RANCANG BANGUN e-WATER METER UNTUK SMART CITY

RANCANG BANGUN e-WATER METERUNTUK SMART CITY

Baristand Industri Surabaya

Oleh :Aan Anto S. :: Aneke Rintiasti :: Arif Indro S.Musthofa S. :: Indra W. D. :: Ika Prawesty W.

Surabaya, 22 Juli 2020

#Dolan Bisby-3 @2020

1-1 Latar Belakang

Pencatatan pemakaian air secara manual tidak efektif.

Monitoring pemakaian air dapat dilakukan real time TI - IoT

Teknologi Nirkabel keunggulan daya rendah & jangkauan luas

(Low Power Wide Area - LPWA)

137 LoRa Network Operator, 157 Countries

I. PENDAHULUAN


Perdirjen SDPPI No 3 Tahun 2019 - KominfoPersyartan Teknis Alat Dan atau Perangkat TelekomunikasiLPWA (Low Power Wide Area) - 16 Mei 2019Indonesia 920 MHz – 923 MHz (Lock factory)

SNI 2547-2008 – Spesifikasi Meter AirMax error 2% ≤ 30ºC - 3% > 30ºC

-1

Reg

ula

si

Frekuensi RF 433 MHz Asia, 868 MHz Eropa, Amerika 915

1-2 Latar Belakang - State of The Art

I. PENDAHULUAN

"Design and Development of Automatic Water Flow Meter “ (Sood, 2013)Mikrokontroler AT89S52 & G½ Hall effect Water sensor dengan hasil rata-rata 21,5 L/Menit dari data aktual 20 L/Menit

“SOC Module for IOT Based Smart Water Monitoring” (Padmanahan, 2017) Smart metering IoT - hall effect sensor IoT Based - arsitektur ZegBee.

A Study of LoRa : Low Range & Low Power Networks for IoT (Agustin, 2016)Arsitektur Lora – LoRa End Node - Gateway Concentrator – Server

Implementasi Sistem Akuisisi Data Sensor Pertanian Menggunakan Protokol Komunikasi LoRa (Wisduanto, 2019)

Raspberry Pi 3, Arduino Nano, LoRa HopeRF-RFM9x, MongoDB, gateway untuk sensor pertanian - hujan, tanah, udara dan kelembapan udara,

-2 #Dolan Bisby-3 @2020

I. PENDAHULUAN

-3

1.3Tujuan

Membuat prototype e-Water Meter Pengiriman data real time - Teknologi LoRa

Membangun Arsitektur jaringan LoRa (End Node – Gateway Concentrator – Cloud Server)

Sistem Billing Pemakaian airdiakses (komputer, laptop, smartphone).


Jangkauan luas 10 KM - Geolocation mendeteksi lokasi (free).

Biaya Rendah, infrastruktur, operasional dan sensor dengan network sendiri.

Daya Rendah 13 mA hingga 15 mA

Safety embeded end-to-end enkripsi AES128

Kapasitas Tinggi Mendukung banyak pelanggan

Frekuensi RF 433 MHz Asia, 868 MHz Eropa, Amerika 915

II. TINJAUAN PUSTAKA

2-1 LoRa – Long Range

Arsitektur Jaringan LoRa

- 4 #Dolan Bisby-3 @2020

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.2 Water Meter Digital

Sensor meter airmengubah aliran menjadi pulsa digital [PWM]

Prinsip Hall effect - Water Metermotor + magnet ketika berputar medan magnet Putaran “ada ” dan “tida ada” magnet output pulsa digital.

V = Q x T (V)Volume; (Q)Debit air L/S, `(T)detik


1.1

3.1 Pendekatan Kerangka Teoritis

III. METODOLOGI

a. Prototipe e-Water Meter

b. LoRa System

Desain Arsitektur LoRa

Integrasi (Embeded System) = e-Water Meter LoRa End Node

LoRa End node <> Gateway <> LoRa Server [Web API]

c. Billing e-Water Meter

* Setiap Tahapan Melui SDLC (Sytem Development Live Cycle)

Desain Develop [ Uji Coba + Verifikasi ]

Blok Diagram Sistem – Flow Chart System


1.1

III. METODOLOGI

OTAA Over The Air Activation

- 7

Key API


4.1 E-Water Meter & Verifikasi

IV. HASIL

Running e-Water Meter..........

Verifikasi........

Instalasi pengukuran.....

- 8

e-Water Meter

Akurasi e-Water Meter Error = 510 mL – 506 mL

= 4 mLError 0,79%


4 Hasil

IV. HASIL

Arsitektur

1. Setup Gateway – Upload Program - OTAA

Akses Gateway : Web GUI, Putty - Console Monitor

LoRa GatewayLoRa End Node

Send Data()...

1

2

3

LoRa End Node LoRa Gateway

Start .........

Got Replay()...

getData() ... sendReplay()

send-get __Data()...

KomunikasiLoRa End Node - LoRa Gateway Concentrator

*Hasil Uji Coba - area kantor :hampir seluruh nya dalam range LoRa - 9

Dragino LG01-SLoRa SX 1276

4 Prototipe 2 - LoRa End Node

IV HASIL & PEMBAHASAN

#LitBang Baristand Sby @2019- 10

Prototipe

e-Water Meter [ LoRa End_Node]

4. Prototipe - e-Water Meter

IV. HASIL

- 11

LoRa - SX 1276Sensor e-Water

Aichi - OF05ZAT

Prototipe e-Water Meter [ End_Node LoRa]


#1 #2 #3

4

IV HASIL

Uji Coba WEB – API

- 18#LitBang Baristand Sby @2019

Monitor_Console ( IP_ 10.130.1.5)

Monitor_PuTTY (IP_ 10.130.1.5)

Real Time Data LoRa Gateway Concentrator

Untuk security data yang dikirim :E-Water Meter harus terdaftar

Sistem Billing e-Water Meter ........

4

Dasboard e-Water Meter

IV HASIL

Tagihan Pemakaian Air

- 14



4

IV HASIL

Maps .... e-Water Meter menggunakan GCPGoogle Cloud Platform

- 13

[admin] Posisi Gateway & e-Water Meter


HASIL PENGUJIAN EMC – Radiated EMISSION (RE)

Equipment Setup & Antenna Polarization

Polarisasi Antena Horizontal – RE 10 M Polarisasi Antena Vertikal – RE 10 M

Polarisasi Antena Horizontal – RE 3 MSetup Equipment

- 15

HASIL PENGUJIAN EMC – LoRa

RADIATED EMISSION 10m MEASUREMENT

- 16

Range 30 MHz – 1GHz

Lulus uji parameter RE 10m Nilai Quasi Peak terjeleknya di frekuensi 53.8 MHz < (limit 30 dBμV/m )

HASIL PENGUJIAN EMC – LoRa

RADIATED EMISSION 3 m MEASUREMENT

- 17

Range 1G – 6 GHz

lulus uji parameter RE 3m

Nilai Peak terjeleknya di frekuensi 2434.6 MHz 47.70 dBμV/m

WiFi -2,4G

4.2 Konsumsi Daya

IV. Analisa

Arus min Sensor idleArus Max Kirim data LoRa

Catatan :Konsumsi Arus Max diasumsikan 1 detikPada kondisi real ada kemungkinan < 1detik Menggunakan osciloscope Probe khusus

Batre Li-ion 18650 3,7 V 3400 mAh

#Dolan Bisby-3 @2020- 18

4.2

IV. ANALISA

RSSI - Received Signal Strength Indicator

Jarak 1-50 m -38dBm .... -82 dBm 350 m mendekati batas bawah RSSI yaitu -116 dBm

Transmisi data LoRa semakin jauh lemah dan akhirnya hilangSinyal Gateway Concentrator LoRa semakin lemah

== RSSI ==-30 dBm : kuat (10-3 mW)-120 dBm : lemah (10×10-13 mW)

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

1 m 50 m 100 m 200 m 300 m 350 m

RSSI

dB

m

*Uji 10x - tiap titik

#Dolan Bisby-3 @2020- 19

- Sistem –

5-1 Kesimpulan

V. KESIMPULAN

Saran - Pengembangan

a. Prototipe e-Water Meter dengan Teknologi Lora mengirimkan data real time Menampikan Sistem Billing Pemakaian Air - tingkat Error 0,79%

b. Desain arsitektur Teknologi LoRa dapat diimplementasikan dengan baik

c. Hasil pengujian prototipe e-Water Meter Lulus uji EMC - CISPR 32

sesuai persyaratan PerDirjen SDPPI No. 3 Tahun 2019 - Kominfo.

Prototipe e-Water Meter Kapasitas debit air, Ketahanan daya, Casing Tahan Air IP 68

Infrastruktur LoRa Server LoRa, Gateway jangkauan lebih luas user lebih banyak

- 20

5-2


RANCANG BANGUN e-WATER METER UNTUK SMART CITY

Documents

Transcript of RANCANG BANGUN e-WATER METER UNTUK SMART CITY