Sistem Pendeteksi Tingkat Baku Mutu Air Limbah Menggunakan Teknologi Wireless Sensor Network

i

SISTEM PENDETEKSI TINGKAT BAKU MUTU AIR LIMBAH
MENGGUNAKAN TEKNOLOGI WIRELESS
SENSOR NETWORK

SKRIPSI

KRISNA MENEN
111402064

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017

Universitas Sumatera Utara

ii


SISTEM PENDETEKSI TINGKAT BAKU MUTU AIR LIMBAH
MENGGUNAKAN TEKNOLOGI WIRELESS
SENSOR NETWORK

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana
Teknologi Informasi

KRISNA MENEN
111402064

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017

Universitas Sumatera Utara


iii

PERSETUJUAN

Judul

: SISTEM PENDETEKSI TINGKAT BAKU MUTU AIR
LIMBAH MENGGUNAKAN TEKNOLOGI
WIRELESS SENSOR NETWORK

Kategori

: SKRIPSI

Nama

: KRISNA MENEN

Nomor Induk Mahasiswa


: 111402064

Program Studi

: S1 TEKNOLOGI INFORMASI

Fakultas

: ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Komisi Pembimbing

:

Pembimbing 2

Pembimbing 1

Baihaqi Siregar, S.Si., M.T


Dr. Syahril Efendi, S.Si., M.IT

NIP. 19790108 201212 1 002

NIP. 19671110 199602 1 001

Diketahui/disetujui oleh
Program Studi S1 Teknologi Informasi
Ketua,

Romi Fadillah Rahmat, B.Comp.Sc., M.Sc
NIP. 19860303 201012 1 004

Universitas Sumatera Utara

iv

PERNYATAAN


SISTEM PENDETEKSI TINGKAT BAKU MUTU AIR LIMBAH
MENGGUNAKAN TEKNOLOGI WIRELESS
SENSOR NETWORK

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.

Medan,

April 2017

Krisna Menen
111402064

Universitas Sumatera Utara

v


UCAPAN TERIMAKASIH

Segala puji dan syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan berkat-Nya yang melimpah sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
ini dengan baik untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer, Program Studi S1
Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
Skripsi ini penulis persembahkan kepada orangtua penulis, Bapak R. Kalaiwanen
dan Ibu Parimala yang selalu memberikan doa, perhatian, semangat, kasih saying dan
pengorbanan. Semoga Sang Hyang Widhi selalu memberikan kebahagian dan
kesehatan kepada orangtua penulis. Terima kasih penulis ucapkan kepada kedua
kakak penulis, Anil Ram, S.Kom dan Rathi Kawalthi yang selalu memberikan
dukungan dan semangat, serta seorang adik Sasi Anand yang selalu menjadi
penyemangat dalam pengerjaan skripsi ini.
Penulis menyedari bahwa penelitian ini tidak akan terwujud tanpa bantuan banyak
pihak. Dengan kerendah hati, penulis ucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Ilmu
Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
2. Ketua dan Sekretaris Program Studi S1 Teknologi Informasi, Bapak Romi
Fadillah Rahmat, B.Comp.Sc., M.Sc. dan Ibu Sarah Purnamawati, S.T., M.Sc.
3. Bapak Dr. Syahril Efendi, S.Si., M.IT. selaku Dosen Pembimbing 1 dan Bapak

Baihaqi Siregar, S.Si., M.T. selaku Dosen Pembimbing 2 yang bersedia
meluangkan waktu, pikiran, saran dan kritiknya untuk penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini.
4. Bapak Ainul Hizriadi, S.Kom., M.Sc. selaku Dosen Pembanding I dan Ibu Ulfi
Andayani, S.Kom., M.Kom. selaku Dosen Pembanding II yang telah
memberikan saran dan kritik dalam penyempurnaan skripsi ini.
5. Bapak Mohammad Fadly Syahputra, B.Sc., M.Sc.IT. selaku Dosen
Pembimbing Akademik yang selalu memberikan saran dalam proses akademik
penulis.
6. Seluruh dosen serta staf pegawai di lingkungan Program Studi Teknologi
Informasi dan Fasilkom-TI USU, yang telah membantu proses administrasi
selama masa perkuliahan.

Universitas Sumatera Utara

vi

7. Keluarga Besar Penulis, Nenek N. Valiamal, paman A. Chandra Kumar, SE.,
M.B.A, paman A. Perkas, ST., M.B.A, bibi A. Krisni Wenny, S.Kom, bibi A.
Rajis Pri, bibi R. Logambal, bibi R. Waijenti Mala, paman R. Madi, paman R.

Elenggowen, bibi R. Solecana, paman R. Panir serta seluruh sepupuh dan
keponakan yang tidak disebutkan namanya.
8. Teman-teman seperjuangan, A. Badril Azmi, S.Kom, M. Suryansyah Manik,
S.Kom, Hanafiah Ismed Siregar, S.Kom, Deno Sumarta, S.Kom, M. Rizky
Aulia, S.Kom, M. Rifky Aulia, S.Kom, Irzal Sofyan, S.Kom, Indera Surya,
S.Kom, Ossie Zarina, S.Kom, Khairunnisa, Tifani Zatalini, S.Kom, Indi
Andira Butar butar, S.Kom, Hariadi Ramadhana, S.Kom, Sylvi Evelyn, S.Kom,
Erico, S.Kom, Roy P. Ginting, S.Kom, Environt Spratli Aritonang, Carmelo
Tumanggor, Priyanka dan seluruh teman-teman angkatan 2011 Teknologi
Informasi yang tidak disebutkan namanya.
9. Semua pihak yang terlibat langsung ataupun tidak langsung yang tidak dapat
penulis ucapkan satu persatu yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam skripsi ini, untuk itu
penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari semua pihak
demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih.

Universitas Sumatera Utara

vii


ABSTRAK

Air merupakan salah satu sumber daya alam terpenting bagi makhluk hidup. Kualitas
air pada suatu kawasan perairan dipengaruhi oleh air limbah yang ikut terlarut di
dalamnya. Karena itu air limbah yang akan dibuang ke perairan haruslah memenuhi
nilai baku mutu yang baik. Untuk mengetahui nilai baku mutu yang ada pada air
limbah diperlukan uji laboratorium yang memerlukan waktu tidak cepat dan biaya
yang besar. Oleh karena itu diperlukan solusi untuk mendeteksi nilai baku mutu pada
air limbah secara realtime dengan waktu lebih cepat dan biaya lebih murah. Sistem
pendeteksi tingkat baku mutu air limbah yang dibangun ini menggunakan Waspmote
main board sebagai mikrokontroler dan smart water sensor sebagai shield, yang
dihubungkan dengan sensor pH, sensor konduktivitas, sensor oksigen terlarut, dan
sensor suhu air. Semuanya diletakkan pada wadah yang berisi air limbah. Sedangkan
untuk jalur komunikasi digunakan modul 3G untuk pengiriman data ke server.
Sebelum proses pengambilan data dilakukan, terlebih dahulu dilakukan kalibrasi
terhadap sensor yang digunakan, yaitu penyesuaian data voltase sensor ke nilai
masing-masing sensor terbaca. Data mentah yang diperoleh dari sensor akan disimpan
ke database untuk kemudian direpresentasikan dalam bentuk grafik pada dashboard
berbasis web. Sistem akan mengirimkan notifikasi kepada pengguna saat tercapai

ambang batas yang telah ditentukan untuk masing-masing parameter pengecekan air
limbah yang tidak sesuai dengan nilai baku mutu. Adapun nilai rata-rata pH dalam
waktu 12 jam untuk air hulu, air pertengahan, dan air pantau masing-masing adalah
7.5, 7.7, dan 7. Nilai rata-rata konduktivitas masing-masing adalah 201.5mmhos/cm,
122.6mmhos/cm, dan 866.5mmhos/cm. Nilai rata-rata oksigen terlarut masing-masing
adalah 56.5%, 64.9%, dan 36.1%. Sedangkan nilai rata-rata suhu air masing-masing
adalah 30.7oC, 30.6oC, dan 30.8oC.

Kata kunci: pendeteksi, Waspmote Main Board, Smart Water Sensor, modul 3G,
sensor pH, sensor konduktivitas, sensor oksigen terlarut, sensor suhu, air limbah, baku
mutu.

Universitas Sumatera Utara

viii

DETECTION SYSTEM QUALITY STANDARD OF WASTEWATER USING
WIRELESS TECHNOLOGY SENSOR NETWORK

ABSTRACT


Water is one of the most important natural resources for living things. Water quality in
a water area is influenced by waste water that dissolves in it. Therefore, waste water to
be discharged into the waters must meet the value of good quality standards. To find
out the value of existing quality standards in waste water required laboratory tests that
require time is not fast and the cost is great. Therefore a solution is needed to detect
the value of quality standards in wastewater in realtime with faster time and cheaper
cost. The wastewater quality standard detection system built using ispmote main board
as microcontroller and smart water sensor as shield, which is connected with pH
sensor, conductivity sensor, dissolved oxygen sensor, and water temperature sensor.
Everything is put on containers containing wastewater. As for the communication
lines used 3G module for sending data to the server. Before the data retrieval process
is done, firstly done calibration to the sensor used, that is adjustment of sensor voltage
data to the value of each sensor read. The raw data obtained from the sensor will be
saved to the database and then represented in graphical form on the web-based
dashboard. The system will send notification to the user when the specified threshold
is reached for each parameter of wastewater check that is not in accordance with the
quality standard. The mean values of pH within 12 hours for upstream, mid, and water
waters respectively were 7.5, 7.7, and 7. The mean value of conductivity was
201.5mmhos / cm, 122.6mmhos / cm, respectively, and 866.5mmhos / cm. The mean
values of dissolved oxygen were 56.5%, 64.9%, and 36.1%, respectively. While the
average value of each water temperature is 30.7oC, 30.6oC, and 30.8oC.

Keywords: detector, Waspmote Main Board, Smart Water Sensor, 3G module, pH
sensors, conductivity sensors, dissolved oxygen sensors, temperature sensors,
wastewater, quality standards.

Universitas Sumatera Utara

ix

DAFTAR ISI

Halaman
PERSETUJUAN

iii

PERNYATAAN

iv

UCAPAN TERIMA KASIH

v

ABSTRAK

vii

ABSTRACT

viii

DAFTAR ISI

ix

DAFTAR TABEL

xii

DAFTAR GAMBAR

xiii

BAB 1

PENDAHULUAN

1

1.1 Latar Belakang

1

1.2 Rumusan Masalah

3

1.3 Batasan Masalah

3

1.4 Tujuan Penelitian

3

1.5 Manfaat Penelitian

3

1.6 Metodologi

4

1.7 Sistematika Penulisan

5

LANDASAN TEORI

6

2.1 Air

6

2.2 Limbah

6

2.3 Baku Mutu

7

2.4 Perangkat Keras (Hardware)

8

BAB 2

2.4.1 Sensor derajat keasaman (pH)

8

2.4.2 Sensor suhu

9

2.4.3 Sensor konduktivitas

10

2.4.4 Sensor oksigen terlarut

11

2.4.5 Waspmote main board

12

2.4.6 Smart water board

13

2.4.7 Waspmote 3G module

13

Universitas Sumatera Utara

x

2.5 Wireless Sensor Network (WSN)

14

2.5.1 Definisi wireless sensor network

14

2.6 Internet Of Things

BAB 3

14

2.6.1 Pengertian internet of things

14

2.6.2 Protokol HTTP

14

2.7 Penelitian Terdahulu

15

ANALISIS DAN PERANCANGAN

18

3.1 Arsitektur Umum

18

3.2 Data yang Digunakan

21

3.2.1 Kalibrasi Sensor

22

3.3 Sistem Pendeteksian dan Notifikasi Tingkat Baku Mutu Air
Limbah

24

3.3.1 Sistem pendeteksian

24

3.3.2 Notifikasi tingkat baku mutu air limbah

25

3.4 Perancangan Perangkat Keras

29

3.4.1 Perancangan modul 3G, baterai dan waspmote main
board

29

3.4.2 Perancangan sensor ph, sensor konduktivitas, sensor
suhu, sensor oksigen terlarut, smart water board
dan waspmote main board

29

3.5 Perancangan Sistem

BAB 4

30

3.5.1 Use case diagram

30

3.5.2 Perancangan database

33

3.5.3 Rancangan tampilan antarmuka pengguna

33

IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN

41

4.1 Implementasi Sistem

41

4.1.1 Spesifikasi perangkat keras dan perangkat lunak
yang digunakan

41

4.1.2 Implementasi perancangan antarmuka

BAB 5

41

4.2 Pengujian Kinerja Sistem

50

KESIMPULAN DAN SARAN

57

5.1 Kesimpulan

57

5.2 Saran

58

Universitas Sumatera Utara

xi

DAFTAR PUSTAKA

59

LAMPIRAN
1

Perbandingan Nilai pH

61

2

Perbandingan Nilai Suhu Air

62

3

Perbandingan Nilai Konduktivitas

63

4

Perbandingan Nilai Oksigen Terlarut

64

Universitas Sumatera Utara

xii

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 2.1.

Klasifikasi Nilai Skor Parameter-Parameter Kualitas Air

7

Tabel 2.2.

Penelitian Terdahulu

16

Tabel 3.1.

Deskripsi Use Case Sistem Pendeteksi Tingkat Baku Mutu

31

Tabel 4.1.

Selisih Waktu Masuk Setiap Data

50

Universitas Sumatera Utara

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 2.1. Sensor pH

9

Gambar 2.2. Sensor Suhu

9

Gambar 2.3. Sensor Konduktivitas

10

Gambar 2.4. Sensor Oksigen Terlarut

11

Gambar 2.5. Waspmote Main Board

12

Gambar 2.6. Smart Water Board

13

Gambar 2.7. Waspmote 3G Module

13

Gambar 3.1. Arsitektur Umum

18

Gambar 3.2. Proses Umum Kalibrasi Sensor

21

Gambar 3.3. Pemasangan Sensor pH dan Suhu

22

Gambar 3.4. Pemasangan Sensor Konduktivitas

23

Gambar 3.5. Pemasangan Sensor Oksigen Terlarut

24

Gambar 3.6. Sistem Notifikasi Sensor pH

26

Gambar 3.7. Sistem Notifikasi Sensor Konduktivitas dan Suhu

27

Gambar 3.8. Sistem Notifikasi Sensor Oksigen Terlarut dan Kapasitas Baterai

28

Gambar 3.9. Perancangan Waspmote Main Board, Baterai dan Modul 3G

29

Gambar 3.10. Perancangan Waspmote Smart Water Sensor

30

Gambar 3.11. Use Case Sistem Pendeteksi Tingkat Baku Mutu

31

Gambar 3.12. Rancangan Halaman Login

34

Gambar 3.13. Rancangan Halaman Utama

35

Gambar 3.14. Rancangan Halaman Notification

36

Gambar 3.15. Rancangan Halaman Setting Limit

37

Gambar 3.16. Rancangan Halaman Conductivity Sensor, pH Sensor dan Dissolved
Oxygen Sensor

38

Gambar 3.17. Rancangan Halaman Temperature Sensor

39

Gambar 3.18. Rancangan Halaman Report

39

Gambar 4.1. Halaman Login

42

Gambar 4.2. Halaman Utama

43

Universitas Sumatera Utara

xiv

Gambar 4.3. Halaman Setting Limit

44

Gambar 4.4. Halaman Notification

45

Gambar 4.5. Halaman Conductivity Sensor

45

Gambar 4.6. Halaman Dissolved Oxygen Sensor

46

Gambar 4.7. Halaman pH Sensor

46

Gambar 4.8. Halaman Temperature Sensor

47

Gambar 4.9. Halaman Report

47

Gambar 4.10. Tampilan Data pH, Konduktivitas, Oksigen Terlarut dan Suhu
Air Limbah

48

Gambar 4.11. Tampilan Cetak Laporan

49

Gambar 4.12. Tampilan Popup Notifikasi Deteksi Baku Mutu Air Limbah

49

Gambar 4.13. Tampilan Halaman Notification

50

Gambar 4.14. Pengujian Air Limbah

51

Gambar 4.15. Perbandingan Nilai pH

52

Gambar 4.16. Perbandingan Nilai Suhu Air

53

Gambar 4.17. Perbandingan Nilai Konduktivitas

54

Gambar 4.18. Perbandingan Nilai Oksigen Terlarut

55

Universitas Sumatera Utara