Abstrak—Ikan  Hias  Aquatic  adalah  salah  satu  UMKM  yang berada di Banyuwangi, bergerak dibidang pengepul ikan hias, diantara  permasalahannya  masih  menggunakan  alat  ukur manual  dan  terjadi  perubahan  kualitas  air.  pH  dan  suhu  air adalah parameter yang penting untuk kelangsungan hidup ikan hias. Pentingnya pemantauan pH dan suhu air secara kontinyu, maka  perlu  dirancang  suatu  perangkat  sistem  kontrol  dan monitoring  pH  dan  suhu  air.  Secara  garis  besar  ada  3  bagian pada system ini, bagian input adalah sensor mendeteksi pH dan suhu,  informasi  dari  sensor  tersebut  dikirimkan  ke  bagian controller,  pada  bagian  ini  data  dirubah  menjadi  data  digital, diteruskan ke bagian output berupa actuator hetaer dan motor pump, hasil pH dan Suhu ditampilkan pada LCD dan aplikasi Blynk,  pada  proses  controller  menggunakan  metode  fuzzy sugeno, dengan 2 input, membership function suhu yaitu dingin, normal dan panas, membership function pH yaitu sangat asam, asam, netral, basa dan sangat basa. dan 2 output larutan pH up dan  pH  down.  Hasil  pengujian  pada  sistem  output  aktuator heater  aktif  selama  suhu  <31°C,  pH  dikontrol  melalui  motor pump dengan mengalirkan larutan pH up dan  pH down setiap 1 menit sebanyak 0-200ml selama 0-8 detik. Perbandingan hasil output antara alat dengan simulasi Matlab terdapat selisih rata- rata 3,3 ml/cc. Kontrol menaikkan pH 5,8 ke 6,6 membutuhkan waktu 17 menit. Dan menurunkan pH 7,8 ke 7,2 selama 9 menit.
Kata Kunci—Blynk, Fuzzy Sugeno, pH, Suhu.

## I. PENDAHULUAN
KAN hias aquatic adalah salah satu UMKM yang berada di  Banyuwangi,  bergerak  dibidang  pembudidaya  dan pengepul  berbagai  macam  ikan  hias,  tempat  penampungan ikan  menggunakan  bak  akuarium,  beberapa  ada  didalam ruangan rumah dan yang lain berada diluar rumah, diantara jenis ikan ada molly, koki, koi, komet, dan berbagai macam jenis ikan lainnya.
Diantara  permasalahan  dalam  pemeliharaan  ikan  hias pertumbuhan  ikan  kurang  sempurna,  nafsu  makan  ikan menurun, sistem kekebalan tubuh ikan juga tidak bisa bekerja dengan  normal.  Kondisi  ini  diperparah  dengan  muculnya bakteri,  jamur  sehingga  bisa  berpengaruh  terjadi  kematian masal.  Diantara  penyebabnya  adalah  faktor  lingkungan seperti  kualitas  air  yang  buruk,  perubahan  suhu  mendadak, perubahan  pH  air,  penggantian  air  pada  akuarium  dan lainnya.
Untuk budidaya ikan air tawar pH yang cocok adalah 6-9 (PP No. 82 Tahun 2001) untuk baku mutu kelas dua dan tiga, diluar itu bisa membahayakan kesehatan ikan, mengakibatkan  kondisi  ikan  mulai  stress,  mulai  muncul bakteri bakteri patogen, terserang penyakit yang diakibatkan jamur  dan  bakteri,  bahkan  ikan  perlahan  banyak  yang  mati
[1].
Temperatur  pada  air  kolam  juga  berpengaruh  terhadap organisme yang ada dalam kolam tersebut, Peningkatan dan penurunan suhu air kolam yang tidak sesuai dengan kondisi ikan  akan  menyebabkan  ikan  mengalami  kesulitan melakukan proses mobilisasi energi.
Oleh  karena  itu,  Pentingnya pemantauan  secara  kontinyu pH  air  dan  suhu  air  pada  keberhasilan  budidaya  perikanan, serta kurang nya fasilitas alat ukur kadar pH dan suhu air pada UMKM  tersebut  maka  perlu  dirancang  suatu  perangkat sistem kontrol dan monitoring kadar pH air dan suhu air pada kolam  budidaya  ikan,  yang  dapat  dikontrol  secara  otomatis dan dimonitoring dari jauh. Sehingga pemilik kolam ikan bisa lebih  efektif  dan  akurat  dalam  melakukan  perawatan  ikan hias.

## II. URAIAN PENELITIAN

## A. Logika Fuzzy
Logika Fuzzy merupakan suatu logika yang memiliki nilai kekaburan  atau  kesamaran  (fuzzyness)  antara  benar  atau salah. Dalam logika klasik dinyatakan bahwa segala hal dapat diekspresikan dalam istilah binary (0 atau 1, hitam atau putih, ya atau tidak), sedangkan logika fuzzy memungkinkan nilai keanggotaan antara 0 dan 1, tingkat keabuan dan juga hitam dan  putih,  dan  dalam  bentuk  linguistik,  konsep  tidak  pasti seperti  "sedikit",  "lumayan"  dan  "sangat".  Logika  ini berhubungan dengan himpunan fuzzy dan teori kemungkinan.
Logika  fuzzy  ini  diperkenalkan  oleh  Profesor  Lotfi  A. Zadeh adalah guru besar pada University of California yang merupakan pencetus sekaligus yang memasarkan ide tentang cara mekanisme pengolahan atau manajemen ketidakpastian yang  kemudian  dikenal  dengan  logika  fuzzy.  Dalam penyajiannya  vaiabel-variabel  yang  akan  digunakan  harus cukup  menggambarkan  ke-fuzzy-an  tetapi  di  lain  pihak persamaan-persamaan yang dihasilkan dari variable-variabel itu  haruslah  cukup  sederhana  sehingga  komputasinya menjadi cukup mudah.
Karena itu Profesor Lotfi A Zadeh kemudian memperoleh ide  untuk  menyajikannya  dengan  menentukan  “derajat keanggotaan”  (membership  function)  dari  masing-masing variabelnya. Fungsi keanggotaan (membership function),adalah  suatu  kurva  yang  menunjukkan  pemetaan titik  input  data  kedalam  nilai  keanggotaanya  (sering  juga disebut dengan derajat keanggotaan) yang memiliki interval antara 0 sampai 1 [2].
Perancangan Sistem Kontrol pH dan Suhu Air Menggunakan Metode Fuzzy dan Terintregasi dengan Internet of Things (IoT) pada Budidaya Ikan Hias
Andi Subagyo Putra, Slamet Budiprayitno, dan Lucky Putri Rahayu Departemen  Elektro Otomasi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : aura1378@gmail.com
I
Logika  fuzzy  digunakan  untuk  menentukan  keputusan yang  berbasis  sebab  dan  akibat  (if-then)  [2].  Beberapa bagian-bagian  yang  penting  dari  logika  fuzzy  adalah fuzzifikasi,  rule  base,  fuzzy  inference  system,  dan defuzzifikasi  .  Struktur  logika  fuzzy  sendiri  secara  umum dapat digambarkan pada Gambar 1.

## 1) Fuzzyfikasi
Fuzzyfikasi digunakan  untuk  memetakan  dan  mengubah atau  mengkonversi  masukan  yang  bersifat  crips  menjadi suatu  bilangan  fuzzy.  Bagian  pada  fuzzifikasi  yang digunakan  untuk  memetakan  adalah  fungsi  keanggotaan ( membership function ). Fungsi keanggotaan merupakan suatu range  nilai  yang  dapat  mempresentasikan  bentuk  masukan atau  keluaran  sistem.  Fungsi  keanggotaan  fuzzy  ini digunakan untuk memetakan masukan ke derajat keanggotaan fuzzy.
Berikut  ini  beberapa  bentuk  dari  fungsi  keanggotaan diantaranya:  (1)  Fungsi  Segitiga  merupakan  fungsi keanggotaan (membership function) yang berbentuk segitiga dan  terdiri  dari  tiga  parameter  yaitu  a,b,  dan  c.  (2)  Fungsi Trapesium  merupakan  fungsi  keanggotaan  (membership function) yang terdiri dari 4 parameter yaitu a,b,c,dan d. (3) Fungsi  Gaussian  ama  dengan  kurva  segitiga  Kurva  ini didefinisikan  2  parameter  yaitu  nilai  pada  domain  yang menunjukkan pusat kurva (γ) dan setengah leber kurva (β)..

## 2) Rule Base
Rule  Base digunakan  sebagai  aturan  dasar  pada  proses kendali  yang  mendefinisikan  himpinan fuzzy atas  daerah- daerah  masukan  dan  keluaran  yang  telah  ditentukan, rule- base ini menggunakan logika if-then .
3) Fuzzy Inferance System
Fuzzy  Inferance  System digunakan  untuk  mengolah masukan  yang  telah  di fuzzyfikasi kan,  dan  menyimpulkan masukan  tersebut  berdasarkan  rule  base  menjadi  output. Inference engine menggunakan metode mamdani.

## 4) Defuzzyfikasi
Defuzzyfikasi  merupakan  proses  mengubah  derajat keanggotaan  hasil  aggregasi  menjadi  nilai  analog  keluaran. Defuzzyfikasi  merupakan  kebalikan  dari  fuzzyfikasi,  yaitu
pemetaan dari himpunan fuzzy ke himpunan tegas. Input dari proses  defuzzyfikasi  adalah  suatu  himpunan  fuzzy  yang diperoleh  dari  komposisi  aturan-aturan  fuzzy.  Hasil  dari defuzzyfikasi ini merupakan output dari sistem kendali logika fuzzy. Ada 3 Tipe Logika Fuzzy :
1. Logika Fuzzy Murni
2. Logika Fuzzy Takagi dan Sugeno
3. Logika Fuzzy Mamdani Pada penelitian ini memakai metode Logika fuzzy Sugeno .

## B. Arsitektur Sistem
Pada Gambar 2 terdiri dari 3 bagian yaitu: input terdapat sensor suhu DS18B20, sensor pH E-201C beserta modulnya pH 4502C,  kemudian pada controlernya atau otak sistemnya terdapat  Wemos  D1  R1  yang  didalamnya  sudah  terdapat ESP8266 agar dapat terhubung ke wifi atau membuat koneksi ke internet.
Kemudian  output  actuator    terdapat  beberapa  komponen yaitu  2  solenoid  valve  sebagai  pH  larutan  Up  untuk menaikkan  keasaman  dan  pH  larutan  down  untuk menurunkan kadar basa, selain itu terdapat heater. Sementara itu,  rancangan  perangkat  lunak  meliputi  perancangan antarmuka pengguna (user interface) menggunakan komponen-komponen  LCD  selain  itu  juga  menggunakan Blynk  Apps  pada  smartphone  (berbasis  iOS  maupun Android)  sebagai  bagian  dari  pemantauan  dan  pengaturan dari sistem ini, perancangan program monitoring dan control pH, Suhu, dan pakan ikan otomatis menggunakan kompiler Arduino IDE
Pada Gambar 3 ada 2 parameter yang akan dikontrol yaitu kadar nilai pH dan Suhu air, set point pH antara 6-8 dan pada suhu  <31°C,  pada  controller  terdapat  Wemos  D1  R1  yang didalamnya  terprogram  logika  fuzzy  sugeno,  kemudian aktuator  heater,  2  motor  pump,  serta  feedback  sensor  suhu DS18B20  dan  sensor  pH  E-201C  dengan  modul pH  4502C [3-4].

## C. Perancangan Sistem Elektrik
Desain rangkaian elektrikal pada sistem ini menggunakan software  Fritzing,  tujuan  desain  elektrikal  ini  untuk memudahkan  saat  melakukan  pemasangan  komponen.
Gambar 2. Blok diagram proses logika fuzzy.
Gambar 3. Blok diagram arsitektur sistem.
Gambar 1. Blok diagram kontrol.
Gambar 4 adalah wiring diagram pada setiap komponennya.

## D. Perancangan Program
Pada Gambar 5 merupakan alur diagram cara kerja sensor suhu DS18B20, jika nilai suhu dibawah 31°C maka aktuator dalam hal ini heater aktif /ON untuk menaikkan suhu, ketika mencapai  diatas  nilai  31°C  maka  heater  akan  mati/OFF, demikian  seterusnya  sensor  akan  terus  membaca  nilai  suhu dan  mengaktifkan  atau  mematikan  heater,  sampai  sistem dimatikan.
Alur diagram sistem pengendalian pH,  bisa dilihat  pada Gambar  6,  sensor    probe  pH  yang  berada  didalam  air  akan mengambil data analog kemudian diproses melalui modul pH dan  Wemos  D1  R1,  nilai  pH  akan  dikontrol  menggunakan logika fuzzy, sehingga akan diketahui output pH up dan pH down,  setiap  1  menit  pH  dikontrol  dengan  mengalirkan larutan pH up (KOH) ketika pH < 6,5 dan mengalirkan pH
down  (phospat  acid)  ketika  pH  >  7,5  menggunakan  motor pump.
E. Perancangan Sistem Logika Fuzzy Membership  function atau  bisa  disebut  dengan  fungsi keanggotaan masukan suhu ada 3 mf yaitu dingin, normal dan panas (Gambar 7). Adapun variabel suhu dapat dilihat pada Tabel  1.  Serta  gambar membership  function pada  input  pH pada Gambar 8.
Pada input pH terdapat 5 fungsi  yaitu sangat asam, asam, normal, basa dan sangat basa ditunjukkan ppada Tabel 2 dan Gambar 9.
Pada  output  pH  Tabel  3  akan  mengalirkan  larutan sebanyak  0-  200  ml,  dengan  5  fungsi  keanggotaan,  yaitu sangat banyak, banyak, normal, sedikit dan kosong.

## F. Perancangan User Interface Blynk App
Pada rancangan Blynk App Gambar 10 terdapat 2 bagian yaitu  monitoring  dan  control,  monitoring  ini  menampilkan nilai pH dengan input pada Blynk App V2 dengan rentang 0-
Gambar 4. Wiring diagram elektrik.
Gambar 5. Flowchart kontrol suhu.
Gambar 6. Flowchart kontrol pH.
14, menggunakan widget display gauge, pada tampilan nilai suhu  memakai  input  V1  dengan  rentang  nilai  0-50°C menggunakan widget display gauge .

## III. PENGUJIAN DAN ANALISA
Pengontrolan  pH  menggunakan  larutan  pH  Up  (Phospat Acid)  dan  pH  Down  (KOH),  pengujian  dilakukan  pada akuarium dengan volume air 70 liter, nilai pH dikontrol agar tetap dalam kondisi normal yaitu 6-8, jika pembacaan sensor pH  asam  maka  akan  dinaikkan  sampai  kondisi  pH  normal, begitu  juga  dengan  pH  basa  diturunkan  sampai  kondisi  pH normal.

## A. Kontrol pH Up
Pada  Gambar  11  menunjukkan  hasil  proses  kontrol  pH. Dimana data hasil pembacaan sensor pH bernilai awal mula 5,8  artinya  kondisi  pH  asam,  sehingga  perlu  dinaikkan sampai pH normal 6-8. untuk mengontrol kenaikan pH, motor pump akan mengalirkan larutan pH Up (basa/KOH) setiap 1 menit sekali.
Walaupun  nilai  pH  sudah  naik  antara  6  -  6,5  yang  mana kondisi  tersebut  termasuk  pH  asam  dan  pH  normal,  namun pH  Up  tetap  aktif  agar  nilai  pH  benar  benar  dalam  kondisi normal 6,5 - 7,5. Sehingga nilai pH bisa terjaga pada kondisi pH normal karena jika nilainya mendekati ambang bawah pH normal 6-6,5 sudah dikontrol dinaikkan.
Pada  Gambar  11  hasil  pengujian  menaikkan  pH, pengambilan  sensor  nilai  pH  setiap  1  detik  sebanyak  1200 atau  selama  20  menit,  set  point  pH  6,55,  overshoot  0,05, settling  time  1020  detik,  kenaikan  nilai  pH  dari  5,8  –  6,5 selama  17  menit  cukup  lama  dan  sangat  cocok  untuk keberlangsungan  kehidupan  ikan  karena  jika  perubahan lingkungan sangat drastis akan membahayakan ikan tersebut
B. Perbandingan Output pH Up pada Alat dengan Matlab
Pada Gambar 12 bisa dilihat bahwa terdapat selisih antara pH up yang dihasilkan dari alat dengan simulasi matlab, pH up alat selalu lebih sedikit dibandingkan simulasi matlab, hal ini karena adanya pembulatan pada alat, pH 5,8 – 6 kondisi basa  maka  output  konstan 50 ml, pH 6 – 6,5 kondisi antara basa dengan normal maka output antara 0-50ml.

## C. Kontrol pH Down
Pada  Gambar  13  menunjukkan  hasil  proses  kontrol menurunkan  pH.  Dimana  data  hasil  pembacaan  sensor  pH awal  mula  bernilai  7,9  artinya  kondisi  pH  basa,  sehingga perlu  diturunkan  sampai  pH  normal  6-8.  untuk  mengontrol penurunan  pH,  motor  pump  akan  mengalirkan  larutan  pH Down (asam/phospat acid) setiap 1 menit sekali.
Gambar 7. Membership function pada input suhu.
Gambar 8. Membership function pada input pH.
Tabel 1. Variabel suhu Membership Function Parameter Dingin [ 0, 10, 25  ] Normal [ 20, 28, 35 ] Panas [ 25, 35, 45 ] Tabel 2. Variabel pH Membership function Parameter Sangat Asam (SA) [ 0, 1, 4.5 ] Asam (A) [ 4, 5, 6.5 ] Normal (N) [ 6, 7, 8 ] Basa (B) [ 7.5, 8.5, 9 ] Sangat Basa (SB) [ 8.5, 10, 14 ]
Tabel 3.
Variabel output pH up dan pH down Membership function Parameter Sangat Banyak [ 200 ] Banyak [ 150 ] Normal [ 100 ] Sedikit [ 50 ] Kosong [ 0 ]
Walaupun  nilai  pH  sudah  naik  antara  7,5  -  8  yang  mana kondisi tersebut termasuk pH basa dan pH normal, namun pH Down  tetap  aktif  agar  nilai  pH  benar  benar  turun  sampai kondisi normal 6,5 - 7,5. Sehingga nilai pH bisa terjaga pada kondisi  pH  normal  karena  jika  nilainya  mendekati  ambang atas pH normal 7,5-8 sudah dikontrol diturunkkan.
Pada  Gambar  13  hasil  pengujian  menurunkan  pH, pengambilan sensor nilai pH setiap 1 detik sebanyak 540 atau selama  9  menit,  set  point  pH 7,2  ,  overshoot 0,05  ,  settling time  420 detik, penurunan  nilai  pH  dari 7,9  –  7,2  selama 7 menit, lebih cepat daripada menaikkan pH.

## D. Perbandingan Output pH Down pada Alat dengan Matlab
Pada Gambar 14 bisa dilihat bahwa terdapat selisih antara
pH Down yang dihasilkan dari alat dengan simulasi matlab, pH  Down  alat  selalu  lebih  besar  dibandingkan  simulasi matlab, hal ini karena adanya pembulatan pada alat, nilai pH 7,9  – 7,5 kondisi basa dan normal maka output antara 0-50 ml.

## E. Pengujian LCD
Pada Gambar 15 adalah keterangan yang ditampilkan pada LCD,  yaitu  Hari  dan  Tanggal,  nilai  Suhu  dan  keterangan aktuator heater on/off, kemudian nilai pH keterangan kondisi pH asam, netral atau basa, dan timer kontrol setiap 60 detik, hasil pH Up atau pH Down yang harus dialirkan.

## IV. KESIMPULAN
Dari hasil analisis dan pembahasan didapatkan kesimpulan diantaranya; (1) Kontroler Wemos D1 R1 berhasil membaca nilai pH pada Sensor pH E-201C, melalui Modul pH-4502C,
Gambar 12. Membership function pada output pH.
Gambar 13. Tampilan rancangan platform blynk app. Gambar 14. Grafik kontrol kenaikan pH. 5,7 5,9 6,1 6,3 6,5 6,7 0 200 400 600 800 1000 1200 pH Waktu (s) Grafik Kontrol pH UP (Alat) pH Gambar 9. Grafik perbandingan output pH up alat dengan matlab.
Gambar 10. Grafik kontrol penurunan pH.
Gambar 11. Grafik perbandingan output pH down alat.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 200 400 600 800 1000 1200 pH UP (ml/cc) Waktu (s) Grafik Perbandingan Output pH UP Alat dengan Matlab Alat 7 7,2 7,4 7,6 7,8 8 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 pH Waktu (s) Grafik Kontrol pH Down (Alat) pH down (Alat) Set Point 7,2 0 10 20 30 40 50 0 20 40 60 80 100 120 pH Down (ml/cc) Waktu (s) Grafik Perbandingan Output pH Down Alat dengan Matlab Alat Matlab
dan Sensor suhu DS18B20 hasilnya ditampilkan pada LCD dan Blynk App. (2) Hasil pembacaan data suhu DS18B20 dan pH  4502C  sensor,  jika  dibandingkan  dengan  alat  ukur memiliki nilai yang cukup akurat dengan nilai error rata-rata 3.3% dan 1.79%. (3) Berdasarkan hasil pengujian pada fitur- fitur aplikasi, Aplikasi berhasil menjalankan fungsi-
fungsinya  dan  menampilkan  informasi  yang  sesuai  dengan data  nilai  sensor  suhu  dan  pH.  (4)  Berdasarkan  pengujian pada  aktuator  motor  pump  pH  up  dan  pH  down  berhasil dijalankan,  dengan  mengalirkan  larutan  pH  setiap  1  menit sekali dengan durasi 0-8 detik. Dan heater akuarium berhasil dijalankan  aktif/on  ketika  suhu  <31°C  dan  off  >31°C.  (5) Logika fuzzy berhasil diterapkan, Pengukuran Output (pH up, pH  down)  antara  Matlab  dengan  serial  monitor  terdapat selisih rata-rata 3,3 ml/cc. (6) Kontrol menaikkan pH 5,8 ke 6,6 membutuhkan waktu 17 menit. Dan menurunkan pH 7,8 ke 7,1 selama 9 menit.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Pemerintah  Pusat,  “Peraturan  Pemerintah  (PP)  No.  82  Tahun  2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air.” JDIH BPK RI, Jakarta, pp. 1–41, 2001.
[2]  E. E. Prasetiyo and O. Wahyunggoro, “Desain lampu lalu lintas adaptif dengan kendali Logika Fuzzy,” Tek. STTKD J. Tek. Elektron. Engine , vol. 2, no. 2, pp. 17–28, 2015.
[3]  J.  K.  Buttner,  “An  introduction  to  water  chemistry  in  freshwater aquaculture,” Aquac. Syst. Northeast (NRAC fact sheet) , no. 170, pp. 1–4, 1993.
[4]  D. Cline, “Water Quality in Aquacultur,” Extension
Foundation ,National  Institutr  of  Food  and  agriculture.  U.S. Department of Agricultural. 2019.
https://freshwater- aquaculture.extension.org/water-quality-in-aquaculture/.
Gambar 15. Hasil tampilan LCD.