makalah tugas akhir pengembangan dan implementasi SI
Makalah
Tugas Akhir Pengembangan dan Implementasi SI
Internet
of Things Deteksi Suhu Ruangan
Dosen
Pengampu :
Endang
Kurniawan ,MM,M.Kom
Oleh
:
Dyah
Alifia Rahayu
(4117080)
Program
Studi Sistem Informasi Fakultas Saintek
Universitas
Pesantren Tinggi Darul Ulum (UNIPDU)
Kata
Pengantar
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan
Yang Maha Esa, karena dengan karunia Nya penulis dapat menyelesaikan makalah
ini. Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi salah satu tugas pada
mata kuliah “Pengembangan dan Implementasi SI”
Selain
itu makalah ini berisikan informasi mengenai IoT deteksi suhu ruangan. Penulis
sadari bahwa makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Maka dari itu, penulis
mengharapkan kritik, saran serta masukan yang membangun dari para pembaca dan
sebagai motivasi penulis guna penyempurnaan di lain waktu.
Sedikit yang penulis harapkan, semoga makalah
ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya dan menambah pengetahuan pembaca
tentang IoT yang makin berkembang di masa depan. Terima kasih.
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1
Latar
Belakang
Kemajuan
teknologi yang terus berkembang dengan pesat hingga saat ini membuat para
perusahaan yang menyediakan berbagai macam program untuk membantu mengemmbangkan
produk berbasis Internet of Things. Internet of Things
(IoT) merupakan sebuah istilah yang belakangan ini mulai ramai ditemui
namun masih sedikit yang mengerti arti dari istilah ini. Secara
umum Internet of Things dapat diartikan sebagai benda-benda di
sekitar kita yang dapat berkomunikasi antara satu sama lain melalui jaringan
internet. Melalui internet, kita bisa mencari uang hanya dengan duduk di depan
komputer atau laptop. Internet menyediakan tempat tak terbatas bagi para
perusahaan untuk membuka bisnisnya tanpa memiliki sebuah kantor. Nantinya
internet akan menjadi penghubung utama dalam interaksi sedangkan manusia hanya
sebagai pengatur dan pengawas perangkat ini.
Internet
of Things memiliki konsep yang bertujuan untuk memperluas manfaat yang
tersambung dalam koneksi internet secara terus menerus. Sebagai contoh benda
elektronik, bahan pangan dan termasuk benda hidup dan masih banyak lagi. Benda
tersebut dapat ditanamkan sensor yang dibuat selalu aktif dan terhubung secara
luas, baik dengan jaringan lokal maupun dengan jaringan global. Dalam industri,
peralatan-peralatan dapat dirancang untuk memberikan informasi mengenai
kondisinya. Misalnya ada peralatan yang membutuhkan bahan bakar, dan peralatan
tersebut memancarkan informasi status bahakn bakarnya secara periodik ke suatu
peralatan lain melalui jaringan internet.
Dengan
adanya sistem ini, maka kita dengan mudah memantau peralatan-peralatan yang
digunakan dalam kantor kita. Memudahkan pemantauan akan mengindarkan kita dari
situasi suatu mesin tidak berfungsi karena terlambat melakukan pemeliharaan.
Dalam aplikasi dalam rumah tangga, saat kita belok ke halaman depan rumah kita,
garasi langsung membuka. Pada saat garasi membuka, lampu ruangan dan AC akan
langsung menyala.
1.2 Tujuan
Banyak
manfaat yang didapat dari Internet of Things, yang tujuannya untuk
membuat pekerjaan yang kita lakukan menjadi cepat, mudah, dan efisien. Salah
satu contoh manfaat dari Internet of Things ini pada sebuah mobil yang
telah built-in sensor untuk memperingatkan pengemudi ketika tekanan
ban rendah atau kondisi mesin, yang dilengkapi kemampuan untuk mentransfer data
melalui jaringan internet.
Dengan
adanya teknologi Internet of Things ini memang akan memberikan
pendapat pro dan kontra dari berbagai sudut pandang orang di dunia.
Namun Internet of Thingsmenawarkan potensi yang menarik seperti perangkat
rumah yang dapat dikendalikan lewat ponsel pintar dari jarak jauh dan
memberitahukan kondisi yang sedang terjadi di rumah. Internet of
Things menghubungkan tempat-tempat baru – seperti lantai manufaktur, grid
energi, fasilitas kesehatan, dan sistem-transportasi Internet. Ketika sebuah
benda dapat mewakili dirinya sendiri secara digital, dapat dikontrol dari mana
saja. Konektivitas ini berarti lebih banyak data, yang dikumpulkan dari lebih
banyak tempat, dengan lebih banyak cara untuk meningkatkan efisiensi dan
meningkatkan keselamatan dan keamanan. Tentunya Internet of
Things tidak hanya sebatas untuk perangkat rumah saja melainkan dapat
digunakan untuk berbagai keperluan satu dunia mulai dari lingkungan, pangan,
penelitan, kesehatan, tata kota, pekerjaan, dan masih banyak lagi.
Benda-benda
dapat kita tanamkan sensor dan dibuat selalu aktif terhubung secara luas, baik
itu menggunakan internet dengan jaringan lokal maupun global agar menjadi
perangkat Internet of Things yang lebih cerdas dan memudahkan
kehidupan orang banyak. Dengan hal tersebut membuat pengembangan perangkat
Internet of Things menjadi hal yang cukup menarik untuk dilakukan oleh
pengembang. Apalagi kini banyak vendor yang telah memperkenalkan berbagai
dukungan Internet of Things terhadap pengembang.
BAB
II
PEMBAHASAN
2.1
SEJARAH IoT
Internet of Things (IoT),
sebuah istilah yang belakangan ini mulai ramai ditemui namun masih banyak yang
belum mengerti arti dari istilah ini. Sebetulnya hingga saat ini belum ada
definisi standar mengenai Internet of Things, namun secara
singkat Internet of Thingsbisa dibilang adalah di mana benda-benda di
sekitar kita dapat berkomunikasi antara satu sama lain melalui sebuah jaringan
seperti internet.
Ide
awal Internet of Things pertama kali dimunculkan oleh Kevin Ashton
pada tahun 1999 di salah satu presentasinya. Kini banyak perusahaan besar
mulai mendalami Internet of Things sebut saja Intel, Microsoft,
Oracle, dan banyak lainnya.
Banyak
yang memprediksi bahwa Internet of Things adalah “the next big thing”
di dunia teknologi informasi, hal ini karena Internet of
Things menawarkan banyak potensi yang bisa digali. Contoh sederhana
implementasi dari Internet of Things misalnya adalah kulkas yang
dapat memberitahukan kepada pemiliknya via SMS atau email tentang
makanan dan minuman apa saja yang sudah habis dan harus distok lagi.Bagi
pengembang, kini banyak perusahaan yang menyediakan berbagai macam program
untuk membantu pengembang dalam mengembangkan produk berbasis Internet of
Things. Salah satu yang menyediakan program ini adalah Intel dengan IoT Developer Program mereka.
Jika
kita melihat dari bahasa Inggrisnya pengertian dari Internet of
Things adalah internet dari peralatan-peralatan. Dibahasakan lebih mudah
adalah bagaimana koneksi internet dari peralatan-peralatan yang biasa
digunakan.
Dalam
industri, peralatan-peralatan dapat dirancang untuk memberikan informasi
mengenai kondisinya. Misalnya ada peralatan yang membutuhkan bahan bakar, dan
peralatan tersebut memancarkan informasi status bahakn bakarnya secara periodik
ke suatu peralatan lain melalui jaringan internet. Dengan adanya sistem ini,
maka kita dengan mudah memantau peralatan-peralatan yang digunakan dalam kantor
kita. Memudahkan pemantauan akan mengindarkan kita dari situasi suatu mesin
tidak berfungsi karena terlambat melakukan pemeliharaan.
Terkait
dalam aplikasi pada industri di atas, akan banyak dikembangkan sensor-sensor
untuk mengkuantisasi dari status peralatan-peralatan tersebut. Dalam aplikasi
dalam rumah tangga, saat kita belok ke halaman depan rumah kita, garasi
langsung membuka. Pada saat garasi membuka, lampu ruangan dan AC akan langsung
menyala. Saat ini sudah ada konsorsium yang merumuskan standarisasi
komunikasi antar peralatan ini. Dengan adanya standarisasi ini, maka akan
banyak peralatan yang terhubung antara satu dengan yang lain. Pada hakekatnya,
benda Internet atau Internet of Things mengacu pada benda yang dapat
di identifikasikan secara unik sebagai representasi virtual dalam struktur
berbasis Internet. Istilah Internet of Things awalnya disarankan oleh
Kevin Ashton pada tahun 1999 dan mulai popular melalui Auto-ID
Center di MIT berikut publikasi analisa pasar yang
terkait.
Salah
satu wujud dari Intenet of Things yang ajap kali disebutkan, adalah
sistem RFID (radio-frequency identification) yang
menjadi komponen dipersyaratkan. Andaikan semua benda, mahluk maupun insan
dalam kehidupan sehari-hari dapat diidentifikasi secara elektronik, maka mereka
bisa dikelola dan diinventarisasi oleh komputer. RFID (radio-frequency identification),
sebagai tagging dapat juga digunakan teknologi seperti near field
communication, barcode, kode QR dan watermarking digital. Dengan demikian
misalnya, bisnis mungkin tidak lagi kehabisan stok atau menghasilkan
produk-produk limbah, dimana pihak yang terlibat akan tahu lebih
dini produk mana saja yang dibutuhkan dan dikonsumsi. Disisi lain,
kemungkinan atas penyalahgunaan terhadap informasi yang terhimpun juga tidak
boleh diremehkan. Berdasarkan penelitian ABI
Research, pada tahun 2020 diperkirakan akan terdapat lebih
dari 30 miliar perangkat yang terhubung secara nirkabel melalui Internet
of Things.
2.2
Tinjauan Pustaka
Perkembangan teknologi khususnya di bidang
jaringan nirkabel atau wireless network memacu para peneliti untuk mengupas
lebih dalam tentang wireless sensor network. Telah banyak penelitian terdahulu
mengenai kinerja tiap sensor maupun wireless sensor network itu sendiri.
Penelitian terhadap suhu ruangan pun menyatakan standar range yang berbeda –
beda tergantung apa fungsi ruangan tersebut dan kegiatan atau aktivitas yang
terjadi pada ruangan itu. Pada penelitian yang dibahas oleh Nelis Imanningsih
mengenai pengaruh suhu ruangan terhadap kualitas susu bubuk [3] bahwa
penyimpanan susu bubuk kemasan dalam suhu ruang 40 ºC dapat meningkatkan kadar
oksigen sebanyak 200 kali bagi susu yang kemasannya tidak utuh dan hanya 18
kali bagi susu yang kemasannya utuh. Untuk susu bubuk yang disimpan dalam suhu
ruang 25 ºC, hanya mencapai 34 kali untuk susu yang kemasannya tidak utuh, dan
hanya 5 kali bagi susu yang kemasannya utuh.
Berbeda
pula dengan suhu ruangan kamar tidur yang rata – rata berkisar 20 – 25 ºC.
Penelitian juga dilakukan oleh Eky Pratama Halim tentang Rancang Bangun
Aplikasi Pemantauan Suhu Ruang Server Menggunakan Pengendali Mikro Sensor Suhu
[4] membahas bagaimana mewujudkan solusi dari permasalahan eksistensi server
dengan menjaga suhu ruang server secara berkelanjutan melalui sensor suhu LM35
yang terhubung dengan salah satu server pada ruang tersebut. Dikatakan bahwa
sensor suhu LM35 memiliki dimensi yang kecil tetapi memiliki kinerja yang baik
dan menjalankan semua fungsi secara keseluruhan. Kalibrasi sensor suhu LM35
yang telah dilakukan berulang - ulang memastikan suhu yang didapat adalah suhu
yang valid. Keabsahan suhu pada ruang server tergantung dari tata letak sensor
suhu. Range suhu ruangan server menurut The American Society of Heating, Refrigerator,
and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) TC 9.9 merekomendasikan kisaran suhu
untuk pengoperasian peralatan IT adalah 20 - 25 ºC dengan rentang suhu
toleransi 15 - 32 ºC [5].
Wireless
Sensor Network sendiri telah diteliti oleh Nabila Mahastika Priadana pada
penelitian yang berjudul Desain dan Implementasi Wireless Sensor Network Untuk
Smart Home Berbasis SMS Gateway. Pada penelitian tersebut sistem akan
mendeteksi aman atau tidaknya keadaan rumah menggunakan sensor gerak. Sistem
akan mengirimkan trigger kepada user melalui sms gateway jika keadaan rumah
terdeteksi dalam keadaan bahaya atau tidak aman. Penelitian tentang wireless
sensor network juga telah diteliti oleh Azfar’ Aizat bin Mohd Isa pada
penelitian yang berjudul Smart Home Using Wireless Sensor Network and Android
Powered Devices [7]. Pada penelitian ini sistem smart home system berbasis
wireless sensor network dibangun menggunakan Raspberry Pi processor, Cloud
Storage dan Android Powered Device. Raspberry Pi digunakan sebagai server dan telah
diatur agar dapat menjadi access point dan router. Manfaat lain dari Raspberry
Pi yaitu memiliki harga yang lebih terjangkau 4 dan ukuran yang lebih
minimalis. Alat yang digunakan sebagai sensor node adalah XBee yang merupakan
keluaran dari ZigBee dengan menggunakan protokol WIFI 802.11.
Pengguna
pun dapat mengakses sistem dari mana saja dengan cara yang mudah memakai
android. Jika pengguna berada dalam jangkauan area access point, maka pengguna
bisa langsung mengakses server Raspberry Pi. Namun jika pengguna berada diluar
jangkauan access point, pengguna masih bisa mengakses sistem melalui internet
menggunakan teknologi cloud. Di sisi lain, user interface pada android
menggunakan web framework dan dropbox. Jadi sistem pun compatible dengan
berbagai jenis smartphone. Untuk pengembangan lebih lanjut, smart home sistem
dapat diterapkan untuk berbagai macam kegunaan. Smart home system mampu untuk
memonitoring dan mengontrol keadaan rumah. Tentu saja hal ini dapat
meningkatkan keamanan dari penghuni rumah tersebut. Perbedaan dari penelitian
yang dilakukan terletak pada protokol yang digunakan untuk wireless sensor
network. Protokol yang digunakan pada penelitian – penelitan tentang wireless
sensor network sebelumnya adalah protokol WIFI 802.11. Pada penelitian ini,
penulis menggunakan protokol ZigBee 802.15.4 yang telah ditetapkan oleh IEEE
sebagai standar dari protokol komunikasi untuk wireless sensor network.
Berdasarkan
pada jenis sensor suhu yang digunakan yaitu sensor LM35 sesuai dengan
penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, penelitian lebih dikhususkan pada
ruangan dimana manusia melakukan aktivitas pada umumnya seperti ruang kerja,
ruang belajar, ruang kamar tidur, dan sebagainya. Wireless Sensor Network (WSN)
merupakan suatu sistem yang melakukan proses sensing, komputasi dan komunikasi
yang memberikan kemampuan bagi administrator untuk mengukur, mengobservasi, dan
memberikan reaksi terhadap kejadian-kejadian dan fenomena pada lingkungan
tertentu. Teknologi WSN pada dasarnya adalah menggabungkan proses sensing,
pengendalian, dan komunikasi menjadi satu alat yang disebut dengan sensor node.
Perbedaan WSN dengan sistem komunikasi yang lainnya adalah tidak diperlukannya
komunikasi secara langsung dengan Sink Node / Base Station Controller (BSC),
tetapi hanya berhubungan melalui lokal peer dalam jaringan node-nodenya sendiri
dalam berinteraksi dengan fisik lingkungan. Ketika sebuah node akan mengirimkan
data ke BSC, tetapi jarak jangkau transmisi tidak memungkinkan maka node
tersebut mengirimkan data ke node tetangga terdekat untuk dikirimkan lagi ke
node lain yang terdekat dan seterusnya sehingga data akhirnya sampai di BSC.
Kemudian
data tersebut barulah dikirimkan ke sebuah BSC. Pada BSC, data-data dari setiap
aplikasi WSN mengalami proses akusisi data sehingga menghasilkan informasi yang
dapat dikirimkan kepada user melalui berbagai macam jaringan distribusi
informasi baik melalui jaringan nirkabel (wireless) maupun wireland (Ethernet,
WLAN ataupun optic. Sebuah sensor node terdiri dari komponen pengendali
(controller), sensor/actuator, memori, perangkat komunikasi dan catu daya
(power supply). Karena komponen - komponenya tersebut maka sensor node pada WSN
ini disebut juga dengan smart/intelligent sensor.
Sebuah
pengendali akan memproses semua data yang relevan dan berkemampuan untuk
mengeksekusi semua kode - kode, sedangkan beberapa memori digunakan untuk
menyimpan program dan data yang nantinya akan dikirimkan ke controller board
(gateway). Sensor atau actuator merupakan interface terhadap parameter –
parameter fisik dari lingkungan. Perangkat komunikasi digunakan sebagai
peralatan jaringan dalam mengirimkan dan menerima informasi melalui kanal
nirkabel. Power supply digunakan sebagai sumber energi untuk mengaktifkan
komponen - komponen utama yang lainnya. Agar setiap node pada sistem WSN dapat
terhubung satu sama lain, maka dibutuhkan satu sistem komunikasi nirkabel
(wireless communication). Aplikasi nirkabel untuk node - node ini memerlukan
data rate yang kecil, konfigurasi sistem yang sederhana, daya baterai yang
kecil dan bertahun - tahun lamanya, serta beroperasional pada frekuensi bebas lisensi
secara internasional.
Untuk
memenuhi kebutuhan aplikasi nirkabel tersebut, IEEE (Institute of Electrical
and Electronic Engineers) telah mengembangkan sebuah standar baru yaitu IEEE
802.15.4 dan protokol yang termasuk dalam standar tersebut adalah protokol
ZigBee. Nama ZigBee sebenarnya merupakan kependekan dari dua kata yaitu zigzag
dan bee, yang berarti lebah yang terbang dengan perubahan arah. Namun secara
teknik sendiri, ZigBee merupakan sebuah spesifikasi untuk protokol komunikasi
tingkat tinggi yang mengacu pada standar IEEE 802.15.4 yang berhubungan dengan
Wireless Personal Area Networks (WPANs) [9]. ZigBee mempunyai kecepatan
transmisi sekitar 250 Kbps, di mana masih lebih rendah dibandingkan dengan
teknologi jaringan personal lainnya seperti Bluetooth yang mempunyai kecepatan
transmisi hingga 1 Mbps. Sedangkan jarak jangkau ZigBee sekitar 200 meter,
lebih jauh dibandingkan dengan Bluetooth. ZigBee bekerja pada frekuensi 2,4
GHz, 868 MHz dan 915 MHz, dimana ketiga rentang frekuensi ini merupakan rentang
frekuensi yang gratis yaitu 2.4 – 2.4835 GHz, 868 – 870 MHz, dan 902 - 928 MHz.
Setiap lebar frekuensi tersebut dibagi menjadi 16 channel. Secara fungsinya,
setiap node pada komponen ZigBee dapat dijadikan tiga tipe node yaitu
Coordinator, Router, dan End device. Jaringan ZigBee harus mempunyai satu
Coordinator sesuai dengan jenis topologi jaringannya.
Tugas
dari sebuah Coordinator adalah menyeleksi kanal frekuensi yang akan digunakan
oleh jaringan setidaknya satu yang dapat dideteksi secara aktif, memulai
inisialisasi awal pada sistem kerja jaringan, menginjinkan node - node yang
lain untuk melakukan koneksi terhadapnya bergabung dengan jaringan bertugas
untuk menyediakan pesan routing, manajemen keamanan dan pelayanan lainnya.
Tugas dari Router adalah merelay pesan-pesan dari satu node ke node yang
lainnya dan mengijinkan node – node lain untuk melakukan koneksi terhadapnya.
Adapun tugas utama dari sebuah End device adalah mengirimkan dan menerima pesan
serta merasakan data / sensing. Pada End device biasanya catu dayanya berupa
baterai dan ketika tidak mengirimkan atau menerima pesan dapat diset ke sleep
mode untuk menghemat daya. Kelebihan pada jaringan ZigBee ini adalah pada
pengoperasiannya yang sangat mudah, bentuknya kecil, dan membutuhkan daya yang
sangat rendah. Saat ini banyak berbagai macam otomatisasi dan pengendalian yang
lengkap dan terintegrasi menggunakan jaringan ZigBee sebagai standar protokol
komunikasi sistem tersebut. Arduino Uno merupakan papan mikrokontroler yang
dibuat oleh perusahaan Atmel Corporation.
Berbagai
papan Arduino menggunakan tipe ATmega yang berbeda - beda tergantung dari
spesifikasinya. Mikrokontroler yang digunakan pada Arduino Uno sendiri jenis
ATmega328, sebagai otak dari pengendalian sistem alat. Arduino Uno sendiri
merupakan kesatuan perangkat yang terdiri dari berbagai komponen elektronika
dimana penggunaan alat sudah dikemas dalam kesatuan perangkat yang dibuat oleh
pemroduksi untuk di perdagangkan. Arduino dapat digunakan untuk membuat sebuah
sistem atau perangkat fisik menggunakan software dan hardware yang sifatnya
interaktif, yaitu dapat menerima rangsangan dari lingkungan dan merespon balik.
Konsep untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat
alaminya adalah analog dengan dunia digital disebut dengan physical computing.
Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam
desain alat atau proyek - proyek yang menggunakan sensor dan mikrokontroler
untuk menerjemahkan input analog ke dalam sistem software untuk mengontrol
gerakan alat - alat elektro - mekanik. Arduino dikatakan open source karena
sebuah platform dari physical computing. Platform di sini adalah sebuah alat
kombinasi dari hardware dengan bahasa pemrograman dan IDE (Integrated
Development Environment ) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat
berperan untuk menulis program, mengkompilasi menjadi kode biner dan mengupload
ke dalam memori mikrokontroler. Selain itu juga ada banyak modul - modul
pendukung (sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya) untuk bisa disambungkan
dengan Arduino LM35 adalah sensor suhu yang paling banyak digunakan untuk
praktek karena selain harganya cukup murah, LM35 juga bekerja sangat efektif.
Sensor
suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah
besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 adalah
komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor. Komponen yang sangat
mudah digunakan ini mampu mengukur suhu hingga 100 ºC. Dengan tegangan keluaran
yang terskala linear dengan suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 ºC, maka
komponen ini sangat cocok untuk digunakan sebagai bahan eksperimen, atau bahkan
untuk aplikasi - aplikasi seperti termometer ruang digital, mesin pasteurisasi,
atau termometer badan digital.
2.3
Metode Penelitian
Dalam penelitian ini metodologi yang digunakan
yakni metodologi penelitian PPDIOO (Prepare, Plan, Design, Implement, Operate,
Optimize). Tahap pertama dalam penelitian ini adakah fase prepare yang terdiri
dari analisis masalah yaitu dengan melakukan studi literatur mengenai wireless
sensor network untuk mengidentifikasi masalah yang ada serta sistem seperti apa
yang dibutuhkan untuk mengatasi masalah tersebut. Pada fase plan dilakukan
analisis kebutuhan sehingga sistem yang akan dibuat nanti sesuai dengan
kriteria dan kebutuhan yang telah ditetapkan. Pada fase plan juga rencana kerja
disusun agar penelitian dapat terorganisir dengan baik. Tahap selanjutnya
merupakan fase design dimana tahap ini adalah tahap pembuatan alat yang dipakai
dalam penelitian. Dalam tahap ini juga kerangka awal yang berupa diagram
elektronik serta alur kerja sistem disusun sebagai dasar agar sistem dapat
bekerja secara terstruktur. Tahap berikutnya adalah tahap implement.
Tahap
implement merupakan tahap pengaturan setiap hardware dan software yang akan
digunakan, penulisan kode program sesuai dengan alur kerja sistem yang telah
dibuat, serta merangkai alat yang telah dirancang sebelumnya sesuai dengan
kerangka awal yang dibuat pada tahap design. Pada tahap operate alat yang telah
dirancang diuji coba langsung pada objek penelitian mulai dari pengukuran
perbandingan nilai alat yang telah dibuat dengan alat yang telah
terstandarisasi, serta pengujian sistem yang meliputi perubahan suhu ruangan
dan respon alat yang dibuat terhadap perubahan tersebut. Data yang didapatkan
pada tahap ini merupakan data yang menentukan apakah sistem yang dibuat telah menjawab
permasalahan yang dihadapi atau tidak. Tahap optimize dilakukan untuk
meningkatkan performa dari kerja sistem serta penambahan – penambahan komponen
yang diperlukan. Pada penelitian ini topologi yang dipakai adalah topologi star
dengan satu Coordinator dan dua End device.
Pada
Coordinator node, Arduino digunakan sebagai pusat atau otak dari setiap proses
yang terjadi pada sistem. Pada Arduino dipasang sebuah ethernet shield dimana
terdapat slot SD card yang akan digunakan untuk menyimpan datalog sedangkan
waktu dalam datalog yang dibuat oleh Arduino ditentukan oleh RTC. LCD digunakan
untuk menampilkan data yang telah diproses oleh Arduino dan LED berfungsi untuk
memberikan trigger apabila suhu berada diluar batas range yang telah ditentukan.
XBee sendiri digunakan sebagai media komunikasi antar node. Pada End device,
baterai digunakan sebagai catu daya untuk menyediakan sumber energi melalui
breadboard power supply agar node dapat bekerja karena End device dan
Coordinator terhubung secara nirkabel sehigga End device membutuhkan sumber
energi sendiri. Sensor suhu LM35 digunakan sebagai sensor untuk mengambil data
yang akan dikirim dan diteliti pada Coordinator. XBee pada End device berfungsi
sebagai kontroler, memori, dan media komunikasi antar node Terdapat dua jenis
alamat yang digunakan pada topologi ini yaitu PAN (Personal area network) ID
yang mengidentifikasikan alamat dari satu jaringan. Setiap node yang
dikonfigurasi pada jaringan harus memiliki PAN ID yang sama agar dapat
terkoneksi dengan node yang lain dalam jaringan. Jaringan pada penelitian kali
ini menggunakan PAN ID 2906. Selain PAN ID alamat yang digunakan adalah alamat
fisik atau alamat MAC (Media Access Control) dari masing – masing node yang
sudah tertanam pada tiap perangkat keras XBee dari pabrik pembuatan XBee.
Panjang alamat MAC adalah 64 bit. Alamat MAC inilah yang menentukan identitas
tiap node dengan alamat pada masing – masing. Pada coordinator node data – data
dalam jaringan akan dikomputasi oleh Arduino Uno. Suhu pada tiap ruangan akan
ditampilkan oleh modul LCD yang telah diprogram oleh Arduino. Data suhu ruangan
satu akan ditampilkan dengan variabel R1 dan data ruangan dua akan ditampilkan
oleh variabel R2 pada LCD. Besaran suhu yang dipakai adalah celcius (ºC). Berdasarkan
skema desain jaringan yang sudah dijelaskan sebelumnya, maka selanjutnya
dijelaskan tentang alur kerja dari sistem pemantau suhu ruangan yang dibuat
Pemrograman
C berbasis Arduino terbagi menjadi dua bagian yaitu setup dan loop. Pada bagian
setup setiap variabel diinisialisasikan nilainya. Kemudian program memeriksa
status RTC dan SD card. Jika RTC dan SD card tidak ditemukan, program tetap
bisa berjalan hanya saja data yang diperoleh tidak akan tersimpan dalam
datalog. Pada bagian loop adalah bagian dimana setiap proses menangkap data /
capturing berlangsung. Coordinator node akan menunggu inputan dari End device
dan kemudian memproses data tersebut. Pengiriman data dari End Device ke
Coordinator dilakukan tiap detik agar dapat dipastikan bahwa sistem berjalan
secara real time.
Data tetap dikirim tiap detik meskipun suhu
berada pada range normal dikarenakan sama halnya seperti keterangan waktu, suhu
merupakan faktor yang perlu untuk diketahui saat nilai berada pada range normal
ataupun nilai berada diluar range yang ditentukan. Hanya saja sistem akan
memberikan trigger ketika suhu berada diluar range normal. Coordinator akan
membandingkan alamat dari pengirim dengan alamat yang telah ditentukan saat
inisialisasi awal sebagai alamat node End device pada ruangan satu atau alamat
node End device pada ruangan dua. Setelah melakukan sensing, program akan
memeriksa apakah suhu berada dalam range normal atau tidak yaitu diantara 20 –
25 º C. Jika suhu berada pada range normal, maka program akan langsung menampilkan
nilai suhu di LCD dan menyimpan data suhu pada SD card. Jika suhu kurang dari
sama dengan 20 ºC, maka lampu LED akan mati yang menandakan suhu ruangan
terlalu dingin dan AC harus dalam keadaan OFF. Jika suhu lebih dari sama dengan
25 ºC, maka sebaliknya LED akan menyala yang menandakan suhu ruangan terlalu
panas dan AC harus dalam keadaan ON agar suhu kembali pada range normal. Pada
inisialisasi awal lampu LED dalam keadaan nyala sampai suhu ruangan kurang dari
sama dengan 20 ºC. Setiap pemrosesan data yang berlangsung akan disimpan pada
memori SD card yang telah diinisialisasi di awal program jika sistem
mengindikasi ketersediaan SD card. Data disimpan sesuai dengan timestamp yang
diatur oleh Real Time Clock (RTC). Tahap pemrosesan data berlangsung selama
setiap node masih mendapatkan sumber energi. Pada end device, sumber energi
yang dipakai yaitu baterai 9V sehingga menghemat energi yang dikeluarkan. Jika
sumber energi pada end device habis, sistem tidak akan terganggu.
Hanya
ruangan dimana node tersebut berada tidak bisa mengirim data suhu ruangan
tersebut tetapi ruangan yang lain masih bisa beroperasi dengan baik. Pada node
coordinator tidak bisa mengandalkan baterai sebagai sumber energi dikarenakan
node coordinator adalah pusat dari sistem yang berlangsung. Seluruh sistem akan
mati dan tidak berfungsi apabila coordinator node kehabisan energi. Oleh karena
itu coordinator node dengan mikrokontroler Arduino Uno membutuhkan sumber
energi dengan aliran listrik yang konstan sehingga sistem dapat terus berjalan
dengan baik.
2.4 Hasil dan Pembahasan
Berdasarkan perancangan yang telah dibuat pada
fase design, penelitian dilanjutkan dengan fase implement. Hal pertama yang
harus dilakukan pada tahap ini adalah mengatur peran dari setiap node baik Coordinator
maupun End device menggunakan software X-CTU. Pada coordinator kita memilih
function set dengan ZigBee coordinator API dan memasukan nilai PAN ID yaitu
2906. Hal yang sama dilakukan pada tiap end device yaitu memasukan nilai PAN ID
dengan 2906. Namun untuk function set yang dipilih adalah ZigBee end device
API. Pada end device juga diatur pin mana yang akan menerima data sensing serta
interval waktu tiap berapa lama data sensing akan dikirim ke coordinator. Pin
yang akan memproses data sensing adalah pin 0 menggunakan mode ADC dengan
interval waktu setiap 1 detik. Setelah melakukan pengaturan peran pada masing –
masing node. XBee dipasang pada tempatnya serta Coordinator dan End device
dirangkai sesuai dengan kerangka dasar.
Setelah semua hardware dipersiapkan,
selanjutnya adalah proses pembuatan kode program yang akan ditanam pada Arduino
Uno sebagai Coordinator node. Program dibuat dengan menggunakan Arduino IDE.
Program dibuat sesuai dengan alur kerja sistem yang digambarkan oleh flowchart
pada Gambar 7. Untuk setiap pemrosesan data sensor, data yang dikirim oleh End
device menggunakan format API frame dengan tipe I/O data sample RX indicator.
Bagian setup adalah bagian yang hanya akan
diproses satu kali yaitu saat Arduino pertama kali dinyalakan. Pada bagian ini
proses – proses dimulai serta pengecekan RTC dan SD Card. Jika RTC dan SD Card
tidak ditemukan program hanya akan memberikan pemberitahuan pada serial monitor
namun tidak akan menghentikan jalannya program karena sistem tetap data bekerja
hanya saja tidak dapat membuat datalog.
Setelah
selesai pada bagian setup selanjutnya adalah bagian loop. Loop adalah bagian
yang akan dieksekusi terus menerus selama Arduino masih mendeteksi ketersediaan
energi listrik. Pada tahap inilah data sensor akan diproses. Dimulai dengan
pengecekan panjang data yang ditransmisikan oleh End device. Data yang
ditransmisikan merupakan API frame dengan jenis ZigBee I/O data sample RX
indicator. Panjang API frame ini adalah 21 byte dengan delimiter atau kode yang
menunjukan identitas API frame adalah 7E. Jika terdapat data dengan panjang 21
byte dengan start delimiter 0x7E, maka data itu merupakan data sensor. Ketika
diidentifikasi sebuah data sensor, maka yang harus diketahui pertama kali
adalah alamat pengirim. Pada API frame ZigBee IO data sample RX indicator,
alamat pengirim terdapat pada byte ke 4 sampai 11. Oleh karena itu byte yang
tidak terpakai yaitu byte 1 sampai 3 harus dibuang dulu agar bisa dilakukan
pemrosesan lanjut pada byte 4 sampai 11 untuk menemukan alamat pengirim.
Pada
tahap selanjutnya program mengambil nilai data sensing yang ada pada byte ke 19
dan 20. Data tersebut yang kemudian dikalkulasi dengan untuk mendapatkan data
suhu ruangan. Suhu ruangan kemudian ditampilkan oleh LCD dan ditulis pada datalog.
Jika nilai suhu ruangan kurang dari sama dengan 20, maka program mengirim
trigger untuk mematikan lampu LED sesuai dengan ruangan yang mempunyai nilai
tersebut. Tetapi jika nilai suhu lebih dari sama dengan 25, maka program akan
menyalakan LED tersebut. Setelah pembuatan hardware dan software selesai,
kemudian sistem dapat dirangkai dan dioperasikan. Baterai 9V dihubungkan pada
End device dan Coordinator dihubungkan dengan komputer atau laptop menggunakan
kabel USB AM to BM untuk memulai kerja sistem.
Setelah
kode program disusun dan masing – masing node dirangkai, penelitian dilanjutkan
dengan tahap operate yaitu pengujian sistem. Pengujian yang dilakukan pada
penelitian kali ini adalah pengujian ketepatan suhu. Pengujian dilakukan selama
satu hari kerja yaitu dari pukul 08.00 pagi sampai pukul 20.00 malam. Pengujian
dilakukan pada ruangan kelas dimana biasanya mahasiswa melakukam kegiatan
belajar mengajar. Terdapat dua node End device yang akan diuji yaitu node
pertama diletakkan pada ruangan yang dipakai khusus untuk penelitian sehingga
ruangan diatur dengan nilai suhu 16 ºC serta ruangan dikosongkan selama waktu
penelitian. Ruangan kedua merupakan ruangan kelas aktif atau ruangan kelas yang
dipakai untuk kegiatan belajar mahasiswa dan nilai suhu dari AC pada ruangan
kedua random sesuai kebutuhan pemakai ruangan kelas tersebut.
Metode
pengambilan data yang dipakai pada penelitian ini adalah penelitian kuantitatif
dengan menggunakan range waktu pengecekan suhu adalah setiap dua jam mulai dari
pukul 08.00 sampai 20.00. Setelah dilakukan pengujian dan pengambilan data,
nilai dari data tersebut terekam. Berdasarkan hasil pengujian, maka dapat
disimpulkan bahwa sistem dapat bekerja dengan baik sesuai dengan perubahan suhu
yang terjadi. Ruangan satu yaitu ruangan yang kosong selama pengujian dengan
kondisi AC menyala menunjukkan perbedaan yang cukup signifikan sedangkan pada
ruangan dua, suhu terlihat lebih stabil dikarenakan pada ruangan dua dilakukan
kegiatan belajar mengajar seperti biasanya. Pada pengujian ini juga simulasi
dilakukan untuk uji coba fungsi controlling dari sistem yang telah dibuat.
Simulasi controlling pada pengujian ini diwakilkan oleh LED dan AC dimatikan
atau dinyalakan secara manual berdasarkan nyala dari lampu LED tersebut.
Terlihat pada pukul 12.00 – 14.00 suhu pada ruangan satu mencapai < 20 ºC
sehingga lampu LED ruangan satu mati secara otomatis dan AC pada ruangan satu
pun dimatikan secara manual. Setelah itu suhu kembali normal pada range yang
telah ditentukan. Hasil penelitian suhu pun disimpan dalam datalog agar dapat
diteliti lebih lanjut.
BAB
III
PENUTUP
3.1 Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pengujian
yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa Wireless Sensor
Network dapat bekerja secara efektif dalam membangun sistem pemantau suhu
ruangan secara terpusat dimana suhu tiap ruangan dapat dilihat pada titik pusat
yang ditentukan. Sistem dapat menjaga nilai suhu pada range yang ditentukan
dengan memanfaatkan air conditioner sebagai pengontrol suhu ruangan. Sensor
suhu yang digunakan yaitu sensor LM35 juga bekerja dengan baik menggunakan
rumus yang telah ditentukan sehingga keluaran dari sistem sesuai dengan nilai
suhu yang sebenarnya.
Data yang terekam pada sistem disimpan dalam
sebuah memori SD card sehingga dapat dilihat kapanpun untuk diteliti.
Pengembangan yang dapat dilakukan untuk penelitian lebih lanjut adalah dengan
menambahkan fungsi routing dengan topologi yang berbeda sehingga dapat
memperluas jangkauan area dari sistem. End device dibuat dengan menggunakan
fitur sleep mode agar daya yang digunakan pada baterai lebih sedikit sehingga
menambah masa hidup dari sebuah End device. Untuk sensor suhu dapat menggunakan
sensor dengan kalibrasi yang lebih tinggi sehingga menghasilkan nilai yang
lebih akurat. Keluaran dari sistem dapat dilihat melalui jaringan internet
sehingga dapat menjadi dasar dari pengembangan Internet of Things (IOT)
Daftar
pustaka
Komentar
Posting Komentar