapak Dr. Syahril Efendi, S.Si., M.IT. selaku Dosen Pembimbing 1 dan Bapak
Baihaqi Siregar, S.Si., M.T. selaku Dosen Pembimbing 2 yang bersedia meluangkan waktu, pikiran, saran dan kritiknya untuk penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Bapak Ainul Hizriadi, S.Kom., M.Sc. selaku Dosen Pembanding I dan Ibu Ulfi Andayani, S.Kom., M.Kom. selaku Dosen Pembanding II yang telah memberikan saran dan kritik dalam penyempurnaan skripsi ini.
5. Bapak Mohammad Fadly Syahputra, B.Sc., M.Sc.IT. selaku Dosen Pembimbing Akademik yang selalu memberikan saran dalam proses akademik penulis.
7. Keluarga Besar Penulis, Nenek N. Valiamal, paman A. Chandra Kumar, SE., M.B.A, paman A. Perkas, ST., M.B.A, bibi A. Krisni Wenny, S.Kom, bibi A. Rajis Pri, bibi R. Logambal, bibi R. Waijenti Mala, paman R. Madi, paman R. Elenggowen, bibi R. Solecana, paman R. Panir serta seluruh sepupuh dan keponakan yang tidak disebutkan namanya.
8. Teman-teman seperjuangan, A. Badril Azmi, S.Kom, M. Suryansyah Manik, S.Kom, Hanafiah Ismed Siregar, S.Kom, Deno Sumarta, S.Kom, M. Rizky Aulia, S.Kom, M. Rifky Aulia, S.Kom, Irzal Sofyan, S.Kom, Indera Surya, S.Kom, Ossie Zarina, S.Kom, Khairunnisa, Tifani Zatalini, S.Kom, Indi Andira Butar butar, S.Kom, Hariadi Ramadhana, S.Kom, Sylvi Evelyn, S.Kom, Erico, S.Kom, Roy P. Ginting, S.Kom, Environt Spratli Aritonang, Carmelo Tumanggor, Priyanka dan seluruh teman-teman angkatan 2011 Teknologi Informasi yang tidak disebutkan namanya.
9. Semua pihak yang terlibat langsung ataupun tidak langsung yang tidak dapat penulis ucapkan satu persatu yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini.
ABSTRAK
Air merupakan salah satu sumber daya alam terpenting bagi makhluk hidup. Kualitas air pada suatu kawasan perairan dipengaruhi oleh air limbah yang ikut terlarut di dalamnya. Karena itu air limbah yang akan dibuang ke perairan haruslah memenuhi nilai baku mutu yang baik. Untuk mengetahui nilai baku mutu yang ada pada air limbah diperlukan uji laboratorium yang memerlukan waktu tidak cepat dan biaya yang besar. Oleh karena itu diperlukan solusi untuk mendeteksi nilai baku mutu pada air limbah secara realtime dengan waktu lebih cepat dan biaya lebih murah. Sistem pendeteksi tingkat baku mutu air limbah yang dibangun ini menggunakan Waspmote main board sebagai mikrokontroler dan smart water sensor sebagai shield, yang dihubungkan dengan sensor pH, sensor konduktivitas, sensor oksigen terlarut, dan sensor suhu air. Semuanya diletakkan pada wadah yang berisi air limbah. Sedangkan untuk jalur komunikasi digunakan modul 3G untuk pengiriman data ke server. Sebelum proses pengambilan data dilakukan, terlebih dahulu dilakukan kalibrasi terhadap sensor yang digunakan, yaitu penyesuaian data voltase sensor ke nilai masing-masing sensor terbaca. Data mentah yang diperoleh dari sensor akan disimpan ke database untuk kemudian direpresentasikan dalam bentuk grafik pada dashboard berbasis web. Sistem akan mengirimkan notifikasi kepada pengguna saat tercapai ambang batas yang telah ditentukan untuk masing-masing parameter pengecekan air limbah yang tidak sesuai dengan nilai baku mutu. Adapun nilai rata-rata pH dalam waktu 12 jam untuk air hulu, air pertengahan, dan air pantau masing-masing adalah 7.5, 7.7, dan 7. Nilai rata-rata konduktivitas masing-masing adalah 201.5mmhos/cm, 122.6mmhos/cm, dan 866.5mmhos/cm. Nilai rata-rata oksigen terlarut masing-masing adalah 56.5%, 64.9%, dan 36.1%. Sedangkan nilai rata-rata suhu air masing-masing adalah 30.7oC, 30.6oC, dan 30.8oC.
DETECTION SYSTEM QUALITY STANDARD OF WASTEWATER USING
WIRELESS TECHNOLOGY SENSOR NETWORK
ABSTRACT
Water is one of the most important natural resources for living things. Water quality in a water area is influenced by waste water that dissolves in it. Therefore, waste water to be discharged into the waters must meet the value of good quality standards. To find out the value of existing quality standards in waste water required laboratory tests that require time is not fast and the cost is great. Therefore a solution is needed to detect the value of quality standards in wastewater in realtime with faster time and cheaper cost. The wastewater quality standard detection system built using ispmote main board as microcontroller and smart water sensor as shield, which is connected with pH sensor, conductivity sensor, dissolved oxygen sensor, and water temperature sensor. Everything is put on containers containing wastewater. As for the communication lines used 3G module for sending data to the server. Before the data retrieval process is done, firstly done calibration to the sensor used, that is adjustment of sensor voltage data to the value of each sensor read. The raw data obtained from the sensor will be saved to the database and then represented in graphical form on the web-based dashboard. The system will send notification to the user when the specified threshold is reached for each parameter of wastewater check that is not in accordance with the quality standard. The mean values of pH within 12 hours for upstream, mid, and water waters respectively were 7.5, 7.7, and 7. The mean value of conductivity was 201.5mmhos / cm, 122.6mmhos / cm, respectively, and 866.5mmhos / cm. The mean values of dissolved oxygen were 56.5%, 64.9%, and 36.1%, respectively. While the average value of each water temperature is 30.7oC, 30.6oC, and 30.8oC.
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN iii
PERNYATAAN iv
UCAPAN TERIMA KASIH v
ABSTRAK vii
1.5 Manfaat Penelitian 3
1.6 Metodologi 4
1.7 Sistematika Penulisan 5
BAB 2 LANDASAN TEORI 6
2.1 Air 6
2.2 Limbah 6
2.3 Baku Mutu 7
2.4 Perangkat Keras (Hardware) 8
2.4.1 Sensor derajat keasaman (pH) 8
2.4.2 Sensor suhu 9
2.4.3 Sensor konduktivitas 10 2.4.4 Sensor oksigen terlarut 11
2.4.5 Waspmote main board 12
2.4.6 Smart water board 13
2.5 Wireless Sensor Network (WSN) 14 2.5.1 Definisi wireless sensor network 14
2.6 Internet Of Things 14
2.6.1 Pengertian internet of things 14
2.6.2 Protokol HTTP 14
2.7 Penelitian Terdahulu 15
BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN 18
3.1 Arsitektur Umum 18
3.2 Data yang Digunakan 21
3.2.1 Kalibrasi Sensor 22
3.3 Sistem Pendeteksian dan Notifikasi Tingkat Baku Mutu Air
Limbah 24
3.3.1 Sistem pendeteksian 24
3.3.2 Notifikasi tingkat baku mutu air limbah 25
3.4 Perancangan Perangkat Keras 29
3.4.1 Perancangan modul 3G, baterai dan waspmote main
board 29
3.4.2 Perancangan sensor ph, sensor konduktivitas, sensor suhu, sensor oksigen terlarut, smart water board
dan waspmote main board 29
3.5 Perancangan Sistem 30
3.5.1 Use case diagram 30
3.5.2 Perancangan database 33 3.5.3 Rancangan tampilan antarmuka pengguna 33
BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 41
4.1 Implementasi Sistem 41
4.1.1 Spesifikasi perangkat keras dan perangkat lunak
yang digunakan 41
4.1.2 Implementasi perancangan antarmuka 41
4.2 Pengujian Kinerja Sistem 50
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 57
5.1 Kesimpulan 57
DAFTAR PUSTAKA 59 LAMPIRAN
1 Perbandingan Nilai pH 61
2 Perbandingan Nilai Suhu Air 62
3 Perbandingan Nilai Konduktivitas 63
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1. Klasifikasi Nilai Skor Parameter-Parameter Kualitas Air 7
Tabel 2.2. Penelitian Terdahulu 16
Tabel 3.1. Deskripsi Use Case Sistem Pendeteksi Tingkat Baku Mutu 31
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Sensor pH 9
Gambar 2.2. Sensor Suhu 9
Gambar 2.3. Sensor Konduktivitas 10
Gambar 2.4. Sensor Oksigen Terlarut 11
Gambar 2.5. Waspmote Main Board 12
Gambar 2.6. Smart Water Board 13
Gambar 2.7. Waspmote 3G Module 13
Gambar 3.1. Arsitektur Umum 18
Gambar 3.2. Proses Umum Kalibrasi Sensor 21
Gambar 3.3. Pemasangan Sensor pH dan Suhu 22
Gambar 3.4. Pemasangan Sensor Konduktivitas 23
Gambar 3.5. Pemasangan Sensor Oksigen Terlarut 24
Gambar 3.6. Sistem Notifikasi Sensor pH 26
Gambar 3.7. Sistem Notifikasi Sensor Konduktivitas dan Suhu 27 Gambar 3.8. Sistem Notifikasi Sensor Oksigen Terlarut dan Kapasitas Baterai 28 Gambar 3.9. Perancangan Waspmote Main Board, Baterai dan Modul 3G 29 Gambar 3.10. Perancangan Waspmote Smart Water Sensor 30 Gambar 3.11. Use Case Sistem Pendeteksi Tingkat Baku Mutu 31
Gambar 3.12. Rancangan Halaman Login 34
Gambar 3.13. Rancangan Halaman Utama 35
Gambar 3.14. Rancangan Halaman Notification 36
Gambar 3.15. Rancangan Halaman Setting Limit 37
Gambar 3.16. Rancangan Halaman Conductivity Sensor, pH Sensor dan Dissolved
Oxygen Sensor 38
Gambar 3.17. Rancangan Halaman Temperature Sensor 39
Gambar 3.18. Rancangan Halaman Report 39
Gambar 4.1. Halaman Login 42
Gambar 4.3. Halaman Setting Limit 44
Gambar 4.4. Halaman Notification 45
Gambar 4.5. Halaman Conductivity Sensor 45
Gambar 4.6. Halaman Dissolved Oxygen Sensor 46
Gambar 4.7. Halaman pH Sensor 46
Gambar 4.8. Halaman Temperature Sensor 47
Gambar 4.9. Halaman Report 47
Gambar 4.10. Tampilan Data pH, Konduktivitas, Oksigen Terlarut dan Suhu
Air Limbah 48
Gambar 4.11. Tampilan Cetak Laporan 49
Gambar 4.12. Tampilan Popup Notifikasi Deteksi Baku Mutu Air Limbah 49
Gambar 4.13. Tampilan Halaman Notification 50
Gambar 4.14. Pengujian Air Limbah 51
Gambar 4.15. Perbandingan Nilai pH 52
Gambar 4.16. Perbandingan Nilai Suhu Air 53
Gambar 4.17. Perbandingan Nilai Konduktivitas 54
