Diterima: 26 Oktober 2020; Direvisi: 11 November 2020; Disetujui: 26 November 2020 JTERA, Vol. 5, No. 2, Desember 2020 © 2020 JTERA (Jurnal Teknologi Rekayasa), Politeknik Sukabumi

## Sistem Kontrol-Monitoring Suhu dan Kadar Oksigen pada Kolam Budidaya Ikan Lele
Arif Sumardiono # , Saeful Rahmat, Erna Alimudin, Novita Asma Illahi Program Studi Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Cilacap
Jl. Dr. Soetomo No. 01 Kabupaten Cilacap, Indonesia
# arifsumardiono@pnc.ac.id

## Abstrak
Kadar  oksigen  dan  suhu  dalam  air  budidaya  harus  diperhatikan  dengan  baik.  Jika  kadar  oksigen  dan  suhu  tidak diperhatikan  maka  akan  berakibat  fatal  pada  metabolisme  tubuh  ikan  sehingga  energi  pada  ikan  untuk  bergerak, berkembang, dan bereproduksi akan terganggu. Hal tersebut juga dapat menyebabkan kematian pada ikan. Penelitian ini bertujuan  merancang  sistem  dengan  teknologi Internet  of  Things (IoT)  untuk  memonitoring  kadar  oksigen  dan  suhu pada  air  kolam  budidaya  ikan  lele.  Metode  yang  digunakan  adalah  merancang  sebuah  sistem  kontrol  monitoring oksigen  dan  suhu  pada  air  kolam  budidaya  terintegrasi  ke  internet  menggunakan  Arduino  WiFi  serta  sensor Disolved Oxygen (DO) dan  sensor  suhu  DS18B20  untuk  pengambilan  data.  Pengambilan  data  dilakukan  secara realtime .  Hasil pengujian  menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja dengan hasil  kadar oksigen dan suhu dapat dimonitoring  melalui pengiriman data ke dalam database dan ditampilkan pada website serta mobile phone .
Kata kunci: Disolved Oxygen (DO), monitoring, budidaya lele, IoT

## Abstract
The  oxygen  level  and  temperature  in  the  culture  water  must  be  considered  carefully.  If  oxygen  levels  and temperature are not considered, it will be fatal to the fish's metabolism so that the energy for the fish to move, develop and reproduce will be disrupted. It can also cause fish mortality. This study aims to design a system  with Internet of Things (IoT) technology to monitor oxygen levels and temperature in catfish aquaculture pond water. The method used is to design an oxygen and temperature monitoring control system in aquaculture pond water integrated to the internet using Arduino WiFi and a Disolved Oxygen (DO) sensor and a DS18B20 temperature sensor for data retrieval. Data collection is carried out in real time. The test results show that the system can work with the results of oxygen levels and temperature can be monitored by sending data to the database and displayed on the website and mobile phone.
Keywords: Disolved Oxygen (DO), monitoring, catfish farming, IoT

## I. P ENDAHULUAN
Air  merupakan  sumber  daya  alam  yang  sangat penting  bagi  kelangsungan  hidup  ikan  agar  dapat hidup  sehat  dan  tumbuh  secara  maksimal  [1]. Budidaya ikan lele banyak diminati oleh pengusaha-pengusaha  di  Indonesia  dikarenakan masa  panen  yang  singkat  yaitu  antara  2  bulan hingga 3 bulan [2]. Namun, di dalam budidaya ikan lele  perlu  diperhatikan  dari  segi  kadar  oksigen  dan suhu  pada  air  [3].  Kadar  oksigen  dalam  air  untuk budidaya ikan lele minimal 3-5 ppm [4].
Penelitian  sebelumnya  mengusulkan  solusi untuk  sistem  monitoring  pada  budidaya  ikan  laut yaitu  ikan  kerapu  dengan  menggunakan  sensor
DS18B20  dan  sensor  pendeteksi  kekeruhan air  [5]. Tahun  2018  terdapat  penelitian  budidaya  ikan  lele menggunakan  Raspberry  Pi  yang  hasilnya  akan ditampilkan  dalam mobile  view dengan  teknologi Internet of Things (IoT) [6]. Penelitian sebelumnya terdapat  pembuatan  sistem  untuk  memonitoring suhu, kelembaban, dan pakan otomatis pada kolam budidaya  ikan  lele  sangkuriang  menggunakan Ethernet  Shield dan  Arduino  Uno  [7].  Pemantauan kualitas  air  saat  ini  masih  banyak  yang  dilakukan secara manual sehingga dikatakan tidak efektif dan butuh  waktu  yang  lama  [8].  Oksigen  diperlukan oleh  ikan  lele  untuk  metabolisme  tubuh  sehingga menghasilkan energi untuk aktivitas gerak, pertumbuhan dan repdroduksi [9]. Sistem IoT dapat
dimanfaatkan  karena  dapat  mengumpulkan  data mentah  dan  mengolah  data  mentah  yang  berasal dari  sensor-sensor  di  sekitarnya  dengan  benar  dan efisien [10].
Pada  penelitian  ini,  yang  dilakukan  yaitu memonitoring  kadar  oksigen  dan  suhu  pada  air kolam  budidaya  menggunakan  mikrokontroler Arduino WiFi. Data-data yang akan dihasilkan oleh sensor  DO  dan  sensor  suhu  DS18B20  akan dikirimkan  terlebih  dahulu  melalui  domain  untuk diteruskan  dan  disimpan  pada database MySQL, serta  akan  diteruskan  pada  tampilan  website berbentuk file PHP . Ketika kadar oksigen dalam air dibawah  5  ppm  maka  akan  memicu aerator untuk mengisi  kembali  kadar  oksigen  dalam  air. Penelitian  ini  diharapkan  dapat  menjaga  kadar oksigen  dalam  air  kolam  budidaya  ikan  lele sehingga  lele  dapat  berkembang  dengan  baik. Selain  itu,  penelitian  ini  dapat  menambah  literatur khususnya  terkait  sistem  monitoring  budidaya  ikan seperti pada [11]-[16].

## II. M ETODE P ENELITIAN
Perancangan  sistem  pada  penelitian  ini  terdiri dari  sebuah  mikrokontroler  dengan  masukan  dari dua  buah  sensor  yaitu  sensor  DO  dalam  air  dan sensor  suhu  DS18B20  dalam  air.  Sistem  tersebut akan  diintegrasikan  dengan  internet  sehingga  data- data  hasil  dari  sensor  dapat    dikirimkan  ke  dalam database MySQL  dan  aplikasi  yang  telah  dibuat menggunakan App Inventor secara realtime . Sistem kontrol  tersebut  digunakan  untuk  menyalakan
secara  otomatis aerator ketika  kadar  oksigen kurang  dari  setpoint  5  ppm.    Perancangan  sistem kontrol  kadar  oksigen  dan  suhu  pada  kolam budidaya dapat dilihat pada Gambar 1.
Dalam  penelitian  ini  digunakan  studi  analitik terhadap  karakteristik  sensor  DO  dan  sensor  suhu DS18B20 yang akan dilakukan pengujian di dalam kolam air berisi ikan lele. Tahap awal dengan akan dilakukan  kalibrasi  terhadap  sensor  DO  dan diberikan setpoint yang  sesuai  dengan  standar lingkungan  ideal  ikan  lele.  Standar  oksigen  yang diperlukan  ikan  budidaya  air  tawar  dapat  dilihat pada  Tabel  1.  Ketika  kadar  oksigen  kurang  dari  5 ppm,  maka  sistem  akan  menyalakan aerator untuk menambahkan oksigen dalam air. Proses pengambilan data dari kadar oksigen dan suhu pada air  kolam  budidaya  ikan  lele  dapat  dilihat  pada flowchart yang telah dirancang pada Gambar 2.
Tabel 1.  Oksigen terlarut pada budidaya ikan air tawar [3]
No Jenis Ikan Oksigen terlarut (ppm) 1 Patin 4.5 – 6.5 2 Nila 4 – 6 3 Sidat 5 – 6 4 Gabus 4.2 – 5.6 5 Nilem 5 - 7 6 Mas 4 -5 7 bawal 4 – 6 8 lele 3-5
Gambar 1. Rangkaian Sistem Kontrol

## Gambar 2. Flowchart sistem monitoring

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Kadar Oksigen
Penelitian  ini  mengkalibrasi  terlebih  dahulu sensor  DO  dengan  cara  mengisi  cairan  0,5  mol/L NaOH.    Selama  proses  pengukuran, probe akan sedikit memakai oksigen maka perlu diputar secara perlahan  dan  biarkan  oksigen  terdistribusikan merata  ke  dalam  air.  Cairan  NaOH  dimasukan  ke dalam  membran  sebanyak  2/3  bagian  membran. Dapat  dilihat  pada  Gambar  3  bahwa  kadar  oksigen yang  terdeteksi  lebih  dari  5  ppm  yaitu  antara  5,14 ppm  sampai  dengan  5,18  ppm.  Data-data  tersebut dikirimkan  oleh  mikrokontroler  setiap  3  detik secara realtime ke database website.  Dari  data tersebut  disimpulkan  adanya  kekonsistenan  kadar oksigen dalam air.
Gambar 3. Tampilan data di website
Gambar 4. Grafik kadar oksigen perjam
Pengambilan data kadar oksigen yang ditampilkan  grafik  pada  Gambar  4   yaitu    dari jam 15.15 WIB sampai dengan 20.15 WIB. Pengambilan  data  dilakukan  dengan  interval pengambilan  setiap  1  jam  sekali.  Data  kadar oksigen dalam air pada gambar menunjukan adanya perubahan  kadar  oksigen  dalam  air  dengan  titik tertinggi yaitu 5,36 ppm hingga 5,14 ppm.

## B. Pengujian Suhu
Pengujian  suhu  dilakukan  pada  pukul  15.15 WIB  sampai  dengan  20.15  WIB  didapatkan  data seperti  grafik  pada  Gambar  5.  Berdasarkan pengujian bahwa suhu air dipengaruhi oleh keadaan sekitar.  Semakin  malam  maka  suhu  akan  semakin turun yang dibuktikan pada pukul 15.15 WIB suhu masih  menunjukan  29,70°C  dan  pukul  20.15  WIB menjadi 29,40°C.
5.00 5.05 5.10 5.15 5.20 5.25 5.30 5.35 5.40 K ad ar Ok si ge n (p p m ) Waktu
Gambar 5. Suhu dalam air perjam
Gambar 6. Tampilan kadar oksigen dan suhu di mobile phone

## C. Pengiriman Data
Data yang ditampilkan pada aplikasi monitoring pada  Gambar  6  diambil  pada  pagi  hari  dengan sensor  mendeteksi  bahwa  kadar  oksigen  dalam  air menunjukan  5,64  ppm  dan  suhu  pada  air  sekitar 27,69°C.  Hal  tersebut  menunjukan  bahwa  data terkirim dengan baik hingga ke mobile phone.
Dapat  dilihat  data  pada database Gambar  7 ketika  kadar  oksigen  turun  hingga  3,97  ppm  maka sistem  akan  menyalakan aerator untuk  mensuplay oksigen  ke  dalam  air  sehingga  kadar  oksigen meningkat  hingga  6,64  ppm.  Selain  itu,  ketika kadar  oksigen  lebih  dari  5  ppm,  maka  pompa aerator akan kembali OFF. Suhu pada data tersebut diambil ketika keadaan lingkungan hujan didapatkan data 27,69°C.
Gambar 7.  Data aerator bekerja

## IV. K ESIMPULAN
Hasil  yang  dapat  disimpulkan  dalam  penelitian ini  bahwa  kadar  oksigen  sudah  dapat  dimonitoring melalui  pengiriman  data  ke  dalam database dan ditampilkan  pada  website  serta mobile  phone . Sistem kontrol oksigen pada aerator terbukti sudah berjalan  dengan  data  ketika  kadar  oksigen menyentuh  nilai  3,93  ppm  di  bawah  5  ppm  maka pompa aerator akan bekerja dan nilai kadar oksigen akan naik. Motor aerator akan kembali OFF ketika nilai  kadar  oksigen  dalam  air  sudah  lebih  dari  5 ppm.  Suhu  pada  air  mengikuti  waktu  yaitu  ketika ada  sinar  matahari  maka  suhu  akan  naik  sekitar 29°C  dan  ketika  kondisi  mendung  suhu  dalam  air menjadi  27,69°C  atau  malam  hari  pada  keadaan normal  maka  suhu  akan  turun  sekitar  29,4°C. kedepannya  diharapkan  penelitian  ini  bisa  lebih kompleks dalam penggunaan sensor untuk memonitoring  kolam  budidaya  ikan  lele  dan tahapan  selanjutnya  yaitu  integrasi  dari  beberapa perangkat sehingga bisa digunakan tidak hanya satu kolam budidaya.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Terima  kasih  kepada  P3M  Politeknik  Negeri Cilacap  atas  kesempatanya  dalam  melakukan Penelitian  Dosen  Pemula  berdasarkan  no  kontrak 07/PL.43/PT.01.03/2020. Serta terima kasih kepada Jurusan  Teknik  Elektronika  Politeknik  Negeri Cilacap  dan  teman-teman  penelitian    yang  telah memberikan dukungan serta saran dan masukannya.
29.20 29.25 29.30 29.35 29.40 29.45 29.50 29.55 29.60 29.65 29.70 29.75 Su h u ai r Waktu

## R EFERENSI
[1]   M.  Pramleonita,  N.  Yuliani,  R.  Arizal,  and  S.  E. Wardoyo,  “Parameter  fisika  dan  kimia  air  kolam ikan  nila  hitam  (Oreochromis  niloticus),” Jurnal Sains Natural , vol. 8, no. 1, pp. 24-34, 2018.
[2]   M. I. Nasution and M. A. Prayogi, “Pemberdayaan Masyarakat  Dan  Penerapan  Teknologi  Budidaya Ikan  Lele  Sebagai  Usaha  Warga  Masyarakat  Kota Binjai,” Khadimul Ummah , vol. 2, no. 1, pp. 17-24, 2018.
[3]   L.  Setijaningsih  and  L.  H.  Suryaningrum, “Pemanfaatan  limbah  budidaya  ikan  lele  (Clarias batrachus)  untuk  ikan  nila  (Oreochromis  niloticus) dengan  sistem  resirkulasim,” Berita  Biologi ,  vol. 14, no. 3, pp. 287-293, 2015.
[4]   N. S. R. Suyanto, Budidaya Ikan Lele (Ed. Revisis) . Niaga Swadaya, 2014.
[5]   A.  Indriani,  Y.  Witanto,  S.  Supriyadi,  and  H. Hendra, ”Sistem Kontrol Kekeruhan Dan Temperatur Air Laut Menggunakan Microcontroller Arduino  Mega,” Jurnal  Teknik  Mesin  Mercu Buana , vol. 6, no. 3, pp. 158-163, 2017.
[6]   P.  U.  R.  Pi,  “Sistem  Monitoring  Budidaya  Ikan Lele  Berbasis  Internet  Of  Things  Menggunakan Raspberry  Pi,” Jurnal  Teknologi  Informasi  Dan Ilmu Komputer (JTIIK) , vol. 5, no. 6, 2018.
[7]   A.  Qalit,  F.  Fardian,  and  A.  Rahman,  “Rancang Bangun  Prototipe  Pemantauan  Kadar  Ph  Dan Kontrol  Suhu  Serta  Pemberian  Pakan  Otomatis Pada  Budidaya  Ikan  Lele  Sangkuriang  Berbasis IoT,” Karya  Ilmiah  Teknik  Elektro ,  vol.  2,  no.  3, 2018.
[8]   R.  Pramana,  “Perancangan  Sistem  Kontrol  Dan Monitoring Kualitas Air Dan Suhu Air Pada Kolam Budidaya  Ikan,” Jurnal  Sustainable:  Jurnal  Hasil Penelitian Dan Industri Terapan , vol.  7, no.  1, pp. 13-23, 2018.
[9]   L.  Riadhi,  “Sistem  Pengaturan  Oksigen  Terlarut Menggunakan  Metode  Logika  Fuzzy  Berbasis Mikrokontroler Teensy Board,” Doctoral
Dissertation, Institut Teknologi Sepuluh Nopember ,
2017
[10]  O.  K.  Sulaiman  and  A.  Widarma,  “Sistem  Internet of  Things  (IoT)  Berbasis  Cloud  Computing  Dalam Campus Area Network,” 2010.
[11]  M.  H.  F.  Sitio,  D.  Jubaedah,  and  M.  Syaifudin, “Kelangsungan hidup dan pertumbuhan benih ikan lele  (Clarias  sp.)  pada  salinitas  media  yang berbeda,” Jurnal  Akuakultur  Rawa  Indonesia ,  vol. 5, no. 1, pp. 83-96, 2017.
[12]  H. Effendi, B. A. Utomo, G. M. Darmawangsa, and R.  E.  Karo-Karo,  “Fitoremediasi  limbah  budidaya ikan  lele  (Clarias  Sp.)  dengan  kangkung  (Ipomoea Aquatica)  dan  pakcoy  (Brassica  Rapa  Chinensis) dalam sistem resirkulasi,” Ecolab , vol. 9, no. 2, pp. 80-92, 2015.
[13]  F.  E.  Nugroho,  “Monitoring  Kualitas  Air  Pada Kolam  Budidaya  Ikan  Berbasis  Wireless  Sensor Network (WSN),” Jurnal Aksara Elementer , vol. 9, no. 1, 2020.
[14]  R.  A.  Wadu,  Y.  S.  B.  Ada,  and  I.  U.  Panggalo, “Rancang  Bangun  Sistem  Sirkulasi  Air  Pada Akuarium/Bak  Ikan  Air  Tawar  Berdasarkan Kekeruhan  Air  Secara  Otomatis,” Jurnal  Ilmiah Flash , vol. 3, no. 1, pp. 1-10, 2017.
[15]  A.  Indriani  and  M.  Fajri  “Kontrol  Kualitas  Kadar Air  Laut  Menggunakan  Fuzzy  LogicUntuk  Habitat Ikan  Kerapu,” JTEV  (Jurnal  Teknik  Elektro  dan Vokasional) , vol. 5, no. 1.1, pp. 77-83, 2019.
[16]  A.  I.  Irawan,  R.  Patmasari,  and  M.  R.  Hidayat, “Peningkatan  Kinerja  Sensor  DS18B20  pada Sistem  IoT  Monitoring  Suhu  Kolam  Ikan,” JTERA (Jurnal Teknologi Rekayasa) , vol. 5, no. 1, pp. 101- 110, 2020.