PEMODELAN MONITORING PEMAKAIAN DAN PENGHEMATAN ENERGI ...62).pdf · kampanye hemat listrik yang...

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014) ISSN: 2089-9813

Yogyakarta, 15 Maret 2014

529

PEMODELAN MONITORING PEMAKAIAN DAN PENGHEMATAN ENERGI

LISTRIK DENGAN TEKNOLOGI JARINGAN SENSOR NIRKABEL

Banu Santoso1, I Wayan Mustika

2, Sri Suning Kusumawardani

3

1,2,3 Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi UGM

Jl. Grafika 2 Fakultas Teknik Yogyakarta 55281, Indonesia

E-mail: [email protected], wmustika@ ugm.ac.id2, [email protected]

3

ABSTRAK

Sering dijumpai beberapa alat listrik yang masih tetap hidup walaupun tidak dipakai, selain suatu pemborosan

juga memperpendek umur pakai alat-alat listrik. Oleh karena itu diperlukan pengontrolan otomatisasi terhadap

pengoperasian alat-alat listrik dengan menempatkan penyebaran beberapa sensor dan actuator yang berfungsi

sebagai pengindra dan monitoring kapan alat-alat listrik tersebut beroperasi serta dapat dikontrol dari setiap

node. Pengembangan sistem ini berbasis Wireless Sensor and Actuator Network (WSAN) dengan metode

Scheduling saat transmisi data dari node-node sensor ke node koordinator dan Scheduling pada setiap masing-

masing node dengan pengaturan di module RealTime Clock (RTC) untuk penjadwalan kapan perangkat alat-alat

listrik bisa diaktifkan atau dinonaktifkan. Dengan metode ini bermanfaat bagi masyarakat pengguna listrik pada

umumnya dalam monitoring dan pengontrol penghematan energi listrik secara terus menerus serta bermanfaat

juga bagi petugas PLN dalam akurasi pembacaan KWH Meter. Hasil monitoring tersebut akan memberikan

informasi tentang pemakaian tagihan listrik kepada pengguna melalui Short Message Service (SMS) gateway.

Sehingga pengguna dapat dengan mudah memahami pola penggunaan listrik dan menyesuaikan kebiasaan

perilaku dalam penggunaan listrik untuk mengurangi konsumsi dan biaya energi listrik.

It is often encountered that some of electrical appliances are still on although it is not used. It can waste the

energy and shorten the lifespan of these appliances. Therefore, it is necessary to make a system that can monitor

the operation of these appliances automatically. The system distributes some sensors and actuators that serve as

sensing tool and can be controlled from any node. The development of this system based on Wireless Sensor and

Actuator Networks ( WSAN ) with scheduling method and Real Time Clock module setting for scheduling when

the electrical appliances can be turned on or off. This method can save the energy and also beneficial for PLN

officers to read the KWH meter accurately. The monitoring results will provide information about the use of

electricity bills to the user via Short Message Service ( SMS ) gateway . So that users can easily understand the

usage patterns of electric and adjust behavioral habits in the use of electricity to reduce electricity consumption

and energy costs .

Kata Kunci: WSAN, Scheduling, RTC, SMS Gateway

1. PENDAHULUAN

Kenaikan Tarif Dasar Listrik (TDL) tahun 2013

(“PLN,” 2013) telah ditetapkan Pemerintah per

tanggal 1 Januari 2013 untuk pelanggan diatas 1300

VA dari seluruh golongan tarif. Hal ini

menyebabkan banyaknya pelanggan rumah tangga

maupun industri mengeluhkan akan kenaikan TDL

tersebut. Kalangan industri mengkhawatirkan akan

terjadi lonjakan biaya produksi, pengurangan / PHK

karyawan bahkan akan tutup produksi bila tidak bisa

menaikkan harga jual barang yang diproduksi,

sedangkan bagi pelanggan rumah tangga juga terjadi

kepanikan akan kenaikan TDL tersebut. Selain itu,

harga kebutuhan pokok dan penambahan biaya

hidup semakin meningkat. Oleh karena itu,

kampanye hemat listrik yang telah dicanangkan oleh

Pemerintah perlu dilakukan evaluasi baik di

kalangan instansi pemerintah maupun masyarakat.

Masih banyaknya penerangan lampu, AC, televisi

dan fasilitas lain yang membutuhkan daya listrik di

berbagai tempat sering digunakan secara berlebihan

(“ListrikIndonesia,” 2013). Akhirnya terjadi

pembengkakan biaya operasional atau tagihan listrik

yang melonjak sebagai akibat pemborosan daya

listrik. Semua itu perlu adanya sinergi antara

pemerintah dan masyarakat dalam mensukseskan

kampanye hemat listrik.

Pelanggan juga mengeluhkan akan kesalahan-

kesalahan dari pencatatan KWH meteran listrik yang

dilakukan oleh petugas PLN, sehingga merasa

dirugikan karena harus membayar tagihan listrik

yang lebih. Hal ini disebabkan masih manualnya

dalam input data pembacaan KWH meter oleh

petugas PLN, sehingga akurasi pembacaan KWH

meter menjadi tidak valid, akibatnya tagihan listrik

pelanggan tidak sesuai dengan kebutuhan listrik

yang dialami pelanggan setiap bulannya.

Hal-hal di atas menimbulkan tantangan yaitu

bagaimana mengontrol otomatisasi terhadap

pengoperasian alat-alat listrik dengan menempatkan

penyebaran beberapa sensor dan actuator yang

berfungsi sebagai pengindra dan memonitor kapan

alat-alat listrik tersebut beroperasi serta dapat di

kontrol dari jarak jauh dengan

mengimplementasikan teknologi wireless sensor and

actuator network (WSAN).



530

Manfaatnya yang dirasakan selain bagi

masyarakat pengguna listrik dalam memonitor dan

pengontrol penghematan energi listrik secara terus

menerus, juga bagi petugas PLN dalam akurasi

pembacaan KWH Meter. Hasil monitoring tersebut

akan memberikan informasi tentang pemakaian

tagihan listrik kepada pengguna melalui perangkat

bergerak. Melalui pesan singkat tersebut pengguna

dapat dengan mudah memahami pola penggunaan

listrik dan menyesuaikan kebiasaan perilaku dalam

penggunaan listrik untuk mengurangi konsumsi dan

biaya energi listrik.

2. TINJAUAN PUSTAKA

Penelitian dilakukan oleh (Pensas & Vanhala,

2010), melakukan penelitian dengan menggunakan

protokol EPIS (Efficient Protocol for Intelligent

Spaces) untuk menangani interkoneksi dan

interoperabilitas sensor/ actuator agar lebih dinamis

dalam penerapannya di rumah pintar. Penelitian ini

menjelaskan tentang arsitektur implementasi

middleware pada sebuah sistem Wireless Sensor

Network (WSN) yang diintegrasikan dengan sistem

yang menggunakan koneksi kabel.

Penelitian yang dilakukan oleh (Erwin, 2010),

melakukan penelitian dengan merancang Home

Automation System (HAS) untuk mengontrol

peralatan listrik khususnya pencahayaan dan suhu,

dengan menganalisis posisi (tinggi/ jarak) node

sensor terhadap packet loss dan konsumsi arus pada

node sensor. Kondisi node sensor yang lebih dekat

dengan gateway memiliki konsumsi arus yang cukup

besar dibandingkan dengan node sensor lainnya, hal

ini dikarenakan menerima beban kerja lebih berat

dari node sensor lainnya yaitu mengambil data

sensing, menerima data dari node tetangganya

berupa data sensing node lain serta mengirimkan ke

gateway. Dari hasil penelitian yang dilakukan

didapatkan kesimpulan bahwa posisi dan jarak

sensor sangat berpengaruh pada penerimaan data

sensing yang berkaitan dengan kualitas jaringan dan

untuk mencegah packet loss. Sedangkan jumlah hop

juga dibatasi untuk menghemat penggunaan energi

baterai sehingga umur pemantauan bisa lebih lama

serta memperpendek delay time.

Penelitian yang dilakukan oleh (Pensas,

Valtonen, & Vanhala, 2011), melakukan penelitian

dengan menggunakan metode Location Based

Latency Control (LBLC) untuk mengurangi

konsumsi energi jaringan WSN dengan

mengoptimalkan trade-off latensi-energi di smart

home. Metode ini menggunakan informasi

keberadaan lokasi pengguna di suatu ruangan yang

merupakan input kontrol latensi jaringan. Hasil

penelitian menunjukkan kehadiran pengguna di

lingkungan smart home atau di suatu ruangan

mempengaruhi efisiensi konsumsi energi jaringan

WSN. Penghematan energi relatif berbeda pada

setiap node di suatu ruangan, hal ini dikarenakan

kebiasaan perilaku pengguna menghabiskan

sebagian besar waktu di suatu ruangan. Dari hasil

penelitian yang dilakukan didapatkan kesimpulan

bahwa metode LBLC dapat mengefisiensikan energi

dengan mengoptimalkan sensor jaringan di

lingkungan smart home. Metode ini lebih khusus

mengumpulkan informasi lokasi dari jaringan atau

eksternal di luar jaringan yang dapat digunakan

untuk mengoptimalkan daya konsumsi jaringan

sensor.

Penelitian yang dilakukan oleh (Islam, Shen, &

Wang, 2012), melakukan survei penelitian dengan

menguraikan permasalahan yang berkaitan dengan

keamanan, privasi serta solusi standar yang

digunakan untuk menangani berbagai serangan dan

ancaman pada jaringan sensor nirkabel di

lingkungan smart home. Permasalahan yang menarik

untuk penelitian di masa depan, khususnya bagi

menangani masalah privasi dan pertimbangan

hukum lainnya mengenai data pribadi. Di sisi lain,

Algoritme kriptografi tradisional yang kompleks

(misalnya, kriptografi kunci public) yang tampaknya

efektif menangani masalah-masalah keamanan,

tetapi tidak cocok untuk sensor dengan daya dan

kemampuan komputasi yang lebih rendah. Dengan

demikian, penelitian di masa depan dalam arah ini

dapat mengembangkan protokol baru yang mampu

dan efektif dalam memecahkan sebagian besar

masalah keamanan dan privasi.

Penelitian yang dilakukan oleh (Huiyong,

Jingyang, & Min, 2013), melakukan penelitian

dengan mengintegrasikan WSN dan pelayanan robot

(sebagai mobile node) menjadi aplikasi smart home.

Integrasi sistem WSN dan robot di smart home

memiliki dua manfaat. Pertama, pelayanan robot

dapat dianggap sebagai mobile node yang

memberikan informasi sensor tambahan untuk

meningkatkan konektivitas dan mengumpulkan

informasi dari node sensor statis. Kemudian yang

kedua, WSN dapat dianggap sebagai perpanjangan

dari kemampuan sensoris dari robot dan dapat

menyediakan lingkungan yang cerdas untuk robot.

Pada penelitian ini menjelaskan arsitektur dan

pelaksanaan lingkungan pintar dengan WSN dan

pelayanan robot, dimana server rumah bertindak

sebagai kolaborator cerdas antara pelayanan robot

(mobile node) dan lingkungan. Tujuan dari proyek

penelitian ini adalah untuk menunjukkan kegunaan

dari pelayanan robot dalam kehidupan sehari-hari

dengan membangun lingkungan cerdas untuk

pelayanan robot. Upaya ini diharapkan untuk

memungkinkan manusia untuk fokus pada tugas-

tugas penting dan membebaskan diri dari tugas

sehari-hari yang tidak menyenangkan dengan

bantuan pelayanan robot.

Berdasarkan penelitian-penelitian sebelumnya

ada beberapa cara yang dilakukan untuk

menciptakan lingkungan smart home dalam

monitoring pemakaian dan penghematan energi

listrik. Wireless Sensor and Actuator Network

(WSAN), Module Xbee Pro dan Mikrokontroler



531

Arduino Uno menjadi salah satu alternatif yang

digunakan dalam menciptakan lingkungan smart

home.

2.1 Wireless Sensor Network

Wireless Sensor Network (WSN) merupakan

suatu set perangkat terdistribusi yang mandiri (node)

yang saling berhubungan secara wireless dan

kooperatif menggunakan sensor untuk memantau

fisik atau kondisi lingkungan seperti suhu, suara,

getaran, tekanan, dan gerakan atau kontaminan pada

parameter kontrol tertentu.

Perkembangan WSN bermula dari kebutuhan di

bidang militer seperti memonitor pada saat perang di

medan perang, namun perkembangan WSN

sekarang telah banyak digunakan untuk kemudahan

masyarakat sipil, mencakup pengontrolan dan

monitoring proses dalam industri, kesehatan, kondisi

lingkungan, smart home dan pengaturan traffic light.

Penambahan beberapa node sensor pada WSN

dilengkapi dengan radio transceiver, microcontroller

kecil dan baterai. Ukuran node sensor relatif kecil

bisa mencapai ukuran kotak korek api hingga

seukuran debu. Aplikasi dan pemanfaatan dari WSN

pada umumnya, banyak digunakan untuk

monitoring, tracking dan controlling.

Pada area monitoring, node sensor WSN

disebarkan secara merata di suatu area atau daerah

untuk mengamati suatu anomali pada fenomena

tertentu. Ketika node sensor mendeteksi anomali

pada fenomena tersebut diantaranya panas, gerakan,

suara, getaran, medan elektronik dan lain-lain pada

area atau daerah yang di monitoring akan dilaporkan

ke salah satu base stations atau sink untuk

selanjutnya dilakukan aksi-aksi tertentu seperti

pengendalian sistem dengan actuator melalui

microcontroller, pengiriman pesan melalui internet

atau perangkat bergerak dan lain-lain.

Aplikasi WSN pada pengawasan lingkungan

(environmental monitoring) cenderung digunakan

pada pengamatan gejala-gejala alam yang memiliki

mode periodik aktif dan lebih singkat. Gambar 1

menjelaskan tentang model wireless sensor network

(WSN) (Dargie, Poellabauer, & Wiley InterScience

(Online service), 2010).

Gambar 1. Wireless Sensor Network

Beberapa karakteristik yang terdapat pada

wireless sensor network antara lain: (Karl, 2007)

a. Resource energi yang terbatas, sehingga

perlu di manage dalam mengkonsumsi

energinya;

b. topologi jaringan yang bersifat dinamis

dengan menyesuaikan kondisi node;

c. biaya produksi yang rendah dengan

perawatan dan penyebaran node yang

mudah;

d. kemampuan untuk di kontrol dan

memonitor;

e. penyebaran node dalam skala besar;

f. komunikasi data yang bersifat antar hop

atau broadcast.

Keuntungan dalam penggunaan Wireless Sensor

Network (WSN) dibandingkan wired sensor

diantaranya adalah : (Dargie et al., 2010)

a. Bersifat Simpel, praktis atau ringkas karena

tidak perlu ada instalasi kabel yang rumit

(wireless) dan dalam kondisi geografi

tertentu sangat menguntungkan dibanding

wireless sensor network (WSN).

b. Sensor menjadi bersifat mobile, artinya

pada suatu saat dimungkinkan untuk

memindahkan sensor untuk mendapat

pengukuran yang lebih tepat tanpa harus

khawatir mengubah desain ruangan maupun

susunan kabel ruangan.

Sedangkan kerugian dalam penggunaan WSN

dibandingkan wired sensor diantaranya adalah :

(Dargie et al., 2010)

a. Beban atau Load yang lebih tinggi

dibanding wired sensor, menjadikan data

rate WSN menjadi lebih rendah.

b. Semakin banyak sensor semakin besar

collision domain, menjadikan sisi

keamanan WSN menjadi semakin rendah,

dan transfer rate WSN semakin menurun

lagi.

c. Adanya maintenance rutin untuk mengganti

baterai yang telah habis pada WSN.

2.2 Zigbee

Dalam pengoperasian Zigbee (ZigBee, 2013)

terletak pada Layer dua OSI (Open System

Interconnection) dengan menggunakan standar

komunikasi wireless IEEE 802.15.4. Zigbee

merupakan salah satu dari protokol-protokol pada

WPAN (Wireless Personal Area Networks) yang

menggunakan gelombang radio (RF). Protokol ini

bekerja pada data rate yang rendah, baterai yang bisa

tahan lama dan koneksi jaringan yang aman. Suatu

device yang menggunakan protokol ini, dapat

terhubung dengan baik pada radius maksimal

sepuluh meter sampai seratus meter dalam kondisi

line-of-sight dan dengan data rate sebesar 250 Kbit/s

dengan alat lainnya. Gambar 2 berikut ini adalah

contoh produk module Xbee yang mendukung

protokol Zigbee atau standar IEEE 802.15.4.

Perangkat Zigbee dapat di konfigurasi menjadi

tiga jenis radio, diantaranya adalah: (Faludi, 2010)



532

a. Koordinator Zigbee, yakni node Zigbee

yang bertanggung jawab untuk membentuk

jaringan, membagi-bagikan alamat dan

mengelola fungsi lainnya dalam

mendefinisikan jaringan. Bahwa setiap

jaringan Zigbee selalu memiliki perangkat

koordinator tunggal, dan tidak memiliki

lebih dari satu.

Gambar 2. Module Xbee (Faludi, 2010)

b. Router Zigbee, yakni node Zigbee yang

memiliki fitur lengkap. Hal ini dapat

bergabung dengan jaringan yang ada,

mengirim data, menerima data, dan

mengarahkan data. Node ini bertindak

sebagai perantara antara node yang satu ke

node yang lain yang terhubung terlalu jauh

untuk menyampaikan data. Dalam sebuah

jaringan memiliki beberapa node radio

router Zigbee yang selalu dihidupkan

sepanjang waktu.

c. End Device Zigbee, yakni node Zigbee

yang berfungsi untuk menyampaikan

informasi kepada node koordinator maupun

router. Node ini tidak dapat me-relay data

dari perangkat lain dan memiliki mode

sleep untuk menghemat energi baterai.

Dalam sebuah jaringan bisa memiliki

beberapa node End device.

ZigBee memiliki empat topologi jaringan yaitu

topologi Pair, Star, Mesh dan Cluster tree, yang

diilustrasikan pada Gambar 3 (Faludi, 2010):

a. Topologi Pair

Jaringan sederhana terdiri dari dua radio

atau node. Salah satu node harus menjadi

koordinator sehingga jaringan dapat

dibentuk. Sedangkan yang lain dapat di

konfigurasi sebagai router atau End device.

b. Topologi Star

Pengaturan jaringan ini cukup sederhana.

Sebuah node koordinator diletakkan di

pusat dari topologi Star dan terhubung ke

masing-masing node End device. Setiap

pesan dalam sistem harus melalui node

koordinator. Setiap node End device tidak

berkomunikasi secara langsung.

c. Topologi Mesh

Konfigurasi Mesh meletakkan node router

di samping node koordinator. Node

koordinator bertindak sebagai pengelola

jaringan, dan dapat me-route pesan.

Berbagai node End device dapat diletakkan

pada setiap node router atau node

koordinator.

Gambar 3. Topologi Pair, Star, Mesh, dan

Cluster tree WSN (Faludi, 2010)

d. Topologi Cluster tree

Tata letak topologi jaringan ini, node

router bertindak sebagai backbone dan

node End device membentuk suatu

Cluster di setiap node router. Topologi

ini tidak jauh berbeda dengan konfigurasi

Mesh.

2.3 Arduino Uno

Arduino (Arduino, 2013a) adalah sebuah board

mikrokontroler yang berbasis ATmega328. Arduino

memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat

digunakan sebagai output PWM, 6 analog input,

crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power,

kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu

men-support mikrokontroler; dapat dikoneksikan

dengan komputer menggunakan kabel USB. Gambar

4 berikut ini adalah bentuk fisik Mikrokontroler

Arduino Uno.

Gambar 4. Microcontroller Arduino Uno

Arduino memiliki kelebihan tersendiri dibanding

board mikrokontroler yang lain selain bersifat open

source, arduino juga mempunyai bahasa

pemrogramannya sendiri yang berupa bahasa C.



533

Software ini dapat diunduh melalui (Arduino,

2013b) dengan berbagai versi, untuk kemudian

disesuaikan dengan sistem operasi pada komputer.

Gambar 5 berikut ini merupakan software arduino

yang digunakan untuk memudahkan pengontrolan

pada Arduino.

Gambar 5. Software Arduino IDE

Selain itu dalam board arduino sendiri sudah

terdapat loader yang berupa USB sehingga

memudahkan ketika memprogram mikrokontroler di

dalam arduino. Sedangkan pada kebanyakan board

mikrokontroler yang lain yang masih membutuhkan

rangkaian loader terpisah untuk memasukkan

program ketika memprogram mikrokontroler. Port

USB tersebut selain untuk loader ketika

memprogram, bisa juga difungsikan sebagai port

komunikasi serial.

3. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Bahan Penelitian

Semua bahan dan materi yang ada pada

penelitian desain sistem wireless sensor and

actuator network (WSAN) untuk monitoring

pemakaian energi listrik & penghematan energi ini

merupakan suatu model perancangan yang akan

bermanfaat bagi masyarakat pengguna listrik serta

bermanfaat juga bagi petugas PLN dalam akurasi

pembacaan KWH Meter.

3.2 Alat Penelitian

Aplikasi smart home membutuhkan banyak

komponen Perangkat Keras dan Lunak khusus.

Komponen tersebut harus digabungkan sehingga

dapat menghasilkan fungsi yang diinginkan.

Perangkat tersebut akan terpasang di lapangan,

server dan client.

3.2.1 Perangkat Keras di Lapangan

a. Sensor Cahaya, berfungsi mendeteksi

perubahan cahaya dari sumber cahaya,

pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang

mengenai benda atau ruangan.

b. KWH Meter, berfungsi monitoring

pemakaian tarif listrik PLN.

c. Sensor Suhu, berfungsi Mendeteksi gejala

perubahan panas/ temperatur/ suhu pada

suatu dimensi benda atau dimensi ruang

tertentu

d. Sensor Kelembapan, berfungsi mendeteksi

kelembapan udara suatu ruangan.

e. Sensor Gerak Passive Infra Red (PIR),

berfungsi mendeteksi perubahan gerak

mekanis, seperti perpindahan atau

pergeseran atau posisi gerakan tubuh

manusia.

f. Xbee Pro Module dan Shield, berfungsi

penghubung antara node-node sensor

menuju node koordinator.

g. Arduino, berfungsi sebagai mikrokontroler

atau processor yang diletakkan pada setiap

node-node sensor dan koordinator.

h. GSM/ GPRS Shield for Arduino, berfungsi

memberikan message SMS atau Call ke

mobile client.

i. Ethernet Shield for Arduino, berfungsi

menyediakan akses gateway internet atau

intranet berupa IP Address di node

Koordinator.

j. Relay Shield for Arduino, berfungsi

mengaktifkan dan menonaktifkan perangkat

listrik di setiap node.

3.2.2 Perangkat Lunak di Lapangan

a. Software Arduino IDE 1.0.5-r2, berfungsi

untuk memudahkan pengontrolan pada

Arduino dan beberapa Shield for Arduino. b. Software X-CTU, berfungsi untuk

konfigurasi module Xbee sebagai

Koordinator, Router atau End Device.

3.2.3 Perangkat Keras di Server

a. Switch Hub, berfungsi menghubungkan

server ke jaringan Wireless Sensor and

Actuator Network (WSAN) melalui

Ethernet Shield for Arduino.

b. Komputer PC, berfungsi sebagai komputer

server

3.2.4 Perangkat Lunak di Server

a. OS Windows, berfungsi sebagai sistem

operasi menggunakan platform windows di

Komputer PC Server. b. PHP dan MySQL, berfungsi sebagai web

programming dan database server. 3.2.5 Perangkat Keras di Client

a. Mobile Client (Handphone), berfungsi

sebagai penerima message SMS berupa



534

nilai sensor yang dikirim melalui GSM/

GPRS Shield for Arduino secara periodik.

b. Laptop/ Notebook, berfungsi untuk

mengakses web browser di client.

3.2.6 Perangkat Lunak di Client

a. Web Browser, berfungsi untuk mengakses

website di server di Notebook atau di

mobile client yang support web browser.

b. OS Windows, berfungsi sebagai sistem

operasi menggunakan platform windows di

Laptop/ Notebook.

3.3 Jalan Penelitian

Jalan penelitian yang dilakukan meliputi

pembuatan model desain sistem monitoring

pemakaian dan penghematan energi berbasis

wireless sensor and actuator network (WSAN)

dengan metode Scheduling saat transmisi data dari

node-node sensor ke node koordinator dan

Scheduling pada setiap masing-masing node dengan

pengaturan di module Real Time Clock (RTC) untuk

penjadwalan kapan perangkat alat-alat listrik bisa

diaktifkan atau dinon-aktifkan.

4. ANALISIS DAN PERANCANGAN

4.1 Analisis Masalah dan Kebutuhan Sistem

Pemakaian listrik bagi pengguna masih belum

ada pengawasan sehingga besar kemungkinan terjadi

pemborosan pemakaian energi listrik dan biaya

pemakaian listrik menjadi bengkak baik di pengguna

tarif rumah tangga, industri, bisnis, sosial dan

pemerintah. Untuk mengatasi permasalahan tersebut,

maka diperlukan sebuah sistem yang dapat

melakukan control terhadap pemakaian dan

penghematan energi listrik.

Sistem yang digunakan menerapkan teknologi

Wireless Sensor and Actuator Network (WSAN),

dengan melakukan penyebaran sensor dan actuator

pada berbagai perangkat listrik yang bersifat

wireless (protokol Zigbee/ standar IEEE 802.15.4) di

lingkungan smart-home. Metode penelitian ini

menggunakan Scheduling Node dengan berdasarkan

pengaturan nilai waktu Real Time Clock (RTC),

maka perangkat alat-alat listrik bisa di aktifkan atau

di non-aktifkan sesuai nilai waktu yang diberikan.

Sedangkan metode Scheduling transmisi data dari

node-node End Device ke Koordinator berdasarkan

nilai waktu RTC, maka akan mengurangi terjadi

collision data. Sehingga data setiap node berhasil

diperoleh dari node End Device ke Koordinator

tanpa terjadi kehilangan data.

4.2 Perancangan Basis Data

Seluruh informasi data sensor dan actuator di

lingkungan smart home akan ditampilkan pada

antarmuka web dan disimpan dalam sebuah basis

data MySQL. Perancangan basis data merupakan

proses awal yang sangat penting, karena berisi

informasi data sensor dan actuator yang akan

disampaikan kepada pengguna.

MySQL digunakan sebagai database sedangkan

PHP sebagai bahasa pemrograman dalam desain

antarmuka sistem untuk proses pembacaan data

sensor dan actuator di suatu ruangan dan men-

kontrol perangkat alat listrik. Pada Gambar 6 dapat

dilihat beberapa fitur dan interaksi yang dapat

dilakukan pengguna untuk aplikasi web ini.

Gambar 6. Usecase perancangan web

Flowchart pada Gambar 7 menunjukkan cara

kerja sistem saat menggunakan metode Scheduling

Node berdasarkan nilai waktu Real Time Clock

(RTC). Di saat nilai waktu RTC menunjukkan jam

18.00 sampai dengan jam 5.30 maka perangkat alat

listrik berupa Lampu Taman, Lampu Ruangan dan

Air Conditioner (AC/ Pendingin Ruangan) akan

menyala dengan diaktifkannya Relay dalam kondisi

ON (Aktuator ON). Sedangkan di luar waktu jam

18.00 sampai dengan jam 5.30, maka perangkat alat

listrik berupa Lampu Taman, Lampu Ruangan dan

Air Conditioner (AC/ Pendingin Ruangan) akan

padam dengan mengaktifkan Relay dalam kondisi

OFF (Aktuator OFF).

Gambar 7. Flowchart Scheduling Node

Sedangkan pada Gambar 8 menunjukkan cara

kerja sistem saat menggunakan metode Scheduling

Transmisi data dari node-node End Device ke

Koordinator berdasarkan nilai waktu RTC, maka



535

akan mengurangi terjadi collision data. Node End

Device ID pertama akan men-transmisi paket data

pada detik pertama menuju node Koordinator,

Sedangkan Node End Device ID kedua akan men-

transmisi paket data pada detik kedua menuju node

Koordinator. Begitupun node End Device ID ketiga

dan keempat menyesuaikan nilai waktu RTC saat

transmisi paket data ke node Koordinator. Saat men-

transmisi data diperlukan sinkronisasi nilai waktu

diantara masing node End Device dan Koordinator.

Gambar 8. Flowchart Scheduling Transmisi Paket

Data

4.3 Perancangan Antarmuka

Pada Gambar 9 dapat di lihat rancangan dari

tampilan antarmuka Login untuk user.

Gambar 9. Tampilan Login Web

Perancangan interface web ini menggunakan PHP 5

dan CSS 3. Untuk layout dasar interface web ini

terdiri dari header, menu, isi, Chart dan footer.

Untuk bagian Isi menampilkan nilai dari sensor di

setiap node-node End Device dan pembacaan Nilai

pemakaian KWH Meter Listrik. Sedangkan bagian

Chart, menampilkan grafik nilai-nilai sensor dan

pemakaian KWH Meter Listrik. Layout tampilan

web ditunjukkan pada Gambar 10.

Gambar 10. Layout Dasar Antarmuka Web

4.4 Rancangan dan Cara Kerja Sistem

Secara keseluruhan sistem dapat digambarkan

seperti pada Gambar 11. Dari blok diagram tersebut

menunjukkan sketsa perangkat keras pendukung

sistem. Pada sistem menggunakan sekumpulan

node-node sensor dan actuator yang tersebar dengan

diletakkan pada beberapa ruangan atau perangkat

listrik sehingga dapat men-sensing atau memonitor

kondisi suatu ruangan atau mengendalikan perangkat

listrik di suatu rumah. Hasil data pembacaan dari

beberapa sensor tersebut akan diteruskan oleh modul

Xbee sampai ke Koordinator dan dilanjutkan ke

server untuk diolah nilai data sensor dan actuator

dengan menyimpan data ke database MySQL.

Setelah itu PHP Programming Web akan

menampilkan data dari MySQL ke web browser.

Sehingga bisa di akses melalui Smart Phone, Tablet

dan Komputer.



536

Gambar 11. Arsitektur Sistem

5. KESIMPULAN

Pada pokok bahasan II, telah diuraikan mengenai

beberapa hasil penelitian yang dapat dijadikan

referensi penelitian dan telah dipublikasikan melalui

jurnal internasional. Diharapkan penelitian ini dapat

mengembangkan perancangan desain sistem untuk


listrik dengan penyebaran sensor dan actuator di

setiap perangkat listrik suatu ruangan (indoor dan

outdoor) pemilik rumah yang berbasis Wireless

Sensor and Actuator Network (WSAN) dengan

menggunakan metode Scheduling Node dan

Scheduling transmisi data. Bagi petugas penyedia

listrik atau Perusahaan Listrik Negara (PLN) dapat

dengan mudah memperoleh kevalidasian proses

pembacaan KWH Meter di lapangan.

Manfaat hasil akhir penelitian yang akan

dilakukan dapat memberikan solusi untuk


listrik dan memberi informasi tentang status keadaan

di suatu ruangan indoor atau outdoor kepada

pengguna dalam bentuk Short Message Service

(SMS) dan via web secara periodik yang berguna

bagi masyarakat dan dapat berupa rekomendasi yang

nantinya dapat berguna untuk perbaikan proses

pembacaan KWH Meter bagi perusahaan penyedia

listrik yaitu PT PLN (Persero) di masa mendatang.

DAFTAR PUSTAKA

Arduino. (2013a, May 24). Arduino Uno. Retrieved

May 24, 2013, from

http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno

Arduino. (2013b, May 24). Download the Arduino

Software. Retrieved May 24, 2013, from

http://www.arduino.cc/en/Main/Software

Dargie, W., Poellabauer, C., & Wiley InterScience

(Online service). (2010). Fundamentals of

wireless sensor networks theory and practice.

Chichester, West Sussex, U.K.; Hoboken, NJ:

Wiley.

Erwin, S., & Wirawan. (2010). Design of Home

Automation System Based on WSN for Energy

Management on Building. Surabaya, Indonesia.

Faludi, R. (2010). Building wireless sensor networks

with ZigBee, XBee, Arduino, and processing.

United States of America: O’Reilly Media.

Huiyong, W., Jingyang, W., & Min, H. (2013).

Building a Smart Home System with WSN and

Service Robot (pp. 353–356). Presented at the

2013 Fifth International Conference on

Measuring Technology and Mechatronics

Automation(ICMTMA).doi:10.1109/ICMTMA.2

013.90

INDONESIA TERBOROS DI ASEAN. (2013, April

23). Retrieved April 23, 2013, from

http://www.listrikindonesia.com/indonesia_terbo

ros_di_asean_275.htm

Islam, K., Shen, W., & Wang, X. (2012). Security

and privacy considerations for Wireless Sensor

Networks in smart home environments (pp. 626–

633). Presented at the 2012 IEEE 16th

International Conference on Computer Supported

Cooperative Work in Design

(CSCWD).doi:10.1109/CSCWD.2012.6221884

Karl, H. (2007). Protocols and architectures for

wireless sensor networks. Chichester, West

Sussex, England; Hoboken, NJ: John Wiley &

Sons.

Pensas, H., Valtonen, M., & Vanhala, J. (2011).

Wireless Sensor Networks Energy Optimization

Using User Location Information in Smart

Homes (pp. 351–356). Presented at the 2011

International Conference on Broadband and

Wireless Computing, Communication and

Applications (BWCCA).

doi:10.1109/BWCCA.2011.55

Pensas, H., & Vanhala, J. (2010). WSN Middleware

for Existing Smart Homes (pp. 74–79). Presented

at the 2010 Fourth International Conference on

Sensor Technologies and

Applications(SENSORCOMM).doi:10.1109/SE

NSORCOMM.2010.18

PT PLN (Persero) Listrik Untuk Kehidupan Yang

Lebih Baik. (2013, April 23). Retrieved April 23,

2013, from http://www.pln.co.id/?p=49

ZigBee. (2013, May 24). ZigBee. Retrieved May 26,

2013,from ttps://www.digi.com/technology/rf-

articles/wireless-zigbee

PEMODELAN MONITORING PEMAKAIAN DAN PENGHEMATAN ENERGI ...62).pdf · kampanye hemat listrik yang...

Documents

Transcript of PEMODELAN MONITORING PEMAKAIAN DAN PENGHEMATAN ENERGI ...62).pdf · kampanye hemat listrik yang...