Sistem Monitoring Kualitas Air Kolam Budidaya Menggunakan Jaringan Sensor Nirkabel Berbasis Protokol LoRa

Abstrak

Salah satu faktor penting yang berpengaruh terhadap kesuksesan perikanan budidaya adalah aspek kualitas air kolam yang tergambar pada beberapa parameter fisik antara lain suhu, derajat keasaman (pH), oksigen terlarut maupun kekeruhan air. Sebagai tempat hidup ikan, perubahan parameter fisik tersebut dapat berpengaruh secara langsung terhadap pertumbuhan dan daya tahan ikan budidaya. Oleh karena itu, peternak perlu melakukan pengamatan berkala terhadap kondisi air kolam budidaya untuk kemudian memberikan perlakuan tertentu agar kondisi air tetap sesuai dengan prasyarat tumbuh kembang ikan yang dibudidayakan. Peternak ikan dapat melakukan pengamatan kondisi air dengan mengambil sampel air kolam untuk kemudian diamati di laboratorium atau menggunakan peralatan sensor. Mekanisme tersebut memerlukan kehadiran peternak secara periodik pada kolam budidaya. Hal ini tentu dapat menyulitkan peternak apalagi jika ukuran kolam budidaya cukup luas. Lebih jauh lagi, kondisi fisik air dapat berubah dalam waktu yang relatif cepat, terutama karena adanya polutan baik  polutan eksternal maupun internal. Pada penelitian ini dibangun sebuah sistem pemantauan kualitas air kolam budidaya ikan secara real time menggunakan jaringan sensor nirkabel. Sistem yang diusulkan terdiri atas tiga bagian, yaitu : kumpulan perangkat node sensor, perangkat gateway dan data center. Secara periodik perangkat node sensor   mengukur parameter  fisik air menggunakan sensor dan mengirimkannya ke perangkat gateway. Perangkat gateway kemudian mengirimkan data tersebut ke data center untuk kemudian disimpan dan diolah.  Peternak dapat mengamati kondisi air kolam budidaya secara real time dari sebuah aplikasi berbasis web. Untuk melakukan validasi terhadap sistem yang dibangun, pengujian fungsionalitas dan kinerja dilakukan. Hasilnya menunjukkan bahwa sistem mampu merespons perubahan pada kondisi air seperti, tingkat kejernihan, pH, O2 terlarut dan temperatur. Sedangkan pada pengujian kinerja diperoleh hasil terbaik pada jarak 40 meter dengan besar paket 82 byte yang memberikan nilai hasil pengujian sebesar 189,4ms untuk delay dan 7,8% packetloss.

Abstract

The water physical condition including water temperature, acidity level (pH) and dissolved oxygen level play an important role in the success of aquaculture. As the habitat of the fish, the changes of physical parameter in water gives a direct impact to the growth and vitality of the fish. Therefore, fish farmer needs to periodically observe that water condition and takes an immediate action upon any changes. At present, the fish farmer can perform a water monitoring by taking a water sample and observe it in laboratory. However, this method can be inefficient since the water condition can be changed rapidly due to the polutant intervention either from external or internal. Therefore, in this paper, we propose a real time aquaculture water monitoring system using wireless sensor network. The proposed system can be composed into three main components : node sensors, gateway device and data center. Periodically, each node sensor measure the physical parameter of water using its sensing device and send those data to the gateway using LoRa communication module. The gateway then relays the sensor data to the datacenter using Restful Webservice protocol. Based on the functional evaluation the proposed system can give the proper response on the changes of the water quality in term of turbidity, acidity level, dissolved oxygen and temperature. Furthermore, from the network performance testing, we observe that the delay is 189.4ms and the packetloss is 7.8%.