J OURNAL OF T ELECOMMUNICATION , E LECTRONICS , AND C ONTROL E NGINEERING (JTECE) ISSN: 2654-8275 (O NLINE ) JTECE. V OL . 03, N O . 01, PP. 11-16, JAN 2021 DOI: 10.20895/ JTECE . V 3 I 1.146
Sistem Monitoring Tingkat pH, Kekeruhan dan Suhu Air Limbah Batik pada Instalasi
Pengolahan Air Limbah Berbasis LoRa
The Monitoring System of Batik Industry Waste Water pH, Turbidity, and Temperature on The Water Treatment Installation based on LoRa
Mohamad Abdul Jalil Faza 1, *, Sevia Indah Purnama 2 , Fikra Titan Syifa 3
123 Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro, Institut Teknologi Telkom Purwokerto Jl.D.I.Panjaitan, No. 128, Purwokerto 53147, Jawa Tengah, Indonesia
1, *Penulis korespondensi: 16101024@ittelkom-pwt.ac.id
2 sevia@ittelkom-pwt.ac.id
Received on 28-08-2020, accepted on 20-10-2020, published on 30-12-2020

## Abstrak
Batik  merupakan  kebudayaan  asli  Indonesia  yang  diakui  sebagai  warisan  dunia.  Banyaknya  industri  batik menyebabkan terjadinya pencemaran lingkungan. Beberapa industri terkadang tidak melakukan pengelolaan air limbah  sesuai  dengan  standar  yang  ditetapkan.  Penduduk  sekitar  dan  pihak  pemerintah  setempat  perlu melakukan  monitoring  terhadap  pengelolaan  air  limbah  dengan  memanfaatkan  teknologi  terbaru.  Salah  satu standar  untuk  menentukan  kualitas  air  adalah  suhu,  kekeruhan  dan  tingkat  pH.  Sistem  monitoring  air  limbah batik  merupakan  alat  yang  digunakan  untuk  memantau  parameter-parameter  tersebut  sehingga  air  batik tersebut bisa ditentukan apakah sudah layak untuk dibuang langsung ke sungai atau belum. Pada penelitian ini akan menggunakan tiga sensor untuk mengukur parameter-parameter penentu kualitas air yaitu sensor suhu air waterproof  DS18B20,  sensor  kekeruhan  SEN0189,  dan  pH  meter  SEN0161.  Sistem  ini  bekerja  dengan  cara mengukur  parameter-parameter  tersebut  lalu  mengirimnya  ke  dalam  platform  internet  of  thing  (ThingSpeak) dengan  menggunakan  komunikasi  LoRa.  Dari  hasil  pengujian  prototype  tersebut  diperoleh  nilai  eror  sensor PH4502C sebesar 2.10%, sensor kekeruhan SEN0189 sebesar 1.24% dan sensor suhu DS18B20 6,79%.
Kata kunci : Limbah Batik, LoRa Communication , Sensor DS18B20, Sensor PH4502C, Sensor SEN0189.

## Abstract
Batik is a native Indonesian culture which recognized as a world heritage. The number of batik industries causes environmental pollution.  Some industries sometimes do  not carry out wastewater management by established standards. Therefore, the residents and governments need to monitor wastewater management by utilizing the latest technology. One of the standards to determine water quality is temperature, turbidity, and pH level. The batik wastewater monitoring system is a tool used to monitor these parameters so that the batik water can be determined whether it is feasible to be discharged directly into the river or not. In this study, three sensors will be  used  to  measure  the  parameters  that  determine  water  quality,  namely  the  DS18B20  waterproof  water temperature  sensor,  SEN0189  turbidity  sensor,  and  SEN0161  pH  meter.  This  system  works  by  measuring  these parameters and then sending them into the internet of things (ThingSpeak) platform using LoRa communication. From the prototype test results, the PH4502C sensor error value is 2.10%, the SEN0189 turbidity sensor is 1.24%, and the DS18B20 temperature sensor is 6.79%.
M. A. J. F AZA et al.: JTECE. V OL . 03, N O . 01, PP. 11-16, J AN 2021
Keywords : Wastewater of batik industry, LoRa Communication , DS18B20 Sensor, PH4502C Sensor, SEN0189 Sensor

## I. P ENDAHULUAN
Batik  merupakan  warisan  kebudayaan  Indonesia  dalam  bentuk  kerajinan  tekstil.  Batik  diakui  Badan Perserikatan  Bangsa-Bangsa  Urusan  Kebudayaan  (UNESCO)  sebagai  warisan  budaya  yang  berasal  dari Indonesia[1].  Pengakuan  ini  diberikan  UNESCO  dengan  melihat  berbagai  upaya  yang  dilakukan  oleh Indonesia,  terutama  karena  penilaian  terhadap  keragaman  motif  batik  yang  penuh  makna  filosof mendalam. Banyaknya  industri  batik  ini  berdampak buruk khususnya pada  lingkungan. Industri-industri batik  terkadang  tidak  melakukan  pengolahan  air  limbah  batik  sesuai  standar  yang  telah  ditentukan. Limbah batik terus mencemari air maupun tanah dan hal ini menimbulkan keprihatinan khususnya warga setempat[2]. Cara mengatasi permasalahan tersebut pemerintah menerbitkan Perda Nomor 5 Tahun 2012 tentang  Baku  Mutu  Lingkungan  (BML).  Pemerintah  juga  membuat  tempat  untuk  mengolah  limbah  air batik  (IPAL)  untuk  mengolah  limbah  tersebut  sebelum  dibuang  agar  tidak  mencemari  lingkungan. Pemerintah  juga  memonitor  limbah  secara  manual  dan  berkala  dengan  mengecek  parameter  air  limbah tersebut.  Sebuah  sistem  baru  yang  bisa  memantau  pembuangan  air  limbah  di  kawasan  instalasi pengolahan  air  limbah  (IPAL)  diperlukan.  LoRa  adalah  teknologi  baru  yang  menawarkan  jangkauan komunikasi  yang  tinggi  dan  energi  yang  rendah,  sehingga  efektif  untuk  merancang  sebuah  sistem pemantauan limbah batik[3].
Air  yang  bermanfaat bagi  manusia diperlukan parameter atau ukuran  yang dapat menentukan kualitas air. Parameter kualitas air antara lain tingkat kekeruhan, suhu, dan tingkat pH. Ketiga parameter tersebut merupakan  informasi  yang  sangat  penting  untuk  diketahui  dalam  penentuan  kualitas  air  dalam  dunia industri. Parameter pH merupakan parameter yang paling penting karena dibalik pH pada air limbah yang tidak  sesuai  dengan  baku  mutu  mengindikasikan  adanya  zat-zat  yang  berbahaya  di  dalamnya  sehingga apabila  dibuang  langsung  tanpa  diolah  dapat  merusak  lingkungan  dan  ekosistem[4].  Parameter  kedua adalah  kekeruhan,  parameter  ini  erat  kaitannya  dengan  total  suspended  solid  (TSS),  air  dikatakan  keruh apabila  air  tersebut  mengandung  begitu  banyak  partikel  bahan  yang  tersuspensi  sehingga  memberikan warna/rupa  yang  berlumpur  dan  kotor  sehingga  mengindikasikan  didalamnya  terdapat  zat-zat  yang berbahaya[5]. Parameter ketiga adalah suhu, parameter ini ada keterhubungannya dengan kadar Dissolved Oxygen (DO) dalam air. Semakin besar nilai DO pada air, mengindikasikan air tersebut memiliki kualitas yang bagus. Sebaliknya jika nilai DO rendah, dapat diketahui bahwa air tersebut telah tercemar. Kualitas air  dapat  diketahui  dengan  menggunakan  sensor,  kemudian  data  dari  sensor  dapat  dikirimkan  ke penanggung jawab lingkungan melalui internet agar segera ditangani.
Internet  of  things adalah  infrastruktur  global  untuk  masyarakat  dalam  menyampaikan  informasi, memungkinkan  layanan  yang canggih, dengan  menghubungkan objek (things) baik  fisik  maupun virtual berdasarkan teknologi pertukaran informasi saat ini dan perkembangannya serta teknologi komunikasi[6]. Platform  ini  dimanfaatkan  sebagai  media  kirim  untuk  memantau  suhu,  tingkat  pH,  dan  kekeruhan  air limbah batik. Sistem ini bekerja dengan cara mengukur beberapa parameter diatas dengan menggunakan tiga sensor yaitu sensor suhu DS18B20, tingkat kekeruhan SEN0189 dan tingkat pH PH4502C, kemudian dikirim  melalui  LoRa  ke  dalam  platform  internet  of  things  (IoT)  ThingSpeak  sehingga  dapat  dipantau apakah limbah tersebut sudah memenuhi syarat untuk dibuang langsung atau tidak[5].

## II. M ETODE P ENELITIAN
Metode  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  Analitik  Implementative  (development)  dan eksperimental, yaitu sebuah proses penelitian yang melibatkan pembuatan perangkat lunak dan perangkat keras sesusai dengan tujuan penelitian.
Tahap  awal  dari  penelitian  ini  adalah  studi  literatur,  pada  tahap  ini  peneliti  mencari  informasi  guna untuk  mendukung  penelitian.  Sumber  yang  digunakan  yaitu  jurnal  ilmiah,  prosiding,  buku  dan  lainnya. Studi literatur berfungsi sebagai pemberi referensi sehingga dapat menemukan konsep sebagai penelitian.
Tahap  kedua  adalah  perancangan  sistem,  pada  tahap  ini  merupakan  pembuatan  alat  yang  akan digunakan. Pada tahap ini  semua komponen  yang ada akan dirangkai  menjadi sebuah sistem  monitoring
M. A. J. F AZA et al.: JTECE. V OL . 03, N O . 01, PP. 11-16, J AN 2021
air  limbah  batik.  Komponen  yang  digunakan  antara  lain  tiga  buah  sensor  DS18B20,  PH45012C, SEN0189 mikrokontroler Arduino uno, dan LoRa sebagai komunikasinya.
Tahap  ketiga  merupakan  penyusunan  program.  Pada  tahap  ini  script  program  akan  disusun  sebagai perintah  untuk  menjalankan  mikrokontroler  Arduino  uno.  Penyusunan  script  program  ini  menggunakan software Arduino IDE.
Tahap  ke-empat  yaitu  proses  implementasi,  pada  tahap  ini  script  program  akan  diterapkan  pada Arduino uno. Dalam tahap  ini  akan diketahui apakah script program  yang dirancang berhasil  atau tidak. Apabila  script  program  berhasil  maka  bisa  dilanjutkan  ketahap  selanjutnya  sedangkan  jika  gagal  maka script program tersebut akan disusun kembali untuk diperbaiki.
Tahap  kelima  adalah  pengambilan  data  (suhu,  tingkat  kekeruhan  dan  tingkat  pH),  pada  tahap  ini peneliti  akan  mengambil  data  langsung  di  lokasi  industri  batik.  Data  tersebut  diambil  dengan  cara menaruh  alat  tersebut  dilokasi  limbah  batik  dan  dicatat  outputnya  di  platform  ThingSpeak.  Data  yang akan ditampilkan berupa suhu dalam satuan (℃), kekeruhan (NTU), dan tingkat pH dari air limbah batik tersebut.
Tahapan  yang  ke-enam  adalah  tahapan  analisis  data.  Pada  tahapan  ini  data-data  yang  telah  diperoleh akan diolah dan dianalisis pada sistem monitoring air limbah batik ini.
Tahap  ketujuh  penelitian  ini  adalah  penarikan  kesimpulan.  Pada  tahapan  ini  data  yang  yang  telah dianalisis  akan  disimpulkan  hasilnya.  Kesimpulan  ini  berisi  jawaban  dari  rumusan  masalah  yang  telah dibuat.

## III. H ASIL DAN A NALISA

## A. Implementasi
Penelitian  ini  digunakan  untuk  memantau  air  limbah  batik  pada  instalasi  pengelolaan  air  limbah (IPAL).  Dalam  sistem  monitoring  ini  ada  3  parameter  yang  dipantau  yaitu  tingkat  pH,  kekeruhan  dan suhu. Alat yang digunakan untuk memantau parameter tersebut yaitu sensor PH4502C sebagai pendeteksi tingkat  pH,  SEN0189  sebagai  pendeteksi  tingkat  kekeruhan  dan  DS18B20  sebagai  pendeteksi  suhu  air limbah  batik.  Pemantauan  ini  dilakukan  di  hasil  akhir  penampungan  air  limbah  yang  telah  diolah. Pemantauan ini juga sangat penting agar kualitas air limbah yang telah diolah ini sesuai standar.

## B. Hasil Penelitian
Data yang ditampilkan pada platform thingspeak berjumlah 30 data dengan durasi antar data selama 16 detik.  Data tersebut berisi hasil pemantauan air limbah batik yaitu tingkat pH, kekeruhan dan suhu.

## Tabel 1 Pengujian Sensor
Sensor Rata-rata error(%) PH4502C 2.10% SEN0189 1.24% DS18B20 3,60%
Dari  hasil  pengujian prototype tersebut  diperoleh  nilai  eror  sensor  PH4502C  sebesar  2.10%,  sensor kekeruhan SEN0189 sebesar 1.24% dan sensor suhu DS18B20 3,6% (Tabel 1).

## C. Hasil Perancangan Sistem
Hasil dari perancangan sistem akan ditampilkan dalam platform thingspeak  (Gambar 1). Perancangan dimulai dari perangkat end device yang menghasilkan nilai keluaran berupa hasil pembacaan sensor. Data tersebut  kemudian  akan  diolah  menggunakan  Arduino  uno  dan  dikirim  oleh  LoRa shield menggunakan protokol  LoRa.  Data  tersebut  dikirm  ke  LoRa gateway dan  diteruskan  ke platform thingspeak.  Berikut merupakan hasil perancangan sistem secara keseluruhan.
M. A. J. F AZA et al.: JTECE. V OL . 03, N O . 01, PP. 11-16, J AN 2021
Gambar 1 Hasil Perancangan
Tabel 2 Komponen pada Gambar 1 No Nama Keterangan 1 Pipa paralon Berfungsi untuk pelindung kabel penghubung antara tempat sensor (7) dengan tempat Arduino uno dan LoRa shield (8). 2 Antena Berfungsi untuk mentransmisikan data dari LoRa shield ke gateway dragino LG01N. Antena yang digunakan dalam sistem ini adalah 3 dBi.
3 Port USB Berfungsi sebagai jalur sumber power. Power yang digunakan berasal dari powerbank dengan tengangan sebesar 5 Volt.
4 Sensor SEN0189
Berfungsi untuk mendeteksi tingkat kekeruhan air limbah batik.
5 SensorPH4502C
Berfungsi untuk mendeteksi tingkat pH air limbah batik.
6 Sensor DS18B20
Berfungsi untuk mendeteksi suhu air limbah batik, dimana menggunakan satuan (℃). 7 Pelindung LoRa Shield -
Setelah  alat  didapatkan  data  berupa  grafik  di  thingspeak.  Data  tersebut  dapat  dilihat  pada  gambar dibawah ini.

## Gambar 2 Tampilan pada ThingSpeak

## D. Analisis Sensor PH4502C
Berdasarkan pengujian sensor pH4502c terhadap tiga sampel air dengan tingkat pH 4.00, 6.86 dan 9.18 didapatkan  hasil  data  berupa  nilai  rata-rata  eror.  Untuk  pengujian  pertama  dengan  air  pH  4.00
M. A. J. F AZA et al.: JTECE. V OL . 03, N O . 01, PP. 11-16, J AN 2021
menghasilkan  nilai  rata-rata  eror  sebesar  1.42%.  untuk  pengujian  kedua  dengan  air  tingkat  pH  6.89 menghasilkan nilai rata-rata eror sebesar 1.72%. sedangkan untuk pengujian ketiga dengan air tingkat pH 9.18 menghasilkan  nilai rata-rata eror sebesar 3.17%. Ketiga  hasil pengujian tersebut kemudian diambil nilai  rata-ratanya  untuk  mendapatkan  total  rat-rata  eror  sensor  dengan  cara  menjumlahkan  dan membaginya  dengan  jumlah  banyaknya  nilai  yaitu  3,  sehingga  menghasilkan  nilai  total  rata-rata  eror sensor  sebesar  2.10%.  Dengan  demikian  sensor  pH4502c  dapat  dikatakan  mampu  untuk  mendeteksi tingkat pH air karena berdasarkan hasil pengujian nilai rata-rata erornya berada diambang batas baik.

## E. Analisis Sensor SE0189
Dari  hasil  pengujian  tersebut  diperoleh  data  yaitu  air  jernih  memiliki  tingkat  kekeruhan  sebesar  1.48 NTU,  air  sari  jeruk  memiliki  tingkat  kekeruhan  sebesar  15,01  NTU  dan  air  kopi  memiliki  tingkat kekeruhan  sebesar  76,38  NTU.  Sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  sensor  SEN0189  ini  mampun  untuk membaca tingkat kekeruhan air dan dapat digunakan untuk membaca tingkat kekeruhan air limbah batik.

## F. Analisis Sensor DS18B20
Dari  pengujian  sensor  DS18B20  terhadap  tiga  jenis  air  dengan  tingkat  yang  berbeda  dapat  diperoleh nilai  rata-rata  total  eror.  Dari  pengujian  pertama  terhadap  suhu  air  11,6℃  didapat  nilai  error  sebesar 3.49%.  pengujian  kedua  dengan  menggunakan  suhu  air  28,8℃  didapat  nilai  eror  sebesar  6,79%.  Dan pengujian  ketiga  dengan  menggunakan  suhu  air  70,5℃  didapatkan  nilai  eror  sebesar  0,53%.  Dari  tiga pengujian  tersebut  kemudian  diambil  nilai  rata-rata  eror  dengan  cara  menjumlah  dan  membagi  3  maka didapatkan  nilai  total  rata-rata  error  sebesar  3,6%.  Jadi  dapat  disimpulkan  bahwa  sensor  DS18B20  ini dikatakan mampu untuk membaca suhu air dengan akurat.

## G. Pengujian LoRa
Pengujian  pertama  LoRa  dengan  jarak  100  meter  dengan  pengiriman  data  sebanyak  30  data  paket. Dalam  pengujian  tersebut  didapatkan  nilai  tertinggi  pada  angka  -91dBm  yang  ditunjukkan  pada pengiriman  data  ke-1  dan  angka  terendah  -105dBm  pada  pengiriman  data  ke-3.  Namun  jika  dihitung secara  rata-rata  hasilnya  -95.23dBm.  sementara  itu  nilai  SNR  tertinggi  terjadi  pada  pengiriman  data pertama,  ke-8  dan  ke-15  dimana  nilainya  menunjukkan  11.5dB,  sementara  itu  nilai  SNR  terendah didapatkan pada saat pengiriman data ke-27 dengan nilai 4.5dB
Pengujian kedua dengan jarak 200 meter dengan pengiriman data sebanyak 30 data paket. Dalam grafik tersebut terlihat  bahwa  nilai  tertinggi  pada  angka  -94dBm  yang  ditunjukkan  pada  pengiriman  data  ke-6 dan angka terendah -100dBm pada pengiriman data ke-2. Namun jika dihitung secara rata-rata hasilnya - 96.76dBm. untuk nilai  SNR  mulai dari pengiriman data pertama sampai terakhir tidak stabil. Nilai  SNR tertinggi  terjadi  pada  pengiriman  data  pertama,  dimana  nilainya  menunjukkan  11.25dB,  sementara  itu nilai  SNR  terendah  didapatkan  pada  saat  pengiriman  data  ke-8  dengan  nilai  3.5dB.  namun  untuk  nilai rata-rata SNR dari pengiriman data pada jarak 200 meter ini 8.87dB.
Pengujian ketiga dengan jarak 400 meter dengan pengiriman data sebanyak 30 data paket. Dalam grafik tersebut terlihat bahwa nilai tertinggi pada angka -104dBm yang ditunjukkan pada pengiriman data ke-16 dan angka terendah -111dBm pada pengiriman data ke-11. Namun jika dihitung secara rata-rata hasilnya - 108.13dBm.  sementara  itu  nilai  SNR  tertinggi  terjadi  pada  pengiriman  data  ke-8,  dimana  nilainya menunjukkan  2.75dB,  sementara  itu  nilai  SNR  terendah  didapatkan  pada  saat  pengiriman  data  pertama dengan  nilai  -109dB.  namun  untuk  nilai  rata-rata  SNR  dari  pengiriman  data  pada  jarak  200  meter  ini  - 1.97dB
Pengujian terakhir menggunakan jarak maksimum pada peneliti diperoleh hasil 760 Meter. Skema dari pengujian  tahap  ini  dilakukan  dengan  membawa  LoRa  gateway  menjauhi  end  device  dan  dimulai  pada jarak  400  Meter.  Dalam  pengujian  jarak  maksimum  ini  packet  mulai  loss  data  pada  jarak  sekitar  450 Meter,  namun  data  masih  masuk.  Sementara  itu  packet  mulai  full  loss  data  atau  tidak  ada  paket  yang masuk lagi pada jarak 760 Meter.
M. A. J. F AZA et al.: JTECE. V OL . 03, N O . 01, PP. 11-16, J AN 2021

## IV. K ESIMPULAN
Cara  merancang  sistem  monitoring  tingkat  pH,  kekeruhan  dan  suhu  air  limbah  batik  berbasis  LoRa dimulai  dari  perancangan  end  device,  mengatur  LoRa  gateway  dan  menghubungkannya  ke  platform ThingSpeak. Air limbah batik sebelum diolah mempunyai parameter tingkat pH sebesar 6.42, kekeruhan sebesar  20,39  NTU  dan  suhu  24,79℃.  Sedangkan  air  limbah  batik  yang  telah  diolah  mempunya parameter  tingkat  pH  sebesar  7.13,  kekeruhan  sebesar  3.16  NTU  dan  suhu  26.13℃.  Nilai  RSSI  yang dihasilkan  pada  jarak  100  meter  sebesar  -95.23dBm  dan  nilai  SNR  sebesar  9.94dB,  nilai  RSSI  yang dihasilkan  pada  jarak  200  meter  sebesar  -96.76dBm  dan  nilai  SNR  sebesar  8.87dB,  nilai  RSSI  yang dihasilkan  pada  jarak  400  meter  sebesar  -108.13dBm  dan  nilai  SNR  sebesar  -1.97dB.  Jarak  Maksimum LoRa terhadap pengujian ialah sebesar 760m, Semakin jauh jarak data yang dikirim akan mempengaruhi nilai QoS LoRa.

## R EFERENSI
[1]  A.  S.  Achmad  Wildan,    Ebta  Narasukma  Anggraeny,  “Pengolahan  Limbah  Batik  Dengan  Metode  Fotokatalitik  Di  Desa Gemawang Kabupaten Semarang.”
[2]  A. C. Cahyaningtyas, T. Yuwono, N. Marlina, And J. H. Soedarto, “Kerjasama Pemerintah Dengan Pihak Swasta, Masyarakat Dan Antar Pemerintah  Dalam Penanganan Pencemaran Limbah Batik Di Kota Pekalongan Pada Tahun 2015,” P. 15.
[3]  L. Indrayani, “Pengolahan  Limbah Cair Industri Batik  Sebagai Salah Satu Percontohan Ipal  Batik Di Yogyakarta,” Ejes , Vol. 12, No. 2, P. 173, Nov. 2018, Doi: 10.24843/Ejes.2018.V12.I02.P07.
[4]  A. Augustin, J. Yi, T. Clausen, And W. Townsley, “ A Study Of Lora: Long Range & Low Power Networks For The Internet Of Things ,” Sensors , Vol. 16, No. 9, P. 1466, Sep. 2016, Doi: 10.3390/S16091466.
[5]  E. D. Widianto, M.  S. M. Pakpahan, A. A. Faizal, And R.  Septiana, “Lora Qos Performance Analysis On Various  Spreading Factor In Indonesia,” In 2018 International Symposium On Electronics And Smart Devices (Isesd), Bandung, Oct. 2018, Pp. 1– 5, Doi: 10.1109/Isesd.2018.8605471.
[6]  L. Indrayani, “Pengolahan  Limbah Cair Industri Batik  Sebagai Salah Satu Percontohan Ipal  Batik Di Yogyakarta,” Ejes , Vol.
12, No. 2, P. 173, Nov. 2018, Doi: 10.24843/Ejes.2018.V12.I02.P07.