Smart Home: Smart tandon air dan pompa monitoring dengan IoT

Eko Setyo Purwanto dan Benfano Soewito

Saat ini, energi listrik merupakan salah satu energi yang sangat dibutuhkan dan banyak digunakan, terutama untuk peralatan elektronik yang ada seperti komputer, laptop, printer dan proyektor merupakan alat-alat yang menggunakan energi listrik di kantor. Sedangkan untuk alat-alat elektronik yang menggunakan energi listrik di rumah diantaranya: televisi, mesin cuci, rice cooker, pompa air, dan sebagainya. Pada dasarnya energi listrik merupakan sumber daya yang dihasilkan dari minyak bumi dan juga batu bara. Sumber daya untuk energi listrik sendiri telah dikembangkan dan dapat dihasilkan melalui sumber panas matahari yang dikonversi menjadi listrik sehingga dapat digunakan, akan tetapi implementasinya masih sangat sedikit.

Di wilayah DKI Jakarta sendiri penggunaan energi listrik sangat besar, salah satunya adalah untuk kebutuhan pompa air. Gedung-gedung perkantoran yang ada di Jakarta saat ini sudah menggunakan mesin pompa air yang jumlahnya sangat banyak. Selain itu, mayoritas rumah-rumah yang ada di Jakarta sudah memiliki pompa air sendiri yang bertujuan untuk mendapatkan air tanah yang dapat digunakan dan menyimpannya ke dalam sebuah tangki yang diletakkan di atas rumah. Air tanah yang digunakan di rumah-rumah biasanya dipergunakan untuk keperluan dapur dan kamar mandi. Akan tetapi beberapa rumah yang menggunakan pompa air belum menggunakan alat yang berfungsi untuk mengatur penggunaan energi listrik pada pompa air tersebut. Sehingga biaya yang dikeluarkan untuk energi listrik menjadi meningkat.

Di daerah perkotaan, suplai air bersih yang bersih tampaknya lumayan sulit didapatkan jika tidak memiliki pompa air di rumah. Salah satu alasannya adalah sumber air yang terbatas akan tetapi penggunanya banyak. Selain itu, kendala terbesar adalah pompa air yang digunakan membutuhkan daya listrik yang besar untuk beroperasi. Untuk itu diperlukan cara untuk menghemat penggunaan listrik pada pompa air tersebut atau diperlukan sebuah cara yang bertujuan untuk menghemat penggunaan energi listrik sehingga biaya yang dikeluarkan pun menjadi berkurang.

Riset dan pengembangan dalam penghematan energi listrik terus dilakukan hingga saat ini. Beberapa penelitian terkait penghematan energi listrik telah dilakukan sebelumnya. Penelitian yang dilakukan oleh (Kapanski et al., 2020) tentang optimisasi biaya listrik melalui penggunaan tangki penampung air. Penelitian tersebut membahas terkait metode yang digunakan untuk melakukan efisiensi energi listrik yang digunakan untuk mengangkat air dari dalam tanah, hal ini dikarenakan terjadi ketidakseimbangan konsumsi air yang berpotensi meningkatnya energi listrik yang digunakan oleh pompa air pada tarikan daya pertama kali pompa air tersebut dinyalakan. Dengan adanya tangki air yang menjadi tempat penyimpanan tentunya dapat mengurangi konsumsi energi listrik yang digunakan hingga lebih dari 10% dibanding menyalakan pompa air setiap akan digunakan (Kapanski et al., 2020).

Penelitian sejenis juga dilakukan oleh (Atmam et al., 2017) dimana dalam penelitian tersebut inverter digunakan pada motor induksi satu phasa dengan tujuan untuk melakukan penghematan energi listrik. Hasil dari penelitian tersebut menunjukkan daya motor induksi yang dioperasikan tanpa menggunakan inverter sebesar 0,610 kW dengan energi listrik sebesar 0,603 KWh. Sedangkan daya motor induksi yang menggunakan inverter sebesar 0,376 kW dengan energi listrik sebesar 0,396 KWh. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa konsumsi energi listrik yang dihasilkan dari motor induksi yang menggunakan inverter lebih rendah sebesar 0,207 KWh dibanding motor induksi yang tidak menggunakan inverter sehingga mampu melakukan penghematan pengeluaran untuk biaya energi listrik sebesar 34,32% per bulan.

Dari hasil studi literatur terkait penghematan energi listrik berdasarkan beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, maka kami mempunyai ide untuk merancang system untuk melakukan penghematan energi listrik yang digunakan dalam penggunaan pompa air di rumah dengan mengembangkan Internet of Things (IoT) untuk mengukur ketinggian sisa air dalam tangki sehingga pengguna dapat melakukan penghematan sumber energi listrik yang digunakan untuk menghidupkan pompa air. Dalam rancangan ini kami mengajukan sebuah cara untuk melakukan penghematan energi listrik melalui penggunaan sensor yang diintegrasikan dengan microcontroller dan smartphone sehingga pengguna dapat melakukan monitoring terhadap sisa air yang dimiliki dalam tangki dan dapat mengontrol pompa air secara otomatis sehingga penggunaan energi listrik dapat lebih hemat dan efisien.

Gambar 1. Architecture of Smart Home Monitoring – Tandon air – Pompa air

Gambaran umum dari Smart Home Monitoring (SHM) untuk mengatur pompa dan monitor tandon dapat dilihat pada Gambar 1. Dalam perancangan ini, microcontroller Wemos D1 menjadi pengendali dari sistem penghematan energi listrik berbasis Internet of Things (IoT) yang dikembangkan. Secara garis besar, tangki air akan diberikan dua buah sensor yaitu ultrasonic sensor dan water level sensor yang bertugas untuk mengukur ketinggian air yang tersisa serta memberikan batas minimal dan maksimal untuk pompa air bekerja. Ketika pompa air bekerja, sensor-sensor yang ada akan terus melakukan monitoring hingga target dari ketinggian air yang ditentukan tercapai. Setelah itu, jika sensor mendeteksi ketinggian air sesuai dengan target yang telah ditentukan maka sensor akan mengirimkan data tersebut ke microcontroller Wemos D1 kemudian data tersebut dikirimkan dan disimpan ke dalam Blynk cloud and database.

Dikarenakan target ketinggian air sudah tercapai, maka microcontroller Wemos D1 memberikan kontrol terhadap relay untuk memutuskan arus listrik ke pompa air agar pompa tersebut berhenti bekerja. Data sisa ketinggian air yang disimpan dalam Blynk cloud and database dapat dilihat secara real-time oleh pengguna melalui aplikasi mobile yang telah dibuat. Sensor yang ada dalam tangki air akan terus memonitor sisa ketinggian air yang ada, jika air berada dalam kondisi kurang dari batas minimal air yang tersisa, maka sensor akan mengirimkan data tersebut ke microcontroller Wemos D1 dan pompa akan segera bekerja untuk mengisi kembali tangki air tersebut.

Reference:

Atmam, A., Zondra, E., & . Z. (2017). Analisis Penggunaan Energi Listrik Pada Motor Induksi Satu Phasa Dengan Menggunakan Inverter. SainETIn, 1(2), 1–8. https://doi.org/10.31849/sainetin.v1i2.207

Kapanski, A., Hruntovich, N., Bakhur, S., Markaryants, L., & Dolomanyak, L. (2020). Optimize the cost of paying for electricity in the water supply system by using accumulating tanks. E3S Web of Conferences, 178. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017801065