RANCANG BANGUN PROTOTYPE SISTEM MONITORING ALIRAN AIR PADA PIPA BERBASIS ANDROID

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN PROTOTYPE SISTEM MONITORING ALIRAN AIR PADA PIPA BERBASIS ANDROID Rifki Zakaria 1), M. Nanak Zakaria 2), M. Taufik 3) 1,2,3) Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital, Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang Abstrak Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) merupakan suatu badan usaha yang mengelola dan melayani kebutuhan air minum masyarakat. Untuk melakukan perencanaan sistem air, hal yang harus diperhatikan adalah kebutuhan air, sumber air dan sistem pengaliran (distribusi). Proses pengecekan penggunaan air bersih ke pelanggan tersebut masih menggunakan cara manual yaitu dengan mengirimkan petugas ke rumah pelanggan. Cara ini kurang efektif dan efisien karena menguras tenaga dan menghabiskan banyak waktu. Meteran air yang digunakan oleh PDAM pada rumah pelanggan masih menggunakan meteran air analog sehingga hal ini menyebabkan pelanggan sulit untuk mengetahui data pemakaian air yang digunakan. Metode penelitian diawali dengan survey masalah dan kebutuhan sensor, pembuatan hardware sistem, pembuatan software sistem dan dilanjutkan dengan pengujian sistem secara keseluruhan mulai dari pengujian akurasi sensor, pengujian motor servo MG996, pengujian RTC DS3231, serta pengujian sistem secara keseluruhan untuk mengetahui keberhasilan sistem, selanjutnya dilakukan pengujian performansi dan fungsionalitas pada aplikasi android.. Sistem monitoring yang dirancang dapat digunakan untuk pembaacan sensor, memproses data sensor dan mengirimkannya ke firebase hingga dapat diterima oleh user melalui aplikasi sistem monitoring aliran air pada pipa sehingga dapat digunakan untuk pemantauan aliran air setiap saat secara realtime. Semakin rendah persentase error (0%), maka semakin tinggi tingkat presisi (kesesuaian) dari suatu sample. Pada sistem ini, diketahui bahwa sensor water flow YF-S201 pada sistem memiliki rata-rata presentase error 0,91 % dengan menggunakan water pump sebagai penyedot untuk sumber air, sedangkan sensor pada sistem yang menggunakan kran air memiliki rata-rata presentase error 0,82 %, sedangkan sensor pada sistem yang menggunakan meteran air PDAM memiliki rata-rata presentase error 0,3 %, sedangkan nilai rata-rata maksimal presentase error sebesar 5% sehingga alat ini dapat diterima kelayakannya. untuk pembaacan sensor, memproses data sensor dan mengirimkannya ke firebase hingga dapat diterima oleh user melalui aplikasi sistem monitoring yang telah dibuat sehingga dapat digunakan untuk monitoring aliran air pada pipa secara realtime. pengujian sistem keseluruhan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa seluruh sistem dapat bekerja dengan baik dan berhasil melakukan setiap prosesnya dengan benar mulai dari pengiriman pembacaan sensor sampai data informasi monitoring diterima dengan baik oleh user melalui aplikasi Android dan menggunakan aplikasi Android dari jarak jauh. Kata kunci : Sensor water flow YF-S201, Android, Monitoring aliran air I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) merupakan suatu badan usaha yang mengelola dan melayani kebutuhan air minum masyarakat. Untuk memenuhi kebutuhan air bersih yang tepat untuk suatu rumah tangga, harus direncanakan dengan benar agar distribusi air dalam rumah berjalan lancar dan efisien. Untuk melakukan perencanaan sistem air, hal yang harus diperhatikan adalah kebutuhan air, sumber air dan sistem pengaliran (distribusi). Untuk mengecek penggunaan air bersih ke pelanggan tersebut masih menggunakan cara manual yaitu dengan mengirimkan petugas ke rumah pelanggan. Cara ini kurang efektif dan efisien karena menguras tenaga dan menghabiskan banyak waktu. Meteran air yang digunakan oleh PDAM pada rumah pelanggan masih menggunakan meteran air analog sehingga hal ini menyebabkan pelanggan sulit untuk mengetahui data pemakaian air yang digunakan. Pada penelitian ini mengusulkan untuk merancang bangun prototype sistem monitoring aliran air pada pipa berbasis android untuk memudahkan pembacaan jumlah tagihan air yang digunakan dengan menggunakan sensor water flow. Serta dapat membantu pelanggan dalam memudahkan monitoring aliran air apabila terdapat permasalahan ataupun kebocoran pada pipa dengan meletakkan dua buah sensor water flow di kedua ujungnya dan dapat melakukan pengontrolan seberapa besar aliran air pada pipa yang ingin digunakan. Sistem ini juga dapat digunakan untuk monitoring dan controlling jarak jauh menggunakan aplikasi android pada smartphone yang terhubung melalui wireless tanpa perlu melakukan pembacaan pada meteran analog dan melakukan penutupan gate valve secara analog. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini antara lain: 1. Bagaimana merancang dan membuat prototype sistem monitoring aliran air pada pipa berbasis android menggunakan sensor YF-S201? Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital ~ Politeknik Negeri Malang 183

2 2. Bagaimana sistem monitoring aliran air dapat melakukan pengiriman data secara wireless ke aplikasi android? 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dalam penelitian ini, antara lain: 1. Untuk melakukan perancangan dan pembuatan prototype sistem monitoring aliran air pada pipa berbasis android menggunakan sensor YF-S Untuk dapat melakukan pengiriman data secara wireless ke aplikasi android. II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Penelitian Terdahulu Herdianto, Ayu Nuriana Sebayang dan Darmeli Nasution (2017) yang meneliti tentang Sistem Monitoring Data Meteran Air Pelanggan PDAM Menggunakan Mikrokontroler ATmega16. Dalam penelitian ini, peneliti membuat suatu sistem monitoring data meteran air pelanggan PDAM menggunakan mikrokontroler ATmega16 serta untuk mengetahui akurasi dari sistem yang telah dirancang. Sistem ini menggunakan perangkat mikrokontroler ATmega16 yang dihubungkan dengan sensor water flow, LCD 16x2 dan modul GSM SIM 800 untuk melakukan pengiriman data yang dihasilkan ke perangkat komputer. Sebelum dilakukan pemasangan GSM SIM 800 ke mikrokontroler ATmega16 maka dilakukan pengujian menggunakan komputer melalui port serial dengan aplikasi hyperterminal. Pada pengujian ini dilakukan kirim dan terima data dari GSM SIM 800 ke komputer dan sebaliknya. Hal ini dilakukan untuk mengetahui GSM SIM 800 berfungsi. Hasil yang didapatkan pada pengujian sistem ini adalah perangkat keras yang dirancang pada penelitian ini telah bekerja dengan baik. Dengan akurasi sensor flowmeter air yang digunakan untuk menghitung volume air telah mencapai 100% sedangkan untuk transmisi data GSM SIM 800 mencapai 95%. I Made Nova Suardiana (2016) yang meneliti tentang Rancang Bangun Sistem Pembacaan Jumlah Konsumsi Air Pelanggan PDAM berbasis Mikrokontroler ATmega328 dilengkapi SMS. Sistem ini dibuat bertujuan untuk memudahkan pelanggan PDAM dalam pembacaan informasi jumlah konsumsi air yang masih menggunakan meteran analog. Sistem ini bekerja dengan cara mengubah sistem pengukuran konsumsi air ke sistem digital dengan media pengiriman data melalui SMS. Metode pembacaan jumlah konsumsi air pelanggan PDAM yang dibuat ini menggunakan sensor YF-S201. Output pulsa dari sensor ini diteruskan ke mikrokontroler ATmega328. Jumlah pulsa yang masuk akan dikonversi menjadi satuan volume pemakaian dan jumlah pembayaran yang telah ditetapkan oleh PDAM. Saat jumlah konsumsi air dibaca dan konversi oleh sensor, informasi waktu dan tanggal secara realtime akan ditampilkan pada LCD. Modul IComSat v1.1 SIM900 GSM/GPRS shield for Arduino diberikan perintah untuk mengirimkan SMS kepada pelanggan dan petugas PDAM berdasarkan informasi waktu yang telah ditetapkan pada rangkaian RTC. Hasil yang dicapai pada penelitian ini adalah jumlah konsumsi air pelanggan PDAM sudah mampu dibaca dan dikonversi oleh sensor YF-S201. Jumlah konsumsi air pelanggan PDAM sudah dapat dikirim ke pelanggan dan petugas PDAM melalui SMS menggunakan modul IComSat v1.1 SIM900 GSM/GPRS shield for Arduino. SMS dari pelanggan dan petugas sudah dapat diterima untuk mengecek jumlah konsumsi air pelanggan PDAM. Kondisi lain yang dicapai adalah, informasi jumlah konsumsi air pelanggan PDAM dapat diakses kapan saja oleh pelanggan dan petugas PDAM. 2.2 Water Flow Sensor YF-S201 Sensor berbasis hall effect ini dapat digunakan untuk mendeteksi aliran air hingga 30 liter/menit (1.800 L/hour), dapat digunakan dalam pengendalian aliran air pada sistem distribusi air, sistem pendinginan berbasis air, dan aplikasi lainnya yang membutuhkan pengecekan terhadap debit air yang dialirkan (Sumber : Datasheet Water Flow Sensor). Gambar 2.1 Water Flow Sensor YF-S Yamano Water Pump wp 105 Yamano Water Pump wp 105 adalah sebuah pompa aquarium yang dikendalikan dengan tegangan AC dengan daya 60 watt. Pompa ini biasa digunakan untuk aquarium, kolam, hidroponik, aquaponik dan dapat digunakan juga untuk pompa air mancur dan air terjun buatan. 2.4 Motor Servo MG996 Motor servo adalah sebuah perangkat sebagai akuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor (Sumber : Datasheet Motor Servo MG996). 2.5 Arduino Mega 2560 Arduino Mega 2560 adalah papan pengembangan mikrokontroler yang berbasis Arduino dengan menggunakan chip ATmega2560. Board ini memiliki pin I/O yang cukup banyak, sejumlah 54 buah digital I/O pin (15 pin diantaranya adalah PWM), 16 pin analog input, 4 pin UART (serial port hardware) (Sumber : Datasheet Arduino Mega 2560). Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital ~ Politeknik Negeri Malang 184

3 Gambar 2.2 Arduino Mega Wemos D1 ESP8266 Wemos D1 ESP8266 merupakan salah satu arduino compatible development board yang dirancang khusus untuk keperluan IoT (Internet of Things). Wemos D1 ESP8266 menggunakan chip WiFi yang cukup terkenal yaitu ESP8266. Wemos memiliki beberapa kelebihan tersendiri yang sangat cocok digunakan untuk Aplikasi IoT (Sumber : Datasheet Wemos ESP8266). 2.7 Firebase Realtime Database Firebase Realtime Database adalah database yang di-host di cloud. Data disimpan sebagai JSON dan disinkronkan secara realtime ke setiap klien yang terhubung. Ketika anda membuat aplikasi lintasplatform dengan SDK Android, ios dan JavaScript, semua klien akan berbagi sebuah Instance Realtime Database dan menerima update data terbaru secara otomatis (Sumber : Firebase, 2018). 2.8 Android Studio Android Studio adalah sebuah IDE untuk Android Development yang dikenalkan pihak google pada acara Google I/O di tahun Android Studio merupakan suatu pengembangan dari Eclipse IDE, dan dibuat berdasarkan IDE Java populer, yaitu IntelliJ IDEA. Android Studio merupakan IDE resmi untuk pengembangan aplikasi Android (Sumber : Google Developers, 2018). III. METODE PENELITIAN 3.1 Perancangan Sistem kemudian secara bersamaan dikirimkan ke arduino wemos d1 dengan komunikasi serial. Kemudian data yang diterima oleh wemos ini akan dikirimkan ke database melalui esp8266 yang telah tersedia pada perangkat arduino wemos d1, dimana perangkat ini harus terkoneksi terlebih dahulu dengan jaringan internet agar data dapat dikirimkan. RTC akan menampilkan waktu dan dikirimkan secara bersamaan dengan data sebelumnya ke database. Aplikasi android yang telah dibuat akan mengambil data pada database apabila data tersebut tersedia dan data yang diambil dan yang akan ditampilkan pada aplikasi android ini adalah data update yang terbaru. Apabila terjadi perbedaan debit air pada sensor maka mikrokontroler arduino mega 2560 akan memberi perintah untuk memutar motor servo untuk menutup gate valve. Dan status controlling pada menu aplikasi android akan berubah menjadi menutup. IV. IMPLEMENTASI PERANCANGAN Pada bab ini akan dipaparkan hasil implementasi: 4.1 Hasil Implementasi Perancangan Hardware Gambar 4.1 Hasil Perancangan Hardware Gambar 4.1 adalah salah satu gambar hasil implementasi yang dilakukan pada saat pengujian yang terdiri dari Water Flow Sensor, Arduino Mega 2560, Kran saluran air, dan Yamano water pump V. PENGUJIAN DAN PEMBASAHAN 5.1 Pengujian Akurasi Sensor a. Pengujian Akurasi Sensor Dengan Water Pump Pada pengujian ini dilakukan menggunakan water pump yang dihidupkan yang dialirkan pipa air dan diukur menggunakan gelas ukur yang berukuran 1 liter. Gambar 3.1 Diagram Blok Perancangan Sistem Gambar 3.1 ini menjelaskan cara kerja sistem mulai dari awal water flow sensor melakukan pengecekan debit air dan volume air dalam pipa secara realtime. Data yang telah didapatkan kemudian akan diolah oleh perangkat mikrokontroler arduino mega Kemudian data yang diterima dari ke-lima sensor tersebut Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital ~ Politeknik Negeri Malang 185

4 Tabel 5.1 Hasil Pengujian Akurasi Sensor 1 YF-S201 dengan water pump Tabel 5.4 Hasil Pengujian Akurasi Sensor 2,3,4 Berdasarkan tabel 5.4 nilai debit maksimal yang didapat pada sensor 2, sensor 3, sensor 4 dan sensor 5 adalah 8 L/menit. Berdasarkan tabel 5.1 rata-rata volume water flow sensor pada serial monitor adalah 993,9 ml dengan rata-rata waktu 8,21 detik yang mempunyai nilai error rata-rata sebesar 0,91%. Tabel 5.2 Hasil Pengujian Akurasi Sensor 1 YF-S201 menggunakan kran air Berdasarkan tabel 5.2 rata-rata volume water flow sensor pada serial monitor adalah 992,6 ml dengan rata-rata waktu 8,26 detik yang mempunyai nilai error rata-rata sebesar 0,82%. Tabel 5.3 Hasil Pengujian Akurasi Sensor 1 YF-S201 dengan meteran air PDAM Berdasarkan tabel 5.3 rata-rata waktu 8,15 detik yang mempunyai nilai error rata-rata sebesar 0,3%. VI. PENUTUP 6.1 Kesimpulan Dari penelitian yang telah dilakukan didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Semakin rendah persentase error (0%), maka semakin tinggi tingkat presisi (kesesuaian) dari suatu sample. Pada sistem ini, diketahui bahwa sensor pada sistem memiliki rata-rata presentase error 0,91% dengan menggunakan water pump sebagai penyedot untuk sumber air, sedangkan sensor pada sistem yang menggunakan kran air memiliki rata-rata presentase error 0,82%, sedangkan sensor pada sistem yang menggunakan meteran air PDAM memiliki rata-rata presentase error 0,3%, sedangkan nilai ratarata maksimal presentase error sebesar 5% sehingga alat ini dapat diterima kelayakannya. 2. Sistem monitoring yang dirancang dapat digunakan untuk pembaacan sensor, memproses data sensor dan mengirimkannya ke firebase hingga dapat diterima oleh user melalui aplikasi sistem monitoring yang telah dibuat sehingga dapat digunakan untuk monitoring aliran air pada pipa secara realtime. 3. Hasil pengujian sistem keseluruhan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa seluruh sistem dapat bekerja dengan baik dan berhasil melakukan setiap prosesnya dengan benar mulai dari pengiriman pembacaan sensor sampai data informasi monitoring diterima dengan baik oleh user melalui aplikasi Android dan menggunakan aplikasi Android dari jarak jauh. 6.2 Saran Saran untuk perbaikan rancang bangun prototype sistem monitoring aliran air pada pipa berbasis android yang sudah dibuat adalah: 1. Untuk aplikasi pada android diberi notifikasi agar user dapat mengetahui perbedaan nilai debit dan secara cepat user dapat mengetahui dari notifikasi tersebut. Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital ~ Politeknik Negeri Malang 186

5 VII. REFERENSI Anonimus. (Desember, 2018). Firebase Realtime Database, diakses pada tanggal 1 Mei Anonimus. (2018). Android Studio, com/studio/, diakses pada tanggal 1 Mei DFRobot. (2017). Water Flow Sensor Datasheet. DFRobot Forum Jones, M.P. (MG995 High Speed Servo Actuator Sensor Datasheet. Marlin P Marlin P. Jones & Assoc & Assoc., Inc. Robotshop. Arduino Mega 2560 Datasheet. diakses pada tanggal 8 Juli 218. Espressif Systems. (2015). ESP8266EX Datasheet. Espressif Systems IOT Team. Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital ~ Politeknik Negeri Malang 187