Water Quality Controller for Cultivation of Vannamei Shrimp (Litopenaeus vannamei) in Wedoro Village, Glagah District, Lamongan Regency.
Annurfitri Febrianti 1 , Anis Miftachurrochmah 2* , Ammar Waliyudin Jannah 2 , Yudi Muliawan 1 , Albin Adyaksa Sabil 1 1 Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Universitas Brawijaya, Malang
2 Fakultas Ilmu Komputer Universitas Brawijaya, Malang.
* Coresponding author :
anismiftachurrochmah@gmail.com

## PENGANTAR
Sektor  perikanan  di  Indonesia  sangat potensial  dan  mempunyai  prospek  yang  besar, salah  satunya  adalah  usaha  budidaya  udang vannamei  (Litopenaeus vannamei).  Permintaan terhadap udang vannamei cukup tinggi di pasar lokal maupun internasional. Namun permintaan tersebut tidak dapat terpenuhi akibat ketersedian stok udang vannamei yang terbatas. Pengendalian  kualitas  air  kolam  menjadi  faktor penting  dalam  pelaksanaan  budidaya  udang
vannamei.  UKM  Mina  Kamal  di  Desa  Wedoro Kecamatan  Glagah,  Kabupaten  Lamongan, dalam  pengendalian  kualitas  air  dilakukan dengan  cara  pengukuran  parameter  suhu  dan pH  menggunakan  alat  konvensional  dengan data  hasil  ukur  yang  tidak  valid.  Hal  tersebut dapat  memungkinkan  terjadinya  kesalahan dalam  pengevaluasian  yang  berdampak  pada menurunnya hasil panen udang vannamei.
Kabupaten Lamongan merupakan salah satu produsen  udang  vannamei  terbesar  di  Jawa Timur.  Bersama  dengan  bandeng,  udang

## ABSTRACT
UKM Mina Kamal dalam sekali panen dapat menghasilkan udang vannamei sebanyak 750 kg- 1  ton  dengan  size  udang  80-90.  Namun  akhir-akhir  ini  mengalami  kegagalan  produksi.  Hal  ini disebabkan  karena  udang  vannamei  yang  dibudidayakan  sering  terkena  penyakit  seperti  WFD (White Feces Disease) yang membuat produksi tidak dapat tercapai maksimal. WFD disebabkan karena buruknya kualitas air dalam masa pemeliharaan. Kualitas air yang baik dan dalam kondisi parameter yang stabil menjadi  modal utama dalam keberhasilan budidaya udang.  Berdasarkan permasalahan  tersebut,  maka  mengembangkan  Pengontrol  kualitas  air  bagi  budidaya  udang vannamei merupakan alat untuk mengukur dan parameter kualitas air tambak udang vannamei dengan  basis  IOT  (Internet  of  Things)  sehingga  untuk  pengoperasian  alat  ini  dapat  dilakukan melalui  aplikasi  dalam  smartphone  ataupun  web.  Adapun  untuk  mekanisme  MS  IP  PRO  yaitu sensor   akan  suhu dan pH akan  melakukan pemindaian kemudian hasil tersebut akan tersimpan ke dalam database yang kemudian dapat dilihat melalui  aplikasi atau web dalam bentuk grafik. Dari hasil yang didapat setelah diterapkannya alat ini, terjadi peningkatan SR (Survival Rate) dari 63% menjadi 71% dengan padat tebar 100 ekor/m2 dan penyakit WFD (White Feces Disease) mulai  teratasi  dengan  indikator  berkurangnya  jumlah  feses  berwarna  putih  yang  terapung  di permukaan air kolam.

## KEYWORDS
IOT; pH; Suhu; Udang vannamei.
Article Number : 206-738-1-SM
Received : 2018-07-25 Accepted : 2019-04-23 Published : Volume : 05
Issue : 01 Mounth, Year June 2019 pp.848-854
vannamei  merupakan  komoditas  utama  di wilayah  ini.  Pada  tahun  2010,  produksi  udang vannamei mencapai 1,911 ton atau 52,99% dari total  produksi  perikanan  budidaya.  Pada  UKM Mina  Kamal  setidaknya  dalam  sekali  panen dapat menghasilkan udang vannamei sebanyak 750  kg  -  1  ton  dengan  size  udang  80-90. Penyebaran  yang  cepat  dari  usaha  budidaya udang  vannamei  disebabkan  oleh  beberapa faktor, diantaranya adalah reproduksi yang lebih cepat  dari  udang  windu.  Udang  vannamei  juga memiliki daya tahan lebih kuat dari udang windu, dan  dapat  dibudidayakan  dengan  kepadatan biomassa yang lebih tinggi [1, 2].
Permasalahan  utama  yang  dialami  yaitu kegagalan  produksi  udang  vannamei  akibat buruknya kualitas air selama masa pemeliharaan,  terutama  pada  tambak  intensif. Padat  tebar  yang  tinggi  dan  pemberian  pakan yang banyak dapat menurunkan kondisi kualitas air.  Pengukuran  parameter  yang  tidak  teratur dengan  alat  ukur  yang  tidak  terstandar menghasilkan  nilai  parameter  yang  tidak  valid. Kualitas  air  yang  buruk  mengakibatkan  udang vannamei  berpotensi  terserang  penyakit.  Di UKM  Mina  Kamal,  udang  vannamei  yang dibudidayakan  sering  terjangkit  penyakit  Berak Putih (White Feces Desease) yang menyebabkan  nafsu  makan  udang  menurun sehingga berdampak pada pertumbuhan udang vannamei yang lambat, jika dibiarkan penyakit ini dapat  berpotensi  kematian  pada  budidaya udang  vannamei.  Untuk  itu  diperlukan  solusi yang  tepat  guna  mengatasi  permasalahan tersebut.
Teknologi  pengontrol  air  tambak  yang diterapkan  merupakan  teknologi  budidaya udang  vannamei  berbasis  system  Internet  of Things (IOT) yang mampu membatu pembudidaya  udang  vannamei  dengan  cara monitoring  kualitas  air  dengan  keluaran  data yang valid. Alat  ini menggunakan arduino yang terhubung  dengan 2  sensor  yaitu  suhu  dan  pH yang  dapat  memonitoring  kualitas  perairan sehingga  berada  pada  kondisi  yang  stabil  dan optimum.  Alat  ini  bekerja  secara  otomatis  dan saling  terintegrasi.  Jika  sistem  diaktifkan  alat
akan  mengukur  parameter  dalam  kolam  pada waktu  yang  telah  diatur  sebelumnya  kemudian menampilkan hasil pengukuran berupa tampilan grafik  serta  nilai  pH  dan  suhu  pada  masing- masing  waktu  yang  telah  ditentukan.  Alat  ini memudahkan  pembudidaya  udang  vannamei yang  memiliki  kolam  luas  serta  lebih  dari  satu dengan  lokasi  yang  berbeda-beda  dalam mengontrol  kolam  budidayanya  tanpa  harus datang ke lokasi kolam. Data hasil pengukuran tersebut  ditampilkan  pada  web  yang  kemudian dapat  diakses  menggunakan  smartphone. Dengan  fitur  yang  disajikan  oleh  MS  IP  PRO, pembudidaya udang mampu memantau kesehatan kolam dan udang dengan smartphone  nya.  Data  hasil  pengukuran  akan tersimpan  rapi  yang  berguna  sebagai  bahan evaluasi serta acuan untuk melakukan budidaya udang vannamei berikutnya [3, 4].

## BAHAN DAN METODE

## Waktu dan Tempat
Alat  pengontrol  kualitas  air  ini  diterapkan pada tanggal 27 Mei 2018 di UKM Mina Kamal, Desa  Wedoro,  Kecamatan  Glagah,  Kabupaten Lamongan.

## Alat dan Bahan
Sensor  Ph  meter  kit,  sensor  digital temperature  DS18B20,  kabel,  rumah  alat, ethernet shield, arduino uno R3, relay module 2 channel 5V dan AC adaptor 5V.

## Prosedur Kerja Alat
Mekanisme  kerja  alat  ini  dibangun  dengan menggunakan beberapa komponen yang saling terhubung  antara  satu  dengan  yang  lainnya, yaitu dengan menghubungkan sensor pengukur suhu, sensor pengukur pH, relay sumber listrik, ethernet ke arduino. Alat-alat tersebut dipasang di  dalam  kotak  yang  berbahan  akrilik.  Kotak tersebut  berfungsi  sebagai  rumah  dari  alat. Sedangkan  sensor  suhu  dan  sensor  pH diletakkan di dalam tambak [5].
Setelah  semua  alat  terpasang,  kemudian diberikan  sumber  daya  yang  membuat  arduino
sebagai  komputer  mini  dapat  bekerja.  Adapun perintah arduino adalah sebagai berikut :
1.  Membaca  data  berupa  suhu  air,  dan  pH  air dengan menggunakan sensor. Setelah data diterima  oleh  arduino,  data  diproses  sesuai paramater  yang  sudah  ditentukan  dengan beberapa  kondisi.  Kondisi  pertama,  jika pembacaan  sensor  pH  air  tidak  sama dengan  7  sampai  8,5  maka  arduino memberikan perintah kepada pompa air agar menyala dan pompa air tersebut memindahkan air dari tempat penampungan air (tandon) ke tambak udang dengan tujuan untuk menstabilkan  pH  air,  selama  air  diisi, arduino tetap mengolah data dari sensor pH. Jika pH air sudah berada pada parameter pH 7  sampai  8,5  maka  pompa  air  akan  mati. Kondisi kedua, jika pembacaan sensor suhu air tidak sama dengan 28 sampai 31oC maka arduino  memberikan  perintah  kepada  kincir air agar menyala. Kincir air tersebut berputar dengan tujuan untuk menstabilkan suhu air. Selama  kincir  berputar,  arduino  tetap mengolah  data  dari  sensor  suhu,  apabila suhu air sudah berada pada parameter 28oC sampai 31oC maka kincir air mati.
2.  Setiap  keadaan  air  dari  tambak  dapat dimonitoring dari web interfaces dan aplikasi di  android.  Untuk  dapat  terkoneksi  ke jaringan internet, digunakan Modul Ethernet Shield dan  untuk  menampung  data  yang dikirim  dari  sensor  menggunakan  aplikasi database MySQL  yang  disimpan  pada  web server . Data pada database kemudian dapat dilihat dari web client . Di dalam penggunaanya,  sistem  monitoring  ini  dapat dijalankan secara fleksibel dengan menggunakan mobile android  ataupun  PC dekstop  selama  perangkat  tersebut  bisa terhubung dengan jaringan internet.

## HASIL DAN DISKUSI

## Alat Dan Spesifikasi
Perancangan pembuatan alat yang pertama dilakukan yaitu pembuatan alat secara
fisik/hardware  dengan  menyiapkan  komponen- komponen  diantaranya  sensor  pengukur  suhu, sensor  pengukur  pH,  relay  sumber  listrik, ethernet, dan nodemcu  esp8266.  Komponen- komponen  tersebut  dikonfigurasi  satu  persatu dan disusun menjadi satu rangkaian yang padu. Dilakukan konfigurasi secara menyeluruh ketika komponen  tersebut  telah  tersusun.  Tahap selanjutnya  dengan  membuat  codingan  untuk rangkaian komponen agar dapat bekerja sesuai perintah  sistem  yang  diinginkan.  Perancangan alat  yang  kedua  yaitu  pembuatan  software diantaranya  pembuatan  aplikasi,  web,  dan database . Pada tahap akhir dilakukan uji fungsi alat  untuk  mengetahui  bahwa  alat  sudah berfungsi  dan  sudah  saling  terintegrasi  sesuai sistem yang telah diprogaram sebelumnya.

## Gambar 1. Alat Pengontrol Kualitas Air yang Diterapkan di Desa Wedoro
Spesifikasi  pada  alat  MS  IP  PRO  adalah sebagai berikut :
1.  TEGANGAN PENDINGIN 1,2 V
2.  DIMENSI  ALAT  :  tebal  33  mm,  panjang 25,6 cm, lebar 20 cm, tinggi muka 20 cm, tinggi  bagian  belakang  23  cm,  panjang atap 30 cm, lebar atap 28 cm, dan tinggi kaki penyangga 120 cm.
3.  Menggunakan MIKROPROSESOR
NODEMCU V3 dengan spesifikasi :
- Mikrokontroller ESP8266
- Clock Speed 40/26/24 MHz
- Ukuran Board 57 mm x 30 mm
- WiFi IEEE 802.11 b/g/n
- Tegangan Input 3.3 ~ 5 V
- Frekuensi 2.4 GHz –22,5 Ghz
- GPIO 13 PIN
- USB Port Micro USB
- Kanal PWM 10 Kanal
- Card Reader Tidak Ada
- 10 bit ADC Pin 1 Pin
- Flash Memory 4 MB
- USB to Serial Converter CH340G
4.  Sensor  pH  meter  (SKU:  SEN0161) dengan spesifikasi :
- Module Power 5 V - Respon Time:≤1min
- pH Meansuring Range: 0-14
- pH Sensor with BNC Connector
- Meansuring Temperature: 0-60 - pH 2.0 Interface (3 Foot Patch)
- Accurancy: ±0,1 pH (25 Ԩ )
- Gain Adjustment Potentiometer
- Circuit Board Size: 43mmx32mm      - Power Indicator LED
5.  Sensor suhu DS18b20 spesifikasi :
- Power Supply Range: 3.0V ke 5.5V
- Rentang  Suhu  Operasional:  -55°C sampai +125°C
- Output  Utama  :  Red  (VCC),  Black (GND), Kuning (DATA)
- Panjang kabel: 100 cm
- Ukuran tube Stainless Steel: 6x45mm.
6.  Relay 2 Channel 5 V.

## Uji Fungsi Alat
Alat yang telah terakit dan fungsi serta cara kerja yang sudah saling terintegrasi dengan baik kemudian  kami  uji  terapkan  pada  salah  satu kolam  ikan  yang  terdapat  dalam  Laboratorium Budidaya  Ikani  Divisi  Reproduksi  Ikan  Fakultas Perikanan  dan  Ilmu  Kelautan  Universitas Brawijaya. Pada uji fungsi alat ini menggunakan perlakuan dimana suhu dan pH air dibuat  lebih tinggi  dan  rendah.  Untuk  pengkondisian  air bersuhu  tinggi  menggunakan  air  panas  dan
pengkondisian  air  bersuhu  rendah  dengan menggunakan  air  yang  diberikan  es  batu. Sedangkan  untuk  pH  kami  menggunakan larutan  Buffer  dengan  pH  4,7,  dan  9.  Dengan hasil yaitu alat dapat membaca hasil pemindaian dari  2  sensor  yang  kemudian  hasil  dari pemindaian sensor suhu dan pH tersebut dapat muncul atau terbaca di aplikasi smartphone dan web secara real-time dalam  hitungan  detik. Sedangkan  untuk  perlakuan  penanganan  dari hasil  pembacaan  parameter  yang  berupa penggerak  turbin  dan  pompa  air  saat  uji  fungsi kami  gantikan  dengan  2  bohlam  dimana fungsinya  tetap  sama  yaitu  bohlam  yang menyala  menandakan  penggerak  turbin/pompa air  yang  juga  menyala  saat  keadaan  suhu/pH tidak  dalam  rentang  optimum  begitu  pula sebaliknya [6].

## Sosialisasi Alat pada UKM MINA KAMAL
Sosialisasi alat ini menyampaikan penjelasan  diantaranya  mengenai  sistem  kerja alat,  petunjuk  pengoperasian  alat,  petunjuk penggunaan  aplikasi/ web ,  petunjuk  keamanan dan  perawatan  alat.  Dalam  sosialisasi  ini  kami memberikan buku petunjuk penggunaan/ panduan  untuk  mempermudah  petambak  saat ingin  mengoperasikan  alat  maupun  menangani masalah yang terjadi saat alat ini diterapkan [7, 8].  Selain  itu  dalam  sosialisasi  juga  diberikan penjelasan  mengenai  kebermanfaatan  alat  ini dalam  proses  budidaya  udang  vannamei  pada kolam.  Dalam  sosialisasi  ini  untuk  tercapainya kesepahaman antara petambak sehingga meminimalisir terjadinya kesalahpahaman dengan begitu program ini bisa berjalan dengan baik  dan  dapat  membantu  petambak  dalam mencapai keberhasilan budidaya udang vannamei ditandai dengan berkurangnya masalah-masalah  terkait  kualitas  air  seperti penyebaran penyakit, dengan begitu hasil panen udang  vannamei  dapat  meningkat.  Pihak petambak  turut  aktif  dengan  bertanya  dan menanggapi  setiap  bahasan  yang  disampaikan serta  mencoba  untuk  mengoperasikan  alat secara  mandiri  setelah  sosialisasi  selesai dilakukan.

## Penerapan Alat di Desa Wedoro
Rumah  alat  dari  pengontrol  kualitas  air  ini diletakkan pada gubuk milik mitra yang berada di tengah-tengah  lingkungan  kolam  budidaya. Sedangkan  sensor  suhu  dan  pH  diletakkan terendam ditengah-tengah kolam dengan dihubungkan kabel sepanjang 15 meter. Setelah itu  menghubungkan  tombol  power  turbin  dan pompa  air  pada  stop  kontak  yang  telah terprogram    pada  alat.  Kemudian  dilakukan penginstalan  aplikasi  MS  IP  PRO  pada smartphone milik petambak. Dilakukan pembuatan  akun  yang  dibutuhkan  mitra  untuk dapat  masuk  pada  aplikasi  MS  IP  PRO.  Login pada  aplikasi  untuk  monitoring  pertama  kali. Fungsi  alat  dikatakan  berjalan  dengan  baik diukur  dari  hasil  data  yang  dapat  muncul  di aplikasi  atau web dan  alat  dapat  melakukan penanganan sesuai sistem yang telah diprogramkan.

## Pemantauan Kinerja Alat
Pemantauan  tingkat  kualitas  air  dilakukan petambak melalui aplikasi yang tepasang dalam smartphone .  Dalam  hal  ini  petambak  sering melakukan  monitoring  pada  kolam  budidaya nya,  dalam  seminggu  setidaknya  4-5  kali terdapat notifikasi yang menunjukkan terjadinya kenaikan  suhu  dan  penurunan  pH.  Petambak melakukan penanganan secara langsung dengan menyalakan  turbin  serta  penambahkan kapur pada kolamnya. Sedangkan pemantauan juga  kami  lakukan  di  Malang  dengan  cara melihat dari aplikasi MS IP PRO yang terpasang pada smartphone masing-masing anggota. Kami juga  menjalin    komunikasi  secara  intens  dan berkala  dengan  mitra  kami  melalui  aplikasi WhatsApp untuk  mengetahui  perkembangan alat  dan  udang  vannamei  yang  dibudidayakan serta  berkonsultasi  ketika  terjadi trouble (masalah) pada alat saat penerapan dilakukan. Hasil  pengukuran  parameter  suhu  dan  pH secara real-time akan  dapat  diketahui  dari database yang  tersimpan.  Pengukuran  akan dilakukan  setiap  waktu  dan  hasil  data  tersaji
berupa  angka  dalam  bentuk  grafik  dengan satuan  detik.  Jadi  jika  diperhitungkan  dalam waktu  1  jam  telah  tersaji  data  sebanyak  3600 yang tersimpan dalam database . Dari pemantauan  selama  30  hari  diketahui  bahwa baik  suhu  maupun  pH  pada  kolam  cenderung fluktuatif. Tingkat fluktuatif suhu terjadi saat pagi hari  menjelang  siang  dan  sore  menjelang malam.  Sedangkan  untuk  pH  cenderung  stabil dalam  suasana  basa  hal  ini  dikarenakan Lamongan merupakan daerah berkapur sehingga  sangat  mempengaruhi  keadaan  dari sumber  airnya.  Namun  dalam  beberapa  waktu pH dalam kolam mengalami fluktuasi dari nilai 6 sampai  8  tetapi  hal  tersebut  tidak  sampai bertahan lama hanya dalam hitungan menit saja hal  ini  dikarenakan  cuaca  pada  saat  itu  sangat terik sehingga banyak mengurangi debit air yang terdapat  dalam  kolam  sehingga  pH  kolam menjadi asam. Untuk itu penanganan dilakukan dengan penambahan air dan sedikit penambahan kapur.
Perbandingan Sebelum dan Sesudah

## Penerapan Alat
Hasil  nyata  manfaat  yang  dirasakan petambak serta perubahan yang terjadi selama penerapan alat dapat dilihat pada table 1.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  pembahasan  di  atas  dapat disimpulkan bahwa pengontrol kualitas air yang diterapkan  lebih  efektif  dan  efisien,  serta memberikan banyak manfaat untuk pembudidaya  udang vannamei lainnya.  Alat  ini mengatasi  masalah  dalam  kontrol  kualitas  air yang  kurang  efektif.  Harapan  kedepan  dalam pelaksanaan  adalah  pembudidaya  tidak  lagi kerepotan dalam kegiatan  budidaya  khususnya dalam  pengendalian  kualitas  air.  Sehingga semakin banyaknya pembudidaya udang vannamei yang  dapat  menjadikan  Indonesia sebagai  poros  dalam  kegiatan  budidaya  udang vannamei di  dunia  dan  dapat  meningkatkan produksi ekspor udang vannamei .
Tabel 1. Perbandingan Sebelum dan Sesudah Penerapan Alat Indikator Sebelum Penerapan Sesudah Penerapan Waktu pengukuran kualitas air 3  menit  untuk  masing-masih parameter Data hasil tersaji dalam hitungan detik Waktu  penanganan ketika  kualitas  air dalam keadaan tidak optimal Menunggu ketika tingkat kematian  pada  udang  sudah banyak Penanganan langsung  dilakukan seketika itu juga saat notifikasi  data  menunjukan  pada  rentang  yang  tidak optimum Efisiensi Cukup  menguras  waktu  untuk mengukur satu persatu parameter  kualitas  air  dan mencatatnya serta harus berada di lokasi saat pengukuran dilakukan Pengukuran dapat dilakukan tanpa mitra harus berada di lokasi dan hasil dapat langsung dilihat dan tersimpan dalam database. Tingkat Survival Rate (SR) udang vannamei 63 % 71 % Penyakit WFD (white Feces Disease) Positif  terjangkit  WFD  (white Feces Disease) diketahui dengan adanya feces berwarna putih yang mengapung di permukaan dalam jumlah yang banyak dan nafsu  makan  udang  vannamei menurun Penyakit WFD (white Feces Disease) mulai mengalami penurunan diketahui dengan feces berwarna putih yang mengapung di permukaan dalam jumlah sedikit bahkan tidak  ada  sama  sekali  dan  nafsu  makan  udang  mulai membaik

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penerapan  alat  ini  disponsori  oleh  Program Kreativitas Mahasiswa bidang Penerapan Teknologi  2018  yang  diselenggarakan  oleh KEMENRISTEK DIKTI.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Amri, K. dan I. Kanna. 2008. Budidaya Udang
Vannamei  Secara  Itensif,  Semi intensif,  dan  Tradisional.  PT.
Gramedia  Pustaka  Utama  : Jakarta.
[2 ] Andriyanto, F., A. Efani dan Harsukoriniwati.
2014. Analisis faktor-faktor produk usaha pembesaran udang vannamei (Litopenaeus vannamei) di Kecamatan Paciran Kabupaten Lamongan Jawa Timur.  Jurnal  ESCOFIM.  1  (1)  : 82-96.
[3] Arsad,S.,  A.  Afandy.,  A.  P.  Purwadhi.,  B. Maya.,  D.  K.  Saputra  dan  N.  R. Buwono.  .2017.  Studi  kegiatan budidaya  pembesaran  udang vaname (Litopenaeus Vannamei) dengan penerapan sistem pemeliharaan  berbeda.  Jurnal Ilmiah  Perikanan  dan  Kelautan.
Hlm. 2085-5842.
[4] Haryanto, E. V. 2012. Sistem Operasi Konsep dan Teori. Yogyakarta: Andi.
[5] Ichwan,  M.  2013.  Pembangunan  prototipe sistem. Jurnal Informatika. 4 : 33- 36.
[6] Kordi,  M.G.H  dan  A.B.  Tancung.  2007. Pengelolaan  Kualitas  Air  dalam Budidaya Perairan. Rineka Cipta : Jakarta.
[7] Suprapto.  2005.  Petunjuk  Teknis  Budidaya Udang  Vannamei.  CV  Biorta  : Bandar Lampung.
[8] Wang, C., Daneshmand, M., Dohler, M., Mao, X., Hu, R. Q., & Wang, H. 2013. Guest  editorial-special  issue  on internet of things (IoT) : architecture, protocols and services.  IEEE  Sensors  Journal. 13 (10). 3505 –3508.