## Rancang Bangun Sistem Monitoring Suhu, pH dan Kejernihan Air Pada Kolam Ikan Air Tawar Berbasis Internet Of Things (IoT)
Moch Ikhwan Khuluqil Adzim, Ishmed Javanas, Sigit Dwi Prakoso, Moch Pradipta Susilo Putra, Affan Bachri Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan
E-mail: Ishmedj@gmail.com, Sigitdw@gmail.com, KhuluqilA@gmail.com, moch.pradipta27@gmail.com,  affanbachri@unisla.ac.id
Abstract —  Air  tawar  yang  baik  sangat  penting  bagi makhluk hidup. Tingkat keasaman (pH), suhu, dan kejernihan air  merupakan  parameter  penentu  kualitas  air  tawar. Keasaman (pH) pada air penting untuk makhluk hidup karena bila  air  yang  dikonsumsi  memiliki  pH  yang  rendah  maka kebutuhan  dalam  tubuh  tidak  akan  terpenuhi  dengan maksimal.  Air  yang  baik  memiliki  nilai  pH  6,5  –  8,5 (Permenkes  RI,  nomor  907/MENKES/SK/VII/2002,  tentang, syarat  -  syarat  dan  pengawasan  kualitas  air  minum).  Sebagai pengontrol  sistem  deteksi  kondisi  air  digunakan  nodeMCU ESP8266  Amica  dengan  pertimbangan  memiliki  fitur  dasar yang cukup lengkap untuk suatu pemrosesan input dan output dan  kemampuan  untuk  mengirimkan  data  hasil  pengukuran sensor  ke  internet.  Data  yang  dibaca  oleh  mikrokontroller kemudian  digunakan  untuk  mengetahui  kualitas  air  tawar yang  digunakan  untuk  budidaya  ikan.  Kualitas  air  dipantau menggunakan Sensor Suhu, sensor pH, dan sensor kejernihan. Hasil  pembacaan  sensor  akan  dikirim  ke cloud dan  dapat diakses dimana saja dengan smartphone sehingga memudahkan  peternak  ikan  untuk  mengetahui  kualitas  air tawar yang ada di tambak tanpa harus mengecek langsung di lokasi tambak.
Kata  Kunci—Suhu,  pH,  Turbidity,  air  tawar,  Internet  of Thing

## I. P ENDAHULUAN
Hampir  70%  bagian  bumi  terdiri  dari  air,  Indonesia sebagai  Negara  maritim  dan  memiliki  sumber  air  yang melimpah.  Banyaknya  Industri  yang  ada  di  sekitar  kita menjadi  salah  satu  faktor  yang  menjadikan  air  enjadi  tidak berkualitas  Banyaknya  industri  ini  tentunya  menimbulkan dampak  baik  positif  maupun  negatif.  Disatu  sisi,  dampak positif  akan  meningkatkan  kesejahteraan  hidup  masyarakat dengan  serapan  tenaga  kerja  dan  peningkatan  pendapatan daerah,  tetapi  disisi  lain  juga  akan  menimbulkan  masalah yaitu terjadinya pencemaran lingkungan, terutama air. Tidak dapat  dipungkiri  lagi  air  merupakan  kebutuhan  pokok  bagi makhluk hidup terutama ikan.
Kondisi air tawar di Lamongan perlu mendapat perhatian khusus  mengingat  mayoritas  masyarakat  kabupaten Lamongan  adalah  petani  tambak,  sesuai  dengan  data Pemerintah daerah lamongan tahun 2020 bahwa luas area di Lamongan yang digunakan sebagai tambak adalah 20.487 Ha dengan produksi ikan 59.728 ton per tahun.
Air  yang  berkualitas  sangat  penting  bagi  budidaya  Ikan air  tawar.    kualitas  air  ditentukan  oleh  tiga  parameter; diantaranya:  parameter  Fisika,  Kimia  dan  Biologi.  Jika parameter  tersebut  terpenuhi  maka  bisa  dipastikan  kualitas airnya  juga  baik.  Parameter  fisika  mencakup  kejernihan, suhu dan kedalaman air.
Untuk  itu  dibuatlah  sistem  yang  mampu  untuk memonitor  suhu  dan  kejernihanan  air  yang  bisa  terpantau dari  jauh  secara  real  time  sehingga  memudahkan  petani dalam memantau kualitas air dengan mudah dan cepat guna peningkatan kualitas dan kuantitas budidaya ikan.

## II. B AHAN DAN M ETODE
Tahap-tahap dalam penelitian secara garis besar meliputi: 1. Tahap Studi Pustaka
Studi pustaka  ini diambil dari  beberapa referensi  seperti dari jurnal-jurnal dan beberapa buku yang digunakan sebagai dasar  untuk  mengolah  data  yang  ada.  Studi  pustaka  tugas akhir ini meliputi hal-hal sebagai berikut:
a. Studi sistem operasi mikrokontroler NodeMCU ESP3288 Amica
b. Studi sistem Sensor Suhu DS18B20
c. Studi sistem Sensor pH 4502C
d. Studi sistem Sensor Kejernihan Air
e. Studi sistem IoT
2. Tahap perancangan dan pembuatan perangkat keras
Perencanaan  pembuatan  alat  ini  disesuaikan  dengan fungsi komponen-komponen yang akan digunakan sehingga siap untuk direalisasikan.
3. Tahap perancangan dan pembuatan perangkat lunak Pengujian  perangkat  penyusun  sistem  yang  sudah dirancang,  yaitu  perangkat  keras  dan  perangkat  lunak sebelum diintegrasikan menjadi sistem keseluruhan.
4. Integrasi sistem Mengintegrasikan perangkat penyusun sistem yang sudah dirancang,  yaitu  perangkat  keras  dan  perangkat  lunak menjadi sistem keseluruhan.
5. Tahap pengujian dan analisa sistem Menguji sistem yang telah terintegrasi secara menyeluruh untuk selanjutnya dilakukan analisa sesuai dengan fungsinya.
Gambar 1.1 Rangkaian Alat

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
3.1. Pengujian Sensor  Suhu DS 18B20
Pada  Pengujian  ini  akan  dilakukan  dengan  mengunakan sensor  suhu  DS18B20  dilakukan  untuk  melihat  keakuratan hasil pembacaan suhu dari  sensor suhu DS18B20.
Gambar 3.1 pengujian sensor suhu DS18B20 Alat Dan Bahan Pengujian Sensor  DS18B20 a. Sensor suhu DS18B20
b. Laptop
c. Thermometer merek AVIC
tujuan pengujian sensor suhu DS18B20 dilakukan untuk mengetahui  kinerja  sensor   saat  digunakan dengan  berbagai kondisi air .
Hasil pengujian sensor suhu DS18B20 Pengujian  dilakukan  dengan  mengambil  sample  dari beberapa air yang memiliki parameter yang berbeda.
No Jenis Air Hasil Ukur Suhu Akurasi Avic DS18B20 1 Air garam 27.87˚ 27.87˚ 100% 2 waduk 27.31˚ 27.63˚ 98,84% 3 Galon isi ulang 29.19˚ 32˚ 90.62% 4 Aqua 28.80˚ 28.75˚ 99,82% 5 Sprit 26˚ 26.15˚ 99.61% 6 Teh nu green tea 25.30˚ 25.78˚ 98.17% 7 Kopi kapal api 26.56˚ 26.85˚ 98.81% 8 Yakult 25.45˚ 25.95˚ 98.03% 9 Pocari 27,10˚ 27,10˚ 100% 10 Pulpy Orange 25.56˚ 25.85˚ 98.81% T ABEL 3.1 H ASIL PENGUJIAN SENSOR DS18B20 Table  3.1  merupakan  hasil  pengujian  Sensor  DS18B20 sebagai pengujian suhu pada beberapa air. Pengujian Sensor DS18B20  dibuat  perbandingan  dengan  thermometer  merek Avic.  Tabel  pengujian  diatas  dapat  disimpulkan  rata-rata akurasi sensor suhu DS18B20 adalah 98,3%.
3.2. Pengujian Sensor  Turbidity (Kejernihan Air)
Tujuan  Pengujian  sensor  ini  adalah  untuk  mengukur keakuratan dari hasil pembacaan sensor Turbidity. Pengujian dilakukan dengan mengecek hasil dari pengujian kejernihan air.  Pengukuran  kejernihan  air  dilakukan  dengan  beberapa kali percobaan dan akan didapat data hasil uji alat.
Gambar 3.2.  Pengujian Sensor Turbidity Kejernihan  air  diukur  menggunakan  peralatan  optik khusus di laboratorium. Cahaya diarahkan melalui sampel air yang ingin diuji, dan jumlah cahaya yang tersebar diukur.
Nephelometric  Turbidity  Unit  (NTU)  adalah  satuan kejernihan  air,  yang  tersedia  dalam  beberapa  variasi. Semakin besar hamburan cahaya, semakin tinggi kekeruhan. Nilai  kekeruhan  yang  rendah  menunjukkan  kejernihan  air yang tinggi,  demikian juga sebaliknya.
Untuk  mendeteksi  kualitas air  dengan  mengukur  tingkat kejernihan  bisa  menggunakan  Sensor  Gravitasi  Arduino Turbidity  dari  DfRobot.  Sistem  kerja  sensor  Ini menggunakan  cahaya  untuk  mendeteksi  partikel  tersuspensi dalam  air  dengan  mengukur  transmisi  cahaya  dan  tingkat hamburan,  yang  berubah  dengan  jumlah  total  padatan tersuspensi  (TSS)  dalam  air.  Dengan  meningkatnya  TTS maka tingkat kekeruhan cairan meningkat.
Keluaran sinyal sensor cair ini menyediakan mode  sinyal analog  dan  sinyal  digital.  Ambang  dapat  disesuaikan  saat dalam  mode  sinyal  digital.  Dapat  dipilih  sesuai  kebutuhan Mikrokontroler.
Hasil pengujian kejernihan air tampak pada table berikut.

## T ABEL 3.2. H ASIL P ENGUJIAN S ENSOR T URBIDITY
Dari  table  diatas  dapat  diketahui  akurasi  pembacaan  sensor turbidity sebesar 99,64%.

## 3.3. Pengujian Sensor pH 4502C
Pengujian  sensor  pH  4502C  dilakukan  untuk  melihat keakuratan  dari  hasil  pembacaan  sensor  pH  4502C. Pengujian dilakukan dengan mengecek hasil dari monitoring pH  air.  Pengukuran  pH  dilakukan  dengan  beberapa  kali percobaan dan dari percobaan akan didapat data hasil uji alat.
Setiap  sensor  Anolog  sebelum  digunakan  harus melakukan  kalibrasi  terlebih  dahulu.  Sensor  analog  akana membaca  nilai  ADC  (0-1023)  ESP8266  dikonversikan  ke data  Tegangan  (0  –  5)V,    dengan  rumus  Tegangan  =  nilai ADC*(3.3V/1023) 5V  ini tegangan referensi ADC,  karena menggunakan ESP8266 maka Areff = 3.3V
Sensor ini  dapat  membaca  nilai  tegangan  dengan 0V  menampilkan  pH14  dan  5V  menampilkan  PH0,  Cara
NO. Nama (merk) Air PenguujianKejernihan (NTU) Akurasi (%) Turbidity Meter Sensor Turbidity 1 PDAM 0 0 100% 2 Galon isi ulang 0 0 100% 3 Aqua 0 0 100% 4 Cleo 0 0 100% 5 Air Sabun 0 0 100% 6 Ichi Ocha 0 0 100% 7 Kopi Abc 3020 3000 99.4% 8 Susu Yakult 3014 3000 99.5% 9 Sprite 0 0 100% 10 Pulpy Orange 1185 1154.3 97.5%
melakukan  konversi  tegangan  menjadi  nilai  pH  beseta kalibrasi sebagai berikut :
a. Siapkan cairan yang dicampur dengan pH buffer powder pH 4.01 dan pH 6.86 sebagai acuan nilai pH
Gambar 3.3. Buffer Powder
b. Setelah  itu  dari  nilai  analog  dikonversikan  ke  nilai tegangan  dengan  rumus  Tegangan=  nilai  ADC *  (3.3V/1023)
c. Dari  nilai  tegangan  yang  telah  didapat  lalu mengkonversikannya ke nilai Ph dengan rumus Nilai pH = 7.00 + (2.6 – Tegangan) / pH Step). Dimana nilai 2.6 dari  hasil pencarian  nilai  offset dan   pH  step dari  hasil pengukuran  tegangan  menggunakan  pH  buffer  powder pH 4.01
Gambar 3.4. Foto Pengujian pH Sehingga  mendapatkan  tegangannya  untuk  mencari  pH step menggunakan Rumus.
pH step = (tegangan pH4 – tegangan pH7) / (7 - 4) untuk  nilia  tegangan  pH7  kita  dapat  menggunakan  dari pencarian nilai offset sebelumnya. Semisalkan : Jika Tegangan pH4 = 3.2V pH step = (tegangan pH4 – tegangan pH7) / (7 - 4) = (3.2 – 2.6) / (7-4) = 0.6 / 3 = 0.2 Maka  pH  step  yang  dihasilkan  pada  tegangan  pH4 dengan nilai 3.2V adalah 0.2 volt.
Alat Dan Bahan Pengujian Sensor pH 4502C
a. NodeMCU ESP8266
b. Sensor pH 4502C
c. Power supply
d. pH Meter Digital
e. Kabel
Rangkaian Pengujian Sensor pH 4502C
Gambar 3.5. Sensor pH 4502C
Pengujian  dilakukan  pada  hari  dan  waktu  yang  berbeda, pengujian  ini  dilakukan  sebanyak  5  kali,  yaitu  pada  hari Senin tanggal 10 April 2022 sampai hari Jum’at tanggal 14 April  2022,  dengan  alat  pH  Meter  Digital  dan  sensor  pH 4502C  kemudian data dari kedua alat tersebut dibandingkan untuk mengetahui hasil dari kedua alat tersebut.
NO. Nama Air Pengukuran pH Akurasi (%) Sensor pH 4502C pH Meter ATC 1  Air Pam 6.62pH 7.01pH 94.43% 2  Air waduk 6.1pH 6.5Ph 92.42% 3  Air isi ulang 7.5pH 7.4pH 98.66% 4  Aqua 7pH 7pH 100% 5  Sprit 4.19pH 4.20pH 99.76% 6  Air garam 5.61pH 5.80pH 96.72% 7  Teh NU green tea 5.28pH 5.40pH 97.77% 8  Kopi kapal api 5.14pH 5.21pH 98,65% 9  Susu Yakult 4.19pH 4.20pH 97.14% 10  Pocari sweat 4.19pH 4.20pH 99.76% T ABEL 3.2. H ASIL PENGUJIAN SENSOR P H
Hasil  pengujian  Sensor  pH  meter  4502C  dibandingkan dengan  pengukuran  pH  meter  digital  (terbaca  oleh  sensor pH),  didapatkan  rata-rata  akurasi  sensor  pH  adalah  sebesar 97,5 %.

## 3.3. Pengujian IoT
Pengujian IoT dilakukan  untuk  melihat  keakuratan  hasil keluaran  yang  dikontrol  oleh  nodeMCU  ESP8266  dengan blynk.  Pengujian  dilakukan  dengan  mengecek  hasil  dari pengujian  3  sensor  yang  terhubung  dengan  nodeMCU  dan blynk.  Pengujian  ioT  dilakukan  dengan  mengecek  output nodeMCU yang terhubung ke jaringan web blynk.
Alat Dan Bahan Pengujian IoT
a. Software Blynk
b. Software Arduino IDE
c. Power supply
d. NodeMCU
e. Sensor
f. Kabel
Pengujian nodeMCU
Gambar 3.6.Pengujian nodeMCU
Gambar  3.4.  merupakan  skema  dari  pengujian  sebagai pengirim  sinyal  dari  nodeMCU  ESP8266  ke  Blynk  untuk mengetahui kinerja sistem berjalan sesuai rencana.
Pengujian Blynk
Gambar 3.7. Tampilan Pengujian IoT Gambar  3.7.  merupakan  tampilan  pengujian  sistem  IoT, dengan menampilkan nilai suhu, pH dan Kejernihan air pada smartphone.
3.4 Pengujian Keseluruhan Alat
Pengujian  keseluruhan  alat  dilakukan  untuk  melihat sistem  hasil  dari  awal  sampai  akhir  apakah  dapat  berjalan dengan  sistem  yang  telah  diprogram.  Pengujian  dilakukan dengan  melihat  hasil  keseluruan  komponen.  Pengujian keseluruhan  alat  dengan  memantau  dan  melihat  apakah berjalan sesuai dengan semua program.

## Gambar 3.8.Pengujian Keseluruhan Sistem Tujuan Pengujian keseluruhan alat
1. Untuk  menguji  keseluruhan  alat  dari  masukan sampai hasil keluaran dapat bekerja dengan baik atau tidak.
2. Untuk  mengetahui  hasil  keseluruhan  alat  sudah bekerja dengan baik atau tidak.
3. Untuk  mengambil  kesimpulan  dari  alat  yang  telah dibuat
Alat Dan Bahan Pengujian keseluruhan alat
1. NodeMCU ESP8266
2. Sensor Suhu DS18B20
3. Sensor Turbidity
4. Sensor pH 4502C
5. LCD 16X2
6. Modul I2C
7. Multiplexer 16 chanel
8. Power supply

## Rangkaian Pengujian Keseluruhan Alat
Gambar 3.9 Rangkaian pengujian keseluruhan alat Gambar  diatas  adalah  rangkaian  skema  dari  semua komponen  yang  terpasang  pada  alat,  dari  sekema  diatas dapat  diambil  hasil  pengecekan  dengan  melihat  hasil  kerja keseluruhan alat.

## Hasil Dan Pembahasan Pengujian Keseluruhan Alat
Pengujian  dilakukan  pada  keseluruhan  alat  untuk menentukan  apakah  alat  berfungsi  sebagaimana  yang  telah diharapkan.  Hasil  dari  pengujian  ini  mendapatkan  sebuah alat  yang  sesuai  dengan  yang  tujuan  awal,  yaitu  alat  untuk mendeteksi  suhu  air,  pH  air,  dan  kejernihan  air  yang  dapat dilihat  melalui  LCD  pada  alat  maupun  mengunakan Smartphone.

## IV. K ESIMPULAN
Dari riset yang sudah dilakukan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Purwarupa alat ini mampu mampu mendeteksi suhu, pH, dan  kejernihan  air  secara  otomatis  dan  dapat  dipantau secara  jarak  jauh  dengan  smartphone  menggunakan beberapa  komponen  yaitu  NodeMCU  ESP2866  Amica sebagai pengolah data dan pengontrol  antara sensor pH 4502C,  sensor  kejernihan  Turbidity,  dan  sensor  suhu DS18B20.  Data  hasil  pengkuran  dapat  diakses  melalui smartphone.
2. Sistem  kerja  alat  sebagai  berikut,  saat  power  supply masuk,  maka  NodeMCU  ESP2866  Amica  dan Multiplexer  16  channel  akan  aktif  dan  mengecek jaringan  internet  kemudian  mengaktifkan  sensor  pH 4502C,  sensor  kejernihan  Turbidity,  sensor  suhu DS18B20  dan  menampilkan  data  pada  LCD  dan  pada aplikasi  blynk  sehingga  bisa  diakses  melalui smartphone.    Akurasi  pembacaan  sensor  suhu  sebesar 98,3%, akurasi pengujian sensor pH sebesar 97,5%, dan akurasi pembacaan sensor turbidity sebesar 99,64%.

## D AFTAR P USTAKA
[1]  M.  R.  .  Nadi,  C.  Ruskandi,  and  R.  .  Pamungkas,  “Desain  Sistem Deteksi  Kualitas  Air  Berbasi  Multi  Sensor  Ph,  Dissolved  Oxygen, Suhu Dan Konduktivitas,” JoP , vol. 5, no. 1, pp. 48–56, 2019.
[2]  M.  T.  Chulkamdi,  “Perancangan  Dan  Implementasi  Alat  Ukur Kualitas  Air  Menggunakan  Metode  Nefelometrik,” J.  Teknol.  Inf. dan Terap. , vol. 4, no. 1, pp. 39–46, 2019, doi: 10.25047/jtit.v4i1.19.
[3]  A.  Rahayuningtyas,  D.  Sagita,  and  N.  D.  Susanti,  “Sistem  Deteksi dan Pemantauan Kualitas Air pada Akuaponik Berbasis Android,” J. Ris.  Teknol.  Ind. ,  vol.  15,  no.  1,  p.  75,  2021,  doi: 10.26578/jrti.v15i1.6829.
[4]  B.  S.  Nasional,  “Persyaratan  Umum  Instalasi  Listrik  2000  (PUIL 2000),” DirJen  Ketenagalistrikan ,  vol.  2000,  no.  Puil,  pp.  1–133, 2000.
[5]  I.  D.  P.  Hermida  and  G.  Wiranto,  “Pembuatan  Sistem  Monitoring Kualitas Air Secara Real Time dan Aplikasinya dalam Pengelolaan Tambak  Udang,” Teknol.  Indones. ,  vol.  33,  no.  2,  pp.  107–113, 2010.
[6]  O. L. S. Kulla, E. Yuliana, and E. Supriyono, “Analisis Kualitas Air dan Kualitas Lingkungan untuk Budidaya  Ikan di Danau Laimadat, Nusa Tenggara Timur,” Pelagicus , vol. 1, no. 3, p. 135, 2020, doi: 10.15578/plgc.v1i3.9290.
[7]  A. Faroqi, M. A. Ramdhani, L. Kamelia, C. Hidayat, and A. Rofiq, “Automatic  Water  Clarity  Monitoring  and  Filtration  System  Using Light Dependent Resistor Based on Arduino Uno,” Proceeding 2018 4th  Int.  Conf.  Wirel.  Telemat.  ICWT  2018 ,  pp.  2–5,  2018,  doi:
10.1109/ICWT.2018.8527786.
[8]  S.  Abraham,  A.  Shahbazian,  K.  Dao,  H.  Tran,  and  P.  Thompson, “An  Internet  of  Things  (IoT)-based  aquaponics  facility,”  pp.  1–1, 2017, doi: 10.1109/ghtc.2017.8239339.
[9]  O. Postolache, P. Girão, M. Pereira, and H. Ramos, “An Internet and Microcontroller-Based  Remote  Operation  Multi-Sensor  System  for Water  Quality  Monitoring,” Proc.  IEEE  Sensors ,  vol.  1,  no.  2,  pp. 1532–1536, 2002, doi: 10.1109/icsens.2002.1037350.
[10]  G.  Wiranto,  I.  D.  P.  Hermida,  A.  Fatah, and  Waslaluddin,  “Design and  realisation  of  a  turbidimeter  using  TSL250  photodetector  and Arduino  microcontroller,” IEEE  Int.  Conf.  Semicond.  Electron. Proceedings,  ICSE ,  vol.  2016-Septe,  pp.  324–327,  2016,  doi: 10.1109/SMELEC.2016.7573657.
[11]  H.  Ri et  al. ,  “’hvljq  ri  ,qwhooljhqw :dwhu  7uhdwphqw  6\vwhp %dvhg  rq  6lqjoh  &kls  0lfurfrpsxwhu  7hfkqrorj\,”  pp.  5985–5990, 2020.
[12]  G. Wiranto, G. A. Mambu, Hiskia, I. D. P. Hermida, and S. Widodo, “Design of online data measurement and automatic sampling system for  continuous  water  quality  monitoring,” 2015  IEEE  Int.  Conf. Mechatronics  Autom.  ICMA  2015 ,  pp.  2331–2335,  2015,  doi: 10.1109/ICMA.2015.7237850.
[13]  V. Suryawanshi, “Zigbee,” no. Iciccs, pp. 862–865, 2018.