rancang bangun pemantau kualitas pencemaran udara menggunakan sensor di industri gula...

i

TUGAS AKHIR (6134234A)

RANCANG BANGUN PEMANTAU KUALITAS PENCEMARAN UDARA MENGGUNAKAN SENSOR DI INDUSTRI GULA BERBASIS ANDROID

Moga Jiwa Satria Mulia NRP. 1015040030

DOSEN PEMBIMBING: AHMAD ERLAN AFIUDDIN, S.T., M.T. RYAN YUDHA ADHITYA, S.ST., M.T.

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK PENGOLAHAN LIMBAH JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA 2019

ii

(HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN)

iii

TUGAS AKHIR (6134234A)

RANCANG BANGUN PEMANTAU KUALITAS PENCEMARAN UDARA MENGGUNAKAN SENSOR DI INDUSTRI GULA BERBASIS ANDROID

Moga Jiwa Satria Mulia NRP. 1015040030

DOSEN PEMBIMBING: AHMAD ERLAN AFIUDDIN, S.T., M.T. RYAN YUDHA ADHITYA, S.ST., M.T.

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK PENGOLAHAN LIMBAH JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA 2019

iv


vi


vii


ix


x

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan segala

berkat, rahmat, hidayah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

Tugas Akhir dengan judul “Rancang Bangun Kualitas Pencemaran Udara

Menggunakan Sensor Di Industri Gula Berbasis Android” yang disusun sebagai

syarat untuk menyelesaikan pendidikan program Diploma IV Teknik Pengolahan

Limbah pada Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya. Dalam penysunan tugas

akhir ini berbagai pihak banyak membantu, memberi semangat, bimbingan,

membina serta dukungan dari berbagai hal hingga laporan Tugas Akhir ini dapat

terselesaikan. Pihak-pihak yang telah ikut berkontribusi khususnya:

1. Allah SWT yang selalu memberikan hidayah dan kemudahan dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Kedua orang tua yakni Bapak Widayat Mulyono dan Ibu Beti Utami serta

seluruh keluarga yang selalu mendoakan, memberi kasih sayang,

memberikan dukungan, nasehat, pengertian dan bantuan pengerjaan Tugas

Akhir ini dari awal hingga akhir.

3. Bapak Ir. Eko Julianto. M.Sc., F.RINA., selaku direktur Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya.

4. Bapak George Endri K., ST, MSc., selaku ketua jurusan Teknik Permesinan

Kapal Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

5. Bapak Denny Dermawan, ST., MT., selaku Koordinator Program Studi D4

Teknik Pengolahan Limbah Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

6. Bapak Ahmad Erlan Afiuddin, ST., MT., selaku dosen pembimbing I yang

telah meluangkan waktu, memberikan bimbingan, saran, bantuan serta

doanya hingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.

7. Bapak Ryan Yudha Adhitya, S.ST., MT., selaku dosen pembimbing II yang

telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, bantuan, masukan

serta doa, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.

xi

8. Bapak M. Khoirul Hasin, S.Kom., M.Kom., selaku dosen penguji I yang

selalu meluangkan waktu dan pikiran dalam menguji dan memberikan

masukan penyusunan Tugas Akhir ini dengan penuh perhatian dan

kesabaran.

9. Bapak Alma Vita Sophia, S.T., M.T., selaku dosen penguji II yang selalu

meluangkan waktu dan pikiran dalam menguji dan memberikan masukan

penyusunan Tugas Akhir ini dengan penuh perhatian dan kesabaran.

10. Ibu Tanti Utami Dewi, S.Si., M.Sc selaku Koordinator Tugas Akhir Program

Studi Teknik Pengolahan Limbah Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

11. Seluruh Dosen dan Karyawan Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya yang

telah memberikan ilmu dan pengetahuan kepada penulis, selama penulis

menyelesaikan pendidikan di Teknik Pengolahan Limbah Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya.

12. Bapak Gaung selaku Asisten Manager Pengolahan, Bapak Puji, dan seluruh

karyawan Sub Pengolahan PTPN X PG. Gempolkrep yang telah banyak

memberikan pengalaman, ilmu serta bimbingannya selama proses On The

Job Training.

13. Rizal Hardiansyah yang telah membantu, mendoakan dan memberikan

dukungan pengerjaan Tugas Akhir ini dari awal hingga akhir.

14. Istina Nisa’ Adzini & Nadya Ayu Arianingtyas yang selalu ada, selalu

memberikan bantuan, dukungan, motivasi, doa, dan penyemangat dalam

pengerjaan Tugas Akhir ini dari awal hingga akhir.

15. Mas Fadly Kahf, Mia, Kurniawan, Adit, Randi, Bagas, Egata yang telah

memberikan bantuan dan dukungan berupa motivasi dan waktu yang telah

diluangkan untuk berbagi cerita tentang Tugas Akhir

16. Teman seperjuangan Teknik Pengolahan Limbah angkatan 2015 yang telah

saling mendoakan dan memberikan semangat selama pengerjaan Tugas

Akhir dari awal hingga akhir.

17. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas doa dan

dukungannya.

xii

Penulis menyadari bahwa penyusunan tugas akhir ini masih belum

sempurna, karena itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan.

Semoga Tugas Akhir ini memberikan manfaat dan wawasan bagi kita semua.

Surabaya, 29 Juli 2019

Moga Jiwa Satria M.

xiii


xiv

RANCANG BANGUN PEMANTAU KUALITAS

PENCEMARAN UDARA MENGGUNAKAN SENSOR DI

INDUSTRI GULA BERBASIS ANDROID

Moga Jiwa Satria Mulia

ABSTRAK

Pemantauan pencemaran kualitas udara di sekitar industri gula hanya

dilakukan tiap 3 bulan sekali, sehingga perlu adanya alat pemantau kualitas udara

secara kontinyu. Penelitian ini membahas tentang alat pemantau kualitas udara di

sekitar industri gula dengan menggunakan sensor untuk pembuatan hardware dan

pemrograman software menggunakan Arduino dan Android. Metode yang

digunakan adalah metode waterfall yang mencakup desain sistem, pembuatan alat,

kalibrasi sensor, validasi alat dan pemrograman sistem informasi. Sensor yang

digunakan adalah sensor MQ-7 untuk gas CO, MQ-135 untuk gas NOx dan sensor

GP2Y1010AU0F untuk PM10. Masing-masing sensor dirakit menjadi satu

dengan microcontroller wemos dan dilakukan kalibrasi sesuai standar datasheet

pada sensor. Hasil validasi yang dilakukan yaitu untuk gas CO 11.03% yang

divalidasi dengan Direct Reading, gas NOx 21.8% dengan impinger, dan PM10

sebesar 20.6% dengan High Volume Sampler. Pemrograman sistem informasi

yang dibangun menggunakan software Arduino IDE dan aplikasi Android yaitu

Blynk Apps. Pengukuran kualitas udara yang terhubung dengan Android yaitu

Blynk Apps menggunakan sambungan wireless yang terhubung ke prototype

melalui wifi shield yang sudah tertanam pada microcontroller wemosboard.

Aplikasi Android ini memiliki fitur notification, value display, gauge settings,

timer, dan superchart untuk melihat dan mengakses kualitas pencemaran udara

secara real-time. Prototipe ini berpotensi dapat digunakan secara mandiri oleh

industri untuk memudahkan pemantauan kualitas udara yang terjadi di sekitar

industri gula dan bersifat portable.

Kata Kunci : Pemantauan Kualitas Udara, Android, Sensor, Wemos, Arduino

IDE, dan Blynk Apps.

xv


xvi

DESIGN OF ANDROID BASED AIR POLLUTION

MONITORING USING SENSORS IN SUGAR INDUSTRIES

Moga Jiwa Satria Mulia

ABSTRACT

Monitoring of air quality pollution around the sugar industry is only

carried out every 3 months, so that there is a need for continuous air quality

monitoring. This study discusses air quality monitoring around the sugar industry

by using sensors for manufacturing hardware and software programming using

Arduino and Android. The method used is the waterfall method which includes

system design, tool making, sensor calibration, tool validation and information

system programming. The sensors used are MQ-7 sensor for gas CO, MQ-135 for

NOx gas and GP2Y1010AU0F sensor for PM10. Each sensor is assembled into a

wemos microcontroller and calibrated according to the sensor datasheet

standard. The validation results were carried out for CO 11.03% gas validated

with Direct Reading, 21.8% NOx gas with impinger, and 20.6% PM10 with High

Volume Sampler. Information system programming built using Arduino IDE and

Android applications, namely Blynk Apps. The air quality measurement connected

with Android, namely Blynk Apps uses a wireless connection that is connected to

a prototype via a WiFi shield that has been embedded in the wemosboard

microcontroller. This Android application has notification features, value

displays, gauge settings, timers, and supercharts to see and access air pollution

quality in real-time. This prototype can potentially be used independently by the

industry to facilitate monitoring of air quality that occurs around the sugar

industry and is portable.

Keywords: Air Quality Monitoring, Android, Sensors, Wemos, Arduino IDE, and

BlynkApps.

xvii


xviii

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... v

LEMBAR PLAGIARISM ................................................................................... vii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix

ABSTRAK ...........................................................................................................xiii

ABSTRACT ........................................................................................................... xv

DAFTAR ISI ...................................................................................................... xvii

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xxi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................xxiii

BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................. 2

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................................... 2

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................................. 3

1.5 Batasan Masalah ................................................................................................ 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 5

2.1 Pencemaran Udara ............................................................................................. 5

2.2 Kualitas Udara ................................................................................................... 5

2.3 Karakteristik Emisi ............................................................................................ 7

2.3.1 Karbon Monoksida (CO) ........................................................................... 7

2.3.2 Nitrogen Oksida (NOx) ............................................................................. 7

2.3.3 Particulate Matter (PM10) ........................................................................ 8

2.4 PPU Industri Gula ............................................................................................. 9

2.5 Sistem Validasi Alat .........................................................................................10

2.5.1 Impinger ...................................................................................................10

xix

2.5.2 High Volume Sampler (HVS) .................................................................... 12

2.6 Metode Pemrogaman ........................................................................................ 12

2.6.1 Metode Waterfall ...................................................................................... 12

2.7 Sensor MQ-7 .................................................................................................... 14

2.7.1 Prinsip Kerja Sensor MQ-7 ...................................................................... 15

2.8 Sensor MQ-135 ................................................................................................ 16

2.9 Sensor GP2Y1010AU0F .................................................................................. 17

2.10 Microcontroller Wemos D1 ......................................................................... 18

2.10.1 Microcontroller Chipset pada Microcontroller Wemos ........................ 18

2.10.2 Intergrated Development Environment ................................................. 19

2.11 Analog To Digital Converter ........................................................................... 20

2.12 LCD (Liquid Crystal Display) ......................................................................... 21

2.13 Blynk Apps....................................................................................................... 22

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ........................................................... 23

3.1 Identifikasi Awal .............................................................................................. 23

3.1.1 Identifikasi Masalah ................................................................................. 23

3.1.2 Perumusan Masalah dan Penentuan Tujuan Penelitian ............................. 23

3.1.3 Studi Literatur .......................................................................................... 24

3.1.4 Studi Lapangan ......................................................................................... 25

3.2 Variabel Penelitian ........................................................................................... 25

3.3 Pengumpulan Data ........................................................................................... 25

3.3.1 Data Primer .............................................................................................. 25

3.3.2 Data Sekunder .......................................................................................... 25

3.4 Pengolahan Data ............................................................................................... 25

3.4.1 Perancangan Alat ...................................................................................... 26

3.4.2 Persiapan Alat .......................................................................................... 28

3.4.3 Perancangan Prototype ............................................................................. 28

3.4.4 Pengujian pada alat ................................................................................... 28

3.4.5 Kesimpulan dan Saran .............................................................................. 30

BAB 4 METODOLOGI PENELITIAN ........................................................... 31

4.1 Karakteristik Sumber Udara Ambien ............................................................... 31

4.2 Desain Sistem Alat ........................................................................................... 33

4.3 Deteksi PPU Menggunakan Sensor .................................................................. 34

xx

4.3.1 SOP Sensor MQ-7 ....................................................................................35

4.3.2 SOP Sensor MQ-135 ................................................................................35

4.3.3 SOP Sensor Sharp GP2Y1010AUF ..........................................................36

4.3.4 Display Running Sensor ...........................................................................36

4.4 Validasi Prototype ............................................................................................37

4.4.1 Pengujian Parameter NOx ........................................................................38

4.4.2 Pengujian Parameter PM10 ......................................................................38

4.4.3 Pengujian Parameter CO...........................................................................41

4.5 Sistem Kerja Android .......................................................................................45

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 49

5.1 Kesimpulan ......................................................................................................49

5.2 Saran.................................................................................................................49

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 51

xxi


xxii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Udara Bersih............................................................... ……………..6

Tabel 2.2 Tabel Udara Tercemar ....................................................................................... 6

Tabel 2.3 Baku Mutu Udara Ambien CO ......................................................................... 7

Tabel 4.1 Wajib Pantau Udara Industri Gula .................................................................. 32

Tabel 4.2 Baku Mutu Udara Ambien ............................................................................. 32

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kadar NOx di Lapangan Depan SDN Gempolkrep .............. 38

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kadar PM10 di Lapangan Depan SDN Gempolkrep ............ 38

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kadar CO di Lapangan Depan SDN Gempolkrep ................ 41

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kadar CO di Parkiran PPNS ................................................. 44

xxiii


xxiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Cerobong Industri Gula .................................................................................. 9

Gambar 2.2 Dust Collector ................................................................................................ 9

Gambar 2.3 Pengukuran Pencemaran Udara .................................................................... 10

Gambar 2.4 Impinger ....................................................................................................... 11

Gambar 2.5 High Volume Sampler ................................................................................... 12

Gambar 2.6 Tahapan Waterfall ........................................................................................ 13

Gambar 2.7 Sensor MQ-7 ................................................................................................ 14

Gambar 2.8 Konfigurasi & Struktur MQ-7 ...................................................................... 15

Gambar 2.9 Sensor Gas MQ-135 ..................................................................................... 16

Gambar 2.10 Sensor GP2Y1010AU0F............................................................................. 17

Gambar 2.11 Wemos D1 Board ........................................................................................ 18

Gambar 2.12 Layar LCD .................................................................................................. 21

Gambar 2.13 Window dari Blynk Apps ............................................................................. 22

Gambar 3.1 Kerangka Konsep ......................................................................................... 26

Gambar 3.2 Diagram Alir ................................................................................................. 27

Gambar 4.1 Wiring Diagram Sistem Kontrol ................................................................... 34

Gambar 4.2 Hasil Pembacaan Sensor pada Serial Monitor .............................................. 37

Gambar 4.3 Pengukuran Gas NOx, CO, dan PM10.......................................................... 38

Gambar 4.4 Pengukuran Gas CO di Parkiran PPNS ......................................................... 43

Gambar 4.5 Hasil Uji Normalitas Statistik Deskriptif ...................................................... 45

Gambar 4.6 Hasil Pembacaan Sensor pada Serial Monitor Arduino IDE ......................... 46

Gambar 4.7 Fitur Blynk Apps pada Widget Box ................................................................ 47

Gambar 4.8 Display Pengukuran Udara pada Blynk Apps ................................................ 48

xxv


1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kualitas udara merupakan salah satu faktor utama yang menentukan

kesehatan, Kebutuhan manusia dengan udara bersih adalah sebuah prioritas yang

tidak bisa dianggap hal yang sederhana. Udara merupakan materi yang tidak bisa

dilihat dengan kasat mata, namun efek dari pencemaran udara tidak bisa

langsung dirasakan. Udara ini dibedakan menjadi udara emisi dan udara ambien.

Udara emisi yaitu udara yang dikeluarkan oleh sumber emisi seperti knalpot

kendaraan bermotor dan cerobong gas buang industri. Udara ambien adalah

udara bebas di permukaan bumi yang sehari-hari dihirup oleh makhluk hidup

(PP No 41, 1999).

Kualitas udara ambien yang baik perlu dilakukan pengendalian

pencemaran udara. Pengendalian pencemaran udara dapat dilakukan salah

satunya dengan memantau atau mengukur kualitas udara, baik udara ambien

ataupun udara emisi. Pengukuran kualitas udara ambien dapat dilakukan di

kawasan perumahan, kawasan industri, dan kawasan padat lalu lintas dimana di

kawasan tersebut banyak terjadi kegiatan manusia. Pengukuran kualitas udara

ambien juga dilakukan terhadap zat-zat yang dapat menjadi polutan seperti SO2,

NO2, CO, dan HC (Gaussian, 2015). Hasil pengukuran kualitas udara ambien

tersebut dapat diketahui kualitas udara ambien jenis kawasan dan jenis polutan.

Hasil tersebut kemudian dikelompokkan agar dapat digunakan sebagai bahan

pertimbangan dalam mencari solusi untuk mengatasi kualitas udara ambien yang

mulai menurun.

Kota Mojokerto memiliki pabrik industri gula yang sudah berdiri sejak

zaman Belanda. Sebagian besar peralatan yang ada sudah digunakan sejak tahun

1912 membuktikan bahwa maintenance yang dikelola perusahaan berjalan dengan

baik namun, masih dapat dikatakan belum maksimal karena perawatan di sisi

bagian luar peralatan minim dengan pembersihan. Otomatis membuat lingkungan

2

kerja area dalam pabrik seringkali terdapat polusi udara di sekitaran area dalam

pabrik maupun diluar pabrik.

Industri gula ini memang luas dan besar sehingga sulit untuk dilakukan

pembersihan secara menyeluruh, maka dari itu diperlukan adanya system

pemantau polusi udara di dalam pabrik agar perusahaan dapat memberikan solusi

dan pencegahan dini terhadap masalah yang ditimbulkan dari polusi tersebut.

Peneliti mengambil judul “Rancang Bangun Pemantau Kualitas

Pencemaran Udara Menggunakan Sensor di Industri Gula Berbasis Android”

dengan tujuan dapat membantu perusahaan dalam penyajian data. Prototype ini

diharapkan mampu memberikan solusi terhadap masalah pencemaran udara

karena biaya yang diperlukan terjangkau dibanding dengan alat dari badan

lingkungan hidup.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, maka rumusan masalah yang akan

diangkat dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana desain dari rancang bangun Pemantau Kualitas

Pencemaran Udara Menggunakan Sensor?

2. Bagaimana cara mendeteksi pencemaran udara menggunakan sensor

agar diketahui tingkat pencemaran udaranya di dalam area pabrik, dan

pembuatan display yang digunakan untuk mempermudah pemantauan

tersebut?

3. Bagaimana sistem kerja dari rancang bangun tersebut bila

diaplikasikan kedalam sistem Android?

4. Bagaimana akurasi alat dari prototype yang telah dibuat?

1.3 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka tujuan penelitian yang akan


1. Membuat desain rancang bangun Pemantau Kualitas Pencemaran

Udara Menggunakan Sensor.

3

2. Mendeteksi pencemaran udara menggunakan sensor agar diketahui

tingkat pencemaran udaranya di dalam area pabrik, dan pembuatan

display yang digunakan.

3. Mengetahui sistem kerja dari rancang bangun tersebut dalam

pengaplikasiannya kedalam sistem Android.

4. Mengetahui akurasi alat dari prototype yang dibuat.

1.4 Manfaat Penelitian

Berdasarkan tujuan penelitian diatas, maka manfaat penelitian yang akan


1. Menambah wawasan dan skill mengenai sistem pemantau kualitas udara

berbasis Android.

2. Pencemaran udara dapat dipantau darimana saja dengan syarat alat ini

masih berfungsi atau dalam keadaan hidup.

3. Rancang bangun sistem peralatan ini dapat memberikan referensi pada

industri gula lainnya yang tidak memiliki gas detector sendiri.

4. Penerapan sistem peralatan ini dapat memberikan kemudahan bagi

industri untuk melakukan kontrol terhadap kualitas udara di dalam area

pabrik.

1.5 Batasan Masalah

Ruang lingkup dan batasan masalah yang akan diangkat dalam penelitian

ini adalah sebagai berikut:

1. Penelitian ini menggunakan sensor MQ-7 & MQ-135 untuk kualitas

udara Nitrogen Oxide (NOx ) dan Carbon Monoxide (CO), serta sensor

GP2Y1010AU0F untuk Particulate Matter 10 (PM10) di area

lingkungan kerja Industri Gula.

2. Penelitian ini menggunakan Wemos D1 yang berperan sebagai processor

microcontroller.

4

3. Fitur include wireless yang ada dalam Wemos D1 akan digunakan sebagai

jalur penghubung antara prototype dengan aplikasi Android yang akan

saya gunakan yaitu Blynk Apps.

4. Penelitian ini simulasi yang dilakukan dalam pemvalidasian adalah

menyesuaikan tempat dari alat yang diperbolehkan untuk pemvalidasian.

5. Penelitian ini tidak mempertimbangkan indikator pencemaran udara selain

Nitrogen Oxide (NOx), dan Carbon Monoxide (CO), serta Particulate

Matter 10 (PM10).

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pencemaran Udara

Berdasarkan Undang-Undang Nomor 23 tahun 1997 pasal 1 ayat 12

mengenai Pencemaran Lingkungan, pencemaran udara adalah pencemaran yang

disebabkan oleh aktivitas manusia seperti pencemaran yang berasal dari pabrik,

kendaraan bermotor, pembakaran sampah, sisa pertanian dan peristiwa alam

seperti kebakaran hutan, letusan gunung api yang mengeluarkan debu, gas dan

awan panas. Menurut Peraturan Pemerintah RI nomor 41 tahun 1999 tentang

Pengendalian Pencemaran Udara, pencemaran udara adalah masuknya atau

dimasukkannya zat, energi dan komponen lain ke dalam udara ambien oleh

kegiatan manusia, sehingga mutu udara turun sampai ke tingkat tertentu yang

menyebabkan udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya. Komponen

Pencemaran Udara terdiri dari Sulfur Dioksida (SO2), Nitrogen Dioksida (NO2),

Karbon Monoksida (CO), Klorin (Cl2), Hidrogen Sulfida (H2S), Hidrogen (H2).

2.2 Kualitas Udara

Saat ini Indeks standar kualitas udara yang dipergunakan secara resmi di

Indonesia adalah Indeks Standar Pencemar Udara (ISPU), hal ini sesuai dengan

Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : KEP 45 / MENLH / 1997

Tentang Indeks Standar Pencemar Udara. Keputusan tersebut dipergunakan

sebagai bahan pertimbangan diantaranya untuk memberikan kemudahan dari

keseragaman informasi kualitas udara ambien kepada masyarakat di lokasi dan

waktu tertentu serta sebagai bahan pertimbangan dalam melakukan upaya-upaya

pengendalian pencemaran udara.

Kualitas udara ambien dari suatu daerah ditentukan oleh daya dukung

alam daerah tersebut serta jumlah sumber pencemaran atau beban pencemaran

dari sumber yang ada di daerah tersebut. Zat-zat yang dikeluarkan oleh sumber

pencemar ke udara dan dapat mempengaruhi kualitas udara antara lain gas

6

Nitrogen Oksida (NOx), Sulfur Dioksida (SO2), debu serta kandungan Timah

Hitam (Pb) dalam debu.

Berikut beberapa Tabel untuk Komposisi udara bersih :

Tabel 2.1 Komposisi Udara Bersih.

Jenis gas Formula Konsentrasi

(% volume)

Ppm

1. Nitrogen N2 78,08 780,800

2. Oksigen O2 20,95 209,500

3. Argon Ar 0,934 9,340

4.

CO2 0,0314 314 Carbon dioksida

5. Neon Ne 0,00812 18

6. Helium He 0,000524 5

7. Methana CH4 0,0002 2

8. Krypton Kr 0,000114 1

1. Sumber : Environmental Chemistry, Air and Water Pollution.

Tabel 2.2 Tabel Udara Tercemar.

Parameter Udara Bersih Udara Tercemar

Bahan Partikel 0,01 – 0,02 mg/m3 0,07 – 0,7 mg/m3

SO2 0,003–0,02ppm 0,02 – 2 ppm

CO < 1 ppm 5– 200 ppm

NO2 0,003 – 0,02 ppm 0,02 – 0,1 ppm

CO2 310 – 330 ppm 350 – 0,1 ppm

Hidrokarbon < 1 ppm 1– 20 ppm

Sumber : World Health Orgaization (WHO).

7

2.3 Karakteristik Emisi

2.3.1 Karbon Monoksida (CO)

2. Menurut (Damara, dkk, 2017) konsentrasi ambien CO yang paling

tinggi berasal dari kota-kota besar, dimana hampir semua konsentrasi CO

berasal dari kendaraan bermotor. Pengendalian yang paling efektif dari CO

adalah dengan cara mengurangi emisi dari kendaraan bermotor. CO juga

dihasilkan dalam jumlah yang sedikit berasal dari proses pembakaran,

contohnya adalah dari kebakaran hutan dan proses perindustrian. Kota

besar yang padat lalu lintasnya akan banyak menghasilkan gas CO

sehingga kadar CO dalam udara relatif tinggi dibandingkan dengan daerah

pedesaan.

3. Gas CO dapat pula terbentuk dari proses industri. Secara alamiah

gas CO juga dapat terbentuk, walaupun jumlahnya relatif sedikit, seperti

gas hasil kegiatan gunung berapi, proses biologi dan lainnya. Menurut

(Hadihardaja, 1997) sumber pencemar gas CO yang terbesar, berdasarkan

hasil penelitian di negara-negara industri, adalah berasal dari pemakaian

bahan bakar fosil (minyak, batubara) pada mesin-mesin penggerak

transportasi.

Tabel 2.3 Baku Mutu Udara Ambien CO.

Parameter Waktu Pengukuran Baku Mutu

CO(Karbon

Monoksida)

1 jam 30.000

μg/Nm3

24 Jam 10.000 μg/Nm3

Sumber :Peraturan Pemerintah No. 41 Tahun 1999.

2.3.2 Nitrogen Oksida (NOx)

Nitrogen oksida (NOx) adalah kelompok gas yang terdapat di

atmosfer yang terdiri dari gas nitrik (NO) dan nitrogen dioksida (NO2).

Walaupun bentuk nitrogen oksida lainnya ada, tetapi kedua gas ini yang

paling banyak ditemui sebagai polutan udara. Nitrik oksida merupakan gas

8

yang tidak berwarna dan tidak berbau, sebaliknya nitrogen dioksida

mempunyai warna coklat kemerahan dan mempunyai bau yang tajam.

Oksida yang lebih rendah, yaitu NO, terdapat di atmosfer dalam

jumlah lebih besar daripada NO2. Pembentuken NO dan NO2 mencakup

reaksi enters nitrogen dan oksigen di udara sehingga membentuk NO,

kemudian reaksi selanjutnya antara NO dengan lebih banyak oksigen

membentuk NO2. (Darmayasa, 2013). Gas NO2 pada manusia bersifat

berbahaya, kadar 5 ppm jika terjadi kontak selama 10 menit terhadap

manusia akan mengakibatkan kesulitan dalam bernapas (Mannaf, dkk,

2017).

2.3.3 Particulate Matter (PM10)

Debu adalah debu adalah zat kimia padat, yang disebabkan oleh

kekuatan alami atau mekanis seperti pengolahan, penghancuran,

pelembutan, pengepakan yang cepat, peledakan, dan lain-lain dari benda,

baik organik maupun anorganik (Asmadi, 2013). Pengertian debu adalah

partikel yang berukuran kecil sebagai hasil dari proses alami maupun

mekanik.

Partikulat berdasarkan ukurannya dibedakan ke dalam partikel halus

(fine particles) dan partikel kasar (coarse particles). Perbedaan antara

partikel halus dan partikel kasar terletak pada sumber, asal pembentukan,

mekanisme penyisihan, sifat optik, dan komposisi kimianya. Partikel halus

(fine particles) adalah partikel dalam bentuk padat atau cair yang ditemukan

melayanglayang di udara bebas dengan ukuran lebih kecil dari 2,5 μm.

Partikel halus memiliki waktu tinggal di udara lebih lama dan jarak

tempuh yang lebih jauh sehingga kemungkinan terpapar juga jauh lebih

besar. Partikel kasar (coarse particles) merupakan partikel yang memiliki

ukuran >2,5 μm. Partikel kasar memiliki ukuran yang lebih besar, sehingga

waktu tinggal di udara lebih singkat dan kemudian mengendap pada

permukaan bangunan, tanaman, sungai atau permukaan lain.(Ruslinda, dkk,

2012).

9

2.4 PPU Industri Gula

Berdasarkan Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 10 Tahun 2009

tentang Baku Mutu Udara Ambien Dan Emisi Sumber Tidak Bergerak, indutri

atau jenis kegiatan usaha lainnya yang wajib dipantau salah satunya yaitu Industri

Gula. Industri Gula bertanggung jawab dalam mengontrol kondisi udara yang

dihasilkan dari proses pembuatan produk dari olahan tebu tersebut. Beberapa

ketentuan yang wajib dipenuhi yaitu :

1. Membuat cerobong emisi yang dilengkapi dengan sarana pendukung

meliputi lubang pengambilan contoh uji tangga lantai kerja, aliran

listrik dan alat pengaman.

1. Gambar 2.1 Cerobong Industri Gula.

2. (Penulis, 2018)

3.

2. Memasang unit pengendalian pencemaran udara

1. Gambar 2.2 Dust Collector .

2. (Penulis, 2018)

10

3. Melakukan pengukuran secara manual dan pengujian emisi setelah

kondisi proses stabil

1. Gambar 2.3 Pengukuran Pencemaran Udara.

2. (Penulis, 2018)

2.5 Sistem Validasi Alat

Secara umum definisi validasi adalah sejauh mana elemen-elemen

instrument asesmen relevan dan mewakili konstruk alat ukur yang ditergetkan

untuk tujuan tertentu (Ihsan, 1995). Sistem validasi seniri digunakan untuk

mencocokkan alat yang dirancang dengan penyesuaiann alat yang sudah ada

sebelumnya. Berbagai macam cara validasi yang digunakan dalam pemvalidasian

alat dengan alat ukur pencemaran udara yaitu :

2.5.1 Impinger

Impinger adalah alat yang terdiri dari beberapa tabung gelembung

kaca yang dirancang untuk koleksi bahaya udara menjadi medium cair.

Bila menggunakan sampler udara pribadi, volume yang diketahui

gelembung udara dipompa melalui tabung gelas yang berisi cairan

ditentukan dalam metode. Cairan tersebut kemudian dianalisis untuk

menentukan konsentrasi udara. Sebuah impinger dapat dipasang pada sisi

pompa sampel udara atau dimasukkan ke sarungnya dan diletakkan di

dekat zona bernapas pekerja.

11

Gambar 2.4 Impinger.

(Penulis, 2018)

Beberapa metoda yang digunakan dalam pengukuran

menggunakan impinger :

1. 1. Penetapan Kadar Nitrogen dioksida (NO2) metoda Griess

Saltzman secara Spektrofotometri

Prinsipnya yaitu Gas nitrogen dioksida diserap dalam

larutan Griess Saltzman sehingga membentuk suatu senyawa

azo dye berwarna merah muda yang stabil setelah 15 menit.

Konsentrasi larutan ditentukan secara spektrofotometri pada

panjang gelombang 550 nm dengan kisaran konsentrasi 0,005

ppm sampai 5 ppm udara atau 0,01 μg/L sampai dengan 10

μg/L.

2. 2. Penetapan Kadar Karbon monoksida secara Iodometri

Prinsipnya yaitu karbon monoksida dari udara ambien

mereduksi I2O5 membentuk I2 yang larut dalam KI, yang dapat

12

dititar dengan larutan tio dengan indikator kanji hingga TA tak

berwarna.

2.5.2 High Volume Sampler (HVS)

High Volume Sampler (HVS) adalah alat portable yang digunakan

untuk mengukur konsentrasi Particulate Matter (PM) segala ukuran.

Ukuran PM yang dapat diukur tergantung pada ukuran filter yang

digunakan, namun yang sering digunakan sebagai indikator adalah PM2.5

dan PM10. Angka 2.5 dan 10 menunjukkan ukuran partikel dalam

mikrometer. HVS digunakan dalam kurun waktu tertentu, biasanya 10

menit atau 30 menit dengan flowrate ~ 1 L/menit.

Gambar 2.5 High Volume Sampler.

(Penulis, 2018)

2.6 Metode Pemrogaman

2.6.1 Metode Waterfall

Metode air terjun atau yang sering disebut metode waterfall sering

dinamakan siklus hidup klasik (classic life cycle), dimana hal ini

menggambarkan pendekatan yang sistematis dan juga berurutan pada

pengembangan perangkat lunak, dimulai dengan spesifikasi kebutuhan

pengguna lalu berlanjut melalui tahapan-tahapan kebutuhan perencanaan

(requirement), Desain sistem (system design), implementasi

(implementation), serta penyerahan dan pengujian sistem ke para

pelanggan/pengguna (testing), yang diakhiri dengan dukungan pada

13

perangkat lunak lengkap yang dihasilkan (maintenance) (Pressman, 2012).

Tahapan metode waterfall dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.6 Tahapan Waterfall.

(Penulis, 2019)

1. Requirement Analisis

Tahap ini pengembang sistem diperlukan

komunikasi yang bertujuan untuk memahami perangkat

lunak yang diharapkan oleh pengguna dan batasan

perangkat lunak tersebut. Informasi ini biasanya dapat

diperoleh melalui wawancara, diskusi atau survei langsung.

Informasi dianalisis untuk mendapatkan data yang

dibutuhkan oleh pengguna.

2. System Design

Spesifikasi kebutuhan dari tahap sebelumnya akan

dipelajari dalam fase ini dan desain sistem disiapkan.

Desain Sistem membantu dalam menentukan hardware.

3. Implementation

Pada tahap ini, sistem pertama kali dikembangkan di

program kecil yang disebut unit, yang terintegrasi dalam

tahap selanjutnya. Setiap unit dikembangkan dan diuji

untuk fungsionalitas yang disebut sebagai unit testing.

4. Integration & Testing

Seluruh unit yang dikembangkan dalam tahap

implementasi diintegrasikan ke dalam sistem setelah

pengujian yang dilakukan masing-masing unit. Setelah

integrasi seluruh sistem diuji untuk mengecek setiap

kegagalan maupun kesalahan.

14

5. Operation & Maintenance

Tahap akhir dalam model waterfall. Perangkat lunak

yang sudah jadi, dijalankan serta dilakukan pemeliharaan.

Pemeliharaan termasuk dalam memperbaiki kesalahan

yang tidak ditemukan pada langkah sebelumnya. Perbaikan

implementasi unit sistem dan peningkatan jasa sistem

sebagai kebutuhan baru.

2.7 Sensor MQ-7

Sensor MQ-7 merupakan sensor yang memiliki kepekaan tinggi terhadap

gas Karbon Monoksida (CO) dan hasil kalibrasinya stabil serta tahan lama. Sensor

MQ-7 tersusun oleh tabung keramik mikro Al2O3, lapisan sensitif timah dioksida

(SnO2), elektroda pengukur dan pemanas sebagai lapisan kulit yang terbuat dari

plastik dan permukaan jaring stainless steel. (Baehaqi, 2017)

3. Gambar 2.7 Sensor MQ-7.

4. (Baehaqi, 2017)

Struktur dan konfigurasi MQ-7 sensor gas ditunjukkan pada Gambar 2.7.

Sensor disusun oleh mikro Al2O3 tabung keramik, Tin Dioksida (SnO2) lapisan

sensitif, elektroda pengukuran dan pemanas adalah tetap menjadi kerak yang

dibuat oleh plastik dan stainless steel bersih. Pemanas menyediakan kondisi kerja

yang diperlukan untuk pekerjaan komponen sensitif. MQ- 7 dibuat dengan 6 pin,

4 dari mereka yang digunakan untuk mengambil sinyal, dan 2 lainnya digunakan

untuk menyediakan arus pemanasan

15

Gamb

ar 2.8 Konfigurasi & Struktur MQ-7.

(Datasheet MQ-7)

2.7.1 Prinsip Kerja Sensor MQ-7

Hambatan permukaan sensor Rs diperoleh melalui dipengaruhi

signal output tegangan dari resistansi beban RL yang seri. Hubungan antara itu

dijelaskan: Rs\RL = (Vc-VRL) / VRL sinyal ketika sensor digeser dari udara

bersih untuk karbon monoksida (CO), pengukuran sinyal dilakukan dalam

waktu satu atau dua periode pemanasan lengkap (2,5 menit dari tegangan tinggi

ke tegangan rendah). Penyesuaian Sensitivitas Nilai resistansi MQ-7 adalah

perbedaan untuk berbagai jenis dan berbagai gas konsentrasi. Penyesuaian

sensitivitas komponen ini sangat diperlukan mengkalibrasi detektor untuk CO

200 ppm di udara dan menggunakan nilai resistansi beban (RL) sekitar 10 KΩ

(5KΩ sampai 47 KΩ).

Sensitivitas Program menyesuaikan:

a. Hubungkan sensor ke rangkaian aplikasi.

b. Menghidupkan daya, terus pemanasan melalui listrik

lebih dari 48 jam.

c. Sesuaikan beban perlawanan RL sampai Anda

mendapatkan nilai sinyal yang menanggapi konsentrasi

karbon monoksida tertentu pada titik akhir dari 90 detik.

d. Sesuaikan lain beban resistansi RL sampai Anda

mendapatkan nilai sinyal yang

16

menanggapi konsentrasi CO di titik akhir dari 60 detik

(Asmadi, 2013).

2.8 Sensor MQ-135

MQ-135 Air Quality Sensor adalah sensor yang memonitor kualitas udara

untuk mendeteksi gas amonia (NH3), nitrogen oksida (NOx), alkohol / ethanol

(C2H5OH), benzena (C6H6), karbondioksida (CO2) dan asap / gas-gas lainnya di

udara. Sensor ini melaporkan hasil deteksi kualitas udara berupa perubahan nilai

resistensi analog di pin keluarannya. Pin keluaran ini bisa disambungkan dengan

pin ADC (analog to digital converter) di microcontroller / pin analog input

Arduino dengan menambahkan satu buah resistor saja (berfungsi sebagai pembagi

tegangan / voltage divider).

i. Gambar 2.9 Sensor Gas MQ-135.

(Waworundeng J, 2018)

Spesifikasi Sensor MQ-135 :

1. Sumber catu daya menggunakan tegangan 5 Volt.

2. Menggunakan ADC dengan resolusi 10 bit.

3. Tersedia 1 jalur output kendali ON/OFF.

4. Pin Input/Output kompatibel dengan level tegangan TTL dan

CMOS.

5. Dilengkapi dengan antarmuka UART TTL dan I2C.

6. Signal instruksi indikator output;

7. Output Ganda sinyal (output analog, dan output tingkat TTL);

17

8. TTL output signal yang valid rendah; (output signal cahaya

rendah, yang dapat diakses microcontroller IO port)

9. Analog Output dengan meningkatnya konsentrasi, semakin tinggi

konsentrasi, semakin tinggi tegangan;

10. Memiliki umur panjang dan stabilitas handal;

11. Karakteristik pemulihan respon cepat.

2.9 Sensor GP2Y1010AU0F

Sensor GP2Y1010AU0F merupakan alat pengubah sinyal analog menjadi

sinyal digital untuk mendeteksi kandungan partikulat debu, baik PM10 maupun

PM2,5. Particulate Matter 10 (PM10) merupakan partikulat yang memiliki

diameter kurang dari 10 μm. Particulate Matter 10 (PM10) terdiri dari

aluminosilikat dan oksida lain dari unsur kerak dengan sumber utama termasuk

debu yang berasal dari jalan, industri, pertanian, konstruksi, pembongkaran

gedung, dan debu terbang dari pembakaran bahan bakar fosil.

Particulate Matter 10 (PM10) menyebar pada jarak bervariasi mulai

kurang dari 1 km sampai 10 km. Partikel PM10 yang berdiameter 10 mikron

memiliki tingkat kelolosan yang tinggi dari saringan pernafasan manusia dan

bertahan di udara dalam waktu cukup bahaya, semakin meningkat pada pagi dan

malam hari karena asap bercampur dengan uap air. PM10 tidak terdeteksi oleh

bulu hidung sehingga masuk ke paru paru. Jika partikel tersebut terdeposit ke

paru-paru akan menimbulkan peradangan saluran pernapasan, gangguan

penglihatan dan iritasi kulit (Baehaqi, 2017).

5. Gambar 2.10 Sensor GP2Y1010AU0F.

6. (Baehaqi, 2017)

18

2.10 Microcontroller Wemos D1

Microcontroller Wemos adalah sebuah microcontroller pengembangan

berbasis modul microcontroller ESP 8266. Microcontroller Wemos dibuat sebagai

solusi dari mahalnya sebuah system wireless berbasis microcontroller lainnya.

Dengan menggunakan Microcontroller Wemos biaya yang dikeluarkan untuk

membangun sistem WiFi berbasis microcontroller sangat murah, hanya

sepersepuluhnya dari biaya yang dikeluarkan apabila membangun sistem WiFi

dengan menggunakan Microcontroller Arduino Uno dan WiFi Shield.

Microcontroller Wemos yang berbeda pada microcontroller ini yaitu

kemampuannya untuk menyedikan fasilitas konektifitas WiFi dengan mudah serta

memory yang digunakan sangat besar yaitu 4 MB.

7.

Gambar 2.11 Wemos D1 board.

(Waworundeng J, 2018)

2.10.1 Microcontroller Chipset pada Microcontroller Wemos

Pada Microcontroller Wemos memiliki 2 buah chipset yang

digunakan sebagai otak kerja platform tersebut. Beberapa chipset pada

microcontroller ini adalah :

a. Chipset ESP8266

ESP8266 adalah sebuah chip microcontroller yang

memiliki fitur Wi-Fi yang mendukung stack TCP / IP. Diproduksi

oleh produsen Cina yang berbasis di Shanghai, Espressif. Pada

Agustus 2014 AI-Thinker membuat modul ESP-01 dengan

menggunakan lisensi oleh Espressif. Modul kecil ini

memungkinkan microcontroller untuk terhubung dengan jaringan

Wi-Fi dan membuat koneksi TCP / IP hanya dengan menggunakan

19

command yang sederhana seperti Hayes-gaya. Harga yang sangat

rendah dan sangat sedikit komponen eksternal pada modul ini

mengakibatkan sangat murahnya harga sebuah chip ini. Dengan

clock 80 MHz chip ini dibekali dengan 4MB Eksternal RAM,

mendukung format IEEE 802.11 b/g/n sehingga tidak

menyebabkan interference bagi yang lain. Mendukung enkripsi

WEP, WPA sehingga menjadikan chipset ini sangat aman

digunakan. Chipset ini memiliki 16 GPIO pin yang berkerja pada

3.3 Volt,1 pin ADC dengan resolusi 10 bit.

b. Chipset CH340

CH340 adalah sebuah Chipset yang mengubah USB

menjadi serial interface. Sebagai contohnya adalah aplikasi USB

converter to IrDA atau aplikasi USB converter to Printer. Dalam

mode serial interface, CH340 mengirimkan sinyal penghubung

yang umum digunakan pada MODEM.CH340 digunakan untuk

memperbesar asynchronous serial interface komputer atau

mengubah perangkat serial interface umum untuk berhubungan

dengan bus USB secara langsung.Modul Microcontroller ini dapat

dibangun sendiri atau dibeli jadi. Perangkat lunaknya dapat di

download secara gratis.

2.10.2 Intergrated Development Environment

IDE (integrated development environment) adalah sebuah

perangkat lunak yang digunakan untuk mengembangkan aplikasi

microcontroller mulai dari menuliskan source program, kompilasi, upload

hasil kompilasi dan uji coba secara terminal serial (Baehaqi, 2017) Pada

perangkat lunak IDE Arduino ini memiliki beberapa icon dengan masing-

masing fungsi seperti berikut.

1. Icon menu Verify yang bergambar ceklis berfungsi untuk

mengecek program yang ditulis apakah ada yang salah atau

error.

20

2. Icon menu Upload yang bergambar panah ke arah kanan

berfungsi untuk memuat/transfer program yang dibuat di

software Arduino ke hardware Arduino.

3. Icon menu New yang bergambar sehelai kertas berfungsi

untuk membuat halaman baru dalam pemrograman.

4. Icon menu Open yang bergambar panah ke arah atas berfungsi

untuk membuka program yang disimpan atau membuka

program yang sudah dibuat dari pabrikan software Arduino.

5. Icon menu Save yang bergambar panah ke arah bawah

berfungsi untuk menyimpan program yang telah dibuat atau

dimodifikasi.

6. Icon menu Serial Monitor yang bergambar kaca pembesar

berfungsi untuk mengirim atau menampilkan serial

komunikasi data saat dikirim dari hardware Arduino.

2.11 Analog To Digital Converter

Analog to Digital Converter (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang

untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Hal-hal yang perlu

diperhatikan dalam penggunaan ADC ini adalah tegangan maksimum yang dapat

dikonversikan oleh ADC dari rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu

eksternal ADC, tipe keluaran, ketepatan dan waktu konversinya. Fitur dari sistem

ADC untuk 10-bit yaitu 210 = 1024 menyatakan output (Putra, 2017). Data hasil

konversi ADC 10-bit (1024) diperoleh melalui persamaan berikut :

ADC = ((Vin x 1024))/Vref

Dimana :

ADC = nilai yang dibaca oleh microcontroller.

Vin = tegangan masuk pada pin ADC.

Vref = tegangan referensi microcontroller.

21

2.12 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang

menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan

diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator,

ataupun layar komputer. Pada bab ini aplikasi LCD yang digunakan ialah LCD

dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai

penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.

Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :

1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris

2. Mempunyai 192 karakter tersimpan

3. Terdapat karakter generator terprogram

4. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit

5. Dilengkapi dengan back light.

6. Tersedia VR untuk mengatur kontras.

7. Pilihan konfigurasi untuk operasi write only atau read/write.

8. Catu daya +5 Volt DC.

9. Kompatibel dengan DT-51 dan DT-AVR Low Cost Series serta sistem

microcontroller/mikroprosesor lain

i. Gambar 2.12 Layar LCD.

(Ustad & Kibile, 2014)

22

2.13 Blynk Apps

Blynk Apps adalah Platform aplikasi dengan IoS dan Android yang dapat

mengontrol Arduino, Raspberry Pi dan sejenisnya melalui internet. Blynk didesain

untuk IoT dan dapat mengontrol hardware secara remote, dapat menampilkan

sensor data, menyimpan data, memvisualiasikan data. Blynk perlu di install dan di

setting agar dapat memberikan notifikasi kepada user. Blynk terintegrasi dengan

kode program pada mikrokontoler lewat Blynk id yang didapatkan ketika

membuat akun di Blynk. Penggunaan aplikasi Blynk dalam peneltian ini adalah

untuk menampilkan notifikasi melalui smartphone Android.

Gambar 2.13 Window dari Blynk Apps.

( Waworundeng J, 2018)

23

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

Dalam melaksanakan penelitian ini diperlukan suatu kerangka penelitian atau

metode penelitian. Kerangka penelitian berisi proses penelitian yang terstruktur

sehingga diperlukan langkah-langkah yang sistematis dan terarah untuk

menghasilkan penelitian yang tepat sasaran sesuai rumusan masalah dan tujuan.

Metodologi penelitian merupakan suatu proses yang terdiri dari tahap-tahap yang

saling terkait satu sama lain. Hal ini dimaksudkan agar proses penelitian ini dapat

dipahami, diikuti oleh pihak lain secara sistematik dan mendapatkan hasil yang

komprehensif. Adapun tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini

sebagai berikut :

3.1 Identifikasi Awal

Identifikasi awal merupakan langkah awal dalam penelitian ini yang

dilakukan untuk identifikasi latar belakang permasalahan yang akan diteliti,

merumuskan masalah, menetapkan tujuan dan manfaat penelitian, serta

memberikan batasan-batasan dalam penelitian ini.

3.1.1 Identifikasi Masalah

Pada bagian ini dilakukan peninjauan awal mengenai permasalahan

yang terjadi di area industri gula di Mojokerto khususnya di dalam area

pabrik terhadap polusi udara yang ditimbulkan dari proses produksi.

Identifikasi masalah ini akan digunakan untuk menentukan rumusan

permasalahan yang jelas dan tujuan penelitian yang ingin dicapai.

3.1.2 Perumusan Masalah dan Penentuan Tujuan Penelitian

Pada tahap ini merupakan pengembangan dari langkah indentifikasi

masalah. Dimana pada tahap ini penulis menentukan rumusan

permasalahan dan tujuan yang ingin dicapai yang bisa didapat dari

penelitian ini. Pada bagian ini, masalah yang didapat dari hasil

24

pengamatan kondisi pada industri gula yaitu masih ada potensi

pencemaran udara yang terjadi di dalam area pabrik yang dimana kondisi

ini jelas tidak dapat dihilangkan mengingat keadaan pabrik yang begitu

besar dan luas, sehingga sulit untuk melakukan pembersihan beberapa

besi maupun alumunium dari mesin yang bekerja. Setidaknya minimal

harus ada alat semacam gas detector untuk mendeteksi kandungan udara

yang ada di dalam pabrik Hal ini diajukan agar kondisi udara yang ada di

dalam pabrik dapat terpantau dengan jelas. Tujuan dari pembuatan alat

pemantau kualitas udara ini diharapkan dapat meringankan tugas dari

HSE officer dimana agar dapat memberikan masukan atau APD yang

jelas untuk para pekerja yang ada di dalam pabrik. Sehingga dalam salah

satu hal pelaporan dan pemantauan keadaan safety condition khususnya

untuk para pekerja akan menjadi lebih mudah.

3.1.3 Studi Literatur

Studi literatur dilakukan untuk menjadi acuan dasar atau pedoman

dalam pelaksanaan penelitian kedepannya. Studi literatur ini didapatkan

berasal dari sumber text book, jurnal penelitian, artikel, internet, peraturan

dan laporan tugas akhir.

Setelah identifikasi awal dilakukan dan rumusan permasalahan

didapatkan, maka perlu dilakukan studi literatur dari beberapa sumber

yang terkait dengan penelitian untuk memudahkan dalam menyelesaikan

permasalahan dan tujuan penelitian ini. Adapun literatur yang digunakan

dalam penelitian ini meliputi International Journal: Zigbee Based Wireless

Air Pollution Monitoring System Using Low Cost and Energy Efficient

Sensors, On-line Monitoring of Green House gases Storage and Leakage

Using Wireless Sensor Network, dan Jurnal: Indoor Air Quality

Monitoring and Notification System with IoT Platform.

25

3.1.4 Studi Lapangan

Studi lapangan merupakan tahap untuk mengetahui kondisi nyata

dari suatu objek atau system yang akan diteliti. Studi lapangan akan

memberikan gambaran mengenai pencemaran polusi udara, baik pada

stasiun produksi maupun setelah jadi hasil barang.

3.2 Variabel Penelitian

Variabel bebas dalam penelitian ini adalah kadar yang terkandung di udara

dalam satuan ppm sedangkan variabel terikatnya adalah CO, NOx dan PM10.

3.3 Pengumpulan Data

Tahap pengumpulan data merupakan tahap dimana akan dilakukan

pengumpulan data sesuai permasalahan yang didapat. Pengumpulan data

disesuaikan dengan jenis data yang hendak didapatkan. Data-data yang

dikumpulkan berupa data primer dan data sekunder:

3.3.1 Data Primer

Data primer didapatkan melalui survey lapangan dan pengamatan.

Survey lapangan dilakukan untuk mengetahui kondisi eksisting

pencemaran udara dalam area pabrik.

3.3.2 Data Sekunder

Data sekunder yang dikumpulkan meliputi Dokumen Lingkungan

khususnya pada Industri Gula yang sesuai dalam Peraturan Gubernur Jawa

Timur No 10 Tahun 2009 tentang Baku Mutu Udara Ambien Dan Emisi

Sumber Tidak Bergerak. Dan juga data sekunder yang dibutuhkan yaitu

berupa PFD, dan P&ID dari prototype penelitian ini.

3.4 Pengolahan Data

Pada tahap ini fokus dari penelitian untuk mendapatkan hasil dari analisa

yang dilakukan melalui beberapa tahapan seperti dibawah ini :

26

3.4.1 Perancangan Alat

Tahap ini merupakan perancangan alat pemantau kualitas pencemaran

udara, meliputi jenis sensor yang digunakan, penentuan peralatan yang

digunakan dalam alat air quality system, perhitungan kapasitas media yang

dibutuhkan untuk air quality system, desain air quality prototype dan rancang

bangun alat air quality system. Perancangan alat ini sesuai dengan kerangka

konsep dan diagram alir kerja alat seperti pada Gambar 3.1 dan Gambar 3.2.

1. Gambar 3.1 Kerangka Konsep.

2. (Sumber : Penulis,2019)

27

1. Gambar 3.2 Diagram Alir.

2. (Sumber : Penulis,2019)

28

3.4.2 Persiapan Alat

Peralatan dan bahan yang perlu disiapkan meliputi peralatan dan

bahan yang diperlukan dalam pembuatan prototype. Persiapan alat dan bahan

yang dibutuhkan terdapat pada data berikut :

a. Hardware

Sensor MQ-135, Sensor MQ-7, Sensor GP2Y1010AU0F,

Microcontroller Wemos D1, Liquid Crystal Display (LCD), Kabel

Pelangi, Breadboard, Laptop, Smarthphone Android, Buzzer, dan

LED

b. Software

Internet, Arduino IDE, dan Blynk App.

3.4.3 Perancangan Prototype

Tahapan ini dilakukan proses pengerjaan pembuatan prototype yang

mengacu pada gambar desain wiring diagram yang telah dibuat. Peralatan atau

komponen terutama sensor yang digunakan harus dikalibrasi terlebih dahulu

agar mendapatkan nilai yang sesuai. Berikut tahapan kalibrasi pada sensor

yang digunakan :

a. Hubungkan sensor ke Microcontroller Wemos D1.

b. Nyalakan daya, lalu lakukan preheating melalui daya selama 48 jam.

c. Sesuaikan tahanan resistansi nilai resistansi beban (RL) sekitar 10

KΩ (5KΩ hingga 47 KΩ) hingga mendapatkan nilai sinyal yang

merespons tertentu konsentrasi sensor pada titik akhir 90 detik.

d. Sesuaikan tahanan beban RL lain hingga mendapatkan nilai sinyal

yang merespons konsentrasi sensor pada titik akhir 60 detik.

e. Sensor siap digunakan.

3.4.4 Pengujian pada alat

a. Validation

Tahapan ini dilakukan uji coba terhadap prototype yang

telah dibuat beserta komponen pendukung lainnya dengan

membandingkan hasilnya dengan alat yang digunakan sebelumnya

29

dalam uji sampel yaitu Impinger dan HVS. Uji coba ini dilakukan

dengan menggunakan udara sekitar yang berpotensi memiliki

kandungan gas NOx, CO, dan debu sebagai parameter PM10.

Untuk udara ambien dilakukan di pedesaan/lingkungan warga di

sekitar area industri gula, yaitu Lapangan depan SDN Gempolkrep

Kab Mojokerto. Apabila masih belum sesuai dengan fungsinya

maka akan dilakukan pembenahan. Namun apabila sudah sesuai

maka akan dilanjut memasukkan database dari data yang ada

kedalam internet agar dapat dioperasikan kedalam Android. Bila

sudah berhasil dilakukan proses pengujian dengan pengujian

langsung mendatangi langsung ke industri gula yang dituju oleh

penulis.

b. Pengujian langsung

Pada tahapan ini dilakukan percobaan langsung pada prototype

yang telah dilakukan validation. Langkah-langkah pengujian

langsung dalam tahapan ini yaitu :

1. Menyalakan prototype agar siap digunakan.

2. Pengujian prototype untuk udara ambien dilakukan di

pemukiman warga di Lapangan depan SDN Gempolkrep

Kab Mojokerto.

3. Hasil data analisis dapat dilihat dalam LCD prototype dan

data disimpan dalam Laptop.

4. Hasil data analisis juga disimpan dalam Laptop, lalu di-

input kedalam database internet.

5. Dari database internet dioperasikan kedalam Blynk Apps

sebagai software pada smartphone Android agar dapat

dilihat oleh user.

Dalam hasil pengukuran data analisa ini juga melihat acuan

dari datasheet pada masing-masing sensor dan analisa data

30

yang didapat dari alat validation, dimana data yang dihasilkan

memiliki % deviasi = hal ini dapat dilihat dari hasil analisis

yang diperoleh :

3.4.5 Kesimpulan dan Saran

Tahap terakhir dalam penelitian ini adalah kesimpulan dan saran.

Tahap ini akan ditarik suatu kesimpulan setelah dilakukan pengujian terkait

data yang telah diolah, setelah itu dilakukan pemberian saran yang ditujukan

untuk pengembangan penelitian selanjutnya.

31

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahap yaitu pertama adalah

proses pembuatan prototype hardware. Tahap kedua dilanjut dengan validasi

menggunakan alat sebenarnya yaitu Impinger, HVS, dan Direct Reading. Tahap

ketiga yaitu proses secara software menggunakan Blynk Apps pada skala aplikasi

Android. Proses secara hardware bertujuan sebagai alat yang digunakan untuk

melihat kualitas udara pada tempat dan selanjutnya dilakukan pemantauan

menggunakan software guna memudahkan pengguna melihat kualitas udara

secara real-time.

Percobaan dilakukan dengan pengukuran udara ambien di area industri

gula dan sekitarnya. Jenis sensor yang digunakan adalah MQ-135, MQ-7, dan

Sharp GP2Y1010AU0F dengan variasi jenis pengukuran yaitu NOx, CO dan

PM10. Proses secara software menggunakan aplikasi Android yaitu Blynk Apps

yang sudah dapat di download pada Apps Google Playstore yang nanti pengguna

tinggal melakukan modifikasi ke dalam bentuk prototype sendiri skala rancang

bangun dan di konfigurasikan dengan hardware yang telah dibuat sebelumnya.

4.1 Karakteristik Sumber Udara Ambien

Limbah gas dan partikulat pada industri gula dalam rinciannya dibagi

menjadi 2 macam jenis, yaitu butiran kasar (partikulat) dan gas. Sebagian besar

limbah gas dan partikulat ini bersumber dari stasiun ketel/uap. Stasiun ketel/uap

ini memiliki beberapa boiler yang bekerja terus-menerus sebagai penyedia sumber

listrik di industri gula sehingga menghasilkan abu ketel (fly ash) sebagai limbah

partikulat.

Industri gula yang dituju peneliti memiliki 3 boiler yaitu Bolier Yoshimine,

Boiler Yoshimine 2, dan Boiler Cheng Chen dengan total kapasitas 80.000 TCD

dan berbahan bakar ampas tebu kering. Industri gula ini pun wajib memantau

pengendalian pencemaran udara yang dihasilkan dari boiler tersebut. Parameter

yang diukur oleh peneliti yaitu sama seperti pengukuran wajib pantau

32

pengendalian pencemaran udara industri, namun peneliti hanya mengambil

beberapa parameter saja dan tempat pengukuran udara ambien di sekitar area

industri gula yang dituju.

Berikut tabel pengukuran wajib pantau udara ambien yang diukur dan Baku

Mutu Udara Ambien menurut Peraturan Gubernur Jatim No 10 Tahun 2009 :

Tabel 4.1 Tabel Wajib Pantau Udara Ambien Industri Gula

No Parameter Satuan Kadar Terukur

Rata-rata 1 2 3

1 Karbon Monoksida (CO) mg/Nm3 345 1495 1150 996.6666667

2 Oksida Nitrogen (NOx) mg/Nm3 38 27.5 23 29.5

3 Nitrogen Dioksida (NO2) mg/Nm3 12 13.2 11.9 12.36666667

4 Sulfur Dioksida (SO2) mg/Nm3 <6.8 <6.8 7.1 7.1

5 Hidrogen Sulfida (H2S) mg/Nm3 0.97 0.28 0.28 0.51

6 Amoniak (NH3) mg/Nm3 167 41.1 31.1 79.73333333

7 Oksidan (Ox) mg/Nm3 26.1 29.3 29.3 28.23333333

8 Debu (PM10) mg/Nm3 0.2331 0.1297 0.2071 0.189966667

9 Timah Hitam mg/Nm3 0.00002 0.000046 0.00002 2.86667E-05

10 Total Hidrokarbon mg/Nm3 <9.1 <9.1 <9.1 9.1

11 Intesitas Kebisingan mg/Nm3 46.4 48.1 49.1 47.86666667

Sumber : Self-Assesment Pengendalian Pencemaran Udara Industri Gula, 2019

Tabel 4.2 Tabel Baku Mutu Udara Ambien

No Parameter Satuan Baku Mutu

1 Karbon Monoksida (CO) mg/Nm3 22600

2 Oksida Nitrogen (NOx) mg/Nm3 92.5

3 Nitrogen Dioksida (NO2) mg/Nm3 800

4 Sulfur Dioksida (SO2) mg/Nm3 262

5 Hidrogen Sulfida (H2S) mg/Nm3 42

6 Amoniak (NH3) mg/Nm3 1360

7 Oksidan (Ox) mg/Nm3 200

8 Debu (PM10) mg/Nm3 0.26

9 Timah Hitam mg/Nm3 0.06

10 Total Hidrokarbon mg/Nm3 160

11 Intesitas Kebisingan mg/Nm3 -

Sumber : Baku Mutu Udara Ambien Peraturan Gubernur No. 10 Tahun 2009

Peneliti mengambil parameter Debu (PM10), Oksida Nitrogen (NOx), dan

Karbon Monoksida (CO) karena hasil pengukuran wajib pantau udara ambien

33

industri gula dalam tabel menunjukkan bahwa ketiga parameter tersebut memiliki

nilai rata-rata lebih besar dari parameter yang lain. Penelitian ini diawali dengan

pembuatan desain sistem untuk dapat mengetahui gambaran atau rancangan dari

prototype jadi sebelum dilakukan penelitian selanjutnya.

4.2 Desain Sistem Alat

Rancang bangun pemantau kualitas pencemaran udara ini memanfaatkan

sensor Air Quality ,yaitu MQ-7, MQ-135, dan Sharp GP2y1010au0f. Sensor

tersebut digunakan untuk mendeteksi kadar CO, NOx, dan PM10 yang ada di

sekitar industri gula. Sensor tersebut dihubungkan kepada microcontroller

Wemos D1 R2. Pembacaan yang dilakukan oleh Wemos D1 R2 tersambung

dengan aplikasi Windows yaitu Arduino IDE. Lampu LED dan active buzzer akan

menyala jika sensor mendeteksi sesuai dengan set point.

Proses kerja sistem ini diawali dengan sensor MQ-7 mendeteksi kadar

gas CO dengan nilai berupa perubahan ADC. Selanjutnya peran Wemos D1 R2

sebagai microcontroller akan memproses perintah konversi dari nilai perubahan

ADC ke kadar CO dalam % ppm. Wemos D1 R2 juga memberi perintah pada

LED untuk menampilkan kadar CO yang terdeteksi oleh sensor MQ-7 dan buzzer

bila terdeteksi tingginya kadar CO. Waktu heater yang dibutuhkan sebelum

sensor dapat digunakan yaitu 60 detik sesuai dengan DataSheet MQ-7.

Proses kerja sistem dilanjut dengan sensor MQ-135 mendeteksi kadar gas

NOx dengan nilai berupa perubahan ADC. Selanjutnya seperti pada sensor MQ7,

peran Wemos D1 R2 sebagai microcontroller akan memproses perintah konversi

dari nilai perubahan ADC ke kadar NOx dalam % ppm. Wemos D1 R2 juga

memberi perintah pada LED untuk menampilkan kadar NOx yang terdeteksi oleh

sensor MQ-7 dan buzzer bila terdeteksi tingginya kadar NOx. Waktu heater yang

dibutuhkan sebelum sensor dapat digunakan yaitu 60 detik sesuai dengan

DataSheet MQ-135.

34

Terakhir yaitu proses kerja sensor Sharp GP2y1010au0f yang

mendeteksi kadar PM10 pada area sekitar dengan nilai berupa perubahan ADC.

Selanjutnya seperti pada sebelumnya, peran Wemos D1 R2 sebagai

microcontroller akan memproses perintah konversi dari nilai perubahan ADC ke

kadar PM10 dalam bentuk volume mg/m3 dan dikali 0.001 agar satuan berubah

menjadi ppm. Wemos D1 R2 juga memberikan perintah kepada LED untuk

menampilkan kadar PM10 yang terdeteksi oleh sensor dan buzzer bila terdeteksi

tingginya volume debu. Waktu heater yang dibutuhkan sebelum sensor dapat

digunakan yaitu 60 detik sesuai dengan DataSheet Dust Sensor Sharp.

Sistem alat ini dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Wiring Diagram Sistem Kontrol.

4.3 Deteksi PPU Menggunakan Sensor

Pengendalian pencemaran udara merupakan hal yang wajib

dilakukan oleh industry, salah satu nya industry gula. Berikut sensor

penelitian dari peneliti untuk mendeteksi pencemara udara :

1. Sensor MQ-135

2. Sensor MQ-7

3. Sensor GP2Y1010AU0F

35

4.3.1 SOP Sensor MQ-7

Sensor MQ-7 memiliki 4 pin, yaitu pin A0 sebagai pin analog

input, D0 sebagai digital input, VCC sebagai sumber masukan listrik

sensor dan GND sebagai ground. Agar sensor aktif, keempat pin tersebut

harus disambungkan dengan microcontroller Wemos D1. Langkah-

langkah dalam sambungannya yakni sebagai berikut :

1. Siapkan 4 kabel pelangi male-to-female untuk sambungan

sensor dan microcontroller Wemos D1.

2. Masukkan sisi kabel female ke dalam 4 pin sensor (A0, D0,

VCC, GND), dan usahakan kabel pelangi tetap utuh/tidak

terpisah satu sama lain.

3. Siapkan Breadboard dan Microcontroller Wemos D1.

4. Siapkan 2 kabel pelangi male-to-male untuk sambungan

microcontroller Wemos D1 dan Breadboard.

5. Sambungkan sisi male ke pin 5V pada microcontroller Wemos

D1 dan masukkan sisi satu kabel male ke lubang “+” pada

Breadboard.

6. Sambungkan sisi male ke pin GND pada microcontroller

Wemos D1 dan masukkan sisi satunya ke lubang “-” pada

Breadboard .

7. Lalu pindah lagi ke sensor, sambungkan sisi kabel male ke

dalam microcontroller Wemos D1 dengan ketentuan : pin A0

sensor pada pin A0 Wemos, pin D0 (sementara diabaikan), pin

GND sensor pada lubang “-” Breadboard, dan pin VCC sensor

pada lubang “+” Breadboard.

8. Sensor siap diaktifkan.

36

4.3.2 SOP Sensor MQ—135

Sensor MQ-135 memiliki 4 pin, yaitu pin A0 sebagai pin analog

input, D0 sebagai digital input, VCC sebagai sumber masukan listrik

sensor dan GND sebagai ground. Agar sensor aktif, keempat pin tersebut

harus disambungkan dengan microcontroller Wemos D1. Langkah

langkah dalam sambungannya yakni sebagai berikut :

1. Siapkan 4 kabel pelangi male-to-female untuk sambungan sensor

dan microcontroller Wemos D1.

2. Masukkan sisi kabel female ke dalam 4 pin sensor (A0, D0, VCC,

GND), dan usahakan kabel pelangi tetap utuh/tidak terpisah satu

sama lain.

3. Sambungkan sisi kabel male ke dalam microcontroller Wemos D1

dengan ketentuan : pin A0 sensor pada pin A0 Wemos, pin D0

(sementara diabaikan), pin GND sensor pada lubang “-”

Breadboard, dan pin VCC sensor pada lubang “+” Breadboard.

4. Sensor siap diaktifkan.

4.3.3 SOP Sensor Sharp GP2Y010AUF

Sensor Sharp GP2Y010AUF memiliki 6 pin, yaitu kabel V0

sebagai pin analog input, kabel V-LED sebagai pin Arduino 5V dengan

resistor 150ohm, kabel LED sebagai pin digital, kabel VCC sebagai

sumber masukan listrik sensor 5V, kabel LED-GND dan S-GND sebagai

Arduino ground (GND). Agar sensor aktif, keenam kabel tersebut harus

disambungkan dengan Wemos D1 dan breadboard sesuai dengan pin yang

tertera pada microcontroller.

4.3.4 Display Running Sensor

Setelah semua telah dirangkai dengan baik, sensor dapat diaktifkan

dengan menyambungkan kabel dari USB port 2.0 microcontroller

kelaptop. Langkah-langkah berikutnya yaitu :

37

1. Nyalakan Arduino IDE pada laptop dan konfigurasikan library

sesuai dengan sensor.

2. Bila sudah terisi dengan benar tekan “Upload” dan tunggu sketch

berjalan sampai upload selesai.

3. Setelah itu tekan tombol “Tools” dan pilih Serial Monitor.

4. Akan tampak display angka hasil dari pembacaan sensor yang telah

aktif.

Gambar 4.2 Hasil Pembacaan Sensor pada Serial Monitor

5. Jangan lupa untuk selalu memberikan maintenance yang baik pada

sensor.

4.4 Validasi Alat Penelitian

Validasi alat untuk pengujian deteksi pencemaran udara ambien oleh

peneliti dilakukan pada:

hari/tanggal : Kamis, 27 Juni 2019

waktu : 09.30 WIB – 12.00 WIB

tempat : Lapangan Depan SDN Gempolkrep, Kab.

Mojokerto.

Berikut ini merupakan posisi prototype pada saat pengujian :

38

Gambar 4.3 Pengukuran gas CO

4.4.1 Pengujian Parameter NOx

Pengujian yang dilakukan ini adalah untuk membandingkan hasil

pengukuran gas NOx yang dihasilkan oleh alat ukur operasional yang

sudah bersertifikat dengan alat hasil rancangan. Tujuannya adalah untuk

menentukan kelayakan data yang diperoleh dan kelayakan alat yang telah

dirancang.

Metode pengujian yang digunakan yaitu dengan mengamati dan

membandingkan konsentrasi gas NOx yang ditunjukkan oleh alat

operasional dan alat yang telah dirancang dengan menggunakan sensor gas

NOx MQ-135 yang diletakkan berdekatan.

Hasil dari validasi alat untuk parameter gas NOx dikemas dalam

tabel berikut :

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kadar NOx di Lapangan Depan SDN Gempolkrep

No Jam NOx (ppm)

RANCANGAN

1 13:00 0.01023

2 13:05 0.01025

3 13:10 0.01025

4 13:15 0.01026

5 13:20 0.01028

6 13:25 0.01028

7 13:30 0.01028

8 13:35 0.0103

9 13:40 0.0103

10 13:45 0.01031

39

11 13:50 0.01031

12 13:55 0.01033

13 14:00 0.01035

14 14:05 0.01035

15 14:10 0.01037

16 14:15 0.01038

17 14:20 0.01039

18 14:25 0.0104

Rata - rata 0.010312222

Impinger

38

mg/Nm3 27.5

23

Rata-rata 29.5

0.008449 ppm

Koreksi

21.822891

%

Data hasil komparasi dari nilai kadar gas NOx prototype dengan alat

operasional menunjukkan prototype sudah dapat membaca nilai konsentrasi gas

NOx dengan nilai satuan ppm dengan baik. Nilai kadar gas NOx yang terbaca

oleh prototype juga sudah mendekati kadar nilai yang ditunjukkan oleh alat

operasional Impinger yang sudah terkalibrasi dengan rata-rata koreksi pada saat

pengujian hanya 0.008 ppm, sedangkan rata-rata untuk prototype adalah 0.01

ppm. Koreksi atau presentase error yang dihasilkan yaitu :

4.4.2 Pengujian Parameter PM10

Pengujian yang dilakukan ini adalah untuk membandingkan hasil

pengukuran gas PM10 yang dihasilkan oleh alat ukur operasional yang sudah

bersertifikat dengan alat hasil rancangan. Tujuannya adalah untuk menentukan

kelayakan data yang diperoleh dan kelayakan alat yang telah dirancang.

40


membandingkan konsentrasi gas PM10 yang ditunjukkan oleh alat operasionaldan

alat yang telah dirancang dengan menggunakan sensor gas PM10 Sharp

GP2Y1010AU0F yang diletakkan berdekatan.

Hasil dari validasi alat untuk parameter PM10 dikemas dalam table

berikut :

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kadar PM10 di Lapangan Depan SDN Gempolkrep

No Jam PM10(ppm)

RANCANGAN

1 13:00 0

2 13:05 0

3 13:10 0

4 13:15 5

5 13:20 5

6 13:25 5

7 13:30 3

8 13:35 2

9 13:40 3

10 13:45 2

11 13:50 3

12 13:55 2

13 14:00 3

14 14:05 5

15 14:10 2

16 14:15 3

17 14:20 5

18 14:25 2

Rata - rata 2.777777778

HVS

0.2331

mg/Nm3 0.1297

0.2071

Rata-rata 0.1899667

2.3026263 ppm

Koreksi

20.635199

%

Data hasil komparasi dari nilai kadar gas PM10 prototype dengan alat


PM10 dengan nilai satuan ppm dengan baik. Nilai kadar gas PM10 yang terbaca

41

oleh prototype juga sudah mendekati kadar nilai yang ditunjukkan oleh alat

operasional High Volume Sampler (HVS) yang sudah terkalibrasi dengan rata-rata

koreksi pada saat pengujian hanya 2.30 ppm, sedangkan rata-rata untuk prototype

adalah 2.78 ppm. Koreksi atau presentase error yang dihasilkan yaitu :

4.4.3 Pengujian Parameter CO


membandingkan konsentrasi gas CO yang ditunjukkan oleh alat operasional dan

alat yang telah dirancang dengan menggunakan sensor gas CO MQ-7 yang

diletakkan berdekatan. Pengujian yang dilakukan ini adalah untuk

membandingkan hasil pengukuran gas CO yang dihasilkan oleh alat ukur

operasional yang sudah bersertifikat dengan alat hasil rancangan. Tujuannya

adalah untuk menentukan kelayakan data yang diperoleh dan kelayakan alat

yang telah dirancang. Dalam pengujian Ini menggunakan alat ukur Impinger Mitra

Lab Surabaya sebagai alat pengujian

Hasil dari validasi alat untuk parameter gas CO (Karbonmonoksida) dikemas

dalam table berikut :

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kadar CO di Lapangan Depan SDN Gempolkrep

No Jam CO (ppm)

RANCANGAN

1 13:00 0.448

2 13:05 0.437

3 13:10 0.427

4 13:15 0.421

5 13:20 0.418

6 13:25 0.412

7 13:30 0.405

8 13:35 0.4

9 13:40 0.399

10 13:45 0.388

42

11 13:50 0.378

12 13:55 0.378

13 14:00 0.374

14 14:05 0.374

15 14:10 0.37

16 14:15 0.367

17 14:20 0.369

18 14:25 0.369

Rata - rata 0.396333333

Impinger

345

mg/Nm3 1495

1150

Rata-rata 996.6666667

0.28599124 ppm

Koreksi 38.58233318 %

Data hasil komparasi dari nilai kadar gas CO prototype dengan alat


CO dengan nilai satuan ppm dengan baik. Nilai kadar gas CO yang terbaca

olehprototype juga sudah mendekati kadar nilai yang ditunjukkan oleh alat

operasional Impinger yang sudah terkalibrasi dengan rata-rata pada saat pengujian

hanya 0.285 ppm, sedangkan rata-rata untuk prototype adalah 0.396 ppm. Koreksi

atau presentase error yang dihasilkan yaitu :

Parameter CO ini dilakukan pengujian kedua oleh peneliti dikarenakan

peneliti pihak kampusnya memiliki alat pendeteksi pencemaran udara Direct

Reading yang hanya dapat mendeteksi pencemaran udara untuk penelitan ini

hanya parameter CO (karbonmonoksida). Penelitian yang dilakukan ini adalah

untuk membandingkan hasil pengukuran gas CO yang dihasilkan Impinger

dengan alat yang berbeda yaitu Direct Reading. Tujuannya adalah untuk

43

menentukan kelayakan data yang diperoleh dan kelayakan alat yang telah

dirancang. Dalam pengujian ini menggunakan alat ukur Direct Reading PPNS

sebagai alat pengujian dilakukan pada:

hari/tanggal : Selasa, 09 Juli 2019

waktu : 16.30 WIB – 17.00 WIB

tempat : Tempat Parkir Motor Mahasiswa PPNS


membandingkan konsentrasi gas CO yang ditunjukkan oleh alat operasional dan

alat yang telah dirancang dengan menggunakan sensor gas CO yaitu MQ-7 yang

diletakkan berdekatan.

Berikut ini merupakan posisi prototype pada saat pengujian :

Gambar 4.4 Pengukuran gas CO di Parkiran PPNS

Hasil dari validasi alat untuk parameter PM10 dikemas dalam table

berikut:

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kadar CO di Parkiran PPNS

No Jam CO (ppm)

RANCANGAN Direct Reading

1 16:52 39.4 37

2 16:52 39.2 38

3 16:52 39.2 39

4 16:52 39.3 30

5 16:52 39.3 39

6 16:52 39.4 38

44

7 16:52 39.4 36

8 16:52 39.4 36

9 16:52 39.4 37

10 16:52 39.3 23

11 16:52 39.4 24

12 16:52 39.3 34

13 16:52 39.4 46

14 16:52 39.1 45

15 16:53 39.1 29

Rata - rata 39.30666667 35.4

Koreksi 11.03578154

Data hasil komparasi dari nilai kadar gas CO prototype dengan alat


CO dengan nilai satuan ppm dengan baik. Nilai kadar gas CO yang terbaca oleh

prototype juga sudah mendekati kadar nilai yang ditunjukkan oleh alat operasional

Direct Reading yang sudah terkalibrasi dengan rata-rata koreksi pada saat

pengujian hanya 35.4 ppm, sedangkan rata-rata untuk prototype adalah 39.3 ppm.

Koreksi atau presentase error yang dihasilkan yaitu :

Perbedaan kedua nilai koreksi ini disebabkan dari kemampuan alat yang

berbeda, dimana alat operasional yang dimiliki oleh PPNS memiliki resolusi alat

yang sangat baik yaitu menggunakan Direct Reading Altair MSA 5x. Melihat dari

2 pengukuran parameter gas CO yang menggunakan alat yang berbeda yaitu

Impinger dan Direct Reading Altair MSA 5x, telah diketahui bahwa nilai koreksi

yang dihasilkan berbeda.

Peneliti melakukan perhitungan deviasi pada alat prototype dengan Direct

Reading Altair MSA 5x. Analisa statistika yang dilakukan menggunakan software

Minitab 19 untuk mengetahui standar deviasi pada alat. Standar deviasi pada alat

ditunjukkan pada Gambar 4.5.

45

Gambar 4.5 Hasil Perbandingan Uji Normalitas Statistik Deskriptif

Gambar 4.5 menunjukkan hasil dari uji normalitas terhadap pengukuran

kualitas udara menggunakan prototype dengan Direct Reading Altair MSA 5x.

Gambar 4.5 menunjukkan masing-masing alat pengukur terdapat 15 nilai hasil

pengukuran dengan rata-rata 36.27 (direct reading) 39.31 (prototype) , standar

deviasi 6.364 untuk (direct reading) 0.11 (prototype), nilai statistika dari

46

kolmogrov-Smirnov (KS) sebesar 0.274 (direct reading) 0.111 (prototype), dan

probability value masing masing alat sebesar <0.01.

Pengukuran menggunakan Direct Reading Altair MSA 5x dan prototype

peneliti adalah kedua alat yang menggunakan sensor digital berteknologi tinggi

dan proses mengolah data yang cepat dan singkat, sehingga data yang keluar pun

bisa langsung terbaca dan diolah. Pengukuran udara ambien menggunakan

Impinger adalah pengukuran dengan penambahan bahan kimia berupa cairan,

sehingga hasil keluaran dari impinger harus dianalisi terlebih dahulu di dalam

laboratorium. Pengukuran mengunakan HVS pun juga pengukuran secara manual

dikarenakan kertas saring yang digunakan harus ditimbang terlebih dahulu berat

awal kertas dan berat akhir di dalam laboratorium.

Kesimpulan dari hasil pengukuran secara digital menghasilkan keakuratan

lebih tinggi daripada pengukuran manual yang membutuhkan analisa lanjut pada

laboratorium. Parameter lainnya bila juga divalidasi menggunakan alat

pengukuran digital gas yang sudah dikalibrasi dan besertifikat, maka hasil

koreksinya pun bisa jadi lebih rendah dari pengukuran secara manual.

4.5 Sistem Kerja pada Android

Sistem kerja prototype peneliti kedalam Android memiliki 2 (dua) tahapan,

yaitu konstruksi prototype peneliti dengan pemrograman Arduino IDE dan

perakitan interface Blynk Apps. Perakitan interface Blynk Apps dapat dikerjakan

dengan mudah menggunakan fitur menu yang sudah tersedia di dalam aplikasi.

Berikut tahapan-tahapan dalam pembuatan prototype yang terkoneksi

kedalam Blynk Apps:

1. Prototype harus dalam kondisi aktif untuk mendeteksi gas yang

diteliti yaitu gas CO, gas NOX, dan PM10.

2. Hasil deteksi sensor akan dikirimkan ke Wemos dan diproses sesuai

dengan Arduino IDE.

47

Gambar 4.6 Hasil Pembacaan Sensor pada Serial Monitor Arduino IDE

3. Mikrokontoller Wemos sudah memiliki board modul wireless,

sehingga saat hotspot dari smartphone yang digunakan untuk running

Blynk Apps akan langsung tersambung dengan catatan mengisi kolom

auth yang dikirim ke user melalui email, dan mengisi ssid & pass

sebagai id_ dan kata sandi untuk login.

4. Sambungan antara prototype dengan Blynk Apps sudah online,

koneksikan angka yang terdapat dalam Wemos ke Blynk Apps melalui

fitur value yang ada di Blynk Apps.

48

Gambar 4.7 Fitur Blynk Apps pada Widget Box

5. Hasil deteksi sensor nanti akan bisa langsung tersambung secara

real-time level kualitas udara yang terdeteksi oleh sensor dapat

dilihat.

6. Informasi dari Blynk Apps berisi push notification kepada user jika

kualitas udara mengalami peningkatan ke level yang berbahaya dengan

menambah fitur eventor settings.

49

Gambar 4.8 Display Pengukuran Udara pada Blynk Apps

Value Display : Fitur ini sebagai tampilan dari hasil pengukuran berupa angka

Notifications : Fitur ini untuk memberikan semcam notifikasi kepada user pada

homescreen handphone android

Gauge : data pengukuran dalam bentuk gauge

Super Chart : Grafik data pengukuran dalam bentuk garis

E-mail : Fitur untuk meneruskan hasil pengukuran kedalam e-mail

LED Indicator : Fitur pemberitahuan kondisi LED pada prototype

Timer : Fitur untuk melihat waktu pengukuran yang sedang berlangsung

Value

Display

Gauge

SuperChart

E-mail

Notifications

LED Indicator

Timer

50


51

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Bedasarkan hasil analisis dan pengolahan data, penelitian yang telah

dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Desain dari rancang bangun yaitu menggunakan sensor MQ-7 untuk

pengukuran gas CO, sensor MQ-135 untuk pengukuran gas NOx, dan

sensor GP2y1010au0f untuk pengukuran PM10. Pembacaan dari sensor

menggunakan microcontroller Wemos D1 R2 dan koding dari Arduino

IDE.

2. Cara mendeteksi udara menggunakan sensor oleh peneliti ini bisa

mendeteksi konsentrasi pencemar secara kontinyu dan bisa di displaykan

dengan laptop (Arduino IDE) dan Android (Blynk Apps)

3. Hasil validasi perbandingan antara prototype peneliti dengan pembanding

yaitu untuk Gas CO sebesar 11.03%, Gas NOx sebesar 21.82%, dan Gas

PM10 sebesar 20.63%.

4. Sistem kerja pada Android yang dipakai menggunakan aplikasi Blynk Apps

dengan pembuatan coding untuk LCD, LED, buzzer, serta sensor yang

disambungkan ke smartphone melalui wireless. Penggunaan fitur value

sebagai real-time data telah dapat memonitoring dan memberikan

notifikasi kualitas udara via smartphone maupun email.

5.1 Saran

Saran untuk mengembangkan penelitian ini adalah:

1. Tugas akhir ini dapat dikembangkan dengan penambahan variable gas

yang lebih beragam, pengecekan secara berkala, serta titik lokasi sampling

limbah udara yang berbeda – beda.

2. Penggunaan pada aplikasi lebih divariasikan kembali karena peneliti

belum menggunakan semua fitur yang ada di Blynk Apps.

52

DAFTAR PUSTAKA

Asmadi. (2013). Universitas Sumatra Utara. Journal of Chemical Information and

Modeling, 53(9), 1689–1699.

https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004

Baehaqi, M. N. (2017). Rancang Bangun Sistem Pemantau Kualitas Udara

Menggunakan Sensor GP2Y1010AU0F dan MQ-7 Berbasis Web di Tanjung

Priok.Universitas Negeri Jakarta, Jakarta.

Damara, D. Y., dkk. (2017). Analisis Dampak Kualitas Udara Karbon Monoksida

(Co) di Sekitar Jl Pemuda Akibat Kegiatan Car Free Day Menggunakan

Program Caline4 dan Surfer (Studi Kasus: Kota Semarang). Jurnal Teknik

Lingkungan, 6(1), 1–14. Semarang.

Darmayasa, I. G. O. (2013). Dampak Nox Terhadap Lingkungan, (X), 98–107.

Gaussin, J. (2015). Pengelompokan Kualitas Udara Ambien Menurut Kabupaten

Kota di Jawa Tengah Menggunakan Analisis Klaster, 4(2), 393–402.

Hadihardaja, J. (1997). Pengantar Rekayasa Lingkungan. Gunadarma. Jakarta.

Ihsan, H. (1995). Validitas Isi Alat Ukur Penelitian Konsep Dan Panduan

Penilaiannya. Universitas Indonesia, Jawa Barat.

Mannaf, A. S., dkk. (2017). Land Assemblage Redevelopment Authority (LARA).

City of Houston, 04(3), 2–9. Retrieved from http://www.houstontx.gov/lara/

Peraturan Pemerintah. (1999). Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor

41 Tahun 1999 Tentang Pengendalian Pencemaran Udara. Indonesia

Pressman, Roger S. (2012). Rekayasa Perangkat Lunak –Buku Satu, Pendekatan

Praktisi (Edisi 7). Yogyakarta: Andi.

53

Ruslinda , Yenni and Hafidawati, H. (2012). Prosiding SNTK TO PI. Jakarta

Ustad, V. K., & Kibile, S. S. (2014). Zigbee Based Wireless Air Pollution

Monitoring System Using Low Cost. International Journal of Engineering

Trends and Technology (IJETT), 10(9), 456–460.

Waworundeng, J., & Lengkong, O. (2018). Sistem Monitoring dan Notifikasi

Kualitas Udara dalam Ruangan dengan Platform IoT Indoor Air Quality

Monitoring and Notification System with IoT Platform. Cogito Smart

Journal, Vol 4, No 1. Jakarta

54

LAMPIRAN A

DOKUMENTASI PENELITIAN

55


56

ALAT & BAHAN PERANCANGAN HARDWARE

57


58

ALAT & BAHAN PERANCANGAN SOFTWARE

59


60

LAMPIRAN B

DOKUMENTASI VALIDASI

61


62

VALIDASI UDARA AMBIEN DENGAN ALAT KALIBRASI

63


64

LAMPIRAN C

CODING ARDUINO IDE

65


66

CODING MQ-7 & MQ-135

float mq135,mq7;

void speedBuzzer(int waktu);

const int pinBuzzer = 0;

int ulang = 0;

void setup(){ // setting awal

Serial.begin(9600); // kirim data serial dengan kecepatan 9600 bps

pinMode(D0,OUTPUT);

digitalWrite(D0,HIGH);

}

void loop(){ // program utama

//mq135 = analogRead(2); // baca data analog A2

//mq135 = mq135/10;

mq7 = analogRead(0);

mq7 = (mq7/10);

if (mq135,mq7 >= 100)

{

digitalWrite(D0,LOW);

}

else

{


67

}


68

Serial.println(mq135, DEC);

Serial.println(mq135);

Serial.println(" ppm ");

Serial.println(mq7, DEC);

Serial.println(mq7);


delay(3000);

for ( ulang = 0; ulang < 20; ulang++){

speedBuzzer(250);

}

for ( ulang = 0; ulang < 20; ulang++){

speedBuzzer(500);

}

}

void speedBuzzer(int waktu){


delay(500);


delay(500);

}

int measurePin = A0;

int ledPower = D3;

69


70

CODING DUST SENSOR

float voMeasured = 0;

float calcVoltage = 0;

float dustDensity = 0;

void setup(){

Serial.begin(9600);

pinMode(D0,OUTPUT);


pinMode(D3,OUTPUT);

}

void loop(){


delayMicroseconds(samplingTime);

voMeasured = analogRead(0);

delayMicroseconds(deltaTime);


delayMicroseconds(sleepTime);

calcVoltage = voMeasured*(5.0/1024);

dustDensity = 0.17*calcVoltage-0.1;

71

if ( dustDensity < 0)


72

{

dustDensity = 0.00;

}

if (dustDensity >= 250)

{


}

else

{


}

Serial.println("Raw Signal Value (0-1023):");

Serial.println(voMeasured);

Serial.println("Voltage:");

Serial.println(calcVoltage);

Serial.println("Dust Density:");

Serial.println(dustDensity);


delay(5000);

}

73


74

CODING PENGOPERASIAN PADA BLYNK APPS

float mq135,mq7,dust,calc,hasildust;

int tunda = 100;

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE);

#include <ESP8266WiFi.h>

#define BLYNK_PRINT Serial

#include <BlynkSimpleEsp8266.h>

//cek email dan copy paste kan disini

char auth[] = "y7C08JB0ac9mtw9KYSpzxVByVhvQSz2_";

//isikan nama wifi dan passwordnya

char ssid[] = "mogajiwa";

char pass[] = "migajiwa";

void setup(){

Serial.begin(9600);

Blynk.begin(auth, ssid, pass);

pinMode(D0,OUTPUT);


pinMode(D5,OUTPUT);

lcd.begin(16,2);//Defining 16 columns and 2 rows of lcd display

75

}


76

void readanalog()

{


dust = analogRead(3);

calc = dust*(5.0/1023);

hasildust = (0.17*calc)*100;


lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("mq7 ");

lcd.setCursor(4,0);

lcd.print(mq7);

lcd.setCursor(6,0);

lcd.print("mq135 ");

lcd.setCursor(12,0);

lcd.print(mq135);

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("dust ");

lcd.setCursor(5,1);

lcd.print(hasildust);

delay(100);

77

Blynk.virtualWrite(V7, mq7);


78

delay(100);


delay(100);


delay(100);

if (mq7 >= 0)

{



delay(tunda);



delay(tunda);

}

}

void loop(){

Blynk.run();

readanalog();

}

79


80

//mq7 = analogRead(0);

//mq7 = mq7;

//

//mq135 = analogRead(2);

//mq135 = mq135;

//

//voMeasured = analogRead(3);

//calcVoltage = voMeasured*(5.0/1024);

//dustDensity = 0.17*calcVoltage;

//

// Serial.print(mq7, DEC);

// Serial.println(" ppm");

// Serial.print(mq135, DEC);

// Serial.println(" ppm");

// Serial.print(dustDensity, DEC);

// Serial.println(" mg/nm^3");

//

// delay(3000)

//if (mq7 >= 10000)

//{

//digitalWrite(D0,HIGH);

//digitalWrite(D5,LOW);

//delay(tunda);


81



82

//delay(tunda);

//}

//

//else

//{



//

//

//}

rancang bangun pemantau kualitas pencemaran udara menggunakan sensor di industri gula...

Documents