## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479

## PENINGKATAN EFISIENSI SISTEM PENDISTRIBUSIAN AIR DENGAN MENGGUNAKAN IoT (Internet of Things)
Fadli Sirait Program Studi Teknik Elektro Universitas Mercu Buana fadlisirait@gmail.com Fina Supegina Program Studi Teknik Elektro Universitas Mercu Buana Ilham Septian Herwiansya
Program Studi Teknik Elektro

## Universitas Mercu Buana
Abstrak— Air merupakan sumber daya mineral yang penting dalam  kehidupan  sehari-hari.  Dalam  pemakaian  air  terkadang kita  tidak  memperhatikan  jumlah  air  yang  digunakan  sehingga kita  terlalu  boros  untuk  memanfaatkannya.  Dasar  penelitian  ini bertujuan  memonitoring  dan  mengontrol  pemakaian  air, mendeteksi  lokasi  kebocoran  dan  menghitung  biaya  pemakaian air.  Sensor  water  flow  meter  YF-B1  bisa  bekerja  dengan  baik, hasil  pengujian  pembacaan  sensor  yang  terbaca  dan  di kalibrasikan  dengan  gelas  ukur  mempunyai  hasil  yang  tidak berbeda  jauh.  Sensor  water  flow  meter  YF-B1  memiliki  akurasi akurasi  rata-rata  ±  91.00%  dan  error  pembacaan  ±  9%, sedangkan  solenoid  valve  ZE-4F180  dapat  bekerja  dengan diameter kabel minimal 1 mm².
Kata  Kunci—  Sistem  Pengukuran  dan  kendali,  Flowmeter, Solenoid Valve, Internet of Things (IOT), Microcontroller Wemos, Driver Transistor

## I. P ENDAHULUAN
Air  bersih  menjadi  salah  satu  kebutuhan  pokok masyarakat, sumber air bersih bisa diperoleh dari air hujan, air tanah,  mata  air  dan  air  Perusahaan  Daerah  Air  Minum (PDAM). Air sangat berguna dalam kehidupan sehari hari bagi manusia  karena  dapat  digunakan  untuk  minum,  mencuci  dan mandi. Dalam pemakaian, manusia tidak pernah memperhatikan berapa jumlah debit air yang telah digunakan, inilah  yang  menjadi  persoalan  utama  karena  tidak  bisa memonitoring jumlah pemakaian air tersebut.  Sehingga boros dalam  pemakaian,  selain  masalah  tersebut  ada  masalah  lain dari pihak penyedia air atau PDAM yaitu mengenai kebocoran pipa,  pencurian  air  dan  tagihan  air  yang  tidak  wajar.  Hal tersebut bisa merugikan pendapatan PDAM.
Dalam  penelitian  ini  penulis  merancang  alat  untuk memonitoring  jumlah  pemakaian  air  agar  dapat  diatur  dan dimonitoring  sesuai  kebutuhan  pelanggan  atau  konsumen.
Konsumen  dapat  mengetahui  jumlah  pemakaiannya  dalam sehari–hari  dengan  aplikasi  android  melalui  smart  phone, sehingga memudahkan pelanggan untuk mengontrol pemakaian  air  tersebut  jika  kondisi  pemakaian  air  sudah melebihi  batas  pemakaian.  Selain  itu  PDAM  juga  dapat membandingkan jumlah air yang dikeluarkan dengan air yang diterima  oleh  pelanggan,  dengan  tujuan  untuk  mengantisipasi tindak pencurian air dan PDAM dapat mengisi saldo debit air melalui  aplikasi  atas  dasar  permintaan  pelanggan  karena sistem pembayaran pada penelitian ini adalah prabayar.
Kemajuan  ilmu  pengetahuan  dan  teknologi  terutama  di bidang  elektronika  dan  instrumentasi,  pada  prinsipnya  dapat diterapkan  untuk  mengatasi  masalah  tersebut,  yaitu  dengan membuat alat ukur dan monitoring pemakaian air yang bekerja secara elektronik. Debit air dapat diukur dengan menggunakan sensor laju aliran air flow meter, yang kemudian diproses oleh mikrokontroler  dan  ditampilkan  dalam  bentuk  aplikasi  pada smart phone, berupa volume dan biaya.

## II. L ANDASAN T EORI

## A. Flow Meter Sensor G 1/2
Flow  meter  merupakan  instrumen  guna  mengukur  laju aliran  dari  fluida,  sludge  maupun  gas  baik  bertemperatur rendah hingga temperatur tinggi. Water flow sensor terdiri dari bodi katup berbahan kuningan, rotor air dan sensor hall effect. Prinsip  kerja  sensor  ini  adalah  dengan  memanfaatkan  sensor hall  effect.  Hall  effect  ini  didasarkan  pada  efek  medan megnetik  terhadap  partikel  bermuatan  yang  bergerak.  Ketika ada  arus  listrik  yang  mengalir  pada  hall  effect  yang ditempatkan  dalam  medan  magnet  yang  arahnya  tegak  lurus

## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479
arus  listrik,  pergerakan  pembawa  muatan  akan  berbelok  ke salah satu sisi dan menghasilkan medan listrik.
Gambar 1. Fisik dan skematik instalasi Water Flow Meter G1/2

## B. Solenoid Valve
Solenoid  valve  adalah  katup  yang  digerakkan  oleh  energi listrik,  mempunyai  kumparan  sebagai  penggeraknya  yang berfungsi  untuk  menggerakan  piston  yang  dapat  digerakan oleh arus AC maupun DC. Pada penelitian ini,  Solenoid valve yang  digunakan  adalah  ZE-4F180  tipe  normally  closed  yaitu pada saat kondisi kumparan (coil/solenoid) tidak ada tegangan masuk  maka  valve  akan  menutup  sedangakan  pada  saat kumparan  diberi  tegangan  12V  DC  maka  plunger  akan bergerak  keatas  menekan  spring  sehingga  plunger  berada diposisi  diantara  kumparan.  Pada  saat  posisi  plunger  berada diatas, maka aliran air yang berasal dari lubang masukan akan melewati solenoid valve.
Gambar 2. Fisik dan bagian-bagian solenoid valve

## C. Teknologi Semiconductor Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai pemutus rangkaian, penyambung (switching),  stabilisasi  tegangan,  modulasi  sinyal,  dan  lain- lainnya.  Transistor  dapat  berfungsi  semacam  keran  listrik, dimana  berdasarkan  arus  inputnya  (BJT)  atau  tegangan inputnya  (FET),  memungkinkan  pengaturan  arus  listrik  yang sangat akurat dari rangkaian sumber listriknya.
Gambar 3. Transistor through-hole
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B),  Emitor  (E)  dan  Kolektor  (C).  Tegangan  yang  di  satu terminalnya  misalnya  Emitor  dapat  dipakai  untuk  mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.

## D. Microcontroller Wemos
Microcontroller  Wemos  adalah  sebuah  microcontroller pengembangan  berbasis  modul  microcontroller  ESP  8266. Microcontroller  Wemos    dibuat  sebagai  solusi  dari  mahalnya sebuah  sistem  wireless  berbasis  microcontroller  lainnya. Dengan  menggunakan  Microcontroller  Wemos    biaya  yang dikeluarkan  untuk  membangun  sistem  WiFi  berbasis Microcontroller  sangat  murah,  hanya  sepersepuluhnya  dari biaya  yang  dikeluarkan  apabila  membangun  sistem  WiFi dengan menggunakan Microcontroller Arduino Uno dan WiFi Shield.

## Gambar 4. Microcontroller wemos

## E. Power Supply
Semua  peralatan  elektronika  menggunakan  sumber  tenaga untuk  beroperasi,  sumber  tenaga  tersebut  bermacam-macam ada  yang  dari  bateray,  Accu,  ada  juga  yang  langsung menggunakan  tegangan  listrik  jala-jala  PLN,  untuk  konsumsi tegangan  yang  berasal  dari  tegangan  listrik  untuk  alat-alat elektronika  tertentu  tidak  bisa  langsung  dikonsumsi  akan tetapi  harus  disesuaikan  dengan  tegangan  yang  diperlukan oleh  peralatan  tersebut.  Penyesuaian  tegangan  ini  dilakukan oleh sebuah alat yng dinamakan Power Supply atau adaptor.

## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479
Power  supply  untuk  PC  sering  juga  disebut  PSU  (Power Supply Unit) PSU termasuk power conversion AC/DC. Fungsi utamanya  mengubah  listrik  arus  bolak  balik  (AC)  yang tersedia  dari  aliran  listrik  (di  Indonesia,  PLN)  menjadi  arus listrik searah (DC) yang dibutuhkan oleh komponen pada PC.
Gambar 5. Power Supply 12V DC

## F. IoT (Internet of Things) Server & Cloud Blynk
Internet  hal  (IOT)  adalah  kumpulan  dari  perangkat  fisik, kendaraan, bangunan dan barang-barang- elektronik, perangkat  lunak,  sensor,  aktuator,  dan  jaringan  penghubung yang  memungkinkan  benda-benda  untuk  saling  melakukan pertukaran data. Dalam 2013 Standar Internet of Things (IOT- GSI)  mendefinisikan  IOT  sebagai  "infrastruktur  masyarakat informasi  ".  IOT  memungkinkan  objek  yang  akan  dirasakan dan dikendalikan dari jarak jauh di dalam seluruh infrastruktur jaringan  yang  ada.  Menciptakan  peluang  baru  untuk  integrasi secara  langsung  dari  dunia  fisik  ke  dalam  sistem  berbasis komputer,  dan  menghasilkan  peningkatan  efisiensi,  akurasi dan  manfaat  ekonomi  terhadap  sebuah  sistem.  Para  ahli memperkirakan bahwa IOT akan terdiri dari hampir 50 miliar benda 2020.
Blynk  adalah  IOT  Cloud  platform  untuk  aplikasi  iOS  dan Android  yang  berguna  untuk  mengontrol  Arduino,  Raspberry Pi, dan board-board sejenisnya melalui Internet. Blynk adalah dashboard  digital  di  mana  Anda  dapat  membangun  sebuah antarmuka  grafis  untuk  alat  yang  telah  dibuat  hanya  dengan menarik dan menjatuhkan sebuah widget. Blynk sangat mudah dan  sederhana  untuk  mengatur  semuanya  dan  hanya  dalam waktu kurang dari 5 menit.
Blynk  tidak  terikat  dengan  beberapa  microcontroller tertentu atau shield tertentu. Sebaliknya, apakah Arduino atau Raspberry  Pi  melalui  Wi-Fi,  Ethernet  atau  chip  ESP8266, Blynk  akan  membuat  alat  online  dan  siap  untuk  Internet  Of Hal.
Gambar 6. Aplikasi Blynk

## III. P ERANCANGAN A LAT

## A. Metode Perancangan dan Pabrikasi

## Gambar 7. Metode Perancangan dan Pabrikasi

## B. Blok Diagram Perangkat Keras
Perancangan  perangkat  keras  (Hardware)  yang  telah dibangun,  secara  garis  besar  terdiri  dari  blok  rangkaian  atau prinsip kerja seperti terlihat pada Gambar 8.

## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479

## Gambar 8. Blok Diagram Alat

## C. Flowchart Perangkat Lunak (Software)
Perancangan  perangkat  lunak  (software)  dibuat  dengan menggunakan  flowchart.  Flowchart  atau  diagram  alir merupakan sebuah diagram dengan simbol-simbol grafis yang menyatakan  aliran  algoritma  atau  proses  yang  menampilkan langkah-langkah  yang  disimbolkan  dalam  bentuk  kotak, beserta  urutannya  dengan  menghubungkan  masing  masing langkah tersebut menggunakan tanda panah.
Gambar 9. Flowchart Sistem Perangkat Lunak
IV. P ENGUJIAN DAN A NALISA

## A. Hasil Pengujian
Penerapan  sistem  membahas  hasil  dari  penerapan  teori yang  telah  berhasil  penulis  kembangkan  sehingga  menjadi sistem  tersebut  dapat  berjalan  sesuai  dengan  desain  awal. Berikut ini adalah foto tampak atas dari hasil penerapan sistem IoT  untuk  monitoring  daya  listrik  terlihat  pada  Gambar  10  di bawah ini :
Gambar 10 Rangkaian alat untuk Monitoring Pemakaian Air

## B. Pengujian Water Flow Meter
Berikut  adalah  perhitungan  untuk  mendapatkan  akurasi dalam  menentukan  flow  rate.  Untuk  perhitungan  dapat  kita rumuskan sebagai berikut :
Keterangan : Q : Quantity atau flow rate (liter/detik) CF  : Calibration factor
Nilai  calibration  factor  ditentukan  dengan  tujuan  untuk mencapai  nilai  akurasi  atau  pendekatan.  Pada  penelitian  ini, calibration factor yang digunakan adalah 11 (sebelas). Setelah menentukan faktor keakuratan sensor water flow meter, maka langkah  selanjutnya  adalah  melakukan  pengujian  tingkat lanjutan  dengan  mengaplikasikan  hasil  perhitungan  tersebut dengan menggunakan pompa air.

## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479
Tabel 1. Tabel Percobaan berdasarkan rumus

## C. Pengujian Solenoid Valve
Tabel 2. Percobaan solenoid valve
Hasil percobaan pada tabel diatas dapat ditarik kesimpulan, bahwa  kinerja  solenoid  valve  tergantung  pada  diameter  kabel yang  digunakan.  Untuk  mendapatkan  hasil  yang  optimum diameter kabel yang digunakan adalah 1.5 mm².

## D. Analisa Sistem
Setelah dilakukannya pengujian pada setiap blok rangkaian maka  seluruh  modul  digabungkan  menjadi  sebuah  sistem. analisa kemudian dilakukan untuk melihat keseluruhan sistem secara utuh untuk melihat apakah sistem yang telah dirancang telah  berjalan  sesuai  dengan  rancangan  awal.  Berikut  adalah analisa dari sistem-sistem tersebut :
1. Pada pengujian ini sensor flow meter berjalan dengan baik, namun harus dilakukan kalibrasi terhadap akurasi bacaan sensor  tersebut.  Dikarenakan  tekanan  laju  air  sangat mempengaruhi putaran impeller pada sensor flow meter.
2. Pada  pengujian  solenoid  valve  berjalan  kurang  baik dikarenakan penggunaan kabel yang terlalu kecil dan turunnya sumber  power  supply  yang  seharusnya  12  VDC  namun  yang terbaca pada multimeter adalah 10.8 VDC.
3. Sistem  IoT  digital  dengan  internet  via  tethering hotspot  pada  smartphone  berjalan  dengan  baik  pada  saat  di hubungkan dengan rangkaian.

## V. K ESIMPULAN
Setelah  melakukan  proses  perancangan,  implementasi, pengujian  dan  analisis  prototype  monitoring  dan  control  air PDAM  menggunakan  smart  phone  Android  maka  penulis dapat menarik kesimpulan :
1. Pada  saat  valve  dibuka  penuh  maka  android  blynk akan  menunjukkan  flow  rate  sebesar  0.1  liter/second.  Hasil flow  rate  tersebut  tergantung  dari  kapasitas  pompa  yang digunakan.  Semakin  besar  pressure  pompa  yang  digunakan maka hasil flow rate yang didapatkan juga akan semakin besar begitu pula sebaliknya.
2. Durasi atau waktu yang diperlukan sensor flow meter untuk  membaca  1  liter  air  dengan  daya  dorong  dibantu  oleh pompa adalah ± 19 detik.
3. Android  blynk  hanya  dapat  memonitor  jumlah  debit air  yang  dibaca  oleh  sensor  flow  meter.  Apabila  nilai maksimal  sudah  tercapai  maka  solenoid  valve  akan  de- energized  dan  untuk  pengisian  ulang  saldo  air  tidak  bisa dilakukan  melalui aplikasi blynk. Dilakukan dengan cara me- reset microcontroller.
4. Pada  saat  valve  ditutup  maka  android  blynk  akan menunjukkan  flow  rate  sebesar  0  liter/second.  Karena  tidak ada  aliran  yang  mengalir  didalam  pipa  atau  ada  air  didalam pipa  tetapi  air  tersebut  tidak  menggerakkan  impeller  pada sensor flow meter.
5.
Solenoid  valve  dapat  bekerja  pada  tegangan  input 12V  DC  dengan  menggunakan  kabel  minimal  diameter  1 mm².

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  tim  editorial  Jurnal Teknologi Elektro atas dipublikasikannya penelitian ini.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Masruchi.  2015.  Rancang  dan  Bangun  System  Pengukuran  dan Monitoring  Pemakaian  Air  Rumah  PDAM  Menggunakan  SMS  (Short Message  Service).  Skripsi.  FT,  Teknik  Fisika,  Universitas  Nasional Jakarta.
[2] Triady  R.,  Triyanto  D.,  dan  Ilhamsyah. 2015.  “Prototipe  Sistem  Keran Air  Otomatis  Berbasis  Sensor  Flowmeter  Pada  Gedung  Bertingkat”. Pontianak  :  Jurnal  Coding  Sistem  Komputer  Untan,  Vol.  03,  No.  3:25- 34.
[3] Dinata,  Yuwono  Marta.  2015.  “Arduino  Itu  Mudah”.  Jakarta:  PT.Elex Media Komputindo
[4] Htet  Thit  San,  C.M.N.a.H.M.T.  “Implementation  of  pic  based  led displays”.  International  Journal  of  Electronics  and  Computer  Science Engineering (IJECSE) pp191-198, vol. 3, 2014.
[5] Haitao Yan ,Yongchang Zhang, Nong Zhang, Paul D, Walker and Jihao Gao, 2016, ”A Voltage Sensorless  Finite Control Set-Model Prediktive

## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479
Control  For  Three-Phase  Voltage  Source  PWM  Rectifiers”  Chinese Journal  Of  Electrical  Engineering,Vol.2,No.2.Corresponding  Author,E- Mail : yozhang@ieee.Org.
[6] B  G  Melipurbowo,  Staf  Pengajar  Teknik  Elektro  Politeknik  Negeri Semarang “Pengukuran Daya Listrik Real Time Dengan Menggunakan Sensor Arus ACS.712”, Orbith  Vol.12,No.1Maret 2016
[7] Vijaykumar K. Pranita, Joshi M. S, 2016, “An IOT Based Water Supply Monitoring  and  Controlling  System  with  Theft  Identification”
International Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology (IJIRSET) ISSN : 2319-8753, vol. 5, 2016.
[8] Suharjono  Amin,  Nurina  R.  L.,  Afwah  Roudlotul.    2015.  “Aplikasi Sensor Flow Water untuk Mengukur Penggunaan Air Pelanggan Secara Digital  Serta  Pengiriman  Data  Secara  Otomatis  pada  PDAM  kota Semarang ”. Jurnal TELE, vol. 13, 2015.