Vol. 5 No. 1 (April 2021)

## PENGEMBANGAN PERANGKAT IoT MONITORING KUALITAS UDARA DALAM RUANGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER BERBASIS ANDROID
Nogar Silitonga * , Yuniman Telaumbanua, Harlen Gilbert Simanullang Teknik Informatika, Universitas Methodist Indonesia, Medan, Indonesia Email: nogarsilitonga@gmail.com
DOI: https://doi.org/10.46880/jmika.Vol5No1.pp81-85

## ABSTRACT
Air quality in a room is a problem that needs to be considered because it can affect human health. Therefore, we need a system that can monitor LPG, CO2, and cigarette smoke levels to determine the value of air quality levels in a room. Air pollution levels can be measured with the MQ-2 sensor to detect levels and an Android-based application  as  an  information  viewer.  This  study  aims  to  build  a  monitoring  application  for  LPG,  CO2,  and cigarette  smoke  levels  based  on  the  wireless  ESP8266  sensor  network  in  the  room.  The  level  monitoring application  is  built  with  the  Java  programming  language,  Firebase,  and  Arduino  software.  The  application development stage includes analysis, system design, implementation, and testing. The level monitoring application that is made can display the results of monitoring data. So those users can find out the measurement data of a level that is in a room with a series of sensors used. The result is research on the use of this device can be used as a tool to monitor air quality in a room.
Keyword: ATMega328 Microcontroller, MQ-2 Sensor, Arduino IDE, Wireless ESP8266.

## ABSTRAK
Kualitas  udara  dalam  suatu  ruangan  merupakan  masalah  yang  perlu  diperhatikan  karena  dapat  mempengaruhi kesehatan manusia. Oleh karena itu, diperlukan suatu sistem yang dapat memonitoring kadar LPG, CO2, dan asap rokok untuk mengetahui nilai kadar kualitas udara pada suatu ruangan. Tingkat polusi udara dapat diukur dengan sensor MQ-2 untuk mendeteksi tingkat dan aplikasi berbasis Android sebagai penampil informasi. Penelitian ini bertujuan  untuk  membangun  aplikasi  monitoring  kadar  LPG,  CO2,  dan  asap  rokok  berbasis  jaringan  sensor wireless  ESP8266  di  dalam  ruangan.  Aplikasi  monitoring  level  dibangun  dengan  bahasa  pemrograman  Java, Firebase,  dan  software  Arduino.  Tahap  pengembangan  aplikasi  meliputi  analisis,  perancangan  sistem, implementasi, dan pengujian. Aplikasi monitoring level yang dibuat dapat menampilkan hasil data monitoring. Sehingga pengguna dapat mengetahui data pengukuran suatu level yang ada pada suatu ruangan dengan rangkaian sensor yang digunakan. Hasil penelitian penggunaan alat ini dapat digunakan sebagai alat untuk memantau kualitas udara dalam suatu ruangan.
Kata Kunci: Mikrokontroler ATMega328, Sensor MQ-2, Arduino IDE, Wireless ESP8266

## PENDAHULUAN
Dalam  kehidupan  sehari-hari  banyak  aktivitas yang  dilakukan  didalam  suatu  ruangan  tertentu  agar memberikan  kenyamanan  untuk  diri  sendiri.  Dimana faktor yang mempengaruhi kenyamanan pada ruangan adalah  suhu  dan  kelembaban  udara.  Udara mengandung  oksigen  yang  dibutuhkan  untuk keberlangsungan  hidup.  Namun  selain  oksigen, terdapat  beberapa  zat  lainnya  yang  terdapat  di  udara seperti  karbon  monoksida,  karbon  dioksida, formaldehid,  jamur,  virus,  bakteri,  debu  dan sebagainya. Oksigen di dalam maupun di luar ruangan dapat  terkontaminasi  dengan  zat-zat  yang  berbahaya bagi kesehatan. Dalam kasus tertentu kadar zat tersebut
masih dapat dinetralisir namun  jika  melampaui  batas normal  maka  dapat  mengganggu  kesehatan  tubuh (Raharjo,  2009).  World  Health  Organization  (WHO) menyatakan  bahwa  terdapat  zat  berbahaya  yang berasal dari bangunan, material konstruksi, peralatan, proses  pembakaran  atau  pemanasan  dapat  memicu masalah  Kesehatan  (World  Health  Organization, 2014).  Meningkatnya  aktivitas  manusia  memicu masalah pencemaran udara, sehingga dibutuhkan suatu solusi yang dapat menurunkan gangguan pencemaran udara. Pada saat tertentu manusia dapat memperkirakan  jika  udara  berada  pada level normal atau  tidak  dengan  menggunakan  indera.  Tetapi dibutuhkan  suatu  alat  berupa  perangkat  keras  yang
dapat  memantau  kelembaban  udara  secara real  time agar mendapatkan data mengenai kualitas udara.
Oleh karena itu, pemantauan terhadap tingkat kualitas udara melalui Smartphone sangat  dibutuhkan sehingga  informasi  mengenai  kualitas  udara  dapat diakses  dengan  mudah  oleh  penggunanya  untuk memperoleh informasi mengenai kualitas udara.

## TINJAUAN PUSTAKA
Beberapa  referensi  penelitian  yang  digunakan oleh  penulis  dalam  penelitian  ini  diantaranya monitoring kebocoran gas menggunakan microcontroller  Arduino  dan  esp8266  berbasi  IoT dimana  alat  yang  dibangun  dapat  mendeteksi kebocoran  gas  secara  efektif  (Roihan,  Permana,  & Mila,  2016),  penerapan  IoT  pada  monitoring  infus dengan  tingak  kesalahan  yang  kecil  (2,46%)  dalam mendeteksi  volume  infus  pada  penggujiannya (Sasmoko & Wicaksono, 2017) dan monitoring tangki SPBU  berbasis  IoT  yang  dapat  mengirimkan  kondisi tangki dan menyalakan alarm pada tingkat tangki yang kosong (Sorongan, Hidayati, & Priyono, 2018).

## METODE PENELITIAN
Pada  awal  perancangan  sistem  perangkat  IoT yakni  dengan  melakukan  perancangan  model  yang akan  dibangun.  Sistem  yang  akan  dibangun menggunakan  Arduino  Uno  dengan  Mikrokontroller Atmega  328  sebagai  modul  utama,  dengan tambahan modul  wifi  ESP8266  sebagai  penghubung  antara Arduino  Uno  dengan  perangkat  Android  pengguna. Data  yang  di-terima  oleh  perangkat  akan dikirim melalui  wifi  untuk  kemudian  di-tampilkan  pada perangkat Android berupa aplikasi sebagai monitoring kondisi udara di sekitar.
Sedangkan  sensor  MQ–2  berfungsi  sebagai penerima input untuk mendeteksi gas yang berada pada daerah sekitar dengan range tertentu yang akan  diukur dari  ppm  ( part  per  million ).  Sensor  tersebut  dapat mendeteksi  konsentrasi  gas  yang  terdapat  pada  udara yang memiliki karakter mudah terbakar diudara mulai dari  300  –  10.000  ppm.  Setelah  gas  terdeteksi oleh sensor,  maka  selanjutnya  sensor  akan  mengirim informasi  (input)  kepada  Arduino  Uno  kemudian informasi  yang  telah  di-olah  akan  di-kirim  ke smartphone pengguna  melalui  modul  Wifi ESP8266. Data  yang  diterima  pengguna  berupa  informasi konsentrasi gas di udara ( part per million ) yang berguna sebagai monitoring udara di sekitar perangkat IoT.
Data  yang  dikirim  akan  ditampilkan  pada perangkat  Android  berupa  aplikasi  yang  dapat  di- installkan.

## PERANCANGAN SISTEM
Perancangan  sistem  merupakan  gambaran  dari beberapai  rangkaian  aktivitas  yang  digambarkan secara  rinci  bagaimana  sistem  akan  berjalan, merancang  detail  dan  rincian  dari  sistem  yang  akan dibuat  sehingga  sistem  dapat  menyesuaikan  dengan requirement yang  sudah  ditetapkan  dalam  tahap analisa sistem. Pada perangkat keras, terdapat beberapa modul yaitu sensor MQ-2, ATMega328, objek kendali dan output sistem.  Sensor  MQ  -2  sebagai input yang berisi  nilai  dari  konsentrasi  udara di  sekitar  yang kemudian  informasi  tersebut  dikirim ke  perangkat Arduino Uno.
Informasi  kualitas  diterima  oleh  sensor  MQ-2 berupa  nilai float ,  kemudian  nilai  yang  telah  dibaca oleh  Arduino  akan  dikirim  ke  perangkat  Android dengan  menggunakan  modul  Wifi  ESP8266.  Setelah perangkat  terdeteksi,  Android  pengguna  akan menerima  informasi  yang  akan  ditampilkan  pada perangkat  Android  dengan  tampilan  yang  interaktif. Jika  nilai  yang  diterima  dari  sensor  masih  berada dibawah ambang batas ( threshold ) maka informasi dari sensor  akan  menghasilkan  kualitas  udara  baik, sebaliknya  jika  nilai  yang  diterima  dari  sensor melewati  ambang  batas  ( threshold )  maka  akan menghasilkan  kualitas  udara  berbahaya  dan  akan mengirimkan umpan balik ( feedback ) kepada alat agar mengaktifkan kipas untuk membuat udara yang berada pada  area  sekitar  ruangan.  Model  perancangan perangkat monitoring kualitas udara dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Model Perancangan Monitoring Kualitas Udara

## Use-Case Diagram
Perancangan use-case diagram untuk monitoring udara ditampilkan pada gambar 2 berikut:
Vol. 5 No. 1 (April 2021)
ISSN: 2620-4339 (media online)
Gambar 2 . Use-Case Diagram Monitoring Udara
Flowchart Sistem Flowchat  dari  sistem  pada  aplikasi  monitoring udara ditampilkan pada gambar 3 berikut

## Entity Relationship Diagram (ERD)
Perancangan  entity  relationship  diagram  pada aplikasi monitoring udara ditampilkan pada gambar 3 berikut
Gambar 3. ERD Monitoring Udara

## IMPLEMENTASI
Tampilan Halaman Utama
Berikut ini merupakan tampilan halaman utama dari aplikasi monitoring kualitas udara:
Gambar 5. Tampilan Halaman Utama
Vol. 5 No. 1 (April 2021)

## Tampilan Monitoring
Tampilan monitoring pada aplikasi android dapat dilihat pada gambar 6 berikut:
Gambar 6. Tampilan Monitoring

## Skema Pengujian Sistem
Dalam pengujian saat mendeteksi LPG, CO, Asap Rokok dilakukan 10 pengujian. Percobaan dilakukan dalam sehari dengan perubahan waktu per 5 detik. Hasil pengujian dapat dilihat pada table 1 berikut:
Tabel 1. Pengujian Mendeteksi Kualitas Udara Waktu LPG (ppm) CO (ppm) Asap Rokok (ppm) Kondisi GET / update : 1 16.34.01 10 112 49 Udara bersih GET / update : 2 16.34.24 33 3 3 Udara bersih GET / update : 3 16.34.48 7 59 28 Udara bersih GET / update : 4 16.35.12 2 15 10 Udara bersih GET / update : 5 16.35.36 1 7 6 Udara bersih GET / update : 6 16.36.00 1 8 6 Udara bersih GET / update : 7 16.36.24 1 8 6 Udara bersih GET / update : 8 16.36.48 2 12 8 Udara bersih GET / update : 9 16.37.13 1 8 6 Udara bersih GET / update : 10 16.37.37 0 3 3 Udara bersih KESIMPULAN Dari  perancangan  dan  pengujian  yang  telah dilakukan maka peneliti dapat menyimpulkan beberapa hal, diantaranya:
1. Dalam  membangun  aplikasi  monitoring  kualitas udara  berbasis Internet  of  Things penulis menggunakan Wireless  Fidelity ESP8266  sebagai pengolah data kadar gas berbahaya yang disimpan
ke firebase .  Penggunaan Wireless  Fidelity ESP8266 sebagai Internet of Things memudahkan dalam  melakukan  instalasi  perangkat,  karena Wireless  Fidelity ESP8266  sudah  terdapat  modul wifi yang berfungsi sebagai penghubung    perangkat mikrokontroller dengan internet.
2. Cara  kerja  keseluruhan  alat,  alat  terpasang  pada sensor MQ-2 berfungsi sebagai inputan informasi terhadap gas pada ruangan yang kemudian inputan tersebut  disimpan  ke  dalam  database.  Data  yang terdapat  pada  database  dijadikan  sebagai monitoring setiap saat terhadap kondisi ruangan.
3. Dari  hasil  pengujian  aplikasi  monitoring  kualitas udara  berbasis Android ,  pengujian  fungsionalitas semua  fitur  aplikasi  monitoring  kualitas  udara berjalan  sesuai  yang  diharapkan. Pengujian  yang dilakukan  pada  suatu  ruangan  sudah  dapat menentukan  kondisi  udara  pada  ruangan  tersebut. Dari  hasil  uji  portabilitas  aplikasi  monitoring kualitas udara dapat berjalan di sistem android versi Oreo dan Pie .

## DAFTAR PUSTAKA
Raharjo, M. (2009). Dampak Pencemaran Udara pada Lingkungan dan Kesehatan Manusia . Universitas Diponegoro.
Roihan, A., Permana, A., & Mila, D. (2016). Monitoring kebocoran gas menggunakan mikrokontroler arduino uno dan esp8266 berbasis internet of things. Innovative Creative and Information Technology , 2 (2), 170–183.
Sasmoko, D., & Wicaksono, Y. A. (2017). Implementasi Penerapan Internet Of Things (Iot) Pada Monitoring Infus Menggunakan Esp
8266 Dan Web Untuk Berbagi Data. Jurnal
Ilmiah Informatika , 2 (1), 90–98.
Sorongan, E., Hidayati, Q., & Priyono, K. (2018). ThingSpeak sebagai Sistem Monitoring Tangki SPBU Berbasis Internet of Things. JTERA - Jurnal Teknologi Rekayasa , 3 (2), 219–224.
World Health Organization. (2014). WHO guidelines for indoor air quality: household fuel combustion . Genewa: World Health Organization.