TA : Rancang Bangun Sistem Pemantauan Kualitas Udara Menggunakan Wireless Sensor Networks Dengan Topologi Cluster.

RANCANG BANGUN SISTEM PEMANTAUAN KUALITAS

UDARA MENGGUNAKAN WIRELESS SENSOR NETWORKS

DENGAN TOPOLOGI CLUSTER

TUGAS AKHIR Program Studi S1 Sistem Komputer

Oleh :

Dyah Lestari Saraswati 11.41020.0001

FAKULTAS TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA

INSTITUT BISNIS DAN INFORMATIKA STIKOM SURABAYA 2016

1 1.1 LatarBBelakangBMasalahB

Pencemaran udara dapat mempengaruhi kesejahteraan manusia, baik secara langsung ataupun secara tidak langsung. Pengaruh pencemaran udara secara langsung dapat berupa penyakit dan kematian, sedangkan pengaruhnya secara tidak langsung adalah terganggunya berbagai sumberdaya alam yang penting untuk kehidupan dan kesejahteraan manusia (Dahlan,1989).

Karena pencemaran udara tersebut memiliki dampak yang buruk, maka perlu dilakukan pemantauan secara terus menerus terhadap kualitas udara. Pada tahun 1999-2000, melalui Kementrian Negara Lingkungan Hidup pemerintah telah menetapkan dilaksanakannya proyek pemantauan kualitas udara di Indonesia dengan nama National Air Quality Monitoring Network System (AQMS) di sepuluh kota besar Indonesia. Proyek ini terlaksana atas pinjaman dana yang berasal dari pemerintah Austria. Akan tetapi pada tahun 2010 dilaporkan bahwa perangkat-perangkat yang berada di 33 titik di seluruh Indonesia tersebut sudah tidak dapat berfungsi dengan baik karena permasalahan pemeliharaan dan juga umur hidup perangkat sudah terlewati (CAI-Asia, 2010).

Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan pembuatan alat pendeteksi gas CO, CO2 dan SO2 namun pada penelitian tersebut area yang dideteksi hanya satu lokasi saja tanpa menngunakan jaringan sensor nirkabel (Islam, 2013). Berdasarkan

kondisi polusi udara dan akibat langsung yang di timbulkan maka dibuatlah sebuah alat pemantau kualitas udara menggunakan jaringan sensor nirkabel dengan topologi cluster yang akan memonitoring kualitas udara di sekitar kampus Institut Bisnis Stikom Surabaya. Penggunaan topologi cluster pada penelitian ini karena kondisi area pemantauan kondisi udara berada pada beberapa lokasi yang berbeda sehingga dibutuhkan topologi yang bersifat hirarki (cluster) untuk mengurangi beban setiap node..

1.2 RumusanBMasalahB

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :

1. Bagaimana merancang bangun sistem wireless sensor networks untuk pemantauan nilai gas CO dan CO2 di sekitar kampus Institut Bisnis Stikom Surabaya dengan topologi cluster ?

2. Bagaimana melakukan pengujian terhadap unjuk kerja sistem dengan menggunakan parameter delay transmisi dan paket loss?

1.3 BatasanBMasalahB

Untuk menghindari pembahasan yang lebih luas terkait dengan rancang bangun sistem pemantau kadar udara menggunakan metode cluster. Terdapat beberapa batasan masalah, maka penelitian ini hanya ditentukan pada ruang lingkup tertentu antara lain:

1. Acuan penelitian ini adalah kualitas udara di daerah sekitar kampus Institut Bisnis Stikom Surabaya

2. Gas yang di monitoring sudah ditentukan yaitu CO dan CO2

3. Topologi sudah di tentukan, yaitu dengan dengan menggunakan 4 Child Node dan 2 Cluster Head. Masing-masing Cluster Head memiliki 2 buah Child Node. Selanjutnya Cluster Head terhubung dengan Parent Node (gateway)

1.4 TujuanB

Berdasarkan rumusan masalah yang diuraikan diatas, maka tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Merancang dan membangun wireless sensor networks pemantau kualitas udara menggunakan topologi cluster

2. Mengirimkan hasil monitoring kualitas udara dari 4 child node secara bersamaan dengan meminimalkan delay dan paket loss

1.5 SistematikaBPenulisanB

Pembahasan Tugas Akhir ini secara Garis besar tersusun dari 5 (lima) bab, yaitu diuraikan sebagai berikut:

1. BAB I PENDAHULUAN

Pada Bab ini akan dibahas mengenai latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, dan sistematika penulisan.

2. BAB II LANDASAN TEORI

Pada Bab ini akan dibahas teori penunjang dari permasalahan, yaitu mengenai Sensor DT-SENSE CARBON DIOXIDE SENSOR, DT-SENSE CARBON MONOXIDE SENSOR, WSN, Arduino Mega 2560, software arduino IDE, ZigBee (Xbee series 2) mode AT, software X-CTU, parameter QoS, dan Visual Basic.

3. BAB III METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM

Pada Bab ini akan dibahas tentang blog diagram sistem serta metode yang dilakukan dalam memonitoring kualitas udara, meliputi cara pembuatan algoritma pengiriman dan pemisahan data dari dua Child Node ke satu Cluster Head kemudian dikirim ke Parent Node, skrip pada software arduino IDE untuk komunikasi antara Child Node sampai ke Cluster Head, Cluster Head sampai ke Parent Node, dan Parent Node sampai ke server, flow cart software visual basic untuk menampilkan data yang dikirim oleh xbee Parent Node menggunakan wifi,, dan cara menentukan hasil dari parameter QoS..

4. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada Bab ini akan dibahas mengenai hasil yang diperoleh dari proses pengiriman transmisi data dari empat Child Node sampai ke server melalui Cluster Head masing – masing dan Parent Node. Pada Bab ini akan dianalisa paket loss dan delay dari Child Node ke Cluster Head, paket loss

dan delay dari Cluster Head ke Parent Node, paket loss dan delay dari Child Node ke Parent Node, paket loss dan delay dari Parent Node ke server, paket loss dan delay dari Child Node ke server.

5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan yang didapat dari hasil penelitian berdasarkan rumusan masalah serta saran untuk perkembangan penelitian selanjutnya.

6

B

2.1BB SensorBUdaraB

2.1.1B DT-SENSEBCARBONBDIOXIDEBSENSORBB

GambarB2.1BDT-STNST CARBON DIOXIDT STNSOR

DT-STNST CARBON DIOXIDT STNSOR merupakan modul sensor gas yang dapat digunakan untuk menentukan kadar karbon dioksida yang terdapat pada udara. Modul ini berbasiskan sensor MG-811 yang mampu melakukan pendeteksian gas karbon dioksida dengan range 350 - 10000 ppm. DT-STNST CARBON DIOXIDT STNSOR cocok digunakan pada sistem pemantauan kualitas udara dalam ruangan, sistem kontrol proses fermentasi, dll.

Spesifikasi :

 Tegangan kerja : 5 VDC.

 Target gas : karbon dioksida (CO2).  Range deteksi : 350 - 10000 ppm.  Antarmuka : UART TTL, I2C.

 Menggunakan ADC 10-bit untuk konversi data analog dari sensor.

 Memiliki output berupa data digital dengan nilai 0 - 1023 (hasil konversi ADC)

 Terdapat 1 buah variable resistor untuk pengaturan nilai threshold secara manual.

 Disediakan beberapa jumper untuk konfigurasi pull-up I2C, resistor beban, serta variable resistor threshold.

 Memiliki fitur kendali on/off dengan 2 mode kerja pilihan yaitu hysterisis dan window.

 Pin I/O yang kompatibel dengan level tegangan TTL dan CMOS.  Memiliki 2 buah LTD sebagai indikator.

 Dilengkapi dengan rangkaian TMI filter untuk mengurangi gangguan elektromagnetik.

2.1.2B DT-SENSEBCARBONBMONOXIDEBSENSORB B

B

GambarB2.2BDT-STNST CARBON MONOXIDT STNSOR

DT-STNST CARBON MONOXIDT STNSOR merupakan sebuah modul sensor gas yang berbasiskan MQ-7, yaitu sensor yang bereaksi terhadap kadar gas karbon monoksida yang terdapat dalam udara. Modul ini memiliki keluaran data digital serta desain hardware minimalis yang ditujukan untuk memudahkan proses penggunaan sensor MQ-7. Modul ini dapat diaplikasikan sebagai alarm peringatan dini, ataupun gas detector untuk membantu proses industri yang melibatkan gas karbon monoksida.

Spesifikasi :

 Tegangan kerja : 5 VDC.

 Range deteksi : 20 - 2000 ppm.  Antarmuka : UART TTL, I2C.

 Menggunakan ADC 10-bit untuk konversi data analog dari sensor.

 Memiliki output berupa data digital dengan nilai 0 - 1023 (hasil konversi ADC).

 Terdapat 1 buah variable resistor untuk pengaturan nilai threshold secara manual.

 Disediakan beberapa jumper untuk konfigurasi pull-up I2C, resistor beban, serta variable resistor threshold.

 Memiliki fitur kendali on/off dengan 2 mode kerja pilihan yaitu hysterisis dan window.

 Pin I/O yang kompatibel dengan level tegangan TTL dan CMOS.  Memiliki 2 buah LTD sebagai indikator.

 Dilengkapi dengan rangkaian TMI filter untuk mengurangi gangguan elektromagnetik.

2.2B Wireless Sensor Network (WSN)

Wireless sensor network (jaringan sensor nirkabel) terbentuk dari kumpulan titik-titik sensor yang sangat banyak yang bersifat individu dan tersebar tidak beraturan dalam suatu area yang disebut sensor field yang diletakkan dibeberapa tempat untuk memonitoring kondisi suatu tempat dan dapat berinteraksi dengan

lingkungannya dengan cara sensing, controlling dan comunnication terhadap parameter – parameter fisiknya.

GambarB2.3BArsitektur WSN

Sumber : (http://digilib.tes.telkomuniversity.ac.id) Tiap node sensor memiliki kemampuan untuk mengumpulkan data dan berkomunikasi dengan node sensor lainnya. Peletakan titik-titik node sensor tidak perlu direkayasa sedemikian rupa atau ditetapkan sebelumnya (fixed). Data yang dikirimkan melalui transmisi radio akan diteruskan menuju BS (Base Station) atau

sink mode yang merupakan penghubung antara node dengan user. Informasi tersebut dapat diakses melalui berbagai platform seperti koneksi satelit sehingga memungkinkan user untuk mengakses secara realtime melalui remote server.

Setiap node dalam WSN terdiri dari lima komponen, yaitu kontroller / mikrokontroler, memori, sensor / aktuator, perangakt komunikasi dan catu daya. Komponen-komponen dari sebuah node ditunjukkan pada gambar 2.4 dibawah ini.

GambarB2.4.BKomponen – komponen penyusun Node dalam WSNB

Sumber : (Sugiarto, 2009) a. Communication Device, Berfungsi untuk menerima / mengirim data dengan menggunakan protokol ITTT 802.15.4 atau ITTT 802.11 b/g kepada device

atau node lainnya.

b. Microcontroller, Berfungsi untuk melakukan fungsi perhitungan, mengontrol dan memproses device-device yang terhubung dengan mikrokontroler.

c. Sensor, Berfungsi untuk men-sensing besaran-besaran fisis yang hendak diukur. Sensor adalah suatu alat yang mampu untuk mengubah suatu bentuk energi ke bentuk energi lain, dalam hal ini mengubah energi yang diukur

menjadi energi listrik yang kemudian diubah oleh ADC menjadi deretan pulsa terkuantissi yang kemudian bisa dibaca oleh mikrokontroler.

d. Memory, Berfungsi sebagai bahan tambahan memori bagi sistem wireless

sensor.

e. Power Supply, Berfungsi sebagi sumber energi bagi sistem Wireless Sensor secara keseluruhan. (Nugroho, 2014)

2.2.1B StrukturBJaringanBpadaBWSNBB

Karakteristik jaringan pada WSN, dibagi menjadi dua kelompok,yaitu karakteristik stasiun dasar dan karakteristik dari node sensor. Berikut ini adalah struktur - struktur jaringan sensor nirkabel : (Rijal, 2012)

a. Flat-based : Dalam jaringan, semua node memainkan peran yang sama dan tidak ada sama sekali hirarki. Flat routing protocol mendistribusikan informasi yang diperlukan untuk setiap node sensor yang terjangkau dalam jaringan sensor . Tidak ada upaya dilakukan untuk mengatur jaringan atau trafik, hanya untuk menemukan rute terbaik dengan lompatan-lompatan (hop) ke tujuan dengan jalan manapun.

b. Hierarchical-based: kelas ini menetapkan routing protokol untuk mencoba menghemat energi dengan mengatur node dalam cluster. Node –node dalam cluster mengirimkan data ke cluster head, dan cluster head inilah yang meneruskan data ke base station. Keuntungan cluster dibandingkan dengan

multihop adalah dengan adanya jumlah hop yang semakin sedikit maka hal itu berbanding lurus dengan jumlah paket loss yang semakin kecil (Brunelli, 2008). Disamping itu, model cluster sangat baik dalam memainkan peran penting dalam hal skalabilitas jaringan serta penghematan energy. Hierarchical-based semacam ini sangat cocok untuk data multimedia (Brunelli, 2008). Namun salah satu kekurangan dari struktur jaringan ini adalah cluster dapat menyebabkan kemacetan, ini karena hanya satu kepala berkomunikasi atas nama seluruh cluster, sehingga penurunan energy terbesar akan terjadi pada cluster head tersebut.

c. Location-based: Sebagian besar protokol routing untuk jaringan sensor memerlukan informasi lokasi untuk node sensor. Dalam kebanyakan kasus, informasi lokasi yang dibutuhkan untuk menghitung jarak antara dua node tertentu sehingga konsumsi energi dapat diperkirakan. Karena tidak ada skema pengalamatan untuk jaringan sensor seperti alamat IP.

2.3B ArduinoB

Arduino adalah prototipe platform elektronik opensource yang terdiri dari mikrokontroler, bahasa pemrograman, dan IDT. Arduino adalah alat untuk membuat aplikasi interaktif, yang dirancang untuk mempermudah proyek bagi pemula, tapi masih fleksibel bagi para ahli untuk mengembangkan proyek-proyek yang kompleks. (Banzi, 2009)

2.3.1B ArduinoBMegaB

Arduino mega 2560 adalah papan mikrokontroler berdasarkan ATmega2560 (datasheet). Ini memiliki 54 digital pin input / output ( yang 15 dapat digunakan sebagai output PWM ), 16 analog input, 4 UART ( hardware port serial ), osilator kristal 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Semuanya diperlukan untuk mendukung kerja mikrokontroler, cara mengaktifkan Arduino mega 2560 adalah dengan menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB atau memberikan power dengan adaptor AC-DC atau baterai. Arduino Mega ini

compatible dengan Arduino Duemilanove atau Diecimila.

Mega 2560 adalah update dari Arduino Mega. Mega 2560 berbeda dari semua board sebelumnya yang tidak menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Revisi ke 2 dari board Mega 2560 memiliki resistor 8U2, sehingga lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam mode DFU.

Revisi 3 dari board Mega 2560 memiliki fitur-fitur baru berikut :

 1.0 pinout : menambahkan SDA dan pin SCL yang dekat dengan pin ARTF dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat dengan pin RTSTT, IORTF yang memungkinkan shield untuk beradaptasi dengan tegangan yang tersedia dari board. Nantinya, shield akan compatible baik dengan board

yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Due yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan lainnya.

 Sirkuit RTSTT kuat .

 Atmega 16U2 menggantikan 8U. (Mantech Tlectronics, 2014)

GambarB2.5. Arduino Mega 2560 Sisi Depan (Kiri) dan Belakang (Kanan) (Sumber : Mantech Tlectronics, 2014)

Secara umum arduino terdiri dari dua bagian, yaitu: 1. cardware: papan input/output (I/O).

2. Software: software arduino meliputi IDT untuk menulis program, driver untuk koneksi dengan komputer, contoh program dan library untuk pengembangan program. (Djuandi, 2011)

Berikut adalah Tabel 2.1 spesifikasi dari arduino mega 2560. TabelB2.1.BSpesifikasi Arduino Mega 2560

Mikrokontroler ATMega 2560

Tegangan Operasi 5V

Input tegangan(rekomendasi) 7 – 12V

Input tegangan (Maksimal) 6 – 20V

Digital I/O Pin 54 (15 pin PWM)

Pin input Analog 16

DC current per I/O Pin 40Ma Pin DC Current untuk 3.3V 50Ma

1. DayaB(Power)B

Arduino mega dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Tksternal ( non - USB ) daya dapat berasal baik dari adaptor AC - DC atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan plug 2.1mm pusat - positif ke colokan listrik board. Baterai dapat dimasukkan dalam Gnd dan Vin pin header dari konektor daya.

Board dapat beroperasi pada pasokan eksternal 6 sampai 20 volt. Jika tegangan dengan kurang dari 7V , tegangan pada board kemungkinan akan tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V , regulator tegangan bisa panas dan merusak board. Kisaran yang disarankan adalah 7 sampai 12 volt .B Pin listrik adalah sebagai berikut :

VIN : Tegangan input ke board Arduino ketika itu menggunakan sumber daya eksternal ( ebagai lawan 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya diatur lain). Kita dapat memasok tegangan melalui pin ini. 5V : Pin output 5V diatur dari regulator di board. Board dapat diaktifkan

dengan daya baik dari colokan listrik DC (7 - 12V) , konektor USB (5V) , atau pin VIN dari board (7-12V). Jika tegangan diberika

bootloader

SRAM 8Kb

TTPROM 4Kb

melalui 5V atau 3.3V melewati regulator , dan dapat merusak

board, maka tidak disrankan.

3V3: Sebuah pasokan 3,3 volt dihasilkan oleh regulator on-board yang dapat menarik arus maksimum 50 mA.

GND : Pin tanah.

IORTF : Pin pada board Arduino memberikan tegangan referensi saat mikrokontroler sedang beroperasi. Sebuah shield dikonfigurasi dengan benar agar dapat membaca pin tegangan IORTF dan memilih sumber daya yang tepat atau mengaktifkan penerjemah tegangan pada output untuk bekerja dengan 5V atau 3.3V. (Mantech Tlectronics, 2014)

2. BMemoriB

ATmega2560 memiliki 256 KB dari flash memory untuk menyimpan kode (8 KB digunakan untuk bootloader) , 8 KB SRAM dan 4 KB TTPROM ( yang dapat dibaca dan ditulis dengan library TTPROM ).(Mantech Tlectronics, 2014)

3. InputBdanBOutputB

Masing-masing dari 54 digital pin (pin header) pada Mega dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi dari pinMode( ),

digitalWrite( ), dan digitalRead( ). Mereka beroperasi pada tegangan 5V. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan

memiliki resistor pull-up internal yang (terputus secara default) dari 20-50 KOhms. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus :

Serial : 0(RX) dan 1(TX); Serial 1 : 19(RX) dan 18(TX) ; Serial 2 : 17(RX) dan 16 (TX) ; Serial 3 : 15 (RX) dan 14(TX). Yang digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin 0 dan 1 juga terhubung ke pin yang sesuai dari ATmega16U2 USB - to- TTL chip Serial. Letak PIN serial dapat dilihat pada gambar 2.6. Tksternal Interupsi: 2 (interrupt 0) , 3 (interrupt 1) , 18 (interrupt 5) , 19

(interrupt 4) , 20 (interrupt 3) , dan 21 (interrupt 2). Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah, naik atau jatuh tepi, atau perubahan nilai. Lihat AttachInterrupt( ) fungsi untuk rincian. Letak PIN interupsi dapat dilihat pada gambar 2.6 PWM: Pin 2-13 dan 44 sampai 46. Menyediakan 8 - bit PWM output

dengan analogWrite ( ) function. Letak PIN PWM dapat dilihat pada gambar 2.6

SPI (Serial Peripheral Intervace) : 50(MISO), 51(MOSI), 52(SCK), 53(SS). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan library SPI. Pin SPI juga pecah pada header ICSP, yang secara fisik kompatibel dengan Uno , Duemilanove dan Diecimila. Letak PIN SPI dapat dilihat pada gambar 2.25.

LTD: 13. Ada built -in LTD terhubung ke pin digital 13. Ketika pin dengan nilai TINGGI , LTD menyala , ketika pin yang dipakai RTNDAH , lampu akan mati.

TWI (Two – Ware Inteerface ): Pin 20(SDA) dan pin 21(SCL). Dukungan komunikasi TWI menggunakan library Wire. Yang perly diperhatikan adalah bahwa pin ini tidak berada di lokasi yang sama dengan pin TWI pada Duemilanove atau Diecimila. Letak PIN TWI dapat dilihat pada gambar 2.5.

Arduino Mega2560 memiliki 16 input analog , yang masing-masing menyediakan 10 bit resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda ). Secara default mereka mengukur dari ground sampai 5 volt , meskipun mungkin untuk mengubah jangkauan menggunakan pin ARTF dan fungsi analogReference ( ). (Mantech Tlectronics) 2.4 Software Arduino IDE

Arduino IDT adalah software yang ditulis menggunakan java dan berdasarkan pengolahan seperti, avr-gcc, dan perangkat lunak open source lainnya (Djuandi, 2011). Arduino IDT terdiri dari:

1. Tditor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing.

2. Verify / Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa

akan bisa memahami bahasa processing, yang dipahami oleh mikrokontroler adalah kode biner.

3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memori mikrokontroler di dalam papan arduino.

GambarB2.6BTampilan Software Arduino IDTB

(Arduino, 2011) Pada Gambar 2.6 terdapat menu bar, kemudian toolbar dibawahnya, dan sebuah area putih untuk editing sketch, area hitam dapat kita sebut sebagai progress

area, dan paling bawah dapat kita sebut sebagai “status bar”.

2.5B BahasaBPemogramanBArduinoB B

Arduino ini bisa dijalankan di komputer dengan berbagai macam platform

mikrokontroler adalah bahasa C/C++ dan dapat digabungkan dengan assembly. (Arduino, 2011)

1. Struktur

Setiap program Arduino (biasa disebut sketch) mempunyai dua buah fungsi yang harus ada (Arduino, 2011). Antara lain:

a) void setup( ) { }

Semua kode didalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali ketika program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya.

b) void loop( ) { }

Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, dan lagi secara terus menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.

2. Serial

Serial digunakan untuk komunikasi antara arduino board, komputer atau perangkat lainnya. Arduino board memiliki minimal satu port serial yang berkomunikasi melalui pin 0 (RX) dan 1 (TX) serta dengan komputer melalui USB. Jika menggunakan fungsi – fungsi ini, pin 0 dan 1 tidak dapat digunakan untuk input

digital atau output digital (Arduino, 2011). Terdapat beberapa fungsi serial pada arduino, antara lain:

3. Syntax

Adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format penulisan. (Arduino, 2011)

4. Vabiabel

Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Variabel inilah yang digunakan untuk memindahkannya. (Arduino, 2011)

2.6B ZigbeeB

ZigBee adalah spesifikasi untuk jaringan protokol komunikasi tingkat tinggi, menggunakan radio digital berukuran kecil dengan daya rendah, dan berbasis pada standar ITTT 802.15.4-2003 untuk jaringan personal nirkabel tingkat rendah, seperti saklar lampu nirkabel dengan lampu, alat pengukur listrik dengan inovasi In-come Display (IHD), serta perangkat-perangkat elektronik konsumen lainnya yang menggunakan jaringan radio jarak dekat dengan daya transfer data tingkat rendah.

Teknologi yang memenuhi spesifikasi dari ZigBee adalah perangkat dengan pengoperasian yang mudah, sederhana, membutuhkan daya sangat rendah serta biaya yang murah jika dibandingkan dengan WPANs lainnya, yakni Bluetooth. ZigBee fokus pada aplikasi Radio Frequency (RF) yang membutuhkan data tingkat rendah, baterai tahan lama, serta jaringan yang aman. (Faludi, 2010)

Jaringan lapisan ZigBee yang mendukung fitur-fitur canggih yang dikenal sebagai ITTT 802.15.4. Ini adalah satu set standar yang memiliki kemampuan untuk memanajemen daya, pengalamatan, koreksi kesalahan, format pesan, dan lainnya spesifik point-to-point yang diperlukan untuk tepat komunikasi berlangsung dari satu radio ke radio yang lain. (Faludi, 2010)

2.6.1B BBTopologiBJaringanB

Zigbee memiliki beberapa topologi secara umum diantantaranya adalah :

a. Pair, Topologi pair adalah topologi yang terdiri dari 2 node. Salah satu berupa koordinator dan yang lain berupa router atau end device.

b. Star, Topologi star adalah topologi yang memiliki koordinator yang berada di tengah dari topologi star yang terhubung melingkar dengan end device. Setiap data yang lewat selalu melalui koodinator terlebih dahulu. End device

tidak dapat berkomunikasi secara langsung.

c. Mesh, Topologi mesh menugaskan setiap router sebagai koordinator radio. Radio dapat melewatkan pesan melalui router dan end device sesuai dengan kebutuhan. Koordinator bekerja untuk memanajemen jaringan. Dapat berupa pesan rute. Berbagai macam end device dapat ditambahkan pada koordinator dan router. Dengan ini dapat mengirimkan dan menerima

informasi, tapi masih membutuhkan bantuan “parent’s” untuk dapat berkomunikasi dengan node yang lain.

d. Cluster Tree, Topologi cluster tree menjadikan router sebagai backbone dan setiap router terdapat end device yang mengililinginya. Konfigurasinya tidak jauh beda dengan topologi mesh.

B

GambarB2.7 Topology zigbee pair, star, mesh dan cluster tree

2.7B XbeeB

Xbee merupakan perangkat yang menunjang komunikasi data tanpa kabel (wireless). Xbee ada 2 jenis, yaitu :

a. Xbee 802.15.4 (Xbee Series 1), Xbee seri ini hanya dapat digunakan untuk komunikasi point to point dan topologi star dengan jangkauan 30 meter

b. Xbee ZB Series 2, Xbee series 2 dapat digunakan untuk komunikasi point to point, point to multipoint dan topologi star, dan topologi mesh dengan jangkauan 40 meter indoor dan 100 meter outdoor.

Xbeeseries 1 maupun series 2 tersedia dalam 2 bentuk berdasarkan kekuatan transmisinya yaitu xbee reguler dan xbee-pro. Xbee-PRO mempunyai kekuatan transmisi lebih kuat, ukuran perangkatnya lebih besar, dan harganya lebih mahal. Xbee-PRO mempunyai jangkauan indoor mencapai 60 meter dan outdoor

mencapai 1500 meter. Xbee ini dapat digunakan sebagai pengganti serial /usb atau dapat memasukkannya ke dalam command mode dan mengkonfigurasinya untuk berbagai macam jaringan broadcast dan mesh. Shield membagi setiap pin Xbee. Xbee juga menyediakan header pin female untuk penggunaan pin digital 2 sampai 7 dan input analog, yang discover oleh shield (pin digital 8 sampai 13 tidak tercover oleh shield, sehingga dapat menggunakan header pada papan itu sendiri (Arduino, 2011).

GambarB2.8 Xbee S2 dan Xbee Shield.

Bebikut pabameteb untuk mengkonfigubasi modul Xbee S2 dengan mode AT.

TabelB2.2 Parameter Xbee

Perintah Keterangan Nilai valid Nilai Default

ID Id jaringan modul Xbee 0-0Xffff 3332 CH Saluran dari modul _Xbee. 0x0B-0x1A 0x0C Sh dan SL

Nomor seri modul Xbee(SH memberikan 32bit tinggi, SL32 bit rendah). Read-only.

0-0xFFFFFFFF berbeda untuk _{setiap modul} Perintah Keterangan Nilai valid Nilai Default

ID Id jaringan modul Xbee 0-0Xffff 3332 CH Saluran dari modul _Xbee. 0x0B-0x1A 0x0C Sh dan SL

Nomor seri modul Xbee(SH memberikan 32bit tinggi, SL32 bit rendah). Read-only.

0-0xFFFFFFFF berbeda untuk _{setiap modul} MY Alamat16-bit dari _modul. 0-0xFFFF 0

Dh dan DL

Alamat tujuan untuk komunikasi

nirkabel(DH adalah 32bit tinggi, DL32 low).

0-0xFFFFFFFF (untuk kedua DH dan DL)

0(untuk kedua DH dan DL)

BD

baud rate yang digunakan untuk komunikasi serial dengan papan Arduino atau komputer.

0 (1200 bps) 1 (2400 bps) 2 (4800 bps) 3 (9600 bps) 4 (19200 bps) 5 (38400 bps) 6 (57600 bps) 7 (115200 bps)

3 (9600 baud)

Catatan: meskipun nilai-nilai yang valid dan standar dalam Tabel di atas ditulis dengan awalan "0x" (untuk menunjukkan bahwa mereka adalah nomor heksadesimal), modul tidak akan mencakup "0x" ketika melaporkan nilai parameter, dan anda harus menghilangkan ketika menetapkan nilai-nilai. (Arduino, 2011)

2.8BB XbeeBUsbBAdapterBdanBSoftwareBX-CTUB

Xbee usb adapter (Gambar 10) merupakan alat untuk menghubungkan modul Xbee ke komputer dengan kabel mini usb dan selanjutnya dapat dikonfigurasi menggunakan software X-CTU (Gambar 2.7). software X-CTU merupakan software

yang digunakan untuk mengkonfigurasi Xbee agar dapat berkomunikasi dengan Xbee lainya. Parameter yang harus diatur adalah PAN ID (Personal Area Network) ID yaitu parameter yang mengatur radio mana saja yang dapat berkomunikasi, agar dapat berkomunikasi PAN ID dalam satu jaringan harus sama. Parameter yang harus diatur

adalah PAN ID (Personal Area Network) ID yaitu parameter yang mengatur Xbee mana saja yang dapat berkomunikasi, agar dapat berkomunikasi PAN ID dalam satu jaringan harus sama. Xbee dapat berkomunikasi point to point dan point to multipoint (broadcast).

GambarB2.9 Xbee Usb Adapter dan Kabel Mini Usb

(Arduino, 2011)

GambarB2.10BTampilan Software X-CTU

2.9BB Wifi ShieldB(TonylabsBCC3000)B

CC3000 adala processor jaringan nirkabel, yang menyederhanakan proses implementasi internet connectivity. SimpleLink Wi-Fi secara signifikan mengurangi pemakaian mikrokontroler (MCU), sehingga ideal untuk digunakan dengan biaya murah dan daya rendah yang telah tertanam pada MCU (www.ti.com). Berikut spesifikasi dari CC3000, yaitu :

1) WLAN

 ITTT 802.11b/g, tertanam radio, modem, MAC address, dan mendukung WLAN mendukung bandwidth 54 Mbps pada frekuensi 2.4 GHz.

 Mendukung keamanan pada Wi-Fi dengan mode personal network

meliputi, WTP, WPA, dan WPA2.

 Smart config WLAN memungkinkan unutk menghubungkan perangkat tanpa koneksi fisik / nirkabel menggunkan smartphone, tablet, atau PC.

2.10B JaringanBwireless LANBatauBWireless FidelityB(wifi)BB

Local Area Network (LAN), dimana merupakan jaringan terbentuk dari gabungan beberapa komputer yang tersambung melalui saluran fisik (kabel/Ethernet/UTP). Seiring dengan perkembangan teknologi serta kebutuhan untuk akses jaringan bergerak, muncullah Wireless Local Area Network (Wireless

dengan penerimaan data dilakukan melalui udara dengan menggunakan teknologi gelombang radio (RF). (Gunadi, 2009)B

Wireless LAN didefinisikan sebagai sebuah sistem komunikasi data fleksibel yang dapat digunakan untuk menggantikan atau menambah jaringan LAN yang sudah ada untuk memberikan tambahan fungsi dalam konsep jaringan komputer pada umumnya fungsi yang ditawarkan disini dapat berupa konektivitas yang andal sehubungan dengan mobilitas user. (Gunadi, 2009)

Dengan Wireless LAN memungkinkan para pengguna komputer terhubunga tanpa kabel (wirelessly) ke dalam jaringan. Suatu laptop atau smartphone yang dilengkapi oleh perangkat wireless yang sudah tertanam dapat digunakan secara

mobile mengelilingi sebuah gedung tanpa perlu mencolokkan (plug in) kabel apa pun. (Gunadi, 2009)

Wireless LAN yang banyak tersebar dipasaran saat ini mengikuti standard

ITTT 802.11. terdapat tiga varian terhadap standard tersebut yaitu 802.11b/a/g. versi

Wireless LAN 802.11b memiliki kemampuan transfer data kecepatan tinggi hingga 11 Mbps pada band frekuensi 2,4GHz.versi berikutnya 802.11a, untuk transfer data kecepatan tinggi hingga 54 Mbps pada frekuensi 5GHz. Sedangkan 802.11g berkecepatan 54 Mbps dengan frekuensi 2,4GHz. (Gunadi, 2009)

2.11B VisualBBasicB

Visual Basic adalah salah suatu development tools untuk membangun aplikasi dalam lingkungan Windows. Dalam pengembangan aplikasi, Visual Basic

menggunakan pendekatan Visual untuk merancang user interface dalam bentuk form. Tampilan Visual Basic terdapat pada Integrated Development Environment (IDT) seperti pada Gambar 2.10.

B

B B

GambarB2.11.BTampilan Utama Visual Basic 6.0

Sumber : (Octovhiana, 2003) Adapun pejelasan jendela-jendela adalah sebagai berikut :

a) Menu Bar, digunakan untuk memilih tugas-tugas tertentu seperti menyimpan project, membuka project, dll

b) Main Toolbar, digunakan untuk melakukan tugas-tugas tertentu dengan cepat.

c) Jendela Project, jendela berisi gambaran dari semua modul yang terdapat dalam aplikasi.

d) Jendela Form Designer, jendela merupakan tempat anda untuk merancang user interface dari aplikasi.

e) Jendela Toolbox, jendela berisi komponen-komponen yang dapat anda gunakan untuk mengembangkan user interface.

f) Jendela Code, merupakan tempat bagi anda untuk menulis koding. Anda dapat menampilkan jendela dengan menggunakan kombinasi Shift-F7. g) Jendela Properties, merupakan daftar properti-properti object yang sedang

terpilih. Sebagai contohnya anda dapat mengubah warna tulisan (foreground) dan warna latar belakang (background). Anda dapat menggunakan F4 untuk menampilkan jendela properti.

h) Jendela Color Palette, adalah fasilitas cepat untuk mengubah warna suatu object.

i) Jendela Form Layout, akan menunjukan bagaimana form bersangkutan ditampilkan ketika runtime.

2.12 BParameterBQoSB(Quality of Service)B

Performansi mengacu ke tingkat kecepatan dan keandalan penyampaian berbagai jenis beban data di dalam suatu komunikasi. Performansi merupakan kumpulan dari beberapa parameter besaran teknis, yaitu :

1. Packet LossB

Packet Loss, merupakan suatu parameter yang menggambarkan suatu kondisi yang menunjukkan jumlah total paket yang hilang, dapat terjadi

karena collision dan congestion pada jaringan dan hal ini berpengaruh pada semua aplikasi karena retransmisi akan mengurangi efisiensi jaringan secara keseluruhan meskipun jumlah bandwidth cukup tersedia untuk aplikasi-aplikasi tersebut. Umumnya perangkat jaringan memiliki buffer untuk menampung data yang diterima. Jika terjadi kongesti yang cukup lama,

buffer akan penuh, dan data baru tidak akan diterima.

TabelB2.3 Packet Loss

KATEGORIBDEGREDASIB PACKETBLOSSB

Sangat bagus 0

Bagus 3 %

Sedang 15 %

Jelek 25 %

B 2. DelayB

Delay (latency), adalah waktu yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal ke tujuan. Delay dapat dipengaruhi oleh jarak, media fisik, kongesti atau juga waktu proses yang lama.(Nurhayati, 2012)

B

B

GambarB2.12BNetwork Delay

TabelB2.4BBKomponen Delay

JenisBDelayB KeteranganB

Algorithmic

delay Delaydigunakan. Contohnya, ini disebabkan oleh standar Algorithmic delaycodec untuk yang G.711 adalah 0 ms

Packetization

delay Delayvoice yang disebabkan oleh peng-akumulasian bit sample ke frame. Seperti contohnya, standar G.711 untuk payload 160 bytes memakan waktu 20 ms.

Serialization

delay Delaydibutuhkan untuk pentransmisian paket IP dari sisi ini terjadi karena adanya waktu yang

originating (pengirim).

Propagation

delay DelayPaket IP di media transmisi ke alamat tujuan. Seperti ini terjadi karena perambatan atau perjalanan. contohnya delay propagasi di dalam kabel akan memakan waktu 4 sampai 6 s per kilometernya.

Coder (Processing) Delay

Waktu yang diperlukan oleh Digital Signal Processing (DSP) untuk mengkompres sebuah block PCM (Pulse – Codec Modulation), nilainya bervariasi bergantung dari codec dan kecepatan prosesor

35 3.1B MetodeBPenelitianBB

Pada metode penelitian tugas akhir ini dibuat rancang bangun wireless sensor networks untuk pemantauan kualitas udara di daerah Intitut Bisnis Stikom Surabaya. Pemantauan dilakukan untuk mendeteksi kadar CO dan CO2. Terdapat

sensor pada masing – masing Child Node (CN) dan Child Node tersebut akan diletakkan pada 2 titik daerah yang berbeda yang terhubung pada sebuah cluster.

Sensor CO(CN 1) dan CO2 (CN 2) akan diletakkan pada sebuah daerah disekitar

Intitut Bisnis Stikom Surabaya, yang akan mentransmisikan rata – rata data setiap menit kepada Cluster Head 1 (CH 1). Sedangkan kedua sensor yang lain yaitu CO (CN 3) dan CO2 (CN 4) akan diletakkan di daerah berbeda disekitar Intitut Bisnis

Stikom Surabaya, yang akan mentransmisikan nilai tertinggi data setiap menit kepada

Cluster Head 2 (CH 2). Data yang telah diterima oleh masing – masing Cluster Head

(CH) akan ditransmisikan kembali kepada sebuah Parent Node (PN). Data yang diterima oleh PN yang telah terintegrasi dengan jaringan wifi, agar user dapat memantau keadaan udara, melalui sebuah aplikasi yang dibangun dari Visual Basic, disekitar Institut Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya. Sedangkan pengiriman data yang berasal dari masing – masing CN hingga diterima oleh PN ditransmisikan menggunakan wireless zigbee networks . Peletakan sensor dapat dilihat pada gambar 3.1 dibawah ini:

CN3

CN1

CN2 CN4

CH2

CH1

PN SERVER

AP

GambarB3.1 Gambar Peletakan Child Node (CN), Cluster Head (CH), Parent Node (PN), Access Point (AP) dan Server

3.2B ModelBPerancanganB

Pada perancangan ini penulis menggambarkan perancangan sistemnya seperti pada gambar 3.2 berikut.

GambarB3.2 Gambar Perancangan

Dari Gambar 3.2 didapatkan bahwa setiap node WSN memiliki tugas berbeda-beda seperti berikut:

a) Child Node 1

Pada node ini, node bertanggung jawab sebagai pencatat hasil pemantauan CO pada titik 1 daerah 1 kemudian mengirimkan datanya pada Cluster Head 1.

b) Child Node 2

Pada node ini, node bertanggung jawab sebagai pencatat hasil pemantauan CO2 pada titik 2 daerah 1 kemudian mengirimkan datanya pada Cluster Head 1.

c) Child Node 3

Pada node ini, node bertanggung jawab sebagai pencatat hasil pemantauan CO pada titik 1 daerah 2 kemudian mengirimkan datanya pada Cluster Head 2.

d) Child Node 4

Pada node ini, node bertanggung jawab sebagai pencatat hasil pemantauan CO2 pada titik 2 daerah 2 kemudian mengirimkan datanya pada cluster head 2.

e) Cluster Head 1

Cluster Head 1 merupakan node router. Pada node ini, node menerima data dari rata – rata CO Child Node 1 dan rata – rata CO2 Child Node 2. Node ini

bertanggung jawab atas data yang sudah dikirim oleh Child Node. Masing – masing

child node akan diberikan ID yang berbeda, ini bertujuan agar data tidak tertukar. Dan kemudian akan mentransmisikannya pada Parent Node.

f) Cluster Head 2.

Cluster Head 2 merupakan node router. Pada node ini, node menerima data dari Child Node sensor 3 dan Child Node sensor 4 Dan kemudian akan mentransmisikannya pada Parent Node.

g) Parent Node

Pada Parent Node ini, node menerima data dari Child Node 1, Child Node 2,

Child Node 3 dan Child Node 4 melalui masing – masing Cluster Head. Selanjutnya data diproses untuk di integrasikan yang semula zigbee network menuju ke wifi network. Perlu diketahui bahwa zigbee network berjalan pada layer 2 (data link) dan

layer 1 (physical) sehingga tidak dapat melakukan proses routing dan tidak mengetahui IP address yang biasa dilakukan pada layer 3 (network), dan tidak dapat

menjalankan protokol transport yaitu UDP dan TCP yang ada pada layer 4 (transport), tetapi data kualitas udara yang berasal dari parent node ke server akan dikirim kan melalui jaringan WiFi yang memiliki kemampuan tersebut, maka dari itu diperlukan suatu modul yang memungkinkan untuk melakukannya, yaitu menggunakan modul tonylabs CC3000 wifi shield alat ini dapat melakukan proses

routing dan dapat menggunakan protokol transport UDP atau TCP. Dan pada penelitian ini digunakan protokol UDP untuk mengirimkan datanya. Pada modul wifi shield dikonfigurasi SSID dan password access point (AP) yang dituju dan data kualitas udara tersebut diamankan menggunkaan WPA2, konfigurasi ini dilakukan pada dua sisi yaitu sisi node coordinator dengan CC3000 wifi shield dan AP.

h) Access Point

Access Point adalah suatu alat yang dapat menyediakan akses kepada banyak

user untuk dapat mengakses internet menggunkaan jaringan wireless, fungsinya banyak, digunakan pada perkantoran, rumah sakit, dan tempat outdour.

Pada penelitian ini difungsikan untuk menyediakan akses komunikasi pada komputer server dengan Parent Node yang berkomunikasi dengan menggunakan jaringan wifi.

i) Komputer Server

Komputer server disini sebagai pusat dari penerima data dan digunakan oleh user untuk melihat hasil monitoring kualitas udara dari CN1, CN2, CN3, dan CN4 dari aplikasi yang sudah dibuat menggunakan visual basic (VB). Komputer server

berkomunikasi secara unicast (point to point) dengan Parent Node melalui access point.

3.3B B PerancanganBSistemB

Dalam tugas akhir ini, penulis hanya akan memfokuskan pengiriman data berupa rata – rata atau nilai tertinggi dari masing – masing cild node kepada server dengan menggunakan metode cluster. Dan juga mengamati hasil unjuk kerja jaringan pada model cluster yang telah ditentukan sebelumnya. Adapun perancangan blok diagram ditunjukkan sebagaimana gambar 3.3:

GambarB3.3 Blok Diagram

3.4B PerancanganBPerangkatBKerasB

3.4.1B PerancanganBDT-SENSEBCARBONBDIOXIDEBSENSORB

B Untuk dapat mendeteksi kadar CO dalam udara maka dibutuhkan sebuah sensor. Sensor yang digunakan pada penelitian ini adalah DT-SENSE CARBON

MONOXIDE. SENSOR.DT-SENSE CARBON MONOXIDE SENSOR merupakan modul sensor gas yang dapat digunakan untuk menentukan kadar karbon monoksida yang terdapat pada udara. Modul ini berbasiskan sensor MQ-7. Adapun perancangan rangkaian DT-SENSE CARBON MONOXIDE SENSOR menggunakan komunikasi I2C(Inter-Integrated Circuit).Data yang dikeluarkan berupa data digital sesuai yang sudah dijelaskan pada BAB II. Dan skenmatik sensor dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Yang membedakan modul sensor MQ-7 dengan MG-811 adalah pemakaian resistor pada MQ-7 resistor yang digunakan adalah 3k3Ω

GambarB3.4 Skematik Sensor DT-SENSE CARBON MONOXIDE SENSOR (data sheet DT-SENSE)

3.4.2B PerancanganBDT-SENSEBCARBONBDIOXODEBSENSORB

Untuk dapat mendeteksi kadar CO2 dalam udara maka dibutuhkan sebuah

sensor. Sensor yang digunakan pada penelitian ini adalah DT-SENSE CARBON DIOXODE SENSOR. DT-SENSE CARBON DIOXODE SENSOR merupakan modul sensor gas yang dapat digunakan untuk menentukan kadar karbon dioksida yang terdapat pada udara.Modul ini berbasiskan sensor MG-811. Adapun perancangan rangkaian DT-SENSE CARBON DIOXODE SENSOR menggunakan komunikasi I2C sam halnyad engan MQ-7.Dan pada dasarnya skematik sensor MG-811 sama dengan MQ-7, hanya saja yang membedakan pemakaian resistor antara modul pada MG-811 dan MQ-7. Pada MG-811 menggunakan resistor 100kΩ, jika dilihat pada modul sensor yang digunakan maka penggunaan resistor yang dikaitkan seperti pada gambar 3.5 dibawah ini, dan jika dilihat pada gambar skematik pada gambar 3.4 diatas maka menunjukan bahwa posisi tersebut merupakan resistor dengan nilai 100kΩ

GambarB3.5 Perancangan Sensor DT-SENSE CARBON DIOXIDE SENSOR (data sheet DT-SENSE)

3.4.3B PerancanganBSensorBdenganBArduinoB

Untuk dapat mendeteksi kadar CO dan CO2, maka data yang dipperoleh oleh

masing-masing sensor harus dioleh kembali oleh mikrokontroler agar hasilnya dapat dipergunakan oleh user. Seperti yang telah dijelaskan diatas, bahwa pembacaan sensor dilakukan melalui komunikasi Inter Integrated Circuit (I2C). sehingga pembacaan sensor dilakukan melalui pin Serial Clock (SCL) dsn Serial Data (SDA) pada Arduino, seperti yang digambarkan pada gambar dibawah ini. Hal ini berlaku pada modul MG-811 maupun MQ-7.

B GambarB3.6 Perancangan Sensor dengan Arduino

3.4.4B PerancanganBRangkaianBXbeeBZigbeeBS2BB

Agar modul arduino dapat berkomunikasi secara serial wireless dengan perangkat lain, maka dibutuhkan rangkaian wireless yang dalam perancangan ini menggunakan modul Zigbee S2B. modul zigbee dapat berkomunikasi wireless dan diakses menggunakan komunikasi serial TTL (Time to Live). Adapun port serial yang digunakan untuk pengendalian dan pembacaan modul Xbee adalah TX0 dan RX0 pada modul arduino sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3.7:

GambarB3.7 Hubungan Rangkaian Xbee dan Arduino 3.4.5B ArduinoBMegaB2560B

B Pada gambar 3.3 terdapat 4 arduino yang memiliki fungsi yang sama yaitu membaca sensor yang memiliki karakteristik sama dalam cara pembacaan data sensor, pembacaan data dilakukan dengan cara inputan yang berasal dari sensor

PW M CO MU NIC AT ION DIGITAL AN AL OG IN ATM EG A25 60 16A U 1 126 TX0 TX3 TX2 TX1 SDA SCL RX0 RX3 RX2 RX1 PD0/SCL/INT0 21 PD1/SDA/INT1 20 PD2/RXD1/INT2PD3/TXD1/INT3 19 18 PH0/RXD2PH1/TXD2 17 16 PJ0/RXD3/PCINT9 15 PJ1/TXD3/PCINT10 14 PE0/RXD0/PCINT8PE1/TXD0/PDO 0

1 PE4/OC3B/INT4 2 PE5/OC3C/INT5PG5/OC0B 3 4 PE3/OC3A/AIN1PH3/OC4A 5 6 PH4/OC4B 7 PH5/OC4CPH6/OC2B 8 9 PB4/OC2A/PCINT4 10 PB5/OC1A/PCINT5 11 PB6/OC1B/PCINT6 12 PB7/OC0A/OC1C/PCINT7 13 AREF PA 0/A D0 22 PA 1/A D1 23 PA 2/A D2 24 PA 3/A D3 25 PA 4/A D4 26 PA 5/A D5 27 PA 6/A D6 28 PA 7/A D7 29 PC 6/A 14 31 PC 5/A 13 32 PC 4/A 12 33 PC 3/A 11 34 PC 2/A 10 35 PC 1/A 9 36 PC 0/A 8 37 PD 7/T 0 38 PG 2/A LE 39 PG 1/R D 40 PG 0/W R 41 PL 7 42 PL 6 43 PL 5/O C5 C 44 PL 4/O C5 B 45 PL 3/O C5 A 46 PL 2/T 5 47 PL 1/I CP 5 48 PL 0/I CP 4 49 PB 3/M ISO /P CI NT 3 50 PB 2/M OS I/P CI NT 2 51 PB 1/S CK /P CI NT 1 52 PB 0/S S/ PC IN T0 53 PK7/ADC15/PCINT23 A15 PK6/ADC14/PCINT22 A14 PK5/ADC13/PCINT21 A13 PK4/ADC12/PCINT20 A12 PK3/ADC11/PCINT19 A11 PK2/ADC10/PCINT18 A10A9 PK1/ADC9/PCINT17

PK0/ADC8/PCINT16 A8 PF7/ADC7/TDI A7 PF6/ADC6/TDO A6 PF5/ADC5/TMS A5 PF4/ADC4/TCK A4 PF3/ADC3 A3 PF2/ADC2 A2 PF1/ADC1 A1 PF0/ADC0 A0 RESET PC 7/A 15 30 ARDUINO ARDUINO MEGA2560 R3

RXD TXD

wire antenna

Modul Xbee 2,4Ghz

GND Vcc

S2B

diletakkan pada PORT SCL dan SDA, untuk membaca nilai dari sensor tersebut digunakan komunikasi I2C di dalam modul arduino.

Pada modul arduino juga dilakukan pemberian identitas pada data yang akan ditrasmisikan. Yang artinya data yang dikirim mendapatkan tambahan identitas setiap

Child Node seperti pada gambar 3.8. Dari tambahan itu yang akan membuat Cluster Head dapat mengenali darimana asal data. XX pada gambar 3.8 terdiri dari DR untuk

Child Node 1, MR untuk Child Node 2, DT untuk Child Node 3 dan MT untuk Child Node 4. Identitas ini akan dikirim bersama dengan inti data yang Child Node

kirimkan ke Cluster Head. Dari Cluster Head mengirimkan data ke Parent Node

dengan menambahkan identitas tambahan. Pada isi data yang diterima Cluster Head 1 nantinya terdapat simbol DR (untuk data dari Child Node 1) dan MR (untuk data dari

Child Node 2) sedangkan Cluster Head 2 terdapat simbol DT (untuk data dari Child Node 3) dan MT (untuk data dari Child Node 4) selanjutnya diikuti inti pesan yang dikirim masing – masing Child Node.

FORMAT PENGIRIMAN DATA CN KE CH

XX # DATA #

GambarB3.8 Format pengiriman data dari Child Node ke Cluster Head

Berikut penjelasan dari gambar 3.8 :

1. MR : Identitas dari Child Node darimana data berasal 2. # : Pemisah antara identitas dengan data

3. DATA : Data dari sensor yang dikirimkan 4. # : Penanda akhir pengiriman

3.4.6B XbeeB

Untuk mengirimkan data dari masing – masing CN ke CH kemudian dari CH ke PN diperlukan sebuah pemancar data. Dalam penelitian ini penulis menggunakan Xbee Series 2 untuk pemancar data.Konfigurasi yang dilakukan pada Xbee sangat penting, agar data dapat dikirimkan ke alamat yang sesuai.

Untuk mengkonfigurasi Xbee tersebut dibutuhkan sebuah software. Software

yang biasa digunakan untuk mengkonfigurasi Xbee salah satunya ialah X-CTU. Xbee dikonfigurasi untuk menjadi end device dalam mode AT untuk Xbee yang terdapat pada CN dan CH pada X-CTU menggunakan pilihan Function Set

“ZNET 2.5 ROUTER/END DEVICE AT”, dan Xbee dikonfigurasi untuk menjadicoordinatordalam mode ATuntuk Xbee yang terdapat pada parent nodepada X-CTU menggunakan pilihan Function Set “ZNET 2.5 COORDINATOR AT”. Dalam mengkonfigurasi Xbee series 2 hal yang terpenting ialah mengisi nilai PAN ID, DH dan DL.

Langkah pertama untuk dapat berkomunikasi dalam satu jaringan, maka PAN ID antar Xbee harus diisi dengan nilai yang sama. Langkah kedua yaitu mengisi DH dengan ID yang terdapat pada Xbee. Dan Langkah terakhir yaitu mengisi DL, pada CN nilai DL diisi sesuai dengan nilai Xbee yang digunakan sebagai CH, pada CH nilai DL diisi sesuai dengan nilai Xbee pada PN, sedangkan pada PN nilai DL diisi dengan nilai Xbee pada CH Hal ini dilakukan agar Xbee yang digunakan pada

CN hanya dapat berkomunikasi dengan Xbee pada CH dan Xbee yang digunakan pada CH hanya dapat berkomunikasi dengan Xbee pada PN.

3.4.7B VisualBBasicB

Visual basic pada komputer atau end device berfungsi untuk mengolah data yang dikirimkan oleh PN. Data yang diterima tersebut masih berupa sekumpulan informasi dan kode yang masih lengkap yang berup header dan data (sesuai dengan protokol), sehingga diperlukan pemisahan data serta pengelompakan pada data tersebut agar didapatkan sebuah data beserta informasi yang diinginkan dari data tersebut. Seperti yang dijelaskan pada gambar 3.8 pengelompokan data sesuai dengan kode yang terdapat pada satu paket data. Selanjutnya data yang sudah dipisah di simpan sesuai dengan pengelompokan data. Hal ini dilakukan agar data yang diperoleh nantinya dapat dianalisa, sehingga dapat diketahui kemapuan algoritma dari sistem transmisi dengan cluster ini. Selanjutnya dari data yang telah dikelompokkan dan dipisah ditampilkan pada sebuah grafik agar dapat dilihat oleh user.

Karakter dari pengiriman data ini adalah real time, sehingga protocol yang digunakan adalah protocol UDP. Dikarenakan data yang diperoleh menggunakan

protocol UDP, maka diperlukan adanya pengaturan IP pada komputer secara otomatis untuk membuat computer server dengan alat berada dalam sebuah jarngan. Perancangan tampilan yang digunakan pada Visual basic dapat dilihat pada gambar 3.9 dibawah ini :

GambarB3.9 Tampilan pada End Device

3.5B PerancanganBPerangkatBLunakB

Dari perancangan sistem diatas, selain perancangan hardware, juga dibutuhkan perancangan perangkat lunak untuk menjalankan perancangan hardware

yang telah dibuat.Perangkat lunak terdiri dari beberapa algoritma perancangan dari sistem yang ditangani oleh pengontrol.

3.5.1B AlgoritmaBPembacaanBSensorB

B GambarB3.10BFlowchart pembacaan sensor

Seperti yang sudah dijelaskan diatas, cara pembacaan data sensor DT-SENSE CARBON MONOXIDE SENSOR dan DT-DT-SENSE CARBON DIOXIDE SENSOR sama, sehingga algoritma yang digunakanpun sama. Dan data keluaran dari kedua sensor tersebut sudah berupa data digital. Pada dasarnya, cara pembacaan sensor melalui I2C adalah interface I2C akan bertindak sebagai slave dengan alamat

sesuai yang telah ditentukan sebelumnya, semua perintah data yang dikirim melalui I2C diawali dengan start condition dan kemudian diikuti dengan pengiriman alamat modul DT- SENSE GAS SENSOR, selanjutnya master mengrimkan 1 byte data pengiriman perintah, dan setelah seluruh parameter perintah terkirim, selanjutnya data yang dikirim adalah end condition, seperti yang dijelaskan pada ilustrasi dibawah ini:

Sedangkan pembacaan data sensor, dilakukan secara 2 tahap, karena sebuah data / parameter memiliki range yang lebih besar dari 255 desimal (lebih besar dari 1 byte) Satu byte data MSB dikirim lebih dahulu kemudian diikuti dengan data LSB. Misalnya parameter <dataSensor> yang memiliki range 0 – 1023. Jika (dataSensor) bernilai 1000 maka byte MSB yang dikirim adalah 3 dan byte LSB yang dikirim adalah 232 (0xE8). Dan karena data yang diperoleh berupa digital, sehingga deperlukan perhitungan untuk menjadikan data berupa persentase.

3.5.2B AlgoritmaBPengirimanBDataBSensorBB

B GambarB3.11BFlowchart pengiriman sensor

Pada dasarnya konsep dari pengiriman sensor DT-SENSE CARBON MONOXIDE SENSOR DAN DT-SENSE CARBON DIOXIDE SENSOR ini adalah data dikirim setiap 5 detik tanpa identitas asal data, setelah satu menit data yang terkumpul tersebut dirata- rata atau dicari nilai tertinggi dan diberi identitas kemudian dikirim ke CH. Pada flowchart tersebut tertulis hitung < 12 karena satu menit ada 60

detik dan data dikirim setiap 5 detik sehingga 60 detik dibagi 5 detik ada 12 kali hitung tanpa identitas. Untuk analisa data, dilakukan pengambilan data selama 30 menit, sehingga data yang terkumpul berjumlah ± 30 data

Pada tugas akhir ini, penulis menggunakan Arduino Mega2560 sebagai mikrokontrolernya. Software yang digunakan untuk memprogram arduino tersebut ialah software Arduino IDE. Dan dari algoritma yang dibuat diatas maka dibuatlah program seperti pada penjelasan dibawah ini:

Berikut contoh pemrogaman modul arduino Mega 2560 pada child node

yang diprogam pada Arduino IDE a. Pembuatan variable

Dalam pembuatan variable, terdapat beberapa variable yang digunakan oleh penulis seperti pada algoritma di atas. Berikut sebagai contoh :

b. Fungsi void setup

Dalam fungsi void setup perintah akan dibaca 1 kali setelah program berjalan. Berikut sebagai contoh :

int data, rata, data1, hitung;

void setup() {

i2c_init(); Serial.begin(115200);

bacaSensor();

Serial.print("DR#");

Serial.println(rata); //send data gas sensor A to

}

Dikarenakan pengiriman data menggnakan interface I2C, maka deperlukan adanya inisialisasi I2C pada awal program.

c. Fungsi void loop

Dalam void loop perintah akan dibaca berulangkali selama fungsi bacasensor masih berjalan dan akan menampilkan rata atau nilai tinggi dari sensor .

{

d. Fungsi void bacaSensor

Dalam void bacaSensor dilakukan pengambilan data berulang kali selama hitung belum memenuhi target yaitu 12, seperti yang digambarkan pada flowchart

gambar 3.10. Selama itu, setiap lima detik mikrokontroler akan mengambil data yang berasal dari sensor. Cara pembacaan sensor adalah sensor akan mengirimkan frekuensi dan menerima data setiap 10ms, serta meletakkan data sensor pada alamat yang sudah ditentukan. Data tersebut akan ditampilkan tanpa menggunakan header agar penulis dapat menganalisis hasil rata – rata yang akan dikirimkan nantinya. Setelah target terpenuhi maka data akan di rata- rata lalu dikirimkan ke Cluster Head.

3.5.3B AlgoritmaBPengirimanBDataBdariBCluster HeadBkeBParent NodeB

B GambarB3.12BFlowchart pengiriman Data dari Cluster Head ke Parent NodeB

while ( hitung < 12 ) {

i2c_start(0xE0); // Alamat I2C modul gas Sensor A

i2c_write(0x41); i2c_stop(); delay(10); i2c_start(0xE1);

data = (int) i2c_readAck(); data = data*255 + i2c_readNak(); i2c_stop();

data1= data1+data; Serial.println(data); delay(5000);

hitung = hitung + 1; }

Berikut contoh pemrogaman modul arduino Mega 2560 pada Cluster Head

yang diprogam pada Arduino IDE a. Pembuatan variable

Seperti pada pengiriman data pada Child Node, Cluster Head juga mempunyai variable. Berikut sebagai contoh :

b. Fungsi void setup

Dalam fungsi void setup perintah akan dibaca 1 kali setelah program berjalan. Penggunaan baudrate adalah 115200, dikarenakan data yang digunakan untuk mengirimkan data minimum harus menggunakan baudrate 115200 agar data dapat dikirim sampai dengan server. Berikut sebagai contoh :

c. Fungsi void loop

Pada void loop data yang diterima dikumpulkan menjadi satu di dalam sebuah variable dikarenakan data yang diterima berkarakter char. Selanjutnya program akan mendeteksi apakah data memiliki header yang tepat atau tidak, header tersebut akan dikelompokkan kembali menurut asal sensornya agar diketahui

char buff_char;

String buff_string = ""; String buff_data;

int jumdr,jummr;

int data1, data2,rata1,rata2;

{

Serial.begin(115200);

Serial.println("Data yang berasal dari Node 1 dan Node 2");

Serial.println(""); delay(1000);

darimana asal sensor. Hal ini juga berfungsi, untuk menyering data yang diterima hanya merupakan data utuh yang berasal dari Child Node. Data yang sudah dikelompokkan akan dikirim kembali dengan menggunakan header yang baru. Hal ini berfungsi agar data berulang kali dikirim dan diterima karena kemungkinan salah satu dari tujuan parent node merupakan Cluster Head. Sehingga format pengiriman data menjadi sebagai berikut :

FORMATBPENGIRIMANBDATABCHBKEBPNB

PXXB #B DATAB #B

GambarB3.13BFormat pengiriman data dari Cluster Head ke Parent Node

Dan progam ditulis sesuai dengan algoritma yang telah dibuat seperti pada gambar 3.11.Berikut contohnya :

while(Serial.available()) {

buff_char = Serial.read(); buff_string.concat(buff_char); delay(1);

}

if(buff_string != "") {

buff_data=(splitValue(buff_string, '#', 0)); if(buff_data == "DR")

{

buff_string = "P" + buff_string; //Serial.print("RATA DR:"); Serial.println(buff_string); }

if(buff_data == "MR") {

buff_string = "P" + buff_string; //Serial.print("RATA MR:"); Serial.println(buff_string); }

buff_string = ""; }

d. Fungsi string splitValue

GambarB3.14BFungsi untuk memisahkan data

Untuk meringankan kerja algoritma inti Cluster Head maka dibuatkan sebuah fungsi pemisah data. Dan progam ditulis sesuai dengan algoritma yang telah dibuat seperti pada gambar 3.13.Berikut contohnya :

3.5.4B AlgoritmaBPengirimanBDataBdariBParent Node keBserverB

Berbeda dengan pengiriman data yang dilakukan oleh Child Node sampai menuju Parent Node. Pengiriman data yang berasal dari Parent Node delakukan dengan cara menggunakan wifi. Hal ini menyebabkan perbedaan cara pengiriman dan penerimaan data yang dilakukan pada Parent Node. Seperti yag telah dijelaskan, bahwa pengiriman dilakukan denggan menggunakan protokol UDP.

Sebelum data dikirimkan ke server data ditampilkan terlebih dahulu pada sebuah end device, hal ini dilakukan agar penulis dapat menganalisa hasil pengiriman data yang telah dilakukan, pengkodingan dilakukan pada arduino. Selanjutnya pengiriman data kepada server dilakukan melaui komputer, dalam hal ini menggunakan program pada Visual Basic.Maka, dibuatlah algoritma pengiriman data pada parent node pada arduinoseperti gambar 3.14 dibawah ini:

String splitValue(String data, char separator, int index)

{

int found = 0;

int strIndex[]={0, -1};

int maxIndex = data.length()-1;

for(int i=0; i<=maxIndex && found<=index; i++) {

if(data.charAt(i) == separator || i==maxIndex) {

found++;

strIndex[0] = strIndex[1]+1;

strIndex[1] = (i == maxIndex) ? i+1 : i; }

}

return found>index ? data.substring(strIndex[0], strIndex[1]) : "";

GambarB3.15BFlowchart koneksi antara alat dengan wifi

Dalam pengiriman data menggunakan wifi, diperlukan modul pendukung, yang dalam hal ini penulis menggunakan CC3000 milik Tony Lab. Untuk itu diperlukan adanya penambahan library yang berasal dari modul untuk megakses modul tersebut. Dan, diperlukan adanya pengaturan IP pada alat juga computer yang terhubung dalam sebuah jaringan. Pemberian IP pada alat akan secara otomatis terjadi saat alat terkoneksi pada sebuah jaringan, sama halnya dengan computer yang terkoneksi dalam sebuah jaringan computer. Akan tetapi, diperlukan adanya pengaturan IP tujuan yang dilakukan pada alat agar data yang dikirim diterima oleh computer yang dituju.

3.5.5B AlgoritmaBPenerimaanBdanBPemisahanBDataBpada serverBB

Data yang diterima oleh server masih merupakan data mentah dengan header yang mengikuti data, untuk itu diperlukan adanya pemisahan data agar data dapat diolah kembali menjadi sebuah grafik yang yang terpisah antara CO dan CO2. Selain

itu, fungsi dari pemisahan data itu sendiri adalah untuk penyimpanan data pada setiap file yang telah dikelompokkan. Hasil dari pengelompokan file tersebut adalah seperti gambar 3.17 dibawah ini :

B GambarB3.18c.BBFlowchart penerimaan dan pemisahan data pada server

Pada diagram diatas dijelaskan bahwa data akan tersimpan secara otomatis sesuai dengan kelompok datanya, dalam sebuah file, sepert gambar 3.18 dibawah ini :

B GambarB3.19BNama file yang tersimpan

3.6B MetodeBAnalisaB

Dalam memonitor kualitas udara ini, selain pembuatan algoritma pengiriman data hal terpenting lainnya adalah analisa dari hasil pengiriman itu sendiri agar dapat diketahui seberapa baik sistem yang telah dibangun.

4.6.1 PeletakanBSensorBB

Dalam memonitoring kualitas udara ini yang terpenting adalah peletakkan masing – masing Child Node, Cluster Head dan Parent Node. Pada penelitian ini,

Child Node 1 dan Child Node 2 akan diletakkan pada KOPMA atas Institut Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya dan Cluster Head 1 diletakkan jam menara Institut Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya. Sedangkan Child Node 3 dan Child Node 4

akan diletakkan pada daerah disekitar gedung Serba Guna Institut Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya dan Cluster Head 2 diletakkan pada daerah parkir Institut Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya. Dan Parent Node diletakkan pada Lobi Institut Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya. Sedangkan server akan

diletakkan di ruang kemahasiswaan Institut Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya Denah peletakan masing – masing node digambarkan pada gambar 3.1.

4.6.2 AnalisaBPenerimaanBDataBpadaBserverB

Cara menganalisa hasil monitoring udara ini adalah dengan menghitung

delay dan juga data loss yang didapat saat pengiriman data terjadi, dengan menggunakan topologi yang telah dibuat. Langkah – langkah yang yang dilakukan untuk mendapatkan delay adalah dengan cara membuat rekaman video saat pengiriman dilakukan, dengan demikian akan diketahui waktu saat data dikirim dan saat data diterima, hal ini penting dilakukan, karena data udara yang diterima merupakan data streaming, karena penelitian ini berhubungan dengan pencemaran udara, ketika udara termonitoring buruk, maka ada tindakan – tindakan yang cepat dilakukan.

Sedangkan cara untuk memperoleh data loss adalah dengan cara membandingkan data yang telah dikirim dan diterima. Ada beberapa tingkatan yang akan dianalisa pada penelitian ini, yaitu :

1. Data loss antara masing – masing child node dengan masing – masing

cluster head

2. Data loss antara masing – masing cluster head dengan parent node

3. Data loss antara masing – masing child node dengan parent node

4. Data loss antara parent node dengan server

Hal ini dilakukan agar kita dapat mengetahui pada bagian mana data terkirim dengan baik dan kurang baik, sehingga nantinya dapat diperbaharui dikemudian hari. Cara memperoleh data loss dengan melakukan penghitungan seperti dibawah ini :

= ℎ ℎ

ℎ 100 %

Pemisahan data diperlukan dalam hal ini, karena fungsi dari penambahan

header sebenarnya hanya untuk memberi identitas asal data. Sehingga perlu dipisahkan untuk memudahkan user dalam melihat data pada end device.

B B

68

Dalam bab ini penulis akan menguraikan dan menjelaskan beberapa hasil pengujian dari hasil penelitian tugas akhir ini. Pengujian yang dilakukan meliputi

pengujian perangkat lunak (software), perangkat keras (hardware), dan kinerja

keseluhan sistem serta analisis hasil transmisi data dari Child Node ke server melalui

Parent Node serta Cluster Head masing-masing Child Node.

4.1B PengujianBSensorBDT-SENSEBCARBONBMONOXIDEB

Pengujian CO dengan menggunakan sensor DT-SENSE CARBON MONOXIDE dan aplikasi arduino IDE dengan program menggirimkan data nilai tertinggi.

4.1.1B TujuanB B

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah sensor DT-SENSE

CARBON MONOXIDE yang digunakan dapat berfungsi dengan baik atau tidakB

4.1.2B AlatByangBdigunakanB

a. Sensor DT-SENSE CARBON MONOXIDE

b. Usb adapter

c. Arduino

d. Komputer/ laptop

e. Software Arduino IDE

4.1.3B ProsedurBpengujianBB

b. Hubungkan sensor DT-SENSE CARBON MONOXIDE pada arduino mega sesuai dengan yang sudah digambarkan pada gambar 3.6

c. Nyalakan komputer kemudian hubungkan kabel usb tadi dengan komputer.

d. Buka software Arduino IDE dan isi perintah dalam bahasa C. Sebagai

contoh penulis memasukkan perintah sebagai berikut :

B B B B B B B 4.1.4B HasilBPengujianB

Gambar 4.1 menunjukan bahwa data dikirimkan sesuai dengan perintah program yang telah diisi pada arduino. Dengan begitu sensor DT-SENSE CARBON MONOXIDE ini dapat bekerja dengan baik, dan dapat digunakan untuk sistem. B

while ( hitung < 12 ) {

i2c_sttrt(0xE0); // Altmtt I2C modul gts Sensor A i2c_write(0x41);

i2c_stop(); delty(10); i2c_sttrt(0xE1);

dttt = (int) i2c_retdAck(); dttt = dttt*255 + i2c_retdNtk(); i2c_stop();

dttt1= dttt1+dttt; Seritl.println(dttt); delty(5000); hitung = hitung + 1; }

B GamnarB4.1BHasil Pengujian sensor DT-SENSE CARBON MONOXIDE

4.2BBBBBBBBB PengujianBSensorDT-SENSEBCARBONBDIOXIDEB

Pengujian CO2 dengan menggunakan sensor DT-SENSE CARBON

DIOXIDE dan aplikasi arduino IDE dengan program menggirimkan data nilai tertinggi.

4.2.1B TujuanB B

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah sensor DT-SENSE CARBON DIOXIDE yang digunakan dapat berfungsi dengan baik atau tidak

B

4.2.2B AlatByangBdigunakanB

b. Usb adapter

c. Arduino

d. Komputer/ laptop

e. Software Arduino IDE

4.2.3B ProsedurBpengujianBB

a. Hubungkan Arduino mega dengan kabel usb

b. Hubungkan sensor DT-SENSE CARBON DIOXIDE pada arduino mega

sesuai dengan yang sudah digambarkan pada gambar 3.6

c. Nyalakan komputer kemudian hubungkan kabel usb tadi dengan komputer.

d. Buka software Arduino IDE dan isi perintah dalam bahasa C. Sebagai

contoh penulis memasukkan perintah sebagai berikut :

B B B B B B

while ( hitung < 12 ) {

i2c_sttrt(0xE0); // Altmtt I2C modul gts Sensor A i2c_write(0x41);

i2c_stop(); delty(10); i2c_sttrt(0xE1);

dttt = (int) i2c_retdAck(); dttt = dttt*255 + i2c_retdNtk(); i2c_stop();

dttt1= dttt1+dttt; Seritl.println(dttt); delty(5000); hitung = hitung + 1; }

4.2.4B HasilBPengujianB

Gambar 4.2 menunjukan bahwa data dikirimkan sesuai dengan perintah program yang telah diisi pada arduino. Dengan begitu sensor DT-SENSE CARBON

MONOXIDE ini dapat bekerja dengan baik, dan dapat digunakan untuk sistem.B

B

B B

GamnarB4.2BHasil Pengujian sensor DT-SENSE CARBON DIOXIDE

4.3BBBBBBBBBPengujianBXneeB

Pengujian Xbee dilakukan dengan menggunakan program X-CTU. Program

X-CTU merupakan open source yang digunakan untuk menkonfigurasi awal Xbee. B

4.3.1 TujuanB

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah Xbee yang digunakan dapat berfungsi dengan baik atau tidak.

4.3.2 BBAlatByangBdigunakanB

Untuk melakukan percobaan ini maka diperlukan beberapa alat sebagai berikut.

f. Usb adapter

g. Xbee adapter

h. Xbee

i. Komputer/ laptop

j. Software X-CTU

4.3.3 ProsedurBPengujianB Prosedur pengujian alat :

a. Hubungkan xbee adapter dengan kabel usb adapter.

b. Nyalakan komputer kemudian hubungkan kabel usb adapternya ke

komputer/laptop.

c. Buka software X-CTU dan tekan tombol “ Test / Query” pada tab “PC

Setting”.

d. Maka akan muncul dialog yang dapat mengetahui apakah Xbee yang

GamnarB4.3BTampilan Software X-CTU

4.3.4 HasilBPengujianB

Pada Gambar 4.4 tertulis “Communication with Modem OK ” hal ini

menandakan bahwa Xbee yang digunakan dapat berkomunikasi dengan X-CTU.

Dengan demikian maka Xbee dapat digunakan pada pengerjaan tugas akhir iniB

GamnarB4.4BXbee dalam keadaan normal

4.4 PengujianBKomunikasiBXneeB

Pengujian komunikasi Xbee dilakukan dengan mengatur PAN ID, DL, DH sesuai dengan yang telah dijelaskan pada BAB III. Komunikasi yang baik ketika Xbee yang

digunakan sebagai Cluster Head dapat menerima pesan dari Child Node anggotanya

yaitu Cluster Head 1 dapat menerima pesan dari Child Node 1 dan Child Node 2

sedangkan Cluster Head 2 dapat menerima pesan dari Child Node 3 dan Child Node 4

dan Xbee yang digunakan sebagai Parent Node atau coordinator dapat menerima

pesan dari Cluster Head 1 dan Cluster Head 2.

4.4.1 TujuanB

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah Xbee yang digunakan dapat berkamunikasi dengan baik.

4.4.2 AlatByangBdigunakanB

a. Usb adapter

b. Xbee adapter

c. Xbee

d. Komputer/ laptop

e. Software X-CTU

4.4.3 ProsedurBPengujianB

PAN ID ketiga Xbee di samakan nilainya yaitu dengan nilai 1313, dan DH pada Xbee disamakan nilainya sesuai nilai DL yang berada pada belakang Xbee

13A200, DH di Child Node 1 dan Child Node 2 diberi nilai sesuai dengan SL pada

Xbee yang digunakan untuk Cluster Head 1.

4.4.4 HasilBPengujianB

B GamnarB4.5BKomunikasi multipoint Xbee

Pada gambar 4.5 diatas, kalimat dengan warna biru menunjukkan bahwa

xbee Child Node 1 dan xbee Child Node 2 sedang mengirim data kepada xbee yang

menjadi Cluster Head, sedangkan kalimat dengan warna text merah menandakan

bahwa xbee Cluster Head sedang menerima kiriman data dari xbee Child Node 1 dan

xbee Child Node 2. Pada gambar 4.5 tersebut terlihat xbee Cluster Head dapat

menerima dengan baik data dari masing – masing xbee yang digunakan sebagai

Child Node. Hal ini ditandai dengan data yang diterima oleh xbee Cluster Head

sama dengan data yang dikirim oleh xbee Child Node 1 dan xbee Child Node 2

4.5 PengujianBKomunikasiBSerialBpadaBArduinoB

Pengujian arduino dilakukan dengan memasukan skrip program sederhana pada arduino menggunakan aplikasi arduino IDE. Arduino yang baik dapat mengeksekusi program dengan baik.

4.5.1 TujuanB

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah arduino yang digunakan tidak mengalami kerusakan. Sehingga saat aruino digunakan pada sistem dapat membantu sistem berjalan dengan baik.

B

4.5.2 AlatByangBdigunakanB

Alat yang digunakan untuk melakukan pengujian antara lain :

a. Kabel usb

c. Komputer/laptop

d. Software Arduino IDE

4.5.3 ProsedurBpengujianB

a. Hubungkan Arduino dengan kabel usb

b. Nyalakan komputer kemudian hubungkan kabel usb tadi dengan komputer.

c. Buka software Arduino IDE dan isi perintah dalam bahasa C. Sebagai contoh

penulis memasukkan perintah sebagai berikut : void setup()

{

Serial.begin(9600);

Serial.println(“Cek Mulai :”); }

int i=0; void loop() {

Serial.print(“Data ke”);

Serial.println(i);

delay(1000);

i++;

}

d. Apabila telah selesai untuk mengisi perintah, maka tekan “Verify” untuk

mengecek apabila terdapat perintah yang salah dalam bahasa C. Dan tekan “Upload” untuk memasukkan perintah tersebut ke dalam Arduino Mega 2560.

e. Setelah program telah berhasil dimasukkan, maka tekan iconSerial monitor

f. Setelah window serial monitor muncul, amati kiriman data serial oleh arduino.

4.5.4 HasilBpengujianB

Hasil dari pengujian pengisian program ke arduino dapat dilihat pada

gambar 4.6. Pada kiri bawah terdapat tulisan done uploading menunjukkan bahwa

arduino yang digunakan berhasil diisi dengan program yang telah ditulis dalam

software arduino IDE.

B GamnarB4.6BUpload program berhasil

Program yang dimasukan kedalam arduino merupakan program untuk mengirimkan data menggunakan serial. Proses pengiriman ini apabila arduino masih dihubungkan dengan USB PC maka kita dapat menerima data yang dikirim

menggunakan menu serial monitor pada software arduino IDE. Hasil dari serial

monitor dapat dilihat pada gambar 4.7.

GamnarB4.7BProgram berhasil berjalan

Gambar 4.7 menunjukan bahwa data dikirimkan sesuai dengan perintah program yang telah diisi pada arduino. Dengan begitu arduino ini dapat bekerja dengan baik, dan dapat digunakan untuk sistem.

4.6 PengujianBSistemB

Pengujian ini dilakukan untuk pengambilan data agar data yang telah di

116

GamnarB4.51BData tertinggi CO2 pada server untuk CN 4

TanelB4.5 Hasil analisa data dari CN ke server

Nodl Asal Nodl Tujuan Dllay Paklt loss

CN 1 server 5 detik 16.67%

CN 2 server 4 detik 26.67%

CN 3 server 5 detik 23.33%

CN 4 server 8 detik 33.33%

Rata - rata 5.5 detik 25%

Dari analisa data dari CN ke server dapat dilihat pada tabel di atas bahwa paket loss dalam katagori buruk sesuai dengan teori pada tabel 2.3. yaitu dengan rata – rata sebesar 25% dengan jumlah loss dan delay tertinggi pada CN 4 ke server yaitu dengan delay 8 detik terdapat 33.33% paket loss. Hal ini bisa disebabkan karena node berada pada daerah dengan noise yang relative lebih banyak (banyak lalu lalang kendaraan). 0 50 100 150 200 250 300 350 400

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

N ilai kl lu alan AD C Data kl

117

Pada transmisi data dari CN menuju server terdapat delay yang panjang dikarenakan delay merupakan penjumlahan delay yang berasal dari CN menuju CH, CH menuju PN, serta delay dari PN menuju server. Karena terdapat delay pada setiap pengiriman dari node menuju node. Dan begitu juga dengan cara untuk mendapatkan data loss.

Delay pengirimanpun juga memiliki waktu yang relative sama, yaitu rata – rata 5.5 detik, hal ini menunjukkan bahwa waktu penerimaan data masih bisa ditoleransi, mengingat lama waktu pengiriman setiap data adalah 1 menit, sehingga delay tidak terlihat signifikan oleh user.

118

BAB V

PENUVUP 5.1 Kesimpulan

Berdasarkan seluruh hasil pengujian dan analisa dari monitoring udara

di sekikar kampus nnskikus Bisnis Skikom Surabaya dengan mekode cluster, maka

dapak diambil beberapa kesimpulan sebagai berikuk :

1. Dari hasil penelikian ini bahwa kopologi cluster dapak berjalan dengan baik

karena daka dari CN 1, CN 2 dapak dikerima oleh CH 1, CN 3 dan CN 4 dapak dikerima oleh CH 2 sesuai dengan daka yang dikransmisikan. Kemudian daka dikerima oleh CH 1 dan CH 2 kersebuk dapak dikransmisikan ke PN dan dapak dikerima oleh PN sesuai dengan daka yang dikirim dari CH maupun daka yang

ada pada CN. Dan yang kerakhir daka dari PN dapak dikransmisikan ke server

dan dapak dikerima oleh server sesuai dengan daka yang dikirim dari PN

maupun daka yang ada pada CH dan CN.

2. Dari analisa daka dari CN ke server dapak dilihak bahwa pakek loss dalam

kakagori buruk yaiku dengan raka – raka sebesar 25%. Pakek loss kinggi kerjadi

kekika daka dikransmisikan dari PN ke server melalui wifi yaiku raka – raka 15%

sedangkan daka yang dikransmisikan menggunakan xbee dari CN ke PN masuk dalam kakagori baik yaiku raka – raka 9.16%. Delay pengirimanpun juga memiliki wakku yang relakive sama, yaiku raka – raka 5.5 dekik, hal ini menunjukkan bahwa wakku penerimaan daka masih bisa dikoleransi, mengingak

119

lama wakku pengiriman sekiap daka adalah 1 menik, sehingga delay kidak kerlihak

signifikan oleh user.

5.2 Saran

Dari kesimpulan yang kelah dibuak, maka agar pemankauan kualikas udara

dengan mekode cluster berjalan dengan baik, maka hal yang perlu dilakukan adalah

evaluasi lebih lanjuk kerhadap modul wifi Tonylabs CC3000. Karena dalam pengujian

didapakkan modul Tonylabs CC3000 memiliki kekurangan dalam hal memiliki

120

DAFTAR PUSTAKA

Arduino. 2011. Arduino XBee Shield.

http://arduino.cc/en/Guide/ArduinoXbeeShield diakses 11 Maret 2015.

Arduino.cc. 2013. Arduino Xbee Shield, [online],

(http://arduino.cc/en/Main/ArduinoXbeeShield, diakses tanggal 17 Maret 2015)

Arduino.cc. 2013. Arduino Program Language Reference, [online],

(http://arduino.cc/en/Reference/HomePage , diakses tanggal 20 Maret 2015). Arduino.cc. 2013. Arduino Board Uno SMD, [online], (http://arduino.cc/en/Main/

ArduinoBoardMega2560, diakses tanggal 20 Maret 2014)

Brunelli Davide. 2008. Analysis of Audio Streaming Capability of Zigbee Networks. Bologna University Italy.

Djuandi, k. 2011. Pengenalan Arduino. Banten.

kaludi,Robert. 2010. Building Wireless Sensor Networks. America: O’Reilly.

Gani, Abdul. 2010. Aplikasi Pengaruh Quality Of Service (Qos) Video Conference Pada Trafik H.323 Dengan Menggunakan Metode Differentiated Service (Diffserv). Universitas Syiah Kuala.

Inc, D. I. 2007. Xbee Series 2 OEM RF Modules. Lindon : MaxStream. Innovative Electronics. 2012. Manual DT- SENSE gas sensor

Islam, J. H. 2013. Rancang Bangun Alat Pendeteksi Gas CO, CO2, SO2 sebagai

Informasi Pencemaran Udara. STIKOM Surabaya Krisna D. Octovhiana,2003,Belajar Cepat Visual Basic 6.0

Mantech Electronics. 2014. Arduino: “Arduino MEGA 2560”

Nugroho, B. H. 2014. Rancang Bangun Prototipe Aplikasi Wireless Network untuk

121

Nurhayati, O. D .2012. Sistem Komunikasi Multimedia. Sistem Komputer. Universitas Diponegoro.

Rijal A.B.K, Kristalina P. , & Santoso T. 2012 Simulasi Komunikasi Multihop pada jaringan sensor nirkabel menggunakan algoritma H-LEACH. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Sugiarto, B., & Sakti, I. 2009. Rancang Bangun Sistem Monitoring Kualitas Udara Menggunakan Teknologi Wireless Sensor Network (WSN). Jakarta : INKOM.