## PURWARUPA PEMANTAUAN KUALITAS PENGOLAHAN AIR LIMBAH MENGGUNAKAN SISTEM TELEMETRI BERBASIS MIKROKONTROLER PENERAPAN REVOLUSI INDUSTRI 4.0
Reza Mulyawan*, Arie Pratama Putra, Nabila Rahmi
Program Studi Analisis Kimia, Politeknik AKA Bogor Jl. Pangeran Sogiri No.283, Tanah Baru, Bogor Utara, Kota Bogor, Jawa Barat 16154
*Email: r-mulyawan@kemenperin.go.id (Received : 1 Juni 2020; Accepted: 30 Juni 2020; Published: 1 Juli 2020)

## Abstrak
Air  merupakan  sumber  daya  alam  yang  sangat  penting  bagi  kehidupan  manusia  dan  mahluk  hidup  lainnya. Pencemaran  air  khususnya  air  sungai  perlu  dikendalikan  seiring  makin  cepatnya  pembangunan.  Salah  satu teknologi  untuk  melakukan  pemantauan  besaran  fisik  dalam  wilayah  yang  tersebar  adalah  Wireless  Sensor Network (WSN), yang memiliki kemampuan untuk mengirimkan data hasil pembacaan sensor serta meneruskan data  yang  diterima  dari  node  lain.  Pada  penelitian  ini  dikembangkan  purwarupa  sistem  pemantauan  kadar  pH, suhu  dan  warna  berbasis  WSN  yang  dapat  dipantau  melalui  web.  Sensor  pada  setiap  node  dihubungkan  ke Arduino  Uno  sebagai  unit  pemroses,  data  yang  dibaca  dari  sensor  dikirimkan  ke  node sink melalui  perangkat XBee nirkabel. Pada sink digunakan PC yang berfungsi juga sebagai database server dan web server. Hasil dari pengujian  dengan  dua  penyebaran  yang  berbeda  didapatkan  hasil  bahwa  pembacaan  sensor  dapat  dibaca  oleh seluruh node dan diterima oleh sink serta dapat ditampilkan melalui laman web yang telah dibangun.
Kata kunci : Arduino, sensor, pengolahan limbah

## Abstract
Water  is  a  natural  resource  that  is  very  important  for  human  life  and  other  living  things.  Water  pollution, especially  river  water,  needs  to  be  controlled  as  development  accelerates.  One  technology  for  monitoring physical quantities in a scattered area is the Wireless Sensor Network (WSN), which has the ability to send data from sensor readings and forward data received from other nodes. In this study a prototype monitoring system for  pH,  temperature  and  color  based  on  WSN  can  be  monitored  via  the  web.  The  sensor  at  each  node  is connected  to  Arduino  Uno  as  a  processing  unit,  the  data  read  from  the  sensor  is  sent  to  the  sink  node  via  a wireless XBee device. The sink uses a PC that also functions as a database server and web server. The results of testing with two different distributions found that the sensor readings can be read by all nodes and received by the sink and can be displayed through a web page that has been built.
Keywords : Arduino, sensors, waste treatment

## PENDAHULUAN
Pengolahan  air  limbah  adalah  suatu  proses yang dijalankan untuk menghilangkan atau membersihkan  limbah  ( effluent )  atau  limbah  hasil kegiatan  industri,  komersial  atau  rumah  tangga  dari air  sehingga  air  dapat  dimanfaatkan  kembali  oleh lingkungan  tanpa  memberikan  dampak  negatif ataupun  dapat  digunakan  kembali  dalam  proses industri,  komersial  dan  rumah  tangga  tersebut. Kegiatan pengolahan ini dilakukan dalam 3 atau lebih tahapan yang spesifik, tergantung pada komposisi dan tingkat  limbah  yang  terkandung  dalam  air  limbah ( Wadu et.al,  2017).  Meskipun  banyak  parameter- parameter  yang  mempengaruhi  kualitas  air,  tapi  ada
tiga yang paling penting, yaitu parameter temperatur, pH,  dan  kekeruhan  (Summerfelt,  2015).  Fungsi  pH sebagai  indikator  untuk  reaksi  kimia  dan  biologi dalam lingkungan air, yang digunakan sebagai ukuran keasaman atau kebasaan air. Sedangkan DO dan suhu merupakan  indikator  untuk  metabolisme  air,  yang dapat  digunakan  untuk  memantau  organik  serta polutan nutrisi (Basavaraddi et al ., 2012; Mohanty et al .,  2014).  Pengolahan  air  limbah  harus  dipantau karena,  pemantauan  kualitas  badan  air  penerima ( stream ) penting dilakukan agar sumber daya air tidak tercemar. Pemantauan kualitas air ini dapat dilakukan secara  mandiri  atau  menggunakan  pihak  yang
independen  untuk  memantaunya.  Untuk  pemantauan secara mandiri dapat dilakukan dengan menggunakan metode  telemetri  yang  menggunakan  sensor  yang terkalibrasi  dan  dipasang  di effluent serta  terkoneksi secara  nir  kabel  ke  sistem  terkomputerisasi  dengan jaringan  wifi  menggunakan  Arduino  System  (Astria et al ., 2014). Sistem telemetri online monitoring yang tersedia  di  pasaran  banyak  macamnya,  namun  tidak semua  sistem  tersebut  dapat  memenuhi  semua kebutuhan pengguna, khususnya jika akan diimplementasi di Indonesia yang memiliki karakteristik kondisi alam yang sangat ekstrim. Untuk itu  diperlukan  kegiatan  perancangan  sistem  telemetri yang sesuai dengan kebutuhan pengguna dan  kondisi alam di Indonesia.

## BAHAN DAN METODE Perancangan Perangkat Keras
Pada  penelitian  ini,  parameter  air  yang  akan diukur  meliputi  suhu,  pH  dan  kekeruhan.  Adapun perancangan perangkat keras terdiri dari:
1. Sensor suhu tipe DS18B20
2. Sensor elektroda pH tipe SKU
3. SEN0161
4. Sensor turbidity tipe SKU: SEN0189
Pengiriman data hasil sensor ke Android menggunakan  Wifi  Shield.  Diagram  blok  sistem akuisisi data diperlihatkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram Blok Rancangan Umum

## Sistem Perancangan Perangkat Lunak
Adapun perancangan perangkat lunak terdiri dari  perancangan  program  sensor  dan  pembuatan akun  Ubidots  Education.  Diagram  blok  sistem program sensor secara keseluruhan diperlihatkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram Alir Rancangan Perangkat Lunak Uji Banding Sensor
Seluruh  sensor  yang  terpasang  akan  di  uji banding  dengan  alat  yang  telah  terkalibrasi  agar tertelusur  seluruh  pengukurannya  pada  standar  acuan yang dapat dipertanggung jawabkan, dengan menggunakan  uji  statistika  uji  t  berpasangan  dengan derajat bebas 7 dan selang kepercayaan 95%.

## Perhitungan
Data yang diperoleh berupa hasil pembacaan pH,  Suhu,  dan  Kekeruhan.  Seluruh  sensor  yang terpasang akan di  uji banding dengan alat  yang telah terkalibrasi  agar  tertelusur  seluruh  pengukurannya pada  standar  acuan  yang  dapat  dipertanggung jawabkan,  dengan  menggunakan  uji  statistika  uji  t berpasangan  dengan  derajat  bebas  7  dan  selang kepercayaan 95%.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Sistem Sensor
Sistem  yang  telah  dirancang  pada  tahap sebelumnya, diimplementasikan dengan menggunakan  color  module  TCS230,  analog  pH meter  Kit  DFRobot,  digital  temperatur  DS18B20, Arduino  Uno  dan  modul  XBee  Series-2  pada  sensor node seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Implementasi Sirkuit Sensor
Bagian sink node diimplementasikan menggunakan  PC  yang  ditambahkan  modul  XBee Series-2,  serta  dibuatkan  program  menggunakan pemroses yang dapat menerima data dari sensor node yang  dikirim  ke sink node  melalui  perangkat  XBee, data yang dibaca tersebut kemudian disimpan di tabel database  yang  ada  pada sink node.  Melalui  halaman web  yang  disediakan  oleh  web  server  yang  ada  pada sink node,  data  dapat  ditampilkan  melalui  browser dengan mengakses web server pada sink node seperti yang  ditunjukkan  pada  Gambar  4.  Hasil  pembacaan sensor  secara realtime  dapat  ditampilkan  di  halaman web. Data ditampilkan dalam bentuk tabel.
Gambar 4. Penampilan Data Web.
Tabel 1. Hasil Uji Banding*
Ulangan pH Suhu TDS (mg/L) 1 6.85 7.01  25.81 21.00 403 350 2 6.85 7.01  25.69 21.00 397 355 3 6.85 7.01  25.50 21.00 400 352 4 6.85 7.01  25.50 21.00 400 350 5 6.85 7.01  25.50 21.00 402 350 6 6.85 7.01  25.50 21.00 395 351 7 6.85 7.01  25.50 21.00 394 350
*Sebelah  kiri  adalah  hasil  dari  sensor,  sebelah  kanan pembanding
*pH meter Agilent, Termometer Raksa, HACH DR 2010
Dari  sistem  yang  sudah  diimplementasikan, dilakukan  pengujian  menggunakan  dua  skenario dengan  penyebaran  node  sensor  yang  berbeda.  Pada pengujian di skenario pertama, tiga buah sensor node digunakan  untuk  membaca  besaran  fisik  yang  akan diukur.  Ketiga  sensor  node  disebar  dengan  posisi seperti  pada  Gambar  4.  Jarak  antara  Node  sensor  1 dan Node sensor 2, Node sensor 1 dan Node sensor 3, Node  sensor  2  dan  Node  sensor  3  adalah  50  meter, sedangkan jarak antara Node sensor 1 dan Node sink adalah  40  meter.  Pada  pengujian  ini,  dilakukan pengambilan data.
Gambar 5. Posisi Node Sensor

## Hasil Perbandingan Dengan Alat Lain
Berikut hasil perbandingan dengan peralatan lain  seperti  pada  tabel  1.  Dari  hasil  uji  bedan  yata menggunakan  ujit  t  berpasangan  dengan  α  95%,  di dapatkan  hasil  bahwa  ketiga  sensor  menunjukkan hasil  berbeda  nyata,  karena  nilai  t  hitung  lebih  besar dari  t  tabel.  Hal  ini  terjadi  karena  pada  pembacaan menggunakan  sensor  node  arduino  membutuhkan kestabilan  yang  lama,  serta  proses  kodifikasi algoritma yang belum sempurna.

## KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini,  purwarupa  sistem pemantuan  kadar  pH,  suhu  dan  TDS  yang  berbasis WSN  telah  dapat  dirancang  dan  dikembangkan. Sensor  pada  setiap  node  dihubungkan  ke  arduino sebagai  unit  pemroses,  data  yang  dibaca  dari  sensor dikirimkan  ke  sink  node  melalui  perangkat  XBee nirkabel.  Pada  sink  node  digunakan  PC  yang berfungsi  juga  sebagai  database  server  dan  web server.  Hasil  dari  pengujian  dengan  dua  penyebaran yang  berbeda  didapatkan  hasil  bahwa  pembacaan sensor  dapat  dibaca  oleh  seluruh  sensor  node  dan diterima  oleh  sink  node  serta  dapat  ditampilkan melalui  laman  web  yang  telah  dibangun.  Adapun saran  untuk  penelitian  selanjutnya  yaitu,  proses koding yang lebih sempurna.

## DAFTAR PUSTAKA
Astria,  F.,  Subito,  M.,  Nugraha,  D.W.  (2014). Rancang  Bangun  Alat  Ukur  pH  Dan  Suhu Berbasis  Short  Message  Service  (SMS) Gateway . Metrik, 1, pp 48-50. BPPT.  (2015). Sistem  Pemantauan  Online  Untuk Pengendalian Pencemaran Kualitas Air
Sungai Di DAS Ciliwung . Mohanty, R.K., Kumar, A., Mishra, A., Panda, D.K., Patil, D.U. (2014). Water Budgeting Management:  Enhancing  Aquacultural  Water
Productivity,  Odisha .  India:  Directorate  of Water  Management,  Indian  Council  of Agricult, (Research Bulletin , no.63).
Basavaraddi, S.B., Kousar, H., Puttaiah, E.T. (2012).
Dissolved  oxygen  concentration  a  remarkable indicator  of  ground  water  pollution  in  and around Tiptur town, Tumkur District, Karnataka,  India .  Bull.  Env.,  Pharm.  &  Life Sci., vol. 1, iss. 3, pp. 48-54.
Wadu,  R.A.,  Ada,  Y.S.,  Panggalo,  I.U.  (2017). Rancang  bangun  sistem  sirkulasi  Air  pada akuarium/bak  ikan  air  tawar  berdasarkan kekeruhan  air  secara  otomatis .  Jurnal  Ilmiah Flash, 3, pp 2-3.