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
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