BAB I Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
Sektor agroindustri khususnya kelapa sawit di Indonesia mengalami pertumbuhan dan perkembangan yang pesat dalam beberapa tahun terakhir baik dari segi jumlah perusahaan maupun luas areal yang diusahakan.
Perkembangan ini juga tak terlepas dari upaya peningkatan ekspor non migas serta digunakan untuk memenuhi kebutuhan bahan baku oleh industri dalam negeri yang mana terus meningkat tiap tahunnya. Perkembangan tersebut mendorong laju ekonomi Indonesia.
Tentunya selain perubahan tersebut, perusahaan yang saat ini memiliki perkebunan dan pabrik kelapa sawit perlu melakukan pengelolaan lingkungan berdasarkan undang-undang yang berlaku dan tidak hanya bertujuan untuk mencari keuntungan saja.
Baca Juga: Harapan Besar untuk Industri Makanan di Indonesia bagi Rakyat Indonesia
Diharapkan seluruh perkebunan kelapa sawit serta pabrik kelapa sawit memberikan manfaat bagi pemiliknya dan manfaat terhadap masyarakat sekitar.
Selama pabrik kelapa sawit beroperasi, faktor lingkungan, seperti perubahan kualitas udara, tidak dapat dipisahkan. Setiap pabrik kelapa sawit perlu dipantau kepatuhannya terhadap standar yang berlaku.
Salah satu dampak lingkungan dari operasi pengolahan kelapa sawit (PKS) adalah penurunan kualitas udara yang disebabkan oleh asap dari mesin yang beroperasi.
Mesin yang melakukan pembakaran pada PKS adalah boiler yang menggunakan bahan bakar berupa batu bara dan kayu untuk menghasilkan uap panas. Emisi dari pembakaran bahan bakar tersebut mencemari lingkungan dan menyebabkan perubahan kualitas udara lingkungan sekitarnya.
Untuk menjaga kualitas udara lingkungan maka diperlukan filter yang mampu menyaring asap PKS. Tidak hanya filter saja, dibutuhkan alat-alat serta komponen-komponen tambahan untuk melengkapi filter tersebut sehingga tidak hanya dapat menyaring asap PKS tetapi juga dapat mendeteksi apakah asap PKS tersebut sudah aman untuk dilepaskan ke lingkungan.
1.2. Rumusan Masalah
Pemaparan permasalahan yang melatarbelakangi penyusunan laporan ini menimbulkan beberapa rumusan yang mendasari perancangan solusi. Berikut merupakan beberapa permasalahan yang telah diidentifikasi:
- Bagaimana cara memastikan asap boiler kelapa sawit telah aman?
- Bagaimana cara kerja jenis sensor MQ-2 bagi sistem filter asap?
- Bagaimana cara merancang sistem filter asap dengan sensor gas MQ-2 untuk monitoring asap boiler kelapa sawit?
1.3. Tujuan Penelitian
Sesuai dengan permasalahan yang melatarbelakangi penyusunan laporan ini, terdapat beberapa tujuan agar menjawab permasalahan yang ada dan tujuan tersebut adalah sebagai berikut ini:
- Untuk mengetahui asap boiler kelapa sawit telah aman;
- Untuk mengetahui cara kerja sensor MQ-2 yang tepat guna pada sistem filter asap;
- Untuk mengetahui dan merancang sistem filter asap menggunakan sensor gas MQ-2 dalam me-monitoring asap boiler kelapa sawit.
Baca Juga: Combine Harvester: Solusi Peningkatan Produktivitas Pertanian di Kabupaten Bangkalan
BAB II Tinjauan Pustaka
2.1. Industri Kelapa Sawit
Pada industri kelapa sawit terdapat mesin-mesin yang membutuhkan uap panas. Uap panas tersebut tidak hanya didapat dari tenaga listrik saja, uap panas tersebut dapat diperoleh dengan melakukan pembakaran bahan bakar tertentu.
Mesin yang digunakan untuk mendapatkan uap panas disebut dengan boiler yang mana menggunakan bahan bakar berupa batu bara dan kayu bakar untuk mendapatkan uap panas tersebut. Dengan adanya proses pembakaran bahan bakar maka tentunya akan menghasilkan asap dari pembakaran tersebut.
Pada industri kelapa sawit terutama saat pengolahan kelapa sawit (PKS), asap dari pembakaran tersebut hanya dikeluarkan dari cerobong asap begitu saja sehingga langsung dilepaskan ke lingkungan.
Cerobong asap yang digunakan akan dibuat setinggi mungkin sehingga asap tersebut tidak akan terhirup oleh masyarakat sekitar. Kandungan yang dihasilkan oleh hasil pembakaran tersebut yaitu berupa gas H2S atau hidrogen sulfida.
Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 13 Tahun 1995, batas maksimum gas H2S yang dihasilkan oleh mesin boiler yaitu 35 mg/m3, jika lebih dari batas tersebut maka akan membahayakan lingkungan sekitar.
Gas H2S memiliki bau yang tidak sedap yang mana efeknya jika terhirup akan mengakibatkan gangguan selaput lendir pada pencernaan serta pada pernafasan juga akibat lain dari terpapar gas H2S tersebut akan memberikan gangguan pada mata berupa iritasi (Badrun, 2010).
2.2. Filter Asap
Pada industri kelapa sawit, limbah gas dapat membahayakan karyawan apabila terhirup yang dapat dilihat dari kualitas udara yang menurun di sekitar pabrik. Gas serta partikulat udara yang tersebar ke udara dari pembakaran incinerator dan boiler sebagai sumber pencemaran udara.
Limbah gas jenis ini mengandung berbagai polutan seperti partikel debu, CO2, dan bahan lain. Untuk cara menangani limbah gas tersebut oleh industri kelapa sawit dapat menggunakan membran serat berpori (hollow fibre membrane) dengan pelarut basa NaOH.
Membran serat berpori akan menyerap gas CO2 ke dalam berbagai pelarut salah satunya NaOH (Harihastuti et al., 2010).
HEPA (High Efficiency Particulate Air) merupakan filter yang berfungsi untuk menyaring udara kotor seperti asap rokok, debu, bulu hewan yang ada di udara. Filter ini umumnya berada pada mesin penyedot debu dan juga purifier. HEPA ini mempu menyerap partikel yang sangat kecil dengan ukuran partikel hingga 0.3 mikron (Sugiyanto et al., 2021).
Untuk mengetahui kemungkinan terjadinya kontaminasi silang dan ulang akibat rendahnya hiegenitas dan sanitasi alat, bahan, dan pekerja dalam investigasi ini juga pengamatan terhadap kondisi lingkungan sekitar terutama aspek kebersihannya.
Hal ini dikarenakan posisi berjualan di pinggir jalan menyebabkan debu, kotoran, ataupun asap kendaraan menjadi sumber kontaminan juga. Buruknya sanitasi menjadi pendorong perkembangan mikrobia patogen (foodborne pathogen) yang pada gilirannya menyebabkan keracunan.
Oleh karena itu dianjurkan agar tidak menyimpan makanan dalam waktu lama, apalagi hanya pada suhu kamar. Jika terjadi penundaan antara proses pemasakan dan konsumsi, maka sebaiknya makanan disimpan pada suhu rendah <7oC atau pada suhu di atas 71oC (Dinata, 2006).
Misalkan tidak mencuci tangan sebelum masak sedangkan sebelumnya memegang uang, kurangnya atribut yang dipakai penjamah makanan seperti tidak menggunakan celemek, penutup kepala.
Dalam proses produksi cara yang biasa dilakukan untuk menjaga keamanan makanan yaitu memasak hingga matang, memanaskan kembali apabila makanan tersebut tidak habis, suhu untuk menyimpan bahan baku makanan tidak sesuai.
Penerapan HACCP perlu dilakukan supaya konsumen lebih aman dan dapat meningkatkan daya tarik konsumen.
Baca Juga: Pencemaran Tanah Akibat Limbah Industri
2.3. Sensor MQ-2
Sensor MQ-2 merupakan salah satu sensor dari keluarga MQ yang berfungsi sebagai pendeteksi dan pembaca gas. Sensor MQ-2 terbuat dari Timah Oksida (SnO2) sehingga akan konduktif dengan gas yang memiliki konsentrasi sebanding. Gas tersebut di antaranya gas LPG, propana, metana, alkohol, iso butana, hidrogen, dan asap (Mulyati dan Sumardi, 2018).
Dengan demikian, sensor ini kerap digunakan untuk mendeteksi adanya kebocoran gas yang mudah terbakar di rumah maupun di industri. Pembacaan sensor bersifat analog dan sensitivitasnya dapat diatur pada program.
Sensor memiliki 3 pin yaitu VCC, GND, dan A0. VCC dan GND bertindak sebagai pin yang disambung dengan sumber daya. VCC digunakan sebagai pin positif, sedangkan GND digunakan sebagai pin negatif. Sedangkan A0 digunakan untuk menyambungkan sensor dengan mikrokontroler, misalnya pin A0 yang terdapat pada Arduino ataupun NodeMCU ESP8266.
Sensor ini bersifat sensitif serta mampu menjangkau dengan luas. Selain itu rangkaiannya sederhana, memiliki masa pakai yang relatif lama, serta dapat diperoleh dengan harga yang terjangkau.
Konsentrasi gas dan asap yang dapat diukur sensor ini mulai dari 200 hingga 1000 ppm serta mampu beroperasi pada suhu 20oC hingga 50oC (Katarine dan Bachri, 2020). Berdasarkan sifat-sifat tersebut, sensor ini cocok untuk digunakan sebagai pendeteksi asap boiler kelapa sawit.
2.4. NodeMCU ESP8266
NodeMCU merupakan salah satu platform Open Source berupa modul yang memungkinkan pengguna untuk membenamkan program berisi perintah ke dalam modul. Sedangkan ESP8266 merupakan seri ESP milik Espressif System yang memiliki fasilitas koneksi dengan wifi sehingga memungkinkan pengguna untuk membuat program IoT.
Ketika ESP8266 dibenamkan ke NodeMCU maka NodeMCU bertindak sebagai board Arduino milik ESP8266 (Effendi dan Chandra, 2019). Modul ini menggunakan bahasa pemrograman LUA namun juga dapat menggunakan bahasa pemrograman C pada software Arduino IDE dengan cara mengunduh ESP8266 pada board manager.
NodeMCU ESP8266 dapat diintegrasikan dengan sensor dan aktuator karena memiliki prosesor dan memori serta 13 pin GPIO. Modul ini memiliki input tegangan sebesar 3,3V hingga 5V, berukuran 57mm x 30mm, memiliki flash memory sebesar 4 MB, dan mampu terkoneksi wifi (Nasution et al., 2019).
Modul yang terkoneksi wifi akan terdeteksi sebagai device yang dapat di-custom pada platform IoT misalnya Blynk IoT.
2.5. Komponen Pendukung Alat
2.5.1. Fan DC 12V
Fan DC merupakan salah satu elektromekanis yang dapat menghasilkan angin dengan mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Fan DC ini pada umumnya digunakan sebagai pengering, ventilasi, dan juga pendingin udara atau mempercepat sirkulasi udara.
Kipas ini akan bergerak jika diberikan input supply dengan tegangan tertentu sebagai input, setelah menerimanya maka kipas akan bergerak dengan kecepatan tertentu (Aulia et al., 2021).
2.5.2. Resistor
Resistor merupakan salah satu komponen dari alat elektronik yang memiliki fungsi untuk menghambat besar arus listrik dengan menciptakan tegangan di antara kutub.
Dengan hambatan yang ada maka besar arus listrik dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan besar arus. Resistor ini juga memiliki sifat yang resistif dan pada umumnya resistor diproduksi dengan bahan karbon (Risal, 2020).
2.5.3. Relay 5V
Relay 5v merupakan bagian elektronika seperti saklar elektronik yang difungsikan oleh arus listrik. Relay ini menggunakan gaya elektromagnetik untuk memutus atau menghubungkan aliran besaran listrik. Secara prinsip, relay ini bekerja sebagai tuas saklar dengan dililit kawat pada batang besi (solenoid) di sekitarnya.
Ketika arus listrik mengaliri solenoid, gaya magnet yang tercipta akan menarik tuas sehingga saklar akan menutup. Ketika arus diberhentikan, akan menyebabkan hilangnya gaya magnet sehingga tuas akan kembali pada posisi semula dengan kontak saklar yang telah terbuka.
Pada umumnya, relay 5 volt DC digunakan untuk membuat proyek yang salah satu komponennya butuh tegangan tinggi atau bersifat AC (Alternating Current) (Turang, 2015).
Baca Juga: Rancang Teknologi Sortasi Kematangan Tomat Berbasis Arduino
2.5.4. Voltage Regulator 12 V-5V
Regulator tegangan adalah bagian power supply yang berfungsi untuk memberikan stabilitas output pada suatu power supply. Output tegangan DC dari penyearah tanpa regulator mempunyai kecenderungan berubah harganya saat dioperasikan.
Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi beban merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilan pada power supply. Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan berakibat cukup serius.
Untuk mendapatkan pencatu daya yang stabil diperlukan regulator tegangan. Regulator tegangan jenis ini akan menstabilkan tegangan 12 volt yang diterima agar sesuai dengan alat yang hanya bisa menerima 5 volt tegangan (Ulfa et al., 2018).
2.5.5. Adapter 12 V
Adapter merupakan alat elektronika yang biasanya digunakan untuk mengubah tegangan dari yang awalnya adalah tegangan AC tinggi diubahkan menjadi tegangan DC yang lebih rendah. Adapter ini umumnya digunakan sebagai sumber tegangan untuk alat elektronika lainnya.
Adapter ini sering disebut dengan nama istilah adaptor AC DC. Adapter 12 V termasuk ke dalam jenis adaptor variabel. Adapter ini memiliki saklar selektor tegangan di mana dapat memilih tegangan dengan output 12 V (Aulia et al., 2021).
BAB III Metodologi
3.1. Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Pelaksanaan merangkai prototype ini berlokasi di Jalan Candi Panggung, Perumahan Taman Indah Soekarno Hatta Nomor 11, Kecamatan Mojolangu, Kota Malang, Jawa Timur. Waktu pelaksanaannya pada hari Sabtu, 20 Mei 2022.
Baca Juga: Limbah Organik untuk Produksi Pupuk Organik
3.2. Perancangan Alat
3.2.1. Rangkaian Alat dan Sensor MQ-2
Rangkaian tubuh alat dirancang menggunakan botol plastik bekas aqua merk Le Mineral sebagai wujud penggambaran prototype. Spesifikasi dimensi pada rangkaian tubuh alat yaitu memiliki tinggi keseluruhan 56 cm, lebar cerobong asap 8 cm, dan lebar cerobong asap udara bersih 22,5 cm.
Pada bagian dalam tubuh alat dilengkapi dengan filter HEPA dan diletakan pada bagian tengah serta memiliki fungsi untuk memfilter udara yang tercemar salah satunya akibat asap boiler, kemudian udara bersih akan diteruskan menuju sensor MQ-2 (uji kelayakan kualitas udara) dan akan dihasilkan udara yang bersih. Untuk rangkaian tubuh alat lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.1.
Tubuh Alat Filter.
Berdasarkan desain rangkaian tubuh alat, didapatkan berdasarkan referensi gambaran salah satu perangkat yang dikenal sebagai venturi scrubber. Menurut Dlukha (2012), venturi scrubber sebagai perangkat yang paling efektif untuk menghilangkan gas polutan. Untuk bahan tubuh dari alat filter yang digunakan berasal dari bahan stainles steel.
Menurut Ornelasari dan Marsudi (2015), stainless steel atau biasa disebutan baja nirkarat termasuk jenis baja yang tahan akan korosi disebabkan oleh minimal 18% chrom dan 8% nikel.
Sifat tahan korosi yang terdapat dalam stainless steel tidak memastikan stainless steel dapat terhindar dari serangan korosi, karena pada beberapa hal stainless steel dapat mengalami korosi batas butir (intergranular corrosion), korosi lubang (crevice corrosion), serta korosi tegangan (stress corrosion cracking).
Limbah gas yang terkadang bersifat asam dapat merusak filter yang digunakan sehingga filter tersebut dilengkapi dengan stainless steel untuk mengurangi dampak korosi dari limbah gas.
Baca Juga: Prototipe Alat Kontrol Kelembaban pada Ruang Fermentasi Teh Hitam Berbasis Internet of Things
Blok Diagram Sensor MQ-2.
Perangkaian alat terutama sensor didasarkan atas diagram blok desain penelitian pada gambar 3.2. Berdasarkan gambar tersebut sensor MQ-2 akan berperan dalam mendeteksi adanya partikulat seperti karbon dioksida dan sulfida pada asap yang dialirkan setelah melewati filter HEPA kemudian dijalankan sesuai perintah yang ada pada NodeMCU ESP8266.
Apabila partikulat gas seperti karbon dioksida dan sulfida pada asap melebihi batas toleransi sesuai perintah dalam coding maka lampu indikator akan menyala dan fan juga akan menyala untuk mengarahkan asap kembali pada filter.
Informasi ini juga akan disampaikan ke ponsel pengguna melalui jaringan wifi menggunakan Blynk. Penggunaan voltage regulator dan relay digunakan untuk menurunkan tegangan sehingga komponen bertegangan tinggi dapat tetap digunakan.
Baca Juga: Perancangan Hygrometer Sensor Pengukuran Kelembaban Pupuk Menggunakan Arduino Uno
3.2.2. Perancangan Wiring Alat
Rangkaian wiring alat menggunakan 8 komponen utama baik yang dirangkai pada breadboard maupun melalui jaringan wifi.
Komponen-komponen tersebut yaitu NodeMCU ESP8266, Sensor MQ-2, LED, Fan, Relay 5V, Adaptor 12V dengan DC Terminal Block, Voltage Regulator 12V-5V, dan smartphone. Skematik perancangan wiring alat menggunakan Fritzing ditunjukkan pada gambar 3.3.
Skematik Perancangan Wiring Alat.
Skematik tersebut menunjukkan keterkaitan kabel masing-masing komponen yang telah dirangkai. Namun digunakan sensor MQ-4 karena tidak ditemukan MQ-2 pada library. Alat yang telah dirangkai ditunjukkan pada Lampiran 1. Rangkaian masing-masing komponennya adalah sebagai berikut.
a. NodeMCU ESP8266
NodeMCU ESP8266 digunakan sebagai otak yang memiliki program untuk memerintah pembacaan sensor, LED, dan fan. Oleh karena itu pin A0 NodeMCU ESP8266 disambungkan dengan pin A0 Sensor MQ-2 menggunakan kabel jumper male to female.
Kemudian pin G disambungkan dengan Voltage Regulator 12V-5V untuk menghidupkan fan, serta pin D1 disambungkan dengan relay untuk menghidupkan LED dan fan.
Baca Juga: Mengenal Teknologi Machine Learning
b. Sensor MQ-2
Sensor MQ-2 merupakan sensor analog untuk membaca intensitas gas berdasarkan threshold yang diprogram oleh NodeMCU ESP8266. Oleh karena itu pin A0 sensor disambungkan dengan pin A0 NodeMCU ESP8266 serta pin GND untuk arus negatif breadboard dan pin VCC untuk arus positif breadboard.
c. LED
LED digunakan sebagai indikator program logika berdasarkan threshold di NodeMCU ESP8266. LED dapat menyala dengan bantuan Relay 5V serta resistor yang ditanam baris yang sama pada breadboard. Pin yang digunakan untuk LED adalah nomor 5.
d. Fan
Fan akan menyala ketika LED menyala. Namun, fan dapat hidup dibantu dengan Relay 5V, Voltage Regulator 12V-5V, dan Power Adapter 12V. Oleh karena itu, bagian negatif fan disambungkan dengan Power Adapter 12V dan positif fan disambungkan dengan Relay.
e. Relay
Relay digunakan untuk menghidupkan fan dan LED dengan bantuan Power Adapter 12V. Oleh karena itu, sisi positif (tengah) relay disambungkan dengan fan dan sisi negatif (kanan) relay disambungkan dengan Power Adapter 12V.
Kemudian pin GND untuk arus negatif breadboard, pin VCC untuk arus positif breadboard, dan pin IN2 untuk pin G NodeMCU ESP8266.
f. Power Adaptor 12V
Power Adaptor 12V digunakan sebagai sumber listrik untuk menyalakan fan dan LED. Oleh karena itu, Power Adaptor 12V disambungkan dengan Voltage Regulator 12V-5V, Relay 5V, dan Fan menggunakan DC Jack Female Plug.
g. Voltage Regulator 12V-5V
Voltage Regulator 12V-5V digunakan untuk menurunkan tegangan dari Power Adaptor 12V menjadi 5V karena semua alat bekerja pada tegangan 5V kecuali fan. Oleh karena itu, Voltage Regulator 12V-5V disambungkan dengan pin G NodeMCU ESP8266 dan arus positif breadboard.
h. Smartphone
Smartphone digunakan sebagai hasil pembacaan Sensor MQ-2 melalui aplikasi Blynk IoT yang terkoneksi jaringan wifi bersamaan dengan NodeMCU ESP8266. Oleh karena itu, digunakan virtual pin sesuai dengan program yang ditulis di Arduino IDE, yaitu virtual pin V12.
Baca Juga: Pengalaman Penelitian Pengolahan Kakao di Mojokerto Jawa Timur
3.2.3. Cara Kerja Alat
Terdapat beberapa limbah gas yang dapat ditemukan dari industri kelapa sawit. Salah satunya adalah CO2, CO, dan H2S. Gas berupa asap dari mesin boiler yang mengandung H2S akan masuk menuju cerobong asap. Kemudian gas tersebut akan terfilter pada filter HEPA.
Kemudian sensor MQ-2 akan mendeteksi pada bagian cerobong udara bersih, apabila gas yang dihasilkan termasuk dalam kategori buruk (>200), maka akan muncul pada aplikasi Blynk dan sudah dihubungkan dengan NodeMCU ESP8266 serta otomatis sensor MQ-2 akan memberikan sinyal kepada fan untuk mengalihkan gas berbahaya tersebut.
Sinyal yang diberikan oleh sensor MQ-2 yaitu dengan lampu LED yang menyala berwarna merah. Kemudian fan akan menangkap sinyal dengan menyala secara otomatis dan menyebabkan fan akan menyerap limbah gas untuk dilanjutkan ke pipa yang lain.
Berbeda jika gas yang dihasilkan baik (<200) maka dinyatakan filter bekerja dengan baik dan udara yang dihasilkan bebas dari gas berbahaya dan tidak terjadi pengiriman sinyal terhadap sensor MQ-2 menuju fan langsung diteruskan ke pipa yang berbeda.
3.3. Teknik Pengujian
3.3.1. Teknik Pengujian Sensor Gas
Sensor MQ-2 yang memiliki fungsi sebagai pendeteksi asap rokok, gas metana, butane, dan LPG membutuhkan tegangan yang berasal dari NodeMCU yang terkoneksi dengan laptop.
Teknik pengujiannya dengan melakukan persiapan korek api dan rokok untuk menghasilkan gas dan asap sederhana pengganti limbah gas boiler kelapa sawit, kemudian sensor gas yaitu MQ-2 yang akan diuji. Setelah itu sensor gas akan disambungkan dengan tegangan dan juga NodeMCU untuk mendeteksi tingkat bahaya asap.
Setelah itu rokok dinyalakan menggunakan korek dan didekatkan dengan MQ-2. Jika angka tingkat bahaya pada Blynk bergerak dan berhasil menghidupkan lampu LED merah maka maka sensor gas bekerja dengan baik.
Baca Juga: Pengolahan Daun Kelor menjadi Makanan Ringan
3.3.2 Teknik Pengujian NodeMCU ESP8266 dengan Blynk IoT
Blynk merupakan aplikasi atau platform yang digunakan untuk mengkoneksikan modul arduino raspberry pi dan sebagainya pada internet, sehingga memungkinkan penemuan maupun rancang bangun alat berbasis IoT (Artiyasa et al.,2020).
Pada penyusunan rancang bangun prototype filter asap boiler kelapa sawit dengan sensor udara diperlukan komponen software berupa Blynk untuk menampilkan hasil deteksi udara boiler kelapa sawit setelah difilter pada ponsel pintar. Pengujian Blynk dilakukan dengan cara berikut ini:
- Login Blynk IoT pada smartphone dan blynk.console pada PC;
- Membuat template baru dengan nama Gas IoT dan mengkonfigurasikan firmware pada gambar 3.4;
- Menyalakan ESP8266 dan mendaftarkan device ESP8266 pada Blynk IoT melalui wifi;
- Membuat Label Display untuk menampilkan pembacaan gas;
- Membuat Virtual Pin Datastream dengan nama “DETEKSI GAS HASIL FILTER” dengan nomor pin V12 sesuai program yang dibuat, dilihat pada gambar 3.5;
- Membuka template Gas IoT di smartphone dan melakukan pengujian.
Template Konfigurasi Firmware Pada Aplikasi Blynk.
Pembuatan Virtual Pin Datastream pada Blynk.
Baca Juga: Metode Fault Tree Analysis (FTA)
BAB IV Pengujian dan Pembahasan
4.1. Hasil Sensor Gas
Hasil dari pengujian sensor gas memberikan respon yang sesuai dengan yang diharapkan. Sensor mampu mendeteksi dan memberikan respon kepada komponen lainnya. Sinyal yang diberikan oleh sensor MQ-2 dari respon terhadap asap yang terdeteksi yaitu dengan lampu LED yang menyala berwarna merah.
Kemudian fan juga akan menangkap sinyal bersamaan dengan lampu LED, fan akan menyala secara otomatis dan menyebabkan fan akan bekerja menghisap asap.
4.2. Hasil Pengujian NodeMCU ESP8266 dengan Blynk IoT
Teknik pengujian pada Blynk terdapat pada metodologi penelitian. Berdasarkan hal tersebut terlihat bahwa platform Blynk telah bekerja sesuai dengan baik, sehingga dapat digunakan dalam rangkaian alat sebagai sarana untuk menerima hasil pengoperasian alat berdasarkan parameter udara dengan kode yang telah diprogramkan.
Contoh Percobaan Hasil Sensor Asap Setelah Filtrasi Pada Blynk IOT.
Baca Juga: Kombucha, Olahan Teh yang Memiliki Banyak Manfaat
4.3. Pemrograman NodeMCU (Joshua)
Pemrograman NodeMCU membutuhkan dua software yaitu Arduino IDE dan Blynk IoT. Arduino IDE merupakan jenis Integrated Development Environment (IDE) yang dirancang khusus untuk membuat serangkaian program dan perintah untuk kemudian diunggah ke mikrokontroler berupa Arduino dan sebagainya (Samsugi et al., 2020).
Program yang dibuat menggunakan bahasa pemrograman C. Pada penelitian ini, Arduino IDE digunakan untuk menulis kode, memverifikasi apabila terjadi error, dan mengunggah program ke dalam NodeMCU ESP8266.
Sedangkan Blynk IoT digunakan untuk menampilkan hasil pembacaan sensor gas MQ-2 ke smartphone melalui jaringan wifi. Kedua software tersebut diintegrasikan menggunakan perintah Blynk yang ditulis di Arduino IDE.
Pemrograman NodeMCU yang diintegrasikan dengan Blynk IoT meliputi tiga bagian yaitu deklarasi, inisiasi, dan pemrosesan data. Secara keseluruhan, program ditunjukkan pada Lampiran 2. Berikut ini adalah pemrograman yang digunakan pada ketiga bagian tersebut:
a. Deklarasi
– ESP8266 dan Wifi
Pendeklarasian bahwa program menggunakan Blynk IoT adalah digunakannya “#define” untuk template, device name, dan auth token yang diperoleh dari blynk.console pada gambar 3.4. Selain itu juga digunakan library untuk ESP8266 menggunakan perintah “#include”.
Selanjutnya ditulis kredensial untuk wifi yang digunakan agar ESP8266 terhubung dengan Blynk melalui wifi yang sama menggunakan perintah “char” agar data terkonversi menjadi karakter. Program untuk deklarasi ESP8266 dan wifi ditunjukkan pada gambar 4.2.
Deklarasi ESP8266 dan Wifi.
Baca Juga: Saatnya Mengadopsi Agroekologi
– Posisi Pin dan Threshold
Pendeklarasian posisi pin dan threshold yang digunakan menggunakan perintah “int()” agar data terkonversi menjadi integer atau bilangan bulat. Pendeklarasian posisi pin disesuaikan dengan skematik yang telah disusun pada gambar 3.3.
Kemudian pendeklarasian threshold digunakan sebagai tolok ukur konsentrasi asap pabrik pada level bahaya. Program untuk deklarasi posisi pin dan threshold ditunjukkan pada gambar 4.3.
Deklarasi Posisi Pin dan Threshold.
b. Inisiasi
– Setup
Program diinisiasikan ketika pertama kali bekerja pada “void setup()”. Bagian ini terdiri dari 6 baris kode yaitu “Serial.begin(9600)” yang digunakan untuk menentukan kecepatan pengiriman dan penerimaan data ke serial port, digunakan COM6 sebagai port dan 9600 bps sebagai kecepatan data.
Kemudian terdapat “Blynk.begin(auth, ssid, pass)” yang digunakan untuk menginisiasikan Blynk IoT agar terkoneksi wifi. Kemudian terdapat 3 baris “pinMode()” untuk smokeA0, redLed, dan Relay untuk menetapkan pin tersebut bertindak sebagai input atau output.
Karena sensor gas smokeA0 bertindak sebagai masukan yang dibaca, maka diinisiasikan sebagai input, sedangkan kedua lainnya bertindak sebagai output hasil pembacaan.
Terakhir, terdapat perintah “timer.setInterval” yang digunakan untuk menginisiasikan perintah di dalamnya yaitu “getSendData()” yang akan dibahas di pemrosesan data. Program inisiasi setup ditunjukkan pada gambar 4.4.
Inisiasi Setup.
Baca Juga: Proteksionisme oleh Eropa kepada Minyak Kelapa Sawit di Indonesia
– Loop
Program diinisiasikan agar terus berulang membentuk looping (perulangan) menggunakan “void loop()”. Terdapat 2 baris kode yaitu “timer.run()” dan “Blynk.run()” yang digunakan untuk menginisiasikan SimpleTimer dan Blynk dan diprogram agar terus berulang.
Perulangan dengan timer ini berfungsi agar program dapat bekerja secara real-time. Program inisiasi loop ditunjukkan pada gambar 4.5.
Inisiasi Loop.
c. Pemrosesan Data
Pemrosesan data dijalankan menggunakan “void getSendData()” yang telah dipanggil di “void setup()” sebelumnya. Pemrosesan data terdiri dari dua bagian yaitu perintah mencetak pembacaan serta perintah logika.
Perintah mencetak pembacaan diawali dengan mengonversi pembacaan oleh sensor analog MQ-2 menjadi data yang bersifat integer. Kemudian data tersebut dicetak pada port serial COM6 menggunakan perintah “Serial.print()” dan “Serial.println()”.
Sedangkan perintah logika digunakan untuk membandingkan nilai pembacaan sensor analog dengan threshold sensor yang telah ditentukan pada deklarasi (sensorThres = 200).
Ketika nilai pembacaan sensor analog lebih dari threshold (>200) maka LED dan fan (Relay) akan menyala menggunakan perintah “digitalWrite()”, serta pada Blynk IoT tertulis “!!!GAS TIDAK AMAN!!!” menggunakan perintah “Blynk.virtualWrite()”.
Sebaliknya, ketika pembacaan sensor analog kurang dari threshold (<200) maka LED dan fan (Relay) akan mati dan pada Blynk IoT tertulis “GAS AMAN”. Program pemrosesan data ditunjukkan pada gambar 4.6.
Program Pemrosesan Data.
Baca Juga: Kerjasama Pengendalian Harga dalam Jual Beli Kelapa Sawit
4.4. Monitoring dan Evaluasi
Pemantauan yang dilakukan pada filter HEPA yaitu ketika filter HEPA sudah jenuh maka diganti dengan filter yang baru agar penyaringan tetap berjalan dengan optimal. Pemantauan kejenuhan filter HEPA dilakukan menggunakan manometer U berdasarkan satuan daPa (dekapascal).
Untuk tingkat maksimal kejenuhan yaitu sebesar 85 daPa. Hal ini dilakukan untuk menjamin keselamatan dan keamanan lingkungan jika semisalnya filter HEPA rusak ketika beroperasi.
Untuk mencapai batas 85 daPa umumnya diperlukan waktu selama 5 tahun sehingga setelah 5 tahun penggunaan filter HEPA perlu dilakukannya penggantian filter (Arifin dan Dejan, 2019).
Hal yang menjadi pertimbangan evaluasi adalah sistem filter yang hanya menggunakan satu proses filter yaitu menggunakan HEPA filter.
Menurut Afian dkk (2020) kombinasi HEPA filter dengan karbon aktif akan membuat efisiensi penggunaan menjadi lebih efektif, ditandai dengan proses penyaringan menjadi 3,2 lebih baik dengan ukuran toluen sebesar 369,1 mg dibandingkan dengan filter biasa lainnya.
Hal ini juga dibuktikan dengan adanya kombinasi dengan karbon aktif akan meningkatkan koefisien pada proses penyaringan menjadi 53% dibandingkan dengan filter lainnya.
BAB V Penutup
5.1. Kesimpulan
Pada industri kelapa sawit, menghasilkan gas-gas berbahaya tersebar melewati udara yang berasal dari hasil pembakaran incinerator dan boiler. Limbah gas yang dihasilkan berupa gas H2S atau hidrogen sulfida, dan karbon monoksida.
Untuk menghilangkan gas-gas berbahaya tersebut dibutuhkan rancang bangun sistem filter HEPA menggunakan NodeMCU ESP8266 dan sensor MQ-2 guna deteksi asap boiler kelapa sawit berbasis Internet of Things (IOT).
Untuk cara kerja alat ini yaitu ketika gas berupa asap dari mesin boiler yang mengandung H2S akan masuk menuju cerobong asap.
Baca Juga: Perusahaan Tak Taat Aturan, Para Petani Sawit Rugi Besar
Kemudian gas tersebut akan terfilter pada filter HEPA. Kemudian sensor MQ-2 akan mendeteksi pada bagian cerobong udara bersih, apabila gas yang dihasilkan termasuk dalam kategori buruk (>200), maka akan muncul pada aplikasi Blynk dan sudah dihubungkan dengan NodeMCU ESP8266 serta otomatis sensor MQ-2 akan memberikan sinyal kepada fan untuk mengalihkan gas berbahaya tersebut.
Sinyal yang diberikan oleh sensor MQ-2 yaitu dengan lampu LED yang menyala berwarna merah. Kemudian fan akan menangkap sinyal dengan menyala secara otomatis dan menyebabkan fan akan menyerap limbah gas untuk dilanjutkan ke pipa yang lain.
Berbeda jika gas yang dihasilkan baik (<200) maka dinyatakan filter bekerja dengan baik dan udara yang dihasilkan bebas dari gas berbahaya dan tidak terjadi pengiriman sinyal terhadap sensor MQ-2 menuju fan langsung diteruskan ke pipa yang berbeda.
Adapun monitoring dan evaluasi pada sistem ini masih menggunakan single filter dan tingkat kejenuhan filter terhadap gas-gas berbahaya tersebut mudah mengalami kerusakan, yang artinya tentu akan ada gas-gas berbahaya yang masih belum terfilter secara optimal.
Maka dari itu kombinasi HEPA filter dengan karbon aktif akan membuat efisiensi penggunaan menjadi lebih efektif, ditandai dengan proses penyaringan menjadi 3,2 lebih baik dengan ukuran toluen sebesar 369,1 mg dibandingkan dengan filter biasa lainnya dan dilakukan pengecekan secara rutin pada mesin filter yang telah dibuat.
5.2. Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, perlu dilakukannya penyempurnaan prototipe berupa saluran pengolahan asap yang masih terdeteksi oleh sensor MQ-2.
Editor: Ika Ayuni Lestari
Bahasa: Rahmat Al Kafi
Daftar Pustaka
Afian F, Ardhito P, Amilya A, dan Dasti A. 2020. Efektivitas hepa filter dengan charcoal dalam penyaringan organofosfat di kabin pesawat. Jurnal Kedokteran 6(1): 1-10.
Arifin I, Dejan RP. 2019. Optimasi pada filtrasi sistem vac and off-gas untuk penghematan konsumsi hepa filter instalasi pengelolaan limbah radioaktif. International Nuclear Information System 53(6): 173-180.
Artiyasa.M.,Rostini.A.N.,Edwinanto, Thunpathrana.A.P.2020. Aplikasi smart home node mcu iot untuk blynk. Jurnal Rekayasa Teknologi Nusa Putra 7(1): 1-7.
Aulia R, Fauzan RA dan Lubis I. 2021. Pengendalian Suhu Ruangan Menggunakan FAN Dan DHT11 Berbasis Arduino. CESS (Journal of Computer Engineering System and Science) 6(1): 30-38.
Badrun Y. 2010. Emisi udara industri pengolahan kelapa sawit di kabupaten rokan hilir. Jurnal Photon 1(1): 23-29.
Dlukha S, Made A, Aguk, Fathallah. 2012. Studi experimental penggunaan venturi scrubber dan cyclone separator untuk meningkatkan kinerja pada sistem exhaust gas recirculation (egr) dalam menurunkan nox pada motor diesel. Jurnal Teknik ITS 1(1): 1-10.
Efendi MY, Chandara JE. 2019. Implementasi internet of things pada sistem kendali lampu rumah menggunakan telegram messenger bot dan nodemcu esp8266. Global Journal of Computer Science and Technology 19(1): 1-11.
Harihastuti N, Widiasa N, Djayanti S, Harsono D, Sari IRJ. 2010. Pengurangan Emisi CO2 Pada Gas Buang Boiler Dengan Teknologi Absorpsi Melalui Membran Serat Berpori. Jurnal Riset Industri 4(1): 57-66.
Katarine MT, Bachri KO. 2020. Smart room monitoring menggunakan mit app inventor dengan koneksi bluetooth. Jurnal Elektro 13(1): 51-66.
Mulyati S, Sumardi. 2018. Internet of things (IoT) pada prototipe pendeteksi kebocoran gas berbasis mq-2 dan sim800L. Jurnal Teknik Universitas Muhammadiyah Tangerang 7(2): 64-72.
Nasution AHM, Indriani S, Fadhilah M, Arifin C, Tamba SP. 2019. Pengontrolan lampu jarak jauh dengan nodemcu menggunakan blynk. Jurnal TEKINKOM 2(1): 93-98.
Ornelasari R dan Marsudi. 2015. Analisa Laju Korosi Pada Stainless Steel 304 Menggunakan Metode ASTM G31-72 Pada Media Air Nira Aren. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya 01(01): 112-117.
Samsugi, Mardiansyah Z, Nurkholis A. 2020. Sistem ngerol irigasi otomatis menggunakan mikrokontroler arduino uno. JTST 1(1): 17-22.
Turang DAO. 2015. Pengembangan Sistem Relay Pengendalian Dan Penghematan Pemakaian Lampu Berbasis Mobile. Seminar Nasional Informatika 2015 (semnasIF 2015) UPN “Veteran” Yogyakarta, 14 November 2015.
Ulfa N, Julaipah dan Anggoro AF. 2018. Pengaruh Nilai Tegangan Masukan Terhadap Regulasi Tegangan Pada IC L7805 Sebagai Positive Voltage Regulator. Jurnal Media Elektrika 11(1): 14-19.
Lampiran
Lampiran 1. Rangkaian Perakitan Skematik
Lampiran 2. Program NodeMCU ESP8266
#define BLYNK_TEMPLATE_ID “TMPLEBVjR5eU”
#define BLYNK_DEVICE_NAME “Gas IoT”
#define BLYNK_AUTH_TOKEN “MCJGmhzXKfyvQIYXzkMVlyfoh0Yfutgg”
#define BLYNK_PRINT Serial
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>
char auth[] = “MCJGmhzXKfyvQIYXzkMVlyfoh0Yfutgg”; //auth blynk
/* WiFi credentials */
char ssid[] = “OPPO A9 2020”; // isi nama network
char pass[] = “rosario77” ; // isi pass wifi, jika open network isi “”;
BlynkTimer timer;
int smokeA0 = A0;
int redLed = 5;
int Relay = 0;
int sensorThres = 200;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Blynk.begin(auth, ssid, pass);
pinMode(smokeA0, INPUT);
pinMode(redLed, OUTPUT);
pinMode(Relay, OUTPUT);
timer.setInterval(100L, getSendData);
}
void loop()
{
timer.run();
Blynk.run();
}
void getSendData()
{
int analogSensor = analogRead(smokeA0);
Serial.print(“Pin A0: “);
Serial.println(analogSensor);
Blynk.virtualWrite(V12, analogSensor);
if (analogSensor > sensorThres)
{
digitalWrite(redLed, HIGH);
digitalWrite(Relay, HIGH);
Blynk.virtualWrite(V12, “!!!GAS TIDAK AMAN!!!”);
}
else
{
digitalWrite(redLed, LOW);
digitalWrite(Relay, LOW);
Blynk.virtualWrite(V12, “GAS AMAN”);
}
}
