5. Mekanisme Pengumpulan Data

5. 2.5. Mekanisme Pengumpulan Data

Setiap node pada jaringan sensor dalam penelitian ini, akan berada pada empat kondisi secara periodik yaitu: Sense (pengindraan), Filter (penapisan), Send (pengiriman), dan Delay (penundaan aktifitas). Ketika jaringan diaktifkan pertama kali, node sensor berada pada kondisi Sense, yang berarti melakukan pengindraan kondisi tanah, kemudian menyimpannya di variabel lokal (sv) dan langsung mengirim hasil pengindraannya ke Sink. Ketika memasuki siklus kedua dan seterusnya, setelah proses Sense, selanjutnya node melakukan proses penapisan. Jika syarat terpenuhi, maka node berada pada kondisi Send yang menandakan sedang melakukan pengiriman data ke sink. Sebaliknya, jika tidak terpenuhi, maka node akan berada pada kondisi Delay yang menunjukkan tidak ada aktifitas yang dilakukan selang beberapa waktu (milidetik). Gambar 4 menujukkan skema aktifitas node sensor.

Gambar 4. Siklus node sensor

3. Hasil dan Pembahasan

Evaluasi dilakukan melalui dua skenario. Skenario pertama, bertujuan untuk mendapatkan data hasil pengindraan tanpa menggunakan proses penapisan, sementara skenario kedua telah menggunakan proses penapisan. Untuk proses penapisan dilakukan dengan dua cara. Cara pertama, yaitu proses penapisan dimana node hanya mengabaikan data yang sama (duplikat) setelah proses pengindraan sebelumnya, sedangkan cara kedua proses penapisan melibatkan nilai hard treshold dan soft treshold yang lebih besar. Untuk mendapatkan keberagaman nilai dalam selang waktu tertentu, node sensor diletakkan ditanah dengan kondisi kelembaban yang beragam. Gambar 5 memperlihatkan prototip node sensor yang digunakan untuk ujicoba awal di lahan persawahan di Kabupaten Gowa.

Gambar 5. Prototip node sensor yang digunakan.

Evaluasi Pertama:

Tanpa menggunakan proses penapisan, sebanyak 641 paket data hasil pengindraan berhasil dikirim dari node sensor ke sink, sedangkan ketika node sensor menggunakan proses penapisan dengan nilai ht=0 dan st=1, data yang terkirim ke sink sebanyak 293 paket data. Terdapat 349 data hasil pengindraan yang tidak dikirim oleh node sensor ke sink, karena dideteksi oleh node sensor merupakan data yang duplikat dari nilai pengindraan sebelumnya. Gambar 6 menunjukkan perbedaan grafik hasil pengindraan tanpa proses penapisan dan menggunakan penapisan.

(a) Grafik pengindraan tanpa penapisan (b) Grafik pengindraan dengan penapisan

Gambar 6. Grafik hasil pengindraan kelembaban tanah yang diterima sink tanpa menggunakan proses penapisan (a)

dan menggunakan proses penapisan berbasis TEEN dengan ht=0 st=1(b).

Evaluasi Kedua: Pada evaluasi kedua, dipilih nilai ht=50 yang merupakan nilai mapping dari nilai tengah sensor kelembaban, dan nilai selisih st=2 menunjukkan node sensor 1 hanya mengirim 33 paket data dan node sensor 2 hanya mengirim 38 paket data. Sementara pada sistem tanpa penapisan sama sekali kedua sensor mengirim ± 4000 paket data. Pengurangan jumlah paket data atau efisiensi ini dapat diterima mengingat parameter kondisi lahan persawahan seperti temperatur, kelembaban, kondisi tanah, dan irigasi secara nyata tidak mengalami perubahan dalam waktu yang sangat cepat (mis: dalam interval detik).

(a) Tanpa penapisan di Node 1 (b) Penapisan di Node 1 (ht=50, st=2)

(a) Tanpa penapisan di Node 2

(b) Penapisan di Node 2 (ht=50, st=2)

Gambar 7. Grafik hasil evaluasi kedua, tanpa proses penapisan dan penapisan berbasis algoritma TEEN

Sehingga, jika diasumsikan secara umum kebutuhan rata-rata energi untuk satu kali pengiriman data melalui xbee adalah sebesar 45mA [8], maka dari evaluasi pertama, terdapat 349 x 45mA=15705 mA yang dapat dihemat oleh satu node sensor.

4. Simpulan

Evaluasi yang dilakukan menunjukkan pemakaian penapisan data berbasis algoritma TEEN membuat node sensor melakukan pengiriman hanya jika terjadi perubahan data hasil pengindraan atau sesuai dengan nilai range yang didefinisikan melalui hard treshold dan soft threshold. Pemilihan paramater ht=0 dan st=1 mencegah node sensor mengirimkan data yang sama dengan pengindraan sebelumnya sehingga menghindari adanya duplikasi pengiriman data. Dengan estimasi satu kali pengiriman data membutuhkan 45 mA, maka total efisiensi energi yang dapat dihemat yaitu 15705 mA pada evaluasi pertama. Sementara pemakaian nilai st=2 pada evaluasi kedua menyebabkan terjadinya pengurangan pengiriman jumlah data yang sangat besar, dimana node sensor hanya mengirimkan data yang memiliki selisih nilai st tersebut dari pengindraan sebelumnya. Selain itu, hasil evaluasi pertama memungkinkan proses pengolahan dan analisa di pusat data dengan mudah memprediksi nilai data yang tidak terkirim dalam selang waktu tertentu, melalui nilai data terakhir pengiriman, sehingga penyajian data monitoring secara lengkap/periodik tetap dapat dilakukan. Sementara untuk evaluasi kedua, proses prediksi data yang tidak terkirim memerlukan pendekatan lain yang lebih kompleks. Untuk proses pengembangan penelitian selanjutnya, diperlukan teknik yang dapat mengolah lebih dari satu variabel sensor, mengingat pada sistem monitoring lahan persawahan sebuah node sensor umumnya dilengkapi lebih dari satu perangkat sensor, sementara algoritma TEEN yang digunakan hanya bekerja dengan satu variabel.

Pernyataan Tulisan ini merupakan bagian dari penelitian yang didanai oleh DRPM Ristekdikti melalui skema hibah bersaing tahun 2016.

Daftar Pustaka

4. Mohammad Fajar, Abdul Munir, Hamdan Arfandy. Jaringan Sensor Nirkabel untuk Monitoring Lahan Persawahan di Kabupaten Gowa. Seminar Nasional Teknik Elektro dan Informatika (SNTEI) Politeknik Negeri Ujung Pandang, Makassar. 2015; 1: 253

5. Sebastian Zöller, Christian Vollmer, Markus Wachtel, Ralf Steinmetz. Data filtering for wireless sensor networks using forecasting and value of information. IEEE 38th Conference on Local Computer Networks (LCN). 2013

6. Nidhi Gautam, Sanjeev Sofat, Renu Vig. A New Approach for Data Filtering in Wireless Sensor Networks. Proceedings of Ninth International Conference on Wireless Communication and Sensor Networks. 2014

7. A. Manjeshwar and D. P. Agarwal. TEEN: a Routing Protocol for Enhanced Efficiency in Wireless Sensor Networks. 1st Int’l. Wksp. on Parallel and Distrib. Comp. Issues inWireless Networks and Mobile Comp. April 2001.

8. Avani Patel, Chandresh R. Parekh. Dead Node Detection in Teen Protocol: Survey. International Journal of Research in Engineering and Technology. Vol. 03. Issue. 03. 2014.

9. J.N. Al-Karaki, A.E. Kamal, Routing techniques in wireless sensor networks: a survey, IEEE Wireless Communications.

10. Massimo Banzi. Getting Started with Arduino. 2 Nd edition. O'Reilly. 2011.

11. Digi International Inc. Xbee-Datasheet. 2009