PENGEMBANGAN MINI WEB SERVER RASPBERRY PI UNTUK

SISTEM PEMANTAUAN SUHU DAN KELEMBABAN

REAL TIME BERBASIS ZIGBEE

(Skripsi)

HAJAR ALI MAHFUDHI

(1115031043)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2017

ABSTRACT

RASPBERRY PI MINI WEB SERVER FOR ZIGBEE REAL TIME

TEMPERATURE AND HUMIDITY MONITORING SYSTEM

By

HAJAR ALI MAHFUDHI

Temperature and humidity conditions are important for the performance of a

device for handling when significant changes occur. Therefore the data have to be

showed in real time. It is necessary to develop a mini web server using Raspberry

Pi for ZigBee-based temperature and humidity monitoring system. The server is

used to save data and display it to the website that can be accessed easily. The

system was designed by using Waterfall method: requirment analisis, design,

implementation, testing, monitoring and reporting. The Wireless Sensor Network

is created, following by database to save temperature and humidity data that is

monitored, and website to display the data. The next stage is conducing testing

and monitoring of Raspberry Pi performance when operating as a server. Based on

testing and monitoring performance, it showed that the server is able to save and

also display the temperature and humidity data in real time. Raspberry Pi

performance shows its capability as a mini web server for monitoring temperature

and humidity.

Keywords: Wireless Sensor Network, humidity, Raspberry Pi, server, temperature

ABSTRAK

PENGEMBANGAN MINI WEB SERVER RASPBERRY PI UNTUK SISTEM

PEMANTAUAN SUHU DAN KELEMBABAN

REAL TIME BERBASIS ZIGBEE

Oleh

HAJAR ALI MAHFUDHI

Keadaan suhu dan kelembaban penting untuk kinerja suatu perangkat agar dapat

dilakukan penanganan ketika terjadi perubahan yang signifikan. Oleh karena itu data

tersebut harus cepat tersampaikan secara real time. Maka dari itu perlu

dikembangkan sebuah mini web server menggunakan Raspberry Pi untuk sistem

pemantauan suhu dan kelembaban berbasis ZigBee. Server digunakan untuk

menyimpan data dan menampilkannya ke website yang dapat diakses dengan mudah.

Perancangan server menggunakan metode Waterfall dengan beberapa tahapan yaitu:

Studi Literatur, Analisa Kebutuhan, Perancangan, Penerapan, Pengujian, Pemantauan

dan Pelaporan. Dibuat server untuk Jaringan Sensor Nirkabel dengan menggunakan

Raspberry Pi, dibuat database untuk menyimpan data suhu dan kelembaban yang

dipantau, dan tampilan website untuk menyajikan data tersebut. Dilakukan pengujian

dan pemantauan terhadap performa Raspberry Pi saat beroperasi sebagai server. Dari

pengujian dan pemantauan yang dilakukan terhadap server yang dibuat, server ini

dapat menyimpan dan juga menampilkan data suhu dan kelembaban secara real time.

Performa Raspberry Pi menunjukkan kelayakannya sebagai mini web server untuk

pemantauan suhu dan kelembaban.

Kata kunci : jaringan sensor nirkabel, kelembaban, Raspberry Pi, server, suhu.

PENGEMBANGAN MINI WEB SERVER RASPBERRY PI UNTUK SISTEM

PEMANTAUAN SUHU DAN KELEMBABAN

REAL TIME BERBASIS ZIGBEE

Oleh

HAJAR ALI MAHFUDHI

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG 2017

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di desa Tanjung Harapan, kecamatan

Seputih Banyak, Lampung Tengah pada tanggal 30

November 1991, sebagai anak keempat dari empat

bersaudara dari pasangan Bapak Suyono (alm) dan Ibu

Murdiati.

Penulis pertama kali mengenyam pendidikan di TK Aisiyah Seputih Banyak.

Kemudian melanjutkan ke tingkat sekolah dasar di SD Negeri 1 Seputih Banyak,

lulus pada tahun 2003. Kemudian melanjukakn ke Mts Al-Muhsin Metro, lulus

pada tahun 2006. Kemudian melanjutkan ke Sekolah Menengah Atas Al-Kautsar

Bandar Lampung, lulus pada tahun 2010. Kemudian penulis melanjutkan

pendidikan ke jenjang perguruan tinggi di Universitas Lampung pada tahun 2011

melalui jalur SNMPTN. Setelah menginjak semester kelima, penulis

memfokuskan diri pada konsentrasi Sistem Isyarat Elektronika (SIE). Selama

menjadi mahasiswa, penulis menyandang jabatan sebagai asisten praktikum Dasar

Sistem Kendali dan praktikum Sistem Kendali.

Penulis aktif dalam kegiatan lambaga organisasi di Lingkungan Jurusan Teknik

Elektro yaitu Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (Himatro). Pada periode

2012-2013 penulis aktif sebagai anggota di Departemen Kerohanian dan pada

periode 2013-2014 penulis menjabat sebagai anggota di Departemen Sosial dan

Ekonomi. Pada tahun 2014, penulis melaksanakan Kerja Praktik (KP) di PT

Sumber Indahperkasa selama satu bulan. Penulis menyelesaikan Kerja Praktik

dengan menulis sebuah laporan berjudul : “Sistem Proteksi Pada Filter Press

Menggunakan Sensor Proximity Sebagai Limit Switch Pada Area Refenery Dan

Fraksinasi PT Sumber Indahperkasa Lampung Selatan”.

PERSEMBAHAN

Skripsi ini Ananda persembahkan kepada :

Ayahanda dan Ibunda

Suyono (Alm) dan Murdiati

Kakak-kakakku

Fitri Yanti, Ari Astuti dan M Ridwan Abdullah

MOTTO

"Dan janganlah kamu berputus asa dari

rahmat Allah" (Q.S. Yusuf : 87)

“Barang siapa bersungguh-sungguh maka dia akan

mendapatkannya dan barang siapa yang bersabar

maka dia akan beruntung” (kata mutiara)

SANWACANA

Segala puji kita sanjungkan hanya kepada Allah SWT. Kepada-Nya kita

memohon pertolongan, ampunan, dan petunjuk. Kepada-Nya kita berlindung dari

segala kejahatan diri kita dan keburukan perbuatan kita. Barang siapa diberi

petunjuk oleh Allah, niscaya tidak akan ada yang mampu menyesatkannya, dan

barangsiapa yang disesatkan-Nya maka tidak akan ada yang mampu untuk

memberinya petunjuk. Aku bersaksi bahwa tiada Tuhan selain Allah, dan aku

bersaksi bahwa Muhammad adalah hamba dan Rasul-Nya.

Skripsi yang berjudul “Pengembangan Mini Web Server Raspberry Pi Untuk

Sistem Pemantauan Suhu Dan Kelembaban Real Time Berbasis ZigBee”

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan

Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung. Dalam masa perkuliahan

dan penelitian, penulis mendapat banyak hal baik berupa dukungan, semangat,

motivasi dan banyak hal yang lainya. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih

kepada :

1. Kedua orang tua penulis, Bapak Suyono (alm) dan Ibu Murdiati tercinta yang

tidak pernah berhenti memberikan doa, dukungan, dan kasih sayang tiada

batas akhir dan semoga Beliau selalu dalam lindungan Allah SWT.

2. Mbak yanti, Mbak Ari, Mas Iwan dan keluarga besar yang selalu memberikan

dukungan kepada penulis.

3. Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Lampung.

4. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.Sc. selaku kepala Jurusan Teknik

Elektro fakultas Teknik Universitas Lampung.

5. Bapak Dr. Eng. Helmy Fitriawan, S.T., M.Sc. selaku dosen pembimbing

utama, atas segala bimbingan, arahan, masukan, serta waktu yang telah

diberikan pada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Bapak Meizano Ardhi Muhammad, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing

pendamping, atas segala bimbingan, arahan, masukan, serta waktu yang telah

diberikan pada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Bapak F. X. Arinto Setyawan, S.T.,M.T., selaku dosen penguji utama dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.

8. Bapak Dr. Lukmanul Hakim, S.T.,M.Sc., selaku Pembimbing Akademik yang

telah memberikan motivasi dan nasehat.

9. Bapak serta Ibu dosen Jurusan Teknik Elektro atas didikannya, bimbingan dan

arahan yang telah diberikan.

10. Mbak Ning dan jajaran staff Jurusan Teknik Elektro.

11. Keluarga Elevengineer Adit P, Adit H, Adit R, Agi, Alex, Alin, Anang, Andi

Andre, Anida, Apriwan, Arief (alm), Arosiq, Choi, Darma, Deden, Denny,

Dirya, Iyon, Edi, Eliza, Fanny, Fadil, Faris, Ramos, Frian, Frisky, Gusmau,

Grienda, Habib, Hajri, Imam, Made, Yazir, Havif, Mariyo, Farid, Abidin,

Fikri, Najib, Gata, Nur, Rina, Oka, Pras, Petrus, Randi, Rani, Rei, Jani, Restu,

Reza, Renold, Richard, Penceng, Sigit, Subas, Vina, Yere, Yoga, Yunita,

Ucup atas dukungan, cerita dan kebersamaan dalam susah maupun senang.

Kekeluargaan kita tidak akan terputus sampai kapanpun.

12. Rekan-rekan asisten lab komputer (Farisy, Randi, Najib, Fadil, Kak Ir).

13. Keluarga besar Teknik Elekto yang luar biasa.

14. Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (Himatro) atas pengalaman,

pembelajaran dan segala rasa yang lahir yang tidak akan pernah terlupakan.

15. Semua pihak yang tidak disebut satu per satu yang telah membantu serta

mendukung dari awal kuliah sampai terselesaikannya Tugas Akhir ini. Penulis

meminta maaf atas segala kesalahan dan ketidaksempurnaan dalam penulisan

Tugas Akhir ini. Kritik dan saran yang membangun penulis harapkan demi

kemajuan dan kebaikan dimasa mendatang. Semoga Allah SWT membalas

semua kebaikan semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas

Akhir ini.

Bandar Lampung, April 2017

Penulis,

Hajar Ali Mahfudhi

1115031043

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ............................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xvi

DAFTAR TABEL ...................................................................................... xviii

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1

1.2 Tujuan Penelitian ............................................................................. 3

1.3 Manfaat Penelitian ........................................................................... 3

1.4 Rumusan Masalah ............................................................................ 3

1.5 Batasan Masalah................................................................................ 4

1.6 Sistematika Penulisan ...................................................................... 4

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Pemantauan ........................................................................... 6

2.2 Raspberry Pi ..................................................................................... 6

2.3 Web Server ....................................................................................... 7

2.3.1 PHP ........................................................................................ 9

2.3.2 MySQL ................................................................................... 9

2.4 Zigbee ............................................................................................... 10

2.5 Jaringan Sensor Nirkabel .................................................................. 13

2.5.1 Komponen Jaringan Senso Nirkabel ....................................... 13

2.5.2 Aplikasi Jaringan Sensor Nirkabel ......................................... 14

xiv

2.6 Rekayasa Perangkat Lunak ............................................................... 15

2.6.1 Model Rekayasa Perangkat Lunak Waterfall .......................... 15

2.7 Spesifikasi JSN ................................................................................. 17

III. METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat ........................................................................... 20

3.2 Alat dan Bahan ................................................................................. 20

3.3 Tahap Penelitian ................................................................................ 21

3.4.1 Studi literatur .......................................................................... 22

3.4.2 Analisa Kebutuhan ................................................................. 23

3.4.3 Perancangan Sistem ................................................................ 23

3.4.4 Penerapan ............................................................................... 24

3.4.5 Pengujian ................................................................................ 24

3.4.6 Pemantauan dan Pelaporan .................................................... 25

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Perancangan ...................................................................................... 26

4.1.1 Perancangan Perangkat Keras ................................................. 26

4.1.2 Perancangan Perangkat Lunak ................................................ 27

4.2 Penerapan .......................................................................................... 28

4.2.1 Penerapan Perangkat Keras ..................................................... 29

4.2.2 Penerapan Perangkat Lunak .................................................... 30

4.2.2.1 Pemasangan OS (Operating System) pada Raspberry Pi . 30

4.2.2.2 Pemasangan Web Server .................................................. 31

4.2.2.3 Pembuatan Program Pembacaan Data dari Serial Port dan

Menyimpannya dalam Database.............................................. 31

4.2.2.4 Pembuatan Tampilan Web Pemantauan ........................... 34

4.3 Pengujian ......................................................................................... 35

4.3.1 Pengujian Perangkat Keras .................................................... 35

4.3.2 Pengujian Perangkat Lunak ................................................... 36

4.3.3 Pengujian Performa Raspberry Pi ......................................... 38

xv

V. SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 43

5.2 Saran ................................................................................................ 44

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Logo Raspberry Pi .................................................................................. 7

2.2 Raspberry Pi Model B+ ............................................................................ 7

2.3 Arsitektiur stack ZigBee ......................................................................... 12

2.4 Komponen dasar JSN .............................................................................. 13

2.5 Model waterfall ...................................................................................... 16

3.1 Tahap penelitian ...................................................................................... 22

3.2 Diagram blok sistem .............................................................................. 24

4.1 Komponen perangkat keras ...................................................................... 26

4.2 Diagram alir perangkat lunak ................................................................... 28

4.3 Raspberry Pi ............................................................................................. 29

4.4 Konfigurasi file /etc/dhcpcd.conf ............................................................. 30

4.5 Hasil ls /dev/tty* ...................................................................................... 32

4.6 Hasil ls /dev/tty* setelah nodal sensor terhubung .................................... 32

4.7 File data.py ............................................................................................... 33

4.8 Struktur tabel rekam ................................................................................. 33

4.9 Tampilan web pemantauan ....................................................................... 35

xiv

4.10 Tes ping ke Raspberry Pi ....................................................................... 36

4.11 Halaman admin MySQL ........................................................................ 37

4.12 Tabel database rekam ............................................................................ 37

4.13 Grafik temperatur CPU yang dipantau pada tanggal 2 Februari 2017

pukul 18:25 hingga tanggal 3 Februari 2017 pukul 18:23 ...................... 38

4.14 Grafik penggunaan CPU yang dipantau pada tanggal 2 Februari 2017

pukul 18:25 hingga tanggal 3 Februari 2017 pukul 18:23 ...................... 39

4.15 Grafik persentase DISK yang dipantau pada tanggal 2 Februari 2017

pukul 18:25 hingga tanggal 3 Februari 2017 pukul 18:23 ...................... 40

4.16 Grafik penggunaan RAM yang dipantau pada tanggal 2 Februari 2017

pukul 18:25 hingga tanggal 3 Februari 2017 pukul 18:23 ...................... 41

4.17 Perintah pembersihan cache memory..................................................... 41

4.18 Grafik penggunaan RAM yang dipantau pada tanggal 4 April 2017

pukul 11:40 hingga tanggal 5 April 2017 pukul 12:20 ........................... 42

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

3.1 Alat dan Bahan ....................................................................................... 20

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kegiatan sehari-hari keadaan lingkungan sekitar berpengaruh terhadap apa

yang harus dilakukan selanjutnya. Khususnya suhu dan kelembaban suatu tempat,

seperti ruangan pembangkit listrik. Dimana suhu dan kelembaban pada ruangan

pembangkit listrik sangatlah penting untuk kinerja dari pembangkit tersebut dan

apa yang harus dilakukan terhadapnya. Dan data suhu dan kelembaban dari

ruangan pembangkit listrik harus cepat tersampaikan agar segera dilakukan

penanganan ketika terdapat perubahan yang signifikan.

Data yang didapat dari pemantauan harus cepat tersaji dan juga mudah untuk

mengaksesnya dimanapun dan kapanpun. Maka dari itu solusinya adalah

membuat web server untuk menyimpan data dan menampilkannya ke website

yang dapat diakses dengan mudah. Sehingga ketika seseorang ingin melihat

kondisi saat ini, dia dapat mengaksesnya melalui website dengan perangkat yang

terkoneksi ke jaringan. Pada pembuatan web server ini digunakan Raspberry Pi

model B+ karena melihat spesifikasinya sudah cukup memenuhi untuk dijadikan

sebuah web server dan dengan biaya yang rendah.

Perkembangan jaringan sensor mempunyai potensi yang sangat besar dalam upaya

untuk mengetahui informasi dari lingkungan. Jaringan sensor sendiri telah

2

berkembang dengan cepat karena memberikan solusi dengan biaya rendah yang

merupakan tantangan bagi para pengembangnya. Berdasarkan hal tersebut maka

dikembangakan mini web server untuk mengolah data yang dibaca oleh jaringan

sensor nirkabel. Sehingga user dapat mengakses data sensor dari tempat manapun

dan kapanpun melalui mini web server yang dibuat. Teknologi Raspberry Pi

menawarkan sebuah perangkat dengan biaya yang rendah dan juga dapat

beroperasi terus menerus sebagai server.

Pada penelitian sebelumnya yaitu pada tahun 2014 oleh Danny Mausa dengan

judul penelitian “Rancang Bangun Jaringan Sensor Nirkabel Berbasis ZigBee

Untuk Pemantauan Suhu Dan Kelembaban”. Bahwa penelitian tersebut untuk

mendapatkan data suhu dan kelembaban dari sensor user harus berada di

komputer yang terintegrasi saja.

Sehingga pada penelitian kali ini dikembangkan sebuah mini web server

menggunakan Raspberry Pi untuk sistem pemantauan suhu dan kelembaban

berbasis ZigBee. Dimana pada rancangannya digunakan alat pada penelitian

sebelumnya yaitu jaringan sensor nirkabel untuk pemantauan suhu dan

kelembaban yang berbasis ZigBee. Penggunaan Raspberry Pi B+ disini sebagai

web server untuk menerima data dari jaringan sensor nirkabel tersebut.

3

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Mengembangkan mini web server pemantauan suhu dan kelembaban

menggunakan teknologi Raspberry Pi yang terintegrasi dengan jaringan

sensor nirkabel berbasis ZigBee secara aktual.

2. Menampilkan data yang didapat dari sensor nirkabel ke website secara

aktual.

3. Menilai kelayakan Raspberry Pi sebagai web server pemantauan suhu dan

kelembaban.

1.3 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penilitian ini adalah:

1. Mendapatkan data pengecekan suhu dan kelembaban di suatu lokasi dari

manapun dan kapanpun dengan mudah.

2. Mengefisiensikan waktu pemantauan suhu dan kelembaban.

3. Memperoleh data untuk dapat digunakan sebagai bahan penelitian.

1.4 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana membangun sebuah

sistem pemantauan suhu dan kelembaban secara aktual dengan mini web server

menggunakan teknologi Raspberry Pi yang terintegrasi dengan jaringan sensor

nirkabel suhu dan kelembaban berbasis ZigBee.

4

1.5 Batasan Masalah

Pada penelitian ini memfokuskan pada pembuatan mini web server untuk

pemantauan suhu dan kelembaban menggunakan teknologi Raspberry Pi dan tidak

membahas secara terperinci perancangan jaringan sensor nirkabel yang

digunakan.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Memuat latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah,

tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Membahas tentang teori-teori dasar yang mendukung penelitian ini, seperti

Raspberry Pi, pengertian web server, database, serta sistem dari JSN yang

digunakan pada penelitian ini.

BAB III METODE PENELITIAN

Memuat langkah-langkah penelitian yang dilakukan diantaranya waktu

dan tempat penelitian, alat dan bahan, perancangan alat, pembuatan alat,

dan pengujian alat.

5

BAB IV HASIL DAN ANALISIS

Membahas tentang pengujian dan analisis terhadap kinerja rangkaian yang

telah dirancang.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Memuat tentang kesimpulan dan saran tentang penelitian yang telah

dilakukan.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Pemantauan

Sistem adalah suatu kesatuan yang terdiri dari beberapa komponen atau subsistem

untuk mencapai tujuan yang sama. Sedangkan, pemantauan atau monitoring

adalah proses mengumpulkan dan menganalisa informasi berdasarkan indikator

yang telah ditetapkan secara sistematis dan kontinyu [1]. Jadi, sistem pemantauan

atau monitoring dapat didefinisikan sebagai suatu kesatuan yang terdiri dari

beberapa komponen atau subsistem untuk melakukan proses mengumpulkan dan

menganalisa informasi berdasarkan indikator yang telah ditetapkan secara

sistematis dan kontinyu.

2.2 Raspberry Pi

Raspberry Pi adalah komputer berukuran kartu kredit yang dikembangkan di

Inggris oleh Yayasan Raspberry Pi dengan tujuan untuk mempromosikan

pengajaran ilmu pengetahuan dasar komputer di sekolah. Raspberry Pi diproduksi

melalui lisensi manufaktur yang berkaitan dengan elemen 14/Premier Farnell dan

RS komponen.

Raspberry Pi memiliki logo seperti pada Gambar 2.1 [2] berikut ini:

7

Gambar 2.1. Logo Raspberry Pi

Raspberry Pi memiliki system on chip Vroadcom bcm2835 dengan processor

ARM1176JZF-S 700 MHz. Pada Raspberry Pi ini dapat dipasang sistem operasi

yang didukung dengan teknologi ARM seperti RaspbianOS, Arch Linux.

Raspberry Pi model B+ dapat dilihat pada Gambar 2.2 [2] berikut ini:

Gambar 2.2. Raspberry Pi model B+

Berikut ini adalah spesifikasi Raspberry Pi B+ [2]:

Chip : Broadcom BCM2835 SoC

Core arsitektur : ARM11

CPU : 700 MHz Low Power ARM1176JZFS

GPU : Dual Core VideoCore IV® Multimedia Co-Processor

Memori : 512MB SDRAM

8

Memori Slot : SDIO

OS : Boots from Micro SD card, a version of the Linux OS

GPIO : 40 pin

USB : 4 x USB 2.0 connector

AV output : HDMI, composite RCA, 3.5mm jack, HDMI

Ethernet : 10/100 ethernet (RJ45)

2.3 Web Server

Secara umum server dapat diartikan sebagai pusat dan difungsikan sebagai

“Pelayan” yang berguna untuk pengiriman data dan/atau penerimaan data serta

mengatur pengiriman dan permintaan data diantara komputer-komputer yang

tersambung atau dengan kata lain server berfungsi menyediakan pelayanan

terhadap klien. Sedangkan Web Server adalah sebuah bentuk server yang khusus

digunakan untuk menyimpan halaman website atau home page. Suatu komputer

dapat dikatakan sebagai web server jika komputer tersebut memiliki suatu

program server yang disebut Personal Web Server (PWS). Web server merupakan

sebuah perangkat lunak server yang berfungsi menerima permintaan HTTP atau

HTTPS dari klien yang dikenal dengan web browser dan mengirimkan kembali

hasilnya dalam bentuk halaman web yang umumnya berbentuk dokumen HTML.

Berikut adalah beberapa web server yang paling banyak digunakan dan dapat

dipilih untuk kepentingan pengembangan aplikasi web dengan menggunakan PHP

[3]: ISS (Internet Information Server), Apache, LightTPD, dan Nginx.

9

2.3.1 PHP

PHP secara umum dikenal sebagai bahasa pemrograman script script yang

membuat dokumen HTML secara on the fly yang dieksekusi di server web,

dokumen HTML yang dihasilkan dari suatu aplikasi bukan dokumen HTML yang

dibuat dengan menggunakan editor teks atau editor HTML. Proses update data

dapat dilakukan dengan menggunakan aplikasi yang dibuat dengan menggunakan

scipt PHP [3].

Kemampuan (feature) PHP yang paling diandalkan dan signifikan adalah

dukungan kepada banyak database. Aplikasi untuk pembuatan grafik (chart) dari

hasil suatu proses statistik atau sekedar memvisualkan data juga telah tersedia.

Semuanya dibuat dengan menggunakan librari yang disediakan oleh PHP dan

komunitas pengembangnya [3].

2.3.2 MySQL

MySQL merupakan software yang tergolong sebagai DBMS (Database

Management System) yang bersifat open source. Open source menyatakan bahwa

software ini dilengkapi dengan source code (kode yang dipakai untuk membuat

MySQL), selain tentu saja bentuk executable nya atau kode yang dapat dijalankan

secara langsung dalam sistem operasi, dan bisa diperoleh dengan cara

mendownload (mengunduh) di internet secara gratis. Sebagai software DBMS,

MySQL memiliki sejumlah fitur seperti yang dijelaskan di bawah ini [4]:

10

1. Multiplatform, MySQL tersedia pada beberapa platform (Windows, Linux,

Unix dan lain-lain).

2. Andal, cepat, dan mudah digunakan, MySQL tergolong sebagai database

server (server yang melayani permintaan terhadap database) yang andal,

dapat menangani database yang besar dengan kecepatan tinggi,

mendukung banyak sekali fungsi untuk mengakses database, dan

sekaligus mudah untuk digunakan.

3. Jaminan keamanan akses, MySQL mendukung pengamanan database

dengan berbagai kriteria pengaksesan. Sebagai gambaran, dimungkinkan

untuk mengatur user tertentu agar bisa mengakses data yang bersifat

rahasia (misalnya gaji pegawai), sedangkan user lain tidak boleh. MySQL

juga mendukung konektivitas ke berbagai software. Sebagai contoh,

dengan menggunakan ODBC (Open Database Connectivity), database

yang ditangani MySQL dapat diakses melalui program yang dibuat dengan

Visual Basic. MySQL juga mendukung program klien yang berbasis Java

untuk berkomunikasi dengan database MySQL melalui JDBC (Java

Database Connectivity). MySQL juga bisa diakses melalui aplikasi

berbasis web, misalnya dengan menggunakan PHP.

2.4 ZigBee

ZigBee adalah spesifikasi untuk protokol komunikasi tingkat tinggi yang mengacu

pada standar IEEE 802.15.4 yang berhubungan dengan wireless personel area

networks (WPANs). ZigBee didesain dengan konsumsi daya yang rendah dan

bekerja untuk jaringan personal tingkat rendah. Perangkat ZigBee biasa digunakan

11

untuk mengendalikan sebuah alat lain maupun sebagai sebuah sensor yang

wireless. ZigBee memiliki fitur dimana mampu mengatur jaringan sendiri,

maupun mengatur pertukaran data pada jaringan [5].

Teknologi dari ZigBee sendiri dimaksudkan untuk penggunaan pengiriman data

secara wireless yang membutuhkan transmisi data rendah dan juga konsumsi daya

rendah, dan juga tidak lebih mahal dibandingkan dengan WPAN lain seperti

Bluetooth. Standar ZigBee sendiri lebih banyak diaplikasikan pada sistem

tertanam (embedded application) seperti pengendalian industri atau pengendali

lain secara wireless, data logging, dan juga sensor wireless [6].

ZigBee pada awalnya didesain untuk sebuah jaringan yang kecil yang dimana

mengandalkan dalam penyebaran data dari tiap device masing-masing. ZigBee

dibuat sesuai dengan permintaan pasar yang membutuhkan sebuah jaringan yang

mampu mengkonsumsi daya rendah, dengan andal dan aman. Untuk itu ZigBee

alliance bekerja sama dengan IEEE untuk membuat sebuah jaringan yang

dinginkan pasar, contoh dari kerjasama kedua grup tersebut adalah ZigBee

software layer [5].

Selain itu aliansi ZigBee juga menyediakan pengujian dan sertifikasi terhadap alat

yang menggunakan ZigBee. Bedasarkan standar dari OSI (Open Systems

Interconnection) layer yang telah ada, maka stack dari protokol ZigBee dibuat

dalam struktur layer yang dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut ini [7]:

12

Gambar 2.3. Arsitektur Stack ZigBee

Beberapa karekteristik dari ZigBee adalah sebagai berikut [8]:

a) Bekerja pada Frekuensi 2,4 GHz, 868MHz dan 915MHz, dimana ketiga

rentang frekuensi ini merupakan rentang frekuensi yang gratis yaitu 2,4-

2.4835 GHz, 868 – 870 MHZ, dan 902-928MHz. dan tiap lebar frekuensi

tersebut dibagi menjadi 16 chanel. Untuk frekuensi 2.4 GHZ digunakan

hampir diseluruh dunia, sedangkan aplikasi untuk rentang frekeunsi

868MHz digunakan di daerah Eropa, sedangkan 915 MHz digunakan pada

daerah Amerika Utara, Austaralia dan lain-lain.

b) Mempunyai konsumsi daya yang rendah.

c) Maksimum transfer rate untuk tiap data pada tiap lebar pita adalah sebagai

berikut 250Kbps untuk 2.4GHz, 40 kbps untuk 915 MHz, dan 20Kbps

untuk 868 MHz.

d) Mempunyai Throughput yang tinggi dan dan latency yang rendah untuk

duty cycle yang kecil.

e) Data realible karena memilki hand-shaked protokol untuk data transfer.

f) Mempunyai beberapa jenis topologi seperti pear to pear, mesh, star, dll.

13

2.5 Jaringan Sensor Nirkabel

JSN merupakan sebuah jaringan yang disusun oleh sensor-sensor terdistribusi

dalam suatu cakupan area tertentu yang dihubungkan melalui kanal komunikasi

nirkabel untuk saling bekerja sama melakukan pemantauan terhadap suatu kondisi

fisik, seperti temperatur, suara, getaran, tekanan, gerakan, atau kondisi-kondisi

fisik tertentu [9]. Perangkat sensor tersebut dilengkapi dengan sumber

penyimpanan energi dengan kuantitas penyimpanan yang terbatas, kemampuan

komputasi, kemampuan penyimpanan data dan pemrosesan sinyal yang juga

terbatas. Interaksi tiap nodal tersebut dengan lingkungan fisik dilakukan melalui

antarmuka penginderaan (sensing interface) [10].

2.5.1 Komponen Jaringan Sensor Nirkabel

Komponen dasar yang harus terpenuhi untuk membangun Jaringan Sensor

Nirkabel (JSN) adalah sebagai berikut:

1) Sejumlah nodal sensor.

2) Media nirkabel sebagai interkoneksi jaringan.

3) Gateway sebagai pusat pengumpulan informasi dari sensor.

4) Perangkat pengguna sebagai komponen yang melakukan permintaan data

dari sensor.

Gambar 2.4. Komponen dasar JSN

14

Gambar 2.4 adalah contoh komponen dasar yang harus dimiliki oleh JSN.

Kemampuan JSN dalam menyediakan suatu penanganan terhadap permintaan data

hasil pemantauannya menentukan tingkat performansi JSN. Tingkat performansi

JSN bergantung pada bidang implementasinya. Mayoritas pengembangan JSN

ditujukan untuk melakukan pemantauan terhadap fenomena fisik, seperti

temperatur, tekanan, kelembaban, atau lokasi dari suatu objek. Untuk aplikasi

tersebut, mayoritas JSN didesain hanya untuk mendapatkan hasil berupa data

(nilai hasil perhitungan dari pemantauan) dengan delay yang dapat ditoleransi dan

menggunakan ukuran bandwidth yang minimal atau kecil. Tingkat performansi

JSN pada implementasi tersebut akan berbeda dengan tingkat performansi yang

dibutuhkan untuk aplikasi JSN pada implementasi teknologi yang digunakan

untuk mendapatkan tipe data yang berbeda, misalkan pada aplikasi Jaringan

Sensor Multimedia Nirkabel / Wireless Multimedia Sensor Network (WMSN)

[11].

2.5.2 Aplikasi Jaringan Sensor Nirkabel

Terdapat berbagai aplikasi JSN yang merupakan pemantauan, pencarian jejak

(tracking), dan pengendalian (controlling). Beberapa aplikasi tersebut di

antaranya berupa pemantauan habitat, pencarian jejak objek, pengendalian reaktor

nuklir, deteksi kebakaran, dan pemantauan lalu lintas. Pada bidang militer, JSN

digunakan untuk pengawasan dan pengintaian di medan perang. Pada area pabrik,

JSN digunakan untuk melakukan pemeliharaan perangkat. Pada area bangunan,

JSN digunakan untuk melakukan pemantauan keadaan infrastruktur. Pada area

perumahan, JSN digunakan untuk menciptakan rumah cerdas (smart home). Pada

tubuh manusia JSN digunakan dalam melakukan pemantauan tubuh pasien [12].

15

Pada aplikasi pemantauan suatu area, sensor-sensor disebarkan pada suatu area

untuk memantau suatu fenomena fisik tertentu. Ketika sensor-sensor tersebut

mendeteksi timbulnya gejala fisik yang menjadi objek, hasil deteksi ini dilaporkan

ke gateway yang menjadi titik pengumpulan data dari JSN. Selanjutnya data

pemantauan pada gateway akan digunakan oleh administrator jaringan.

2.6 Rekayasa Perangkat Lunak

Perangkat lunak merupakan suatu utilitas yang digunakan untuk memproses

informasi. Didalam perangkat lunak terdapat berbagai perintah yang apabila

dijalankan akan memberikan suatu fungsi dan unjuk kerja seperti yang di

inginkan. Sedangkan rekayasa perangkat lunak merupakan ilmu dalam analisa,

desain suatu sistem agar dapat di implementasikan sesuai dengan kebutuhan [13].

2.6.1 Model Rekayasa Perangkat Lunak “Waterfall”

Waterfall merupakan salah satu cara dalam pemodelan rekayasa perangkat lunak.

Pada pemodelan waterfall memiliki tahapan–tahapan yang meliputi analisis,

desain, penerapan, pengujian dan perawaratan. Berikut ini merupakan bentuk dari

diagram waterfall:

16

Gambar 2.5. Model waterfall

Dari Gambar 2.5 adalah model waterfall yang mana memiliki beberapa tahapan,

yaitu [14]:

1. Analisa kebutuhan (requirement analysis). Yaitu menganalisis dan

mendefinisikan tiap–tiap kebutuhan dari sistem. Perolehan hasil analisis

biasanya di tetapkan melalui konsultasi dengan user, pengelola dan yang

berkaitan kepada pengguna sistem.

2. Perancangan (design). Yaitu melakukan proses dalam mendesain sistem

dengan mengalokasikan persyaratan yang telah ada dengan menbentuk

arsitektur secara keseluruhan.

3. Penerapan (implementation). Desain perangkat lunak yang sudah disiapkan

direalisasikan dalam bentuk serangkaian program sesuai dengan

spesifikasinya.

4. Pengujian (testing). Tiap program yang telah di implementasikan, kemudian

diintegrasikan menjadi suatu kesatuan sistem dan dilakukan pengujian untuk

memastikan bahwa sistem terpenuhi setiap persyaratannya.

Analisa

kebutuhan

Perancangan

Penerapan

Pengujian

Pemeliharaan

17

5. Pemeliharaan (maintenance). Sistem yang lulus pengujian tetap dilakukan

pemeliharaan untuk meningkatkan pelayanan dan pengembangan sistem.

2.7 Spesifikasi JSN

Sistem JSN yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut [16]:

a. Spesifikasi Sensor Kelembaban DHT11 yaitu:

i. Sensor kelembaban

1. Resolusi : 16Bit

2. Repeatability : 1% RH

3. Akurasi : 20 – 90 % RH 5% RH error

ii. Karakteristik elektrik

1. Catu Daya : 3,5 – 5,5 V DC

2. Konsumsi arus : pengukuran : 0,3mA, standby : 60μA

3. Periode sampling : < 2 seconds

b. Spesifikasi Xbee S2 yaitu:

i. RF data rate : 250 Kbps

ii. Indoor/urban range : 40 meter

iii. Outdoor/RF LOS range : 120 meter

iv. Transmit power : 1,25mW(+1 dBm)/2mW(+ 3 dBm)

v. Frequency band : 2,4 GHz

vi. Interference immunity : DSSS

vii. Antena : Wire

18

viii. Supply voltage : 2,1 – 3,6 VDC

ix. Transmit current : 35mA/45mA boost mode@3,3VDC

x. Receive current : 38mA/40mA boost mode@3,3VDC

c. Spesifikasi modul Arduino Uno yaitu:

i. Mikrokontroler : ATMega 328

ii. Operating voltage : 5V

iii. Input voltage (recommended) : 7 – 12V

iv. Input voltage (limits) : 6 – 20V

v. Digital I/O pins : 14 (6 provide PWM output)

vi. Analog input pins : 6

vii. DC current per I/O pins : 40 mA

viii. DC current for 3,3 V pins : 50 mA

ix. Flash memory : 32 KB (0.5 KB used by bootloader)

x. SRAM : 2 KB

xi. EEPROM : 1 KB

xii. Clock speed : 16 MHz

d. Spesifikasi I/O expansion XBee Shield yaitu:

i. Interface shield kompatibel dengan board Arduino

ii. 3 indikator led XBee yaitu ON/SLEEP, RSSI dan ASS

iii. Menyediakan arus maksimal 500 mA pada tegangan 3,3 Volt

iv. 2,54 mm break out untuk XBee

e. Spesifikasi sensor suhu LM35DZ yaitu:

i. Memiliki sensitivitas yaitu 10 mV/oC.

ii. Akurasi dalam kalibrasi yaitu 0,50C pada suhu 250C.

19

iii. Memiliki rentang nilai operasi suhu 00C sampai 1000C.

iv. Memiliki arus yang rendah yaitu 60 µA.

f. Dimensi nodal sensor yaitu:

i. Panjang : 10 cm

ii. Lebar : 7.5 cm

iii. Tinggi : 3.5 cm

III. METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian Tugas Akhir ini dilakukan di Laboratorium Terpadu Teknik Elektro

Universitas Lampung yang direncanakan dari Mei 2016 dan selesai pada

Desember 2016.

3.2 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini dapat dilihat pada

Tabel 3.1 berikut ini:

Tabel 3.1 alat dan bahan.

No. Alat dan Bahan Kegunaan

1 Komputer Sebagai pengontrol Raspberry Pi

2 Modul jaringan sensor nirkabel

pemantauan suhu dan kelembaban Sebagai modul sensor pemantauan

3 Raspberry Pi model B+ Sebagai komputer server

4 Image ISO raspbian Jessie OS OS yang digunakan pada server

5 Apache2 Aplikasi web server

6 Php5 Bahasa pemograman web

7 Python Bahasa pemograman Raspberry Pi

8 Mysql Aplikasi basis data

9 Brackets Aplikasi editor

10 Bitvise SSH client Aplikasi remote

21

3.3 Tahapan Penelitian

Pada tahapan penelitian terdapat tahapan-tahapan untuk melakukan penelitian

Tugas Akhir ini, diantaranya sebagai berikut:

1. Studi Literatur. Meninjau kembali literatur-literatur yang berkaitan dengan

penelitian ini sebagai dasar teori.

2. Analisa Kebutuhan. Menganalisis kebutuhan sistem pemantauan suhu dan

kelembaban menggunakan Raspberry Pi.

3. Perancangan. Merancang aplikasi web pemantauan dan juga menyiapkan

alat dan bahan yang dibutuhkan dalam rancangannya.

4. Penerapan. Menerapkan sistem pemantauan real time suhu dan

kelembaban yang telah dirancang.

5. Pengujian. Menguji sistem pemantauan real time suhu dan kelembaban

apakah beroperasi dengan baik dan data yang ditampilkan sesuai.

6. Pemantauan dan Pelaporan. Melakukan pemantauan terhadap mini web

server dan melaporkan hasil dari pemantauan tersebut.

22

Dari tahapan-tahapan penelitian tersebut dapat digambarkan seperti dalam

Gambar 3.1 berikut:

Gambar 3.1 Tahap Penelitian

3.4.1 Studi Literatur

Pada tahap ini dilakukan kajian yang berhubungan dengan penelitian Tugas Akhir

ini, seperti: web server, Raspberry Pi, jaringan sensor nirkabel, dan juga

penelitian-penelitian yang terkait dengan penelitian ini dan sebagainya.

MULAI

Studi Literatur

Analisis kebutuhan

Perancangan

Penerapan

Pengujian

Pemantauan dan Pelaporan

SELESAI

23

3.4.2 Analisa Kebutuhan

Pada tahap ini menganalisa kebutuhan dari sistem yang akan dibuat pada

penelitian Tugas Akhir ini, khususnya kebutuhan data suhu dan kelembaban

secara real time. Adapun kebutuhan yang didapat adalah :

1. Menggantikan peran komputer penyimpan data pada penelitian

sebelumnya dengan Raspberry Pi.

2. Data yang didapat dari jaringan sensor nirkabel disimpan pada server.

3. Data disajikan dalam bentuk web melalui mini web server Raspberry Pi.

3.4.3 Perancangan Sistem

Jaringan sensor nirkabel terdiri dari nodal sensor dan nodal koordinator, nodal

sensor bertugas sebagai pemantau suhu dan kelembaban pada tempat sekitarnya

dan nodal koordinator bertugas sebagai penerima data suhu dan kelembaban dari

nodal sensor yang dipasang.

Nodal koordinator dihubungkan ke Raspberry Pi yang bertugas sebagai komputer

server, dimana data yang didapat oleh nodal koordinator akan diolah oleh server

dan disimpan dalam database. Kemudian data tersebut akan ditampilkan pada

halaman web ketika ada user yang request, yaitu ketika ada user mengakses web

ini maka server akan merespon dengan mengirimkan data yang didapat dari nodal

koordinator ke halaman web. Dimana diagram blok sistem dapat dilihat pada

Gambar 3.2:

24

Gambar 3.2 Diagram blok sistem

Pada perancangannya dilakukan pada tingkat perangkat keras dan perangkat

lunak.

3.4.4 Penerapan

Pada tahap ini dilakukan penerapan rancangan yang telah dibuat kedalam program

dan mengoperasikannya. Sistem dibuat sesuai dengan rancangan yang telah

selesai sebelumnya dan juga menggunakan program yang sesuai. Kemudian

sistem dioperasikan sehingga dapat diakses oleh user yang membutuhkan data

dari suhu dan kelembaban.

3.4.5 Pengujian

Setelah tahap penerapan berhasil dilakukan maka tahap selanjutnya adalah

pengujian terhadap sistem tersebut. Dilakukan pengujian untuk mengetahui

apakah sistem beroperasi dengan baik dan juga data yang ditampilkan sesuai

25

dengan pengukuran. Pengujian dilakukan secara keseluruhan pada perangkat keras

dan juga perangkat lunak.

3.4.6 Pemantauan dan Pelaporan

Setelah sistem selesai dibuat dilakukan pemantauan terhadap kinerja sistem dan

melaporkan dari hasil pemantauan tersebut.

V. SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari beberapa pengujian yang dilakukan terhadap web server Raspberry Pi untuk

sistem pemantauan suhu dan kelembaban real time berbasis ZigBee dapat ditarik

kesimpulan sebagai berikut:

1. Telah dibuat web server pemantauan suhu dan kelembaban menggunakan

teknologi Raspberry Pi yang terintegrasi dengan jaringan sensor nirkabel

berbasis ZigBee secara aktual.

2. Data dapat ditampilkan dalam halaman web yang berupa besar data dan

grafik berjalan secara aktual.

3. Selama pengoperasiannya sebagai web server Raspberry Pi memiliki

temperatur CPU sebesar 42,94 derajat Celcius dan penggunaan CPU

sebesar 0.74 %.

4. Dari hasil penelitian yang dilakukan menunjukan bahwa Raspberry Pi

cukup layak untuk dijadikan web server pemantauan suhu dan

kelembaban.

44

5.2 Saran

Berdasarkan hasil dari penelitian yang dilakukan diperoleh saran sebagai berikut:

1. Pada penelitian selanjutnya dapat menggunakan aplikasi web server lain

seperti Nginx atau Lighttpd untuk mendapatkan waktu respon yang lebih

cepat.

2. Pada penelitian selanjutnya dapat menggunakan memory yang memiliki

kecepatan read/write yang lebih cepat.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Mardiani, Gentisya Tri. “Sistem Monitoring Data Aset Dan Inventaris PT

Telkom Cianjur Berbasis Web,” Jurnal Ilmiah Komputer dan Informatika

(KOMPUTA), vol. II, no. 1, pp. 35-40, 2013.

[2] Pi-spec model B+. https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/pi-specs.pdf.

Access Date: April 21th, 2016.

[3] Sidik, Betha. Pemrograman WEB dengan PHP, Bandung: Informatika

Bandung, 2014.

[4] Kadir, Abdul. Tuntunan Praktis: Belajar Database Menggunakan MySQL,

Yogyakarta: Andi, 2008.

[5] Ahamed, Dr.S.S.Riaz. “The Role of Zigbee Technology in Future Data

Communication System”. Sathak Institute of Technology. 2005.

[6] Winardi. “Mengenal Teknologi ZigBee Sebagai Standart Pengiriman Data

Secara Wireless”. Skripsi. Binus University. 2010.

[7] ZigBee Alliance. “ZigBee and Wireless Radio Frequency Coexistence”.

White paper date june 2007.

[8] Kinney, Patrick. “ZigBee Technology: Wireless Control that Simply

Works”. Communications Design Conference. 2003.

[9] Boukerche, Azzedinne. “Algorithms and Protocols for Wireless Sensor

Networks“. John Wiley and Sons. 2005.

[10] Dewanto, Fajar Ahmad. “Simulasi Pengaruh Posisi Nodal Sensor Terhadap

QoS Jaringan Sensor Nirkabel Micaz Mote dengan NS 2”. 2011.

[11] Hamdani, Fadil. “Pemodelan dan Simulasi Jaringan Sensor Nirkabel Micaz

Mote Berdasarkan Standar IEEE 802.15.4”. 2010.

[12] Yu Yang, Kumar V.K. Prasanna and Krishnamachari Bhaskar. “Information

Processing and Routing in Wireless Sensor Networks”. World Scientific

Publishing. 2006.

[13] Yasin, Verdi. “Rekayasa Perangkat Lunak Berorientasi Objek”. Mitra

Wacana Media. 2012.

[14] Sommerville, Ian. “Software Engineering. 9th ed. Boston: Addison-Wesley”.

2011.

[15] Dawood Rahmad, Qiana Said Fairuz dan Muchallil Sayed, “Kelayakan

Raspberry Pi sebagai Web Server: Perbandingan Kinerja Nginx, Apache,

dan Lighttpd pada Platform Raspberry Pi,” Jurnal Rekayasa Elektrikal, vol.

11, no. 1 April 2014, pp. 25-29, 2014.

[16] Mausa, Danny. “Rancang Bangun Jaringan Sensor Nirkabel Berbasis

ZigBee Untuk Pemantauan Suhu Dan Kelembaban”. Skripsi. Universitas

Lampung. Lampung. 2015.

[17] Arifin, Ahmad Surya. “Quality Of Service (QOS) Jaringan Sensor Nirkabel

Berbasis ZigBee”. Skripsi. Universitas Lampung. Lampung. 2015.