## Geomedia

## Majalah Ilmiah dan Informasi Kegeografian
Geomedia Vol. 19 No. 2 Tahun 2021 | 95 – 103
https://journal.uny.ac.id/index.php/geomedia/index

## Pengembangan prototipe sistem monitoring kualitas air tanah karst
Eko Budiyanto a, 1, * , Nugroho Hari Purnomo 2 , Aida Kurniawati 3 , Muzayanah 4
a Prodi Pendidikan Geografi, FISH - UNESA, Surabaya - Indonesia
1 ekobudiyanto@unesa.ac.id* ; nugrohohari@unesa.ac.id ; aidakurniawati@unesa.ac.id ; muzayanah@unesa.ac.id . *korespondensi penulis
Informasi artikel A B S T R A K Sejarah artikel Diterima Revisi Dipublikasikan : 19 April 2021 : 27 November 2021 : 30 November 2021 Air tanah karst merupakan satu sumber pemenuhan kebutuhan air utama bagi  penduduk  di  wilayah  karst.  Kualitas  air  tanah  karst  dapat  berubah secara dinamis dalam waktu yang cepat. Oleh karena itu, diperlukan satu sistem  yang  dapat  memberikan  informasi  tentang  kualitas  air  ini  secara mudah  bagi  penduduk.  Penelitian  ini  bertujuan  membangun  prototipe sistem  monitoring  kualitas  air  tanah  karst.  Penelitian  ini  menggunakan metode  eksperimen  untuk  menghasilkan  prototipe  monitoring  kualitas air. Sistem yang dihasilkan terdiri dari perangkat sensor (pH, kekeruhan, dan  temperatur),  mikrokontroler,  sistem  basis  data  pada  server,  dan sistem  antar  muka.  Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  sistem  dapat menghasilkan nilai parameter kualitas air secara realtime dengan akurasi yang  dapat  diterima.  Beberapa  hal  teknis  perlu  diperhatikan  agar perolehan  data  kualitas  air  dapat  berjalan  lancar  dan  terhindar  dari kerusakan peralatan.
Kata kunci:
Pototipe Sistem monitoring kualitas air Air tanah karst Jaringan sensor Arduino

## A B S T R A C T
Keywords:
Prototype
Water quality monitoring system Karst groundwater Sensor network Arduino Karst  groundwater  is  the  main  source  of  water  needs  for  residents  in karst areas. The quality of karst groundwater can change dynamically in a fast  time.  Therefore,  we  need  a  system  that  can  provide  information about  water  quality  easily  for  residents.  This  study  aims  to  build  a prototype  of  the  karst  groundwater  quality  monitoring  system.  The experimental method used in this research. The resulting system consists of a sensor device (pH, turbidity, and temperature), a microcontroller, a database system on the server, and an interface system. The test results show  that  the  prototype  of  this  water  quality  monitoring  system  can operate  properly  and  can  provide  water  quality  information  quickly  for residents. Several technical matters need to be considered so that water quality data collection can run smoothly and avoid equipment damage.

## Pendahuluan
Air  sungai  bawah  tanah  dan  mata  air  karst adalah  sumber  air  pokok  bagi  penduduk  di wilayah  karst  Gunungsewu  ( Widyastuti  dkk, 2012 ). Air sungai bawah tanah dan mata air karst merupakan  bentuk  dari  air  tanah  karst  yang utama.  Air  sulit  ditemukan  pada  permukaan bentang  lahan  karst  karena  sebagian  besar  air masuk  ke  dalam  batuan.  Besarnya  porositas
batuan karbonat mengakibatkan air terakumulasi pada  sungai-sungai  bawah  tanah  karst  dengan jumlah  yang  besar  ( Subratayati,  2008 ; Wardana dkk, 2013 ; Endah, 2017 ; Haryono dkk, 2018 ).
Sejalan  dengan  sifat  bentang  lahan  karst yang  rentan,  air  tanah  karst  sangat  mudah mengalami  pencemaran. Day (2011) menyatakan bahwa  tekanan  dari  faktor  alami  dan  manusia terhadap  ekosistem  karst  terus  mengalami
peningkatan.
Tekanan tersebut dapat mengakibatkan
semakin terdegradasinya lingkungan  karst.  Bentuk  gangguan  manusia terhadap  lingkungan  karst  berupa  penggalian, polusi,  pemompaan  air  bawah  tanah,  konstruksi dan  pertanian  ( Podobnikar  dkk,  2009 ; Van Beynen  dan  van  Beynen  2011 ).  Sementara  itu, tekanan  alami  berupa  iklim  dan  cuaca  ekstrim, hujan, penyinaran matahari, tenaga erosional dari angin dan air, dan lain-lain.
Air tanah karst sangat peka dengan kejadian yang terjadi dipermukaan seperti hujan. Kejadian hujan memberikan pengaruh terhadap kondisi air sungai bawah tanah karst ini. Hujan yang terjadi di  area  tangkapan  dapat  mengakibatkan kenaikan  debit  sesaat  pada  sungai  bawah  tanah karst. Adji  (2016) menunjukkan  hal  yang  sama pada  pengamatannya  terhadap  tinggi  muka  air sungai  bawah  tanah  sistem  Bribin-Baron  di beberapa  titik  amatan. Budiyanto  (2018) menyatakan bahwa bahan pencemar dipermukaan  dapat  dengan  mudah  terbawa masuk  ke  dalam  air  tanah  karst  oleh  air  hujan sejalan  dengan  tingkat  kerentanan  masing- masing  area  tangkapannya.  Air  hujan  secara signifikan  meningkatkan  bahan  pencemar microbiologi  dan  non  mikrobiologi  pada  air tanah karst Gunungsewu.
Besarnya infiltrasi air hujan ke dalam sistem karst  Gunungsewu  memberikan  pengaruh terhadap  fluktuasi  kualitas  air  tanah  karst ( Matthies  dan  Obst,  2011 ; Eiche  dkk,  2016 ; Budiyanto,  2018 ). Matthies  dan  Obst  (2011) menyimpulkan bahwa terjadi peningkatan jumlah bakteri  koliform  pada  air  tanah  karst  pada  awal musim  penghujan  di  wilayah  karst  Gunungsewu. Peningkatan  ini  dipicu  oleh  proses  pencucian permukaan  karst  dan  karakter  porositas  karst yang  besar.  Proses  pencucian  terhadap  bakteri coli dan erosi tanah permukaan oleh curah hujan yang  tinggi  mengakibatkan  masuknya  pencemar tersebut  ke  dalam  sistem  jaringan  sungai  bawah tanah  karst.  Pada  bagian  lain,  tanah  permukaan yang  ikut  tererosi  dan  masuk  ke  dalam  sistem sungai  bawah  tanah  menambah  konsentrasi  Fe
dan  Al  pada  air  tanah  karst  Gunungsewu  ( Eiche dkk, 2011 ).
Konsentrasi bahan pencemar pada air tanah karst  bersifat  fluktuatif  dalam  waktu  yang  sulit ditentukan  mengingat  karakteristik  dari  bentang lahan karst tersebut yang peka. Fluktuasi kualitas air  terjadi  karena  adanya  perubahan  konsentrasi material  terlarut  yang  dapat  menjadi  bahan pencemar  air  tanah  karst.  Nilai  konsentrasi material  terlarut  dapat  meningkat  drastis  ketika air  mengalir  melalui  lokasi  sumber-sumber pencemar,  sehingga  material  pencemar  tersebut terlarut  dalam  jumlah  yang  besar.  Kondisi sebaliknya jika volume air yang masuk jauh lebih besar  dibandingkan  volume  material  yang terlarut,  maka  nilai  konsentrasi  material  larutan akan  turun.  Kajian  yang  dilakukan  oleh Adji (2010) menunjukkan      fluktuasi  nilai  DHL  terjadi akibat pengaruh kejadian hujan yang ada di area tangkapannya.  Fluktuasi  sangat  nyata  terjadi pada  saat  musim  penghujan  yang  disebabkan oleh  adanya  imbuhan  air  sungai  bawah  tanah sesaat.  Pada  saat  musim  kemarau  kondisi  nilai DHL  nampak  relatif  stabil  karena  merupakan pengatusan  aliran  dasar  yang  ada  pada  sistem jaringan sungai bawah tanah tersebut.
Pencemaran  air  tanah  memberikan  dampak buruk  yang  langsung  terhadap  kesehatan penduduk  ( Odiyo  dan  Makungo,  2018 ). Mohsin dkk  (2013) menyebutkan  bahwa  pencemaran  air tanah  telah  mengakibatkan  penyakit  seperti kolera,  disentri,  dan  thypoid  di  wilayah penelitiannya.  Rendahnya  kemampuan  filtrasi alamiah  bentang  lahan  karst  dan  proses pemanfaatan air tanah karst Gunungsewu secara langsung memperbesar risiko terhadap berjangkitnya  penyakit-penyakit  tersebut  pada penduduk.  Oleh  karena  itu, Matthies  dan  Obst (2011) menyarankan perlunya treatment terhadap air  tanah  karst  Gunungsewu  yang  akan digunakan oleh penduduk.
Pengembangan  sistem  monitoring  kualitas air  telah  dilakukan  oleh  beberapa  peneliti  sejak tahun  2006  seperti  yang  dikembangkan  oleh Weingartner  dan  Hofstadter  (2006). Sistem  ini
memberikan  informasi  kualitas  air  tanah  yang digunakan  sebagai  air  baku  untuk  keperluan  air minum.  Air  tidak  dimanfaatkan  apabila  terdapat parameter  yang  melebihi  ambang  batas  yang diijinkan.  Model  sistem  monitoring  kualitas  air yang  lain  dicontohkan  oleh Grimmeisen  dkk (2018) .  Sistem  ini  menghasilkan  informasi mendekati real  time yaitu  dengan  resolusi temporal  satu  jam.  Data  diambil  melalui  sensor elektrik  serta  dikirimkan  ke  dalam  database. Peringatan dini pada kondisi terdapat parameter yang  melebihi  ambang  batas  dikirimkan  melalui media sms.
Perangkat  sederhana  untuk  monitoring kualitas air dengan menggunakan mikrokontroler Ardunino  dilakukan  oleh Pandian  dan  Mala (2015) , Swamy  dan  Mahalaksmi  (2017) , Kamble dkk (2017) . Perangkat ini didasarkan pada sistem sensor  yang  terhubung  pada  mikrokontroler. Sensor yang dipasang dilapangan akan merekam data parameter kualitas air. Data ini dikirimkan ke mikrokontroler yang selanjutnya dikirimkan pada server melalui internet. Informasi yang dihasilkan bersifat  tekstual  pada  layar  visual  dan  tidak bersifat spasial.
Penduduk  di  wilayah  karst  Gunungsewu memanfaatkan  air  tanah  karst  tersebut  untuk pemenuhan  keperluan  air  rumah  tangga  sehari- hari.  Pemanfaatan  air  dilakukan  secara  langsung yaitu  dengan  cara  menimba  ataupun  melalui jaringan  PDAM.  Namun  demikian,  dalam pemanfaatan  air  tersebut,  hingga  saat  ini penduduk belum memperhatikan kondisi kualitas air.  Hal  ini  dikarenakan  tidak  adanya  informasi kualitas  air  tanah  karst  yang  kontinyu,  sejalan dengan karakteristik kualitas air tanah karst yang dinamis.  Mengingat  kondisi  diatas,  sangat diperlukan satu sistem yang mampu memberikan informasi  kualitas  air  tanah  karst  yang  akan dikonsumsi.
Berdasar  uraian  tersebut,  penelitian  ini bertujuan  untuk  membangun  satu  prototipe sistem  monitoring  kualitas  air  tanah  karst  yang dapat  dengan  mudah  diakses  oleh  penduduk untuk mendapat informasi kualitas yang airnya.

## Metode
Penelitian mengembangkan prototipe sistem peringatan  dini  kualitas  air  tanah  karst.  Alat  dan bahan yang digunakan berupa
a. GPS  digunakan  sebagai  pemandu  arah, pencarian  titik  sampel  di  lapangan  dan  titik ikat koordinat penyusunan peta.
b. Mikrokontroller  ARDUINO  UNO  sebagai modul pemroses data
c. Sensor air untuk perekaman level air
d. DZ-PH probe untuk sensor pH air tanah
e. Turbidity sensor untuk sensor kekeruhan
Selanjutnya  penelitian  dilakukan  dalam beberapa tahapan, yaitu tahap pembuatan sistem sensor,  pembuatan  basisdata  dan  antar  muka sistem, dan tahap pengujian.
1. Tahap pembuatan sistem sensor Parameter  yang  direkam  dalam  prototipe sistem ini adalah parameter kekeruhan, keasaman (pH),  dan  suhu  air.  Parameter  kekeruhan  diukur dengan menggunakan turbidity sensor. Parameter pH diukur dengan menggunakan DZ- PH probe. Sementara itu suhu air diukur dengan menggunakan sensor temperatur. Modul pengendali  digunakan  mikrokontroler  Arduino UNO.  Mikrokontrol  menggunakan  daya  yang berasal dari baterai. Sensor mengirimkan data ke mikrokontrol dan di lanjutkan ke server.

## 2. Tahap pembuatan  basisdata dan antarmuka sistem
Sistem  basis  data  dibangun  dengan menggunakan  MySQL.  Tabel  dalam  basis  data yang  digunakan  adalah  tabel  kualitas_air.  Tabel kualitas_air  digunakan  untuk  menyimpan  data koordinat  sumber  air,  pH,  kekeruhan,  dan  suhu air. Data ini bersifat dinamis yang bersumber dari pengiriman  modul  sensor.  Setiap  sumber  air diberi  kode  unik  yang  berbeda  dengan  sumber air lain.
Kode sistem informasi dan peringatan dini disusun  dengan  menggunakan  perintah  HTML, PHP,  dan  JavaScript.  Penyusunan  dilakukan dengan  menggunakan  notepad++.  Listing  kode
yang  telah  dibangun  selanjutnya  dipasang  pada server  dengan  sub  domain  Jurusan  Pendidikan Geografi Unesa, yaitu http://geo.fish.unesa.ac.id . Kode  untuk  penerima  dibangun  dengan menggunakan langkah-langkah yang sama. Kode untuk  penerima  dikonversi  menjadi  aplikasi berbasis  android.  Aplikasi  ini  selanjutnya dipasang  pada  perangkat  penerima  seperti handphone atau gadget.
Input  data  dari  sensor  dikirimkan menggunakan  jalur  internet.  Sistem  bertugas melakukan  proses  pengolahan,  distribusi  dan visualisasi  data.  Data  terolah  dikirimkan  melalui internet ke media aplikasi penerima.
Penyusunan  dilakukan  secara offline pada server  dengan  berbasis  pada  XAMPP.  Server  ini tidak terhubung dengan jaringan internet namun menjadi  sistem  yang  menyerupai  sistem  online. Pada  tahap  ini  ditujukan  untuk  mendapatkan akurasi  visual  antarmuka  dan  ketepatan  data spasial  yang  akan  digunakan.  Lokasi  sumber  air tanah  karst  yang  telah  diambil  di  lapangan dilakukan  proses  plotting  sehingga  diperoleh lokasi geografis sumber air tanah karst pada data spasial.

## 3. Tahap pengujian sistem
Tahap  pengujian  dilakukan  dengan menggunakan  simulasi.  Air  tanah  karst disimulasikan  dengan  menggunakan  air  tanah sampel  dari  beberapa  sumber  air  tanah  karst. Sistem  informasi  diaplikasikan  terhadap  sampel tersebut dengan beberapa modul penerima.
Pengujian  dilakukan  terhadap  akurasi  nilai parameter dibandingkan dengan data pengukuran  menggunakan  peralatan  ukur kualitas  air  yang  standar.  Pengukuran  dilakukan dengan  pengulangan  sebanyak  sepuluh  kali untuk masing-masing parameter kualitas air.
Sampel  air  tanah  karst  yang  digunakan dalam simulasi  terdiri dari  10 sampel air dengan kondisi  yang  berbeda.  Parameter  kualitas  air seluruh  sampel  tersebut  diukur  dengan menggunakan  peralatan  standart  yaitu  Hanna DIST 1 untuk TDS, OHAUS ST20 untuk pH air dan
suhu,  DO  Meter  Lutron  tipe  DO-5509  untuk pengukuran  oksigen  terlarut.  Seluruh  data kualitas sampel yang dihasilkan dari pengukuran peralatan  standar  ini  dicatat  pada  tabel  Excel dengan kode "kualitas nyata".
Air  tanah  karst  disimulasikan  dengan menggunakan  air  tanah  sampel  dari  beberapa kondisi  kualitas.  Prototipe  sistem  informasi  dan peringatan  dini  diaplikasikan  terhadap  sampel tersebut.  Pencatatan  data  dilakukan  terhadap data  yang  diterima  dari  prototipe  tersebut dengan  menggunakan  tabel  Excel  dengan  kode "kualitas-rekaman".
Data  yang  dihasilkan  dari  prototipe dimungkinkan terdapat perbedaan dari data yang dihasilkan dari peralatan standar. Oleh karena itu perlu  diformulasikan  nilai  regresi  dari  kedua kelompok  data  tersebut.  Pengujian  dilakukan dengan  menggunakan  uji  regresi  linear sederhana.
Pengujian kecepatan pengiriman data dari modul  pengukuran  hingga  modul  penerima dilakukan  dengan  menghitung  selisih  waktu pengiriman  dan  penerimaan  data.  Sistem dianggap  dapat  digunakan  jika  selisih  waktu pengiriman  dan  penerimaan  tidak  lebih  dari  15 detik. Apabila sistem memiliki waktu lebih dari 15 detik maka perlu dilakukan pengubahan prosedur proses sistem.

## Hasil dan pembahasan

## 1. Hasil
Prototipe sistem monitoring kualitas air ini terdiri  dari  perangkat  sensor,  perangkat mikrokontroler,  sistem  pengolah  data,  sistem server dan sistem penerima data akhir. Perangkat sensor  adalah  perangkat  yang  dipasang dilapangan  yaitu  pada  sistem  sungai  bawah tanah  karst  secara  permanen.  Perangkat  ini berfungsi  menangkap  data  aktual  dari  kondisi kualitas  air  saat  itu.  Perangkat  sensor  ini  terdiri dari  beberapa  sensor probe yaitu  sensor  pH  air, sensor  temperatur  air,  dan  sensor  kekeruhan. Sensor tersebut ditempatkan pada rumah sensor yang  telah  dirancang  oleh  peneliti  agar
terlindung dari potensi kerusakan dan  kesalahan pembacaan  data.  Rumah  sensor  juga  dilengkapi dengan  sistem  pelampung  dengan  tujuan  agar posisi  sensor  tidak  tenggelam  pada  saat permukaan air sungai bawah tanah tersebut naik. Gambar  1 berikut  menunjukkan  sensor  pH, sensor  temperatur  dan  sensor  kekeruhan  yang digunakan dalam penelitian ini.
Gambar 1. (a) sensor kekeruhan termodifikasi, (b) sensor temperatur air, (c) sensor pH, (d) rumah sensor dan pelampung.
Gambar 1 di atas menunjukkan bentuk fisik dari sensor yang digunakan dalam penelitian ini. Sensor  dilakukan  modifikasi  penyesuaian  bentuk agar dapat diaplikasikan secara bersama dengan sensor  lainnya.  Rumah  sensor  dipasangkan  pada pelampung agar sensor tidak tenggelam ke dasar air. Berdasar observasi terhadap beberapa sensor pH  yang  ada,  Liquid  pH  Sensor  DZ  merupakan yang  paling  cocok  untuk  dipasang  pada  sistem sungai bawah tanah karst. Sensor tipe ini memiliki kepekaan  yang  baik  terhadap  perubahan  yang terjadi  pada  kualitas  air  sungai  tersebut.  Sensor secara  fisik  dapat  diaplikasikan  pada  sistem pengapung  yang  dipasang  pada  sistem  sungai bawah tanah karst.
Sensor  temperatur  air  yang  dipilih  dalam penelitian  ini  adalah  sensor  temperatur  dengan tipe  DS18S20.  Sensor  tipe  ini  dipilih  mengingat bentuk  fisik  sensor  yang  kedap  terhadap  air
sehingga  memungkinkan  aplikasi  pada  sungai bawah tanah karst. Bentuk sensor memungkinkan diaplikasikan  bersama  dalam  sistem  pengapung rumah sensor. Sensor kekeruhan yang digunakan adalah  turbidity  sensor  tipe  P213.  Sensor  ini memiliki kepekaan yang tinggi terhadap fluktuasi kekeruhan  dan  bentuk  yang  memungkinkan diaplikasikan  pada  sungai  bawah  tanah. Modifikasi  terhadap  sensor  ini  dilakukan  untuk menghindari gangguan air yang masuk ke dalam perangkat sensor.
Penerima  dan  pengolah  data  sensor dilakukan  pada  perangkat  mikrokontroler.  Mikro kontroler  dalam  penelitian  ini  dibasiskan  pada mikrokontroler  Arduino.  Mikrokontroler  ini memiliki  kelebihan  yaitu  mampu  mengolah  data dalam bentuk analog dan digital sebagai output. Perangkat  penerima  data  pH,  kekeruhan  dan temperatur  dikoneksikan  sebagai  input  analog pada  mikrokontroler.  Ujicoba  penyusunan rangkaian berhasil memadukan input data analog data  dari  sensor  pH,  temperatur  dan  kekeruhan dalam  waktu  yang  bersamaan.  Kemampuan tersebut dalam penelitian ini dimanfaatkan untuk menghasilkan informasi realtime  dari perekaman data  kualitas  air  tanah  karst. Gambar  2 berikut menunjukkan mikrokontroler yang sudah dirangkaikan pada wadah.
Gambar 2. Mikrokontroller Arduino Uno sebagai pusat pengolah data sensor.
Gambar 2 di atas menunjukkan bentuk fisik mikrokontroler  Arduino  Uno  yang  telah terrangkai dengan beberapa modulator.
Modulator yang aplikasikan pada wadah tersebut adalah modulator sensor kekeruhan dan pH.
Data  yang  direkam oleh sensor dikirimkan oleh  operator  dan  disimpan  pada  server. Basisdata  dibentuk  dengan  menggunakan phpMyAdmin.  Field  terdiri  dari  no  untuk menyimpan  nomor  data,  ph  untuk  menyimpan data  pH,  kekeruhan  untuk  menyimpan  data kekeruhan,  temperatur  untuk  menyimpan  data temperatur.  Tipe  data  dari  masing-masing  data kualitas  air  tersebut  adalah  float  dengan  lebar  7 digit  dengan  akurasi  2  digit.  Hasil  pengujian menunjukkan  struktur  tersebut  dapat  berjalan dengan baik untuk penyimpanan dan pengolahan data dari perangkat sensor.
Sistem  pengolah  data  dibangun  untuk mengolah data dan antarmuka bagi user. Sistem juga  berfungsi  sebagai  sarana  interkoneksi basisdata  client  -  server.  Konektivitas  data dilandaskan pada satu jaringan internet sehingga peran  sistem  ini  menjadi  sangat  penting.  Sistem terdiri dari sistem transfer dan input data, sistem pengolah  data,  dan  sistem  output  data  pada perangkat enduser .  Pembangunan  sistem dilakukan dengan menggunakan bahasa pemrograman HTML, PHP, dan Javascript. Ketiga bahasa  tersebut  dipilih  karena  dapat  saling melengkapi  satu  sama  lain.  Bahasa  HTML memiliki  keunggulan  dalam  pembentukan antarmuka  seperti  tombol,  baris  isian,  hingga pewarnaan halaman. PHP memberikan kontribusi dalam  pengolahan  input  dan  output  data  ke dalam  server.  Javascript  memiliki  kemampuan dalam  pengolahan  nilai  variabel  dan  basisdata. Paduan  ketiga  bahasa  tersebut  memberikan kemudahan dalam pembangunan sistem WebGIS dalam  penelitian  ini. Script utama  yang digunakan  dalam  sistem  ini  adalah script untuk mengatur visualisasi obyek, koneksi ke basisdata, dan untuk menampilkan serta memberi alternatif simpulan dari data sensor.
Prototipe  sistem  monitoring  kualitas  air tanah karst ini dujikan di mata air Gremeng yang berada  di  Kecamatan  Ponjong,  Kabupaten Gunungkidul. Gambar  3 menunjukkan  pengujian
pengukuran  data  kualitas  air  dan  pengujian sistem.  Data  pengujian  menunjukkan  hasil  yang konsisten  pada  setiap  pengukuran  parameter kualitas  air.  Sistem  dapat  melakukan  monitoring terhadap  fluktuasi  kualitas  air  pada  jeda  waktu yang  dapat  diatur.  Jeda  waktu  yang  pendek terbukti  dapat  menghasilkan  informasi  fluktuasi kualitas  air  yang  lebih  detil.  Namun  demikian proses  ini  menghasilkan  kumpulan  data  yang besar.
Gambar 3. Pengujian dan pengukuran kualitas air di mata air Goa Gremeng.
Pemilihan tempat intalasi perangkat sensor harus  benar-benar  memperhatikan  fluktuasi tinggi muka air dalam jangka tertentu yang agak panjang.  Pengujian  menunjukkan  terjadinya fluktuasi tinggi muka air yang cukup ekstrim pada mata air penelitian ini. Pada saat terjadi hujan air meluap sangat tinggi, sementara dalam beberapa waktu kemudian air menjadi sangat surut. Hal ini karena  mata  air  Gremeng  sangat  dimungkinkan memiliki sistem imbuhan yang terkait dengan air permukaan secara langsung.
Data rekaman sistem monitoring diinput ke dalam  basis  data  pada  server.  Data  tersebut segera diolah oleh sistem dan ditampilkan secara online. Visualisasi antarmuka dari sistem tersebut dapat  disajikan  pada Gambar  4 yang menunjukkan nilai dan status kualitas air dari satu waktu perekaman pada saat ujicoba sistem. Nilai adalah  angka  yang  didapat  dari  pengolahan
mikrokontroler.  Nilai  ini  merupakan  nilai  dari masing-masing  kualitas  air.  Status  kualitas  air diperoleh  dari  pengambilan  keputusan  secara logis  oleh  sistem.  Batas  yang  digunakan  adalah batas dari standar kualitas air bersih dan standar kualitas  air  minum. Gambar  4 menunjukkan bahwa  kondisi  kualitas  air  yang  adalah  baik  jika dimanfaatkan  sebagai  air  bersih  seperti  mencuci dan  mandi,  namun  tidak  baik  apabila dimanfaatkan  untuk  air  minum.  Hal  ini dikarenakan  terdapat  nilai  pH  dan  kekeruhan yang  berada  di  atas  ambang  batas  kualita  air minum.  Berdasar  informasi  tersebut,  berarti  air yang diambil pada saat tersebut harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu seperti pengendapan.  Pengolahan  ini  ditukukan  agar nilai kekeruhan dan pH dapat menjadi lebih baik dan dapat digunakan sebagai sumber air minum.
Gambar 4. Antarmuka menampilkan nilai dan status kualitas air berdasar standar kualitas air bersih dan air minum.

## 2. Pembahasan
Sistem  diujikan  di  mata  air  yang merupakan  discharge  dari  sungai  bawah  tanah Gremeng.  Secara  visual  kondisi  fluktuasi  debit mata  air  yang  digunakan  sebagai  tempat pengujian dalam penelitian ini memiliki kemiripan dengan  karakteristik  amatan  dari Adjie  (2016) . Mata air Gremeng mengalami peningkatan debit apabila  terjadi  hujan  di  area  tangkapan.  Namun demikian penelitian ini tidak mengamati time lag antara  waktu  kejadian  hujan  dengan  terjadinya
kenaikan  debit  air.  Mata  air  Gremeng  memiliki karakteristik  yang  sejalan  dengan  karakteristik sistem sungai bawah tanah karst pada umumnya. Namun  demikian,  mata  air  ini  berlanjut  menjadi aliran  sungai  permukaan  di  wilayah  ledok wonosari.
Fluktuasi  kualitas  air  yang  terukur  dari sistem  monitoring  yang  dihasilkan  dalam penelitian  ini  juga  menunjukkan  kemiripan dengan  temuan  dari Budiyanto  (2018) yang meneliti  karakteristik  beberapa  mata  air  lain  di wilayah  karst  Gunungsewu.  Mata  air  di  wilayah karst  Gunungsewu  sebagian  besar  memiliki keterkaitan  yang  kuat  dengan  kejadian  hujan yang  terjadi  di  area  tangkapannya.  Kondisi  ini mengakibatkan  terjadi  perubahan  kualitas  air dalam  waktu  yang  cepat  pada  saat  terjadi  hujan dengan  intensitas  yang  tinggi.    Secara  visual  air menjadi  keruh dan berwarna kecoklatan. Kondisi ini mengindikasikan kondisi yang serupa dengan pendapat Eiche  dkk  (2011) namun  penelitian  ini tidak mengkonfirmasi konsentrasi Fe dan Al pada saat terjadi perubahan kekeruhan tersebut.
Prototipe  yang  dibangun  pada  penelitian ini secara umum memiliki fungsi dan tujuan yang serupa dengan perangkat monitoring kualitas air yang dibangun oleh Weingartner dan Hofstadter (2006) ,  namun  berbeda  pada  sensor  yang dimanfaatkan.  Prototipe  sistem  monitoring kualitas  air  ini  ditujukan  mendeteksi  kualitas  air tanah  karst  dengan  memanfaatkan  beberapa sensor  spesifik.    Pengembangan  lebih  lanjut dapat  dilakukan  dengan  mengkombinasikan metode yang digunakan dalam kedua riset ini.
Penerapan  mikrokontroler  arduino  uno yang  digunakan  dalam  prototipe  monitoring kualitas  air  ini  mampu  memberikan  hasil  yang baik  dan  stabil,  sejalan  dengan  hasil  riset beberapa  penelitian  terdahulu  ( Pandian  dan Mala,  2015 ; Swamy  dan  Mahalaksmi,  2017 ). Mikrokontroler  ini  memberikan  performa  yang baik  untuk  diaplikasikan  pada  medan  karst, namun  perlu  diperhitungkan  penempatan perangkat  secara  tepat.  Hal  ini  disebabkan  oleh karakteristik  fluktuasi  muka  air  yang  dinamis.
Pemilihan  penempatan  yang  tidak  tepat  dapat mengakibatkan  kerusakan  perangkat  akibat terrendam oleh air. Alternatif lain adalah dengan melakukan ekstensi konektor sehingga mikrokontroler berada pada lokasi yang aman.
Pemanfaatan  prototipe  sistem  monitoring kualitas air ini adalah ditujukan untuk masyarakat pengguna air agar masyarakat dapat mengetahui kondisi  air  yang  akan  dikonsumsinya.  Secara umum  sistem  dapat  beroperasi  dengan  baik ketika  dilakukan  pengujian  di  lapangan.  Namun demikian  berbeda  dengan  metode  dari Pandian dan  Mala  (2015) dan Swamy  dan  Mahalaksmi (2017) , input data dalam riset ini dilakukan secara manual.  Hal  ini  mengakibatkan  informasi  yang diinput  ke  dalam  server  memiliki  jeda  waktu. Kondisi  ini  terjadi  mengingat  tidak  terdapatnya jaringan internet yang baik pada lokasi penelitian. Riset  lanjutan  perlu  dilakukan  agar  pengiriman data  dari  sensor  menuju  server  dapat  dilakukan menggunakan basis IoT.
Proses  akses  data  dari  server  oleh masyarakat  memiliki  performa  yang  berbeda. Informasi kualitas air dapat diakses dengan cepat melalui  aplikasi  ataupun  browser.  Hal  ini disebabkan  oleh  adanya  jaringan  wifi  ataupun GPRS  yang  cukup  memadai  pada  lokasi  rumah tempat  tinggal  penduduk  pengguna  air.  Kondisi ini  menunjukkan  bahwa  prototipe  sistem  ini dapat  diaplikasikan  dengan  baik  di  lokasi penelitian  seperti  sistem  yang  dikembangkan oleh peneliti terdahulu seperti Kamble dkk (2017) dan Grimmeisen dkk (2018) .

## Simpulan
Prototipe  sistem  monitoring  kualtias  air dapat dibangun dengan baik dengan mendasarkan pada paduan sistem sensor spesifik, mikrokontroler  Arduino  Uno  dan  sistem  basis data.  Sistem  dapat  diaplikasikan  dengan  baik pada  lokasi  penelitian,  namun  memerlukan dukungan  jaringan  internet  yang  baik  terutama pada lokasi sumber air. Proses instalasi perangkat sistem  monitoring  kualitas  air  tanah  karst  harus memahami  karakteristik  sumber  air  yang  akan
dimonitor untuk menghindari kesalahan perolehan data dan kerusakan perangkat.

## Ucapan terima kasih
Ucapan  terima  kasih  disampaikan  kepada berbagai  pihak  yang  telah  membantu  dalam penelitian/penyusunan  artikel.  Penelitian  ini diselenggarakan  menggunakan  data  penelitian Kebijakan  Fakultas  Ilmu  Sosial  dan  Hukum UNESA.

## Referensi
Adji,  T.N.,  (2010).  Variasi  spasial-temporal hidrogeokimia  dan  sifat  aliran  untuk karakterisasi sistem karst dinamis di sungai bawah tanah Bribin,
Kabupaten Gunungkidul, DIY. Disertasi . Prodi Geografi, Program  Pasca  Sarjana,  Fakultas  Geografi, Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Adji,  T.N.,  Yudha,  M.P.,  Dewantara,  B.P.,  (2016). Distribusi spasial respon debit mataair dan sungai bawah tanah terhadap hujan untuk prediksi  kapasitas  penyimpanan  air  oleh akuifer  karst  di  sebagian  wilayah  karst  di Pulau  Jawa.  Laporan  akhir  penelitian, Fakultas  Geografi,  Universitas  Gadjah Mada, Yogyakarta.
Budiyanto, E., (2018). Penginderaan Jauh dan SIG untuk  penilaian  Kerentanan  dan  Risiko Pencemaran  Air  Tanah  Karst  Gunungsewu di  Kabupaten  Gunungkidul.  Disertasi. Fakultas Geografi Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Day, M., (2011). Protection of Karst Landscapes in the  Developing  World:  Lessons  from Central  America,  the  Caribbean,  and Southeast  Asia.  Dalam:  van  Beynen,  P.E. (ed),  2011. Karst  Management .  Springer. New York.
Eiche,  E.,  Hochschild,  M.,  Haryono,  E.,  Neumann, T.,  (2016).  Characterizing  of  recharge  and flow behavior of different water sources in Gunung  Kidul  and  its  impact  on  water quality  based  on  hydrochemical  and physico-chemical  monitoring, Appl.  Water
Sci. , Vol. 6, hal. 293-307. DOI: 10.1007/s13201-016-0426-z.
Endah,  R.,  Yoseph,  B.,  Sukiyah,  E.,  Setiawan,  T., (2017).  Karakteristik  Sistem  Hidrogeologi Karst  Berdasarkan  Analisis  Hidrokimia  Di Teluk  Mayalibit,  Raja  Ampat.  Bulletin  of Scientific  Contribution, Volume 15, Nomor 3, Desember 2017 : 217 – 222.
Grimmeisen,  F.,  Riepl,  D.,  Schmidt,  S.,  Xanke,  J.,
Goldscheider, N., (2018). Set-up of an early warning system for an improved raw water management of karst groundwater resources  in  the  semi-arid  side  Wadis  of Jordan  Valley.  Geophysical  Research Abstract. Vol. 20.
Haryono,  E.,  Sasongko,  M.H.D.,  Barianto,  D.H., Setiawan,  J.B.,  Hakim,  A.A.,  Zaenuri,  A., (2018). The geomorphology and hydrogeology  of  the  karstic  Islands Maratua,  East  Kalimantan,  Indonesia:  the potential  and  constraints  for  tourist destination development, IOP Conf. Series: Earth  and  Environmental  Science,  vol  148, doi :10.1088/1755-1315/148/1/012014.
Kamble,  R.,  Kakade,  S.,  Mahajan,  A.,  Bhosale,  A., (2017). Automatic water quality monitoring system using arduino, IJRIER, Vol. 2, hal 87 - 90.
Matthies,  K.,  dan  Obst,  U.,  (2011).  Concept  of appropriate  water  treatment  in  the  karst region  Gunung  Kidul,  Southern  Java, Indonesia.  dalam  Haryono,  E.,  Adjie,  T.N., Suratman,  2011.  Asian  Trans  Diciplinary Karst Conference. Proceedings. Yogyakarta.
Mohsin,  M.,  Safdar,  S.,  Asghar,  F.,  &  Jamal,  F. (2013).  Assessment  of  drinking  water quality  and  its  impact  on  residents  health in Bahawalpur City. International Journal of Humanities and Social Science, 3(15), 114 – 128.
Odiyo,  J.O.  and  Makungo,  R.,  (2018).  Chemical and  Microbial  Quality  of  Groundwater  in Siloam  Village,  Implications  to  Human
Health  and  Sources  of  Contamination. International  Journal  of  Environmental Research  and  Public  Health,  Vol.  15,  No. 317. https://doi.org/10.3390/ijerph15020317
Pandian,  dan  Mala,  K.,  (2015).  Smart  device  to monitor water quality to avoid pollution in IoT environment. IJETCS. Vol 12. hal. 120  - 125.
Podobnikar,  T.,  Schoner,  M.,  Jansa,  J.,  Pfiefer,  N., (2009).  Spatial  analysis  of  anthropogenic impact on karst geomorphology (Slovenia). Environ  Geol. ,  Vol.  58,  hal.  257-268,  DOI 10.1007/s00254-008-1607-3
Subratayati,  A.M.F.,  (2008).  Pengembangan Sumber  Daya  Air  Sungai  Bawah  Tanah Bribin  Di  Kecamatan  Semanu  Kabupaten Gunung  Kidul  DIY,  Media  Teknik  Sipil.  Juli 2008
Swamy,  S.M.,  dan  Mahalaksmi,  G.,  (2017).  Real time  monitoring  of  water  quality  using smart sensor. JETIR. Vol. 4, hal. 139 - 144.
van Beynen, P.E., van Beynen, K.M., (2011). Human disturbance  of  karst  environments.  In:  van Beynen, P.E. (ed), 2011. Karst Management .
DOI: 10.1007/978-94-007-1207-2_17.
Wardana,  I.W.,  Budihardjo,  M.A.,  Adesti,  S.P., (2013). Kajian Sistem Penyediaan Air Bersih Sub Sistem Bribin Kabupaten Gunungkidul, Jurnal PRESIPITASI, Vol. 10 No.1. hal 18-29.
Weingarten, A., dan Hofstadter, F., (2006). On-line monitoring  network  for  drinking  water security  of  karst  water.  The  environment and macrophytes of intermitten watercourses. Viena.
Widyastuti,  M.,  Sudarmadji,  Sutikno,  dan Hendrayana,  H.,  (2012).  Kerentanan  air tanah  terhadap  pencemaran  daerah imbuhan  ponor  di  karst  Gunungsewu (Studi di daerah aliran sungai bawah tanah Bribin). J. Manusia dan Lingkungan, Vol. 19, No. 2, Juli 2012, hal. 128 – 142.