## RANCANG BANGUN SISTEM IOT UNTUK PETERNAKAN IKAN HIAS KOKI DAN MOLLY
Theresia Herlina Rochadiani 1) , Handri Santoso 2) , William Widjaja 3) , Ulfah Dzakiyah Nisrina Ariqoh 4) , Regina Angelika Septi Rahayu 5) , Youzy Natasya 6) 1 Informatika, Universitas Pradita, 2 Magister Teknologi Informasi, Universitas Pradita,
3 Manajemen Retail, Universitas Pradita, 4,5,6 Informatika, Universitas Pradita email: theresia.herlina@pradita.ac.id, handri.santoso@pradita.ac.id, william.widjaja@pradita.ac.id , ulfah.dzakiyah@student.pradita.ac.id , regina.angelika@student.pradita.ac.id , youzy.natasya@student.pradita.ac.id

## Abstract
As a country rich in fish species diversity, Indonesia was ranked as the fifth largest exporter of ornamental fish  in  the  world.  Ornamental  fish  is  one  of  the  potential  commodities.  However,  crop  failure  due  to uncontrolled water quality such as rising ph levels is a problem that needs to be solved. As a solution, this study builds a LoRaWAN-based IoT system to be able to monitor ph, tds, and pool water temperature levels of koki and molly fish pond from anywhere and anytime through a mobile application. The sensor node uses  a  Heltec  Lora  Wi-Fi  32  v2  microcontroller  that  supports  LoRa  technology  and  uses  the  DS18B20 sensor as a temperature sensor, and a DFRobot sensor to measure ph and tds. From the test results, the accuracy of each sensor is quite good with an average error 1% for temperature sensors and 37% for ph sensors,  as  well  as  an  error  on  tds  sensors  is  23%. From  the  results  of  the  implementation,  the  ph and temperature values in the koki fish  and molly fish pond are quite good as habitats, but the tds value of pond water is quite high.

## Keywords: IoT, koki, molly, monitoring, LoRaWAN

## 1. PENDAHULUAN
Indonesia  merupakan  negara  yang memiliki  keanekaragaman  hayati,  tak  terkecuali keragaman jenus ikan hias, baik ikan hias air laut maupun air tawar. Ada sekitar 400 jenis ikan hias air  tawar  dan  sekitar  650  jenis  ikan  air  laut  di Indonesia,  yang  menjadikan  Indonesia  sebagai salah  satu  negara  eksportir  ikan  hias  terbesar  di dunia,  bahkan  menduduki  peringkat  kelima  di dunia [1], [2].
Potensi bisnis ikan hias cukup menjanjikan.  Bahkan  di  masa  pandemi,  ketika bidang  ekonomi  lain  mengalami  penurunan omset,  bisnis  ikan  hias  khusunya  ikan  cupang, omsetnya  mengalami  kenaikan  hingga  70%  [3]. Selain  itu,  menurut  para  peternak  ikan  hias, budidaya  ikan  hias  cukup  mudah  dan  memiliki resiko gagal panen yang kecil [4].
Ikan  koki  dan  ikan  molly  merupakan salah  satu  jenis  ikan  hias  air  tawar.  Habitat  dari ikan  koki  adalah  air  tawar  yang  memiliki  ph
antara  6.3  -  9, Total  Dissolved  Solid (TDS) kurang dari 300 ppm dan temperatur sekitar 25 – 32  C  [5],  [6]. Sedangkan  ikan  Molly  dapat bertahan hidup dengan kondisi air yang memiliki nilai  parameter    pH  sekitar  7.5  –  8.2,  nilai  tds antara 100-300 ppm, dan pada temperatur 18 -24  C [7], [8].
Kegagalan  panen  masih  dihadapi  para peternak  ikan  dikarenakan  kualitas  air  yang berubah. Perubahan kualitas air dapat dikarenakan  cuaca,    sisa  makanan  ikan  yang terlarut  dalam  air,  ataupun  dikarenakan  oleh ekskresi yang dikeluarkan oleh ikan [9], [10].
Untuk  membantu  para  peternak  ikan memperkecil potensi gagal panen, maka studi ini akan merancang dan membangun sistem Internet of Things (IoT) yang dapat memantau kualitas air kolam peternak dari mana saja dan kapan saja.
Studi  untuk  membangun  sistem  IoT pemantau  kualitas  air  telah  banyak  dilakukan. Beberapa  studi  yang  membangun  sistem  IoT
untuk  perikanan  menggunakan  sensor  untuk mendapatkan  nilai  temperatur,  pH  air,  level  air [11],  [12],  tds  air,  dan  turbiditas  air  [13],  [14]. Sedangkan  studi  untuk  memantau  kualitas sumber  air  minum  menggunakan  sensor  TDS dilakukan dan memanfaatkan teknologi komunikasi Long Range (LoRa) [15]
Pada studi ini akan dibangun sistem IoT untuk memantau kualitas air kolam yang menjadi habitat  ikan  Koki  dan  ikan  Molly.  Dengan berbasis LoRa, sistem IoT dibangun menggunakan microcontroller yang telah mendukung  teknologi  LoRa,  yaitu  Heltec  Lora Wifi  32  v2.  Sedangkan  sensor  yang  digunakan adalah sensor DS18B20 sebagai sensor temperatur,  dan  sensor  pH  serta  TDS  dari  DF Robot.

## 2. METODE PENELITIAN
Pada bagian ini akan dijelaskan tahapan dalam studi ini,  arsitektur sistem, dan juga desain rangkaian node sensor dalam diagram fritzing.

## 2.1.   Tahap Penelitian
Studi ini dilaksanakan dengan melalui 5 tahapan  yang  dapat  dilihat  pada  gambar  1. Diawali dengan identifikasi masalah, pada tahap ini  dilakukan  wawancara  dengan  peternak  ikan hias  untuk  mengumpulkan  informasi  mengenai permasalahan  yang  dihadapi  oleh  peternak  ikan hias. Dari hasil wawancara didapatkan informasi bahwa peternak ikan hias sering mengalami gagal panen  dikarenakan  kualitas  air  yang  tidak terpantau setiap saat, mengakibatkan kadar pH air tinggi.
Gambar 1.  Tahap Penelitian
Setelah identifikasi permasalahan dilakukan,  maka  tahap  pengumpulan  data dilakukan  dengan  studi  literatur  mengenai parameter  indikator  kualitas  air  untuk  ikan hias, sistem IoT untuk dapat memantau kualitas air.
Tahap selanjutnya adalah tahap perancangan. Pada tahap ini arsitektur sistem dan diagram Fritzing dibuat sebelum tahap implementasi dilakukan.
Pada  tahap  implementasi,  pembuatan perangkat  IoT,  konfigurasi  jaringan  LoRa,  dan pembuatan  database  serta  aplikasi  mobile dilakukan.
Terakhir,  tahap  pengujian  dilakukan dengan  melakukan  pengujian  terhadap  akurasi nilai yang ditangkap oleh sensor.

## 2.2.   Arsitektur Sistem
Arsitektur  sistem  IoT  yang  dibangun dalam  studi  ini  terdiri  dari  3  layer,  seperti  yang ditunjukkan  pada  gambar  2.  Layer  pertama adalah perception  layer ,  atau  sering  disebut sebagai sensor layer [16], terdiri dari node sensor yang  dipasang  di  kolam  1  dan  kolam  2.  Node sensor  ini  meliputi  Heltec  Wifi  LoRa  32  v2 sebagai microcontroller ,  sensor  pH,  sensor temperatur air, dan sensor Total Dissolved Solids (TDS).  Masing-masing  sensor  akan  menangkap data  dari  lingkungan,  yaitu  kadar  pH  air, temperatur  air,  dan  nilai  tds  air.  Data  tersebut akan ditransmisikan ke server LoRaWAN.
Gambar 2.  Arsitektur Sistem
Network and Gateway Layer adalah layer yang kedua pada arsitektur sistem. Pada layer ini,
data yang ditransmisikan oleh node sensor dari 2 kolam  diterima  oleh  LoRa  Gateway  melalui protokol Message  Queue  Telemetry  Transport (MQTT)  dan diteruskan ke The Things Network (TTN)  yang  merupakan  server  LoRa  WAN. MQTT digunakan untuk pertukaran data dengan menggunakan mekanisme publish dan subscribe [17].
Sedangkan layer terakhir adalah application  layer. Layer  ini  berfungsi  sebagai antarmuka pengguna untuk mendapatkan informasi  dari  sistem  IoT.  Dalam  sistem  ini, database  firebase  digunakan  untuk  menyimpan data  sensor  yang  akan  ditampilkan  ke  aplikasi mobile pengguna.

## 2.3.    Diagram Fritzing
Selain  arsitektur  sistem,  dengan  menggunakan fritzing, dibuat desain sistem IoT yang terdiri dari mikrokontroller Heltec ESP32, sensor temperatur DS18B20, sensor pH, dan sensor tds, seperti yang ditunjukkan  pada  gambar  3.  Masing  –  masing sensor  dihubungkan  ke  microcontroller.  Pin  14 microcontroller dihubungkan ke sensor temperatur,  pin  36  dihubungkan  ke  sensor  tds, dan pin 37 dihubungkan ke sensor pH.

## Gambar 3.  Diagram Fritzing Sistem IoT Pemantau Kualitas Air Ikan Hias

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1.   Pengujian Sensor
Sebelum  diimplementasikan  ke  kolam ikan, perlu dipastikan keakurasian hasil pengukuran dari sistem IoT yang dibangun. Oleh karena  itu  dilakukan pengujian  terhadap  sensor- sensor yang digunakan, yaitu sensor  temperatur, sensor tds, dan sensor ph.
Melihat  tabel  1  yang  merupakan  hasil pengujian sensor temperatur dapat dilihat bahwa pengukuran  temperatur  air  cukup  akurat  dengan rentang  error  0.1-0.9  C  dengan  rata-rata  error 1%
Tabel 1.  Hasil Pengujian Sensor Temperatur
Digital Thermometer (  C) Sensor DS18B20 (  C) Error (%) 5.6 5.7 2 6.8 6.9 1 13.5 13.6 1 19.1 19.5 2 24.4 24.8 2 38.8 38.9 0 41.7 41.7 0 46.1 46.6 1 55.5 54.6 2 56.1 55.2 2 Rata – rata error 1% Sedangkan untuk sensor TDS,
berdasarkan  hasil  pengujian  yang  dapat  dilihat pada  tabel  2,  rata-rata  error  adalah  23%  dengan semakin besar nilai ppm nya, semakin besar nilai errornya.
Tabel 2.  Hasil Pengujian Sensor TDS Cairan kalibrasi (ppm) Sensor TDS (ppm) Error(%) 342 309 10 500 335 33 700 869 24 1000 1233 23 Rata – rata error 23%
Begitu pula untuk hasil pengujian sensor PH yang ditunjukkan pada tabel 3. Semakin besar
nilai  ph,  maka  semakin  besar  nilai  errornya. Dalam pengujian ini, rata-rata errornya 37%.
Tabel 3.  Hasil Pengujian Sensor PH Buffer Sensor PH Error (%) 4.01 3.99 2 6.86 7.18 32 9.18 8.42 76 Rata – rata error 37%

## 3.2.   Aplikasi Mobile
Aplikasi  mobile  dibangun  untuk  dapat membantu  peternak  ikan  dalam  memantau  nilai pH, temperatur, dan tds dari mana saja dan kapan saja. Seperti yang terlihat pada gambar 4, terdapat 2 kolam, yaitu kolam A dan B. Di setiap kolam ditampilkan  nilai  temperatur,  pH,  dan  tds  air kolam.  Apabila  nilai  dari  salah  satu  parameter tersebut  di  luar  kondisi  normal,  maka  akan  ada notifikasi  dan    ditampilkan  range  nilai  kondisi normal dari ketiga parameter.
Gambar 4.  Antarmuka aplikasi mobile

## 3.2.   Hasil Pemantauan Kualitas Air
Sistem  IoT  yang  telah  dibangun  dan diuji,  diimplementasikan  pada  kolam  peternak ikan  hias  di  Kampung  Kalipaten,  seperti  yang ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 5.  Sistem IoT terpasang di kolam ikan
Gambar 6.  Data kolam A
Dari  data  sensor  yang  disimpan  dalam database  firebase,  dapat  divisualisasikan  dalam bentuk line chart yang menggambarkan pola atau trend nilai ph, temperatur, dan tds.
Gambar 6 menunjukkan data pada kolam A yang terdiri dari nilai pH, TDS, dan temperatur dalam 3 hari. Data diambil tiap jam. Pada kolam A  menunjukkan  nilai  pH,  TDS,  dan  temperatur naik  dan  mencapai  nilai  tertinggi  di  pukul  8 malam,  yaitu  di  kadar  pH    sekitar  8.3  –  8.6,  di nilai  TDS  sekitar  765  –  773  ppm,  dan  nilai temperatur di sekitar 26.4 – 26.9  C.
Data kolam B, yang ditunjukkan gambar 7,  antara  nilai  pH,  TDS,  dan  temperatur  tidak memiliki  pola  yang  sama.  Nilai  pH  cenderung naik,  sedangkan  nilai  TDS  dan  nilai  temperatur cenderung fluktuatif.
Gambar 7.  Data kolam B
Berdasarkan  habitat  ikan  Molly,  nilai
temperatur  dan  pH  air  kolam  pada  kondisi normal,  namun  nilai  TDS  pada  air  kolam  ini cukup  tinggi  sama  seperti  kolam  A  yang  airnya tidak diganti. Sama seperti studi [18] , ditemukan kolam dengan TDS tertinggi adalah kolam yang tidak diganti airnya.
Pada  tabel  4  dapat  dilihat  bahwa berdasarkan habitat ikan Koki yang ada di kolam A, nilai temperatur dan pH air kolam berada pada kondisi  normal.  Sedangkan  nilai  TDSnya  jauh tinggi  dari  nilai  pada  kondisi  normal,  yaitu kurang dari 300 ppm, dikarenakan air kolam yang tidak  diganti.  Untuk  kolam  B  yang  menjadi habitat  ikan  Molly, memiliki  nilai  minimum pH lebih  rendah  daripada  kondisi  normal  yang nilainya  7.5,  dan  temperatur  yang  sedikit  lebih tinggi daripada kondisi normal, yaitu 18 - 24  C. Sedangkan  sama  seperti  kolam  A,  nilai  TDS kolam  B  masih  cukup  tinggi,  di  atas  kondisi normal.
Tabel 4.  Data Pengukuran Kualitas Air Kolam Parameter Kolam A Kolam B pH 7.7 - 8.6 6.2 - 7.9 TDS(ppm) 747 - 773 652 - 682 Temperatur (  C) 25.3 - 26.9 25.3 - 26.7
Sistem  ini  telah  membantu  pemantauan kualitas  air  kolam,  namun  belum  membantu mengontrol  otomatis  untuk  memastikan  air kolam berada dalam kondisi normal.
Salah  satu  cara  untuk  dapat  mengontrol kualitas  air  dengan  menggunakan  tanaman H.verticillata.  Berdasar  studi  [19],  tanaman H.verticillata  dapat  menaikkan  kadar Dissolved Oxygen (DO),  menurunkan  kadar  pH,  dan mengurangi  Total  Ammonia  Nitrogen  (TAN) yang pada akhirnya meningkatkan kualita air.
Penggunaan aerator bisa menjadi alternatif untuk meningkatkan kualitas air. Studi [20] menemukan bahwa kolam yang
menggunakan  aerator  memiliki  rata-rata  PH sebesar  7.56  dan  nilai  PH  relatif  stabil dibandingkan dengan kolam yang tidak menggunakan  aerator.  Selain  itu,  ikan  di  dalam kolam yang menggunakan aerator lebih aktif dan
memiliki  potensi  kematian  yang  lebih  kecil apabila  dibandingkan  dengan  kolam  tanpa aerator.
Untuk studi selanjutnya dapat dikembangkan  sistem  pengendali  kualitas  air kolam  yang  akan  membantu  peternak  ikan  hias lebih efisiensi dalam pengelolaan ternak ikan hias tersebut.

## 4. KESIMPULAN
Dalam  studi  ini  dibangun  sistem  IoT untuk  pemantauan  kualitas  air  kolam  dengan menggunakan microcontroller Heltec  Lora  Wifi 32 v2 yang telah mendukung jaringan LoRa dan sensor  ph,  temperatur,  serta  TDS.  Dari  hasil pengujian,  sensor  temperatur  cukup  akurat dengan  rentang  error  0.1-0.9  C  dan  rata-rata error 1%. Sedangkan sensor TDS, memiliki rata- rata  error  sebesar  23%  dan  sensor  pH  memiliki rata-rata error 37%. Hasil pemantauan kualitas air pada kedua kolam menunjukkan bahwa nilai TDS kedua  kolam  tinggi  dikarenakan  air  yang  tidak pernah  diganti.  Sedangkan  nilai  pH  dan temperatur  cukup  baik,  meski  di  kolam  Molly nilai minimum pH sedikit lebih rendah dan nilai temperatur sedikit lebih tinggi daripada nilai pada kondisi normal.

## 5. UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Riset, dan Teknologi (Ditjen Diktiristek)  yang  telah  memberikan  dukungan dana  melalui  Hibah  PKMS  Tahun  Anggaran 2022 sehingga studi ini dapat dilaksanakan.

## 6. REFERENSI
[1] A. Iskandar, O. Carman, A. Hendriana, E. Haf,  S.  U.  Sutisna,  and  M.  Muslim, “Kajian  Budidaya  Ikan  Discus  ( Symphysodon  discus  )  Yang  Dipijahkan
Secara Alami ( Pengelolaan dan Kelayakan Usaha ) Study of Symphysodon discus Culture By Naturally  Spawned  (  Management  and Feasibility of Business ),” vol. 13, no. 2, pp. 126–137, 2022. [2]
N.  Ramadhian,  “Ternyata,  Indonesia Masuk  5  Besar  Negara  Eksportir  Ikan Hias Dunia,” Kompas.com , Oct. 10, 2022.
[3] E.  Setiawan,  R.  F.  Suwarman,  A. Firmansyah, and M. D. Saputra, “Pandemi COVID-19  memberikan  dampak  yang serius  di  sektor  ekonomi.,” J.  Abdimas Sang Buana , vol. 2, no. 1, p. 20, 2021.
[4] N. S. Fathimah, I. N. Maulidah, Jumeri, A. Hamidah, and W. Safitri, “Desa Cibinong sebagai desa percontohan budi daya ikan hias  dimasa  pandemi  Covid-19,” Budid. Perair. , vol. 10, no. 2, pp. 220–227, 2022.
[5] F.  Amara,  F.  Rahmatia,  and  Y.  L. Dhewantara,  “Penggunaan  Tanaman Anggrek dan
Selada Terhadap Pertumbuhan  Ikan  Mas  Koki  (Carassius auratus) dalam Sistem Mini Akuaponik,” Akuatika  Indones. ,  vol.  6,  no.  2,  p.  57,
2022, doi: 10.24198/jaki.v6i2.35742.
[6] S. Mariam, E. Supriyono, and L. Warlina, “STRATEGI  BUDIDAYA  IKAN  KOKI
BASTER  (Carasius  Auratus)  RAMAH LINGKUNGAN
DALAM UPAYAMENINGKATAN PRODUKSI,” J. Mat. Sains dan Teknol. , vol.  19,  no.  2,  pp.  126–137,  2018,  doi: 10.33830/jmst.v19i2.118.2018.
[7] M.  E.  Ghazwan,  “a  Study  About  Some Biological Aspects of Invasive Molly Fish ‘Poecilia  Latipinna’  (Lesueur,  1821)  in Southern  Iraq,” Plant  Arch. ,  vol.  20,  no.
July, pp. 331–335, 2020.
[8] B.  Ahilan  and  A.  Kamalii, Ornamental Livebearers . CRC Press, 2022.
[9] R.  K.  Putra  Asmara  and  S.  Thaha, “Rancang  Bangun  Alat  Monitoring  Dan Penanganan Kualitas Ait Pada Akuarium Ikan  Hias  Berbasis  Internet  Of  Things (IOT),” J.  Tek.  Elektro  dan  Komput. TRIAC , vol. 7, no. 2, pp. 69–74, 2020, doi: 10.21107/triac.v7i2.8148.
[10] A.  S.  Wicaksana  and  B.  Suprianto,
“RANCANG BANGUN SISTEM PENGENDALIAN  pH  AIR  PADA TAMBAK IKAN BANDENG
MENGGUNAKAN KONTROLLER PID BERBASIS LABVIEW,” J. Tek. Elektro , vol. 9, no. 2, pp. 303–310, 2020, [Online]. Available: www.dfrobot.com.
[11] Y.  Kim,  N.  Lee,  B.  Kim,  and  K.  Shin, “Realization  of  IoT  based  fish  farm control  using  mobile  app,” Proc.  -  2018 Int.  Symp.  Comput.  Consum.  Control. IS3C  2018 ,  pp.  189–192,  2019,  doi: 10.1109/IS3C.2018.00055.
[12] A.  Zezen,  Z.  Abidin,  Y.  Murdianingsih, and  I.  Ruhiyat,  “IoT-Based  Guppy Aquaculture Monitoring System Using C 4  .  5  Method  on  Thingspeak  Platform,” vol. 6, no. 2, 2022, doi:
10.29099/ijair.v6i2.387.
[13] U.  Darmalim et  al. ,  “IoT  Solution  for Intelligent  Pond  Monitoring,” IOP  Conf.
Ser.  Earth  Environ. Sci. ,  vol.  426,  no. 1, 2020, doi: 10.1088/1755- 1315/426/1/012145.
[14] D. Ariefianto, A. Sasmito, and A. Wahid, “Pemanfaatan  Metode  Fuzzy  Untuk Budidaya  Ikan  Tombro  Bebrasis  Iot (Internet  of  Thing),” JATI  (Jurnal  Mhs. Tek.  Inform. ,  vol.  5,  no.  1,  pp.  138–145, 2021, doi: 10.36040/jati.v5i1.3303.
[15] Alif Nur Islam Gemilang Rizki Hakiki, J.
Marpaung,  R.  R.  Yacoub,  F.  Imansyah, and D. Suryadi, “SISTEM MONITORING REAL TIME SALINITAS AIR DENGAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI LORA  (LONG  RANGE)  GATEWAY,” 2019.
[16] P.  R.  Kumar,  A.  T.  Wan,  and  W.  S.  H. Suhaili,  “Exploring  data  security  and privacy issues in internet of things based on  five-layer  architecture,” Int.  J.
Commun.  Networks  Inf.  Secur. ,  vol.  12, no. 1, pp. 108–121, 2020, doi:
10.17762/ijcnis.v12i1.4345.
[17] W.  T.  Su,  W.  C.  Chen,  and  C.  C.  Chen, “An  extensible  and  transparent  thing-to- thing  security  enhancement  for  MQTT protocol  in  IoT  environment,” Glob.  IoT
Summit,  GIoTS  2019  -  Proc. ,  pp.  1–4, 2019, doi:
10.1109/GIOTS.2019.8766412.
[18] A.  B.  Zaidy,  “Pengaruh  Pergantian  Air Terhadap  Kualitas  Air  dan  Performa Produksi  Ikan  Lele  Dumbo  (  Clarias gariepenus ) Dipelihara di Kolam Bioflok Effects  of  Water  Exchange  on  Water Quality  and  Production  Performances  of African  Catfish  (  Clarias  gariepenus  ), Cultiv,”  vol.  16,  no.  April,  pp.  95–107, 2022.
[19] B.  P.  Dwiputra,  D.  Harwanto,  and  I. Samidjan, “Pengaruh penggunaan Hydrilla verticillate sebagai
fitoremediator  terhadap  kualitas  air  dan pertumbuhan ikan manfish (Pterophyllum scalare)  pada  sistem  resirkulasi,” Sains Akuakultur Trop. , vol. 5, no. 2, pp. 223– 235, 2021, doi: 10.14710/sat.v5i2.11603.
[20] Z.  Arifin,  B.  A.  Saroso,  A.  Kurniawan, and  F.  D.  Ageftry,  “Pemanfaatan  Energi Surya  Sebagai  Energi  Alternatif  Aerator Untuk Meningkatkan Kualitas Air Kolam Ikan  Hias  Berukuran  Kecil,” Elektrika , vol.  14,  no.  2,  p.  66,  2022,  doi: 10.26623/elektrika.v14i2.5752.