Sistem Monitoring Meteran Air Cerdas Pada PDAM Berbasis Internet of Things

(1)

712

Sistem Monitoring Meteran Air Cerdas pada PDAM Berbasis Internet of Things

Achmad Sutanto*¹, Very Kurnia Bakti², Lukmanul Khakim³, Ragil Satria Ideantoro⁴, Agung Maulana⁵

1,2,3Program Studi D3 Teknik Komputer, Politeknik Harapan Bersama E-mail: *¹[email protected], ²[email protected],

3[email protected], ⁴[email protected], ⁵[email protected]

Abstrak

Dalam kehidupan manusia sumber daya alam yang sangat penting dan sangat dibutuhkan adalah air. Air digunakan untuk berbagai kegiatan seperti mencuci, mandi, dan minum. Untuk mendapatkan air, ada banyak metode untuk mendapatkannya, salah satunya menggunakan layanan Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM). PDAM merupakan salah satu unit usaha milik pemerintah daerah yang bertanggung jawab dalam penyediaan dan distribusi air bersih kepada masyarakat. Saat ini, proses pengecekan air PDAM masih dilakukan secara konvensional dengan mengirimkan petugas PDAM ke setiap rumah pelanggan untuk melakukan pencatatan secara individu. Sistem pemantauan ini tidak efektif dan tidak efisien, membutuhkan banyak tenaga dan waktu. Dalam menggunakan meteran air analog, PDAM sering menghadapi situasi di mana terdapat ketidakakuratan dalam pencatatan penggunaan air, yang berdampak pada lonjakan pembayaran tagihan air bulanan. Berdasarkan dari permasalahan ada, dibuat sistem monitoring meteran air cerdas pada PDAM berbasis IoT dengan terintegrasi dengan NodeMCU ESP8266 sebagai mikrokontroler, perangkat sensor waterflow sensor sebagai pengukuran debit air yang mengalir. Perancangan sistem ini bertujuan untuk memfasilitasi PDAM dalam melakukan pemantauan secara langsung melalui server di kantor pusat, tanpa perlu mengirim petugas ke rumah pelanggan untuk memeriksa hasil penggunaan air setiap bulannya.

Kata Kunci—Air, PDAM, Monitoring, Meteran Air

1. PENDAHULUAN

Dalam kehidupan manusia sumber daya alam yang sangat penting dan sangat dibutuhkan adalah air. Air digunakan untuk berbagai kegiatan seperti mencuci, mandi, dan minum. Untuk mendapatkan air, ada banyak metode seperti air diambil dari sumber air tanah, air diambil dari sumber air permukaan (sungai,danau,waduk), membuat sumur, atau sekarang rata-rata banyak yang menggunakan layanan Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM). PDAM merupakan salah satu unit usaha milik pemerintah daerah yang bertanggung jawab dalam penyediaan dan distribusi air bersih kepada masyarakat[1]. Meteran air PDAM sangat umum ditemukan di setiap rumah pelanggan, termasuk di lingkungan perumahan, perkantoran, maupun industri. Meteran air berperan sebagai perangkat penghitung yang penting untuk mencatat volume penggunaan air oleh pelanggan setiap bulannya[2].

Saat ini, proses pengecekan air PDAM masih dilakukan secara konvensional dengan mengirimkan petugas PDAM ke setiap rumah pelanggan untuk melakukan pencatatan secara individu[3]. Sistem pemantauan ini tidak efektif dan tidak efisien, membutuhkan banyak tenaga dan waktu, serta sering menimbulkan banyak masalah dan kesalahan. Sistem pengukuran air yang digunakan oleh PDAM masih menggunakan meteran analog, sehingga informasi mengenai konsumsi air sulit diketahui oleh pelanggan[4]. Selain itu, perangkat yang masih bersifat analog sering menjadi sasaran penipuan oleh pelanggan yang tidak bertanggung jawab atas konsumsi

(2)

713 airnya[5]. PDAM sering menghadapi situasi di mana terdapat ketidakakuratan dalam pencatatan penggunaan air, yang berdampak pada lonjakan pembayaran tagihan air bulanan[6].

Berdasarkan dari permasalahan ada, dibuat sistem monitoring meteran air cerdas pada PDAM berbasis IoT dengan terintegrasi dengan NodeMCU ESP8266 sebagai mikrokontroler[7], perangkat sensor waterflow sensor sebagai pengukuran debit air yang mengalir. Perancangan sistem ini bertujuan untuk memfasilitasi PDAM dalam melakukan pemantauan secara langsung melalui server di kantor pusat, tanpa perlu mengirim petugas ke rumah pelanggan untuk memeriksa hasil penggunaan air setiap bulannya[8]. Selain itu, sistem ini juga memungkinkan pelanggan untuk mengelola pemakaian air mereka per bulan dengan membatasi penggunaan air harian[9]. Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat untuk semua pihak, bagi pihak PDAM dan juga untuk masyarakat yang menggunakan layanan ini.

2. METODE PENELITIAN

2.1. Metode Penelitian

Dalam penelitian ini menggunakan metode yang berurutan dengan tahapan-tahapan diantaranya ada identifikasi masalah, pengumpulan data, perancangan dan desain sistem, pengujian sistem, dan implementasi sistem. Metode penelitian disajikan pada Gambar 1.

Gambar 1. Metode penelitian sistem monitoring meteran air cerdas Adapun langkah-langkah dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Rencana

Langkah awal melihat langsung ke PDAM dan merencanakan pembuatan alat yang di peruntukkan untuk mengatasi masalah meteran air analog yang ada di PDAM dengan dibuatnya meteran air cerdas berbasis IoT.

2. Analisis

Selanjutnya menganilisis data yaitu menganalisis komponen apa saja yang diperlukan untuk membuat meteran air cerdas pada PDAM berbasis IoT.

3. Perancangan

Merancang meteran air cerdas berbasis IoT dengan semua kompoen yang sudah di tentukan termasuk softwarenya.

4. Implementasi

5. Mengimplementasikan meteran air cerdas ke PDAM.

2.2. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan sistem ini antara lain sebagai berikut:

1. Perangkat Keras

a. Laptop dengan spesifikasi processor Intel(R) Celeron(R) N4020 CPU dengan kapasitas RAM 4GB, penyimpanan SSD 256 GB dan sistem 64-bit

(3)

714 b. NodeMCU ESP8266

c. Selenoid Valve 12V d. Sensor Waterflow e. Baterai aki 12v 3.5Ah f. Solar cell 10wp 17V g. Solar charger controller 2. Perangkat Lunak

a. Arduino IDE b. Visual studio code 2.3. Tahapan Review

Perancangan Sistem

Pembuatan sistem monitoring meteran air cerdas pada PDAM ini dibuat bertujuan untuk mempermudah dalam pemantauan penggunaan debit air dan untuk menghitung total biaya penggunaan air secara otomatis. Dalam pembuatan sistem meteran air cerdas ini dibuatkan sistem yang lebih spesifik dan digambarkan dalam bentuk flowchart[10] yang disajikan pada Gambar 2.

Gambar 2. Flowchart sistem monitoring meteran air cerdas

Pada gambar diatas dijelaskan bahwa masukan sistem berupa SSID (Service Set Identifier) dari wifi yang terpasang serta informasi debit air dari sensor waterflow. Sistem menggunakan koneksi wifi sebagai perantara untuk terhubung ke internet. Jika wifi terhubung

(4)

715 maka sistem akan membaca informasi debit air dan kemudian disimpan ke dalam database serta ditampilkan secara real time melalui website.

Gambar 3. Flowchart Panel Surya

Pada gambar 4.2 dijelaskan bahwa prinsip kerja panel surya sebagai catu daya. SCC (Solar Charger Controller) sebagai pengontrol arus tegangan yang dihasilkan oleh panel surya.

Jika tegangan aki pada SCC ≥ 12,6 Volt maka panel surya tidak akan tidak menyuplai arus ke baterai. Kemudian listrik menyuplai baterai melalui SCC. Dan jika kapasitas tegangan pada aki ≥ 14,4 Volt, maka panel surya tidak menyuplai arus ke baterai lagi untuk sistem pengamanan baterai agar tidak over charging.

Untuk perancangan use case sistem monitoring meteran air cerdas disajikan pada Gambar 3.

Gambar 4. Usecase sistem monitoring meteran air cerdas

(5)

716 2.4. Perancangan Hardware

Perancangan hardware dilakukan dengan desain mekanik. NodeMCU ESP8266 mengatur secara langsung pergerakan sensor waterflow dan selenoid valve. Untuk melakukan pengendalian buka atau tutup selenoid valve melalui perantara relay, karena NodeMCU ESP8266 bekerja pada tegangan 3V begitu juga dengan Selenoid valve yang bekerja pada tegangan 12V.

Pada sistem ini menggunakan panel surya dan baterai aki sebagai sumber daya selenoid valve dan memberikan catu daya kepada NodeMCU ESP8266 beserta sensor waterflow. Sedangkan pada sensor waterflow akan memproses debit air yang masuk melalui pipa air lalu menampilkan dan diunggah ke website. Selenoid valve bekerja membuka dan menutup pipa yang telah ditempatkan pada Box Akrilik. Rangkaian hardware disajikan pada Gambar 4.

Gambar 5. Rangkaian hardware

Berikut adalah tabel koneksi antar pin waterflow sensor, NodeMCU ESP8266, relay, SCC, dan baterai aki yang disajikan pada Tabel 1.

Waterflow NodeMCU ESP8266

Signal D2

GND GND

VCC 5V

Relay (selenoid) NodeMCU ESP8266

In1 D5

GND GND

VCC 5V

SCC Baterai Aki

IN + +

IN - -

SCC NodeMCU ESP8266

OUT + VCC

OUT - GND

2.5. Desain Input dan Output

Desain rangkaian alat yang digunakan untuk mebangun meteran air digital pada PDAM menggunakan NodeMCU ESP8266 berbasis Internet of Things.

(6)

717 Gambar 6. Diagram blok sistem monitoring meteran air cerdas

Perancangan desain Input dan Output untuk alat ini akan dibagi pada poin berikut:

1. Input

Sensor waterflow akan mendeteksi volume debit air dan biaya penggunaan air yang kemudian akan meneruskannya ke NodeMCU ESP8266 untuk di proses.

2. Proses

Sistem kontrol yang digunakan adalah sistem NodeMCU ESP82666 dengan rancang bangun yang disesuaikan dengan modul yang digunakan.

3. Output

Pada sistem ini mengfungsikan NodeMCU ESP8266, relay, Selenoid valve, dan website.

Fungsi NodeMCU ESP8266 sebagai pengirim data ke website, dan website sebagai media monitoring. Sedangkan fungsi relay yaitu sebagai saklar untuk menyalakan Selenoid Valve yang berguna untuk membuka dan atau menutup aliran air.

(7)

718 2.6. Implementasi Sistem

Tahap selanjutnya adalah mengimplementasikan sistem monitoring meteran air cerdas.

Menyiapkan komponen perangkat keras seperti NodeMCU ESP8266, sensor waterflow, selenoid valve, relay 1 channel, step down, baterai aki 12v, panel surya, kabel jumper dan komponen- komponen lainnya. Implementasi perangkat lunak berupa website berfungsi sebagai media untuk memantau penggunaan debit air yang digunakan dan sistem kontrol meteran air cerdas.

Implementasi perangkat keras dan perangkat lunak merupakan hasil akhir rancangan sistem.

Keseluruhan perangkat keras yang digunakan dalam meteran air cerdas pada PDAM disajikan pada Gambar 6.

Gambar 7. Rangkaian Meteran air cerdas

Adapun implementasi perangkat lunak berupa website yang berfungsi untuk memantau penggunaan air pelanggan.

Gambar 8. Tampilan dashboard user

Gambar 9. Tampilan monitoring admin

(8)

719 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Pengujian Sistem

Tahap pengujian ini merupakan hal yang dilakukan untuk menentukan apakah perangkat keras sudah berjalan dengan lancar sesuai dengan sistem yang sudah dibuat. Sensor waterflow dapat membaca objek dan data dapat disimpan ke dalam database serta informasi dapat ditampilkan melalui website secara real time yang telah dirancang tidak memiliki eror pada alat.

Apakah sesuai dengan yang diharapkan dari hasil pengujian dan apakah alat yang sudah dirancang dapat berjalan dengan baik. Berikut adalah hasil pengujian pada sistem monitoring meteran air cerdas pada PDAM berbasis IoT.

1. Hasil pengujian perangkat keras untuk alliaran air yang masuk pada pengujian ini adalah untuk memperoleh akurasi pengukuran melalui sensor waterflow dengan menganbil 15 sample data pengukuran. Pengujian sensor waterflow ini menggunakan nilai kalibrasi 2.5. Hasil pengujian akurasi disajikan pada tabel 2 berikut.

Tabel 2. Pengujian Tingkat Akurasi.

No.

Uji

Debit air berdasarkan

gelas ukur manual

Debit air berdasarkan

sensor waterflow

Selisih debit air

Akurasi (%) 1 3 Liter 2,81 Liter 0,19 Liter 93,6%

2 3 Liter 2,83 Liter 0,17 Liter 94,3%

3 3 Liter 2,85 Liter 0,15 Liter 95%

Dari tabel 2 dapat nilai jumlah selisih terbesar yaitu 0,19 Liter dan nilai selisih untuk rata-rata selisih pada 5 kali pengujian sebagai berikut.

𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑠𝑒𝑙𝑖𝑠𝑖ℎ = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑠𝑒𝑙𝑖𝑠𝑖ℎ

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑗𝑖𝑎𝑛=4,51

5 = 0,3 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 Untuk menghitung rata-rata akurasi dengan rumus sebagai berikut.

𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑎𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑗𝑖𝑎𝑛=1.454,5

5 = 97%

2. Hasil pengujian perangkat keras yang dilakukan untuk mengetahui apakah panel surya dapat mengubah sinar matahari menjadi energi listrik dan untuk mengetahui berapa daya yang

(9)

720 diterima pada saat panel surya terkena sinar matahari. Hasil pengujian penel surya disajikan pada tabel .3 berikut:

Tabel 3. Pengujian Panel Surya

No Jam Tegangan Panel Surya Tegangan Aki

1 08.00 13.2 V 12.0 V

2 09.00 13.5 V 12.1 V

3 10.00 13.5 V 12.2 V

4 11.00 15.7 V 12.3 V

5 12.00 17.0 V 12.8 V

6 13.00 17.0 V 13.4 V

7 14.00 17.0 V 13.6 V

8 15.00 15.5 V 13.8 V

9 16.00 13.7 V 14.0 V

10 17.00 12.4 V 14.3 V

Berdasarkan tabel 5.3 tegangan panel surya bervariasi sepanjang pengujian, mulai dari 13.2 Volt hinggan 17.0 Volt. Perubahan tegangan ini dapat dipengaruhi oleh intensitas sinar matahari yang jatuh pada panel surya. Pada jam 12.00 hingga 14.00 tegangan panel surya mencapai 17.0 Volt, merupakan tegangan tertinggi pada saat pengujian. Ini menunjukkan bahwa pada pukul tersebut panel surya mampu menerima sinar matahari dengan intensitas tinggi dan mampu menghasilkan lebih banyak energi listrik.

3. Pengujian perangkat keras yang dilakukan untuk menentukan apakah perangkat keras sudah berjalan dengan lancar, tidak memiliki masalah eror dan sudah sesuai yang di harapkan atau belum. Untuk pengujain perangkat keras disajikan pada tabel 4 berikut.

Tabel 4. Pengujian Perangkat Keras No Jenis

pengujian Kriteria pengujian Hasil pengujian Keterangan

1 Sensor waterflow

Apabila air melewati flow meter, flow meter dapat membaca dan menginput jumlah debit air

Sensor waterflow dapat membaca debit air dan masih dalam proses tahap penyempurnaan

Berhasil

2 Selenoid valve

Selenoid valve dapat dikontrol untuk

membuka dan

menutup aliran air

Selenoid valve dapat di kontrol dengan sempurna

Berhasil

Gambar 10. Rangkaian Keseluruhan

(10)

721 Pada Gambar 10 menunjukan bagian keseluruhan dari rancang bangun meteran air cerdas.

Pada bagian ini terdapat rak kayu dengan tinggi 55 cm, lebar 22 cm dan panjang 50 cm untuk tempat wadah air, rangkaian ini adalah alat bantu dalam pengujian yang berfungsi untuk menggantikan aliran air PDAM.

3.2. Analisa Pengujian

Analisa pengujian sistem merupakan tahapan evaluasi dan penilaian terhadap performa sistem yang telah dibangun dengan tujuan memverifikasi bahwa sistem tersebut beroperasi sesuai dengan harapan yang telah ditetapkan. Pengujian sistem monitoring meteran air cerdas pada PDAM berbasis IoT dilakukan untuk mengetahui hasil pembacaan dari mikrokontroler nodemcu dapat terkoneksi dengan website, dan juga dapat membaca data yang diterima oleh waterflow sensor. Sistem ini juga dapat mengontrol selonoid valve yang dijadikan buka tutup kran pada meteran air cerdas, sistem kontrol ini bisa dilakukan melalui website. Sistem ini menampilkan secara rinci debit dan biaya penggunaan air secara realtime. Pengujian sistem ini juga dilakukan secara menyeluruh pada setiap halaman yang ada di website.

Hasil dan desain sistem monitoring meteran air cerdas berbasis IoT sudah sesuai dengan perancangan yang telah dibuat sebelumnya. Sistem ini terdiri dari satu hak akses yaitu admin untuk mengelola data pelanggan, memantau penggunaan air pelanggan, mengontrol kran meteran air cerdas, dan menambah informasi tentang meteran air cerdas. Sistem ini juga dapat diakses oleh user pelanggan untuk melakukan pengecekan penggunaan air serta melihat laporan penggunaan air dan melihat informasi tentang meteran air cerdas.

4. KESIMPULAN

Pembuatan sistem monitoring meteran air cerdas pada PDAM berbasis IoT diimplementasikan secara real. Hasil uji coba mununjukkan alat berjalan dengan baik. Sensor waterflow mampu mendeteksi debit air dengan diperolehnya selisih 0,36 Liter dan akurasi 95,7%.. Data penggunaan air dapat dikirimkan ke dalam database serta dapat dimonitoring melalui website secara real time. Dengan demikian, penggunaan sistem monitoring meteran air cerdas pada PDAM berbasis IoT memberikan manfaat dalam efisiensi pengelolaan air, pengendalian pengunaan air, pemantauan jarak jauh dan pengurangan biaya operasional.

DAFTAR PUSTAKA

[1] “View of PENGEMBANGAN PURWARUPA MONITORING TAGIHAN AIR PDAM BERBASIS INTERNET OF THINGS.pdf.” .

[2] Hendy Setyawan, Maharani Yuniar, and Mia Rosmiati, “Website-Based Household Water Discharge Measurement System Using Smart Metering Tools,” eProceedings Appl. Sci., vol.

7, no. 3, 2021.

[3] M. vortuna Amerta Nalle, S. Achmadi, and A. Mahmudi, “Optimasi Alternatif Meteran Air Berbasis Iot,” JATI (Jurnal Mhs. Tek. Inform., vol. 5, no. 1, pp. 268–275, 2021, doi:

10.36040/jati.v5i1.3322.

[4] D. P. A. R. Hakim, A. Budijanto, and B. Widjanarko, “Sistem Monitoring Penggunaan Air PDAM pada Rumah Tangga Menggunakan Mikrokontroler NODEMCU Berbasis Smartphone ANDROID,” J. IPTEK, vol. 22, no. 2, pp. 9–18, 2019, doi:

10.31284/j.iptek.2018.v22i2.259.

(11)

722 [5] J. Novelliani, “Sistem Monitoring dan Notifikasi Penggunaan Air PDAM Berbasis Arduino

dan Telegram,” vol. 10, no. 2, pp. 219–224, 2021.

[6] A. D. Permana, “Rancang Bangun Alat Monitoring Meteran Air Menggunakan Nodemcu Berbasis Internet of Things,” vol. III, pp. 28–33, 2022.

[7] L. Khakim, I. Afriliana, N. Nurohim, and A. Rakhman, “Alat Proteksi Kebocoran Gas LPG Rumah Tangga Berbasis Mikrokontroler,” Komputika J. Sist. Komput., vol. 11, no. 1, pp.

40–47, 2022, doi: 10.34010/komputika.v11i1.4977.

[8] J. Andreanto et al., “Jurnal Smart Teknologi Prototype Sistem Monitoring Meteran Air PT PDAM Jember Berbasis Internet Of Things Dengan Menggunakan Web PT PDAM Jember Water Monitoring System Prototype Based On Internet Of Things Using The Web Jurnal Smart Teknologi,” vol. 4, no. 1, pp. 35–44, 2022.

[9] M. Sitorus and D. T. Sipayung, “Sistem Informasi Transaksi Pembayaran Tagihan Air Di PDAM,” Melin Sitorus | BIMASATI, vol. 1, no. 1, pp. 15–21, 2021.

[10] L. Khakim and I. Afriliana, “Analisis Kinerja MQ2 dan MQ5 pada Alat Proteksi Kebocoran LPG Rumah Tangga,” Smart Comp, vol. 11, no. 4, pp. 730–738, 2022.