Darmaliya Andilir Rokhman (1), Arief Wisaksono (2)
General Background: Wastewater Treatment Plants (WWTPs) require reliable motor operation to support continuous wastewater treatment processes. Specific Background: Monitoring electrical parameters such as voltage, current, and power is important for maintaining the operational condition of single-phase WWTP motors and supporting maintenance activities. Knowledge Gap: Previous studies have monitored operational parameters of WWTP motors; however, the integration of electrical power monitoring, cloud-based data storage, and remote motor control in a single Internet of Things (IoT) system remains limited. Aims: This study aimed to develop a Google Spreadsheet-based control and monitoring system for single-phase WWTP motor electrical power consumption using IoT technology. Results: The proposed system integrated an ESP32 microcontroller, a PZEM-004T sensor, Google Spreadsheet as a real-time database, and the Blynk application for remote motor control. Testing demonstrated average measurement errors of 0.12% for voltage, 0% for current, and 0.172% for power, indicating high measurement accuracy. Novelty: The study presents an integrated IoT framework that combines real-time monitoring of voltage, current, and power with Google Spreadsheet-based data logging and virtual-button motor control through Blynk. Implications: The system provides a practical solution for WWTP managers to monitor motor conditions, support maintenance scheduling, prevent equipment damage, and facilitate real-time supervision of motor operation.Highlights:
Keywords: Internet of Things; Wastewater Treatment Plant; ESP32; PZEM-004T; Real-Time Monitoring
IPAL, atau Waste Water Treatment Plant (WWTP), merupakan sebuah fasilitas yang dirancang dan dioperasikan untuk menghilangkan limbah biologis dan kimia dari air, sehingga air tersebut dapat didaur ulang untuk digunakan kembali[1]. Dalam skala yang sangat kecil, sistem pengolahan air ini biasanya digunakan dalam pembangunan septic tank untuk water closet (WC)[2]. Fungsi dari sistem ini adalah untuk meningkatkan kualitas air limbah, meskipun sebelumnya telah tercemar oleh limbah biologis manusia dan bahan kimia rumah tangga lainnya[3].
Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) adalah fasilitas yang dirancang untuk menghilangkan limbah biologis dan kimia dari air, sehingga air tersebut dapat dimanfaatkan kembali untuk berbagai keperluan[4]. IPAL dalam pengolahan limbah pertanian berfungsi untuk membersihkan limbah seperti kotoran hewan dan residu pestisida dari lingkungan pertanian[5]. Sementara itu, IPAL untuk limbah perkotaan berperan mengolah limbah manusia serta limbah rumah tangga lainnya, dan IPAL dalam sektor industri digunakan untuk menangani limbah cair dari kegiatan manufaktur, komersial, serta pertambangan[6][7].
Selain itu, fasilitas pengolahan tunggal yang mampu menjalankan berbagai fungsi juga dapat dirancang[8]. IPAL adalah komponen penting dalam pabrik, di mana keberadaannya sangat berpengaruh pada kegiatan pabrik[9]. Beberapa metode, seperti biodegradasi, diketahui tidak efektif dalam menangani air limbah yang mengandung bahan kimia berbahaya[10].
Namun, IPAL sering kali kurang mendapat perhatian, terutama motor IPAL[11]. Pihak pengelola tidak menetapkan atau melakukan jadwal perawatan berkala untuk motor IPAL tersebut[12]. Akibatnya, banyak kerusakan yang terjadi pada motor IPAL, yang menyebabkan IPAL tidak berfungsi secara optimal[13].
Pada penelitian sebelumnya terdapat sistem monitoring arus dan waktu operasional pada motor IPAL ini bertujuan untuk menetapkan dan mengetahui jadwal perawatan 2 (dua) motor 1 phase pada IPAL tersebut. Dengan menggunakan 2 sensor yaitu sensor arus (ACS712) dan penghitung waktu (RTC) untuk memonitor arus yang mengalir dan waktu operasional motor. Monitoring ini berbasis IOT dengan menggunakan modul ESP8266 dan terhubung pada aplikasi Blynk di smartphone. Dengan demikian pihak pengelola dapat menentukan dan mengetahui jadwal perawatan motor IPAL tersebut. Sehingga dapat melakukan perbaikan sebelum motor mengalami kerusakan. Penentuan hasil monitoring mampu memberikan tanda dengan menampilkan notifikasi peringatan di smartphone ketika sensor memonitor adanya arus berlebih dan atau mencapai waktu yang ditentukan pada motor IPAL[14]. Berikutnya terdapat penelitian menggunakan Wemos D1 Mini yang dilengkapi dengan sensor arus PZEM-004T dan LCD. Hasil penelitian monitoring motor listrik diatur melalui program yang kemudian diunggah ke WeMos D1 Mini. Ketika sensor PZEM-004T selesai mengukur, data secara otomatis dikirim ke LCD untuk menampilkan status motor listrik. Sensor PZEM-004T berfungsi mengukur besaran listrik pada motor[15].
Dari penelitian yang sudah ada sebelumnya peneliti mengembangkan sistem monitoring berbasis database menggunakan ESP32 yang dapat terintegrasi dengan sistem Internet of Things yang mampu dijangkau dengan banyak orang. Sensor PZSEM-004T sebagai pengukur arus, tegangan, dan daya motor IPAL 1 phase. Untuk menghidupkan motor IPAL 1 phase menggunakan perintah virtual yang berasal dari blynk. Sistem berjalan sesuai harapan dan dapat membantu pihak pengelola dalam mencegah kerusakan dan perawatan motor IPAL.
”Jenis penelitian yang digunakan dalam eksplorasi ini adalah eksplorasi kuantitatif.” Strategi ujian kuantitatif adalah suatu jenis eksplorasi yang rinciannya teratur, teratur dan jelas terorganisir dari awal hingga dibuatnya rencana ujian.” Teknik eksplorasi kuantitatif seperti yang diungkapkan oleh Sugiyono bahwa “strategi eksplorasi dalam pandangan cara berpikir positivisme, digunakan untuk menyelidiki populasi tertentu atau tes, pengumpulan informasi dengan menggunakan instrumen penelitian, pemeriksaan informasi kuantitatif/terukur, bertekad untuk menguji spekulasi yang telah ditentukan sebelumnya.”
Blok diagram sistem ini terdapat 2 inputan yaitu sensor PZEM-004T sebagai pengukur tegangan, arus, dan daya dari motor IPAL 1 phase serta tombol virtual dari blynk untuk menghidupkan motor IPAL 1 phase. Input sensor PZEM-004T yang terhubung dengan motor IPAL 1 phase menghasilkan sinyal output yang dikirim dan diproses oleh mikrokontroller ESP32. ESP32 melalui Internet of Things mengirimkan data dari sensor PZEM-004T dan dijadikan database di google spreadsheets. Untuk menghidupkan motor IPAL 1 phase digunakan modul relay 5 VDC. Berikut merupakan blok diagram sistem yang digunakan pada gambar 1.
Figure 1. Blok Diagram Sistem
Flowchart sistem merupakan runtutan langkah dari alat ini. Tahap awal dimulai dengan menyalakan sistem kontrol konsumsi daya listrik motor IPAL 1 phase berbasis Google Spreadsheets di RSI Masyito Bangil. Tombol ditekan pada posisi ON di blynk, sehingga motor IPAL 1 phase menyala, dan sensor PZEM-004T mulai membaca tegangan serta arus dari motor tersebut. Sinyal digital dari keempat sensor dikirim dan diproses oleh ESP32, yang kemudian mengirimkan data ke server Google Spreadsheets dengan pembaruan setiap 10 menit. Seluruh sensor berfungsi sesuai perannya, dan data arus, tegangan, serta daya motor IPAL 1 phase dapat dilihat dan disimpan sebagai database di Google Spreadsheets. Berikut merupakan flowchart sistem yang digunakan pada gambar 2.
Figure 2. Flowchart Sistem
“Pada perancangan software adalah untuk menjelaskan tahap pembuatan program sehingga bisa menjalankan sistem yang dijelaskan sebagai berikut:”
Figure 3. Pembuatan Sketch Program pada Arduino IDE
Pada gambar 3. merupakan tahapan pembuatan program Arduino IDE. Board yang digunakan pada penelitian ini adalah ESP32. Pada sketch program terdapat username dan password WiFi untuk menghubungkan ke jaringan internet. Kemudian terdapat auth token untuk mengintegrasikan dengan blynk. Selanjutnya terdapat server name dari google apps script untuk mengintegrasi dengan google spreadsheets.
Figure 4. Pembuatan Program pada Google Apps Script
Pada gambar 4. merupakan proses tahap pembuatan program google apps script. Google Apps Script adalah platform berbasis JavaScript yang disediakan oleh Google untuk mengotomatiskan dan memperluas fungsionalitas dari Google Sheets dan Google Drive. Terdapat parameter date (tanggal dan waktu), voltage (tegangan), current (arus), power (daya), serta motorstatus (kondisi motor on/off)
Figure 5. Pembuatan Template pada Blynk
Pada gambar 6. merupakan tahapan pembuatan template pada blynk. Blynk dibuat mendapatkan auth token yang dapat diintegrasikan dengan ESP32. Tombol virtual blynk menggunakan pin V0 sebagai datastreams.
“Dalam perancangan hardware penelitian kali ini harap diperhatikan dari skema rangkaian yang telah dibuat.”
Figure 6. Skema Rangkaian
Agar hasil yang diperoleh akurat, perlu dilakukan pengujian terhadap peralatan yang digunakan. Hal ini bertujuan untuk memastikan bahwa hasilnya dapat diandalkan dan dapat diterapkan dengan baik dalam kehidupan sehari-hari.
Pengujian ini dilakukan untuk mengevaluasi keakuratan pembacaan tegangan pada sensor PZEM-004T. Pengujian dilakukan dengan membandingkan nilai yang muncul pada google spreadsheet dengan alat ukur standart (AVO Meter). Arahkan selector dari AVO Meter pada 450VAC.
Figure 7. Pengujian Tegangan Menggunakan AVO Meter
Pengujian ini dilakukan sebanyak 5 kali dengan menit yang berbeda-beda. Didapatkan rata-rata jumlah selisih dari tegangan motor IPAL sebesar 0,24 VAC dengan presentase error alat adalah 0,12%. Selisih dan error ini tergantung pada pembacaan sensor PZEM-004T serta kondisi tegangan dari PLN.
Pengujian ini dilakukan untuk mengevaluasi keakuratan pembacaan arus pada current transformator sensor PZEM-004T. Pengujian dilakukan dengan membandingkan nilai yang muncul pada google spreadsheet dengan alat ukur standart (AVO Meter). Arahkan selector dari AVO Meter pada 20 AAC.
Figure 8. Pengujian Tegangan Menggunakan AVO Meter
Pengujian ini dilakukan sebanyak 5 kali dengan menit yang berbeda-beda. Tidak didapatkan jumlah selisih dari arus motor IPAL dan presentase error alat.
C . Pengujian Daya Motor IPAL 1 Phase
Pengujian ini dilakukan untuk mengevaluasi keakuratan pembacaan daya pada sensor PZEM-004T. Pengujian dilakukan dengan membandingkan nilai yang muncul pada google spreadsheet dengan alat ukur standart (AVO Meter). Setelah melakukan pengukuran dengan alat standart kemudian catat dan gunakan rumus untuk mencari daya yaitu:
Keterangan: P = Daya (Watt)
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (Ampere)
Pengujian ini dilakukan sebanyak 10 kali dengan menit yang berbeda-beda. Didapatkan rata-rata jumlah selisih dari daya motor IPAL sebesar 0,009 watt dengan presentase error alat adalah 0,172%. Selisih dan error ini tergantung pada pembacaan sensor PZEM-004T serta kondisi tegangan dari PLN.
Penelitian ini berhasil mengembangkan sistem kontrol konsumsi daya listrik motor IPAL 1 phase berbasis Google Spreadsheet menggunakan teknologi IoT. Sistem ini mengintegrasikan sensor PZEM-004T dan mikrokontroler ESP32 untuk memantau tegangan, arus, dan daya motor secara real-time. Data yang diperoleh disimpan di Google Spreadsheet dan dikontrol melalui aplikasi Blynk dengan tombol virtual. Hasil pengujian menunjukkan tingkat akurasi yang tinggi dengan rata-rata kesalahan pembacaan tegangan 0,12%, arus 0%, dan daya 0,172%. Sistem ini memberikan manfaat signifikan bagi pengelola IPAL dalam mencegah kerusakan, meningkatkan efisiensi perawatan, dan mempermudah pengawasan kondisi motor IPAL secara real-time..
“Sebagai penulis, saya ingin mengucapkan rasa syukur yang mendalam kepada Allah SWT. Berkat rahmat dan hidayah-Nya, saya dapat menyelesaikan artikel ini hingga selesai.” Selanjutnya, saya mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing dan dosen penguji atas masukan dan saran berharga yang diberikan selama proses penulisan ini.” Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada keluarga saya, yang dengan doa dan dukungannya, saya mampu menyelesaikan semua ini dengan baik.” Terakhir, saya berterima kasih kepada teman-teman yang telah memberikan motivasi dan semangat untuk menyelesaikan skripsi dan artikel ini.”
Jama, J. T., & Pambudi, Y. S. (2023). Evaluasi Proses Pengolahan Air Limbah Domestik Di IPAL Semanggi Kota Surakarta. Journal of Civil Engineering Infrastructure Technology, 2(1), 54–60. https://doi.org/10.36728/jceit.v2i1.2668
Nararya, B. J., Nurhayati, D. E., Caroline, J., Indah, A., Syafiarti, D., & Chusnun, A. (2021). Evaluasi Kapasitas Tampung IPAL RSUD Sidoarjo. [Journal Information Not Available], 88–93.
Sirait, A. C., Apriani, I., & Pramadita, S. (2023). Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Pada Industri Pembuatan Tahu Skala Kecil. Jurnal Teknologi Lingkungan Lahan Basah, 11(1), 155. https://doi.org/10.26418/jtllb.v11i1.60598
Kaawoan, S., Mangangka, I., & Legrans, R. (2022). Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Pasar Tradisional Langowan Di Kecamatan Langowan Timur Kabupaten Minahasa. Tekno, 20(82), 905–915.
Hidayatullah, N. N., & Rachmanto, T. A. (2024). Pengaruh Penerapan Sistem IPAL Terhadap Kualitas Air Buangan Rumah Pemotongan Hewan. Konstruksi: Publikasi Ilmu Teknik, Perencanaan Tata Ruang Dan Teknik Sipil, 2(3), 125–132. https://doi.org/10.61132/konstruksi.v2i3.384
Quraini, N., Busyairi, M., & Adnan, F. (2022). Evaluasi Kinerja Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Komunal Berbasis Masyarakat Kelurahan Masjid Samarinda Seberang. Jurnal Teknologi Lingkungan Universitas Mulawarman, 6(1), 1. https://doi.org/10.30872/jtlunmul.v6i1.7231
Indrayani, L. (2018). Pengolahan Limbah Cair Industri Batik Sebagai Salah Satu Percontohan IPAL Batik Di Yogyakarta. Ecotrophic: Journal of Environmental Science, 12(2), 173. https://doi.org/10.24843/ejes.2018.v12.i02.p07
Prisanto, D. E., Yanuwiadi, B., & Soemarmo. (2015). Studi Pengelolaan IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah) Domestik Komunal Di Kota Blitar, Jawa Timur. J-PAL, 6(1), 74–80.
Ratni, N. J. A. R., & Maulana, I. (2022). Identifikasi Dampak Lingkungan Pada Proses Pengolahan Lumpur Tinja (IPLT) Jabon Dengan Metode Life Cycle Assessment (LCA). EnviroUS, 2(2), 86–92. https://doi.org/10.33005/envirous.v2i2.117
Erwin, I. M. (2010). Perancangan Sistem Monitoring Pengolahan Limbah Cair Pada IPAL. INKOM Journal, 1(2), 68–72.
Novrian, J., Soetedjo, A., Hendriarianti, E., & Institut Teknologi Nasional. (2022). Pengembangan Subsistem Elektronika Dan Multi Sensor Pada Sistem Real-Time Monitoring Kualitas Air Limbah. [Conference Paper], 1–10.
Priyatna, M. A. I. F., & Astutik, R. P. (2023). Monitoring Kolam IPAL Dengan Sistem IoT Berbasis Wemos Di RSI Nyai Ageng Pinatih. E-Link: Jurnal Teknik Elektro Dan Informatika, 18(1), 87. https://doi.org/10.30587/e-link.v18i1.5256
Roby, M. F., Soetedjo, A., & Faradisa, I. S. (2022). Pengembangan Sistem Monitoring Kualitas Air Pada IPAL Tirtarona Tlogomas Kota Malang Menggunakan IoT Berbasis LoRa. Prosiding SENIATI, 6(1), 33–41. https://doi.org/10.36040/seniati.v6i1.4839
Putra, P. O., & Rachman, I. (2020). Monitoring Arus Dan Waktu Operasional Untuk Menentukan Jadwal Perawatan Motor IPAL Berbasis IoT Di RSMM Jawa Timur. Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.
Dimas, F. A. (2021). Rancang Bangun Sistem Monitoring Daya Pada Motor Listrik 3 Fasa. Undergraduate Thesis, 1–61.