Rancang Bangun Prototype Sistem Monitoring
Ketinggian Dan Kekeruhan Air Pada Kanal
Air Berbasis Nodemcu Melalui Aplikasi Blynk
Achmad Fachri
Teknik Informatika dan Komputer Politeknik Negeri Jakarta
Depok, Indonesia
Ayu Rosyida Zain, S.ST., M.T. Teknik Informatika dan Komputer
Politeknik Negeri Jakarta Depok, Indonesia
ABSTRAK
Indonesia memiliki dua musim yaitu musim kemarau dan musim hujan. Banjir menempati posisi pertama dalam urutan bencana alam dengan jumlah banjir sebanyak 1.067 kejadian di wilayah Indonesia. Banjir tersebut menyebabkan banyak kerugian bagi masyarakat, ini dikarenakan sampah yang menumpuk di saluran air membuat air tersebut sulit untuk mengalir dan ketika hujan yang turun cukup banyak dapat menyebabkan kanal tersebut tidak mampu menampung air yang banyak sehingga meluap ke jalan dan menyebabkan banjir terjadi. Dari kondisi ini dibutuhkan sistem yang bertujuan untuk monitoring ketinggian dan kekeruhan air. Penilitian ini akan dirancang menggunakan NodeMCU sebagai mikrokontroller dan komunikasi dengan aplikasi Blynk melalui internet. Metode yang digunakan merupakan studi literatur dengan menggumpulkan data yang berkaitan dengan masalah, analisis kebutuhan untuk penelitian, perancangan alat, pengujian, analisis sistem dan dokumentasi, dan penyusunan laporan penelitian. Hasil penelitian ini merupakan sebuah alat prototype yang digunakan sebagai sistem monitoring ketinggian dan kekeruhan air menggunakan aplikasi blynk sebagai peringatan dini banjir.
Kata kunci : Kanal Air, NodeMCU, Blynk, Turbidity.
BAB
I
PENDAHULUAN
Indonesia memiliki dua musim yaitu musim kemarau dan musim hujan. Pada saat musim hujan rata – rata jumlah curah hujan yang turun di Indonesia mencapai 1.600 milimeter pada tiap tahun [1]. Adapun bencana alam yang terjadi akibat dari hujan tersebut antara lain banjir, angin puting beliung, dan tanah longsor.
Sebanyak 2.929 bencana alam terjadi sejak awal tahun hingga 29 Desember 2020. Banjir
menempati posisi pertama dalam urutan bencana alam tersebut dengan jumlah banjir sebanyak 1.067 kejadian di wilayah Indonesia. Kemudian diikuti dengan puting beliung sebanyak 875 kejadian, serta tanah longsor dengan 573 kejadian [2].
Banjir tersebut menyebabkan banyak kerugian bagi masyarakat setempat, ini dikarenakan sampah yang menumpuk di saluran air membuat air tersebut sulit untuk mengalir dan ketika hujan yang turun cukup banyak dapat menyebabkan kanal tersebut tidak mampu menampung air yang banyak sehingga meluap ke jalan dan menyebabkan banjir terjadi.
Berdasarkan permasalahan tersebut maka penulis pun melakukan penelitian mengenai “Rancang Bangun Prototype Monitoring Ketinggian dan Kekeruhan Air Pada Kanal Air Berbasis NodeMCU Melalui Aplikasi Blynk” adapun sistem ini berguna untuk memantau tingkat kekeruhan air, apabila air semakin keruh maka jumlah sampah yang terdapat di kanal tersebut meningkat. Serta terdapat sensor yang dapat mengukur ketinggian air, sensor tersebut akan memberikan notifikasi apabila ada kenaikan volume air pada kanal. Permasalahan pada penelitian ini merupakan bagaimana pernacangan sistem monitoring ketinggian dan kekeruhan air.
Tujuan dari penelitian ini adalah membuat rancang bangun prototype sistem monitoring kanal air peringatan banjir yang telah terhubung dengan aplikasi blynk. Adapun manfaat dari penelitian ini yaitu memberikan
peringatan kenaikan air sebagai peringatan dini untuk mengantisipasi banjir.
BAB II METODE
Metode yang digunakan dalam Rancang Bangun Monitoring Ketinggian Dan Kekeruhan Air Pada Kanal Berbasis Nodemcu Melalui Aplikasi Blynk adalah sebagai berikut :
1. Studi Literatur
Pada tahap ini penulis mengumpulkan data dan informasi yang berkaitan dengan masalah yang sudah ditentukan melalui jurnal – jurnal yang berkaitan dengan masalah penelitian tersebut.
2. Analisis Kebutuhan
Pada tahap ini, dilakukan identifikasi serta pengumpulan alat dan bahan untuk membuat rancang bangun prototype sistem monitoring kanal.
3. Perancangan Alat
Tahap ini di mulai dengan mengumpulkan alat – alat yang akan digunakan, kemudian melakukan perancangan alat. Perancangan ini dilakukan agar semua alat terhubung dengan baik. Lalu alat yang sudah terhubung dapat di koneksikan dengan Blynk.
4. Pengujian
Pada tahap ini dilakukannya proses uji coba terhadap perangkat yang telah di rancang, pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah alat tersebut berfungsi seperti yang diharapkan atau tidak.
5. Analisis Sistem dan Dokumentasi
Tahap ini dilakukan untuk menganalisis hasil pengujian sistem. Analisa ini bertujuan untuk mengetahui sistem tersebut telah berfungsi dengan baik seperti yang diharapkan. Serta di lakukan nya dokumentasi berupa foto atau video kegiatan.
6. Penyusunan Laporan Penelitian
Penyunanan laporan penelitian tersebut bertujuan agar laporan yang di buat sesuai dengan ketentuan – ketentuan yang sudah di tetapkan, dengan cara mendokumentasikan hasil pengerjaan.
BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Deskripsi Alat
Rancang bangun prototype sistem monitoring ketinggian dan kekeruhan air pada kanal air berbasis NodeMCU melalui aplikasi Blynk adalah sebuah rancang bangun untuk sistem monitoring kanal air yang bertujuan sebagai peringatan dini banjir untuk masyarakat sehingga dapat mengurangi dampak kerugian yang disebabkan oleh banjir.
Rancang bangun ini dirancang dengan NodeMCU sebagai mikrokontroler. Sistem monitoring ketinggian dan kekeruhan air menggunakan sensor kelembaban tanah yang digunakan sebagai alat pendeteksi ketinggian air dan sensor Turbidity TSD-10 sebagai pendeteksi kekeruhan air. Penggunaan sensor kelembaban tanah sebagai pendeteksi air dibandingkan sensor air dikarenakan fungsi yang dimiliki sama dan dapat menggunakan pin digital sehingga sesuai dengan mikrokontroler yang digunakan. Berikut merupakan deskripsi alat yang digunakan dalam rancang bangun ini :
1. NodeMCU
NodeMCU merupakan mikrokontroler yang digunakan sebagai alat kendali dari rancang bangun prototype sistem monitoring ketinggian dan kekeruhan air. NodeMCU juga bertugas sebagau penghubung sensor dengan aplikasi Blynk.
2. Sensor Kelembaban Tanah
Sensor kelembaban tanah berfungsi sebagai alat pendeteksi ketinggian air. Cara kerja sensor ini dengan mendeteksi resistasi arus listrik menggunakan plat logam yang terdapat pada sensor.
3. Sensor Turbidity TSD-10
Sensor turbidity berfungsi sebagai alat untuk mendeteksi kekeruhan pada air. Sensor turbidity bekerja dengan cara mendeteksi intensitas cahaya sebagai acuan deteksi tingkat keruh pada air.
4. Blynk
Blynk adalah aplikasi yang dapat digunakan sebagai platform IoT dan dapat digunakan sebagai alat monitor dan kendali suatu proyek IoT. Pada rancang bangun ini aplikasi Blynk digunakan sebagai output sensor sehingga dapat melakukan monitoring jarak jauh.
2. Cara Kerja Alat
NodeMCU berfungsi sebagai alat utama yang memiliki fungsi sebagai alat kendali sensor-sensor yang dihubungkan dengan NodeMCU. Aplikasi Blynk digunakan untuk menampilkan output yang berasal dari sensir yang terhubung dengan NodeMCU. Tiga sensor kelembaban tanah dan satu sensor turbidity terhubung dengan NodeMCU yang setiap input dari sensor akan diproses oleh NodeMCU dan dikirimkan menuju Blynk server, dari Blynk server dilanjutkan menuju aplikasi Blynk dan output dapat ditampilkan. Rancang bangun dibuat menggunakan box plastik yang didalamnya dipasang sensor kelembaban tanah dan sensor turbidity. Box plastik akan diisikan air, ketika sensor kelembaban tanah basah terkena air, maka NodeMCU akan mengirimkan output menuju Blynk sehingga dapat menampilkan naiknya ketinggian air, begitu juga dengan sensor turbidity yang mengukur kekeruhan air dan hasil output ditampilkan pada aplikasi Blynk.
3. Spesifikasi Alat
Berikut adalah spesifikasi dari alat dan aplikasi yang digunakan pada rancang bangun prototype sistem monitoring ketinggian dan kekeruhan air :
Tabel 1. Spesifikasi NodeMCU NodeMCU - Microcontroller:
Tensilica 32-bit RISC CPU Xtensa LX106
- Operating Voltage: 3.3V
- Input Voltage: 7-12V - Digital I/O Pins
(DIO): 16
- Analog Input Pins (ADC): 1 - UARTs: 1 - SPIs: 1 - I2Cs: 1 - Flash Memory: 4 MB - SRAM: 64 KB - Clock Speed: 80 MHz USB-TTL based on CP2102
Tabel 2. Spesifikasi Sensor Kelembaban Tanah Sensor Kelembaban Tanah - Operating Voltage: 3.3V to 5V DC - Operating Current: 15mA - Output Digital - 0V to 5V - Output Analog - 0V to 5V PCB Size: 3.2cm x 1.4cm Tabel 3. Spesifikasi Sensor Turbidity TSD-10 Sensor
Turbidity TSD-10
- Operating Voltage: 5V DC - Operating Current: 40mA
(MAX)
- Response Time : <500ms - Insulation Resistance: 100M
(Min)
- Output Method: Analog output:
0-4.5V, Digital Output: High/Low level signal - Operating Temperature:
5℃~90℃
- Storage Temperature: -10℃~90℃
- Weight: 30g
Tabel 4. Spesifikasi Blynk
Blynk - Blynk App : allows to create interfaces for IoT projects using various widgets
- Blynk Server : responsible for
all the communications
between the smartphone and hardware.
- Blynk Libraries : enable
communication with the
server and process all the
incoming and outcoming
commands.
4. Blok Diagram Alat
Gambar 1. Blok diagram sistem monitoring ketinggian dan kekeruhan air
Diagram blok menggambarkan perangkat yang ada pada sistem monitoring ketinggian dan kekeruhan air. Sensor yang digunakan adalah tiga buah sensor kelembaban tanah dan satu sensor turbidity tsd-10 yang terhubung dengan NodeMCU. Hasil bacaan sensor akan dikirim
NodeMCU melalui internet menuju aplikasi Blynk untuk menampilkan nilai output.
5. Flowchart Alat
Gambar 2. Flowchart sistem monitoring ketinggian dan kekeruhan air
Flowchart dimulai dengan menghubungkan perangkat dan sensor dengan aplikasi Blynk, dilanjutkan dengan tiap sensor berfungsi sesuai dengan program yang sudah diberikan dan akan mengirimkan nilai output yang dibaca oleh sensor menuju aplikasi Blynk.
6. Perancangan Alat
Gambar 3. Flowchart sistem monitoring ketinggian dan kekeruhan air
Gambar diatas menggambarkan informasi pin yang digunakan dari sensor kelembaban tanah, melalui hygrometer module hingga ke NodeMCU. Pin yang digunakan pada hygrometer module adalah pin VCC, GND, dan D0 menuju pin NodeMCU yang tiap sensor terhubung dengan pin 3.3V dan pin GND, yang membedakan adalah pin yang digunakan untuk mengirim dan menerima data yaitu dari sensor kelembaban tanah 1 menggunakan pin D0, sensor kelembaban tanah 2 menggunakan pin D1, dan sensor kelembaban tanah 3
menggunakan pin D2 pada NodeMCU. Untuk pin yang digunakan pada sensor turbidity dan NodeMCU seperti pin VCC dan GND pada sensor turbidity dihubungkan dengan pin VCC dan GND pada sensor module, begitu juga dengan pin data pada sensor menuju sensor module. Pin data dari sensor module dihubungkan dengan pin D3 pada NodeMCU sebagai jalur pengiriman data.
7. Deskripsi Pengujian
Pengujian sistem dimulai dengan melakukan pengujian koneksi. pengujian koneksi dilakukan untuk menguji apakah mikrokontroler NodeMCU dapat tersambung melalui internet hinnga dapat melakukan komunikasi dengan aplikasi Blynk. Pengujian fungsional akan dilakukan untuk mengetahui apakah alat sudah dapat berfungsi sesuai dengan rancangan dengan dapat menampilkan nilai output sensor pada aplikasi Blynk.
Tabel 5. Prosedur pengujian Pengujian Prosedur
Koneksi - Menghubungkan NodeMCU dengan jaringan WiFi dengan SSID : ALATAS dan password : thebeatles
- Melakukan pemeriksaan koneksi melalui serial monitor pada Arduino IDE
- Menghubungkan NodeMCU dengan project Blynk
Fungsional - Mengguji output sensor kelembaban tanah 1
- Menguji output sensor kelembaban tanah 2
- Menguji output sensor kelembaban tanah 3
- Menguji output sensor turbidity tsd-10
Sensor Kelembaban Tanah
- Menguji sensor kelembaban tanah dengan ketinggian air yang berbeda
Sensor Turbidity TSD-10
- Menguji sensor turbidity tsd-10 menggunakan tujuh air dengan tingkat keruh yang berbeda
8. Pengujian Alat
Pengujian koneksi dilakukan dengan menyambungkan NodeMCU ke jaringan yang sudah ditentukan, memeriksa sambungan melalui serial monitor pada arduio ide dan menghubungkan NodeMCU dengan blynk. Pengujian fungsionalitas dilakukan untuk
melakukan pemeriksaan alat sudah berfungsi sesuai dengan rencana. Pengujian sensor kelembaban tanah level 1 adalah dengan melakukan pengujian dengan cara pengisian air pada box container sebanyak lima kali dengan menambahkan ketinggian air 2 cm hingga ketinggian 10 cm. Pengujian sensor kelembaban tanah level 2 masih sama dengan sensor kelembaban tanah level 1 yaitu melakukan pengujian dengan cara pengisian air pada box container sebanyak lima kali dengan menambahkan ketinggian air 2 cm dari ketinggian 12 cm hingga ketinggian 20 cm. Pengujian sensor kelembaban tanah level 3 adalah dengan melakukan pengujian dengan cara pengisian air pada box container sebanyak empat kali dengan menambahkan ketinggian air 2 cm dari ketinggian 22 cm hingga ketinggian 28 cm. Pengijain sensor turbidity tsd-10 dilakukan dengan meguji pada tujuh gelas yang memiliki tingkat keruh berbeda. Gelas pertama berisikan air bersih. Gelas kedua berisikan air bersih yang sudah dicampur air kotor dengan perbandingan 5:1, gelas ketiga dengan perbandingan 5:8, gelas keempat dengan perbandingan 5:15, gelas kelima dengan perbandingan 5:22, gelas keenam dengan perbandingan 5:29, dam gelas ketujuh dengan perbandingan 5:36.
9. Analisis Hasil Pengujian Koneksi
Hasil yang didapatkan dari pengujian koneksi menunjukkan bahwa pengujian koneksi berjalan dengan baik. Pengujian yang dilakukan dengan menghubungkan NodeMCU dengan internet melalui jaringan WiFi terbukti berhasil sehingga NodeMCU terhubung dengan internet. Bukti tersebut didukung oleh tampilan pada serial monitor yang menunjukan NodeMCU terhubung dengan Blynk dan dapat melakukan komunikasi. Pada aplikasi Blynk menunjukan bahwa board NodeMCU sudah online sehingga project Blynk dapat digunakan. Dari penjelasan diatas dapat diambil bahaw pengujian koneksi berhasil dilakukan.
10. Analisis Hasil Pengujian Fungsional
Hasil yang didapatkan dari pengujian fungsional menunjukkan bahwa pengujian fungsional berjalan dengan baik. Pengujian dilakukan dengan memasukan sensor kelembaban tanah kedalam air. NodeMCU akan mengirim data yang dibaca oleh sensor menuju Blynk dan indikator menyala. Hal yang sama
juga terjadi pada dua sensor kelembaban tanah lainnya. Pengujian sensor turbidity tsd-10 dilakukan dengan memasukan sensor kedalam enam air yang memiliki tingkat keruh berbeda. Hasil pengujian sensor turbidity tsd-10 menunjukan bahwa gelas kelima dan keenam terindikasi bahwa air kotor.
11. Analisis Hasil Pengujian Sensor Kelembaban Tanah Level 1
Hasil yang didapatkan dari pengujian yang telah dilakukan, sensor kelembaban tanah level 1 akan mendeteksi air ketika air menyentuh ketinggian 10 cm. pengujian dilakukan dengan menguji sensor pada tiap 2 cm yang dimulai pada ketinggian 2 cm, 4 cm, 6 cm, 8 cm, dan 10 cm. Pada ketinggian 10 cm, sensor mendeteksi kenaikan air.
12. Analisis Hasil Pengujian Sensor Kelembaban Tanah Level 2
Hasil yang didapatkan dari pengujian yang telah dilakukan, sama seperti sensor kelembaban tanah level 1, sensor kelembaban tanah level 2 akan mendeteksi air pada tiap 2 cm yang dimulai pada ketinggian 12 cm, 14 cm, 16 cm, 18 cm, dan 20 cm. ketika air menyentuh ketinggian 20 cm, sensor akan mendeteksi air dan memberitahu bahwa air sudah menyentuh sensor level 2.
13. Analisis Hasil Pengujian Sensor Kelembaban Tanah Level 3
Hasil yang didapatkan dari pengujian yang telah dilakukan, sama seperti sensor kelembaban tanah level 1 dan level 2, sensor kelembaban tanah level 3 akan mendeteksi air tiap 2 cm yang dimulai pada ketinggian 22 cm, 24 cm, 26 cm, dan berhenti pada ketinggian 28 cm dan akan mendeteksi air pada ketinggian 28 cm. Peletakan box container yang digunakan untuk pengujian memiliki tinggi 30 cm.
14. Analisis Hasil Pengujian Sensor Turbidity TSD-10
Pengujian sensor turbidity tsd-10 dilakukan menggunakan tujuh air dengan tingkat keruh yang berbeda. Tingkat keruh air dibedakan dengan skala air bersih dan air kotor menggunakan gelas dengan kapasitas 250 ml. Gelas pertama merupakan air bersih yang tidak terdeteksi sebagai air keruh. Gelas kedua memiliki skala air bersih dan air kotor 5:1, sensor turbidity tidak mendeteksi air keruh.
Gelas ketiga memiliki skala air bersih dan air kotor 5:8, dari hasil pengujian sensor turbidity juga belum mendeteksi air keruh. Gelas keempat memiliki skala air bersih dan air kotor 5:15, dari hasil pengujian sensor turbidity tidak mendeteksi air keruh. Gelas kelima memiliki skala air bersih dan air kotor 5:22, dari hasil pengujian sensor turbidity mendeteksi bahwa air tersebut merupakan air keruh. Gelas keenam memiliki skala air bersih dan air kotor 5:29, dari hasil pengujian sensor turbidity air pada gelas keenam merupakan air keruh. Gelas ketujuh memiliki skala air bersih dan air kotor 5:36, dari hasil pengujian sensor turbidity mendeteksi air keruh.
BAB IV SIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan pada Rancang Bangun Rancang Bangun Monitoring Ketinggian Dan Kekeruhan Air Pada Kanal Berbasis Nodemcu Melalui Aplikasi Blynk, dapat disimpulkan bahwa : 1. Rancang bangun tersebut digunakan sebagaialat monitoring ketinggian dan kekeruhan air yang dapat memberikan informasi kenaikan tinggi dan perubahan kebersihan pada air.
2. Rancang bangun tersebut menggunakan NodeMCU sebagai mikrokontroler yang menjadi otak rangkaian dan kendali dari sensor kelembaban tanah dan sensor turbidity.
3. Sistem monitoring dilakukan melalui aplikasi Blynk sehingga dapat memberikan informasi kenaikan tinggi dan kekeruhan air. 4. Sensor kelembaban tanah dapat mendeteksi air pada ketinggian 10 cm, 20 cm, dan 28 cm.
5. Sensor turbidity tsd-10 mulai mendeteksi air keruh dengan perbandingan air bersih dan air keruh sebesar 5:22, 5:29, dan 5:36.
SARAN
Saran untuk pengembangan rancang bangun kedepannya :
1. memasukan sensor kedalam box tanpa harus membuat lubang untuk sensor pada box. 2. Menggunakan pin analog untuk sensor
turbidity tsd-10 agar dapat mendeteksi kekeruhan air lebih rinci.
DAFTAR PUSTAKA
[1]Redaksi Ilmugeografi, 2021. Pembagian Musim Di Indonesia - Iklim, 2021.
https://ilmugeografi.com/ilmu-bumi/iklim/pembagian-musim-di-indonesia, diakses tanggal 22 Mei 2021.
[2]Lidwina, Andrea, 2020. 2.929 Bencana Alam Terjadi di Indonesia sepanjang 2020, 2020, https://databoks.katadata.co.id/datapublish/2 020/12/30/2929-bencana-alam-terjadi-di-indonesia-sepanjang-2020, diakses tanggal 25 Mei 2021.
