Vol. 5, No. 1 Mei 2023, ISSN 2716-1935, E-ISSN 2716-1927

## Sistem Pendeteksi Ketinggian Air Pada Budidaya Ikan Berbasis Arduino Uno
Gaguk Suprianto *1) , Tika Ayu Hariyanti 2) , dan Muhammad Abrar 3)
1,2,3) Informatika, Fakultas Teknik dan Desain, Universitas Hayam Wuruk Perbanas, Jl. Wonorejo Utara No. 16 Rungkut, Surabaya, 60296, Indonesia gaguk.suprianto@perbanas.ac.id *1) , 202102011012@mhs.hayamwuruk.ac.id 2) , 202102011008@mhs.hayamwuruk.ac.id 3)

## Abstrak
Budidaya  ikan  merupakan  salah  satu  mata  pencaharian  sebagian  masyarakat  Indonesia.  Kegiatan budidaya tersebut tidak terlepas dari berbagai permasalahan. Salah satu masalah yang sering timbul adalah  perubahan  volume  air  yang  dipengaruhi  oleh  cuaca.  Saat  cuaca  dalam  kondisi  panas menyebabkan air menguap dan volume air kolam berkurang sedangkan saat cuaca sedang hujan dapat mengakibatkan  volume  air  meningkat.  Hal  tersebut  mempengaruhi  pertumbuhan  ikan,  perpindahan ikan dari kolam dan bahkan menyebabkan kematian.  Maka dibuatlah sistem yang dapat memberikan peringatan ketika volume air mengalami perubahan agar volume air dapat dikontrol oleh pembudidaya. Penelitian menggunakan metode waterfall agar tahapan dapat dilakukan dengan jelas dan terperinci. Hasil  pengujian  stabilitas  sensor  bahwa  dari  10  kali  pengujian  sensor  memberikan  hasil  yang bervariasi, namun secara keseluruhan performanya cukup konsisten dengan rata-rata pembacaan level ketinggian air yaitu 243 mm. Sedangkan pengujian kedua berupa pengukuran level ketinggian air pada tiga kondisi yang berbeda diperoleh kesimpulan bahwa sistem yang dirancang dapat bekerja dengan baik sebagaimana yang diinginkan. Hal ini dibuktikan ketika sistem mengukur level ketinggian air pada tiga level, hasil keluaran dari sistem sesuai dengan perencanaan. Dengan demikian secara utuh sistem dapat dikatakan bekerja dengan baik.  Sistem yang telah dirancang dapat digunakan oleh pembudidaya ikan yang mempunyai area terbatas untuk diterapkan pada kolam ikan. Kegiatan penelitian berikutnya yaitu  sistem  akan  dikembangkan  dengan  mengimplementasikan  internet  of  things  untuk  pemantauan secara jarak jauh agar penggunaannya lebih fleksibel.

## Kata kunci: Budidaya Ikan, Metode Waterfall, Solar Panel, Internet of Things

## 1. Pendahuluan (Introduction)
Indonesia merupakan negara dengan sumber daya perikanan yang melimpah (Nurbudiyani dkk., 2017). Satu aspek keberagaman terletak pada sektor perikanan. Di perairan Indonesia, terdapat sekitar 2000 spesies ikan yang meliputi beragam jenis ikan air tawar, laut, dan payau  (Setiyawan, 2016). Hal ini  membuat  banyak  masyarakatnya  menjalankan  kegiatan  atau  usaha  budidaya  ikan.  Banyak  dari spesies  ikan  tersebut  telah  menjadi  komoditas  ekonomi  yang  diminati  baik  di  dalam  maupun  di  luar negeri.  Sebagai  respons  terhadap  permintaan  pasar  yang  terus  berkembang,  budidaya  ikan,  terutama ikan air tawar yang sudah banyak dibudidayakan, terus dilakukan (Sutiani dkk., 2020). Potensi produksi dan  bisnis  tersebut  terbilang  menjanjikan.  Budidaya  perikanan  merupakan  kombinasi  dari  kegiatan memproduksi  organisme  dan  air  dalam  wadah  atau  lingkungan  yang  terkontrol  untuk  memperoleh keuntungan  yang  berupa  keuntungan  finansial  (Mulyadi,  2021).  Kegiatan  tersebut  mencakup  proses pembenihan  dan  pembesaran.  Sebagian  masyarakat  Indonesia  menggantungkan  hidupnya  dari  hasil melakukan  kegiatan  budidaya  perikanan  baik  melalui  kelompok  budidaya  ikan  atau  perseorangan. Namun  banyak  kendala  yang  dihadapi  ketika  melakukan  budidaya  ikan  dari  sisi  produksi  maupun perawatan. Sehingga menganggu proses produksi dan aktivitasnya. Masalah yang sering muncul dalam praktik  budidaya  adalah  ketidakstabilan  kualitas  perairan.  Kualitas  air  memiliki  peran  krusial  dalam menjaga kehidupan dan pertumbuhan ikan karena merupakan lingkungan hidup utama bagi mereka. Jika
terjadi  pencemaran  dalam  perairan,  maka  akan  berdampak  negatif  pada  pertumbuhan  ikan  yang dibudidayakan (Siegers & Prayitno, 2019). Selain itu kolam ikan yang ditempatkan pada area luar dan terbuka dapat terpengaruh oleh cuaca. Saat cuaca dalam kondisi panas menyebabkan air menguap dan volume  air  kolam  berkurang  sedangkan  saat  cuaca  sedang  hujan  dapat  mengakibatkan  volume  air meningkat dan kadar keasaman air meningkat sehingga menyebabkan ikan mati (Gunawan, 2014). Air yang berlebihan juga dapat menyebabkan air kolam meluap sehingga ikan dapat keluar dari kolam.
Pada  penelitian  (Nugoro  dkk.,  2018)  membuat  suatu  alat  untuk  mendeteksi  level  ketinggian  air dengan  sensor  ultrasonik.  Sistem  dibuat  dengan  keluaran  menyalakan  atau  mematikan  pompa berdasarkan pengukuran sensornya. Jika  sensor mendeteksi level ketinggian dibawah batas minimum maka pompa akan menyala dan mengisi air dikolam. Sedangkan pada penelitian (Fernandez dkk., 2022) membuat suatu sistem pemantauan kualitas dan pengendalian ketinggian air dengan sensor ultrasonik Penggunaan sensor tersebut  untuk mengukur ketinggian air yang diterapkan pada budidaya ikan nila. Data sensor tersebut dikirim melalui jaringan nirkabel sebagai informasi kepada pengguna.
Berdasarkan permasalahan yang ada serta penelitian-penelitian terdahulu sebagaimana yang telah dijelaskan maka penulis membuat suatu sistem pendeteksi level ketinggian air dengan water level sensor dan beberapa indikator yang menyatakan level ketinggian air. Secara garis besar monitoring ketinggian air dengan water level sensor memberikan sinyal untuk level ketinggian air dalam tiga kondisi (Khair, 2020). Informasi level ketinggian air tersebut diolah mikrokontroler Arduino Uno yang berbasis chip ATMega  dari  keluarga  AVR  (Suprianto  &  Suprianto,  2015).  Mikrokontroler  tersebut  mempunyai keuntungan yakni jumlah pin I/O yang cukup banyak baik analog maupun digital yang dapat digunakan untuk kebutuhan sistem. Dari sisi perangkat lunak menggunakan software open source yakni Arduino IDE Compiler (Suprianto & Wirawan, 2018).

## 2. Metode Penelitian (Methods)
Kegiatan ini dilakukan dengan mengimplementasikan metode waterfall yang dilaksanakan secara bertahap  hingga  tahapan  akhir  selesai.  Metode waterfall dapat  diimplementasikan  pada  produk perangkat keras dan perangkat lunak  (Suprianto dkk., 2023). Dengan menggunakan metode tersebut, penelitian dapat dilakukan dengan alur yang jelas dan terperinci sehingga tahapan demi tahapan dapat dikerjakan dengan baik dan potensi kesalahannya juga kecil.
Alur  atau  langkah-langkah  penelitian  yang  dilakukan  dengan  menerapkan  metode waterfall ditunjukkan pada Gambar 1.
Analisis Kebutuhan Desain Sistem Implementasi Sistem Uji Coba Sistem Pemeliharaan Sistem
Vol. 5, No. 1 Mei 2023, ISSN 2716-1935, E-ISSN 2716-1927

## 2.1 Analisis Kebutuhan
Tahapan  ini  menganalisa  kebutuhan  berdasarkan  permasalahan  yang  ada.  Kebutuhan  yang digunakan  mencakup  kebutuhan  perangkat  keras  maupun  perangkat  lunak  mulai  dari  perencanaan sistem yang meliputi sensor, mikrokontroller, indikator keluaran, pemrograman perangkat keras hingga data-data pendukung penelitian.
a. Kebutuhan Perangkat Keras
Tabel  1.  menyajikan  informasi  perangkat  keras  yang  digunakan  dalam  merancang  prototipe. Terdapat  beberapa  komponen perangkat   keras  yang mempunyai  fungsi  yang berbeda  sebagai  proses, masukan, keluaran, dan catu daya.
Tabel 1. Kebutuhan Perangkat Keras Fungsi Perangkat Keras Proses Arduino Uno Masukan Water Level Sensor Keluaran Catu Daya LED Buzzer Power Supply 12 VDC

## b. Kebutuhan Perangkat Lunak
Terdapat  dua  perangkat  lunak  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  yaitu  Arduino  IDE  untuk keperluan pemrograman perangkat keras dan Fritzing untuk merancang desain rangkaian digital.

## 2.2 Desain Sistem
Tahapan berikutnya berupa desain sistem yang dilakukan untuk menghasilkan sistem yang bekerja secara optimal. Pada tahapan ini yang dilakukan meliputi perancangan diagram blok, desain algoritma pemrograman dan desain rangkaian digital.

## a. Perancangan Diagram Blok
Sistem pada level ketinggian air terbagi menjadi 3 blok yaitu blok input, proses dan output. Pada bagian input berupa water level sensor. Komponen ini bekerja melakukan penginderaan pada objek air. Data sensor tersebut dikirimkan ke mikrokontroller Arduino Uno dan diproses sebagai level ketinggian air. Sistem Arduino akan memberikan intruksi keluaran sesuai dengan data yang diproses pada komponen output berupa indikator led dan buzzer . Terdapat tiga indikator led yang mengindikasikan status ketinggian air. Led hijau menyatakan bahwa level ketinggian air dalam kondisi aman, led kuning menyatakan level ketinggian  air  dalam  kondisi  sedang  dan  led  merah  menyatakan  level  ketinggian  air  dalam  kondisi bahaya.

## b. Perancangan Flowchart
Urutan  proses  sistem  dan  hubungan  antara  proses  digambarkan  secara  mendetail  pada  tahap perancangan flowchart. Gambaran jalannya sistem pendeteksi ketinggian air ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Flowchart Sistem
Sistem mulai bekerja dengan pembacaan level ketinggian air oleh water level sensor. Sistem diatur pada  tiga  kondisi  yang  berbeda.  Pada  kondisi  pertama  ketinggian  air  dibuat  mencapai  ketinggian 250mm. Dalam ketinggian tersebut sensor mendeteksi ketinggian air dalam rentang  0 s.d = 260 mm yang  hasilnya  ketinggian  air  dinyatakan  dalam  status  aman  dengan  indikasi  led  hijau  menyala.  Pada kondisi  kedua,  ketinggian  air  ditambah  200  mm.  Perangkat  sensor  mendeteksi  ketinggian  air  dalam rentang  260  s.d = 300  mm  yang  hasilnya  ketinggian  air  dinyatakan  dalam  status  waspada  dengan indikasi  led  kuning  menyala.  Kemudian  pada  kondisi  ketiga,  ketinggian  air  ditambah  300 mm.  Pada kondisi  tersebut,  sensor  mendeteksi  ketinggian  air  berada  dalam  rentang  300  mm yang  hasilnya ketinggian air dinyatakan dalam status bahaya dengan indikasi led merah menyala dan buzzer menyala.

## c. Perancangan Desain Rangkaian Digital
Desain rangkaian digital dirancang menggunakan software Fritzing . Pada tahapan ini ditentukan pin I/O yang digunakan untuk sensor dan indikator keluaran. Hal ini bertujuan jika terjadi masalah pada perangkat keras maka dapat dilakukan perbaikan secara lebih mudah. Gambar 4. merupakan rangkaian digital yang dirancang berdasarkan analisa kebutuhan perangkat keras dan diagram blok sistem.
JIKA LEVEL 1 JIKA LEVEL 2 JIKA LEVEL 3 SELESAI LED KUNING (WASPADA) LED MERAH dan BUZZER AKTIF (BAHAYA) LED HIJAU (AMAN) SENSOR MEMBACA KONDISI LEVEL AIR
Vol. 5, No. 1 Mei 2023, ISSN 2716-1935, E-ISSN 2716-1927

## Gambar 4. Desain Rangkaian Digital

## 2.3 Implementasi Sistem
Pada tahapan ketiga yakni merealisasikan desain sistem berupa perancangan perangkat keras dan pemrograman  perangkat  keras.  Selain  itu  pada  tahapan  ini  juga  dilakukan  pemeriksaan  terhadap perangkat keras dan program yang dibuat untuk mengetahui fungsi sistem apakah sudah tercapai atau belum. Implementasi sistem pengukur level ketinggian air sebagaimana pada Gambar 5.
Gambar 5. Implementasi Sistem

## 2.4 Uji Coba Sistem
Tahapan berikutnya setelah realisasi desain sistem yakni uji coba sistem untuk mengetahui kinerja sistem apakah sudah berjalan sesuai dengan perencanaan. Apabila sistem sudah memenuhi fungsi yang diinginkan maka sistem dapat diterapkan pada objek. Namun apabila sistem masih mengalami masalah maka  dilakukan  pemeriksaan  kembali.  Uji  coba  dilakukan  dengan  2  tahap  yaitu  pertama  pengujian stabilitas sensor yang dilakukan sebanyak 10 kali percobaan. Setiap percobaan dilakukan dengan durasi 10 menit dan diambil rata-ratanya. Pengujian kedua berupa pengujian level ketinggian air. Pada tahapan pengujian ini sekaligus untuk menguji sistem secara keseluruhan baik pada sisi sensor, mikrokontroller dan indikator keluaran.

## 2.5 Pemeliharaan Sistem
Tahapan  terakhir  berupa  pemeliharaan  perangkat  yang  telah  diimplementasikan  pada  objek. Pemeliharaan  sistem  dilakukan  secara  terjadwal  untuk  menjaga  kinerja  sistem.  Namun  jika  sistem mengalami permasalahan maka dapat segera untuk ditindaklanjuti.

## 3. Hasil dan Pembahasan (Results and Discussions)

## 3.1 Hasil Pengujian Stabilitas Water Level Sensor
Pengujian pertama merupakan pengujian kestabilan sensor sebagai perangkat pengindera. Adapun pengujian dilakukan sebanyak 10 kali dengan durasi masing-masing 10 menit yang diambil rata-ratanya dari setiap kali percobaan. Ketinggian air yang digunakan untuk pengujian ini 250 mm. Hal ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik water level sensor yang menjadi komponen penting dalam sistem untuk mengukur ketinggian air. Hasil pengujian stabilitas sensor ditunjukkan sebagaimana Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Pengujian Stabilitas Sensor Pengujian Ke Rata-Rata Ketinggian (mm) 1 248 2 237 3 4 5 6 7 8 9
10 257
242
246 240 238 245 238 238
Dari  10 kali  pengujian  stabilitas  sensor  diperoleh  rentang nilai  terendah  yaitu 237  mm dan nilai tertinggi yaitu 257 mm. Adapun  total keseluruhan rata-rata sensor dibagi 10 kali pengujian diperoleh nilai  sebesar  243  mm.  Kesimpulan  dari  pengujian  tersebut  bahwa  meskipun  sensor  tersebut  bisa memberikan hasil yang bervariasi, namun secara keseluruhan performanya cukup konsisten dengan rata- rata pembacaan level ketinggian air yaitu 243 mm.

## 3.2 Hasil Pengujian Pengukuran Level Ketinggian Air
Sistem yang telah dirancang dilakukan pengujian berupa pengukuran level ketinggian air dengan tiga kondisi yang berbeda.  Pengujian dilakukan pada kolam dengan dimensi 200x50x40 cm direntang waktu  pukul  10.00-13.00  dimana  waktu  tersebut  terik  cahaya  matahari  sangat  panas  dan  dapat mempengaruhi jumlah volume air. Waktu tersebut merupakan waktu yang tepat untuk menguji kinerja sistem. Sedangkan ikan yang tertampung merupakan benih ikan lele dengan ukuran 5-7 cm. Sehingga untuk  volume  ketinggian  air  maksimum  50  cm  atau  500  mm  (DKPP  Buleleng,  2020).  Namun  pada pengujian ini ketinggian air diawal ditentukan 250 mm dikarenakan jumlah ikan hanya sekitar 50. Hasil pengujian level ketinggian air ditunjukkan sebagaimana Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Pengukuran Level Ketinggian Air Keadaan Sensor Keadaan Led dan Buzzer Status Rentang  0 s.d ≤ 260 mm Hijau ON dan Buzzer OFF Aman
Rentang  260 s.d ≤ 300 mm
Rentang  300 mm Kuning ON dan Buzzer OFF Merah ON dan Buzzer ON Waspada Bahaya
Vol. 5, No. 1 Mei 2023, ISSN 2716-1935, E-ISSN 2716-1927
Kondisi  pertama  ketinggian  air  dibuat  mencapai  ketinggian 250  mm.  Dalam  ketinggian  tersebut sensor  mendeteksi  ketinggian  air  dalam  rentang  0  s.d  ≤  260  mm  yang  hasilnya  ketinggian  air dinyatakan dalam status aman dengan indikasi led hijau menyala dan buzzer mati. Pada kondisi kedua, ketinggian air ditambah 200 mm. Perangkat sensor mendeteksi ketinggian air dalam rentang  260 s.d ≤ 300  mm  yang  hasilnya  ketinggian  air  dinyatakan  dalam  status  waspada  dengan  indikasi  led  kuning menyala dan buzzer mati. Kemudian pada kondisi ketiga, ketinggian air ditambah 300 mm. Pada kondisi tersebut, sensor mendeteksi ketinggian air berada dalam rentang  300 mm yang hasilnya ketinggian air dinyatakan dalam status bahaya dengan indikasi led merah menyala dan buzzer menyala. Berdasarkan pengujian pada 3 kondisi tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa sistem yang dirancang dapat bekerja dengan baik sebagaimana yang diinginkan.

## 4. Kesimpulan (Conclusion)
Berdasarkan hasil pengujian maka diperoleh beberapa kesimpulan. Dari 10 kali pengujian stabilitas sensor  diperoleh  hasil  bahwa  meskipun  sensor  memberikan  hasil  yang  bervariasi,  namun  secara keseluruhan performanya cukup konsisten  dengan rata-rata pembacaan level ketinggian air yaitu 243 mm.  Sedangkan pengujian  level  ketinggian  air  pada  tiga  kondisi  yang berbeda  dimana  ketika  sensor mendeteksi  ketinggian  air  dengan  tiga  kondisi  berbeda,  diperoleh  kesimpulan  bahwa  sistem  yang dirancang  dapat  bekerja  dengan  baik  sebagaimana  yang  diinginkan.  Hal  ini  dibuktikan  ketika  sistem mengukur  level  ketinggian  air  pada  tiga  level,  hasil  keluaran  dari  sistem  sesuai  dengan perencanaan. Dengan  demikian  secara  utuh  sistem  dapat  dikatakan  bekerja  dengan  baik.  Adapun  keterbatasan penelitian  ini  yakni  di  dalam  sistem  belum  dapat  dipantau  secara  jarak  jauh.  Sehingga  kegiatan penelitian berikutnya yaitu sistem akan dikembangkan dengan mengimplementasikan internet of things untuk pemantauan secara jarak jauh agar penggunaannya lebih fleksibel.

## Ucapan Terima Kasih (Acknowledgement)
Penulis mengucapakan terima kasih kepada program studi Informatka Universitas Hayam Wuruk Perbanas  yang  telah  memberikan  kesempatan  untuk  penulis  melakukan  penelitian  serta  pihak-pihak terkait  atas  bantuan  dan  tenaganya  sehingga  kegiatan  penelitian  ini  dapat  berjalan  dengan  baik  dan menghasilkan karya tulisan yang telah tersusun ini.

## Daftar Pustaka
DKPP  Buleleng.  (2020,  Juni  29).  Cara  Memelihara  Air  Kolam  Lele  [Halaman  Web].  Diakses  dari https://dkpp.bulelengkab.go.id/informasi/detail/artikel/cara-memelihara-air-kolam-lele-97 .
Fernandez,  G.  R.,  Afifah,  K.,  &  Prihatiningrum,  N.  (t.t.). Sistem  Pemantauan  Kualitas  dan  Kendali Ketinggian Air pada Kolam Budidaya Ikan Nila berbasis Internet of Things . Gunawan, S. (2014). Kupas Tuntas Budi Daya & Bisnis Lele . Penebar Swadaya, Jakarta, Indonesia. Khair, U. (t.t.). ALAT PENDETEKSI KETINGGIAN AIR DAN KERAN OTOMATIS MENGGUNAKAN WATER LEVEL SENSOR BERBASIS ARDUINO UNO .
Mulyadi, I. E. (2021). Biologi Perikanan: Modul 1 Budidaya Perikanan. Yayasan Pustaka Nusatama, 1– 40.
Nugoro,  T.  A.  (t.t.). Kontrol  Ketinggian  Air  pada  Budidaya  Ikan  dan  Tanaman  Yumina  Bumina Menggunakan Metode Fuzzy Takagi-Sugeno .
Nurbudiyani, I., Suyati, E. S., & Endriani, S. (2017). Penyuluhan Manajemen Budidaya Ikan pada Usaha Dagang  di  Kota  Palangka  Raya. PengabdianMu:  Jurnal  Ilmiah  Pengabdian  kepada Masyarakat , 2 (1), 25–30. https://doi.org/10.33084/pengabdianmu.v2i1.116
Setiyawan B. 2016. Pengembangan budidaya air tawar rekreatif di Karanganyar[skripsi]. Surakarta (ID) : Universitas Muhammadiyah Surakarta
Siegers, W. H., & Prayitno, Y. (2019). PENGARUH KUALITAS AIR TERHADAP PERTUMBUHAN
IKAN NILA NIRWANA (Oreochromis sp.) PADA TAMBAK PAYAU . 3 (11).
Suprianto, G., Alya Rizky Natasya, & Arfi Indra Riskiawan. (2023). Sistem Pendeteksi Kebocoran Gas Berbasis  IoT  Sebagai  Alat  Bantu  Pada  UMKM. JOURNAL  ZETROEM , 5 (1),  62–67. https://doi.org/10.36526/ztr.v5i1.2631
Suprianto,  G.,  &  Suprianto,  B.  (2015). PENGEMBANGAN  MEDIA  TRAINER  DAN  MODUL MIKROKONTROLER  ATMEGA8535  APLIKASI  SENSOR  WARNA  TCS230  DAN  SENSOR GAS MQ6 SEBAGAI MEDIA PEMBELAJARAN PADA MATA DIKLAT MIKROKONTROLER DI SMKN 2 BOJONEGORO . 04 .
Suprianto, G. & Wirawan. (2018). Implementation of Distributed Consensus Algorithms for Wireless Sensor  Network  Using  NodeMCU  ESP8266. 2018  Electrical  Power,  Electronics, Communications, Controls and Informatics Seminar (EECCIS) , 192–196.
https://doi.org/10.1109/EECCIS.2018.8692952
Sutiani, L., Bachtiar, Y., & Saleh, A. (t.t.). Analisis Model Budidaya Ikan Air Tawar Berdominansi Ikan Gurame (Osphronemus Gouramy) di Desa Sukawening, Bogor, Jawa Barat . 2 .