Abstract— Sistem pemantau kuliatitas udara via web berbasis wireless network didesign sebagai sebuah jaringan telekomunikasi yang terkait secara nirkabel. Untuk mengetahui nilai dari kualitas udara di suatu wilayah  yang ditetapkan  secara real, maka perlu membangun  sebuah  sistem  pemantauan  kualitas  udara.  Pada penelitian  ini  akan  digambarkan  suatu  rancang  bangun  dari sistem  pemantau  kualitas  udara  dengan  memanfaatkan  arduino yang  dapat  di  akses  melalui  website.  Perangkat  ini  dirancang dengan menggunakan arduino, sensor MQ7, hosting apache offline dan perangkat Wi-Fi ESP8266. Implementasi dari pengoperasian perangakat  arduino  yang  digabungkan  dengan  ESP8266  ini dimaksudkan  untuk  memberikan  pengaturan  dalam  mengatasi masalah  pengumpulan  data  ataupun  pemantauan  kondisi lingkungan yang sulit dijangkau, dengan perangkat yang portable dengan  sistemyang  lebih  dinamis,  dan  dapat  diakses  melalui website  sehingga  dapat  mengakses  infromasi  data  pembacaan sensor dari jarak jauh secara real.
Kata Kunci: Monitoring Kualitas Udara, Arduino, Website, MQ7

## I. P ENDAHULUAN
UDARA  merupakan  bagian  paling  dibutuhkan  oleh  manusia dan makluk hidup, sehingga udara merupakan asset yang harus dijaga bagi kelangsungan hidup manusia serta makluk lainnya. Pencegahan  pencemaran  udara  wajib  dikerjakan  dengan bijaksana dan mempertimbangkan untuk generasi masa kini dan generasi  selanjutnya.  Untuk  mengetahui  kualias  udara  sesuai dengan  ISPU  (Index  Standars  Polusi  Udara),  maka pengendalian dan pemantauan kualitas udara sangat diperlukan.
Pencemaran udara biasa disebut dengan menurunnya kualitas udara,  akibatnya  udara  menjadi  penurunan  dalam  hal kualitasnya  dan  hasilnya  udara  tidak  dapat  digunakan  lagi sebagaimana mestinya. Untuk mendapatkan nilai tingkat polusi udara  perlu  alat  untuk  pengendalian  dan  pemantauan  kualitas udara [1].
Untuk  mengukur  tingkat  pencemaran  udara  diperlukan informasi  dan  data  yang  baik  dari  perngukuran  di  lapangan maupun hasil dari pengukuran di fasilitas penelitian. Salah satu sistem pengecekan data monitoring yang saat ini sedang dibuat adalah Wireless Network [2].
Pada  penelitian  ini  penulis  memantau  tingkat  kulitas  udara berbasis wireless  network [2]  dengan  memakai  sensor  MQ-7 yang sangat baik dalam pembacaan gas karbon monoksida dan perbandingan  mengacu  pada  Standar  Index  Polusi  Udara  [3]. Untuk mengakses data pemantauan tingkat polusi udara dengan memanfaatkan  sensor  karbon  monoksida.  Data  hasil pemantauan  akan  ditransmisikan  mengunakan Wi-Fi dan  data tersebut akan diakses melalui offline webpage.

## II. M ETODE
Pada  penelitian  ini  berfokus  pada  penerapan  penerapan teknologi wireless network, web server untuk pengiriman dan penyimpadan  data  pada  pematuan  kualitas  udara  Gambar  1 menunjukkan diagram kerja system monitoring.
Gambar. 1.  Diagram kerja system monitoring.
Pada  pembuatan  system  pemantauan  kualitas  udara diperlukan  rancang  bangun Software (perangkat  Lunak)  dan Hardware (perangkat keras). Sedangkan design software terdiri dari  3  komponen  yaitu  microcontroller  Arduino  [4], MySQL [5],  dan Offline  Website .  Dan  untuk Hardware sistem  dibuat dalam  bentuk  portable  dan  monitoring  dilakukan  dengan meletakan alat di tempat smoking area, kemudian sensor mq7 akan membaca kualitas udara yang terdapat diarea. Selanjutnya data hasil pembacaan sensor diproses dan dikirim ke database server  dengan  menggunakan  jaringan  nirkabel.  Data  dari database server  kemudian  akan  diolah  untuk  mengtahui informasi kondisi udara yang telah dipantau.
Tahapan pengumpulan data yang dipakai oleh peneliti untuk mendapatkan  informasi  dari  proses  penelitian  yang  telah dilakukan,  tahapan  ini  penulis  juga  menyiapkan  perangkat Laptop yang dipakai untuk proses pengambilan dan pengolahan data. powerbank sebagai alat bantu supply daya pada alat dan

## Sistem Pemantau Kualitas Udara Bebasis Wireless Network
Arif Febriansyah Juwito 1* , Aji Sanjaya 1 , Fauzun Atabiq 1 , Irwanto Zarma Putra 1 , M. Syafei Gozali 1 , M. Prihadi Eko. W 1 , Handri Toar 1 , Qoriatul Fitriyah 1 , Hasnira 1
Politeknik Negeri Batam, Batam, Kepulauan Riau
* Email: arifjuwito@polibatam.ac.id
dengan  memakai database pemrograman MySql sebgai penyimpan data. Kemudian data yang tersimpan dalam MySql akan  diolah  dan  ditampilkan  pada  index website ,  datalog website dan grafik pada website yang ditunjukan pada Gambar 3.

## A. Arduino
Arduino MEGA adalah papan sirkuit mikrokontroler dengan chip  Atmega2560.  Ardruino MEGA  memiliki  pin  analog  dan digital  paling  banyak  dibandingkan  dengan  jenis  Arduino lainnya maka dari itu Arduino MEGA sangat layak digunakan sebagai  pembacaan  [6],  penyimpanan  dan  pengiriman  data. Untuk Spesifikasi Arduino MEGA ditunjukkan pada Tabel I [7].
TABEL I S PESIFIKASI A RDUINO M EGA [7] Deskripsi Nama Jenis Mikrokontroler Atmega2560 Tegangan Operasional 5 Volt Tegangan Rekomendasi 7-12 Volt Batas Tegangan 6-20 Volt PWM 15 Pin Input/Output Digital Pin 54 Arus Untuk Pin Digital 40 mA Pin Input Analog 16 Arus Untuk Pin 3,3 V 50 mA SRAM 8Kb Memori Flash 256 KB (8 KB untuk bootloader) Clock Speed 16 MHz EEPROM 4 Kb Berat 37gtam Panjang 10.1 cm Lebar 5,3 cm

## B. Modul Wifi ESP8266
ESP8266 merupakan  module  wifi  yang  dapat  dipasangkan dengan  Arduino  dan  modul ESP8266 dapat  dihubungkan dengan  memanfaatkan  wireless/wifi  untuk  menyambungkan koneksi pada IP/TCPnya. Module ESP8266 memerlukan daya berkisar  antara  3.3v-5v  dan  mempunyai  3  jenis  mode  wifi diantaranya  Access  Point,  Station,  dan  Both  (Keduanya). Modul ESP8266 memiliki memori, prosesor dan GPIO.
Gambar. 2.  Skematik Elektronik ESP8266 [10]

## C. Sensor Carbon Monoxide MQ7
Sensor MQ7 berfungsi sebagai pembaca kualitas gas karbon monoksida (CO). Sensor MQ-7 mempunyai kualitas baik dalam mengetahui  nilai  karbon  monoksida. Output yang  diperoleh dari  sensor  adalah  analog  sinyal.  Sensor MQ-7 memerlukan daya direct  current (DC)  sebanyak  5V.  Kondisi  lingkungan dalam  memantaau  kualitas  udara  yang  baik  pada  untuk penggunaan sensor MQ-7 ini dengan rentang suhu antara -25 o C hingga 50 o C, kelembaban tidak > 95%, dan untuk  nilai oksigen (O2)  yaitu  21%.  Dan  untuk  Sensor  MQ7  kelembaban  dan tingkatan  suhu  tertentu  diperlukan  dengan  adjustment  pada sensor. Karakteristik sensor MQ-7 bisa dilihat pada Gambar 3 [8].

## D. XAMMP Apache Server
XAMPP  Apache  Server  merupakan  perangkat  lunak  yang dipakai  untuk  pengerjaan  web  developer  dan  biasanya digunakan  untuk  pemograman website .  XAMPP  merupakan software yang  berbasis open  source (bebas)  dan support keberbagai  sistem  operasi  seperti  OS  Windows,  OS  Linux, Solaris, dan juga Mac OS [9].
Gambar. 4.  Diagtam alir web server
Gambar. 3.  Karakteristik Sensifitas Sensor MQ7 [8]

## E. Perancangan Software
Perancangan  Software  pada  alat  ini  memakai  program Arduino  IDE,  dan XAMP .  Arduino  IDE  sebagai  tempat pembacaan komponen dan XAMP sebagai penampil hasil alat pada  website.  Pertama  masing-masing  komponent  pada  alat akan dibaca dan diproses oleh program Arduino IDE kemudian hasil dari pembacaan program akan dikirim ke XAMP dengan bantuan  ESP8266,  yang  kemudian  XAMP  akan  memprocess data  data  tersebut  dan  menampilkannya  di  dashbord website yang  telah  dibuat.  Berikut  Gambar  6  dan  Gambar  7  adalah diagram kerja proses pengiriman data monitoring.
Gambar 6. Sketch MQ7 pada Arduino
Gambar. 7.  Sketch Micro SD dan ESP8266 pada Aduino
Gambar. 8.  Alat Monitoring Kualitas Udara

## F. Perancangan Hardware
Perancangan perangkat hardware bertujuan untuk memberikan  Gambaran  yang  akan  dikerjakan.  Rancangan perangkat  keras  kali  ini  tmeliputi  beberapa  komponen  yaitu komponen  utama  dan  tambahan,  komponen  utama  wajib  ada sebagai  penopang  alat  dan  sistem,  sedangkan  komponen tambahan  adalah  komponen  yang  ditambahkan  untuk meningkatkan kinerja alat

## G. Pembuatan Program Pada Arduino
Proses pembuatan program pada arduino untuk menjabarkan jalan dari flowchart ke dalam bahasa pemrograman yang dibuat. Pemrograman PHP dan C dipilih  karena  pada  dasarnya opensource dan dapat berjalan pada operasi Windows 10 . Dan untuk  alat  bantu  menulis  program  penulis  menggunakan perangkat lunak Sublime Text untuk bahasa pemograman PHP dan Arduino Mega untuk Bahasa pemograman C.
1) Kalibrasi Sensor Gas MQ-7
Gambar. 9.  Perpotongan Garis CO ditandai dengan bulatan merah
Pengujian  dilakukan  untuk  mendapatkan  nilai  dari  sensor MQ-7 agar sesuai dengan grafik karakteristik sensitifitas sensor MQ-7 yang ada pada Gambar 9. Nilai dari konsenstrasi gas CO pada  dasarnya  merupakan  satuan  ppm  dan  bisa  dicari dengan melakukan pengambilan beberapa sample data dari hasil rs dan kemudian  dapat  mencari  model  matematisnya  (persamaan garis)  dibandingankan  dengan  perubahan  konsentrasi  gas  co yang  terjadi.  Untuk  memudahkan  penulis  mencari  nilai  PPM digunakan tools library Arduino, Web Plot Digitizer dan Power Regression Calculator berikut prosesnya a. Web Plot Digitizer
Tools  ini  digunakan  untuk  mendapatkan  nilai  CO berdasarkan  perpotongan  antara  sumbu  x  dan  y  penulis tandai  dengan  bulat  berwarna  merah,  perpotongan  bisa dilihat pada Gambar 9

## b. Power Regression Calculator
Tools ini digunkan untuk membalikkan sumbu x dan y dari hasil yang diperloleh dari Web Plot Digitizer .

## H. Alat dan Bahan
Sistem  pekalibrasian  alat  dilakukan  di  dalam  ruangan (indoor)  dan  untuk  pengujian  alat  dilakukan  diluar  ruangan
Gambar. 5.  Diagtam alir Arduino MEGA
(outdoor),  Instrumentasi  penelitian  terdiri  dari  beberapa  alat dan  komponen  untuk  mendukung  dalam  pengambilan  data persentase  keberhasilan  peneltian,  serta  beberapa  data pendukung  sebagai  analisa  penelitian.  Instrumentasi  tersebut adalah
1) Laptop
Laptop  adalah  hal  yang  paling  fundamental  pada  bagian instrumental  penelitian  kali  ini,  Laptop  digunakan  untuk coding  dan  sebagai  local  server.  Spesifikasi  yang digunakan Processor Core I7 dengan HDD 1 Terabyte dan RAM 8 Gb
2) Andromax M3Y
Sebagai router untuk pegiriman data pembacaan sensor ke Apache server
TABLE II H ASIL K ALIBRASI A LAT X Y 49.95 1.613 99.52 1.010 400.78 0.379 1004.79 0.218 4046.39 0.089 61.07 1.390 70.50 1.250 80.23 1.148 91.30 1.079 198.28 0.619 300.72 0.460 504.31 0.334 607.83 0.294 701.70 0.264 798.52 0.248 895.74 0.232 2030.91 0.139 2992.89 0.110 3) Tripod
Sebagai  penyangga  alat  monitoring  dengan  spesifikasi tinggi bisa diatur antara 2-meter sampai 3 meter

## III. H ASIL D AN P EMABAHASAN
Hasil  yang  didapatkan  pada  penelitian  ini  mencakup beberapa tahapan, dimulai dari tahapan perancangan sistem dan realisasi  pada  perangkat  lunak  maupun  keras.  Hasil  tersebut dapat dilihat sebagai berikut;

## A. Arduino Uno
Hasil pengujian Arduino Uno yang bertujuan sebagai pembaca sensor dan pengirim data ke server.
1. Kalibrasi Alat
Hasil  kalibrasi  alat  yang  mengacu  pada  karakteristik sensor Gambar 3 dengan menggunakan Web plot
Digitizer untuk mengfokuskan pembacaaan sensor MQ7 ke gas CO.  Kemudian  didapatkan  nilai  perpotongan  sumbu  x  dan  y pada Table II berikut. Setelah didapatkan hasil dari perpotongan x  dan  y  seperti  Table  II  penulis  melanjutkan  untuk  mencari Exponential  regression  menggunakan  power  regression calculator dan di dapat nilai regression a = 98.48 dan b = -1.51, seperti Gambar 10 .
Gambar. 10.  Hasil Power Regression Kalkulator

## B. Hasil Pengujian Alat yang ditampilkan di Web Server
Proses  pengujian  alat  monitoring  dilakukan  di  Morning Bakery Industrial Batamindo, pada tanggal 13 September 2021 pada  jam  07.00  a.m.  sampai  dengan  jam  15.00  p.m.  Denah lokasi pengambilan data monitoring kualitas udara ditunjukkan pada Gambar 11.
Gambar. 11.  Lokasi pengambilan data monitoring
Hasil dari monitoring kualtias udara ditunjukkan pada Tabel III.
TABLE III H ASIL M ONITORING K UALITAS U DARA No Jam PPM Terendah PPM Tertinggi Kualitas Udara 1 07.00 – 08.00 2 49 Baik 2 08.01 – 09.00 30 51 Sedang 3 09.01 – 10.00 44 54 Sedang 4 10.01 – 11.00 47 69 Sedang 5 11.01 – 12.00 58 134 Tidak Sehat 6 12.01 – 13.00 99 136 Tidak Sehat 7 13.01 – 14.00 80 99 Sedang 8 14.01 – 15.00 73 104 Tidak Sehat
Data hasil monitoring yang didapat ditampilkan pada website yang dibuat dari offline apache server dan untuk pemilahan data penulis  membagi  ke  beberapa  main  index  berupa  Pembacaan Sensor,  Datalog  Monitoing  dan  Grafik  Monitoring.  Berikut hasil dari permasing-masing bagian ;
1. Pembacaan Sensor Sebagai penampil nilai sensor yang dikirim dari Ardiono uno ke data sever. Pada Gambar 12 adalah tampilan dari pembacaan sensor,  yang  mencangkup  informasi  tentang  sensor  yang dipakai, nilai ppm CO yang terbaca dan keterangan udara yang sedang dipantau.
Gambar.  12.    Hasil  pembacaan  sensor  yang  dikirim  dari  Arduino  ke  offline apache server

## 2. Datalog Monitoring
Sebagai penampil data yang disimpan didatabase mysql yang menampilkan data Hari, Tanggal, Waktu pengukuran dan hasil PPM CO yang terbaca, ditunjukkan pada Gambar 13.
Gambar. 13.  Hasil data yang dikirim dari Arduino ke server cloud apache
3. Grafik
Sebagai penampil data hasil monitoring berupa grafik, yang meliputi informasi kenaikan dan penurunan nilai PPM CO, nilai tertinggi  PPM  CO,  dan  kondisi  udara  yang  sedang  dipantau, ditujukkan pada Gambar 14.
Gambar. 14.  Penampil berupa Grafik dari hasil data monitoring

## C. Hasil Penjugian Jarak
Pengujian jarak dilakukan untuk mengetahui seberapa jauh alat bias digunakan dalam system pemtauan kualitas udara, hasil dari pengujian jarak bisa dilihat pada Table IV.
TABLE IV
P ENGUJIAN JARAK ALAT
No Jarak (m) Keterangan 1 5 Data Terkirim dan Diterima 2 10 Data Terkirim dan Diterima 3 20 Data Terkirim dan Diterima 4 30 Data Terkirim dan Diterima 5 40 Data Terkirim dan Diterima 6 50 Data Terkirim dan Diterima 7 60 Data  Terkririm  dan  Diterima Tidak Stabil 8 70 Data Tidak Terkirim

## D. Hasil Pengujian Daya Batery
Pengujian catu daya dilakuakan untuk mengetahui tegangan keluaran  yang  dihasilkan  dari  powerbank  dan  daya  tahan powerbank  dengan  spesifikasi  20kMaH  merk  Xiaomi  untuk dalam  mengoperasikan  alat,  terdapat  dua  pengujian  yang dilakukan,  yakni  pengujian  output  powerbank  dan  pengujian daya  tahan  powerbank,  pengujian  dilakukan  dengan menggunakan alat ukut multimeter analog . 1. Perhitungan  daya  konsumsi  perdasarkan  datasheet  module Arduino berikut Table V menunjukkan konsumsi daya per masing-masing modul.
TABLE V K ONSUMSI DAYA
No Nama mA 1 MQ7 150 2 ESP8266 400 3 Arduino Mega 500 4 RTC DS3231 200 5 Micro SD 200 Total 1450
2. Pengujian Daya Tahan Powerbank
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  seberapa  lama baterai  dapat  mengoperasikan  alat.  dalam  pengujian  ini diasumsikan  bateriai  sesuai  dengan  spesifikasinya  yakni sebesar 20kmA. Pengujian dilakukan dengan cara mengoperasikan  alat  kemudian  dibiarkan  beroperasi  sampai kondisi  alat  menjadi  mati  total,  berikut  waktu  selama  alat beroperasi samapai kondisi alat menjadi mati total seperti yang ditunjukkan oleh tabel VI.
TABLE VI
P ENGUJIAN D AYA H IDUP P OWERBANK No Pengujian Ke Output (Jam) 1 1 10 – 11 2 2 10 – 11 Rata-rata 10 – 11
Dan  jika  menggunakan  perhitungan  konsumsi  daya  dengan membandingkan  dengan  konsumsi  daya  per  masing  masing module  Arduino  yaitu  1450mA.  Maka  daya  tahan  alat  hanya sebesar 20kmA/1450 adalah 13.79 Jam.

## IV. K ESIMPULAN
Bedasarkan  perancangan,  serta  pengujian  dari  alat monitoring  kualitas  udara  yang  sudah  dilakukan,  diperolah hasil dari sensor MQ7 mampu berjalan dengan lancer dan baik dalam pembacaan nilai PPM dengan rentang 2 PPM hingga 136 PPM,  dan  waktu optimal  alat  adalah  8  jam dalam  monitoring kualitas  udara  dengan  jarak  maximal  pengambilan  data  60m, serta alat mampu bejalan dengan baik dalam proses pengolahan data, pengambilan data, penyimpanan data dan pengiriman data ke offline  apache  server .  Dan  alat  berhasil  dikemas  dalam bentuk portable .
R EFERENSI
[1]  V.  Maarif,  N.  I.  Fadlilah,  P.  Studi  Teknik  informatika,  and  A. Binasaranainformatikapurwokerto,  “Pembuatan  Alat  Pengukur  Tingkat Polusi  Udara  Berbasis  Mikrokontroller  At89s51  Menggunakan  Sensor Tgs 2600.”
[2]  R.  Susana et  al. ,  “Implementasi  Wireless  Sensor  Network  Prototype Sebagai  Fire  Detector  Menggunakan  Arduino  Uno  Implementasi Wireless Sensor Network Prototype Sebagai Fire Detector Menggunakan
Arduino Uno Prototype Implementation Of Wireless Sensor Network As Fire Detector Using Arduino Uno,” 2015.
[3]  Menteri Lingkungan Hidup Dan Kehutanan Republik Indonesia, “Indeks Standar Pencemar Udara (Ispu) Sebagai Informasi Mutu Udara Ambien Di Indonesia,”
https://ditppu.menlhk.go.id/portal/uploads/news/1600940556_P_14_202 0_ISPU_menlhk_07302020074834.pdf , 2020.
[4]  Abdul  Kadir, Dasar  Pemograman  Internet  untuk  Proyek  Berbasis Arduino , I., vol. 1. Yogyakarta: ANDY, 2018.
[5]  R.H. Sianipar, Pemrograman Database Menggunakan Mysql , 1st ed., vol. I. Yogyakarta: ANDI, 2015.
[6]  Abdul Kadir, Arduino MEGA: Panduan untuk Mempelajari Pembuatan Berbagai Proyek Elektronika , 1st ed. Yogyakarta: ANDI, 2018.
[7]  aldyrazor,  “Arduino  Mega  2560:  Pengertian,  Harga,  dan  Spesifikasi,” 2020. https://www.aldyrazor.com/2020/05/arduino-mega-2560- adalah.html (accessed Jul. 17, 2020).
[8]  l.  hanwei  electronics  co.,  “technical  data  mq-7  gas  sensor,” https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Biometric/MQ-7.pdf .
[9]  D. Setiawan, Buku Sakti Pemrograman Web: HTML, CSS, PHP, MySql, & Javascript . Yogyakarta: Start Up, 2017.
[10]  A. D. Pangestu, F. Ardianto, and B. Alfaresi, “Sistem Monitoring Beban Listrik Berbasis Arduino Nodemcu Esp8266,” vol. 4, no. 1, 2019.