## SistemMonitoring Kualitas Air Kolam Renang Menggunakan Mikrokontroller NodeMCU ESP8266 Dan Cayenne
Nenny Anggraini 1 , Tabah Rosyadi 2 , Deny Saputra 3 , Nashrul Hakiem 4 , Mohamad Mu’adz 5 , Muhamad Vicky 6
1,2,3,4,5,6 Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta Jl. Ir H. Juanda No.95, Cemp. Putih, Kec. Ciputat Tim., Kota Tangerang Selatan, Banten 15412 nenny.anggraini@uinjkt.ac.id 1 , tabah.rosyadi@uinjkt.ac.id 2 , deny.saputra@uinjkt.ac.id 3 hakiem@uinjkt.ac.id 4 , mohamad.muadz15@mhs.uinjkt.ac.id 5 , muhamad.vicky16@mhs.uinjkt.ac.id

## Abstract
Swimming  is  one  of  the  most  popular  types  of  exercise.  It  is  evident  from  the  many  swimming  pools  around where we live. Unfortunately, the quality of swimming pool water is often neglected. This is evidenced by the author's  interviews  with  three  swimming  pool  owners  and  administrators.  From  these  interviews,  it  can  be concluded that the owners and administrators of the swimming pool only check the quality of the swimming pool water  without  a  definite  time  reference  and  administering  drugs  without  checking  the  condition  of  the  water first. In this digital era, the use of technology has penetrated into all aspects of life, one of which is a swimming pool water quality monitoring system using the nodemcu esp8266 microcontroller as the main brain and the use of  the  cayenne  application  as  the  author  wrote  in  this  study.  The  system  will  check  the  water  quality  of  the swimming  pool  which  includes  the  acidity  or  alkalinity  of  the  water,  water  turbidity  and  water  temperature directly and display it on the cayenne application that has been installed on the user's smart device, the cayenne will also notify the user if the quality of the swimming pool is not up to standard. which has been stipulated by the  Minister  of  Health  of  the  Republic  of  Indonesia  Number  32  of  2017  concerning  Environmental  Health Quality  Standards  and  Water  Health  Requirements  for  Sanitary  Hygiene,  Swimming  Pools,  Solus  Per  Aqua (SPA), and Public Baths. The author uses the prototyping method to save time in system development without compromising the main purpose of the system. The results of this study are a monitoring system that is able to monitor  water  quality  including  water  temperature,  pH  and  turbidity  with  an  average  percentage  of  pH accuracy of 96.84%, the system is able to distinguish clear and cloudy water with an average waiting time for notification when the water is not in good condition. the default is 12.06 seconds.
Keyword: Monitoring system, IoT, Water, Swimming Pool, NodeMCU, ESP8266, pH, turbidity, temperature, Cayenne

## Abstrak
Renang adalah salah satu jenis olahraga yang populer. Terbukti dari banyaknya kolam renang di sekitar tempat kita tinggal.  Sayangnya, kualitas air kolam renang sering kali terabaikan. Hal  ini  dibuktikan lewat  wawancara penulis dari tiga orang pemilik dan pengurus kolam renang. Dari wawancara tersebut, dapat disimpulkan bahwa pemilik dan pengurus kolam renang hanya memeriksa kualitas air kolam renang tanpa acuan waktu yang pasti dan pemberian obat  tanpa  memeriksa  kondisi air terlebih dulu. Di era  digital ini,  penggunaan teknologi sudah merambah  ke  segala  aspek  kehidupan,  salah  satunya  adalah  sistem  monitoring  kualitas  air  kolam  renang menggunakan  mikrokontroller  nodemcu  esp8266  sebagai  otak  utamanya  dan  pemanfaatan  aplikasi  cayenne seperti yang penulis tulis dalam penelitian ini. Sistem akan memeriksa kualitas air kolam renang yang meliputi keasaman  atau  kebasaan  air,  kekeruhan  air  dan  suhu  air  secara  langsung  dan  menampilkannya  pada  aplikasi cayenne  yang  telah  dipasang  pada  perangkat  pintar  pengguna,  cayenne  juga  akan  memberi  notifikasi  ke pengguna apabila kualitas kolam renang sudah tidak sesuai dengan standar yang telah ditetapkan Permenkes RI Nomor  32  Tahun  2017  Tentang  Standar  Baku  Mutu  Kesehatan  Lingkungan  dan  Persyaratan  Kesehatan  Air untuk  Keperluan  Higiene  Sanitasi,  Kolam  Renang,  Solus  Per  Aqua  (SPA),  dan  Pemandian  Umum.  Penulis memakai  metode  prototiping  guna  menghemat  waktu  dalam  pengembangan  sistem  tanpa  mengesampingkan tujuan utama sistem. Hasil dari penelitian ini adalah sebuah sistem monitoring yang mampu memonitor kualitas air  meliputi  suhu  air,  pH  dan  kekeruhan  dengan  persentase  keakuratan  pH  rata-rata  adalah  96.84%,  sistem mampu membedakan air bening dan keruh dengan rata-rata waktu tunggu notifikasi saat air dalam kondisi tidak standar adalah 12.06 detik.
Kata kunci : Sistem monitoring, IoT, Air, Kolam Renang, NodeMCU, ESP8266, pH, kekeruhan, suhu, Cayenne

## I. Pendahuluan
Air  adalah  salah  satu  hal  yang  paling  penting  yang  dibutuhkan  manusia  dalam  kehidupan  sehari-hari. Banyak kegiatan manusia yang dalam penggunaannya membutuhkan air, beberapa diantaranya adalah rekreasi dan olahraga. Salah satu aktivitas yang banyak memanfaatkan air adalah renang.
Kualitas  air  kolam  renang  yang  tidak  baik,  bisa  menjadi  sarana  penularan  penyakit  kepada  masyarakat. Syarat  air  kolam  renang  yang  baik  telah  tertulis  pada  Permenkes  RI  Nomor  32  Tahun  2017 Tentang  Standar Baku  Mutu  Kesehatan  Lingkungan  dan  Persyaratan  Kesehatan  Air  untuk  Keperluan  Higiene  Sanitasi,  Kolam Renang,  Solus  Per  Aqua  (SPA),  dan  Pemandian  Umum.  Kesehatan  air  kolam  renang  sangat  penting  untuk diperhatikan.
Pada jurnal yang dipublikasikan oleh Centers for Disease Control and Prevention menghasilkan bahwa pH air yang terlalu tinggi pada kolam renang akan menurunkan kemampuan klorin pada kaporit untuk membunuh kuman.  Angka pH  pada  seorang  perenang adalah 7,2 sampai  7,8; itu berarti air  yang terlalu basa  atau terlalu asam akan menimbulkan iritasi mata dan iritasi kulit pada perenang [1]. Suhu kolam renang yang terlalu tinggi pun  akan  menguapkan  kandungan  klorin  pada  air  dan  uap  membuat  klorin  lebih  mudah  terserap  oleh  kulit sehingga menimbulkan dehidrasi kulit.

## II. Penelitian Sejenis
Penulis  menggunakan  jurnal-jurnal  terkait  dengan  penelitian  ini  sebagai  acuan  penelitian.  Pada  [2] menghasilkan  sebuah  pH  meter  berbasis  arduino  yang  bisa  dicek  hasil  pembacaan  sensor  dengan  koneksi bluetooth. Di dalam [3], menghasilkan sebuah alat monitoring air berbasis Arduino yang hasil pembacaannya dikirimkan ke perangkat pengguna menggunakan modul GSM. Pada penelitian [4] menghasilkan sebuah system monitoring  pH,  air,  kekeruhan  dan  padatan  terlarut  yang  dapat  diperiksa  hasil  pembacaan  sensor  melalui tampilan LCD. Di dalam penelitian [5] mengembangkan sebuah system moni-toring air dengan Arduino Mega yang terhu-bung dengan modul Wi-Fi ESP8266 yang hasilnya bisa diakses melalui halaman web dan tampilan LCD. Pada [6] menghasilkan sebuah sistem monitoring pH dan suhu yang menggunakan aplikasi IoT labView.

## III. Metode Penelitian
Penulis meneliti menggunakan metode pengembangan sistem, prototipe [7]. Penulis menggunakan prototipe jenis Incremental Prototype [8] dengan tahapan sebagai berikut:
1. Perancangan Sistem
Penulis memfokuskan tahapan ini dengan membuat gambaran umum tentang skema rangkaian pada masing-masing modul yang saling terhubung menggunakan aplikasi Fritzing.
2. Pengkodean Sistem
Penulis  menggunakan  Bahasa  pemrograman  C  untuk  mengkodekan  sistem.  Sumber  kode  pada masing-masing alat dijadikan satu, lalu dibungkus dan diunggah menggunakan aplikasi Arduino IDE.
3. Pengujian Sistem
Tahapan pengujian sistem dilakukan setelah  selesai  mengunggah sumber  kode  sistem. Tahapan ini bertujuan untuk melakukan pengujian terhadap modul atau kebutuhan perangkat keras untuk mengetahui apakah sistem telah berjalan sesuai fungsinya. Penulis menggunakan pengujian Black-box [9].

## IV. Analisis & Perancangan

## 1. Desain Sistem Berjalan
Pada Gambar 1, pengguna mengecek keasaman air pada kolam renang dengan cara mencelupkan  sensor  pH  ke  kolam  renang,  lalu  hasil  dari  pengujian  akan  muncul  di  layar  pH  meter. Pada  baris  bawah,  pengguna  harus  mengambil  sampel  air  pada  kolam  renang  dan  mengujinya  di turbidity meter untuk mendapatkan hasil kekeruhan air.

## 2. Desain Sistem Usulan
Gambar  di  bawah  menjelaskan  bagaimana  sistem  usulan  bekerja.  Pertama  pengguna menjalankan  sistem  dan  meletakkan  sensor  pH,  kekeruhan  dan  suhu  di  dalam  kolam  renang.  Bila pengguna  ingin  melihat  hasil  pengukuran  sistem,  pengguna  tinggal  membuka  aplikasi  pada  telepon pintar  pengguna.  Bila  sensor  mengukur  bahwa  kondisi  air  tidak  sesuai  dengan  Permenkes  RI  no  32 tahun 2017, sistem akan mengirimkan notifikasi ke pengguna berupa SMS dan/atau surat elektronik.

## Gambar 2: Desain Sistem Usulan

## 3. Cara Kerja Sistem
Catu daya  memberi  sejumlah daya  yang  dibutuhkan  mikrokontroler dan rangkaian lain  agar dapat  berjalan dengan  baik. Sensor pH  [10], sensor kekeruhan, dan  sensor suhu  kemudian  mengirim hasil  pengukurannya  masing-masing  ke  mikrokontroler.  Mikrokontroler  kemudian  mengirim  data sensor yang telah diolah pada mikrokontroler yang selanjutnya dikirim ke peladen Cayenne [11].
Gambar 3: Cara Kerja Sistem Usulan
4. Skema Rangkaian Sistem
Gambar 4: Skema Rangkaian Sistem Usulan
Pada  skema  rangkaian  sistem,  NodeMCU  (1)  sebagai  mikrokontroller  memproses  semua masukan  dan  keluaran.  Sensor  suhu  DS18B20  (5)  terhubung  pada  pin  digital  yang  terus  menerus memberi nilai suhu ke mikrokontroller [12]. Sensor pH (3) terhubung dengan pin X0 pada multiplekser (2)  yang  hasilnya  diteruskan  ke  mikrokontroler  [13],  pun  sama  dengan  sensor  kekeruhan  (4)  yang terhubung dengan pin X1. Hasil dari sensor suhu, sensor pH dan kekeruhan akan diunggah ke peladen Cayenne. Bila ada satu/lebih sensor mendapati hasil pengukuran tidak sesuai dengan Permenkes RI no 32 tahun 2017, maka Cayenne akan memberi notifikasi ke pengguna.
5. Pengkodean Sistem
Pengkodean sistem diawali dengan menuliskan logika melalui pseudocode berikut adalah pseudocode yang penulis gunakan:
Gambar 5. Pseudocode 1: Koneksi Wifi dan Peladen Cayenne
Pada bagian deklarasi, dijelaskan bahwa sistem memulai dengan inisialisasi informasi jaringan Wi-Fi dan  dasbor  Cayenne  [14].  Berikutnya  pada  bagian  deskripsi,  pada  fungsi  setup,  sistem  hanya menjalankan  perintahnya  satu  kali  [15],  yakni  perintah  untuk  memulai  program  Cayenne  dan  untuk masuk ke dasbor Cayenne melalui koneksi Wi-Fi.
Gambar 6. Pseudocode 2: Inisialisasi dan Koneksi Multiplekser
Pada bagian deklarasi, pin multiplekser dikenalkan ke sistem. Di bagian deskripsi, dibuat fungsi baru on-multiplekser yang menjelaskan nomor biner untuk pin pada multiplekser. Pada fungsi loop, nomor biner  tersebut  digunakan  untuk  penomoran  pin  analog  X1  (001)  dan  X0  (000),  dimana  LOW=0  dan HIGH=1.
Gambar 7. Pseudocode 3: Inisialisasi dan Pembacaan Sensor pH
Pada  bagian  deklarasi,  sensor  pH  dikenalkan  pada  sistem.  Lalu  pada  fungsi  loop,  sensor  pH  mulai pembacaan sinyal analog (x0), lalu dikonversi ke voltase (v0) dan dihitung nilai pHnya pada rumus di atas.
Gambar 8. Pseudocode 4: Inisialisasi dan Pembacaan Sensor Kekeruhan
Pada bagian deklarasi, sensor kekeruhan dikenalkan pada sistem. Lalu pada fungsi loop, sensor kekeruhan mulai pembacaan sinyal analog (x1), lalu dikonversi ke voltase (v1) dan dihitung nilai kekeruhannya pada rumus di atas.
Gambar 9. Pseudocode 5: Inisialisasi dan Pembacaan Sensor Suhu
Pada bagian deklarasi, sensor suhu diperkenalkan ke sistem. Lalu pada fungsi setup, sensor memulai fungsi mulai. Selanjutnya pada fungsi loop, sensor suhu mulai membaca suhu terus menerus.

## V. Hasil & Pembahasan
1. Kalibrasi Sensor pH
Pengukuran ini dilakukan pada tanggal 26 Juni 2019 pukul 13.00 dengan suhu 30°C. Hasil grafik di mana X = tegangan dan Y = nilai pH air adalah:

## Gambar 5: Grafik Hubungan Antara Voltase dan pH
Hasil pengukuran pada grafik di atas menunjukkan rumus persamaan:
(1)
Dimana
y = nilai pH dan x = nilai voltase konstanta:
(2)
koefisien regresi:
(3)
n = jumlah sampel Dari hasil pengukuran di atas diperoleh persamaan y = 9.215*x -21.45.
(  )( )     (  )(   )
( )   (  )
(  )   (  )(  )
( )   (  )
2. Kalibrasi Sensor Kekeruhan
Sensor kekeruhan yang penulis gunakan adalah SEN0189 dari dfrobot [16]. Kalibrasi yang penulis lakukan adalah menentukan 3.11V sebagai 0 NTU (air bersih) dan 1.5V sebagai 3000 NTU (air kotor). Hasil grafik di mana X = tegangan terukur dan Y = nilai kekeruhan adalah:
Gambar 6: Grafik Hubungan Antara Voltase dan Nilai Kekeruhan
Hasil pengukuran pada grafik di atas menunjukkan rumus persamaan:
(4)
Dimana:
y = nilai pH; x = nilai voltase konstanta (5)
koefisien regresi
(6)
n = jumlah sampel
Dari hasil pengukuran di atas diperoleh persamaan y = -1852*x+5778.
3. Skenario Pengujian
Skenario dilakukan agar sistem dapat bekerja sesuai harapan yang telah dirancang sebelumnya. Penulis merancang skenario pengujian sebagai berikut :

## Tabel 1: Skenario Pengujian Sistem
Kategori Conversion from Gaussian and CGS EMU to SI a Pengujian pembacaan nilai sensor Sensor pada sistem dicelupkan ke dalam air, lalu pengguna melihat nilai sensor melalui aplikasi. Pengujian Notifikasi Sensor pada sistem dicelupkan ke air yang tidak sesuai dengan Permenkes RI no 32 tahun 2017
4. Hasil Pengujian Sistem
Pengujian dilakukan terus-menerus selama 45 menit untuk pembacaan nilai sensor pH dan suhu; dan 60 menit untuk sensor kekeruhan dan suhu.
(  )( )     (  )(   )
( )   (  )
(  )   (  )(  )
( )   (  )

## Tabel 2: Hasil Pengukuran pH dan Suhu pada Sistem
Waktu Nilai pH Hasil Ukur Akurat (%) Suhu (celcius) 15.45 - 16.00 6.86 6.89 99.5 30.31 6.89 99.5 30.25 6.94 98.8 30.18 7.25 94.6 30.25 7.07 97.0 30.43 16.00 - 16.15 4.01 4.10 97.8 30.31 4.15 96.6 30.25 4.24 94.5 30.25 4.06 98.7 30.18 4.01 100 30.43 16.15 – 16.30 9.18 10.31 89.0 30.43 9.46 97.0 30.43 9.50 96.6 30.31 9.55 96.1 30.25 9.46 97.0 30.43
Tabel 3: Tabel Pengukuran Tegangan dan Kekeruhan
Waktu Hasil Ukur (V) Hasil Ukur (NTU) 14.00 - 15.00 3.11 18.53 3.11 12.56 3.11 18.53 3.11 12.56 3.11 12.56 3.11 12.56 3.10 18.53 3.11 12.56 3.11 12.56 3.10 18.53

## 5. Waktu Tunda Notifikasi
Pengujian  waktu  tunda  notifikasi  dilakukan  dengan  cara  menghitung  waktu  dari  mulai  sensor dicelupkan  ke  air  yang  tidak  sesuai  standar  sampai  peladen  Cayenne  mengirimkan  notifikasi kepengguna berupa SMS yang berisi nilai pembacaan sensor yang tidak sesuai dengan yang ditetapkan. Pengujian  dilakukan 10 kali  dan didapatkan  waktu  respon rata-rata  keseluruhan  seperti pada  tabel  di bawah.
Tabel 4: Pengujian Waktu Tunggu Notifikasi Pengujian ke-n Waktu Tunda pH Waktu tunda kekeruhan Waktu Tunda Suhu 1 31 detik 5 detik 10 detik 2 12 detik 7 detik 15 detik 3 15 detik 4 detik 20 detik 4 20 detik 8 detik 13 detik 5 7 detik 7 detik 11 detik 6 11 detik 5 detik 16 detik 7 9 detik 4 detik 9 detik 8 25 detik 9 detik 13 detik 9 23 detik 6 detik 15 detik 10 16 detik 7 detik 9 detik Rata-rata 16.9 detik 6.2 detik 13.1 detik

## 6. Evaluasi Sistem
Setelah  melakukan  perancangan  dan  pengujian,  penulis  melakukan  evaluasi  terhadap  hasil  dari rancangan  dan  pengujian  sistem  tersebut.  Hasil  dari  evaluasi  penulis  rangkum  dalam  bentuk  tabel berikut.
Tabel 5: Evaluasi Sistem Pengujian Hasil yang diharapkan Alat Keterangan Mengukur tingkat asam/basa air Sensor dapat memberi angka pH di air Sensor pH Berhasil Mendeteksi tingkat kekeruhan air Sensor dapat memberi angka kekeruhan dalam satuan kekeruhan dan voltase Sensor kekeruhan Berhasil Mengukur suhu air Sensor dapat memberi nilai suhu dalam satuan Celcius. Sensor suhu Berhasil Mengirim hasil pengukuran sensor Mikrokontroller Mengirimkan data sensor ke peladen Cayenne NodeM CU ESP82 66 Berhasil Mengirim notifikasi status air ke pengguna Pengguna menerima informasi status air yang tidak sesuai standar Cayenne Berhasil
Dari evaluasi rancangan dan pengujian sistem ini didapatkan hasil berupa komponenkomponen yang penulis masukan di dalam rancangan sistem ini sudah memenuhi kebutuhan pengguna.

## VI. Kesimpulan
Sistem monitoring kualitas air kolam renang  menggunakan mikrokontroller NodeMCU ESP8266 dan Cayenne ini terdiri dari tiga sensor, diantaranya, sensor pH (SEN0161), sensor kekeruhan (SEN0189) dan sensor suhu  (DS18B20) yang terhubung dengan NodeMCU  ESP8266 sebagai  pusat  kendali. Selanjutnya, NodeMCU  yang  terhubung  dengan  Wi-Fi,  mengirimkan  data  sensor  ke  Cayenne.  Hasilnya  adalah  sensor kekeruhan  pada  sistem  mampu  membedakan  air  yang  bening  dan  keruh,  serta  memiliki  persentase keakuratan pH rata-rata adalah 96.84 dan rata-rata waktu tunggu notifikasi adalah 12.06 detik.
VII. Daftar Pustaka [1] CDC (2016). Your Disinfection Team:
Chlorine & pH. Available
at: https://www.cdc.gov/healthywater/pdf/swimming/resources/disinfection-teamchlorine-ph-factsheet.pdf .
[2] Ihsanto, E., dan Hidayat, S. (2014). Rancang Bangun Sistem Pengukuran Ph Meter Dengan Menggunakan Mikrokontroller Arduino UNO. Teknol. Elektro 5, 139–146.
[3] Gokulanathan  S.,  Manivasagam,  P.,  Prabu,  N.,  dan  Venkatesh,  T.  (2019)  GSM  Based  Water  Quality Monitoring System Using Arduino. Shanlax Int. J. Arts, Sci. Humanit. 6, 22–26.
[4] Amani,  F.,  dan  Prawiroredjo,  K.  (2016).  Alat  Ukur  Kualitas  Air  Minum  Dengan  Parameter  Ph,  Suhu, Tingkat Kekeruhan, Dan Jumlah Padatan Terlarut. JETri 14, 49–62.
[5] Zainuddin,  Z.,  Idris,  R.,  dan  Azis,  A.  (2019).  Water  Quality  Monitoring  System  for  Vannamae  Shrimp Cultivation Based on Wireless Sensor Network In Taipa, Mappakasunggu District, Takalar. 165, 89–92 .
[6] Istoni, R. (2019). Implementasi Sistem Monitoring Kualitas Air Berbasis
[7] Intellegent Sensor Ph Dan Temperatur Pada Wtp Pnj. Fakt. Exacta 11, 158. [8] Yurindra (2017). Software Engineering. 47,49-50. Available at:
https://books.google.co.id/books?id=4Jo9DwAAQBAJ&lpg=PA52&dq=yurindra siklusprototipe&hl=id&pg=PA52#v=onepage&q=yurindra  siklus  prototipe&f=false  [Diakses  April  9, 2019].
[9] Stephens, R. (2015). Beginning Software Engineering.
[10] Rizky, S. (2011). Konsep Dasar Rekayasa Perangkat Lunak. In Konsep Dasar Rekayasa Perangkat Lunak.
[11] Vernier (2013). PH Sensor. Available at: https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Biometric/ph-bta.pdf.
[12] Estes,  B.  (2016).  Cayenne  Documentations.  Available  at:  https://community.mydevices.com/t/cayenne- documentation/150 [Diakses Maret 30, 2019].
[13] Maxim  Integrated  (2015).  Datasheet  DS18B20.  Maxim  IntegrDean,  T.  (2013).  Network+  Guide  to Networks 7 ed.
[14] Hanson  Technology  (2017).  Handson  Technology  User  Manual  V1.2  ESP8266  NodeMCU  WiFi  Devkit. Hanson Technol.
[15] Arduino  (2019).  Arduino  -  Introduction.  Available  at:  https://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction [Diakses Mei 18, 2019].
[16] dfrobot.com (2017). Turbidity sensor SKU: SEN0189. Available
at: https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Turbidity_sensor_SKU:_SEN0189 [Diakses Februari 15, 2019].