Perencanaan Sistem Informasi Pemantauan Gas Sulfur Dioksida (SO
2) Berbasis Internet of Things
Mochammad Fajar Taufiqi
1*, Ahmad Erlan Afiuddin
1, dan Ryan Yudha Adhitya
21Program Studi Teknik Pengolahan Limbah, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Surabaya, 60111
2Program Studi Teknik Otomasi, Jurusan Teknik Kelistrikan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Surabaya, 60111
*E-mail : [email protected]
Abstrak
Sulfuric Acid Plant merupakan proses pengolahan limbah pertama yang dilakukan oleh PT Petro Jordan Abadi. Unit tersebut memproduksi asam sulfat dan produk samping berupa steam yang digunakan untuk menggerakan turbin. Sulfuric Acid Plant memiliki 3 section yaitu, Sulfur Handling, Sulfur Furnace dan reaktor. Pembuatan asam sulfat dimulai dari sulfur handling yaitu dimasukkannya belerang ke dalam melter untuk dicairkan. Apabila terjadi kebocoran dapat berbahaya bagi tubuh manusia. Seiring berkembangnya teknologi pada bidang industri, dibuatlah alat pemantau kualitas udara, salah satunya alat pemantau kualitas udara. Alat pemantau asam sulfat di udara memiliki sensor sebagai hardware serta arduino dan sistem informasi sebagai software. Alat pemantauan kualitas udara ini terdiri dari sensor MQ-136. Dalam penelitian ini, dimanfaatkan alat tersebut untuk mendeteksi gas SO2 pada proses pembuatan asam sulfat apabila terjadi kebocoran. Sistem ini dilengkapi dengan buzzer dan Email sebagai tanda peringatan bahaya dan data akan dipantau mengggunakan sistem informasi. Penerapan IoT membuat klasifikasi bahaya akan lebih tepat dan efisien sehingga kebocoran atau gas pada area produksi dapat diketahui dengan cepat. Validasi sistem ini menggunakan gas SO2 4.2% yang dikeluarkan dan diukur dengan impinger.
Keywords: Arduino IDE, Asam Sulfat, IoT (Internet of Things), Pemantauan Kualitas Udara, Sensor
1. PENDAHULUAN
Berdasarkan Undang-Undang Nomor 23 tahun 1997 pasal 1 ayat 12 mengenai Pencemaran Lingkungan, pencemaran udara adalah pencemaran yang disebabkan oleh aktivitas manusia seperti pencemaran yang berasal dari pabrik, kendaraan bermotor, pembakaran sampah, sisa pertanian, dan peristiwa alam seperti kebakaran hutan, letusan gunung api yang mengeluarkan debu, gas dan awan panas. Menurut Peraturan Pemerintah RI nomor 41 tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara, pencemaran udara adalah masuknya atau dimasukkannya zat, energi dan komponen lain ke dalam udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya. Parameter pencemar udara pada industri asam sulfat tersebut salah satunya adalah sulfur dioksida (SO2).
Saat ini Indeks standar kualitas udara yang dipergunakan secara resmi di Indonesia adalah Indeks Standar Pencemar Udara (ISPU). Hal ini sesuai dengan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor : KEP 45 / MENLH / 1997 Tentang Indeks Standar Pencemar Udara. Keputusan tersebut dipergunakan sebagai bahan pertimbangan diantaranya untuk memberikan kemudahan dari keseragaman informasi kualitas udara ambien kepada masyarakat di lokasi dan waktu tertentu serta sebagai bahan pertimbangan dalam melakukan upaya- upaya pengendalian pencemaran udara. Kualitas udara ambien dari suatu daerah ditentukan oleh daya dukung alam daerah tersebut serta jumlah sumber pencemaran atau beban pencemaran dari sumber yang ada di daerah tersebut. Zat-zat yang dikeluarkan oleh sumber pencemar ke udara dan dapat mempengaruhi kualitas udara antara lain gas Sulfur Dioksida (SO2). Oleh karena itu, perlu dirancang suatu sistem yang difungsikan untuk melakukan pemantauan adanya gas SO2. Sehingga, penulis mengambil judul “Perencanaan Sistem Informasi Pemantauan Gas Sulfur Dioksida (SO2), CO dan TSP Berbasis Interner Of Things”.
2. METODE
2.1 Analisa Kebutuhan Sistem
Analisis kebutuhan sistem merupakan proses dalam merancang sistem dengan memperhitungkan
a. Hardware
Sensor MQ-136, Microcontroller Arduino Uno, Wimos D1 mini, Liquid Crystal Display (LCD), Kabel Pelangi, Laptop, Smarthphone Android, dan Buzzer.
b. Software
Internet, Arduino IDE, dan Blynk App.
2.2 Perancangan Sistem
Setelah melakukan studi literatur, maka langkah selanjutnya adalah melakukan perancangan sistem.
Pada tahap ini dibagi menjadi 2 tahap yaitu perancangan sistem awal dan perancangan flowchart kerja sistem. Perancangan sistem awal dikerjakan terlebih dahulu. Setelah perancangan sistem awal sudah selesai, dilanjutkan dengan perancangan flowchart kerja sistem.
a. Perancangan Sistem Awal
Perancangan sistem awal pada tugas akhir ini dapat ditunjukkan pada Gambar 1 di bawah ini.
Gambar 1. Diagram blok sistem
Pada Gambar 1 diatas menjelaskan konsep awal dalam pembuatan system klasifikasi pengukuran level gas dalam proses pembuatan asam sulfat Terdapat 1 macam jenis sensor yang digunakan dalam pemantauan udara ambien. Setelah dilakukan pengujian di lingkungan sekitar maka rangkaian sensor akan mendeteksi gas yang dibaca dan nilai resistansi, data sensor tersebut diteruskan ke mikrokontroller yaitu arduino uno, dari mikrokontroler akan ditampilkan pada LCD Display dan sistem informasi. keluarannya yaitu membunyikan buzzer apabila keadaan bahaya.
b. Perancangan Flowchart Kerja Sistem
Flowchart kerja sistem penelitian ini akan dijelaskan pada Gambar 2 dibawah ini
Gambar 2. Flowchart Kerja Sistem
Pada Gambar 2 flowchart kerja sistem, prinsip kerja sistem pada tugas akhir ini adalah : 1. Pada kondisi awal, Sensor MQ-136, Buzzer aktif.
2. Prototype siap ditempatkan pada area pemantauan.
3. Deret modul sensor akan mendeteksi dan mengeluarkan nilai resistansi.
4. Data akan diolah dan dianalisis dengan arduino uno dan data akan dikirim melalui wimos D1 mini.
5. Proses identifikasi dengan mencocokkan dengan data ambang batas udara ambien.
6. Jika identifikasi berhasil maka akan diteruskan pada buzzer menyala, namun jika tidak kembali ke proses pengolahan data sensor dengan IoT dan dikirimkan ke data base untuk ditampilkan dalam sistem informasi.
7. Level menunjukkan melebihi ambang batas udara ambien atau dalam kondisi bahaya.
8. Buzzer akan menyala jika melebihi ambang batas udara ambien.
2.3 Kalibrasi Sensor dan Validasi
Bentuk validasi yang dapat dilakukan yaitu pengecekan berkala pada kalibrasi alat dengan pemrograman koding sensor dalam aplikasi Arduino IDE. Sensor yang telah dilakukan kalibrasi, akan disiapkan untuk pengujian (validasi) dengan alat Impinger sebagai sarana pembanding nilai atau pengukuran data yang nanti akan dihasilkan dari kedua sensor. Hasil pengukuran data analisa ini juga melihat acuan dari datasheet pada masing-masing sensor dan analisa data yang didapat dari alat validation, dimana data yang dihasilkan memiliki % deviasi = hal ini dapat dilihat dari hasil analisis yang diperoleh :
% Kesalahan =𝐴𝑏𝑠 (𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑢𝑘𝑢𝑟 − 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑠𝑖)
𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑥 100%
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Desain Sistem Monitoring
Gambar 3. Wiring diagram sistem kontrol.
Rancang bangun pemantau kualitas udara ini memanfaatkan sensor Air Quality, yaitu MQ-136.
Sensor tersebut digunakan untuk mendeteksi kadar SO2 yang ada di sekitar industri asam fosfat. Sensor tersebut dihubungkan kepada microcontroller Arduino Uno. Pembacaan yang dilakukan oleh microcontroller Arduino Uno tersambung dengan aplikasi Arduino IDE. Dan buzzer akan menyala jika sensor mendeteksi sesuai dengan set point.
3.2 Validasi Prototype
Pada Penelitian ini digunakan sensor MQ 136 sebagai sensor gas semikonduktor yang berfungsi untuk mendeteksi gas yang akan muncul. Supaya dapat melihat data yang dikeluarkan sensor maka sensor MQ 136 dihubungkan dengan rangkaian arduino.
Berikut adalah data dari hasil pengujian sensor MQ 136 dan data impenger dari laboratorium eksternal yang akan ditunjukkan pada Tabel 2 dibawah ini.
Data hasil komparasi dari nilai kadar gas SO2 prototype dengan alat operasional menunjukkan prototype sudah dapat membaca nilai konsentrasi gas SO2 dengan nilai satuan ppm dengan baik. Nilai kadar gas SO2 yang terbaca oleh prototype juga sudah mendekati kadar nilai yang ditunjukkan oleh alat operasional Impinger yang sudah terkalibrasi dengan rata-rata koreksi pada saat pengujian hanya 7.6 ppm, sedangkan rata-rata untuk prototype adalah 7.30 ppm. Koreksi atau presentase error yang dihasilkan yaitu :
3.3 Perancangan antar muka pemakai ( User Interface )
Tampilan sistem informasi yang digunakan memiliki responbilitas dan fleksibilitas yang baik untuk tampilan melalui PC dan smartphone, dan akan meningkatkan user experience dalam menggunakan sistem informasi ini yang dapat diakses pada www.pemantauankualitasudara.com. Pada tahap ini juga akan dibahas mengenai pembuatan database server dengan menggunakan MySQL dan menggunakan bahasa pemrograman PHP sebagai tampilan sistem informasi.
Gambar 4. Tampilan sistem informasi 4. KESIMPULAN
Bedasarkan hasil analisis dan pengolahan data, penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Desain dari rancang bangun yaitu menggunakan sensor MQ-136 untuk pengukuran gas SO2. Pembacaan dari sensor menggunakan microcontroller Arduino uno dan koding dari Arduino IDE 2. Proses pengujian tahapan awal sensor yang dilakukan untuk pengukuran pencemaran kualitas udara
pada industri asam fosfat berbasis IoT dengan mengolah data dari 1 sensor kemudian ditraining yang akan menghasilkan klasifikasi jenis gas dan level gas kecil, sedang, dan tinggi pada setiap zat sampel.
3. Tingkat akurasi dari prototype dengan hasil validasi perbandingan antara prototype peneliti dengan pembanding impinger yaitu untuk Gas SO2 sebesar 4.2%.
5. UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih penulis disampaikan kepada dosen D4 Teknik Pengolahan Limbah Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya dan pihak pihak terkait yang membantu penelitian ini.
6. DAFTAR PUSTAKA
Keputusan Kepala Badan Pengendali Dampak Lingkungan Nomor : Kep. 205/ Bapedal/ 07/ 1996 Tentang Pedoman Teknis Pengendalian Pencemaran Udara.
Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor : KEP 45 / MENLH / 1997 Tentang Indeks Standar Pencemar Udara.
Peraturan Pemerintah. (1999). Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 41 Tahun 1999 Tentang Pengendalian Pencemaran Udara. Indonesia.
Undang-Undang Nomor 23 tahun 1997 pasal 1 ayat 12 mengenai Pencemaran Lingkungan.
