Proposal Tubes WSN

Pengoptimalan Budidaya Ikan Lele dengan Sistem Monitoring Kadar Ph , Suhu dan Kadar Garam berbasis Wireless Sensor Network

1. Pendahuluan

1.1      Latar  Belakang

Pembudidayaan ikan merupakan salah satu kegiatan yang dapat dikategorikan sebagai hobi maupun profesi, dalam perawatannya dibutuhkan ketelitian dalam memastikan keadaan air sebagai ekosistem dalam lingkungan ikan tersebut sesuai dengan jenis ikan yang ada dalam kolam nya tersebut, sehingga ikan satu dengan lainnya memiliki perbedaan standar air dan tentunya harus disesuaikan oleh pemilik kolam tersebut agar dapat menjaga ikan-ikan tersebut tetap hidup. Salah satu ikan yang memiliki keunikan dalam ekosistemnya adalah ikan lele, dimana ikan ini memiliki standar lingkungan yang berbeda relatif cukup jauh dengan ikan kolam lainnya sehingga bagi pemilik kolam ikan lele tersebut harus memperhatikan lebih teliti dalam perawatan ikan lele tersebut.

Perawatan yang dilakukan dalam menjaga ekosistem ikan lele tersebut tidak dapat dilakukan sembarangan, ada beberapa hal yang harus diperhatikan seperti kadar garam air(pH), suhu, dan juga oksigen terlarut yang terdapat dalam kolam tersebut sehingga ikan lele tersebut dapat bertahan hidup. Dari ketiga hal tersebut ketiganya tidak dapat dilihat dengan kasat mata sehingga dibutuhkan alat atau perangkat agar dapat memastikan berapa kadar air tersebut.

Agar dapat memastikan bahwa ketiga unsur tersebut maka digunakan teknologi sistem nirkabel untuk dapat mengawasi dan mengontrol kadar ph,suhu dan kadan oksigen untuk mengoptimalkan hasil buidaya ikan lele. Diharapkan dengan adanya konsep ini menjadi solusi para pembubidayaan ikan lele agar menjadi lebih mudah dalam monitoring kadar garam dalam kolam budiaya ikan lele walaupun pemilik kolam tersebut sedang tidak berada di sekitar kolam tersebut.

1.2     Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari tugas besar ini adalah :

  1. Bagaimana cara membangun system yang dapat memonitoring kadar ph, suhu dan kadar oksigen dalam kolam budidaya ikan lele dengan bebrasis wireless sensor network ?
  2. Apakah system yang berbasis wireless sensor network dapat mengetahui kadar garam secara tepat sesuai dengan kadar garam sebenarnya ?
  3. Bagaimana hasil pengujian terhadap system yang dibuat dan juga performansi wireless sensor network setelah diimplementasikan pada system budidaya ikan lele ?

1.3     Tujuan

Tujuan dari tugas besar ini adalah:

  1. membangun system yang dapat memonitoring kadar ph, suhu dan kadar oksigen dalam kolam budidaya ikan lele dengan bebrasis wireless sensor network.
  2. Menguji system yang berbasis wireless sensor network dapat mengetahui kadar garam secara tepat sesuai dengan kadar garam sebenarnya.
  3. Menganalisis hasil pengujian terhadap system yang dibuat dan juga performansi wireless sensor network setelah diimplementasikan pada system budidaya ikan lele

1.4     Batasan Masalah

Batasan masalah dari tugas akhir ini adalah:

  1. Sistem menggunakan sensor pH , sensor suhu NTC 100K 100K+-1% temperature sensor probe thermometer waterproof, dan sensor oksigen terlarut dissolved oxygen probe sebagai parameter kualitas air untuk ikan lele.
  2. Standar jaringan sensor yang digunakan adalah ZigBee.
  3. Sistem menggunakan Arduino sebagai modul hasil dari sensor yang akan mengirimkan hasil berupa ph, suhu dan kadar oksigen terlarut pada kolam lele.
  4. Objek yang diamat adalah hanya budidaya ikan lele yang berskala kecil.

2. Landasan Teori

2.1     Budidaya Ikan Lele

Ikan lele merupakan salah satu jenis ikan yang sanggup hidup dalam kepadatan tinngi.Dengan alasan ikan ini sanggup hidup dalam kepadatan tinggin banyak negara yang membudidayakan ikan lele misalnya saja seperti Indonesia,Malaysia,Singapura,dan negara tetangga lainnya.Tidak hanya itu manfaat budidaya iklan lele tetapi juga karena budidaya ikan lele tidak perlu  menggunakan lahan yang luas dengan lahan sempit pun bisa membudidayakan ikan lele. Banyak keuntungan membudidayakan ikan lele terutama untuk negara berkembang .Contoh untuk kolam berukuran 3×4 meter minimal jumlah bibitnya 2400 ekor dan maksimal 4800 ekor dengan asumsi kedalam kolam 1 – 1,5 meter .

Ikan lele terkenal dengan ikan yang bisa beradaptasi pada lingkungan kotor. Akan tetapi ada juga penyebab matinya ikan lele apabila tidak sesuai dengan lingkungannya. Air  adalah hal yang paling utama untuk ikan lele. Apabila tidak memenuhi syarat dari segi kualitas air akan berakibat buruk terhadap kelangsungan hidup ikan lele yang dibudidayakan. Kualitas air yang dianggap baik untuk kehidupan lele sebagai berikut :

Parameter Kandungan air yang dianjurkan
Suhu 25-30 derajat Celcius
Ph 6,5-8,5
Oksigen terlarut (O2) > 3 mg/l
Amonia total Maksimum 1 (mg/l total amonia)
Kekeruhan Maksimum 50 NTU
Karbon dioksida (CO2) Maksimum 11 (mg/l)
Nitrit Minimum 0,1 (mg/l)
Alkalinitas Minimum 20 (mg/l CaCO3)
Kesadahan total Minimum 20 (mg/l CaCO3)

Sumber: Rifianto, 2000

2.2     Wireless Sensor Network

Wireless Sensor Network merupakan suatu teknologi yang memanfaatkan sensor dan media nirkabel untuk memantau atau mendapatkan data dari suatu lingkungan yang sedang di amati , sensor ini menjadi sebuah node yang terdistribusi pada lingkungan dengan kondisi tertentu. Sensor , embedded processor,memori yang cukup dan dapat menerima atau mengirimkan data. Ada dua macam komunikasi dalam WSN yaitu ad-hoc dan multi hop. Komunikasi secara adhoc memungkinkan sebuah node berkominikasi dengan node lain tanpa melalui router atau perangkat lainnya sedangkan multi hop melibatkan perangkat perantara untuk mengirimkan paket.

2.3     Arduino

Arduino adalah board mikrokontroler berbasis AMEGA328 (datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 1g Mhz osilator Kristal,koneksi USB ,jack power,ICSP header, dan tombol reset.Mikrokontroler agar dapat digunakan cukup hanya menghubungkan Board Arduino ke computer dengan menggunakan USB atau listrik dengan AC yang-ke adptor-DC atau baterai untuk menjalankannya.

 

2.4     Zigbee

ZigBee adalah spesifikasi untuk jaringan protocol komunikasi tingkat tinggi , menggunakan radio digital berukuran kecil dengan daya yang rendah, dan berbasis pada standar  IEEE 802.15.4-2003 untuk jaringan nirkabel tingkat rendah .Teknologi yang menenuhi spesifikasi dari ZigBee adalah perangkat dengan pengoprasion yang mudah , sederhana , membutuhkan daya yang sangat rendah serta biaya yang relative murah jika disbanding dengan WPANs lainnya, yaitu Bluetooth. ZigBee focus pada aplikasi Radio Frequency (RF) yang membutuhkan daya tingkat rendah, baterai tahan lama, serta jaringan yang aman.

2.5     Machine-to-Machine (M2M)

Machine to Machine adalah sebuah istilah yang mengacu pada perangkat keras atau hardware yang dapat terhubungan dan berkomunikasi satu sama lain tanpa bantuan manusia . Dalam hal ini masing-masing perangkat dapat bertukar informasi atau melakukan suatu perkerjaan lewat hubungan sinyal nirkabel.

M2M didefinisikan sebagai segala teknologi yang memperbolehkan jaringan komputer untuk berkomunikasi dengan perangkat keras lainnya . Segmen M2M terbagi menjadi beberapa segmen antara lain pada bidang   pendidikan, kesehatan, otomotif, pemerintahan, layanan publik, metering, security, payment dan lain-lain.

2.6     OpenMTC

OpenMTC merupakan salah satu platform komunikasi M2M yang dikembangkan oleh Franhouver FOKUS. OpenMTC didesain berdasarkan karateristik dari Machine Type Communication (MTC) dan mengacu pada standar ETSI dan 3GPP OpenMTC merupakan sebuah middleware antar beberapa platform layanan, jaringan operator, dan perangkat Platform ini dapat digunakan untuk melakukan R & D, prototyping, uji coba lapangan, dan studi kelayakan di bidang tipe mesin komunikasi / M2M. Kelebihan dari platform OpenMTC yaitu, memiliki kemampuan untuk menangani implementasi dari beraneka ragam sensor dan aplikasi.

3. Analisis Kebutuhan dan Perancangan

3.1     Gambaran Umum Sistem

            Sistem penggunaan sistem nirkabel untuk lingkungan air kolam ikan lele dirancang untuk mengetahui secara detil kadar air yang dijadikan pembudidayaan ikan lele. Sistem ini dirancang menggunakan topologi peer-to-peer, dimana setiap node tidak terhubung satu sama lain, tetapi harus dirutekan melalui hub terpusat yang difungsikan sebagai sebuah server. Pada sensor node terdapat sensor yang dapat mendeteksi ph, suhu, dan kadar oksigen terlaruqqt dalam air secara real-time dan data tersebut akan diulah menggunakan Arduino UNO sebagai mikrokontroler dan ditransmisikan menggunakan protokol ZigBee/IEEE 802.15.4 selanjutnya pada master node terdapat receiver yang difungsikan sebagai router untuk menerima data yang ditransmisikan dari Xbee sebagai transmiter pada sensor node. PC pada master node digunakan untuk pemroses data sebelum diteruskan ke server komunikasi M2M OpenMTC. Untuk lebih jelasnya, perhatikan skema pengiriman data berikut.

3.2     Spesifikasi Kebutuhan Sistem

            Untuk Menunjang kebutuhan fungsionalitas sistem dan tujuan. Maka dalam perancangan sistem diperlukan alat pendukung seperti:

  1. Sensor

Sensor yang digunakan adalah sensor untuk mendeteksi pH yaitu digital pH meter Pen ATC, untuk suhu menggunakan sensor suhu NTC 100K 100K+-1% temperature sensor probe thermometer waterproof, dan Dissolve Oxygen Probe untuk mendeteksi kadar oksigen terlarut dalam air tersebut.

1                                       2

Gambar 6 Digital pH Meter Pen ATC                       Gambar 5 NTC 100K+-1%

  1. Arduino Uno

Berfungsi sebagai mikrokontroller. Pada mikrokontroller ini berguna sebagai konverter data analog dari sensor menjadi data digital yang kaan dikirim melalui transmitter

4                            3

Gambar 8 Arduino Uno

  1. Xbee 2mW Wire Antenna Series-2

Xbee adalah modul komunikasi yang menggunakan protokol ZigBee/IEEE 802.15.4, digunakan untuk mentransmisikan dan digunakan untuk receiver data dari sensor node untuk selanjutnya di olah menggunakan PC.

5

Gambar 9 Xbee 2mW wire Antenna Series-2

  1. PC

Perangkat utama yang digunakan sebagai pemroses/pengolah data yang didapat dari sensor node yang kemudian diteruskan ke server, selain itu juga digunakan sebagai konfigurasi perangkat yang ada

  1. OpenMTC

Framework yang digunakan untuk konversi data pada saat akan dikirimkan ke server OpenMTC.

Daftar Pustaka :

  1. Alamtani. Budidaya Ikan Lele. [Online] [Cited: 10 10, 2015.] http://alamtani.com/budidaya-ikan-lele.html.
  2. Sehang, Steve Arthur. Zigbee and Miwi. [Online] [Cited: 10 10, 2015.] http://stevearthursehang.blogspot.co.id/2014/02/zigbee-dan-miwi.html .
  3. Agroinfo. Blumbangreksa si penjaga tambak udang. [Online] [Cited: 10 10, 2015.] http://agroinfo.co.id/index.php/2015/08/12/blumbangreksa-si-penjaga-tambak-udang/.
  4. Arduino, Dayat. Pengertian Arduino. [Online] [Cited: 10 10, 2015.] http://dayatarduino.blogspot.co.id/2015/01/pengertian-arduino-uno.html.
  5. o-fish. mengapa ikan lele banyak mati ketika musim hujan. [Online] [Cited: 10 10, 2015.] http://forum.o-fish.com/printthread.php?tid=8350.
  6. Prn, Bayu. Wireless Sensor Network. [Online] [Cited: 10 10, 2015.] http://bayuprn.blog.uns.ac.id/wireless-sensor-network.html.
  7. Wikipedia. Mesin ke Mesin. [Online] [Cited: 10 10, 2015.] https://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_ke_mesin.
  8. —. ZigBee. [Online] [Cited: 10 10, 2015.] https://en.wikipedia.org/wiki/ZigBee.
  9. Open-MTC. Open MTC. [Online] [Cited: 10 10, 2015.] http://www.open-mtc.org/index.html#openmtc.

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *