BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Terdahulu
Tabel 2.1 Penelitian terdahulu
No Penulis Judul Tahun Hasil Penelitian 1 Sumardi
Sadi, Ilham Syah Putra
Rancang Bangun Monitoring
Ketinggian Air dan Sistem Kontrol pada Pintu Air berbasis Arduino dan SMS Gateway
2018 Sensor Ultrasonik dan modul SIM900 yang dipasang bekerja dengan baik untuk mengetahui ketinggian air dan dapat mengirimkan informasi ketinggian melalui pesan singkat maupun LCD. Selain itu, modul SIM900 dapat mengirim perintah melalui SMS untuk membuka atau menutup pintu air.
2 Dirvi Eko Juliando Sudirman, Nur Asik Hidayatullah
Aplikasi Sistem Monitoring Kualitas Air Danau Sebagai Mitigasi
Kebencanaan Berbasis IoT
2019 Data kualitas air danau yang diambil dari empat sensor oleh Arduino Nano dapat disimpan di basis data kemudian
dikirimkan ke server
menggunakan GPRS, sehingga data dapat diakses lewat internet.
3 I Wayan Eka P, I Wayan A W, I Wayan S
Rancang Bangun Monitoring Level Muka Air Tanah Di Perkebunan Lahan Gambut
Menggunakan SMS Sebagai Pengirim Informasi Data Berbasis Mikrokontroler
2019 Data tingkat permukaan air yang diukur sensor HC-SR04 berhasil dikirim oleh Arduino nano melalui modul GSM SIM 800L, kemudian data dapat diakses lewat SMS dengan mengirim “Cek” ke arduino.
2.2 Konsep Pemantauan Kualitas Air
Pengertian kata “Pemantauan” menurut KBBI adalah proses mengamati atau memonitor dengan teliti, terutama untuk keperluan tertentu. Jadi pemantauan kualitas air berarti aktivitas mengamati kualitas air dalam konteks pengelolaan mutu air yang bertujuan untuk mendapatkan informasi faktual tentang keadaan mutu air tersebut. Informasi yang dihasilkan dari pemantauan tersebut dapat dijadikan acuan untuk penyusunan perencanaan, evaluasi, pengendalian dan pengawasan lingkungan, dan juga untuk menentukan baku mutu air.
Dalam kegiatan pemantauan kualitas air dibutuhkan beberapa parameter yang mempengaruhi kualitas air. Terdapat beberapa parameter yang berfungsi untuk menentukan mutu air seperti suhu, TDS, PH, dan DO [10]. Jenis parameter yang digunakan dalam penelitian ini adalah parameter fisik yang diantaranya adalah suhu dan padatan terlarut (TDS).
Suhu merupakan salah satu faktor penting yang dapat mengubah kehidupan organisme yang berada di suatu perairan. Suhu air yang tinggi menyebabkan berkurangnya oksigen sehingga berdampak pada tanaman dan ikan yang memerlukan oksigen yang lebih karena level pernapasannya meningkat [11]. Berdasarkan Peraturan MENKES RI No.492/
MENKES/ PER/ IV/ 2010 air yang suhunya bagus untuk digunakan adalah di antara 20 - 25 ̊C [12].
Total Dissolved Solid (TDS) adalah padatan-padatan yang berukuran lebih kecil dari padatan tersuspensi. Tingginya kadar TDS apabila tidak dikelola dan diolah dapat menghalang-halangi masuknya cahaya matahari ke dalam air yang kemudian mempengaruhi berlangsungnya fotosintesis di dalam perairan. Selain itu juga dapat mengancam kehidupan akuatik, dan bila dikonsumsi memiliki efek buruk bagi kesehatan manusia karena mengandung beberapa bahan kimia berkadar tinggi seperti fosfat, surfaktan, ammonia, dan nitrogen [13].
Berdasarkan lampiran I Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup PP Nomor 01 Tahun 2010 tentang Tata Laksana Pengendalian Pencemaran Air, terdapat tabel
“Karakteristik Air Limbah Domestik Yang Belum Diolah” khususnya pada baris jenis pencemaran padatan terlarut (TDS) [14].
Tabel 2.2 Tabel parameter padatan terlarut (TDS)
Konsentrasi Nilai TDS (mg/L) Nilai TDS (PPM)
Rendah < 500 < 500
Sedang 500 - 849 500 - 849
Tinggi >= 850 >= 850
2.3 Protokol MQTT
MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) merupakan protokol yang didesain oleh Andy Stanford (IBM) dan Arlen Nipper (Eurotech, Inc) di tahun 1999 [15]. Protokol ini berjalan di atas stack TCP/IP yang didesain khusus untuk komunikasi machine-to-machine dan IoT [16]. Protokol ini mempunyai karakteristik ukuran paket data yang kecil yaitu minimal 2 bytes sehingga mengurangi konsumsi sumber daya listrik pada perangkat mikrokontroler. Jenis protokol ini adalah data-agnostic yang berarti protokol ini dapat mengirimkan data dalam berbagai format seperti data binary, plain text, JSON. Cara kerja protokol ini menerapkan model arsitektur publish/subscribe. Dalam model publish-subscribe klien yang mengirim pesan disebut dengan publisher sementara itu klien yang menerima pesan disebut subscriber. Setiap klien yang mengirim pesan (publisher) ia harus terhubung dengan broker kemudian mengirim pesan itu beserta topik tertentu ke broker tersebut, broker ini berfungsi sebagai gateway antara dua klien. Broker akan meneruskan pesan itu ke klien yang berlangganan (subscriber) pada topik tertentu, topik ini merupakan string yang berformat UTF-8 digunakan broker untuk memfilter pesan-pesan dari klien. Mekanisme ini membuat klien tidak perlu berkomunikasi secara langsung satu sama lain, melainkan hanya berkomunikasi melalui broker.
Berikut beberapa jenis paket kontrol MQTT:
● CONNECT: Paket yang dikirim klien untuk terhubung ke broker.
● CONNACK: Paket respon connect acknowledgment yang dikirim broker ke klien.
● PUBLISH: Paket yang menunjukkan pesan baru/terpisah, pesan ini digunakan pengirim untuk mengirimkan pesan ke broker.
● SUBSCRIBE: Paket yang difungsikan penerima untuk langganan pada topik tertentu.
● SUBACK: Paket respon subscribe acknowledgment yang dikirim penerima ke broker.
● UNSUBSCRIBE: Paket yang difungsikan penerima untuk memberhentikan langgan dari topik tertentu.
Protokol ini memiliki fitur untuk menentukan tingkatan/level kualitas dari layanan, disebut dengan Quality of Service (QoS). Sebelum pesan di publish pengguna dapat memberikan garansi akan konsistensi dari pengiriman pesan lewat level-level ini. Klien dan broker menyediakan mekanisme pengiriman pesan kembali jika terdapat pesan yang gagal dikirimkan.
● Level 0: Tingkat ini mengirimkan pesan hanya satu kali. Pesan yang dikirim tergantung pada kualitas jaringan yang sudah ada dan tidak ada pengiriman pesan kembali saat terjadinya kegagalan jaringan.
● Level 1: Tingkat ini menjamin bahwa pesan dikirimkan paling tidak satu kali ke penerima. Jadi klien kemungkinan akan menerima pesan sekali. Jika penerima tidak mengirimkan paket PUBACK maka broker akan mengirimkan kembali satu kali pesan.
● Level 2: Pada tingkat ini setiap pesan yang diterima oleh penerima (subscriber) dijamin tidak akan terduplikasi.
Di dalam paket kontrol CONNACK berisi kode pengembalian (return code) yang berfungsi untuk memberitahu klien apakah proses koneksinya berhasil atau gagal. Berikut merupakan tabel keterangan kode pengembalian:
Tabel 2.3 Tabel kode pengembalian Kode
Pengembalian
Respon Kode Pengembalian Keterangan
0 0x00 Connection Accepted Koneksi diterima 1 0x01 Connection Refused,
unacceptable protocol version
Server tidak mendukung level protokol MQTT yang diminta oleh klien
2 0x02 Connection Refused, identifier rejected
Pengenal klien tidak diizinkan oleh server
3 0x03 Connection Refused, Server unavailable
Layanan MQTT server tidak tersedia
4 0x04 Connection Refused, bad user name or password
Proses autentikasi klien gagal
5 0x05 Connection Refused, not authorized
Klien tidak diizinkan terhubung
6-255 Dicadangkan untuk penggunaan di
2.4 ESP32 TTGO T-Call V1.4
Mikrokontroler ini berdasar pada kombinasi antara ESP32 dengan modul SIM800L GSM GPRS yang dikembangkan oleh LilyGO. Mikrokontroler ini menggunakan chipset ESPRESSIF-ESP32 240MHz Xtensa® single
Mikrokontroler ini memiliki jumlah total 42 pinout dan memiliki beberapa memori yang berukuran untuk flash memory yaitu sebesar
masa mendatang
Call V1.4
Mikrokontroler ini berdasar pada kombinasi antara ESP32 dengan modul SIM800L GSM GPRS yang dikembangkan oleh LilyGO. Mikrokontroler ini menggunakan chipset
ESP32 240MHz Xtensa® single-/dual-core 32-bit LX6 microprocessor.
Gambar 2.1 ESP32 TTGO T-Call V1.4
Mikrokontroler ini memiliki jumlah total 42 pinout dan memiliki beberapa memori yang berukuran untuk flash memory yaitu sebesar 4 MB, SRAM 530 kB, dan PSRAM 8 MB.
Mikrokontroler ini berdasar pada kombinasi antara ESP32 dengan modul SIM800L GSM GPRS yang dikembangkan oleh LilyGO. Mikrokontroler ini menggunakan chipset
bit LX6 microprocessor.
Mikrokontroler ini memiliki jumlah total 42 pinout dan memiliki beberapa memori 4 MB, SRAM 530 kB, dan PSRAM 8 MB.
Gambar 2.2 Pinout ESP32 TTGO T-Call V1.4 Spesifikasi:
● Tegangan suplai: 5V DC (via USB-C) dan 3.3V DC (via pin 3V3)
● Tegangan maksimal GPIO: 3.3V
● Tegangan keluaran: 5V DC (via pin 5V)
● Chip (WROVER module, 240Mhz dual core processor)
○ Flash memory: 4MB
○ SRAM: 520 kB
○ PSRAM: 8MB
○ Modul Wi-Fi
○ Modul Bluetooth
● USB to serial converter: CP2104
● Modul SIM800L GSM GPRS module
2.5 ESP8266 (NodeMCU Lolin V3)
ESP8266 NodeMCU Lolin V3 merupakan mikrokontroler yang dikeluarkan oleh produsen LoLin. Perangkat ini memiliki chipset Tensilica Xtensa® 32-bit LX106 RISC microprocessor diproduksi oleh Espressif Systems -- perusahaan Semiconductor yang Berbasis di Shanghai -- mampu beroperasi pada frekuensi clock 80 sampai 160 MHz dan
sudah mendukung RTOS (real
802.11b/g/n HT40 Wifi transceiver, tidak ha
melainkan juga dapat membuat jaringannya sendiri, yang kemudian perangkat lain dapat terhubung lewatnya.
Terdapat juga RAM yang berukuran 128 KB dan 16 MB untuk ukuran flash memory.
Mikrokontroler ini juga sudah terintegrasi dengan chip komunikasi serial yang berupa USB to TTL converter bertipe CH340G, yang bertugas untuk mengkonversi sinyal USB ke serial dan mengizinkan komputer untuk memprogram dan berkomunikasi dengan chip ESP8266. Untuk menghidupkan mikrokontroler ini membutuhkan tegangan 3.3 V.
ESP8266 memiliki jumlah total 17 pin GPIO yang dapat difungsikan untuk segala macam tugas peripheral, termasuk:
● Saluran ADC
● Antarmuka UART
● Keluaran PWM
● Antarmuka SPI, I2C & I2S
ESP8266 memiliki jumlah total 30 pin a dunia luar.
Terbagi beberapa grup pin, yaitu:
● Pin power
sudah mendukung RTOS (real-time operating system). ESP8266 terintegrasi dengan modul 802.11b/g/n HT40 Wifi transceiver, tidak hanya dapat terhubung dengan jaringan WIFI saja melainkan juga dapat membuat jaringannya sendiri, yang kemudian perangkat lain dapat
Terdapat juga RAM yang berukuran 128 KB dan 16 MB untuk ukuran flash memory.
ah terintegrasi dengan chip komunikasi serial yang berupa USB to TTL converter bertipe CH340G, yang bertugas untuk mengkonversi sinyal USB ke serial dan mengizinkan komputer untuk memprogram dan berkomunikasi dengan chip ESP8266. Untuk
ntroler ini membutuhkan tegangan 3.3 V.
ESP8266 memiliki jumlah total 17 pin GPIO yang dapat difungsikan untuk segala macam tugas peripheral, termasuk:
Antarmuka SPI, I2C & I2S
ESP8266 memiliki jumlah total 30 pin antarmuka untuk menghubungkan dengan
Gambar 2.3 Pinout ESP8266 V3 Lolin Terbagi beberapa grup pin, yaitu:
Pin power
time operating system). ESP8266 terintegrasi dengan modul nya dapat terhubung dengan jaringan WIFI saja melainkan juga dapat membuat jaringannya sendiri, yang kemudian perangkat lain dapat
Terdapat juga RAM yang berukuran 128 KB dan 16 MB untuk ukuran flash memory.
ah terintegrasi dengan chip komunikasi serial yang berupa USB to TTL converter bertipe CH340G, yang bertugas untuk mengkonversi sinyal USB ke serial dan mengizinkan komputer untuk memprogram dan berkomunikasi dengan chip ESP8266. Untuk
ESP8266 memiliki jumlah total 17 pin GPIO yang dapat difungsikan untuk segala
ntarmuka untuk menghubungkan dengan
● GND
● Pin 12C
● Pin GPIO
● ADC Channel
● Pin UART
● Pin SPI
● Pin SDIO
● Pin PWM
● Pin Control
2.6 Sensor Suhu DS18B20
DS18B20 merupakan sensor suhu digital yang dikeluarkan oleh Maxim IC. Sensor ini mampu memprediksi suhu dengan akurasi 9 bit sampai 12 bit. Setiap sensor ini memiliki kode unik 64 bit, sehingga memudahkan saat penggunaan sensor yang berjumlah banyak hanya memerlukan satu kabel saja (antarmuka
referensi antara 3.0V - 5.5V. Sensor ini mampu mengukur temperatur mulai dari hingga +125 °C, dan juga memiliki akurasi pengukuran sebesar ±0.5 °C dengan rentang
°C ─ +85 °C [17].
Pin 12C Pin GPIO ADC Channel Pin UART Pin SPI Pin SDIO Pin PWM Pin Control
2.6 Sensor Suhu DS18B20
Gambar 2.4 Sensor suhu
DS18B20 merupakan sensor suhu digital yang dikeluarkan oleh Maxim IC. Sensor ini mampu memprediksi suhu dengan akurasi 9 bit sampai 12 bit. Setiap sensor ini memiliki kode unik 64 bit, sehingga memudahkan saat penggunaan sensor yang berjumlah banyak hanya memerlukan satu kabel saja (antarmuka one wire). Sensor ini membutuhkan tegangan
5.5V. Sensor ini mampu mengukur temperatur mulai dari hingga +125 °C, dan juga memiliki akurasi pengukuran sebesar ±0.5 °C dengan rentang
DS18B20 merupakan sensor suhu digital yang dikeluarkan oleh Maxim IC. Sensor ini mampu memprediksi suhu dengan akurasi 9 bit sampai 12 bit. Setiap sensor ini memiliki kode unik 64 bit, sehingga memudahkan saat penggunaan sensor yang berjumlah banyak ). Sensor ini membutuhkan tegangan 5.5V. Sensor ini mampu mengukur temperatur mulai dari -55°C hingga +125 °C, dan juga memiliki akurasi pengukuran sebesar ±0.5 °C dengan rentang -10
Sensor ini memiliki dua jenis bentuk penutup yaitu tanpa penutup dan dengan penutup (waterproof), untuk penelitian ini menggunakan sensor dengan penutup.
2.7 Sensor Ultrasonik JSN
JSN-SR04T merupakan sensor ultrasonik yang dilengkapi dengan waterproof dan memiliki jangkauan pengukuran sebesar 0 sampai 500 cm. Sensor ini beroperasi pada tegangan antara 3V sampai 5V [18].
Sensor ini bekerja dengan mengirimkan gelombang suara jika terdapat obje depannya maka gelombang ini akan dipantulkan kembali oleh objek tersebut. Untuk mendapatkan nilai jarak antara sensor dengan objek yang terdeteksi perlu untuk menghitung berapa lama waktu antara mengirim dan menerima gelombang suara, dengan rumus seba berikut:
( ) =
Untuk mendapatkan nilai ketinggian permukaan air saat implementasi, diilustrasikan seperti Gambar 2.6:
Sensor ini memiliki dua jenis bentuk penutup yaitu tanpa penutup dan dengan penutup ), untuk penelitian ini menggunakan sensor dengan penutup.
2.7 Sensor Ultrasonik JSN-SR04T
Gambar 2.5 Sensor ultrasonik
merupakan sensor ultrasonik yang dilengkapi dengan waterproof dan memiliki jangkauan pengukuran sebesar 0 sampai 500 cm. Sensor ini beroperasi pada tegangan antara 3V sampai 5V [18].
Sensor ini bekerja dengan mengirimkan gelombang suara jika terdapat obje depannya maka gelombang ini akan dipantulkan kembali oleh objek tersebut. Untuk mendapatkan nilai jarak antara sensor dengan objek yang terdeteksi perlu untuk menghitung berapa lama waktu antara mengirim dan menerima gelombang suara, dengan rumus seba
. (μs)/2………..(1)
Untuk mendapatkan nilai ketinggian permukaan air saat implementasi, diilustrasikan Sensor ini memiliki dua jenis bentuk penutup yaitu tanpa penutup dan dengan penutup
merupakan sensor ultrasonik yang dilengkapi dengan waterproof dan memiliki jangkauan pengukuran sebesar 0 sampai 500 cm. Sensor ini beroperasi pada
Sensor ini bekerja dengan mengirimkan gelombang suara jika terdapat objek di depannya maka gelombang ini akan dipantulkan kembali oleh objek tersebut. Untuk mendapatkan nilai jarak antara sensor dengan objek yang terdeteksi perlu untuk menghitung berapa lama waktu antara mengirim dan menerima gelombang suara, dengan rumus sebagai
………..(1)
Untuk mendapatkan nilai ketinggian permukaan air saat implementasi, diilustrasikan
Gambar 2.6
Berdasarkan Gambar 2.6, nilai ketinggian permukaan air dapat diketahui dengan mencari nilai selisih antara jarak sensor terhadap permukaan dasar air dengan jarak sensor terhadap permukaan air.
Gambar 2.6 Skema pengukuran ketinggian air
Gambar 2.6, nilai ketinggian permukaan air dapat diketahui dengan mencari nilai selisih antara jarak sensor terhadap permukaan dasar air dengan jarak sensor Gambar 2.6, nilai ketinggian permukaan air dapat diketahui dengan mencari nilai selisih antara jarak sensor terhadap permukaan dasar air dengan jarak sensor
2.8 Sensor TDS
Sensor TDS merupakan sensor untuk
dalam air atau biasanya disingkat dengan TDS (Total Dissolved Solid ).
Prinsip kerja dari sensor ini adalah dengan mengaliri tegangan listrik pada dua elektroda yang dicelupkan ke dalam air, kemudian dua elektro
perubahan nilai konduktansi air yang akan menyebabkan perubahan nilai tegangan pada ADC, selanjutnya nilai ADC ini akan dikonversi ke satuan ukur PPM (parts per million) satuan ukur dari TDS.
Sensor ini dapat langsung disambungk
analog mikrokontroler lainnya, tanpa harus memakai modul tambahan. Sensor ini beroperasi pada tegangan 5V [19]. Sensor ini dapat digunakan dengan menyambungkan langsung pin analog mikrokontroler, tanpa memerlukan ba
pada tegangan 5V [19].
Gambar 2.7 Sensor TDS
Sensor TDS merupakan sensor untuk mengukur jumlah kadar zat padat terlarut di dalam air atau biasanya disingkat dengan TDS (Total Dissolved Solid ).
Prinsip kerja dari sensor ini adalah dengan mengaliri tegangan listrik pada dua elektroda yang dicelupkan ke dalam air, kemudian dua elektroda tersebut menghasilkan perubahan nilai konduktansi air yang akan menyebabkan perubahan nilai tegangan pada ADC, selanjutnya nilai ADC ini akan dikonversi ke satuan ukur PPM (parts per million)
Sensor ini dapat langsung disambungkan dengan pin analog arduino ataupun pin analog mikrokontroler lainnya, tanpa harus memakai modul tambahan. Sensor ini beroperasi pada tegangan 5V [19]. Sensor ini dapat digunakan dengan menyambungkan langsung pin analog mikrokontroler, tanpa memerlukan bantuan modul tambahan. Sensor ini beroperasi mengukur jumlah kadar zat padat terlarut di
Prinsip kerja dari sensor ini adalah dengan mengaliri tegangan listrik pada dua da tersebut menghasilkan perubahan nilai konduktansi air yang akan menyebabkan perubahan nilai tegangan pada ADC, selanjutnya nilai ADC ini akan dikonversi ke satuan ukur PPM (parts per million) --
an dengan pin analog arduino ataupun pin analog mikrokontroler lainnya, tanpa harus memakai modul tambahan. Sensor ini beroperasi pada tegangan 5V [19]. Sensor ini dapat digunakan dengan menyambungkan langsung pin ntuan modul tambahan. Sensor ini beroperasi
2.9 Platform Ubidots
Gambar 2.8 Dashboard Ubidots
Ubidots merupakan platform pengembangan aplikasi IoT yang menyediakan peralatan untuk analisa dan visualisasi data. Platform ini mampu memantau, mengontrol, dan mengotomatiskan proses dari jarak jauh untuk perangkat IoT. Sedangkan untuk proses pengiriman dan penerimaan data, platform ini mendukung beberapa protokol komunikasi yaitu sebagai berikut:
1. HTTP 2. MQTT 3. TCP/UDP
Di dalam platform Ubidots ini terdapat perangkat virtual yang merupakan representasi dari sumber data atau aset yang mengambil data sensor dan mentransmisikan data tersebut melalui protokol koneksi ke cloud Ubidots. Setelah perangkat virtual menerima data dari perangkat sumber data, data akan disajikan oleh variabel yang berada di dalam perangkat virtual dalam bentuk data mentah atau terkalkulasi.
Untuk dapat menggunakan fitur MQTT pada platform ini diperlukan beberapa syarat yang harus diikuti [20]:
● Alamat broker “industrial.api.ubidots.com” dan port “1883” berfungsi untuk dapat berkomunikasi dengan API broker Ubidots.
● Untuk dapat berkomunikasi dengan broker Ubidots, dibutuhkan token. Token ini terdapat di perangkat virtual yang telah dibuat di dalam platform Ubidots.
● Struktur topic dalam platform ini seperti "/v1.6/devices/{DEVICE_LABEL}/", untuk DEVICE_LABEL diganti dengan API Label yang telah dibuat secara otomatis saat membuat perangkat virtual.
Gambar 2.9 Token perangkat
dalam platform ini seperti "/v1.6/devices/{DEVICE_LABEL}/", untuk DEVICE_LABEL diganti dengan API Label yang telah dibuat secara otomatis saat membuat perangkat virtual.
dalam platform ini seperti "/v1.6/devices/{DEVICE_LABEL}/", untuk DEVICE_LABEL diganti dengan API Label yang telah dibuat secara otomatis saat
