MAKALAH IoT tema Kualitas Udara
MAKALAH
PENGEMBANGAN DAN IMPLEMENTASI SI
Di Ajukan Untuk Memenuhi Tugas
Ujian Akhir Semester
Mata Kuliah Pengembangan Dan Implementasi Sistem
Informasi
Dosen Pembimbing : Endang Kurniawan, S.Kom, M.M, M.Kom
Disusun Oleh :
Setya Ning Martandhani 4117023
PRODI SISTEM INFORMASI
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS PESANTREN TINGGI DARUL ‘ULUM JOMBANG
2019
KATA PENGANTAR
Segala
puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah
melimpahkan rahmat, hidayah serta pertolongannya sehingga penulis dapat menyelesaikan
tugas mata kuliah Pengembangan dan Implementasi SI pada semester keempat ini. Sholawat dan
salam semoga tetap tercurahkan kepada pembawa risalah Allah
SWT, yakni
Nabi Muhammad SAW.
Makalah
ini merupakan pemenuhan dari tugas ujian akhir
semester mata
kuliah Pengembangan dan Implementasi SI. Namun makalah ini diharapkan dapat
dijadikan sebagai referensi dalam masalah serupa yang dapat
digunakan olek khalayak umum dan pengembangan ilmu pengetahuan didalamnya.
Makalah ini
memuat tema tentang IoT Kualitas Udara sebagai
salah satu tugas ujian akhir semester mata kuliah Pengembangan dan Implementasi
Sistem Informasi.
Penulis juga
mengucapkan terima kasih kepada Bapak Endang
Kurniawan, S.Kom, M.M, M.Kom., selaku Dosen mata kuliah Pengembangan dan Implementasi Sistem Informasi
dan teman-teman yang telah banyak membantu penyusun agar dapat menyelesaikan
makalah ini dengan sebaik-baiknya.
Semoga
makalah ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas kepada pembaca. Walaupun
makalah ini memiliki kekurangan. Penyusun mohon untuk saran dan kritiknya agar
makalah ini dapat menjadi lebih baik. Terima kasih.
Jombang, 06 Juli 2019
Penulis
1. LATAR BELAKANG
Kemajuan
teknologi yang terus berkembang dengan pesat hingga saat ini membuat para
perusahaan yang menyediakan berbagai macam program untuk membantu mengembangkan
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.
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.
2. STUDI LITERATUR
Penelitian ini membahas tentang prototipe alat pendeteksi kualitas
udara di dalam ruangan dengan menggunakan mikrokontoler Wemos dan sensor MQ135
yang terhubung dengan platform IoT sebagai sistem monitoring dan notifikasi.
Modul sensor MQ135 sebagai detektor kualitas udara, mengirimkan sinyal input
untuk diproses oleh mikrokontroler Wemos board. Modul wifi yang terdapat pada
Wemos board mengirimkan nilai yang terbaca oleh sensor ke platform IoT
Thingspeak yang merekam data logging dalam bentuk grafik. Dalam hal ini,
Thingspeak berfungsi sebagai bagian dari sistem monitoring. Sedangkan sebagai
sistem notifikasi digunakan platform IoT Blynk apps. Blynk apps terhubung
secara tidak langsung ke prototipe alat pendeteksi kualitas udara melalui
internet. Nilai yang terbaca dari sensor diproses sesuai program dan jika memenuhi
level sensor yang ditentukan maka sistem memberikan notifikasi kepada user
melalui Blynk apps. Sistem ini berpotensi untuk digunakan sebagai sistem
pemantauan kualitas udara di dalam ruangan untuk meningkatkan kesadaran tentang
pentingnya kualitas udara yang sehat.
Keywords : Sistem Monitoring,
Notifikasi, Kualitas Udara, Sensor, IoT
3.
METODOLOGI
PENYUSUNAN LAPORAN
Penelitian ini mengacu pada model prototipe dengan tahapan seperti
pada Gambar 1. Penelitian ini dimulai dengan proses komunikasi (comunication)
untuk menentukan tujuan dan perencanaan cepat (quick plan) untuk
mengidentifikasi kebutuhan dan pemodelan (modeling quick design) dari
sistem yang dirancang. Tahap selanjutnya adalah konstruksi prototipe (construction
of prototype) yang terkait dengan perakitan perangkat keras dan
pemrograman. Setelah perangkat keras dan program selesai dibuat, maka tahap
berikutnya adalah menyajikan sistem untuk dievaluasi (deployment delivery
and feedback) oleh calon pengguna untuk mendapatkan masukan mengenai sistem
yang dibuat dan untuk pengembangan selanjutnya.
Gambar 1 Model
Prototipe
Variabel yang diamati adalah level kualitas udara dengan parameter
zat-zat seperti Ammonia (NH3), Nitrogen Oxcide (NOX), Alcohol,
Benzena, Carbon Monoxide (CO), dan Carbon Dioxcide (CO2)
yang terkandung dalam udara di dalam ruangan. Sedangkan teknik pengumpulan data
dilakukan dengan melakukan studi literatur, eksperimen, pengujian
fungsionalitas alat, pengujian pengukuran nilai kualitas udara dan menyimpulkan
hasil secara keseluruhan.
4.
HASIL LAPORAN
1.
Desain
dan Implementasi Sistem
Gambar 2 menjelaskan blok diagram yang menunjukkan korelasi
antara bagian di dalam sistem monitoring kualitas udara dan dijelaskan
sebagai berikut :
a. Input yang di deteksi oleh sensor yaitu gas Ammonia (NH3),
Nitrogen Oxcide (NOX), Alcohol, Benzena, Carbon
Monoxide (CO), dan Carbon Dioxcide (CO2).
b. Sensor kualitas udara jenis MQ135 adalah sensor yang
digunakan dan terhubung dengan mikrokontroler Wemos board.
c.
Input
yang terbaca dari sensor diproses di dalam mikrokontroler dan modul wifi yang
terdapat pada Wemos board mengirimkan informasi ke internet.
d.
Thingspeak
sebagai platform IoT merekam data
dari sensor di channel yang telah ditentukan dan memberikan output berupa
grafik.
e.
Blynk
Apps memberikan notifikasi kepada
user malalui smartphone jika kualitas udara mengalami peningkatan pada level
yang signifikan.
Gambar 2 Blok Diagram Sistem
Gambar
3 menjelaskan mengenai prototipe perangkat keras maupun komponen yang
terkoneksi ke IoT :
a. Sensor
kualitas udara MQ135 dalam kondisi aktif untuk mendeteksi gas untuk mendeteksi
gas seperti Ammonia (NH3), Nitrogen Oxcide (NOX), Alcohol,
Benzena, Carbon Monoxide (CO), dan Carbon Dioxcide (CO2)
yang terkandung dalam udara.
b. Sensor
kualitas udara (MQ135) terhubung ke Wemos board. Hasil deteksi
sensor dikirimkan ke Wemos board mikrokontroler dan diproses sesuai
dengan program yang ada.
c. Wemos board memiliki modul
wifi, mengirimkan hasil deteksi ke cloud.
d. Hasil deteksi sensor dikirimkan
ke platform IoT. Blynk merupakan aplikasi yang berfungsi untuk
memberikan notifikasi mengenai level kualitas udara yang terdeteksi oleh sensor.
e. Thingspeak merupakan platform yang dapat menampilkan hasil
deteksi sensor secara real-time dalam bentuk grafik.
f. Data
pada Blynk apps dan Thingspeak dapat diakses melalui smartphone dan
komputer. Secara khusus Blynk apps dapat diaksses oleh user melalui
smartphone. Informasi dari Blynk apps berisi push notification kepada
user jika kualitas udara mengalami peningkatan ke level yang berbahaya.
Sedangkan Thingspeak yang dapat diakses melalui komputer maupun
smartphone, berfungsi sebagai sistem monitoring yang merekam nilai
deteksi sensor. Melalui kedua platform tersebut, user dapat mengetahui
perubahan kualitas udara yang terjadi secara real-time.
g.
User
dapat menerima notifikasi mengenai level kualitas udara dari Blynk Apps
yang telah terinstal pada smartphone dan mengetahui data monitoring kualitas
udara, dengan mengakses thingspeak.com.
Gambar
3 Sistem monitoring dan notifikasi kualitas udara berbasis IoT
Komponen
komponen yang digunakan dalam sistem dijelaskan sebagai berikut :
a.
Sensor
kualitas udara (MQ135)
Sensor MQ135 dapat
mendeteksi zat atau gas berbahaya seperti Ammonia (NH3), Nitrogen
Oxcide (NOX), Alcohol, Benzena, Carbon Monoxide (CO),
dan Carbon Dioxcide (CO2).
b.
Wemos
board mikrokontroler
Mikrokontroler
pada dasarnya adalah sebuah komputer chip tunggal (single chip).
Komponen utama pada mikrokontroler yaitu memori (RAM/ROM), Central
Processing Unit (CPU), jalur Input/Output (I/O), timer, dan interrupt
controller. Mikrokontroler yang digunakan adalah Wemos board yang
mirip dengan Arduino Uno namun memiliki tambahan modul wifi built-in.
Modul wifi tersebut akan mengirimkan hasil deteksi dari sensor ke internet. Software
yang digunakan untuk memprogram Wemos board adalah Arduino
Integrated Development Environment (IDE), yang merupakan sarana bagi programmer
untuk menulis program komputer yang berisi instruksi dalam bahasa C dan
kemudian di upload ke board mikrokontroler.
c.
Internet
of Things
Internet of
Things mengacu pada objek-objek unik
yang dapat diidentifikasi dan direpresentasikan secara virtual ke dalam
struktur Internet. Tujuan dari IoT adalah untuk memungkinkan segala
sesuatu terhubung kapan saja, di mana saja, dengan apa pun dan siapa pun yang
idealnya menggunakan jalur/jaringan apa pun dan layanan apa pun. Dalam
penelitian ini objek yaitu detector kualitas udara yang terhubung dengan dua platform
IoT yaitu Thingspeak dan Blynk.
d. Thingspeak
adalah platform IoT yang dapat
mengumpulkan dan menyimpan data pada cloud dan mengembangkan aplikasi IoT.
Data dari sensor dapat dikirimkan ke Thingspeak dari Arduino, Raspberry
Pi, BeagleBone Black, dan hardware lainnya. Untuk dapat menggunakan platform Thingspeak,
user perlu membuat akun dan menentukan channel pada akun tersebut. Platform
Thingspeak akan memberikan API key yang kemudian diatur di dalam
progam mikrokontoler, agar dapat melakukan fungsi pengiriman data dari sensor
ke Thingspeak.
e. Blynk
adalah Platform aplikasi
dengan IoS dan Android yang dapat mengontrol Arduino, Raspberry Pi dan
sejenisnya melalui internet. Blynk didesain untuk IoT dan dapat
mengontrol hardware secara remote, dapat menampilkan sensor data,
menyimpan data, memvisualiasikan data. Blynk perlu di install dan
di setting agar dapat memberikan notifikasi kepada user. Blynk terintegrasi
dengan kode program pada mikrokontoler lewat Blynk id yang didapatkan
ketika membuat akun di Blynk. Penggunaan aplikasi Blynk dalam
peneltian ini adalah untuk menampilkan notifikasi melalui smartphone Android.
f. Smartphone
Smartphone digunakan untuk menampilkan
notifikasi dari Blynk apps dan juga dapat digunakan untuk mengakses
channel Thingspeak. User dapat menggunakan smartphone dengan
sistem operasi IoS maupun Android. Prototipe dalam penelitian ini menggunakan
Android smartphone sebagai media untuk melihat notifikasi yang
dikirimkan kepada user.
2.
Pengujian
Sistem
Hasil pengujian fungsi
dari sistem ditunjukkan oleh Tabel 1. Pengujian terkait dengan fungsionalitas
setiap komponen sebagai bagian dari sistem. Pengujian dilakukan dengan
memberikan gas di sekitar area sensor MQ135. Dalam pengujian ini, contoh gas
yang digunakan yaitu cairan Alkohol yang dituangkan pada permukaan kain yang
menghasilkan gas alkohol, dan didekatkan pada area sensor. Sensor mendeteksi
konsentrasi gas dan program pada Wemos board, mencocokkan dengan level
kualitas udara yang telah diatur pada program sesuai dengan nilai yang terbaca
oleh sensor.
Tabel 1. Pengujian
Fungsionalitas Sistem
Komponen
|
Kondisi
|
Proses pengujian Fungsi
|
Hasil
|
Sensor kualitas udara MQ135
|
Detektor aktif dan sensor dalam kondisi stand by
|
Memberikan cairan alkohol atau mendekatkan asap di sekitar sensor MQ135
|
Sensor MQ135 dapat mendeteksi adanya peningkatan level alkohol, CO atau
CO2
|
Wemos board Mikrokontroler
|
Detektor aktif
dan mikrokontroler terhubung dengan sensor MQ135
|
Input analog
dari sensor MQ135 diproses oleh mikrokontroler dan menghasilkan input analog
yang dikirimkan ke mikrokontroler
|
Wemos board
menerima input sinyal dari sensor dan memproses sinyal tersebut
|
Blynk
|
Blynk terinstal pada smartphone dan dalam kondisi aktif
|
Menguji
jika nilai yang dikirim dari sensor dapat diteruskan ke Blynk
|
Blynk dapat menerima pesan notifikasi mengenai kualitas udara
|
Thingspeak
|
Thingspeak memiliki
channel untuk merekam data kualitas udara yang terbaca oleh sensor MQ135
|
Menguji
jika nilai sensor dapat terekam di chanel Thingspeak
|
Thingspeak dapat
menerima data dari sensor dan ditampilkan pada grafik
|
Gambar 4 menunjukkan
nilai analog yang terdeteksi oleh MQ135. Setiap titik adalah nilai yang
terdeteksi secara real-time. Skenario pengujian dilakukan dengan
mengaktifkan alat dan menempatkannya di dalam ruangan. Proses selanjutnya yaitu
mengamati nilai yang ditampilkan di platform IoT Thingspeak.
Nilai analog dari sensor yang terekam di Thingspeak diambil secara
random pada periode waktu tertentu, sebagai sample data untuk mengetahui berapa
rata-rata nilai analog yang terekam oleh sensor. Berdasarkan log data hasil
pengujian dari Thingspeak dengan waktu pemantauan 20 menit, didapati
bahwa nilai analog sensor berkisar pada 356 hingga 531. Rata-rata nilai analog
sensor, dapat dihitung dengan menjumlahkan semua nilai analog dibagi dengan
jumlah data. Dari pengujian ini, total penjumlahan nilai analog adalah 11254
dengan jumlah data 23. Sehingga didapatkan nilai analog rata-rata adalah 489,3.
Gambar 4 Grafik monitoring pada
Thingspeak
Gambar 5 Notifikasi dari Blynk
Apps
Program
di mikrokontoler diatur pada tiga level deteksi kualitas udara yaitu level normal
air, medium polluted dan highly polluted. Level normal air
berada pada nilai analog kurang dari 400. Level medium polluted berada
pada kisaran nilai 400 hingga 800. Sedangkan level highly polluted pada
kisaran nilai analog diatas 800 hingga 1023. Dari sample hasil perhitungan yang
dibahas sebelumnya, rata-rata nilai analog adalah 489,3. Hasil tersebut
mengindikasikan bahwa level kualitas udara pada waktu pengujian tersebut
dilakukan, berada pada level medium polluted sehingga terdapat
notifikasi yang dikirimkan ke smartphone user melalui Blynk apps.
Gambar
5 menujukkan push notification Blynk apps yang diterima oleh smartphone.
Pesan berupa peringatan bahwa level kualitas udara yang terdeteksi oleh sensor
berada pada level medium dengan jangkauan nilai analog 400 hingga 800. Nilai
analog yang dapat dibaca oleh sensor berada pada 0 hingga 1023 yang kemudian
direpresentasikan oleh sensor ke dalam nilai tegangan 0 hingga 5 Volt.
Pembacaan nilai oleh sensor dalam penelitian ini menggunakan nilai analog yang
dibagai pada tiga level deteksi kualitas udara.
5.
KESIMPULAN
Dari hasil
penelitian yang dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1.
Prototipe
alat detektor kualitas udara dibangun dengan menggunakan mikrokontroler Wemos board,
sensor kualitas udara MQ135 dan terhubung dengan platform IoT Blynk dan
Thingspeak.
2. Blynk apps terhubung dengan Wemos dan MQ135 melalui internet dan
dapat mengirimkan push notification ke smartphone user mengenai level
kualitas udara dalam ruangan yang terdeteksi.
3. Thingspeak dapat melakukan fungsi monitoring dan
menampilkan grafik mengenai kualitas udara yang terdeteksi oleh sensor MQ135
secara real-time
4. Berdasarkan scenario pengujian
yang dilakukan dengan menempatkan alat detektor kualitas udara di dalam sebuah
ruangan selama 20 menit, didapati bahwa rata-rata level kualitas udara dalam
ruangan tersebut menunjukan nilai analog 489,3 dimana ruangan tersebut
terindikasi memiliki polusi udara tingkat menengah.
5. Sistem monitoring dan notifikasi
kualitas udara dapat berfungsi sesuai dengan tujuan, dan berpotensi digunakan
pada ruangan yang membutuhkan pemantauan kualitas udara untuk dapat
meningkatkan kesadaran tentang pentingnya kualitas udara yang sehat.
DAFTAR PUSTAKA
1. World Health Organization., 2010, “WHO Guidelines For Indoor Air
Quality: Selected Pollutant”, Copenagen Denmark. [Online]. Available: https://bit.ly/2l7Kiny.
2. J. Waworundeng, “Implementasi Sensor dan Mikrokontroler sebagai
Detektor Kualitas Udara, Proceedings Seminar Multi Disiplin Ilmu Volume 1, 25
November 2017 pp 27. [Online]. Available: https://bit.ly/2sXrKtD.
3. L. Fitria, R.A Wulandari, E. Hermawati, dan D. Susanna., “Kualitas
Udara Dalam Ruang Perpustakaan Universitas X Ditinjau Dari Kualitas Biologi,
Fisik, dan Kimiawi”., Journal Makara, Kesehatan Vol. 12 NO.2 Desember 2008, pp
76-82. [Online]. Available: https://bit.ly/2sSMLGP.
4. C.S. Candrasari dan J. Mukono, “Hubungan Kualitas Udara Dalam Ruang
Dengan Keluhan Penghuni Lembaga Pemasyarakatan Kelas IIA Kebupaten Sidoarjo”.
Jurnal Kesehatan Lingkungan Vol. 7 No. 1 Juli 2013: 21-25. [Online]. Available:
https://bit.ly/2LMyW3A
5. A.S. Suparman dan S.Yazid, “Purwarupa Sistem Pemantauan Kualitas
Udara Secara Daring”., Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknik,
Universitas Widyatama, Open Journal System, Vol 1 No. 3 2014. [Online].
Available: https://bit.ly/2l2H3h4.
6. Y. Fikri, Sumardi, dan B. Setiyono., “Sistem Monitoring Kualitas
Udara Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535 dengan Komunikasi Protokol TCP/IP”.
Jurnal Transient, Vol.2, No.3, September 2013. ISSN:2302-9927, pp. 644.
[Online]. Available: https://bit.ly/2MlWNIv
7. A.S.R Sujatmoko, J. Waworundeng, dan A.K Wahyudi., “Rancang Bangun
Detektor Asap Rokok menggunakan SMS Gateway untuk Asrama Crystal di Universitas
Klabat”, Proceeding KNS&I 2015, Bali pp. 460-465. [Online]. Available: https://bit.ly/2MpnmN4.
8. K. K Khedo and V. Chikhooreeah., “Low-Cost Energy-Efficient Air
Quality Monitoring System Using Wireless Sensor Network”, Creative Commons
Attribution 3.0 License, 2017. [Online]. Available: https://bit.ly/2HI235O.
9. Waworundeng, L.D Irawan, dan C.A Pangalila., “Implementasi Sensor
PIR sebagai Pendeteksi Gerakan untuk Sistem Keamanan Rumah menggunakan Platform
IoT, Cogito Smart Journal vol 3 no. 2 2017 pp. 153- 163. [Online]. Available: https://bit.ly/2HEXiJZ
10. R.S. Pressman and B.R. Maxim, Software Engineering, New York,
McGraw-Hill Education, 2015.
12. J. Iovine., 2004, “PIC Robotics - A beginner’s guide to Robotics
Projects using the PIC Micro”, McGraw Hill, New York.
14. M. McRoberts., 2010., Beginning Arduino, Springer, New York.
15. Q.F. Hassan., Internet of Things A to Z, 2018., Willey-IEEE Press.
16. O. Vermesan, P. Friess., 2013., Internet of Things: Converging
Technologies for Smart Environments and Integrated Ecosystems, River Publisher.
Komentar
Posting Komentar