23
25
Aryuanto Soetedjo
1*, Evy Hendriarianti
21Program Studi Teknik Elektro, Institut Teknologi Nasional, Malang, Indonesia 2Program Studi Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Nasional, Malang, Indonesia
* Penulis Korespodensi : aryuanto@lecturer.itn.ac.id
Abstrak
Kegiatan pengabdian kepada masyarakat ini bertujuan untuk memberikan solusi kepada pengelola Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Komunal Tirta Rona Tlogomas Kota Malang dalam melakukan monitoring kualitas air limbah secara real-time. Sistem monitoring IPAL yang dibuat menggunakan teknologi Internet of Things (IoT) berupa aplikasi Blynk yang dipasang di Smartphone. Dengan aplikasi monitoring ini, pengelola IPAL dapat memonitor parameter IPAL seperti Biological Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), Total Suspended Solids (TSS), Dissolv3ed Oxygen (DO), Nitrat, Amoniak, dan Fosfat secara real-time, sehingga proses pemeliharaan IPAL dapat segera dilakukan jika parameter tersebut melampui batas ambang yang ditentukan. Dengan demikian, kinerja IPAL selalu dapat dipertahankan sesuai dengan standar yang berlaku. Sehubungan dengan masa pandemi Covid-19 yang tidak memungkinkan pemasangan peralatan sensor di lokasi IPAL, maka pelaksanaan kegiatan pengabidan kepada masyarakat ini difokuskan pada pembuatan program aplikasi IoT yang menggunakan data model real-time dari hasil penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya. Penggunaan model real-time ini memungkinkan pengguna untuk menjalankan aplikasi monitoring IPAL seperti pada kondisi sebenarnya. Dari hasil pengenalan aplikasi ke mitra yang dilakukan secara daring, diperoleh hasil bahwa aplikasi monitoring IPAL ini mempunyai fitur dan fungsi yang dibutuhkan oleh mitra dan cukup praktis digunakan untuk proses monitoring air limbah.
Kata kunci: IPAL Komunal, IoT, Aplikasi Blynk, Monitoring real-time
Abstract
This community service activity aims to offer a solution to the manager of the Tirta Rona Wastewater Treatment Plant (WWTP) at Tlogomas Malang for monitoring the wastewater quality in real-time. The developed monitoring system employs the Internet of Things (IoT) technology called the Blynk application that is run on a smartphone. Using this application, the WWTP manager could monitor the parameters of the WWTP such as Biological Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), Total Suspended Solids (TSS), Dissolv3ed Oxygen (DO), Nitrate, Ammonia, and Phosphate in real-time, thus the maintenance of WWTP can alue is below than a threshold. Therefore the performance of the WWTP can always be maintained according to the standard. Due to the situation of the
Covid-this community service activity is focused on the development of the IoT application using the real-time data model obtained from the previous research. Using the real-time model, the user may run the monitoring application in real-time similar to the real implementation. From the dissemination of the application to the user which is conducted online, it is obtained that the developed monitoring application is satisfied with used practically for wastewater monitoring.
1. PENDAHULUAN
Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Komunal merupakan unit pengolahan limbah domestik yang dikelola secara mandiri oleh mayarakat. IPAL Komunal Tirta Rona merupakan salah satu IPAL Komunal di Kota Malang yang berlokasi di Jalan Tlogomas, Kota Malang. Berdasarkan hasil kajian yang dilakukan oleh Hendriarianti dkk. (2015), kualitas parameter efluen IPAL seperti Biological Oxygen Demand (BOD) dan Chemical Oxygen Demand COD melebihi batas ambang yang ditentukan.
Salah satu faktor penyebab rendahnya kinerja pengolahan IPAL tersebut adalah sistem pemeliharaan yang belum terkelola dnegan baik. Selama ini pemeliharaan IPAL dilakukan secara rutin tanpa melakukan pemantauan kondisi parameter efluen setiap saat (setiap hari). Sehingga diperlukan suatu sistem monitoring untuk dapat memantau kualitas efluen setiap saat secara real-time yang memudahkan pengelola mengambil tindakan yang diiperlukan.
Beberapa sistem yang sudah dikembangkan untuk monitoring IPAL secara real-time dijelaskan sebagai berikut. Sistem pemantauan IPAL secara terpusat berbasis Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) dikembangkan oleh Humoreanu dan Nascu (2012) yang digunakan untuk memonitor pH, Total Suspended Solids (TSS), Dissolved Oxygen (DO), dan COD air limbah. Mien dan Tiem (2019) mengembangkan sistem monitoring pH, suhu, COD, dan TSS air limbah pabrik berbasis web menggunakan komunikasi nirkabel (WiFi).
Hafiidhudin dkk. (2018) mengembangkan purwarupa sistem monitoring berbasis mikrokontroler dan Internet of things (IoT) untuk memonitor pH dan kekeruhan (turbidity) air limbah. Sitem sejenis juga dikembangkan oleh Rezwan dkk. (2019). Purwarupa sistem monitoring air limbah di industri menggunakan IoT yang dapat memonitor alkohol, suhu, amoniak, dan pH dikembangkan oleh Maulana dan Hirawan (2019). Berdasarkan kajian pustaka di atas dan melihat kondisi di lapangan, serta perkembangn teknologi saat ini, maka Tim Abdimas ITN Malang menawarkan solusi sistem monitoring IPAL Komunal Tirta Rona Tlogomas berbasis IoT menggunakan aplikasi Blynk yang dapat dijalankan di Smartphone Android. Aplikasi Blynk merupakan aplikasi IoT yang mudah dikembangkan dan digunakan, seperti untuk mengendalikan lengan robot (Zaydi dkk., 2019), sistem penyiram tanaman otomatis (Waworundeng dkk., 2018), sistem monitoring kualitas air tambak udang (Pauzi dkk., 2017), sistem kendali suhu dan kelembaban kandang ayam (Puspasari dkk., 2018).
Makalah ini membahas kegiatan pengabdian kepada masyarakat yang mengenalkan teknologi IoT untuk memonitor kualitas air limbah secara real-time kepada pengelola IPAL. Dengan sistem monitoring ini diharapkan pengelola dapat mengetahui kondisi kualitas air limbah setiap saat sehingga dapat segera mengambil langkah-langkah yang diperlukan untuk pemeliharaan dan langkah antisipasi lainnya.
Sehubungan dengan masa Pandemik Covid-19, maka kegiatan yang dilakukan disesuaikan dengan kondisi pandemi. Sehingga aplikasi monitoring air limbah yang dibuat masih menggunakan data dari model (belum menggunakan data dari sensor sebenarnya). Walaupun menggunakan data dari model, model yang digunakan adalah model yang diimplementasikan pada sistem mikrokontroler secara real-time, sehingga aplikasi monitoring sudah dapat berjalan secara real-time, seperti pada kondisi sebenarnya. Pengenalan dan sosialisasi aplikasi ke pengguna (mitra) juga dilakukan sesuai protokol Covid-19, yaitu secara daring melalui pembuatan video tutorial yang dibagikan di aplikasi WhatsApp.
2. METODE
2.1 Rancangan Kegiatan Masa Pandemi Covid-19 Dengan adanya pandemi Covid-19 yang dimulai bulan Maret 2020, maka tim melakukan kajian untuk menyesuakan kegiatan pengabdian kepada masyarakat yang sesuai dengan kondisi pandemi. Dari hasil diskusi dan dengan mempertimbangkan kondisi yang ada, maka kegiatan yang dilakukan difokuskan pada pembuatan aplikasi IoT Blynk dan sosialisasi ke pengguna secara daring. Karena kondisi pandemi yang tidak memungkinkan untuk melakukan pemasangan sensor parameter kualitas air di lokasi IPAL, maka data parameter IPAL disimulasikan secara real-time menggunakan model yang diimplementasikan pada sistem mikrokontroler. Penggunaan model real-time yang dapat diintegrasikan dengan sistem IoT ini mengacu pada hasil penelitian dari anggota tim (Soetedjo dan Sulistiawati, 2020).
2.2 Perancangan Sistem IoT Monitoring IPAL Rancangan sistem IoT untuk monitoring IPAL diperlihatkan pada Gambar 1. Seperti terlihat pada gambar, model IPAL Tirta Rona Tlogomas diimplementasikan pada sebuah mikrokontroler Arduino Nano 33 IoT. Mikrokontroler Arduino Nano 33 IoT ini dilengkapi dengan modul WiFi, sehingga dapat terhubung dengan Blynk cloud server melalui WiFi Access Point. Data parameter IPAL yang dimodelkan di Arduino Nano 33 IoT selanjutnya dikirimkan ke Blynk cloud server dan dapat diakses melaului aplikasi Blynk yang dipasang di Smartphone.
Gambar 1. Sistem IoT Untuk Monitoring IPAL 2.3 Pembuatan Model IPAL
Model IPAL menggunakan data dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Hendriarianti dan Kartika (2016), dimana data ini merupakan data parameter kualitas air limbah di IPAL yang terdiri dari Unit Anaerobic Digester, Unit Sedimentasi, Unit Fitoremediasi, dan Unit Aerobic Filter seperti terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Skema IPAL Komunal Tlogomas Sedangkan parameter IPAL yang dimodelkan adalah BOD, COD, TSS, Nitrat, Amoniak, dan Fosfat total. Karena pengambilan data parameter IPAL tersebut (Hendriarianti dan Kartika, 2016) dilakukan setiap tujuh hari, maka diperlukan model matematika yang dapat digunakan untuk menghitung nilai parameter IPAL setiap hari. Pemodelan matematika ini dilakukan dengan menggunakan polynomial fit dari data yang tersedia pada hari ke-0, ke-7, dan ke-14.
2.4 Pembuatan Program Aplikasi IoT Monitoring IPAL
Hasil pemodelan IPAL yang diperoleh seperti tersebut di atas diimpementasikan ke Arduino Nano 33 IoT menggunakan perangkat lunak Arduino IDE dengan bahasa pemrograman C++. Selain implementasi model IPAL, dilakukan juga pembuatan program IoT di
Arduino Nano 33 IoT untuk mengirimkan data hasil perhitungan model IPAL ke Blynk cloud server. Pembuatan aplikasi tampilan IoT dilakukan dengan menggunakan aplikasi Blynk yang sudah diunduh dan dipasang di Smartphone. Pembuatan aplikasi ini meliputi pembuatan tampilan halaman depan dan halaman setiap unit IPAL (Unit Anaerobic Digester, Unit Sedimentasi, Unit Fitoremediasi, dan Unit Aerobic Filter), serta tampilan nilai parameter di setiap unit tersebut. Hasil pengukuran parameter IPAL dinyatakan dalam dua jenis tampilan, yaitu tampilan nilai saat itu (real-time) berupa gambar meteran nilai (gauge) dan tampilan nilai history berupa grafik.
2.5 Pembuatan Video Tutorial Aplikasi IoT Monitoring IPAL
Aplikasi IoT ini menggunakan aplikasi Bynk-IoT for Arduino ESP8266/32 Raspberry Pi yang dapat diunduh dari Playstore di Smartphone Android, sehingga mitra dapat dapat melakukan proses mengunduh, memasang, dan mengoperasikan aplikasi secara mandiri. Untuk mempermudah mitra melakukan proses tersebut tanpa didampingi secara langsung (yang tidak memungkinkan dilakukan pada masa pandemi ini), maka diperluakan pembuatan video tutorial aplikasi IoT Monitoring IPAL. Video tutorial ini selanjutnya dikirimkan secara daring ke mitra melalui WhatsApp.
Skenario dalam video tutorial ini meliputi proses unduh aplikasi Blynk dan cara pengoperasian aplikasi. Pembuatan video tutorial menggunakan aplikasi Screen Recorder XRecoder yang dapat merekam aktifitas layar Smartphone dan suara penutur.
2.6 Pengenalan Aplikasi IoT Monitoring IPAL ke Mitra
Pengenalan aplikasi IoT Monitoring IPAL kepada mitra disampaikan melalui aplikasi WhatsApp dengan menyampaikan informasi tentang aplikasi dan video tutorial, serta permohonan pengisian umpan balik itra setelah menggunakan aplikasi tersebut. Kuesioner umpan balik juga dilakukan secara daring (Google form), sehingga semua aktifitas dapat dilakukan secara daring melalui Smartphone mitra.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Program Aplikasi IoT Monitoring IPAL
Gambar 3 memperlihatkan tampilan halaman depan aplikasi Blynk untuk monitoring IPAL. Pada halaman ini ditampilkan sekilas informasi tentang aplikasi (gambar sebelah kiri) dan peta lokasi IPAL (gambar sebelah kanan). Gambar di sebelah kanan adalah tampilan di halaman depan ketika layar digulung (scroll) ke bawah.
Model IPAL Tlogomas (Arduino Nano 33 IoT)
WiFi Access Point Blynk Cloud server Blynk Apk (Smartphone
)
Blynk Apk (Smartphone)
Anaerobic Digester Tank Sedimentation Pond Sludge Drying Bed Phytoremediation Pond Aerobic FilterGambar 3. Tampilan Halaman Depan Gambar 4 memperlihatkan tampilan halaman Unit Anaerobic Digester, dimana terdapat gambar gauge meter yang menampilkan nilai BOD, COD, Nitrat dan TSS secara real-time. Sedangkan gambar grafij merah dan hijau menunjukkan history dari parameter BOD dan COD.
Gambar 4. Tampilan Halaman Unit Anaerobic Digester 3.2 Video Tutorial Aplikasi IoT Monitoring IPAL Seperti disebutkan sebelumnya, video tutorial dibuat langusng dari Smartphone dengan memanfaatkan aplikasi Screen Recorder. Proses pembuatan video ini
dapat dilihat dari tangakpan layar (screenshot) seperti terlihat pada Gambar 5, di mana di bagian bawah layar terlihat status perekaman.
Gambar 5. Tangkapan Layar Proses Pembuatan Video Tutorial.
3.3 Hasil Pengenalan Aplikasi IoT Monitoring IPAL ke Mitra
Pengenalan aplikasi IoT monitoring IPAL kepada mitra yang meliputi penyampaian informasi dan pengiriman video tutorial dilakukan melalui WhatsApp, di mana tangkapan layar proses komunikasi ini diperlihatkan pada Gambar 6. Tampilan QR Code pada Gambar 6 kode akses yang digunakan oleh mitra untuk menjalankan aplikasi monitoring IPAL.
Gambar 6. Tangkapan Layar Proses Komunikasi dengan Mitra Menggunakan WhattApp
Hasil umpan balik mitra setelah menggunakan aplikasi monitoring IPAL ini diperoleh dari isian kuesioner seperti terlihat pada Tabel 1. Dari tabel tersebut terlihat bahwa aplikasi monitoring IPAL ini cukup praktis
digunakan. Mitra juga dapat mengetahui dengan baik fungsi dari aplikasi.
Sedangkan beberapa kekurangan adalah mitra masih merasa agak kesulitan dalam mengoperasikan aplikasi, dan kesulitan dalam proses unduh aplikasi, dan kadang prosenya lambat.
Tabel 1. Hasil Umpan Balik Mitra
Timestamp 11/5/2020 19:46:37 Nama Drs. AGUS GUNARTO EP.
MM.
Email agusgunartoep@gmail.com
Apakah saudara mengetahui tentang APLIKASI MONITORING ONLINE IPAL KOMUNAL?
YA
Bila jawaban saudara YA, apakah saudara mengetahui manfaatnya?
YA
Bila jawaban saudara YA, sebutkan manfaat APLIKASI MONITORING ONLINE IPAL KOMUNAL
UNTUK MENGETAHUI KADAR KANDUNGAN PENCEMARAN BAIK BOD, COD, DLL.
Apakah saudara sudah mengunduh aplikasi ini?
YA
Bila jawaban saudara YA, apakah saudara mengalami kesulitan saat mengunduh aplikasi tersebut?
TIDAK
Bila jawaban saudara YA, sebutkan kesulitan saudara saat mengunduh aplikasi ini
SUDAH TAHU CARANYA MENCOBA TERUS
Setelah mengunduh aplikasi ini,apakah saudara mengalami kesulitan dalam
mengoperasikan?
AGAK
Sebutkan kesulitan saat mengoperasikan aplikasi ini
WAKTU MENDONLUT
Apakah informasi yang disajikan dalam aplikasi ini sudah sesuai dengan kebutuhan saudara?
YA
Bila tidak, sebutkan informasi yang ingin ditambahkan dan informasi yang tidak perlu ditambahkan dalam aplikasi ini
MENCARI SISTEM YG TERMUDAH
Berikan masukan saudara untuk tampilan aplikasi ini
MENAMPILKAN YG MUDA DIAKSES
Berikan masukan saudara untuk proses unduh aplikasi ini
HANYA KADANG SERING LAMBAT
Berikan masukan saudara untuk proses operasi aplikasi ini
CUKUP PRAKTIS
Berikan masukan saudara terhadap aplikasi ini sesuai dengan keinginan saudara sebagai pengelola IPAL Komunal TIRTA RONA Tlogomas Kota Malang
LEBIH MUDA DAN TIDAK RUMIT
4. KESIMPULAN
Pemeliharaan IPAL Komunal merupakan salah satu aktifitas yang penting dilakukan untuk menjaga kualitas air limbah supaya memenuhi standar yang telah ditentukan. Proses pemeliharaan yang dilakukan secara berkala seringkali tidak efektif karena penurunan kualitas air limbah dapat terjadi lebih cepat dari jadwal pemeliharaannya. Aplikasi monitoring IPAL menggunakan Smartphone akan sangat membantu pengelola IPAL mengetahui kondisi kualitas air limbah setiap saat. Dengan aplikasi ini pengelola dapat melakukan pemeliharaan yang lebih efektif jika kondisi kualitas IPAL sudah tidak sesuai syarat yang ditentukan. Mengingat kondisi pandemic Covid-19, maka kegiatan pengabdian masyarakat terkait dengan pemanfaatan aplikasi monitoring IPAL berbasis IoT ini masih pada tahapan pembuatan aplikasi di Smartphone menggunakan data model IPAL, dan sosialiasi ke mitra secara daring. Dari hasil pengenalan aplikasi kepada mitra, diperoleh hasil bahwa aplikasi cukup praktis digunakan untuk monitoring IPAL, tetapi masih ada sedikit kesulitan dalam pemgoperasian aplikasi ini. Di waktu yang akan datang dimana kondisi sudah memungkinkan, akan dilakukan pemasangan sensor di lokasi IPAL untuk proses pemantauan secara real-time dengan data sebenarnya. Selain itu dengan penggunaan aplikasi ini secara terus menerus, maka mitra akan menjadi mudah dalam mengoperasikannya.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih disampaikan kepada LPPM ITN Malang yang telah mendanai kegiatan pengabdian kepada masyarakat ini sesuai dengan Nomer Kontrak:. ITN.05.016.054/I.LPPM/2020, dan Bapak Drs. Agus Gunarto EP. MM. dari IPAL Tirta Rona Tlogomas Kota Malang sebagai mitra kegiatan ini.
DAFTAR PUSTAKA
Hafiidhudin, Notosudjono, D., & Fiddiansyah, D.B. (2018). Prototipe Sistem otomasi Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) dan Monitoring Secara Realtime Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Online Mahasiswa (JOM) Bidang Teknik Elektro, Universitas Pakuan. 1(1).
Hendriarianti, E., Sudiasa, N., & Karnaningroem N. (2015). Treatment Performance of Tlogomas Communal Waste Water Treatment Plant in Malang City. Journal of Applied Environmental and Biological Sciences, 5 (11), 110-117.
Hendriarianti, E., & Kartika, D. (2016) Model Optimalisasi Instalasi Pengolahan Air Limbah
Komunal Menggunakan Pemrograman Dinamis. Laporan Riset. ITN Malang.
Humoreanu, B., & Nascu, I. (2012). Wastewater treatment plant SCADA application. In IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics. (pp. 575-580). Cluj-Napoca, Romania.
Maulana, J.R., & Hirawan, D. (2019). Prototype Monitoring Pengolahan Air Limbah Industri Farmasi Berbasis Internet Of Things (Studi Kasus: Pt. Otto Pharmaceutical Industries), Skripsi, Unikom.
Mien, T.L., & Tiem, N.V. (2019). Design and implementation of the automatic waste water quality monitoring system of HPC factory. In International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC) (pp. 164-168). Hanoi, Vietnam.
Pauzi, G.A., Syafira, M.A., Surtono, A., & Supriyanto, A. (2017). Aplikasi IoT Sistem Monitoring Kualitas Air Tambak Udang Menggunakan Aplikasi Blynk Berbasis Arduino Uno. JURNAL Teori dan Aplikasi Fisika, 05(02), 135-142. Rezwan, S., Ishtiak, T., Rahman, R., Rahman, H.A.,
Akter, M., Ratul, H.A., Hosain, M.S., & Jakariya,
M. (2019). A Minimalist Model of IoT based Sensor System for Sewage Treatment Plant Monitoring. In IEEE 10th Annual Information Technology, Electronics and Mobile Communication Conference (IEMCON) (pp. 0939-0945). Vancouver, BC, Canada.
Puspasari, F., Fahrurrozi, I., Satya, T.P., Setyawan, G., & Al Fauzan, M.R. (2018). Prototipe Sistem Kendali Suhu dan Kelembaban Kandang Ayam Broiler Melalui Blynk Server Berbasis Android. Wahana Fisika, 3(2), 143-147.
Soetedjo, A., Sulistiawati, I.B. (2020). Implementing Discrete Model of Photovoltaic System on the Embedded Platform for Real-Time Simulation. Energies, 13.
Waworundeng, J.M.S., Suseno, N.C., & Manaha, R.R.Y. (2018). Automatic Watering System for Plants with IoT Monitoring and Notification. Cogito Smart Journal, 4(2), 312-326.
Zaydi, M., Soetedjo, A., Sulistiawati, I.B., & Sotyohadi. (2019). Kendali Lengan Robot Berbasis IoT Untuk Pembelajaran Anak Usia Dini. In Seminar Nasional FORTEI XIII. Padang, Indonesia.
