JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER TRIAC                  2023 Norma Ningsih https://journal.trunojoyo.ac.id/triac                                                       hal. 1-5

## Klasifikasi dan Monitoring Kualitas Udara Dalam Ruangan menggunakan Thingspeak
Afifah Dwi Ramadhani 1 , Aditya Nurcahya 2 , Nur Azizah 2 , Norma Ningsih 1
1 Teknologi Rekayasa Internet, Departemen Teknik Elektro, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Jl. Raya ITS, Keputih, Sukolilo, Surabaya, Jawa Timur, Indonesia
2 Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro, IT Telkom Purwokerto Jl. D. I Panjaitan No. 128, Purwokerto Selatan 53116, Banyumas, Jawa Tengah, Indonesia E-mail: afifah@pens.ac.id, 18101073@ittelkom-pwt.ac.id, 18101061@ittelkom-pwt.ac.id,  norma@pens.ac.id
Abstract —  Munculnya  pandemic  Covid-19  dalam  dua tahun  terakhir  memberikan  dampak  aktivitas  masyarakat  di luar rumah. Pandemi menjadikan Kesehatan dan keselamatan sebagai  masalah  pribadi  bagi  para  pekerja  karena  ini  bukan hanya tentang melindungi diri sendiri namun juga melindungi keluarga  serta  komunitas  mereka.  Di  masa  ini,    udara  bersih menjadi  salah  satu  hal  sangat  penting  untuk  diperhatikan. Karena  udara  bersih  dan  sehat  mempengaruhi  kondisi kesehatan  makhluk  hidup.  Pada  penelitian  ini,  kami merancang  prototype  untuk  mendeteksi  kualitas  udara  yang diuji didalam ruangan. Prototype menggunakan mikrokontoler ESP8266,  sensor  MQ135,  dan  sensor  DHT11  yang  terkoneksi dengan  platform  IoT  Cloud  untuk  monitor  hasil  pembacaan sensor.  Pada  sistem  ini  dapat  digunakan  sebagai  system pemantauan  kualitas  udara  di  dalam  ruangan  untuk meningkatkan  kesadaran  tentang  pentingnya  dalam  menjaga kualitas  udara  yang  sehat.  Pada  pengujian  bedasarkan  jarak menghasilkan  akurasi  sensor  yang  baik  dan  peka  untuk pendeteksian  kondisi  udara,  kemudian  untuk  pengujian kinerja  thingspeak  memiliki  performa  yang  baik  dan memberikan visualisasi secara langsung dan dapat melakukan export data secara cepat ketika dibutuhkan.

## Kata Kunci— Kualitas Udara, Monitoring, Internet of Things

## I. P ENDAHULUAN
Selama  dua  tahun  terakhir,  dunia  mengalami  pandemic yang disebabkan oleh Covid-19. Munculnya pandemic virus ini  dapat  melemahkan  aktivitas  seluruh  lapisan  masyarakat yang bekerja diluar rumah. Ini membatasi kegiatan social dan orang  harus  melakukan  kegiatan  di  rumah  dari  bekerja, belajar, dan sebagainya. Salah  satu solusi pemerintah dalam mengatasi  penyebaran  virus  adalah  dengan  bekerja  dari rumah  ( work  from  home )  sehingga  karyawan  dapat  bekerja dimana saja dengan bantuan teknologi seperti remote, online meeting, dan lainnya.  Dengan kata lain, kegiatan berpergian ke  kantor  atau  tempat  kerja  digantikan  dengan  hubungan telekomunikasi  dari  rumah.  Bekerja  dari  rumah  sekalipun juga membutuhkan kondisi ruangan yang sehat dan kualitas udara  yang  baik agar  pekerjaan  lebih efektif,  kondusif  serta menjaga  imunitas  tubuh  agar  terhindar  dari  terjangkit  virus Covid-19.
Dalam  beberapa  tahun  terakhir,  penelitian  terhadap kualitas  udara  didalam  ruangan  menjadi  perhatian  untuk meningkatkan  kenyamanan,  kesehatan,  dan  kesejahteraan bagi  penghuni  di  dalam  gedung.  Diperkirakan  bahwa  orang banyak  menghabiskan  waktu  mereka  di  lingkungan  dalam ruangan  seperti  rumah,  sekolah,  kantor,  dan  laainnya sehingga  pemantauan  udara  didalam  ruangan  memiliki dampak terhadap kesehatan dan kualitas hidup secara umum
[1].  Pemantauan  kualitas  udara  merupakan  factor  penting karena  lingkungan  yang  bersih  dan  sehat  dapat memepengaruhi    kondisi  kesehatan  khususnya  didalam ruangan. Udara, suhu, dan kelembaban merupakan beberapa hal  yang  mempengaruhi  kehidupan  kita,  udara  yang  kita hirup  tidak  selalu  bersih  dan  aman  untuk  dihirup  karena masih  banyak  polusi  udara  yang  bisa  disebabkan  dari kendaraan,  asap  pabrik,  dan  lainnya.    Bagi  para  pekerja, kesehatan  dan  keamanan  selama  masa  pandemic  menjadi masalah  pribadi.  Menurut  WHO  lebih  dari  1,5  juta  orang meninggal akibat polusi didalam ruangan. Polutan yang ada didalam  ruangan  adalah  karbon  monoksida  (CO),  nitrogen dioksida  (N 2 O),  asap  rokok,  dan  lainnya.  Jenis  polutan tersebut dapat mempengaruhi kesehatan manusia [2-3].
Saat  ini,  teknologi  IoT  dapat  dimanfaatkan  dalam berbagai  pemantauan,  yang  dapat  melakukan  pengawasan pada  sistem  secara  jarak  jauh,  dimanapun  dan  kapanpun tanpa batas dan akses informasi dapat dibuat secara terbuka (public information) dan secara tertutup (private information) [4].  Pada  perangkat  IoT,  penyimpanan  data  menjadi permasalahan karena volume data yang dihasilkan sulit untuk disimpan dan diproses pada platform local. Untuk mengatasi permasalahan tersebut diperlukan system penyimpanan yaitu penyimpanan  berbasis  cloud  yang  diintegrasikan  dengan perangkat  IoT  [5].  Dengan  menerapkan  teknologi cloud storage yang merupakan metafora dari internet, yaitu sebuah layanan  penyimpanan  data  online  yang  terintegrasi  dan tersinkronisasi  melalui  internet  serta  dapat  diakses  dengan menggunakan  berbagai platform (Windows,  iOS,  Android, Linux,  dan  lain-lain)  dapat  digunakan  untuk  berbagi  data, memonitoring,  dan  lainnya  dengan  mengakses  kapan  dan dimana  saja  [6].    Thingspeak  adalah  sebuah platform yang mengumpulkan  serta  menyimpan  data-data  sensor  di cloud dan mengembangkan aplikasi IoT. Pada platform ini tersedia aplikasi  yang  memungkinan  untuk  visualisasi  data  yang masuk.  Platform  ini  memanfaatkan  API  key  untuk mengambil data sensor melalui jaringan internet [7-8].
Untuk  mendeteksi  kualitas  udara  dan  melakukan  proses monitor  dapat  dibangun  menggunakan  platform  IoT menggunakan  perangkat  Wemos  dan  sensor  MQ135  yang terhubung  dengan  platform  Thingspeak  sebagai  sistem monitoring dan aplikasi Blynk  sebagai  sistem  notifikasinya. Pengamatan  yang  telah  dilakukan  yaitu  pada  variabel  level kualitas  udara  dengan  parameter  zat-zat  seperti Ammonia (NH3), Nitrogen  Oxcide (NOX), Alcohol , Benzena , Carbon Monoxide (CO),  dan Carbon  Dioxcide (CO2)  yang terkandung dalam udara di dalam ruangan. Hasil pembacaan sensor yang telah terhubung ke internet menampilkan grafik kualitas  udara  pada  Thingspeak  secara realtime dan  dapat
JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER TRIAC                  2023 Norma Ningsih https://journal.trunojoyo.ac.id/triac                                                       hal. 1-5
mengirimkan push notification ke smartphone user mengenai level kualitas udara dalam ruangan tersebut [9].
Pada  penelitian  selanjutnya  tentang  sistem  pemantauan kualitas udara yang diimplementasikan pada robot  sampah . Sistem  pemantauan  dilengkapi  dengan  sensor  MQ135 sebagai  pendeteksi  polusi  udara  dan  sensor  DHT22  yang sebagai  pendeteksi  suhu  dan  kelembaban.  Pada  system  ini juga menggunakan aplikasi Blynk yang dihubungkan melalui koneksi  internet.Terdapat  3  kategori  kadar  udara  yang dideteksi  berdasarkan  Indeks  Standar  Pencemaran  Udara (ISPU)  yaitu    keadaan  baik  yang  ditunjukkan  melalui indikator  LED  warna  hijau,  kualitas  udara  sedang  yang ditunjukkan  melalui  indicator  LED  warna  kuning,  dan keadaan  buruk  yang  ditunjukkan  melalui  indicator  LED warna  merah.  Blynk  akan  menampilkan  outputnya  juga. Apabila  jumlah  ppm  di  udara  melebihi  ambang  batas berdasarkan Indeks Standar Pencemaran Udara (ISPU) maka buzzer akan berbunyi sebagai tanda peringatan bahwa udara disekitar sudah tercemar [10].
Pada  penelitian  ini,  penelitian  yang  dilakukan  adalah pemantauan  kualitas  udara  yang  diintegrasikan  dengan system  cloud  storage  menggunakan  ThingSpeak.  Platform mengumpulkan, menyimpan, menganalisis, memvisualisasikan,  dan  bertindak  atas  data dari  sensor  atau actuator. Pada penelitian ini menggunakan ESP8266 sebagai perangkat  mikrokontroller  dan  ditambahkan  dengan  sensor MQ-135  untuk  mendeteksi  gas  CO 2 dan  LCD  untuk menampilkan  hasil  pembacaannya.  Perangkat  ini  juga terhubung  ke  ThingSpeak  menggunakan  koneksi  internet sehingga  bisa  memonitor  kualitas  udara  dalam  ruangan secara real time .

## II. B AHAN DAN M ETODE

## A. Bahan
Adapun  perangkat  keras  dan  perangkat  lunak  yang digunakan  untuk  membuat  alat  monitoring  kualitas  udara dalam ruangan dapat dilihat pada Table 1. Sesuai pada Table 1,  NodeMCU  ESP8266  adalah  sebuah  modul berbasis  IoT yang  bersifat open  source .  Terdiri  dari  perangkat  keras berupa System  On  Chip ESP8266,  memiliki  17  Pin  GPIO yang  dapat  di  integrasikan  dengan  komponen  elektronika lainnya.  Modul  ini    bekerja  dengan  tegangan  3.3  V  –  5  V, dengan  konsumsi  arus  10uA~170mA.  Kecepatan  prosesor berkisar  antara  80~160  MHZ  dengan  RAM  sebesar 32KB+80KB  dan  memori  flash  hingga  16  MB.  Gambar NodeMCU ditunjukkan pada Gambar 1.

## Gambar 1. NodeMCU ESP8266
NodeMCU juga ditambahkan sensor MQ-135, sensor ini adalah  jenis  sensor  kimia  yang  sensitif  terhadap  senyawa NH3, NOx, alkohol, benzol, asap (CO), CO2, dan lain-lain. Sensor  ini  bekerja  dengan  cara  menerima  perubahan  nilai
resistansi  (analog)  saat  terkena  gas.  Sensor  ini  memiliki ketahanan  yang  baik  terhadap  penggunaan  penanda  bahaya polusi  karena  praktis  dan  hanya  menggunakan  daya  yang kecil.  Untuk  karakteristik  sensor  gas  MQ-135  ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 2. Sensor MQ-135
Gambar 3. Karakteristik Sensor Gas MQ-135 TABLE I. K OMPONEN DAN FUNGSIONALITAS
Komponen Fungsionalitas Jenis Jumlah Fungsi NodeMCU ESP8266 Hardware 1 Pengendali utama kerja alat dan penghubung koneksi WiFi ke Thingspeak. Sensor MQ-135 Hardware 1 Pendeteksi nilai kualitas udara. Sensor DHT11 Hardware 1 Pendeteksi nilai suhu dan kelembaban. LCD 16x2 Hardware 1 Sebagai tampilan kondisi kualitas udara. Arduino IDE Software 1 Pembuatan dan penulisan script program, meng-
compile serta meng- upload program. Thingspeak Software 1 Pengumpul data dan tampilan monitoring secara realtime .
ThingSpeak  adalah  salah  satu  platform  IoT  berbasis Cloud yang  memungkinkan  untuk  mengumpulkan,  menyimpan, menganalisis,  memvisualisasikan,  dan  bertindak  atas  data dari sensor atau aktuator, seperti Arduino, Raspberry Pi, dan perangkat  keras  lainnya.  Platform  ini  dapat  diakses  secara
JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER TRIAC                  2023 Norma Ningsih https://journal.trunojoyo.ac.id/triac                                                       hal. 1-5
gratis  dengan  bebrapa  fasilitas  yang  dapat  digunakan.  Data yang  masuk  pada  platform  ini  dapat  disimpan  dan  juga diambil  dengan  perangkat  yang  menggunakan  protocol HTTP  melalui  koneksi  internet  maupun  LAN.  Thingspeak menggunakan APIKeys yang digunakan sebagai kunci untuk dapat masuk ke dalam data. Terdapat 2 jenis APiKeys yaitu Write  API  Key  dan  Read  API  key.  Write  API  Key digunakan  sebagai  API  key  untuk  pengiriman  data  ke thingspeak sedangkan read API Key untuk pembacaan data dari thingspeak ke perangkat lainnya seperti mikrokontroler atau interface.
Gambar 4. Tampilan Dashboard Thingspeak

## B. Metode dan Alur Penelitian
Proses  penelitian  ini  ditunjukkan  sesuai  Gambar  4, dimana hal pertama yang dilakukan adalah mencari litreatur terkait  dengan  Kualitas  Udara  seperti Air  Quality  Index, Indoor Air Quality, Internet of Things melalui buku referensi, artikel, e-book ,  jurnal,  maupun  karya  ilmiah  lainnya. Selanjutnya  adalah  melakukan  perancangan  dan  pembuatan alat  terhadap  sistem.  Selain  itu,  juga  disiapkan  channel Thingspeak  untuk  penyimpanan  datanya.  Selanjutnya, mengumpulkan data-data sensor yaitu data suhu, kelembaban, serta  nilai air quality (dalam  satuan ppm)  sesuai  persamaan (2)  dan  melakukan  pengujian  sistem  untuk  melihat  kinerja sensor. Selanjutnya. menganalisa data yang telah didapatkan dari hasil pengujian dan menarik kesimpulan dari pengujian yang telah dilakukan.
Mulai Studi Literatur Perancangan Sistem Pengujian dan Pengambilan Data Analisis Data Penarikan Kesimpulan Selesai

## Gambar 5. Alur dari Penelitian

## C. Perancangan Sistem
Pada  penelitian  monitoring  kualitas  udara  ini menggunakan dua buah sensor yaitu sensor MQ135 sebagai pembacaan  kualitas  udara  dan  sensor  DHT11  sebagai pembacaan nilai suhu dan kelembaban. Dengan menggunakan  mikrokontroler  NodeMCU  ESP8266  yang terhubung  ke  internet,  sehingga  output  dapat  dimonitoring melalui  Thingspeak.  Flowchart  untuk  mengelompokkan kualitas udara ditunjukkan pada Gambar 7.

## Gambar 6. Rancangan Sistem
Pada  datasheet  sensor  MQ-135  didapatkan  bahwa  nilai  R L adalah  20000  ohm.  Sehingga  untuk  mendapatkan  nilai  R S bisa menggunakan persamaan 1. Setelah didapatkan nila R S maka  untuk  mencari  nilai  ppm  didapatkan  dengan persamaan  3  dimana  Ro  adalah  hasil  nilai  kalibrasi  sensor MQ-135 untuk gas CO 2 . Nilai Ro didapatkan sebesar 66000 ohm.
𝑅𝑠 = ( ∗ ) − 𝑅    𝑝𝑝𝑚 =   𝑎 ∗ ( )   
JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER TRIAC                  2023 Norma Ningsih https://journal.trunojoyo.ac.id/triac                                                       hal. 1-5
Gambar 7. Diagram Alir Sistem

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Pengujian  dilakukan  dengan  2  skenario,  yaitu  pengujian dengan  alat  menyala  selama  6  jam  pada  ruangan,  dan pengujian dilakukan dengan memberikan gas di  sekitar area sensor  MQ135  untuk  menguji  kemampuan  jarak  sensing (kepekaan) sensor MQ-135.

## Gambar 8. Pengukuran Jarak Sensing
Pengujian  alat  dengan  mendekatkan  sumber  gas  butana (hidrokarbon) ke sensor MQ-135. Dari beberapa jarak yang dicoba,  didapatkan  data  nilai  ppm  kandungan  gas  CO 2 seperti  pada  table  II.  Pada  table  II,  ketika  gas  didekatkan terhadap  sensor  MQ-135  nilai  ppmnya  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  jarak  yang  lain.  Hal  ini  dikarenakan kepekatan  gas  lebih  besar  ketika  sensor  gas  didekatkan dengan  sumber  gas.  Sensor  gas  masih  dapat  melakukan pembacaan data hingga jarak 20 cm. Selanjutnya pengujian terhadap  sensor  MQ-135,  dan  sensor  DHT11  pada  ruangan selama 6 jam. Hasil ditunjukkan pada Table III.
TABLE II. D ATA J ARAK P ENGUKURAN S ENSOR A IR Q UALITY MQ-135 Jarak Pengujian Klasifikasi ppm Status 1 cm 405,3816 Aman
Jarak Pengujian Klasifikasi ppm Status 5 cm 6,805456 Aman 10 cm 3,253434 Aman 20 cm 2,576139 Aman TABLE III. D ATA M ONITORING S ELAMA 6 J AM (S ABTU , 26 FEBRUARI 2022) Waktu Pengiriman Data Nilai Sensor Waktu Data Diterima di Thingspeak ppm Suhu Kelembaban 10.00.00 WIB 3,768093 28  C 72% 10.00.15 11.00.00 WIB 8,117925 28  C 67% 11.00.15 12.00.00 WIB 3,01544 28  C 65% 12.00.15 13.00.00 WIB 3,504184 29  C 78% 13.00.15 14.00.00 WIB 2,374057 30  C 68% 14.00.15 15.00.00 WIB 1,67412 29  C 74% 15.00.15
Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  sistem  monitoring kualitas udara dapat bekerja dengan baik. Berdasarkan data pada  Table  I  dapat  diklasifikasikan  kualitas  udara  pada ruangan  pada  kondisi  aman  karena  nilainya  tidak  melebihi 999.  Pada  pengujian  ini,  sesuai  pada  Table  II  Thingspeak memiliki  performa  yang  baik  dimana  data  yang  disimpan masuk  kedalam  Thingspeak  dan  memberikan  visualisasi secara  langsung  dan  dapat  melakukan export  data secara ketika  dibutuhkan.  Thingspeak  dapat  mengambil  data dengan  rata-rata  200  data  setiap  jamnya.  Pada  Table  III, terlihat  waktu  data  saat  tersimpan  di  dalam  platform Thingspeak  sehingga  platform  ini  bisa  menyimpan  data secara cepat.

## Gambar 9. Tampilan Monitoring Thingspeak

## IV. K ESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  sistem  monitoring  kualitas  udara didalam ruangan ini maka diperoleh kesimpulan bahwa pada sistem  monitoring  ini,  sensor  dapat  mengambil  data  dan dapat  disimpan  pada  platform  Thingspeak  secara  realtime serta data yang masuk sesuai dengan data pengambilan pada sensor.  Berdasarkan  hasil  pengujian  dapat  dilihat  bahwa tingkat  akurasi  dan  kinerja  setiap  sensor  dapat  bekerja dengan  baik  serta  kalibrasi  antara  sistem Thingspeak dan mikrokontroler  dapat  melakukan  fungsi  monitoring  dan menampilkan grafik mengenai kualitas udara yang terdeteksi oleh sensor MQ135 secara real-time.
JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER TRIAC                  2023 Norma Ningsih https://journal.trunojoyo.ac.id/triac                                                       hal. 1-5
[1]  A.  Cincinelli,  T.  Martellini,  "Indoor  Air  Quality  and  Health", Int. Journal of Environmental Reasearch and Publich Health , vol. 14, no.
1286, Oct. 2017.
[2]  M.  Mannand,  S.  G.  Al-Ghamdi,  "Indoor  Air  Quality  in  Buildings:  A Comprehensive  Review  on  the  Factors  Influencing  Air  Pollution  in Residential and Commercial Structure", Int. Journal of Environmental
Reasearch and Publich Health , vol. 18, no. 3276, March. 2021.
[3]  W. I. D. Aurora, "Efek Indoor Air Pollution Terhadap Kesehatan", e- SEHAD, vol. 1, no. 2, pp. 32-39, Juni. 2021
[4]  A.  H.  J.  Prayudha,  A.  Pranata,  “Implementasi  Metode  Fuzzy  Logic Untuk  Sistem  Pengukuran  Kualitas  Udara  Di  Kota  Medan  Berbasis Internet  Of  Things  (IoT),” JURTEKSI  (Jurnal  Teknol.  dan  Sist. Informasi) , vol. IV, no. 2, pp. 141 – 148, 2018.
[5]  B. L. Hartawati, "Implementasi IoT Data Storage dengan Menggunakan Sistem  Basis  Data  Terdistribusi  Berbasis  MySQL  Cluster", Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Kompyter, vol. 5 no. 7, Juli 2021.
[6]  Santiko,  “Pemanfaatan  Private  Cloud  Storage  Sebagai  Media Penyimpanan  Data  E-Learning  Pada  Lembaga  Pendidikan,” J.  Tek. Inform. , vol. 10, no. 2, 2017.
[7]  D. Parida, A. Behera, J. G. Naik, S. Pattanaik, R. S. Nanda, " Real-time Environment  Monitoring  System  using  ESP8266  and  ThingSpeak  on Internet  of  Things  Platform",  Int.  Conference  on  Intelligent Computingand Control Systems (ICICCS). May 2019.
[8]  S. Pasha, " Thingspeak Based Sensing and Monitoring System for IoT with Matlab Analysis", Int. Journal of New Technology and Research, vol.2, no. 6, June 2016.
[9]  O. Jacquline, Morlav & Lengkong, “Sistem Monitoring dan Notifikasi Kualitas  Udara dalam Ruangan dengan  Platform  IoT,” CogITo Smart
J. , vol. 4. 94. 10., no. /cogito.v4i1.105, pp. 94–103, 2018.
[10]  J.  R.  N.  Husni,  “Monitoring  Kualitas  Udara  Menggunakan  Robot Sampah,” J. AMPERE , vol. 5, no. 1, 2020.