• Tidak ada hasil yang ditemukan

TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING KADAR PH, SUHU, DAN KEKERUHAN AIR SUNGAI BERBASIS INTERNET OF THINGS (IOT)

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Membagikan "TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING KADAR PH, SUHU, DAN KEKERUHAN AIR SUNGAI BERBASIS INTERNET OF THINGS (IOT)"

Copied!
66
0
0

Teks penuh

(1)

TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING KADAR PH, SUHU, DAN KEKERUHAN AIR SUNGAI BERBASIS

INTERNET OF THINGS (IOT)

DESIGN A SISTEM OF MONITORING PH LEVELS,

TEMPERATURE, AND TURBIDITY OF RIVER WATER BASED ON THE INTERNET OF THINGS (IOT)

Disusun oleh:

Tia Indriani 18201055

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO

INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM PURWOKERTO

2021

(2)

ii

RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING KADAR PH, SUHU, DAN KEKERUHAN AIR SUNGAI BERBASIS

INTERNET OF THINGS (IOT)

DESING A SISTEM OF MONITORING PH LEVELS,

TEMPERATURE, AND TURBIDITY OF RIVER WATER BASED ON THE INTERNET OF THINGS (IOT)

Tugas akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Ahli Madya Teknik (A.Md.T)

Di Institut Teknologi Telkom Purwokerto

Disusun oleh:

Tia Indriani 18201055

DOSEN PEMBIMBING

Prasetyo Yuliantoro, S.T., MT Rahmat widadi, S.Pd., M.Eng

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO

INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM PURWOKERTO

2021

(3)

iii

HALAMAN PENGESAHAN

(4)

iv

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Dengan ini saya, TIA INDRIANI menyatakan bahwa Tugas Akhir dengan judul “ RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING KADAR PH, SUHU, DAN KEKERUHAN AIR SUNGAI BERBASIS INTERNET OF THINGS (IOT)”

adalah benar-benar karya saya sendiri. Saya tidak melakukan penjiplakan kecuali dengan pengutipan sesuai etika keilmuan yang berlaku. Saya bersedia menanggung risiko ataupun sanksi yang dijatuhkan kepada saya jika ditemukan pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam tugas akhir ini.

Purwokerto, 2021

Tia Indriani

(5)

v

PRAKATA

Puji syukur kami panjatkan kepada Alloh atas ridho-Nya, penulis dapat menyelesaikan proposal tugas akhir tentang “ RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING KADAR PH, SUHU, DAN KEKERUHAN AIR SUNGAI BERBASIS INTERNET OF THINGS (IOT)”.

Penyusunan proposal tugas akhir ini bermaksud untuk memenuhi salah satu syarat dalam menmpuh ujian Ahli Madya Teknik Telekomunikasi pada Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro, Institut Teknologi Telkom Purwokerto.

Dengan tersusunnya proposal tugas akhir ini, penulis memahami bahwa dalam proses penyusunan tidak terlepas dari bantuan, doa dan bimbingan dari banyak pihak kepada penulis. Oleh karena itu penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada:

1. Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya.

2. Kedua orang tua yang selalu memberikan doa, semangat dan dukungan.

3. Bapak Prasetyo Yuliantoro, S.T., M.T. selaku pembimbing 1.

4. Bapak Rahmat Widadi, S.Pd., M.Eng. selaku pembimbing 2.

5. Bapak Muntaqo Alfin Amanf, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi, Institut Teknologi Telkom Purwokerto.

6. Seluruh dosen, staf dan karyawan Program Study D3 Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom Purwokerto.

7. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis sadar atas ketidaksempurnaan penyusunan laporan tugas akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan saran atau masukan sebagai perbaikan. Semoga laporan ini dapat bermanfaat baik bagi penulis dan pembaca.

Purwokerto, 2021

Tia Indriani

(6)

vi

ABSTRAK

Air merupakan satu dari beberapa sumber daya alam yang sangat penting bagi makhluk hidup untuk bertahan hidup. Kualitas air khususnya air sungai perlu dijaga untuk mengurangi resiko pencemaran yang akan berdampak pada makhluk hidup dan lingkungan hidup. Maka dari itu dibutuhkan sistem moitoring kualitas air sungai untuk mengecek secara realtime kualitas air sungai. Pada penelitian ini akan dibuat sistem monitoring kualitas air sungai berbasis Internet of Things (IoT) dengan pengiriman data menggunakan komunikasi WiFi yang kemudian hasil data penelitian dikirimkan ke MIT App Inventor, parameter ukur untuk menentukan kualitas air sungai yaitu tingkat keasaman (pH), kekeruhan (NTU dan suhu (oC).

Sistem ini menggunakan Arduino Uno sebagai pengendali, sensor pH-4502C utnuk mengukur tingkat keasaman, sensor suhu DS18B20 untuk mengukur suhu air dan sensor turbidity SEN0189 untuk mengukur tingkat kekeruhan air.

Kata kunci: Kualitas Air, Internet of Things (IoT), WiFi, firebase, MIT App inventor.

(7)

vii

ABSTRACT

Water is one of several natural resources that are very important for living things to survive. The quality of water, especially river water, needs to be maintained to reduce the risk of pollution that will have an impact on living things and the environment. Therefore, a river water quality monitoring system is needed to check in real time the quality of river water. In this study, a water quality monitoring system based on the Internet of things IoT will be created and its delivery using a WiFi comunication data which then the results of the research data will be sent to the MIT App inventor, the measuring parameters to determine the quality of river water are the level of acidity (pH), turbidity ( NTU and temperature (oC).This system uses Arduino Uno as controller, pH electrode probe sensor to measure acidity level, turbidity sensor to measure turbidity level and DS18B20 temperature sensor to measure water temperature.

Keywords: Water Quality, Internet of things (IoT), WiFi, firebase, MIT App inventor.

(8)

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ... Error! Bookmark not defined.

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ... iv

PRAKATA ... v

ABSTRAK ... vi

ABSTRACT ... vii

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined. 1.1 LATAR BELAKANG ... Error! Bookmark not defined. 1.2 RUMUSAN MASALAH ... 14

1.3 BATASAN MASALAH ... 14

1.4 TUJUAN ... 15

1.5 MANFAAT ... Error! Bookmark not defined. 1.6 SISTEMATIKA PENULISAN ... 15

BAB II DASAR TEORI ... 17

2.1 KAJIAN PUSTAKA ... 17

2.2 DASAR TEORI ... 19

2.2.1 Kualitas Air ... 19

2.2.2 PH Air ... 19

2.2.3 IOT ... 20

2.2.4 Sensor PH ... 20

2.2.5 Sensor Suhu DS18B20 ... 22

2.2.6 Sensor Turbidity SKU SEN0189 ... 23

2.2.7 Firebase... 25

2.2.8 Mit App Inventor ... 26

2.2.9 Quality Of Sevice (QoS) ... Error! Bookmark not defined. BAB III METODE PENELITIAN... 29

3.1 ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN ... 29

3.1.1 Laptop ... 29

(9)

ix

3.1.2 Sensor suhu DS18B20 ... 30

3.1.3 Sensor Turbidity SKU SEN0189 ... 30

3.1.4 NodeMCU ESP8266 ... 30

3.1.5 Software Arduino IDE ... 31

3.2 ALUR PENELITIAN... 31

3.2.1 Studi Literatur ... 33

3.2.2 Perancangan Hardware... 33

3.2.3 Perancangan Software ... 36

3.2.4 Pengujian Sistem ... 42

3.2.5 Pembuatan Hasil Data ... 44

BAB IV HASIL DATA DAN PEMBAHASAN ... 45

4.1 HASIL PERANCANGAN SISTEM ... 45

4.2 HASIL PENGUJIAN SISTEM ... 47

4.2.1 Hasil Data Pengujian Sensor pH-4502C ... 47

4.2.2 Hasil Data Pengujian Sensor Dallas DS18B20 ... 51

4.2.3 Hasil Data Pengujian Sensor Turbidity SEN0189 ... 55

4.2.4 Hasil Pengujian Throughput ... 57

4.2.5 Hasil Pengujian Delay ... 58

4.2.6 Hasil Pengujian Packet Loss ... 59

4.2.7 Hasil Pengujian Sistem ... 60

BAB V PENUTUP ... 62

5.1 KESIMPULAN ... 62

5.2 SARAN ... 62

DAFTAR PUSTAKA ... 64

(10)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tingkatan Kadar pH ... 20

Gambar 2.2 Modul pH-4502C [9] ... 21

Gambar 2.3 PH Meter Electrode BNC Connector ... 22

Gambar 2.4 Sensor DS18B20 Waterproof ... 23

Gambar 2.5 Sensor Turbidity SEN SKU0189 ... 24

Gambar 2.6 NodeMCU ESP8266 ... 25

Gambar 2.7 Realtime Database Firebase ... 26

Gambar 3.1 Flowchart Alur Penelitian ... 32

Gambar 3.2 Blok Diagram Perancangan Sistem ... 33

Gambar 3.3 Rangkaian Hardware ... 34

Gambar 3.4 Flowchart Perancangan Sistem ... 35

Gambar 3.5 Flowchart Alur Aplikasi ... 36

Gambar 3.6 Tampilan Awal Google Firebase ... 37

Gambar 3.7 Tampilan Pembuatan Project di Firebase ... 38

Gambar 3.8 Tampilan Pemberian Nama Project ... 38

Gambar 3.9 Tampilan tentang Google Analytics ... 39

Gambar 3.10 Tampilan Pemilihan Akun yang Digunakan ... 39

Gambar 3.11 Tampilan Pembuatan Database Real-Time ... 40

Gambar 3.12 Tampilan Real-time Database ... 40

Gambar 3.13 Tampilan Rules Database ... 41

Gambar 3.14 Tampilan Screen pada Aplikasi... 42

Gambar 3.15 Tampilan Blok Program ... 42

Gambar 4.1 Hasil Perancangan Hardware ... 45

Gambar 4.2 Tampilan Real-time Database di Google Firebase ... 46

Gambar 4.3 Tampilan Screen di Aplikasi ... 47

Gambar 4.4 Hasil Pengujian Sensor pH-4502C ... 48

Gambar 4.5 Hasil Pengujian pH Level Rendah ... 49

Gambar 4.6 Hasil Pengujian pH Level Menengah ... 50

Gambar 4.7 Hasil Pengujian pH Level Tinggi ... 51

Gambar 4.8 Hasil Pengujian Sensor Dallas DS18B20 ... 52

(11)

xi

Gambar 4.9 Hasil Pengujian Sensor Suhu pada Air Es ... 53

Gambar 4.10 Hasil Pengujian Sensor Suhu pada Air Biasa... 54

Gambar 4.11 Hasil Pengujian Sensor Suhu pada Air Panas ... 55

Gambar 4.12 Hasil Pengujian Sensor Turbidity SEN0819 ... 56

Gambar 4.13 Grafik Hasil Pengujian Throughtput ... 58

Gambar 4.14 Grafik Hasil Pengujian Delay ... 59

Gambar 4.15 Hasil Pengujian Sistem... 61

(12)

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Spesifikasi modul pH-4502C [9] ... 21

Tabel 2.2 Spesifikasi PH Meter Electrode BNC Connector [9] ... 22

Tabel 2.3 Standarisasi Delay ... 27

Tabel 2.4 Standarisasi Packet Loss ... 27

Tabel 2.5 Standarisasi Throughput ... 28

Tabel 3.1 Alat dan Bahan ... 29

Tabel 3.2 Langkah pengujian ... 43

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor pH Level Rendah ... 48

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sensor pH Level Menengah ... 49

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sensor pH Level Tinggi ... 50

Tabel 4.4 Biasa Hasil Pengujian Sensor Suhu pada Air Es ... 52

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Sensor Suhu pada Air Biasa ... 53

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Sensor Suhu pada Air Panas ... 54

Tabel 4.7 Hasil Pengujian Sensor Turbidity ... 56

Tabel 4.8 Hasil Pengujian Throughput ... 57

Tabel 4.9 Hasil Pengujian Delay ... 58

Tabel 4.10 Hasil pengujian Packet Loss ... 60

(13)

13

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Air merupakan salah satu dari banyak sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan manusia dan makhluk hidup yang lainnya. Air juga dapat mempengaruhi dan mudah dipengaruhi oleh kondisi atau komponen yang lainnya.

Air yang dipermukaan contohnya seperti sungai yang banyak dimanfaatkan untuk keperluan manusia contohnya tempat penampungan air, mangairi sawah, keperluan untuk peternakan, ketersediaan air, irigasi dan masih banyak manfaat yang lainnya [1].

Sungai di Indonesia sudah banyak yang tercemar, beberapa penyebab tercemarnya sungai sangat banyak. Seperti limbah rumah tangga berupa sisa-sisa makanan, air bekas cucian, limbah industry yang mengandung bahan kimia berbahaya, limbah pupuk pertanian maupun sampah-sampah yang dibuang semabrangan ke sungai dan yang lainnya. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik pada tahun 2016 sekitar 34 sungai yang dilakukan sampling untuk mengetahui status kualitas air sungai. Titik sampling di pasang beberapa diarea sungai, sebanyak 19 sungai tercemar berat, 14 sungai tercemar sedang-cemar berat dan hanya 1 sungai yang tercemar ringan [2].

Monitoring kualitas air merupakan metode pengecekan air secara berkala untuk dapat menganalisis kondisi air tersebut. Monitoring dilakukan dimana untuk lebih meyakinkan dan memperlihatkan bahwa sumber air atau sungai aman untuk dimanfaatkan. Berdasarkan peraturan Mentri Kesehatan Republik Indonesia No.

416 Tahun1990 dan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 82 Tahun 2001 bahwa kualitas air yang baik digunakan untuk sehari-hari indicator parameternya yakni tingkat keasaman (pH), kekeruhan dan suhu air. Air yang tidak tercemar memiliki standar pH 6,5-9, sedangkan untuk indikator standar kekeruhan untuk sebesar 5 Nephelometric Turbidity Unit (NTU) serta untuk standar suhu air yakni 15oC - 35 oC [3].

Dalam penelitian ini menggunakan sistem yang menggunakan komunikasi data WiFi untuk memonitoring kondisi air sungai. Pada sistem ini dapat memantau

(14)

14

parameter seperti tingkat keasaman, kekeruhan dan suhu air yang dapat dipantau melalui web app inventor untuk mendapatkan informasi kondisi air sungai. Pada penelitian ini menggunakan NodeMCU untuk mikrokontrolernya dengan menggunakan modul ESP8266. Data yang didapat nantinya ditampilkan pada app invertor dan juga data tersebut akan disimpan guna untuk keperluan yang lebih lanjut. Sedangkan untuk mengetahui tingkat kecepatan dan kehandalan dalam pengiriman berbagai jenis data dalam sebuah komunikasi dapat menggunakan QoS (Quality of Service). Paramater yang dipakai diantarannya Throughput, Packet loss, dan Delay.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Rumusan masalah dari penelitian ini adalah:

1. Bagaimana perancangan sistem monitoring kualitas air sungai dari kadar pH, suhu, dan kekeruhan?

2. Bagaimana data hasil baca dari sensor pH-4502C membaca kadar pH, sensor suhu DS18B20 membaca suhu, dan sensor turbidity SEN0819 membaca tingkat kekeruhan air?

3. Bagaimana QoS yang digunakan dalam sistem monitoring kualitas air sungai?

1.3 BATASAN MASALAH

Batasan masalah dari penelitian ini adalah:

1. Mikrokontroler yang digunakan yakni Arduino nano.

2. Modul yang digunakan untuk pengiriman data yakni ESP8266.

3. Sensor pH 4502C digunakan sebagai sensor untuk membaca kadar keasaman air.

4. Sensor suhu DS18B20 digunakan sebagai sensor untuk membaca suhu air.

5. Sensor turbidity SKU SEN0189 digunakan sebagai sensor untuk membaca tingkat kekeruhan air.

6. Pembanding nilai Sensor pH-4502C menggunakan pH meter, sensor suhu DS18B20 menggunakan termometer digital dan sensor turbidity SEN0819 tidak menggunakan alat pembanding.

7. Sistem monitoring untuk menyimpan dan menampilkan data menggunakan App inventor.

(15)

15

8. Smartphone yang digunakan untuk monitoring menggunakan sistem operasi Android.

9. Parameter QoS yang digunakan yaitu Throughput, Delay dan Packetloss.

1.4 TUJUAN

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Dapat merancang sistem monitoring kualitas air sungai menggunakan beberapa parameter yaitu kadar pH, suhu, dan kekeruhan.

2. Dapat menentukan akurasi dari sensor pH pada pembacaan kadar pH air dan sensor DS18B20 dalam pembacaan suhu air serta dapat menggunakan sensor turbidity untuk membaca tingkat kekeruhan air.

3. Dapat menentukan niali QoS yang digunakan dalam sistem monitoring kualitas air.

1.5 MANFAAT

Penelitian ini diharapkan dapat bernfaat untuk pemerintah daerah atau instansi yang lain agar lebih mudah dalam monitoring kualitas air sungan yang efektif dan dapat dipantau melalui aplikasi Android, sehingga dapat dijadikan sebagai upaya pengendalian pemcemaran air sungai. Sistem ini juga dibuat untuk mengetahui bagaimana kualitas air berdasarkan kadar pH, suhu dan kekeruhan air tersebut tanpa dilakukan pengecekkan secara manual dengan mendatangi sungai tersebut.

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan penelitian ini terbagi dalam beberapa bab berdasarkan pengelompokkan pokok-pokok pikiran yang tercantum dalam bab-bab sebagai berikut:

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini berisi tentang kajian pustaka yang dijadikan rujukkan dalam tugas akhir ini dan berisi tentang landasan-landasan teori pendukung yang digunakan pada tugas akhir ini.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

(16)

16

Bab ini berisi tentang metode penelitian yang menjelaskan bagaimana perancangan sistem, pengujian sistem, alat yang dipakai dan alur penelitian.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang pembahasan dan analisis sistem berdasarkan hasil penelitian yang telah didapatkan berdasarkan sistem yang telah dibuat.

BAB V PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan berdasarkan analisis yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya dan saran yang ditujukan untuk penelitian selanjutnya.

(17)

17

BAB II DASAR TEORI

2.1 KAJIAN PUSTAKA

Pada tahun 2020 penelitian yang berjudul Aplikasi Sistem Monitoring Kelayakan Air Di Daerah Aliran Sungan Berbasis Android yang membahas sebuah mobile application yang bebrbasis Android untuk dapat memonitoring kualitas air sungai. Penelitian ini menggunakan mikrokontroller WeMos D32 yang berfungsi untuk mengolah dan mengirim data dari sensor ke database. Hasil pengujian fungsionalitas seluruh fitur yang ada dalam aplikasi mobile dapat dijalankan dengan baik. Untuk pengujian delay yang dilakukan dalam 6 sesi percobaan didapatkan delay rata-rata terendah 0.239 s dan delay rata-rata tertinggi sebesar 0.323 s sehingga dapat disimpulkan bahwa delay cukup bagus. Kekuatan pada penelitian ini Menggunakan pengujian User Experience Questionnaire yang digunakan untuk membandingkan user experience. Dalam pengujian ini terdapat sekala penilaian seperti kejelasan, daya tarik, ketepatan, stimulasi, efesiensi dan pembaruan dari sebuah aplikasi [4].

Pada tahun 2019 yang berjudul Online Monitoring Kualitas Air Waduk Berbasis Thinkspeak yang bertujuan untuk online monitoring pada air waduk.

Penelitian ini menggunakan mikrokontroller Arduino uno dengan modul komunikasi online menggunakan ESP8266. Penelitian ini juga menggunakan sensor pH untuk mengukur tingkat pH, sensor turbidity untuk mengukur tingkat kekeruhan air dan sensor DS18B20 untuk mengukur suhu air. Hasil pengujian yang dilakukan berhasil dengan tingkat kesalahan yang berbeda-beda setiap sensor.

Parameter uji sistem dilakukan dengan pada pagi hari, siang hari, dan malam hari.

Validasi sistem dilakukan dengan membandingkan parameter hasil ukur dengan alat ukur digital. Pengujian sistem diperoleh pada malam hari (pH 6,4) level keasaman lebih rendah, pada siang hari (17,8 NTU) level kekeruhan lebih rendah, dan pada malam hari (22OC) suhu lebih rendah. Selain itu, performa sistem telah menunjukkan prediksi kesalahan ukur yang minimum dari hasil perbandingan pengukuran [5].

(18)

18

Dalam penelitian tahun 2019 yang berjudul Sistem Pemantauan Kualitas Air Sungai Di Kawasan Industri Berbasis IOT. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan alat pada aliran air sungai dalam jangka waktu tertentu dengan menggunakan tiga node dan satu base. Sistem monitoring ini berawal dari pembacaan snesor pH, suhu, kekeruhan dan tegangan kemudian diproses oleh mikrokontroler menjadi data yang diinginkan yaitu nilai pH, celcius, Nephelometric Turbidity Unit (NTU), dan Volt yang selanjutnya node menampilkan data pada layar LCD dan mengirimkan data tersebut ke base melalui sinyal radio. Data yang diterima oleh base diproses dan disortir berdasarkan data per node supaya data yang masuk ke base tersusun dan tidak tercampur dengan nilai data pada setiap sensor. Data node selanjutnya diproses dan dikirimkan ke database melalui jarinan WiFi. Sistem ini dirancang untuk memantau kadar pH suhu dan kekeruhan pada sungai dalam jangka waktu maksimal 3 jam. Pemantauan dapat dilakukan sampai dengan tiga titik lokasi terpisah selama masih dalam jangkauan radio frekuensi. Data ditampilkan pada LCD disetiap node atau dapat dilihat padahalaman website, data yang masuk ke database per 9 detik. Pada sistem ini belum menggunakan QoS untuk mengetahui kemampuan suatu jaringan [6].

Pada penelitian tahun 2020 yang berjudul Rancang Bangun Sistem Monitoring Ph Dan Suhu Air Pada Akuaponik Berbasis IOT. Penelitian ini bertujuan untuk mengatur status pompa otomatis menggunakan relay, dan komponen lain yang dipakai pada penelitian ini adalah sensor Suhu air DS18B20, sensor kelembaban tanah, mikrokontroler dan sebuah bluetooth yang digunakan sebagai media transmisi ke perangkat Android agar user dapat melihat hasil monitoring dari sistem akuaponik. Perancangan sistem monitoring pH dan suhu pada akuaponik menggunakan Arduino, sensor pH dan sensor suhu dallas DS18B20 adalah input. Output nya yaitu Motor Servo, motor servo akan bekerja untuk sensor pH yang mana sistem nya up dan down dari cairan pH yang tersedia, motor servo akan bekerja sesuai perintah yang ditentukan oleh Arduino. Data yang telah diterima oleh Arduino dari beberapa sensor tersebut akan diteruskan ke Wemos D1 Mini yang mana tugas Wemos disini adalah sebagai interface untuk menyambungkan ke Aplikasi. Dari hasil penelitian tersebut untuk akurasi sensor tidak sampai dari 10% dan sensor berjalan dengan baik [7].

(19)

19

Pada penelitian yang berjudul Sistem Monitoring Pencecaran Air Sungai Berbasis Teknologi Nirkabel Dan Internet Of Things yang bertujuan untuk merancang sistem monitoring pencemaran air sungai dengan menggunakan senor nirkabel dan intenet of things. Untuk mikrokontroler yang digunakan ada Arduino uni R3 sebagai node sensor dan Arduino mega sebagai node utama. Sistem ini menggunakan sensor pH, sensor kekeruhan dan sensor suhu, parameter tersebut akan dikirimkan secara nirkabel menggunakan radio frekuensi yang dipakai dari node sensor ke node utama. Berdasarkan hasil pengujian parameter sensor tersebut memiliki rata-rata presentase kesalahan sebesar 4.16% yang kemudian sensor dari node utama dikirimkan ke database dengan jaringan internet dan ditampilkan pada website dan aplikasi Android. Sistem ini dapat melakukan pengiriman data parameter pencemaran secara realtime baik melalui website maupun aplikasi Android. Tetapi pada sistem ini tidak menggunakan QoS untuk mengetahui kemampuan suatu jaringan yang dipakai [8].

2.2 DASAR TEORI 2.2.1 Kualitas Air

Definisi dari mutu air merupakan tingkat kondisi dari kualitas air yang yang diuji dengan memperlihatkan kondisi buruk atau kondisi baik pada suatu sumber air dalam kurun waktu tertentu dengan membandingkan menggunakan baku dari mutu air yang sudah ditetapkan.

Berdasarkan peraturan Mentri kesehatan republik indonesia no. 416 Tahun 1990 dan peraturan pemerintah indonesia no. 82 tahun 2001 bahwa kualitas air yang baik digunakan untuk sehari-hari indicator parameternya yakni tingkat keasaman (pH), kekeruhan dan suhu air. Air yang tidak tercemar memiliki standar pH 6,5-9, sedangkan untuk indikator standar kekeruhan untuk sebesar 5 NTU(Nephelometric Turbidity Unit) serta untuk standar suhu air yakni 15oC - 35 oC [3].

2.2.2 PH Air

Potential of Hidrogen atau pH adalah ukuran konsentrasi ion hidrogen untuk menunjukan tingkat kebasaan dan keasaman dari suatu zat. Nilai pH pada umumnya dari 1-14, larutan yang asam memiliki pH kurang dari 7 sedangkan larutan basa memiliki nilai pH lebih dari 7, untuk pH bernilai 7 bersifat netral [9].

(20)

20

Gambar 2.1 Tingkatan Kadar pH

Pengukuran menggunakan kertas lakmus apabila kertas lakmus berwana merah maka tingkat keasamannya sedangkan apabila kertas lakmus berwarna biru maka tingkat kebasaannya tinggi. Dalam pengukuran tangkat pH bisa menggunakan pH meter [9].

2.2.3 IOT

Internet of things adalah sistem yang terdiri dari smart device , sensor, actuator dan mikrokontroller yang memungkinkan utnuk bertukar informasi dan melakukan komunikasi secara otomatis. IoT menggunakan smrt device untuk dapat meningkatkan optlamasi setiap saat. Secara garis besar pada internet of things menggunakan beberapa teknologi yang dapat digabungkan menjadi satu kesatuan seperti sensor sebagai pembaca data, RFID, wireless sensor network, koneksi internet dengan macam-macam topologi jaringan dan teknologi-teknolgi yang akan terus bertambah sesuai dengan kebutuhan pengguna. Dalam penenrapan internet of things dapat juga mendeteksi, menemukan, memantau, melacak objek secara otomatis dan real time.

2.2.4 Sensor PH

Sensor ph salah satu instrumen yang digunakan untuk mengukur konsentrasi hidrogen pada larutan atau air. Untuk mengukur tanah atau air perlu dilakukan kalibrasi berkala agar keakuratannya terjamin. Sensor pH merupakan sensor yang termasuk kedalam variable jenis sensor kimia, yang dimana output nilai yang akan ditampilkan berdasarkan dari reaksi kimia yang kemudian dirubah dalam besaran tegangan listrik. Dalam sensor pH terdapat 2 jenis elektroda yaitu elektroda kada dan elektroda referensi. Elektroda kaca berfungsi untuk mengukur jumlah ion

(21)

21

sedangkan elektroda referensi digunakan untuk merubah jumlah ion yang terbaca pada elektroda kaca menjadi teganfan analog.

a. PH Modul pH-4502C

Merupakan modul dari snesor pH yang akan digunakan dalam penelitian.

Tabel 2.1 Spesifikasi modul pH-4502C [9]

No Parameter Keterangan

1. Tegangan 5, 0.2 (AC DC)

2. Konsentrasi pH 0-14

3. Respon Waktu 5 detik

4. Waktu Penyelesaian 60 detik

5. Power 0.5 W

6. Output Pin analog

7. Ukuran modul 43mm x 32mm x 20mm

8. Akurasi +- 0.1pH (25o C)

9. Deteksi suhu 0-80o C

Gambar 2.2 Modul pH-4502C [9]

Ada 6 buah pin yang terdapat pada modul pH-4502C yakni:

1. To : Temperature Output 2. Do : 3.3 Output (batasin limit) 3. Po : pH Analog

4. G : Ground untuk snesor pH 5. G : Ground untuk board arduino

(22)

22 VCC : 5V DC

b. PH Meter Electrode BNC Connector

Merupakan jenis dari sensor pH yang digunakan dalam penelitian.

Tabel 2.2 Spesifikasi PH Meter Electrode BNC Connector [9]

No Parameter Keterangan

1 Rentang pengukuran pH 0.00 – 14.00

2 Presentase akurasi 98.5%

3 Respon waktu Kurang dari 1 menit

4 Suhu operasional 0 – 60 C

5 Konektor Port BNC

6 Panjang kabel 0.8m

Gambar 2.3 PH Meter Electrode BNC Connector 2.2.5 Sensor Suhu DS18B20

Sensor suhu DS18B20 merupakan sensor suhu yang menggunakan kabel yang sedikit saat instalasi (one wire) dan dapat dijadikan parallel dengan menggunakan satu input. Dimana sensor DS18B20 dapat digunakan lebih dari satu namun output dari sensor hanya dihubungkan ke satu pin Arduino saja. Sensor DS18B20 memiliki tipe waterproof yang dapat digunakan untuk alat ukur dan kontrol pemanas air [10].

(23)

23

Gambar 2.4 Sensor DS18B20 Waterproof

Sensor suhu DS18B20 dapat membaca suhu dengan ketelitian 9-12 bit denganrentang suhu -55 C – 125C dengan ketelitian kurang lebih 0.5C.

Fitur sensor suhu DS18B20:

1. Untuk antarmuka hanya menggunakan satu kabel utnuk komunikasi.

2. Kode pengenal untuk 64 bit tedapat pada setia sensor yang tertanam pada onboard ROM

3. Kemampuan untuk multidrop yang dapat menyederhanakan aplikasi penginderaan suhu terdistribusi.

4. Tidak membutuhkan komponen tambahan.

5. Rentang daya yaitu 3.0V sampai 5V.

6. Rentang suhu mulai dari -55oC sampai 125 oC

7. Memiliki tingkat akurasi +/-0.5oC pada rentang -10 oC sampai 85 oC 8. Resolusi sensor mulai dari 9-12 bit dan dapat dipilih sesuai kebutuhan 9. Dapat mengkonversi suhu 12 bit digital word dalam waktu 750 ms.

10. Memiliki konfigurasi alarm yang dapat disetel

11. Sensor ini dapat digunakan untuk fitur pencari alarm dan juga alamat sensor yang suhunya diluar batas

12. Penerapannya bisa di lingkungan kendali termotatis, sistem industry, produk rumahan atau sistem lainnya.

2.2.6 Sensor Turbidity SKU SEN0189

Sensor turbidity merupakan sensor yang digunakan untuk mengetahui tigkat kekerungan pada air atau larutan. Sensor ini menggunakan cahaya untuk mendeteksi partikel-partikel halus yang terlarut dalam air dengan mengukur tingkat

(24)

24

transmitansi dan hamburan cahaya yang berubah terhadap padatan yang terlarut dalam air.

Apabila semakin tinggi kadar dari padatan yang terlarut maka nilai kekeruhannya akan semakin tinggi dan juga sebaliknya. Tegangan dari sensor juga akan berbanding lurus dengan kadar tingkat kekeruhan pada air yang sedang diukur [11].

Sepesifikasi sensor turbidity SKU SEN0189 - Operating voltage : 5V DC

- Operating current: 40 mA (MAX) - Respond time: < 500mS

- Insulation resistance: 100m ohm - Analog output: 0 – 4.5 V

- Digital output: High or Low, adjustable threshold - Operating temperature: 5 – 90 celcius

- Storage temperature: 10 – 90 celcius - Weight : 30 gram

- Adapter dimension 38mm/28mm/10mm [11].

Gambar 2.5 Sensor Turbidity SEN SKU0189 NODEMCU ESP8266

NodeMCU adalah open source platform IoT dan pengembangan kit yang menggunakan Bahasa pemrograman Lua. Pengembangan kit didasarkan pada modul ESP8266 yang mengintegrasikan GPIO, PWM (pulse width modulation), IIC, l-wire dan ADC (Analog to Digital Converter) semua didalam satu board.

Node MCU mempunyai fitur WiFi dan pada NodeMCU dilengkapi dengan port

(25)

25

micro USB yang berfungsi untuk pemrograman dan power supply. NodeMCU berukuran Panjang 5.83cm, lebar 2.54, dan berat 7 gram.

Spesifikasi modul NodeMCU ESP8266:

a. Mikrokontroller : ESP8266-12E b. Tegangan input : 3.3-5V

c. GPIO : 13 Pin d. Kanal : 10 kanal e. 10 bit ADC pin : 1 pin f. Flash memory: 4 mb

g. Clock speed : 40/26/24 Mhz h. USB port : Micro USB i. USB chip: CH340G [12].

Gambar 2.6 NodeMCU ESP8266 2.2.7 Firebase

Firebase realtime database merupakan salah satu layanan dari Google untuk mempermudah developer aplikasi untuk mengembangkan aplikasinya.

Firebase didirikan pada tahun 2011, produk pertama yang dikembangkan adalah realtime database. Realtime database merupakan tempat unruk developer bisa menyimpan dan menyinkronkan data untuk para pengguna.

Firebase realtime database dapat membuat aplikasi kolaboratif dan memiliki banyak fitur dengan menyediakan akses yang aman ke database langsung dari kode sisi user dan data disinpan pada drive local. Pada keadaan offline peristiwa Real-time akan terus berlanjut, dengan itu user bisa dapat merespon

(26)

26

dengan cepat. Pada saat Basis data realtime menawarkan Bahasa aturan berbasis ekspresi yang fleksibel dan biasa disebut sebagai firebase realtime database security rules. Ini dapat menentukan bagaimana data disusun dan menentukan waktu dimana data dapat dibaca atau ditulis. Apabila sudah terintegrasi dengan otentikasi firebase, developer bisa menentukan siapa saja yang memiliki akses ke data tertentu dan bagaimana user bisa mengaksesnya [13].

Gambar 2.7 Realtime Database Firebase 2.2.8 Mit App Inventor

App inventor merupakan sistem yang berbasis web yang dimana aplikasi dapat digunakan tanpa harus tahu bagaimana mengkodenya. App inventor pernah dihentikan oleh Google tetapi dirilis lagi sebagai proyek open source dan sekarang dikolela oleh massachusett institute of technologi (MIT). Dengan menggunakan app inventor digunakan utnuk membuat aplikasi perangkat lunak dengan sistem operasi yang berbasis Android. App inventor menggunakan sistem antarmuka grafis sama dengan antarmuka pengguna pada scratch dan starlogo TNG. Dengan adanya sistem tersebut dapat mempermudah pengguna karena pada saat membuat aplikasi pada perangkat Android bisa mendrag and drop objek visual [14].

2.2.9 Quality of Service (QoS)

Quality of service merupakan kemampuan dari jaringan untuk menyediakan layanan dengan baik dengan menyediakan bandwitdh, delay dan mengatasi jitter.

Parameter QoS yang lainnya yaitu jitter, packet loss, throughtput dan delay.

Beberapa faktor yang dapat menurunkan nilai QoS seperti, redaman, distorsi dan

(27)

27

noise. Performansi mengacu kepada tigkat kecepatan dan keandalan berbagai jenis beban data dalam suatu komunikasi. Performansi tersebut adalah kumpulan dari beberapa parameter.

a. Delay (Waktu Tunda)

Delay adalah waktu yang dibutuhkan data untuk melalui jarak dari asal sampai ke tujuan. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi Delay seperti jarak, media fisik, atau juga waktu proses yang lama.

Persamaan Perhitungan Delay :

Delay (s) = Total Delay

Total Paket yang Diterima

Tabel 2.3 [15].

Tabel 2.3 Standarisasi Delay

Kategori Delay Besar Delay Indeks

Sangat bagus <150ms 4

Bagus 150 s/d 300 ms 3

Sedang 300 s/d 450 ms 2

Jelek >450 ms 1

b. Packet Loss (Paket Hilang)

Packet Loss adalah parameter yang menggambarkan kondisi yang menunjukan jumlah total dari paket yang hilang. Ini dapat terjadi dikarenakan collision dan congestion pada jaringan, hal ini berpengaruh pada semua aplikasi karena retransmisi akan mengurangi efesiensi dari jaringan secara keseluruhan.

Persmaan Perhitungan Packetloss:

Packetloss = Paket Data Dikirim- Paket Data Diterima

Paket Data yang Dikirim × 100%

Tabel 2.4 [15].

Tabel 2.4 Standarisasi Packet Loss

Kategori Packetloss Packetloss Indeks

Sangat Bagus 0% 4

Bagus 3% 3

Sedang 15% 2

(28)

28

Jelek 25% 1

c. Throughput

Throughput adalah kecepatan untuk transfer data efektif yang diukur dalam satua bps. Pada throughput jumlah total kedatangan paket yang berhasil diamati pada destination selama interval waktu tertentu dan dibagi oleh durasi interval waktu tersebut [15].

Persamaan Perhitungan Throughput :

Throughput = Jumlah Data yang Dikirim Waktu Pengiriman Data

Tabel 2.5 Standarisasi Throughput [15].

Tabel 2.5 Standarisasi Throughput

Kategori Throughput Throughput (bps) Indeks

Sangat Bagus 100 4

Bagus 75 3

Sedang 50 2

Jelek >25 1

(29)

29

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN

Seperti pada perancangan pada umumnya dalam “Rancang Bangun Sistem Monitoring Kadar Ph, Suhu, Dan Kekeruhan Air Sungai Berbasis Internet Of Things (IOT)” ini memerlukan sebuah sistem dengan alat dan bahan sesuai dengan kebutuhan, pada proses perancangan dan pembuatan alat dan bahan yang dipakai meliputi perangkat hardware dan perangkat Software.

Tabel 3.1 Alat dan Bahan

No Alat dan Bahan Jumlah

1 Laptop HP 14s-cf0xxx 1

2 Sensor pH-4502C 1

3 Sensor suhu DS18B20 1

4 Sensor Turbidity SKU SEN0189 1

5 Arduino Nano 1

5 NodeMCU ESP8266 1

6 Software Arduino IDE 1

7 Google Firebase 1

8 MIT App inventor 1

9 Smartphone 1

3.1.1 Laptop

Laptop merupakan perangkat elektronik yang sering digunakan pada kehidupan sehari-hari. Laptop digunakan sebagai masukkan data, mengolah data, dan untuk keluaran dari laptop sendiri bisa berbentuk gambar, video dan suara. Pada tugas akhir ini laptop digunakan untuk untuk memprogram mikrokontroller NodeMCU ESP8266 dan juga digunakan saat pengambilan data. Untuk laptop yang dipakai adalah tipe HP 14s-cf0xxx.

3.1.2 Sensor pH

Sensor ph merupakan salah satu instrumen yang digunakan untu mengukur konsentrasi hidrogen pada air. dalam tugas akhir ini sensor pH yang digunakan

(30)

30

adalah sensor pH-4502C. sensor pH yang digunakan memiliki rentang pH 0-14, sehingga dapat mengukur pH air yang memiliki standar 6.5-9. Untuk memastikan keakuratan sensor pH yang digunakan harus melakuka kalibrasi terlebih dahulu.

Data yang dihasilkan oleh snesor pH nantinya akan digunakan untuk memonitoring dengan menggunakan aplikasi Android.

3.1.3 Sensor suhu DS18B20

Sensor yang dipakai adalah sensor suhu DS18B20, sensor ini digunakan untuk membaca suhu air sungai yang kemudian datanya dapat dimonitoring melalui aplikasi yang dibuat. Sensor suhu ini dapat membaca suhu pada rentang -55oC sampai 125 oC, penggunaan sensor suhu ini untuk membaca suhu air sungai yang dimana standar suhu untuk kualitas air sungai sebesar 15oC - 35 oC. Untuk outputan dari sensor imi berupa sinyal digital dimana data tersebut dipakai untuk hasil data.

Dalam penelitian ini juga akan mengecek apakah sensor bekerja dengan baik atau tidak.

3.1.4 Sensor Turbidity SKU SEN0189

Sensor turbidity merupakan sensor yang digunakan untuk mengetahui tigkat kekerungan pada air atau larutan. Sensor ini menggunakan cahaya untuk mendeteksi partikel-partikel halus yang terlarut dalam air dengan mengukur tingkat transmitansi dan hamburan cahaya yang berubah terhadap padatan yang terlarut dalam air. Untuk standar tingkat kekeruhan kualitas adalah sebesar 5 NTU (Nephelometric Turbidity Unit), hasil data yang berhasil dibaca oleh sensor kemudian akan dimonitoring melalui aplikasi yang dibuat. Jika semakin tinggi kadar dari padatan yang terlarut maka nilai kekeruhannya akan semakin tinggi dan juga sebaliknya.

3.1.5 Arduino Nano 3.1.6 NodeMCU ESP8266

NodeMCU merupakan open source dari platform IoT dan pengembangan kit yang menggunakan Bahasa pemrograman Lua. Pada NodeMCU sudah dilengkapi dengan modul ESP8266 didalamnya yang mana merupakan modul WiFi. Pada tugas akhir ini untuk komunikasi datanya menggunakan WiFi dimana pada NodeMCU ESP8266 merupakan mikrokontroller yang dapat terkoneksi dengan WiFi dan berfungsi sebagai pengendali untuk komponen yang digunakan.

(31)

31 3.1.7 Software Arduino IDE

IDE kependekan dari integrated developtmentn enviroenment adalah secara Bahasa merupakan lingkungan terintegrasi yang digunakan untuk pengembangan.

Dalam tugas akhir ini Arduino IDE digunakan untuk melakukan pemrograman pada NodeMCU atau mikrokontroller yang digunakan. Arduino IDE dibuat menggunakan Bahasa java, tetapi juga dilengkapi dengan library Bahasa C/C++

yang sering disebut wiring yang dapat membuat operasi input dan output lebih mudah.

3.2 ALUR PENELITIAN

Dalam suatu perancangan sebuah penelitian diperlukan adanya alur penelitan supaya dalam melakukan perancangan dapat berjalan sesuai u ian rencana yang sudah disusun. Salah satu bentuk dari alur penelitan adalah flowchart, flowchart sendiri dapat menjelaskan proses perancangan pada penelitian yang akan dibuat.

(32)

32

Gambar 3.1 Flowchart Alur Penelitian

Sesuai dengan flowchart alur penelitian pada gambar diatas dimulai dari pencarian studi literatur yang dilakukan dengan membandingkan kajian teori dari perancangan sebelumnya, selain itu studi literatur dilakukan dengan membaca jurnal ilmiah dan beberapa artikel dari internet yang dapat menunjang dari cara kerja dan sistem setiap perangkat yang digunakan. Pada blok diagram perancangan hardware dan Software merupakan proses pengumpulan alat dan bahan yang terdiri dari perangkat mikrokontroller Arduino nano dan NodeMCU ESP8266 digunakan untuk komunikasi data WiFi dalam proses pengiriman data yang dibaca oleh sensor pada aplikasi. Perangkat masukan yang dipakai yaitu sensor pH 4502c sebagai sensor untuk membaca pH air, sensor suhu DS18B20 sebagai sensor untuk membaca suhu air, dan sensor turbidity SKU SEN0189 untuk membaca tingkat kekeruhan air. Perancangan Software merupakan proses pembuatan aplikasi yang

(33)

33

digunakan pada perancangan Tugas Akhir ini dengan menggunakan App Invertor secara online dimana pada apliksinya akan menampilkan monitoring dari hasil data yang berhasil dibaca oleh sensor dalam perancangan Tugas Akhir ini. Untuk data yang dimasukan ke aplikasi berasal dari firebase. Selain itu, perancangan Software juga menggunakan arduino IDE untuk memprogram mikrokontroller yang dipakai.

Setelah perancangan hardware dan Software untuk tiap-tiap perangkat maka selanjutnya adalah melakukan pengujian sesuai dengan parameter, jika pada pengujian tersebut tidak sesuai dengan parameter atau terdapat kesalahan maka akan dilakukan perancangan hardware dan Software kembali hingga pengujian tersebut berhasil dan apabila pada pengujian tersebut sesuai dengan parameter maka akan langsung dibuat hasil data berdasarkan pada pengujian tersebut.

3.2.1 Studi Literatur

Berdasarkan dengan gambar 3.1 menjelaskan bahwa penulis melakukan studi literatur sebelum ke alur selanjutnya yaitu perancangan hardware dan software karena hal ini penting dilakukan untuk menunjang ilmu baik teori maupun praktiknya. Studi literatur dilakukan berkaitan dengan tema yang akan dibuat dan literatur yang diambil juga berkaitan dari hasil penelitian sebelumnya dengan tema yang sama, hal ini dilakukan untuk perbandingan dengan tugas akhir yang akan dibuat.

3.2.2 Perancangan Hardware

Dalam perancangan rancang bangun sistem monitoring kadar pH, suhu, dan kekeruhan air sungai berbasis internet of things (IOT) ada beberapa tahapan yang perlu dilakukan. Untuk mempermudah perancangan sistem, berikut emerupakan blok diagram yang dapat digunakan sebagai gambaran sistem.

Gambar 3.2 Blok Diagram Perancangan Sistem

(34)

34

Seperti blok diagram diatas terdapat beberapa tahapan dalam perancangan sistem pada tugas akhir ini. Pada inputan terdapat tiga buah sensor yang digunakan yaitu sensor Ph untuk membaca kadar pH air, sensor suhu DS18B20 digunakan untuk mengukur suhu air dan sensor turbidity SKU SEN0189 digunakan untuk mengukur tingkat kekeruhan pada air. Lalu sensor-sensor tersebut akan dihubungkan dengan mikrokontroller, mikrokontroller yang dipakai adalah Arduino Nano yang berfungsi untuk mengolah data dari sensor dan Node MCU ESP8266 digunakan untuk komunikasi WiFi. Jika data dari sensor sudah diolah seperti kadar pH air, suhu air dan tingkat kekeruhan. Selanjutnya itu data dikirimkan ke firebase, data yang dikirim ke firebase kemudian akan masuk ke aplikasi yang dibuat menggunakan MIT App inventor. Jadi hasil data sensor-sensor yang dipakai dapat dimonitoring secara realtime menggunakan aplikasi di smartphone.

Gambar 3.3 Rangkaian Hardware

Pada penelitian tugas akhir ini perangkat yang digunakan akan dihubungkan untuk membuat sebuah sistem monitoring kualitas air sungai. Desain perancangan rangkaian hardware akan dirancang seperti pada gambar 3.3 Sensor pH, sensor suhu DS18B20 dan sensor turbidity SKU SEN0189 akan dihubungkan dengan mikrokontroler Arduino Nano. Arduino Nano yang digunakan juga dihubungkan dengan NodeMCU ESP8266 yang merupakan mikrokontroller yang sudah dilengkapi dengan modul WiFi yang akan digunakan sebagai komunikasi datanya.

(35)

35

Perangkat akan membaca nilai dari kualitas air sungai dan membaca nilai dari pH air, suhu, dan kekeruhan air dengan menggunakan software Arduino IDE untuk melakukan pemrograman pada perangkat yang dirancang. Hasil dari pembacaan sensor akan disimpan secara realtime di Google firebase. Data yang disimpan tersebuat juga dapat dibaca dan dimonitoring secara langsung menggunakan aplikasi Android.

Gambar 3.4 Flowchart Perancangan Sistem

(36)

36

Pada gambar diatas merupakan flowchart atau alur dari sistem perancangan hardware pada perencangan tugas akhir ini. Perancangan diawali dengan inisialisasi dari Arduino nano, untuk inisialisai modul WiFi ESP8266 yang mana inisialisasi dilakukan untuk mencari koneksi sehingga dapat terhubung dengan internet.

Apabila berhasil selanjutnya yaitu inisialisasi sensor pH 4502C yang dapat membaca tingkat keasaman pada air. Lalu inisialisasi sensor sensor Dallas DS18B20 untuk membaca suhu air dan selanjutnya sensor turbidity SEN0189 untuk membaca tingkat kekeruhan air sungai. Kemudian jika sensor bekerja dengan baik data-data dari sensor akan dikirimkan ke firebase yang dimana sebelumnya sudah terhubung dengan pemrograman pada Arduino IDE, dimana pada firebase data akan disimpan secara realtime. Dan data dikirim ke aplikasi supaya dapat di monitoring dan dibaca menggunakan aplikasi yang dibuat.

3.2.3 Perancangan Software

Dalam aplikasi akan menampilkan mengenai kadar pH, suhu dan tingkat kekeruhan air sungai. Berikut flowchart alur pada aplikasi:

Gambar 3.5 Flowchart Alur Aplikasi

Flowchart pada gambar 3. Merupakan sebuah alur dari sistem untuk aplikasi pada platform MIT App Inventor. Dimulai dari inisialisasi sistem hardware dan sofware yang dibuat yang sudah terhubung dengan komunikasi data melalui WiFi.

(37)

37

Jika inisialisasi sistem sudah selesai, data sensor yang dihasilkan oleh perangkat hardware dikirimkan dan akan diterima oleh database pada Firebase. Data yang diterima oleh firebase kemudian dapat dimasukan pada aplikasi yang dibuat dengan MIT App Inventor sehingga data dari sensor-sensor dapat di monitoring dan ditampilkan pada aplikasi yang dibuat.

3.2.3.1 Google Firebase

Google firebase pada tugas akhir ini digunakan untuk menyimpan data secara Real-time dan kemudian data yang sudah disimpan akan ditampilkan pada aplikasi monitoring yang dibuat. Google firebase sendiri adalah salah satu layanan dari Google untuk pengembangan aplikasi dan juga dapat mempermudah para developer untuk mengembangkan aplikasinya. Firebase ini nantinya akan tersambung dengan MIT App Inventor.

Gambar 3.6 Tampilan Awal Google Firebase

Gambar 3.6 adalah tampilan awal pada Google firebase, untuk membuat database bisa langsung klik started atau apabila sudah login bisa klik pada go to console.

(38)

38

Gambar 3.7 Tampilan Pembuatan Project di Firebase

Gambar 3.7 adalah menambahkan project yang aingin dibuat, cukup klik tambah projek maka akan langsung ke tahap selanjutnya.

Gambar 3.8 Tampilan Pemberian Nama Project

Untuk tahap selanjutnya adalah tahap pemberian nama project yang dibuat, contohnya seperti pada 3.8. Pada tahap ini pengguna bebas untuk memberikan nama project yang ingin dibuat.

(39)

39

Gambar 3.9 Tampilan tentang Google Analytics

Gambar 3.9 adalah proses persetujuan untuk melanjutkan project yang sudah dibuat di Google firebase.

Gambar 3.10 Tampilan Pemilihan Akun yang Digunakan

Gambar 3.10 adalah proses dimana diminta untuk memilih akun yang akan dipakai dalam membuat project. Setelah dipilih bisa dapat melanjutkan dengan klik pada bagian create project.

(40)

40

Gambar 3.11 Tampilan Pembuatan Database Real-Time

Pada gambar 3.11 menunjukan pemilihan database yang akan digunakan dan dibuat pada project. Karena pada tugas akhir ini sistem monitoring, untuk itu project yang digunakan adalah menggunakan Real-time database. Selanjutnya pilih menu Real-time database dan create database.

Gambar 3.12 Tampilan Real-time Database

Gambar 3.12 adalah tampilan tampilan data dari project yang dibuat, bagian ini terdapat link yang berfungsi sebagai firebase host yang terdapat pada arduino IDE dan menjadi firebase URL dibagian MIT App Inventor.

(41)

41

Gambar 3.13 Tampilan Rules Database

Gambar 3.13 adalah aturan yang ada pada database untuk pembacaan nilai yang akan dikirim ke database tersebut. Pada database terdapat dua mode yaitu mode test dan mode lock, mode lock tidak akan membuka halaman firebase seperti pada gambar diatas. Pada tugas akhir ini data didatabase juga akan dikirimkan pada aplikasi maka menggunakan mode test, kemudian berdasarkan gambar diatas kondisi write dan read diubah dari false ke true.

3.2.3.2 MIT App Inventor

Aplikasi yang akan digunakan pada sistem monitoring kadar pH, suhu dan kekeruhan air sungai akan dibuat menggunakan platform MIT App inventor.

Platform ini digunakan untuk pembuatan aplikasi sederhana pada perancangan tugas akhir ini. App inventor merupakan sistem yang berbasis web yang dimana aplikasi dapat digunakan tanpa harus tahu bagaimana mengkodenya. Dengan menggunakan app inventor ini aplikasi yang akan dibuat menggunakan perangkat lunak dengan sistem operasi yang berbasis Android. Untuk proses pemrograman dalam MIT App Inventor menggunakan blok yang terdapat perintah tertentu.

Penempatan dan penentuan blok hanya perlu di drag sesuai dengan perintah yang akan digunakan.

(42)

42

Gambar 3.14 Tampilan Screen pada Aplikasi

Gambar 3.15 Tampilan Blok Program

Pada gambar 3.14 merupakan tampilan dari screen yang digunakan untuk memonitoring kadar pH, suhu dan kekeruhan air sungai. Pada tampilan ini menampilkan hasil dari pembacaan sensor maka dari itu perlu dihubungkan ke firebase dengan cara menginputkan link yang terdapat di firebase.

3.2.4 Pengujian Sistem

Pengujian akan dilakukan ketika seluruh perancangan hardware dan Software selesai maka akan dilakukan pengujian untuk mengetahui apakah alat yang telah dibuat sesuai dengan parameter atau tidak. Kondisi setelah pengujian terdiri dari 2 kemungkinan yaitu sesuai dengan parameter dan tidak, jika kemungkinan yang terjadi tida sesuai dengan parameter maka akan dilakukan perbaikan pada perancangan hardware dan Software yang telah dibuat sesuai dengan alur flowchart pada gambar 3.1 dan jika sesuai dengan parameter maka

(43)

43

penelitian dapat dilanjutkan ke tahap selanjutnya yaitu pembuatan hasil data sesuai dengan hasil dari pengujian.

Tabel 3.2 Langkah pengujian

Identifikasi Skenario Pengujian Tujuan Pengujian

Skenario 1 Pengujian sensor pH Menguji tingkat keakuratan sensor pH-4502C dalam pengukuran pH air dengan membandingkan dengan nilai pH meter yang dilakukan pada 3 kondisi yaitu pH rendah, pH menengah dan pH tinggi. Dapat melakukan pengukuran error rate.

Skenario 2 Pengujian sensor suhu DS1820B

Menguji tingkat keakuratan sensor

suhu DS1820B dengan

membandingkan dengan nilai termometer yang dilakukan pada 3 kondisi yaitu pada air es, air normal dan air panas. Dapat melakukan pengukuran error rate.

Skenario 3 Pengujian sensor turbidity SKU SEN0189

Menguji kinerja sensor turbidity SKU SEN0189 dalam pengukuran tingkat kekeruhan air sungai menggunakan 3 jenis air yaitu air jernih, air the dan air kopi.

Skenario 4 Pengujian QoS Menguji parameter QoS yaitu Delay, Throughput dan Packet Loss dengan menggunakan software wireshark.

Pada setiap pengujian parameter QoS nilai yang diterima dan dilakukan perhitungan rata-rata. Lalu diambil nilai data rata-rata pada masing- masing parameter secara keseluruhan.

(44)

44

Identifikasi Skenario Pengujian Tujuan Pengujian

Skenario 5 Pengujian Sistem Menguji keseluruhan sistem yang telah dibuat dari sistem perangkat keras dan perangkat lunak seperti firebase dan aplikasi Android.

3.2.5 Pembuatan Hasil Data

Dalam proses pembuatan hasil data mengacu pada hasil yang diperoleh pada pengujian yang dimana setiap perangkat yang diuji memiliki parameter yang telah ditentukan pada perancangan tugas akhir ini.

(45)

45

BAB IV

HASIL DATA DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini merupakan pembahasan dari hasil pengujian pada rancang bangun sistem monitoring kadar pH, suhu dan kekeruhan air sungai berbasis IoT.

Pengujian dilakukan sesuai dengan skema pengujian yang dijabarkan pada BAB III yaitu pengujian sensor pH 4502C dalam membaca kadar pH, sensor dallas DS18B20 dalam membaca suhu air dan sensor turbidity SEN0189 dalam membaca kekeruhan air sungai. Kemudian pengujian Quality of Service yang meliputi Throughput, Delay dan packet loss.

4.1 HASIL PERANCANGAN SISTEM

Pada tugas akhir ini untuk perancangan sistem meliputi perancangan hardware dan software. Perancangan software meliputi firebase dan aplikasi yang dibuat menggunakan MIT App Inventor. Sistem mpnitoring ini untuk alur kerjanya dimulai dari perangkat keras sensor pH-4502C mendapatkan hasil kadar pH air, sensor suhu dallas DS18B20 mendapakan hasil suhu air. Lalu semua data yang didapatkan dari semua sensor akan dikirimkan pada Google firebase secara Real- time yang selanjutnya akan diteruskan pada aplikasi Android yang sudah dibuat menggunakan MIT App Inventor. Pada gambar 4.1 adalah hasil perancangan hardware dari sistem monitoring kadar pH, suhu dan kekeruhan air sungai berbasis IoT.

Gambar 4.1 Hasil Perancangan Hardware

Pada gambar 4.1 adalah hasil perancangan hardware sistem monitoring yang telah dibuat. Pada hardware yang sudah dirancang tersebut terdapat komponen seperti Arduino Nano sebagai mikrokontrollernya untuk mengirim data. Kemudian

(46)

46

terdapat 3 sensor, pertama sensor pH 4502C yang digunakan untuk membaca kadar pH lalu sensor suhu dallas DS18B20 digunakan untuk membaca suhu air dan sensor tubidity yang digunakan untuk membaca kekeruhan air. Pada rangkaian hardware juga terdapat NodeMCU ESP8266 yang digunakan untuk mengirim data ke firebase secara real-time.

Gambar 4.2 Tampilan Real-time Database di Google Firebase

Pada gambar 4.2 adalah sebuah tampilan dari Real-time database yang digunakan untuk menyimpan database pada sistem monitoring kadar pH, suhu dan kekeruhan air sungai. Pada Real-time database ini menyimpan data dari nilai pH yang dibaca oleh sensor. Selain data dari nilai pH pada database ini juga menyimpan data temperatur suhu air dan juga data kekeruhan air yang didapatkan dari hasil baca masing-masing sensor yang digunakan.

(47)

47

Gambar 4.3 Tampilan Screen di Aplikasi

Jika data sudah diterima pada firebase, data akan diteruskan ke aplikasi Android yang sudah dibuat denan menggunakan MIT App Inventor. Pada rancangan aplikasi Android yang dibuat memuat screen yang menampilkan nilai dari setiap data yaitu kadar pH, tinggi suhu dan nilai kekeruhan air. Pada screen seperti gambar 4.3 pengguna dapat melihat informasi dari kadar pH air, tinggi suhu air dan kekeruhan air nya. Hasil tersebut tentunya didapatkan dari hasil pembacaan sensor secara real-time.

4.2 HASIL PENGUJIAN SISTEM

4.2.1 Hasil Data Pengujian Sensor pH-4502C

Pada sistem monitoring kadar pH, suhu, dan kekeruhan air sungai ini menggunakan sensor pH-4502C sebagai monitoring kadar pH. Pengujian sensor pH-4502C terdapat 3 tingkatan untuk menguji sensor pH yaitu menggunakan air pH kadar rendah, menengah dan tinggi. Pada pH kadar rendah menggunakan pH 4, untuk kadar pH menengah menggunakan nilai 6,86 sedangkan untuk kadar pH tinggi menggunakan nilai 9.18. Lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut.

Setiap tingkatan pH dilakukan pengujian sebanyak 10 kali dengan kurun waktu 10 menit. Dari percobaan tersebut pada masing-maning percobaannya memiliki nilai error yang berbeda-beda.

(48)

48

Gambar 4.4 Hasil Pengujian Sensor pH-4502C

Pada setiap tingkatan pada air pH dilakukan pengujian sebanyak 10 kali dengan kurun waktu 10 menit. Berdasarkan percobaan tersebut didapatkan pada masing-masing percobaan yang dilakukan memiliki nilai error yang berbeda-beda.

Berikut merupakan hasil dari percobaan pH level rendah.

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor pH Level Rendah Percobaan PH meter PH s ensor Error

1 4 4.02 0.5%

2 4 4.04 1%

3 4 3.97 0.75%

4 4 3.99 0.25%

5 4 3.99 0.25%

6 4 4.00 0%

7 4 4.01 0.25%

8 4 4.02 0.5%

9 4 4.02 0.5%

10 4 4.02 0.5%

Rata-rata 0.45%

(49)

49

Gambar 4.5 Hasil Pengujian pH Level Rendah

Berdasarkan hasil penelitian pada tabel 4.5 didapatkan rata-rata error rate pada pengukuran pH tingkat rendah adalah 0.45% yang merupakan hasil yang baik.

Error tertinggi ada pada data pengujian kedua dimana memiliki error sebesar 1%

yang didapat dari nilai pengujian pH sebesar 4.04. Sedangkan error terkecil terjadi pada pengujian ke 6 dimana error yang didapatkan adalah 0% yang didapat dari nilai pengujian pH sama dengan pH meter yaitu 4. Perbandingan antara pH meter dan pH sensor dapat dilihat pada gambar 4. Pada pengujian pH level rendah pada pengujian 1 dan 2 memiliki nilai error yang paling tinggi dan pada pengujian ke 6 tidak ada error.

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sensor pH Level Menengah Percobaan PH meter PH sensor Error

1 6.86 6.97 1.60%

2 6.86 6.98 1.74%

3 6.86 6.99 1.89%

4 6.86 6.98 1.74%

5 6.86 6.99 1.89%

6 6.86 7.00 2.04%

7 6.86 7.00 2.04%

8 6.86 7.00 2.04%

9 6.86 6.98 1.74%

10 6.86 7.00 2.04%

Rata-rata 1.876%

3.96 3.98 4 4.02 4.04 4.06

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Data pH Rendah

pH Meter pH Sensor

(50)

50

Gambar 4.6 Hasil Pengujian pH Level Menengah

Pada pengujian pH level menengah kali ini hasil yang didapatkan untuk rata- rata error nya lebih tinggi dibandingkan dengan pengujian pH level rendah yaitu sebesar 1.876%. Error tertinggi terjadi pada pengujian pH adalah sebesar 2.04%

yang didapatkan pada pengujian ke 6, 7, 8 dan 10 dengan nilai pH yang didapat sebesar 7.00. Sedangkan untuk error terkecil adalah pada pengujian pertama dengan nilai pH yang didapat sebesar 6.97. Perbandingan hasil dari pengujian pH meter dan pH sensor dapat dilihat pada bambar 4. Pada pengujian pH level menengah didapatkan nilai pengujian yang paling dekat dengan pH meter adalah pada pengujian pertama sebesar 1.60% sedangkan yang memiliki nilai pengujian paling jauh dengan pH meter adalah percobaan ke 6, 7, 8 dan 10 dengan nilai errornya 2.04%.

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sensor pH Level Tinggi Percobaan PH meter PH sensor Error

1 9.18 9.30 1.30%

2 9.18 9.31 1.41%

3 9.18 9.33 1.63%

4 9.18 9.30 1.30%

5 9.18 9.32 1.52%

6 9.18 9.43 2.72%

7 9.18 9.43 2.72%

8 9.18 9.43 2.72%

6.85 6.9 6.95 7 7.05

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Data pH Menengah

pH Meter pH Sensor

(51)

51

Percobaan PH meter PH sensor Error

9 9.18 9.43 2.72%

10 9.18 9.43 2.72%

Rata-rata 2.076%

Gambar 4.7 Hasil Pengujian pH Level Tinggi

Pengujian error rate pH yang terakhir merupakan pH level tinggi. Pada pengujian ini didapatkan hasil rata-rata error sebesar 2.076%, merupakan rata-rata error tertinggi dari pengujian sebelumnya. Error tertinggi terjadi pada pengujian ke 6 sampai 10 dimana memiliki error 2.72% yang didapat dari pengujian pH sebesar 9.43. Sedangkan error terkecil terjadi pada pengujian ke 1 dan 4 dimna nilai pH nya sebesar 9.30. Untuk perbandingan antara pH meter dan pH sensor dapat dilihat pada gambar 4. Pada pengujian pH level menengah didapatkan nilai pengujian yang paling dekat pH meter adalah pada pengujian 1 dan 4 sebesar 1.30%

sedangkan yang memiliki nilai pengujian paling jauh dengan pH meter adalah percobaan ke 6, 7, 8 dan 10 dengan nilai errornya 2.72%.

4.2.2 Hasil Data Pengujian Sensor Dallas DS18B20

Pada sistem monitoring kadar pH, suhu dan kekeruhan air sungai ini menggunakan sensor suhu dallas DS18B20 sebagai monitoring suhu air. Pengujian suhu terdapat 3 tingkatan untuk menguji sensor suhu dallas DS18B20 yairu dengan menggunakan air bersuhu rendah, menengah dan tinggi. Pengujian ini bertujuan untuk melihat perbandingan error rate antara sensor suhu dallas DS18B20 dengan termometer digital. Setiap tingkatan suhu dilakukan pengujian sebanyak 10 kali

9.15 9.2 9.25 9.3 9.35 9.4 9.45

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Data pH Tinggi

pH Meter pH Sensor

(52)

52

dengan kurun waktu 10 menit. Dari percobaan tersebut pada masing-maning percobaannya memiliki nilai error yang berbeda-beda.

Gambar 4.8 Hasil Pengujian Sensor Dallas DS18B20 Tabel 4.4 Biasa Hasil Pengujian Sensor Suhu pada Air Es

Percobaan Termometer Sensor Suhu Error

1 7.0 6.88 1.71%

2 7.8 7.31 6,28%

3 8.5 7.56 11.05%

4 8.6 8.00 6,97%

5 9.1 8.44 7.25%

6 9.4 8.63 8.19%

7 9.6 9.25 3.64%

8 10.1 9.75 3.46%

9 10.6 10.31 2.73%

10 11.2 10.81 3.48%

Rata-rata 5.474%

(53)

53

Gambar 4.9 Hasil Pengujian Sensor Suhu pada Air Es

Pada tabel 4.9 merupakan hasil pengujian sensor suhu pada air es. Pada termometer digital dan sensor suhu yang dipakai nilainya sama-sama tidak tetap.

Hasil penelitian sensor suhu pada air es memperoleh hasil rata-rata error sebesar 5.474%. Pada pengujian terdapat selisih antara termometer digital dan sensor walaupun tidak terlalu signifikan. Untuk nilai error yang paling besar terjadi pada pengujian ke 3 dengan nilai error sebesar 11.05% sedangkan nilai error yang paling kecil terjadi pada pengujian ke 1 dengan nilai error sebesar 1.71%. Berdasarkan grafik pengujian nilai dari termometer dan sensor naik karena air yang digunakan air es dimana suhunya cepat berubah ke suhu ruang.

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Sensor Suhu pada Air Biasa Percobaan Termometer Sensor Suhu Error

1 29.7 28.00 5.72%

2 29.7 27.81 6.36%

3 29.9 27.87 6.78%

4 29.9 27.94 6.55%

5 29.9 28.00 6.35%

6 30.0 28.06 6,46%

7 30.2 28.12 6.88%

8 30.1 28.25 6.14%

9 30.1 28.31 5.94%

10 30.1 28.37 5.74%

Rata-rata 6.292%

6 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Data Suhu Air Es

Termometer Sensor Suhu

(54)

54

Gambar 4.10 Hasil Pengujian Sensor Suhu pada Air Biasa

Pada tabel 4.10 merupakan hasil pengujian sensor suhu pada air biasa. Pada termometer digital dan sensor suhu yang dipakai nilainya sama-sama tidak tetap.

Hasil penelitian sensor suhu pada air biasa memperoleh hasil rata-rata error sebesar 6.292% dimana lebih tinggi dari pengujian sebelumnya. Pada percobaan terdapat selisih antara termometer digital dan sensor yang cukup signifikan seperti gambar 4. Untuk nilai error yang paling besar terjadi pada pengujian ke 7 dengan nilai error sebesar 6.88% sedangkan nilai error yang paling kecil terjadi pada pengujian ke 1 dengan nilai error sebesar 5.72%. Berdasarkan grafik pengujian nilai dari termometer dan sensor cenderung stabil tidak terjadi peningkatan atau penurunan yang signifikan.

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Sensor Suhu pada Air Panas Percobaan Termometer Sensor Suhu Error

1 62.6 60.69 3.05%

2 59.0 56.69 3.91%

3 58.3 56.13 3.72%

4 56.3 54.56 3.09%

5 54.3 53.50 1.47%

6 53.9 54.44 1.00%

7 52.8 51.50 2.46%

8 52.2 50.63 3.00%

9 51.7 50.19 2.92%

27 28 29 30 31

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Data Suhu Air Biasa

Termometer Sensor Suhu

Gambar

Gambar 2.7 Realtime Database Firebase  2.2.8  Mit App Inventor
Gambar 3.3 Rangkaian Hardware
Gambar 3.6 Tampilan Awal Google Firebase
Gambar 3.7 adalah menambahkan project yang aingin dibuat, cukup klik  tambah projek maka akan langsung ke tahap selanjutnya
+7

Referensi

Dokumen terkait

Dalam hal penolakan penerimaan akan menjadi penghinaan bagi pemberi, dimana Insan Jamkrida tidak dapat menghinda untuk menerima pemberian dari pihak ketida dan/atau pada

Bila nilai tercatat suatu aktiva melebihi taksiran jumlah yang dapat diperoleh kembali (estimated recoverable amount) maka nilai tersebut diturunkan ke jumlah yang dapat

Dengan ini saya menyatakan, bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan pada suatu perguruan tinggi,

keterlibatan pasien sebesar 77,6%, sedangkan sisanya sebesar 22,4% dipengaruhi oleh faktor lain yang tidak diteliti dalam penelitian ini. Artinya kemampuan teknis,

Dengan adanya sentral telepon ini maka para pelanggan dapat saling berhubungan melalui pesawat telepon yang tersedia, baik dari rumah, kantor, melalui telepon umum ataupun pada

penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ”Sistem Monitoring Kualitas Air pada Autonomous Underwater Vehicle dengan Metode Fuzzy Berbasis Internet of Things (IoT)

grafin oksida cenderung meningkat dengan adanya penambahan kitosan ke dalam membran. Kestabilan termal paling baik diperoleh oleh membran tipe 1 dengan % weight

Arah dari penelitian ini dilakukan dalam rangka menyelidiki ada atau tidaknya hubungan positif yang saling menunjang antara rangking prestasi belajar pada Ujian