Jurnal  Teknologi  Elektro,  Universitas  Mercu  Buana ISSN: 2086 ‐ 9479
Sistem Monitoring  Kualitas Air  Pada Kolam  Ikan

## Melalui Pengukuran  kadar  pH Berbasis Android
Triyanto Pangaribowo 1 , Khoerudin 2
1,2 Fakultas Teknik,  Program  Studi Teknik  Elektro
Universitas Mercu Buana, Jakarta triyanto.pangaribowo@mercubuana.ac.id
Abstrak — Pada  makalah  ini  menjelaskan  sebuah  sistem monitoring  pH  air pada tiga  sample kolam yang dapat diakses melalui  android  smartphone.  Sistem  ini dapat digunakan pada budidaya  ikan  yang letaknya jauh dari pemukiman petani ikan sehingga  memudahkan  dalam  pengawasan  kadar  pH    tanpa harus  ke  lokasi.  Sistem  monitoring  ini  dilengkapi  dengan menggunakan  sensor  pH yaitu PH-4502C, Wemos D1 sebagai mikrokontroller, webserver Thingspeak, dan Android smartphone.  Setelah  melakukan  perancangan  dan  pembuatan sistem  monitoring  pH  berbasis  android  ini  maka  dilakukan pengujian  dan  analisa  untuk memastikan sistem  dapat bekerja dan  berfungsi  dengan  baik.  Tingkat  Akurasi  pengukuran  pH dengan  perangkat  yang  telah  dirancang  rata-rata  98.85% dengan  menggunakan  pembanding  pH  meter.  Respon  sistem perangkat untuk menampilkan  pH rata-rata 20.5  detik.
Kata Kunci —Sistem Monitoring, pH Air,Android, Webserver

## I. PENDAHULUAN
Air  adalah  salah  satu  faktor  esensial  yang  penting  dalam mendukung  kehidupan  makhluk  hidup  di  muka  bumi. Termasuk  manusia  juga  membutuhkan  air  untuk  memenuhi kehidupan  kita  sehari-hari,  konsumsi,  keperluan  industri, pertanian,  perikanan  dan  lain  lain.  Air  juga  merupakan  salah satu  sumber  daya  alam  yang  dapat  diperbaharui,  sehingga dapat dipastikan keberadaan air akan selalu ada dan tidak akan pernah habis[1].
Air  sungai  di  daerah  merupakan  sumber  daya  air  alami  yang harus dijaga dan diamankan dari penyebab pencemaran, seperti discharge  dari  limbah  industri,  limbah  domestik,  limbah pertanian dan lainnya[2]. Salah satu kegunaan dari air tersebut adalah untuk budidaya ikan.
Kualitas  air mencakup tiga karakteristik, yaitu fisika, kimia dan biologi.  Kandungan  bahan-bahan  kimia  yang ada di dalam air berpengaruh  terhadap  kesesuaian  penggunaan  air.  Secara umum  karakteristik  kimiawi  air  meliputi  pH,  alkalinitas,  kation dan  anion  terlarut  dan  kesadahan  [3].  pH,  menyatakan
intensitas  kemasaman  atau  alkalinitas  dari  s uatu cairan encer, dan mewakili  konsentrasi hidrogen ionnya[4]
Kualitas  air  merupakan  parameter  utama  dalam  keberhasilan budidaya  ikan.  Karakteristik  fisik  dan  kimia  air  ini  sangat mendasar  dan  sangat  berpengaruh  pada  ikan.  Adapun karakteristik tersebut antara lain adalah tingkat keasaman (pH) dan suhu. Para pembudidaya ikan harus  senantiasa mengontrol dan  menjaga  kualitas  air  untuk  keberhasilan  budidaya  ikan tersebut.  Mereka  melakukan  pengecekan  dengan  mengukur satu  persatu  kualitas  air  pada  masing-masing  kolam  dengan menggunakan  alat  pengukur  keasaman  (pH)  dan  pengukur suhu  yang  pengoperasionalnya  masih  manual.  Hal  ini berpengaruh  terhadap  efisiensi  waktu  dan  kerja  dari  para pembudidaya  ikan.  Maka  dari  itu  dibutuhkan  alat  yang  bisa membantu mengontrol kualitas air  secara real time[5] Dalam  budidaya  ikan  lele,  kestabilan  pH  air  adalah  kunci utama  sebagaiparameter  budidaya  lele  dikatakanbaik.  Pada budidaya lele kita harusmenjaga level pH pada kolam dikisaran 5,5-7,5.  Oleh  karena  itu  pH  airuntuk kolam ikan lele yang baik beradadi  level  air  netral.  Air  dalam  kondisinetral  berada  di level  pH  6  atau  7,artinya  jika  kondisi  air  dibawah  6diartikan asam  sedangkan  level  ph  diatas  7  dikatakan  basa.  Jamur danbakteri  akan  berkembang  biak  padakondisi  asam.  Lele memiliki  tingkattoleransi  pH di kisaran pH 5,5-7,5,yang artinya lele  lebih  toleran  dikondisi  air  basa  ketimbang  asam,  kondisi air  ideal  pada  lele  di  level  5,5-  7,5.  Jika  kondisi  air mengalami penurunan pH yang perlu kita lakukan adalah menaikan pH itu sendiri[6]
Pada  Penelitian  ini  menawarkan  sebuah sistem monitoring pH air pada tiga sample kolam yang dapat diakses  melalui android smartphone  sehingga  pengawasan  bisa  dilakukan  jarak  jauh Sistem  monitoring  ini  menggunakan  sensor  pH  yaitu  PH- 4502C,  Wemos  D1  sebagai  mikrokontroller,  webserver Thingspeak, dan Android smartphone.
Jurnal  Teknologi  Elektro,  Universitas  Mercu  Buana ISSN: 2086 ‐ 9479

## II. PERANCANGAN SISTEM MONITORING
Perancangan  alat  sistem  monitoring  pH  Air  menggunakan Wemos  D1  dan  Webserver  Thingspeak.com  melalui  Aplikasi Android secara detail. Alat ini digunakan untuk membaca nilai pH  pada  masing-masing  kolam  yang  dibaca  modul  pH  meter PH-4502C    data  dikirim  ke  modul  mikrokontroller  wemos untuk dioleh dan kemudian dikirim ke webserver Thingspeak.com  dan  dapat  di  tampilkan  melalui  aplikasi Android smartphone

## 1. Blok Diagram  Sistem
Blok  diagram  dengan  prinsip  kerja  masing-masing  blok diagram.  Blok  diagram  terdiri  dari  rancangan  blok  masukan  , blok keluaran dan blok proses  seperti pada  gambar 1 masing- masing bagian saling berhubungan antara satu sama lainnya

## Gambar  1. Blok Diagram  Sistem Monitoring
Gambar  1  adalah    blok  diagram  sistem  monitoring  dengan  3 buah  sensor pH sebagai input Wemos. Sensor pH tersebut di letakkan  pada  ketiga  air  kolam.  Sensor  pH  menghasilkan sinyal  analog  yang  kemudian  diubah  ke  dalam  sinyal  digital melalui  modul  ADS1115  dan  dikirim  ke  Wemos  D1 menggunakan  komunikasi    I2C  melalui  pin  SDA   dan  SCL. Pada  modul  wemos  sinyal  tersebut  diolah  kemudian  dikirim ke  webserver  Thingspeak  melalui  koneksi internet. Data yang diterima  Thingspeak  dapat  dilihat  pada  melalui  web  browser atau tampilan  aplikasi android pada smartphone.
Perangkat  yang  digunakan  pada  penelitian  ini meliputi laptop untuk  melakukan  upload  bahasa  permrograman   ,    sensor  Ph meter  PH-4502C,  sebagai  sensor  deteksi  pH  air.  Unit  alat  pH meter  tipe  pen  PH-009(I)  sebagai  kalibrasi  pembanding.    Unit modul  ADS1115,  sebagai  converter  sinyal  analog  menjadi sinyal  digital  melalui  komunikasi  I2C  dengan  Wemos  D1. Unit  Mikrokontroller  Wemos D1, sebagai pengolah data yang diterima sensor dan mengirimnya ke webserver Thingspeak.com.  Modem  Wifi,  sebagai  koneksi  internet melalui  wifi  untuk  menjalankan  Wemos  untuk  mengirim  ke webserver.  Unit  Adaptor  dan  modul  power  supply  untuk memberikan  supply  tegangan  dan  arus  untuk  seluruh rangkaian.  Kabel  penghubung  sebagai  konektor  yang menghubungkan antar rangkaian  dalam  system.  Unit smartphone android berfungsi sebagai media untuk menampilkan hasil pembacaan sens or yang diterima Thingspeak.com.  Perangkat  lunak  menggunakan  Arduino
Integrate  Development  Environtment  (IDE)  yang  berfungsi sebagai tool dalam pemrograman Wemos D1. Thingspeak.com  sebagai  platform  IoT  untuk  menerima, menyimpan,  dan  menampilkan  data  yang  dikrirm oleh Wemos D1  melalui  web  browser.  ThingView  sebagai  platform  untuk menampilkan  data  Thingspeak.com  melalui  smartphone android.

## 2. Diagram  Alir Sistem Monitoring
Flowchart  sistem  menunjukkan  alur  pemrograman  sistem monitoring
Gambar  2 Diagram  Alir Sistem Monitoring
WEMOS  D1 + ADS1115 Sensor pH 1 Sensor pH 2 Sensor pH 3 web browser dan android Mul a i Selesai Ta mpi l a n Web Brows er Proses Data Inisialisasi Port I/O Deteksi pH Kolam 1 ? Deteksi pH Kolam 3 ? Deteksi pH Kolam 2 ? Yes Yes Yes No No No
Jurnal  Teknologi  Elektro,  Universitas  Mercu  Buana ISSN: 2086 ‐ 9479
Tiga  sensor  ph  PH-4502C    diletakkan  pada    3  kolam  untuk mendeteksi  besaran  ph  pada  masing-masing  kolam  kemudian di  konversi  menjadi  nilai  analog  /  tegangan. Modul ADS1115 menerima  sinyal  analog  dari  ketiga  sensor  masing -masing kolam  kemudian  mengkonversinya  menjadi  sinyal  digital.. Sistem  microcontroller  Wemos  menerima  dan  mengolah  data input  masukan  data  digital  dari  modul  ADS1115  melalui komunikasi i2c sebagai  data  primer  yang  kemudian microcontroller  mengkalkulasikan  nilai  nilai  tersebut.  Sistem wifi  ESP8266  yang  telah  diprogram dan disyncronkan dengan web  server  thingspeak  yang  digunakan  untuk  menjadi  data server  agar  dapat  dimonitoring  atau  diambil  datanya.  Data server  dapat  ditampilkan  melalui  web  browser  ataupun aplikasi  android  pada  smartphone.Untuk  mengambil  data tersebut  hanya  dapat  diambil  dengan  mendownload  melalui web browser.

## III. H ASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  sistem  monitoring  bertujuan  mendapatkan  akurasi dari  perangkat  serta  mengetahui  kerja  alat.  Pengujian  alat menggunakan  pemodelan  air  dalam  tiga  wadah  sebagai pengganti  kolam  untuk  mengetahui  nilai  pH  pada  wadah  air kemasan  tersebut.  Hasil  dari  nilai  pH  ditampilkan  melalui Webserver Thingspeak.com ataupun aplikasi android ThingView.Serta  data pH yang diterima  oleh webserver .

## 1. Data  Kalibrasi  Ph Meter  PH-009(I)
Pengujian  Ph  meter  PH-009(I)  bertujuan  untuk  kalibrasi  pH meter  agar  nilai  pembacaanya  sesuai  dengan  pH  yang ditest. Hal  ini  dilakukan  karena  untuk  pH  meter  yang  baru  harus dilakukan kalibrasi terlebih dahulu. Kalibrasi ini menggunakan  250  ml  air  ionisasi  yang  sudah  dilarutkan dengan  Ph  Buffer  Powder.  Dimana  Ph  Buffer  Powder  yang digunakan  adalah  PH  4.01  dan  PH  6.86.Kalibrasi  dilakukan dengan  memutar  trimmer  yang  ada  pada  pH  meter,sesuaikan nilainya dengan nilai pH buffer powder yang diuji
Gambar  3.  Kalibrasi  Ph Meter PH-009(I)

## 2. Pengujian  Sensor PH-4502C
Menghubung  singkatkan  probe  BNC  connector  antara  pin tengah  prob  dan  body  probe.    Pengaturan  tegangan  output sensor  sebesar  2.5V  yaitu  pin  P0  dengan  memutar  trimpot pada  modul  sensor.Tegangan  2.5V  diambil  dengan  analogika output sensor adalah 0 ~ 5V dan pH 1 ~ 14
Tabel  1  menunjukan  hasil  pengujian  sensor  PH-4502C  dalam pembacaan  PH  air  pada  ketiga  kolam  dibanding  alat  ukur standar  pH  Meter  PH-009(I)  .Dengan  rumus  (  pH  Sensor  / pH%  ,dan  sensor  kolam  3  adalah  97.11  %  sehingga  rata-rata akurasi  dari  ketiga  sensor  adalah  98.09  %  .Dengan  Hasil  ini menunjukan  ketiga  sensor  PH-4502C  sudah  bekerja  dengan baik.  Pembanding  )  x  100%  maka  dapat disimpulkan ketelitian sensor kolam 1 adalah 98.33  % , sensor kolam 2 adalah 98.85
Tabel. 1 Pengujian Sensor PH-4502C Sample pH Alat Pembanding Tegangan Voltmeter Tegangan Sensor pH Sensor Kolam 1 4.2 3.03 V 3.02 V 4.13 Kolam 2 7.0 2.53 V 2.53 V 6.92 Kolam 3 9.0 2.22 V 2.22 V 8.74
3. Pengujian  Data  Thingspeak
Pengujian data yang  diterima  webserver  ThingSpeak ditunjukkan pada tabel 2
Tabel  2. Pengujian  Data  Thingspeak Waktu Data Thingspeak pH Kolam 1 pH Kolam 2 pH Kolam 3 2018-06-29 23:31:25 4.10 6.77 8.79 2018-06-29 23:31:46 4.02 6.79 8.65 2018-06-29 23:32:07 4.09 6.79 8.77 2018-06-29 23:32:27 4.08 6.79 8.75 2018-06-29 23:32:48 4.08 6.74 8.77 2018-06-29 23:33:09 4.08 6.80 8.73 2018-06-29 23:33:29 4.04 6.78 8.68 2018-06-29 23:33:50 4.01 6.80 8.61 2018-06-29 23:34:10 4.08 6.74 8.77 2018-06-29 23:34:31 4.01 6.80 8.61 Delay Respon Sistem Rata-rata 20.5 detik pH rata2 4.06 pH rata2 6.78 pH rata2 8.71
Data  ini  meliputi  data waktu masuk, dan nilai data  dari sensor masing-masing  kolam  dengan  delay  respon  sistem  rata-rata 20.5  detik  pada  pengujian  yang  dilakukan  tanggal  29-6-2018 pukul 23:31:25  sampai  23:34:31.
Jurnal  Teknologi  Elektro,  Universitas  Mercu  Buana ISSN: 2086 ‐ 9479

## 4. Pengujian  Tampilan  Grafik  Pada  Aplikasi ThingView
Pengujian  ini  bertujuan  untuk  tampilan  data  dalam  bentuk grafik yang diterima pada webserver Thingspeak dengan hasil yang diperlihatkan seperti pada gambar 3 berikut
Gambar  4.  Tampilan  Data Grafik  Aplikasi ThingView
Pada  gambar  4  menunjukan  bahwa  aplikasi  android ThingView  pada  smartphone  android  berfungsi  dengan  baik. Tampilan  ini  menunjukan  data  yang  masuk  pada  webserver baik  waktu  data  diterima  dan  besarnya  nilai  Ph  yang  terbaca oleh system.

## IV. KESIMPULAN
Pengujian  dan  analisa  sistem  monitoring  pH  air  memberikan hasil  yang  dapat  disimpulkan  bahwa  sistem  monitoring  telah bekerja  dengan  baik  sesuai  dengan  yang  diharapkan  dan mampu  menampilkan  data  yang  akurat.  hasil pengujian pH air pada  ketiga  kolam  menggunakan  sensor  PH-4502C  diperoleh tingkat akurasi pengukuran rata-rata sebesar 98.85 % terhadap alat  ukur standar pembanding pH Meter PH-009(I).  Pengujian alat  monitoring  pH  air  pada  tiga  kolam  sekaligus  ini disimpulkan  bahwa    Kolam  1  dengan  rata-rata  pH  4.06  tidak baik  untuk  budidaya  dan  perkembangan  ikan  karena  air bersifat  terlalu  asam.  Kolam  2  dengan  rata-rata  pH  6.78  baik untuk budidaya dan perkembangan ikan. Kolam 3 dengan rata- rata  pH  8.71  tidak  baik  untuk  budidaya  dan  perkembangan ikan  karena  air  bersifat  terlalu  basa.  Delay  rata-rata  waktu respon  dari  monitoring  tersebut  adalah  20.5  detik  karena webserver  membutuhkan  delay  waktu  minimal  21  detik  dalam penerimaan  data selanjutnya.

## DAFTAR  PUSTAKA
[1] Kemas  Rafi’  Muhammad  Fadhlan,  Nina  Hendrarini  ,  Mia Rosmiati  ,”Membangun  Sistem  Monitoring  Penjernihan Air  Berbasis  Sensor  Building  A  Monitoring  System  For Water  Purifying  Based  On  Sensors”.  e-Proceeding  of Applied Science : Vol.3,  No.3 Desember  2017
[2] Anang  Tjahjono,  Eru  Puspita,  Edi  Satriyanto,  Basuki Widodo,  Nieke  Karnaningroem,”  Rancang  Bangun Sistem  Monitoring  Dan  Kendali  Kualitas  Air  Sungai Secara  Online  Dengan  Wireless  Sensor  Network  (Wsn) Untuk Industri Pengolahan Air Minum Di Pdam”, January 2010
[3] Suripin.  Pelestarian  Sumber  Daya  Tanah  dan  Air. Penerbit Andi: Yogyakarta, 2001.
[4] Hasrianti,  Nurasia,”Analisis  Warna,  Suhu,  pH  dan Salinitas  Air  Sumur  Bor  Di  Kota  Palopo.  Prosiding Seminar  Nasional, Vol  02,  No. 1,2016
[5] Elba  Lintang,  Firdaus,Ida  Nurcahyani,”Sistem  monitoring kualitas  air  pada  kolam  ikan  berbasis   Wireless  sensor network  menggunakan  komunikasi  zigbee,”  Prosiding SNATIF  , 20 17
[6] Hermansyah,Elang  Derdian  ,  F. Trias Pontia W ,”Rancang Bangun  Pengendali  Ph  Air  Untuk  Pembudidayaan  Ikan Lele  Berbasis  Mikrokontroler  Atmega16,”  Jurnal  Teknik Elektro,  Universitas Tanjungpura, Vol  2,  No 1,  2017