PEMBUATAN SISTEM MONITORING KUALITAS AIR

© LIPI Press 2010

P

ENDAHULUAN

Kondisi geografi s Indonesia yang merupakan negara kepulauan telah membuat udang sebagai primadona ekspor komoditas perikanan, dengan volume dan nilai ekspor terbesar dibandingkan dengan komoditas perikanan lainnya. Oleh karena itu, budi daya udang menjadi aktivitas usaha yang sangat diminati dan menarik perha-tian masyarakat karena tingginya potensi devisa yang dihasilkan. Untuk meningkatkan produksi udang secara maksimal, usaha budi daya udang

memerlukan manajemen kualitas air yang bagus, yang mencakup pengondisian semua parameter kualitas air tambak agar nilai optimum bagi pertumbuhan udang dapat tercapai. Di antara semua parameter kualitas air tambak udang, oksigen terlarut (DO) dan derajat keasaman (pH) memegang peranan yang paling penting.

Sampai saat ini, cara yang digunakan pe tam bak untuk menjaga kadar DO dalam air adalah dengan menyalakan kincir-kincir yang tersebar di dalam

PEMBUATAN SISTEM MONITORING KUALITAS AIR

SECARA

REAL TIME

DAN APLIKASINYA DALAM

PENGELOLAAN TAMBAK UDANG

Goib Wiranto, I Dewa Putu Hermida

Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi-LIPI Jln. Sangkuriang, Bandung 40135, Indonesia

Ph. +62 22 250 4661, Fax. +62 22 250 4659 Email: goib@ppet.lipi.go.id

ABSTRAK

Dalam tulisan ini akan dibahas rancang bangun sebuah sistem monitoring kualitas air yang dapat memberikan informasi secara real time tentang parameter kualitas air yang sedang diukur. Sistem yang dibuat memiliki komponen utama, yaitu sebuah data logger yang memiliki fi tur smsgateway berbasis jaringan GSM, dan dua komponen sen-sor yang digunakan untuk mengukur parameter DO dan pH. Selain menampilkan hasil pengukuran secara onsite, sistem ini juga mampu memberikan informasi melalui HP bila nilai ambang DO atau pH terlampaui. Sebaliknya, nilai DO dan pH hasil pengukuran bisa juga diketahui setiap saat melalui sms dari HP ke sistem. Sistem ini telah diaplikasikan untuk memantau kualitas air tambak udang di daerah Banyuwangi, Jawa Timur. Selain memberikan informasi secara real time, sistem juga dapat secara otomatis menggerakkan kincir-kincir air di tambak bila nilai DO turun di bawah ambang batas. Dengan begitu, kebutuhan oksigen untuk budi daya udang dapat selalu terjaga.

Kata kunci: Real time monitoring, Sms gateway, Sensor DO, Sensor pH, Data logger

ABSTRACT

In this paper it will be described the design and construction of a water quality monitoring system that can provide real time information about water quality parameters being measured. The main components of the system include a data logger with GSM based sms gateway, and two sensors for measuring DO and pH parameters. In addition to providing onsite measurement results, the system is also capable of giving the information through a mobile phone in case the DO or pH threshold value has been reached. On the contrary, the measured DO and pH values can also be known anytime via sms from mobile phone to the system. This system has been applied in the monitoring of water quality of shrimp ponds in Banyuwangi, East Java. Apart from providing realtime information, this system can also automatically turn on the turbines in the ponds if the DO value falls under the threshold. As such, the required oxygen supply needed by the shrimp can always be maintained.

tambak dan dijalankan secara terus-menerus, terutama bila sudah mendekati masa-masa panen. Cara seperti ini jelas sangat tidak efi sien sebab energi listrik yang dibutuhkan menjadi sangat besar. Sementara itu, penentuan nilai pH biasanya dilakukan dengan cara pengukuran secara manual dan berkala oleh operator meng-gunakan pH meter, yang tentunya sangat rawan terhadap terjadinya misinformasi dengan pemilik tambak.

Untuk mengatasi kedua persoalan di atas, peng-gunaan sistem sensor dan telemetri merupakan sebuah pilihan yang menarik. Sebagaimana telah banyak diterapkan dalam berbagai aplikasi(1-4)_, sistem sensor dan telemetri memungkinkan informasi yang diperoleh sensor dari lokasi yang jauh (remote), diketahui secara langsung (real time), dan kontinu dari lokasi yang lain. Ditambah dengan kemampuan data logger dalam menyim pan data untuk kurun waktu yang lama maka informasi kualitas air yang dikumpulkan dapat digunakan sebagai bahan studi pengem-bangan teknik budi daya udang di masa-masa yang akan datang.

Dalam tulisan ini akan ditampilkan hasil ran cang bangun dan implementasi sistem monitoring online dan otomatisasi pengelolaan tambak udang menggunakan sensor pH dan DO,

dan sms gateway. Lokasi implementasi sistem telah dipilih di Kabupaten Banyuwangi Jawa Timur, yang merupakan salah satu daerah sentra penghasil udang jenis vaname di Indonesia.

B

AHAN DAN

M

ETODE

Perancangan sistem monitoring dan otoma-tisasi yang dilakukan untuk aplikasi ini telah memerhatikan aspek-aspek penting di lokasi tambak udang, seperti luas dan kondisi petak tambak, jumlah kincir air, ketersediaan jaringan komunikasi serta keamanan. Selain itu, telah diperhatikan juga ketersediaan operator di lapangan yang memiliki pengetahuan minimal yang dibutuhkan untuk mengoperasikan dan melakukan troble shooting sistem ini. Secara keseluruhan blok diagram sistem yang dibangun dapat dilihat dalam Gambar 1.

Komponen utama dari sistem ini adalah sebuah data logger (merk Smartdatalog), yang menerima input data analog dari sensor melalui

transmitter. Penggunaan transmitter pH dan DO (merk Lutron TR-PHT1A4 dan TR-DOT1A4) ditujukan untuk mencegah terjadinya signal losses karena jarak titik sampling dengan panel yang cukup jauh (lebih dari 200 m). Manajemen data kedua parameter di dalam data logger

M obile P hone

D ata logger dengan ons ite dis play dan s m s gatew ay

dikendalikan oleh sebuah mikrokontroller, yang mengatur penyimpanan, komparasi, dan transmisi data. Untuk parameter DO, nilai pengukuran akan dibandingkan dengan batas bawah (lower treshold) dan batas atas (upper treshold). Dalam hal ini, lower dan uppertreshold masing-masing adalah 4 mg/l dan 7 mg/l. Sesuai dengan SNI untuk budi daya udang vaname, persyaratan DO minimal dalam air tambak adalah 3.5 mg/l, jadi sistem ini akan menjamin kandungan DO di atas persyaratan SNI. Apabila nilai DO kurang dari 4 mg/l maka data logger akan mengaktifkan PLC

dan menggerakan secara serentak kincir-kincir di dalam tambak. Dengan bekerjanya kincir maka kandungan oksigen dalam air tambak akan me-ningkat, dan apabila telah mencapai nilai 7 mg/l seperti terukur oleh sensor, maka PLC secara otomatis akan menghentikan aktivitas kincir. Dalam Gambar 2 ditunjukkan panel utama sistem ini yang berisi data logger, modem GSM, dan baterai kering 12 V sebagai backup apabila terjadi pemadaman jaringan listrik PLN, sedangkan komponen PLC dapat dilihat dalam Gambar 3.

Gambar 2. Tata letak data logger, modem GSM, dan backup battery dalam panel utama

Smartdatalog

Modem GSM

Gambar 3. Panel PLC dengan 4 switch pengendali kincir

Untuk parameter pH, nilai dari lower treshold

dan upper treshold adalah 7.5 dan 8.5 (seperti persyaratan SNI). Penentuan nilai treshold untuk kedua parameter tersebut telah didasarkan pada kebutuhan rata-rata untuk budi daya udang jenis vaname di daerah setempat. Dalam hal hasil pengukuran sensor mencapai nilai treshold, baik pH maupun DO, data logger dapat mengirimkan informasi tersebut melalui modem GSM ke beberapa nomor mobile phone (HP) yang telah ditentukan sebelumnya, dengan salah satunya adalah nomor pemilik tambak udang.

Untuk operator di lokasi tambak, informasi tentang nilai parameter pH dan DO dapat dibaca setiap saat melalui display pada Smartdatalog. Sementara itu, bagi pemilik tambak, nilai kedua parameter tersebut bisa diketahui setiap saat

me-lalui sms ke nomor 087822090xxx (untuk tambak di desa Wongsorejo, dengan format sms CH012 untuk DO, CH456 untuk pH), yang tentunya sangat berguna dalam melakukan pengawasan terhadap kinerja pegawainya.

sistem pelampung dan diletakkan di tengah-tengah petak tambak, seperti ditunjukkan dalam Gambar 4. Dengan cara ini, komponen sensor dan transmitter dapat terlindungi, dan sekaligus titik sampling bisa dipindahkan sesuai kebutuhan dengan lebih mudah.

H

ASILDAN

P

EMBAHASAN

Sebetulnya, hasil utama dari kegiatan ini adalah kemampuan sistem dalam menjalankan kincir secara otomatis pada saat nilai DO turun di bawah 4 mg/l, dan menjaganya hingga nilai DO mencapai 7 mg/l. Dalam jangka panjang, hal ini berarti terjadi efi siensi penggunaan daya

pH Transmitter

DO Transmitter

DO Sensor

pH Sensor

Bucket sensor dan transmitter

Pelampung

(a) (b)

Gambar 4. (a) Instalasi sensor dan transmitter menggunakan bucket dan pelampung agar bisa diletak-kan di tengah petak tambak, (b) Tata letak tansmitter pH, DO, dan sensor di dalam bucket

listrik sehingga dapat mengurangi beban biaya operasional tambak tiap bulannya. Selain itu, informasi yang secara otomatis terkirim ke nomor HP pemilik tambak bila nilai pH atau DO turun di bawah lowertreshold, ternyata sangat bermanfaat bagi pemilik dalam mengawasi kinerja pagawai tambak.

Sementara itu, untuk keperluan analisis, data yang tersimpan dalam data logger dapat diunduh ke Laptop menggunakan koneksi RS 232. Data yang berupa text fi le kemudian dapat ditampilkan secara grafi kal menggunakan perangkat lunak Excel. Dalam Gambar 5 dapat dilihat contoh hasil tampilan parameter DO dan pH di lokasi

T am b ak W o n g so rejo III, 25-28 Ju n i 2010

0 2 4 6 8 1 0 1 2

1 4 7 1 0 1 3 1 6 1 9 2 2 2 5 2 8 3 1 3 4 3 7 4 0 4 3 4 6 4 9 5 2 5 5 5 8 6 1 6 4 6 7 7 0 7 3 7 6 7 9

W a k tu /J a m

N

ilai D O (m g /ltr)

p H

tambak udang desa Wongsorejo Banyuwangi, pada tanggal 25–28 Juni 2010, dengan periode sampling tiap 30 menit. Dalam grafi k ini dapat diketahui bahwa untuk periode tersebut, nilai DO berfl uktuasi antara 7 dan 9 mg/l. Tingginya nilai DO tersebut disebabkan karena kincir yang dijalankan terus-menerus sehingga meningkatkan kandungan oksigen yang terserap dalam air. Kondisi seperti ini memang sering terjadi, terutama pada saat usia udang mendekati masa panen. Sementara untuk parameter pH, nilainya berfl uktuasi antara 6 dan 8.

Untuk sistem yang dipasang di lokasi ber beda, hasil analisis data pada tanggal 25–26 Juni 2010 (seperti ditunjukkan dalam Gambar 6) menunjuk-kan karakter yang sedikit berbeda, di mana nilai DO berfl uktuasi antara 6 dan 8.5 mg/l, sedangkan pH antara 7.5 dan 8.5.

K

ESIMPULAN

Dalam tulisan ini telah dibahas rancang ba ngun sistem online monitoring kualitas air tambak udang yang dapat memberikan informasi secara real time tentang parameter DO dan pH. Sistem yang dibuat memiliki komponen utama berupa sebuah data logger dengan smsgateway

berbasis jaringan GSM. Dengan sistem ini,

pemi-lik tambak selalu mendapatkan informasi melalui sms bila nilai ambang DO atau pH terlampaui. Sebaliknya, nilai DO dan pH hasil pengukuran bisa juga diketahui setiap saat melalui sms ke sistem. Sistem ini telah diaplikasikan untuk memantau kualitas air beberapa tambak udang di daerah Banyuwangi, Jawa Timur. Selain memberikan informasi secara real time, sistem juga dapat secara otomatis menggerakkan kincir-kincir air di tambak bila nilai DO turun di bawah ambang batas. Dengan begitu, efi siensi peng-gunaan daya listrik dapat dilakukan sekaligus kebutuhan oksi gen untuk budi daya udang dapat selalu terjaga.

U

CAPAN

T

ERIMA

K

ASIH

Kegiatan ini telah didanai oleh program Iptekda LIPI Tahun 2010 dalam rangka mening-katkan hasil usaha petambak udang di Banyu-wangi dan Situbondo Jawa Timur melalui teknologi otomatisasi dan online monitoring.

D

AFTAR

P

USTAKA

[1] Wiranto, G., Imam Mashari, I. Dewa Putu Her-mida, Beni A. Karim. (2006). Rancang Bangun Stasiun Bergerak untuk Pemantauan Kualitas Air Sungai. Jurnal Purifi kasi, Vol. 7, No. 1, pp.

[2] Harmoko, A.S. dan Imawan, C. (2005). A Distri-buted Instrumentation for Air Quality Monitor-ing Systems. Prosiding Seminar Nasional MIPA, Universitas Indonesia, pp. J2D09.

[3] Chung, W. –Y and Oh, S. –J. (2006). Remote Monitoring System with Wireless Sensors

Module for Room Environment. Sensors and Actuators B, Vol. 113, pp. 64 –70.