Sistem Monitoring Ketinggian Air Berbasis Web Server Menggunakan Wireless Sensor Network Dan Arduino Uno Chapter III V
BAB 3
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Bab ini secara garis besar membahas analisis metode sistem dan tahap-tahap yang
dilakukan dalam perancangan sistem monitoring menggunakan wireless sensor network
yang akan dibangun.
3.1
Alat dan Bahan
Adapun Alat dan Bahan yang diperlukan dalam perancangan perangkat Wireless Sensor
Network pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut:
Tabel 3.1 Alat dan Bahan
Hardware
Software
Mikrokontroller Arduino Uno
IDE Arduino
Sensor Ultrasonik Hc-sr04
Xampp
Modul GSM SIM800L
Sublime
Buzzer
Fritzing
Resistor
Microsoft Visio 2013
Transistor
Browser Engine
Kapasitor
Trimpot
Kabel Jumper
Kabel USB
Universitas Sumatera Utara
3.2
Data Yang Digunakan
Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data yang dihasilkan oleh sensor yang
telah dirangkai dan dihubungkan menggunakan mikrokontroller arduino uno. Sistem
yang akan dibangun pada penelitian ini mengambil sampel data ketinggian air di pintu
air. Penggunan lokasi pada penelitian ini dikarenakan pada titik tersebut, pintu air masih
beroperasi dengan baik. Penempatan wireless sensor network pemantauan ketinggian
air akan mengirimkan data melalui GSM (Global System for Mobile Communication)
secara periodik ke server yang telah ditentukan. Setelah data terkumpul kemudian akan
dilakukan pengolahan data yang akan menghasilkan kondisi air pada saat monitoring
apakah masih berstatus normal, atau telah mengalami perubahan ke tingkat yang
membahayakan.
Arduino sebagai mikrokontroller dalam melakukan pengolahan data sensor dan
pengiriman ke server nantinya akan membawa beberapa nilai parameter, yaitu Nilai
Ketinggian air, waktu dari titik lokasi pengambilan sampel data.
3.3
Arsitektur Umum
Proses analisis dilakukan sebelum melakukan perancangan. Dilakukan analisis untuk
mendapatkan kebutuhan dari sistem yang akan dikembangkan. Sistem ini bertujuan
menyediakan informasi mengenai monitoring ketinggian air yang didapat dari hasil
diimplementasikan sensor pada Arduino Uno. Untuk dapat membangun sistem ini,
diperlukan beberapa metode yang akan diimplementasikan, yaitu metode pengumpulan
data melalui sensor dan pemrosesan data, kemudian mengirimkan hasil sensor serta
visualisasi data secara informatif pada halaman website. Secara umum metode yang
diajukan digambarkan pada arsitektur umum pada Gambar 3.1.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1 Arsitektur Umum
Arsitektur umum pada gambar 3.1 memiliki beberapa tahapan dalam menjalankan
seluruh proses yang ada baik dari input, proses utama hingga menghasilkan output.
Proses-proses tersebut dijabarkan pada poin-poin berikut ini :
3.3.1
Pengumpulan data
Pada tahap ini memperlihatkan proses pengambilan data dari sensor untuk dikirim ke
mikrokontroler Arduino uno. Proses ini dimulai pembacaan dari sensor ultrasonik hcsr04 yang diletakkan dilokasi pintu air. sensor akan mengumpulkan data dari ketinggian
air sungai dengan memancarkan gelombang ultrasonik dari unit pemancarnya menuju
permukaan air, Ketika gelombang mengenai permukaan air maka terjadi pantulan
gelombang menuju unit penerima pada sensor sehingga didapat waktu tempuh antara
permukaan air ke sensor dan dikirim ke mikrokontroler Arduino Uno. Sensor akan
mengirim data melalui digital pin.
Universitas Sumatera Utara
Skema yang dilakukan oleh sensor ini adalah sebagai berikut :
a.
Pin Trigger pada sensor ultrasonik Hc-sr04 diberikan tegangan positif selama
10 uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi
40kHz.
b.
Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan
kecepatan 340 m/s. ketika sinyal sampai kepada suatu objek dalam penelitian
ini permukaan air, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh objek tersebut.
c.
Sinyal yang dipantulkan oleh permukaan air akan diterima pada pin Echo.
d.
Selanjutnya sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak.
e.
Untuk mengukur jarak, maka selisih waktu ketika mengirim dan menerima
sinyal digunakan untuk menentukan jarak sensor ke permukaan air.
f.
Persamaan yang digunaakan untuk menghitung jarak objek yang dibaca oleh
sensor adalah sebagai berikut :
Dimana :
� =
�.�
(3.1)
2
S
: merupakan jarak baca sensor ultrasonik dengan permukaan air
V
: merupakan cepat rambat gelombang ultrasonik
t
: adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh pin trigger
dan waktu ketika gelombang pantul diterima oleh pin Echo.
Untuk mengetahui ketinggian permukaan air, rumus yang digunakan :
La = Lmax – S
(3.2)
Dimana :
La
: merupakan ketinggian air
Lmax : merupakan ketinggian maksimum air
S
2.3.2
:merupakan jarak baca sensor dengan permukaan air
Proses data
Data yang diterima dari sensor ultrasonik hc-sr04 kemudian akan disusun dan diproses
oleh mikrokontroler Arduino uno. Data dari hasil pemrosesan oleh Arduino akan
diklasifikasikan menurut tingkat kewaspadaan nya. Apabila tinggi air mencapai ambang
batas yang membahayakan, maka buzzer pada perangkat wireless sensor network
Universitas Sumatera Utara
tersebut akan otomatis memberikan alarm berupa bunyi. Selain itu, data dari hasil
pemrosesan Arduino juga akan dikirim ke database MySQL di server melalui
komunikasi serial lewat modul GSM SIM800L.
Pada server, akan terdapat sebuah script PHP yang akan melakukan handling
data yang diterima. Script ini nantinya akan dijalankan secara otomatis setiap
pengiriman data dari prangkat. Aplikasi ini akan mengolah data yang didapat dari
mikrokontroler Arduino kemudian menyajikan data secara real time dengan user
interface yang mudah dipahami oleh pengguna.
2.3.3
Visualisasi data
Data yang telah masuk ke dalam database server kemudian akan divisualisasikan dalam
bentuk grafik pada halaman website. Visualisasi ini bertujuan agar user dapat dengan
mudah melihat informasi tinggi air dari titik yang dimonitoring. Pembuatan halaman
website untuk visualisasi data monitoring dilakukan dengan mengimplementasikan
PHP dan javascript yang akan terus mengupdate data setiap 60 detik. Desain tampilan
untuk visualisasi data akan dijelaskan pada sub bab berikutnya.
3.4
Perancangan Perangkat Wireless Sensor Network (WSN)
Perancangan perangkat WSN merupakan tahap perancangan perangkat keras yang
nantinya akan difungsikan sebagai perangkat monitoring. Perancangan perangkat WSN
sendiri dilakukan sebelum melakukan implementasi agar mendapatkan gembaran
umum dari setiap alat yang akan digunakan. Hal ini dilakukan agar memudahkan dalam
instalasi alat dalam pengembangan perangkat WSN sehingga perancangan dapat
berjalan dengan benar.
3.4.1
Flowchart wireless sensor network
Flowchart merupakan gambaran dalam bentuk diagram alir dari algoritma-algoritma
dalam suatu program, yang menyatakan arah alur program tersebut (Pahlevy. 2010).
Berikut adalah diagram alir yang menggambarkan tahapan-tahapan pada perangkat
wireless sensor network.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Flowchart Perangkat Wireless Sensor Network
Tahapan – tahapan dalam flowchart tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:
o
Pada saat perangkat WSN diberi daya, proses yang pertama kali dilakukan
adalah menginisialisasi variabel dan register pin terhadap komponen-komponen
yang terhubung pada mikrokontroller Arduino yaitu sensor ultasonik Hc-sr04,
Modul GSM SIM800L dan buzzer.
o
Setelah dilakukan proses inisialisasi dan register pin, kemudian sensor
ultrasonik mulai melakukan proses pembacaan
o
Data yang didapat dari pembacaan sensor akan dikalibrasi sehingga
menghasilkan jarak
o
Ketika jarak lebih dari atau sama dengan 250cm maka buzzer secara otomatis
akan aktif memberikan alert berupa bunyi, jika tidak maka buzzer berstatus off.
o
Sebelum data jarak dikirim ke web server, sistem akan menghitung dari detik 1
sampai detik 60
Universitas Sumatera Utara
o
Ketika waktu belum sampai pada detik 60 maka proses akan kembali ke tahap
membaca data dari sensor ultrasonik.
o
ketika waktu sampai pada detik 60 maka akan dilakukan pengecekan terhadap
register GPRS
o
Jika sudah terinisialisasi maka data jarak akan dikirim ke web server
o
Jika belum terinisialisasi maka akan dilakukan proses inisialisasi register GPRS
terlebih dahulu
o
Lalu kemudian data jarak dari pembacaan sensor dikirim ke web server.
3.4.2
Perancangan sensor ultrasonik hc-sr04
Pada perancangan ini, akan dilakukan instalasi sensor ultrasonik Hc-sr04 ke
mikrokontroler Arduino uno, dimana Interface input/output (I/O) Trigger dan Echo
pada sensor ultrasonik Hc-sr04 dihubungkan ke pin digital pada Arduino yang
menyediakan output 8-bit dengan menggunakan fungsi analogWrite(). Sedangkan pin
VCC dan GND pada sensor ultrasonik masing-masing dihubungkan ke pin power yaitu
pin 5V dan GND, dimana pin 5V merupakan pin output yang mengalirkan tegangan 5V
yang telah melalui regulator dan GND yang merupakan ground atau negatif. Model
perancangan sensor dapat dilihat pad gambar 3.3 .
Gambar 3.3 Perancangan Sensor Ultrasonik Hc-sr04
3.4.3
Perancangan modul GSM SIM800L
Pada perancangan ini, akan dilakukan instalasi modul GSM ke mikrokontroler Arduino
uno. Pin 4 (RX Data Serial) dan pin 5(TX Data Serial) pada modul GSM akan
dihubungkan ke pin digital pada Arduino uno. Pin 6(GND) dihubungkan ke ground
pada Arduino uno, sedangkan pin VCC pada modul GSM terlebih dahulu dihubungkan
Universitas Sumatera Utara
ke sebuah resistor, trimpot, regulator dan kapasitor sebelum dihubungkan ke power
utama untuk mendapatkan tegangan yang sesuai dengan kebutuhan modul GSM yaitu
3.3 – 4.4 Volt. Model perancangan modul GSM dapat dilihat pada gambar 3.4.
Gambar 3.4 Perancangan Modul GSM SIM800L
3.4.4
Perancangan buzzer
Pada perancangan ini, akan dilakukan instalasi buzzer ke mikrokontroller Arduino uno
agar notifikasi yang dihasilkan sesuai dengan ketentuan yang diprogram pada Arduino
uno maka pin pada buzzer akan dihubungakan ke pin digital Arduino dengan terlebuh
dahulu dihubungkan pada regulator dan kapasitor untuk mengatur tegangan yang
diperlukan oleh buzzer. Model perancangan buzzer dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Perancangan Buzzer
Universitas Sumatera Utara
3.4.5
Perancangan keseluruhan perangkat wireless sensor network
Rangkaian keseluruhan pada wireless sensor network dapat dilihat pada gambar 3.6
Gambar 3.6 Arsitektur Rangkaian Perangkat WSN
3.5
Perancangan Sistem
Pada perancangan sistem akan dilakukan rancangan bagaimana aplikasi akan
menampilkan data dari perangkat wireless sensor network. Pada perancangan sistem ini
juga akan dilakukan perancangan tentang antar muka sistem yang akan dibangun.
3.5.1
Use Case Sistem Monitoring
Use case mendeskripsikan interaksi tipikal antara user dengan sistem itu sendiri dengan
member sebuah narasi tentang bagaimana sistem tersebut digunakan (Fowler,2005).
Diagram use case pada gambar 3.7 akan menerangkan mengenai interaksi apa saja yang
dapat dilakukan user saat melakukan sistem monitoring melalui aplikasi web.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.7 Use Case Sistem
Spesifikasi Use Case
Usecase spesifikasi adalah deskripsi mengenai usecase diagram, menjelaskan
bagaimana sebuah usecase itu bekerja (Muchtar, et al. 2011)
Tabel 3.2 Spesifikasi Use Case
Nama Usecase
Hal Utama / Menampilkan data Sensor
Aktor
Pengguna computer / user
Deskripsi
Usecase ini digunakan oleh user untuk melihat data
sensor
Pre-condition
Sistem dihidupkan (Power On)
Characteristic of activation
Dapat dilakukan oleh siapapun
Basic flow
User melihat data sensor pada halaman utama
Alternatif flow
User dapat menyimpan data sensor
Post condition
User dapat melihat data sensor dalam periode 60
detik
Limitations
User hanya dapat memonitoring kondisi terhadap
sensor
3.5.2
Perancangan antarmuka sistem monitoring
Perancangan antarmuka merupakan tahap dimana melakukan perancangan tampilan
yang menghubungkan pengguna dengan aplikasi. Perancangan antar muka sendiri
dilakukan sebelum melakukan implementasi agar mendapatkan gambaran umum setiap
tampilan yang terdapat pada aplikasi yang dibangun. Hal ini dilakukan agar
Universitas Sumatera Utara
memudahkan dalam pengembangan sistem. Dalam melakukan perancangan antarmuka
diusahakan membuat tampilan dan layout yang bersifat mudah digunakan, sehingga
pengguna dapat mengguna aplikasi dengan tepat dan benar.
3.5.2.1 Perancangan halaman utama monitoring
Halaman utama pada sistem ini merupakan halaman depan yang menampilkan data
ketinggian air dari seluruh device yang ada. Ketika halaman ini dibuka, akan terdapat
beberapa elemen penyusun halaman seperti kotak informasi (legend) yang menjelaskan
icon-icon dari kondisi masing-masing alat. Kemudian pada halaman ini terdapat tabel
alat-alat WSN yang melakukan monitong yang berisi susunan kolom :
a. No.
b. Lokasi
c. Tanggal update data
d. Jam update data
e. Nilai air hasil monitoring sebelumnya
f. Status Siaga
Pada elemen ini juga terdapat sebuah tombol icon yang akan mengarahkan user
pada halaman yang menjelaskan detail data monitoring dari titik alat yang dipilih.
Perancangan halaman utama ini dapat dilihat pada gambar 3.8
Gambar 3.8 Rancangan Antarmuka Halaman Utama.
Universitas Sumatera Utara
3.5.2.2 Perancangan halaman detail alat
Halaman ini dibuat untuk menjelaskan secara rinci data hasil monitoring oleh alat yang
dipilih berdasarkan lokasinya. Halaman ini tersusun dari beberapa elemen, yaitu kotak
legend, grafik data hasil monitoring, peta yang menunjukkan lokasi alat, dan tabel yang
menampilkan data monitoring. Pada halaman ini juga terdapat datepicker untuk
memudahkan user melakukan navigasi untuk melihat data pada tanggal tertentu.
Penjelasan rinci halaman ini adalah sebagai berikut :
a. Legend
Kotak ini berisi susunan icon seperti pada halaman utama yang menjelaskan
kondisi permukaan air, tingkat kesiagaan. Dan nilai standar dalam penentuan
level siaga.
b. Kotak Grafik
Pada bagian ini terdapat grafik ketinggian air yang digambarkan menggunakan
elemen canvas html5 yang akan diupdate setiap 60 detik. Grafik ini bertujuan
untuk memvisualisasikan data pada bagian tabel ke dalam bentuk grafik
sehingga lebih mudah dibaca oleh user awam.
c. Map section
Bagian ini berisi titik lokasi alat yang ditampilkan menggunakan peta Google
Maps. Peta ini ditampilkan dengan menggunakan API Maps yang telah
disediakan oleh Google.
d. Data table section
Bagian ini berisi tabel data hasil monitoring, data tersebut memiliki navigasi
yang memudahkan user untuk mensortir data. Data juga dapat difilter sesuai
kata kunci yang dimasukkan oleh user.
Keseluruhan halaman ini dapat dilihat pada gambar 3.9
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9 Rancangan Antarmuka Halaman Detail Alat.
3.5.2.3 Perancangan halaman login, admin dan manajemen alat
Halaman ini dirancang dengan tujuan agar admin dapat dengan mudah melakukan
manajemen alat yang akan digunakan. Bagian ini memiliki fungsi standar untuk
melakukan manajemen seperti :
a. Tambah Alat
b. Edit Alat
c. Hapus Alat
Desain halaman admin ini terdapat 3 halaman. Halaman login seperti pada
gambar 3.12. Halaman utama berisi list seluruh alat disertai dengan button action nya
seperti pada gambar 3.13. dan halaman tambah alat yang berisi form untuk menginput
data alat seperti nama dan lokasi, dapat dilihat pada gambar 3.10.
Gambar 3.10 Rancangan Antarmuka halaman Login
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.11 Rancangan Antarmuka Halaman Admin
a. Halaman Tambah Alat
Perancangan pada halaman tambah alat didesain untuk menambah daftar
monitoring ketinggian muka air sungai. Pada halaman ini akan terdapat form
nama alat dan form lokasi alat yang dapat di isi oleh admin untuk menambahkan
alat monitoring ketinggian muka air.
Gambar 3.12 Rancangan Antarmuka Halaman Tambah Alat.
b. Edit Alat
Perancangan pada halaman edit alat didesain untuk mengedit daftar alat
monitoring ketinggian muka air sungai. Pada halaman ini terdapat tampilan form
nama alat dan form lokasi alat yang dapat diubah isinya sesuai dengan alat yang
akan didaftarkan oleh admin. Halaman edit alat dapat dilihat pada gambar 3.13.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.13 Rancangan Antarmuka Halaman Edit alat
c. Hapus Alat
Perancangan pada fungsi hapus alat, tidak ada halaman khusus untuk dapat
melakukan action hapus daftar alat, admin hanya disediakan button action untuk
bisa menghapus daftar alat.
Universitas Sumatera Utara
BAB 4
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Setelah melakukan analisis dan perancangan sistem selanjutnya dilakukan
implementasi. Pada bab ini akan membahas tentang hasil yang diperoleh setelah
melakukan implementasi.
4.1
Implementasi Sistem
4.1.1
Spesifikasi software dan hardware yang digunakan
Adapun spesifikasi software dan hardware dalam implementasi sistem adalah sebagai
berikut:
1.
2.
Software
o
Operating system Windows 7 Ultimate 64bit
o
IDE Arduino
o
Xampp
o
Sublime
o
Fritzing
o
Microsoft Visio 2013
o
Browser Engine
Hardware
a.
Perangkat Laptop
o
Processor Intel Core i3
o
RAM 2 Gb
o
Hardisk 320 Gb
Universitas Sumatera Utara
b.
4.1.2
Perangkat Wireless Sensor Network
o
Mikrokontroller Arduino Uno
o
Sensor Ultrasonik Hc-sr04
o
Modul GSM SIM800L
o
Buzzer
o
Resistor
o
Transistor
o
Kapasitor
o
Trimpot
o
Kabel Jumper
o
Kabel USB
Implementasi perancangan perangkat wireless sensor network
Adapun implementasi perancangan alat monitoring yang telah dilakukan sebelumnya
adalah sebagai berikut:
4.1.2.1 Implementasi perancangan sensor ultrasonik hc-sr04
Pada rangkaian sensor ultrasonik Hc-sr04, terdapat 4 pin, yaitu: pin Vcc, pin Gnd, pin
Trigger, dan pin Echo. Pin Vcc untuk listrik positif dan Gnd untuk ground, pin Vcc dan
Gnd dihubungkan ke pin power Arduino menggunakan kabel jumper. Sedangkan pin
trigger dan echo dihubungkan ke pin digital. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal
dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari objek. Rangkaian sensor
ultrasonik Hc-sr04 dapat dilihat pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 Rangkaian Sensor Ultrasonik Hc-sr04
Universitas Sumatera Utara
4.1.2.2 Implementasi perancangan modul GSM SIM800L
Pada rangkaian modul GSM SIM800L pin rx dan tx pada modul GSM dihubungkan ke
pin digital pada Arduino uno. Pin GND dihubungkan ke ground pada Arduino uno,
sedangkan pin VCC pada modul GSM terlebih dahulu dihubungkan ke sebuah resistor,
trimpot, regulator dan kapasitor sebelum dihubungkan ke power utama untuk
mendapatkan tegangan yang sesuai dengan kebutuhan modul GSM yaitu 3.7 Volt. Pada
rangkaian modul GSM SIM800L juga terdapat LED sebagai indikator, jika terjadi
blinking dengan intensitas cepat pada LED hal tersebut mengindikasikan modul GSM
dalam proses pencarian sinyal. Rangkaian modul GSM SIM800L dapat dilihat pada
gambar 4.2
Gambar 4.2. Rangkaian Modul GSM SIM800L
4.1.2.3 Implemenasi perancangan buzzer
Pada rangkaian buzzer, pin pada buzzer dihubungakan ke pin digital Arduino dengan
terlebuh dahulu dihubungkan pada regulator dan kapasitor untuk mengatur tegangan
yang diperlukan oleh buzzer. Buzzer akan memberikan notifikasi berupa bunyi jika
ketinggian air yang dibaca oleh sensor ultrasonik Hc-sr04 mencapai level ketinggian
tertentu. Rangkaian buzzer dapat dilihat pada gambar 4.3
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3 Rangkaian Buzzer
4.1.2.4 Implementasi perancangan keseluruhan perangkat wireless sensor network
Pada rangkaian keseluruhan pada perangkat WSN, ditampilkan komponen-komponen
hasil instalasi, yaitu mikrokontroler Arduino uno, Modul GSM SIM800l, Sensor
Ultrasonik Hc-sr04 dan alert system berupa buzzer. Ketika perangkat diberi tegangan
maka akan muncul lampu indikator yang memberitahukan bahwa perangkat dalam
kondisi aktif. Rangkaian keseluruhan perangkat dalam kondisi aktif dapat dilihat pada
gambar 4.4.
Gambar 4.4 Rangkaian Keselurah Perangkat WSN
Universitas Sumatera Utara
4.1.3
Implementasi perancangan antarmuka sistem
Adapun implementasi perancangan antarmuka yang telah dilakukan sebelumnya adalah
sebagai berikut
4.1.3.1 Implementasi perancangan halaman utama monitoring
Halaman utama merupakan tampilan awal saat sistem dijalankan, Pada halaman utama
ditampilkan daftar alat yang aktif melakukan monitoring ketinggian permukaan air
sungai. User dapat meng-klik pada icon siaga pada tabel alat untuk melihat data lebih
rinci suatu alat. Pada halam utama juga terdapat tombol login dibagian kanan atas yang
diperuntukkan bagi administrator sistem.
Gambar 4.5 Halaman Utama
4.1.3.2 Implementasi perancangan halaman detail alat
Halaman Detail Alat merupakan tampilan sistem saat user melakukan klik pada icon
siaga dari tabel alat. Pada Halaman ini user disuguhkan data ketinggian muka air sungai
lebih rinci, data ketinggian air disuguhkan dalam bentuk grafik dan tabel, user juga
dapat melihat data berdasarkan tanggal yang diinginkan. Pada Halaman ini juga user
dapat melihat dimana lokasi alat pada bagian map.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6 Halaman Detail Alat
Gambar 4.7 Halaman Detail Alat menampilkan tabel
4.1.3.3 Implementasi perancangan halaman login, admin dan manajement alat
a. Halaman Login
Halaman login merupakan halaman sistem yang ditujukan bagi administrator. Pada
halaman ini administrator diharuskan untuk login dengan username dan password
yang telah dibuat sebelumnya untuk dapat mengakses fitur-fitur admin.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.8 Halaman Login
b. Halaman Admin
Halaman Admin merupakan halaman yang dapat diakses oleh admin untuk
melakukan pengaturan terhadap alat-alat monitoring ketinggian muka air sungai.
Halaman ini berisi daftar alat monitoring ketinggian muka air sungai yang aktif,
terdapat beberapa button pada halaman ini yaitu:
-
Tambah, merupakan button yang berfungsi untuk menambah alat monitoring.
-
Edit, merupakan button yang berfungsi untuk mengedit alat monitoring
-
Hapus, merupakan button yang berfungsi untuk menghapus alat monitoring dari
daftar alat.
Gambar 4.9 Halaman Admin
Universitas Sumatera Utara
c. Halaman Tambah Alat
Halaman Tambah Alat merupakan halaman pada administrator yang difungsikan
untuk menambah daftar alat monitoring ketinggian muka air sungai. Pada halaman
ini terdapat form nama alat dan form lokasi alat yang dapat di isi oleh administrator
untuk menambahkan daftar alat monitoring ketinggian muka air.
Gambar 4.10 Halaman Tambah Alat
d. Halaman Edit Alat
Halaman Edit Alat merupakan halaman pada administrator yang difungsikan untuk
mengedit daftar alat monitoring ketinggian muka air sungai. Pada halaman ini
terdapat tampilan form nama alat dan form lokasi alat yang dapat diubah sesuai
dengan kebutuhan admin.
Gambar 4.11 Halaman Edit Alat
Universitas Sumatera Utara
4.2
Pengujian Sistem
4.2.1
Pengujian perangkat
Pengujian perangkat merupakan suatu pengujian terhadap perangkat yang telah dibuat,
apakah perangkat berjalan dengan baik dan sesuai dengan perencanaan yang telah
dibuat sebelumnya. Pengujian dilakukan dengan mengkatifkan alat monitoring
ketinggian muka air yang ditempatkan dipintu air sungai deli.
Skema yang dilakukan pada pengujian perangkat adalah sebagai berikut:
a)
Pertama, dilakukan pengukuran manual terhadap objek pengukuran (sungai
deli) dengan menggunakan alat pengukur berupa meteran untuk mengetahui
ketinggian air.
b)
Kemudian setelah mengetahui nilai ketinggian air, dilakukan pengukuran jarak
antara dasar sungai dan perangkat, hal ini dilakukan untuk menentukan dimana
posisi perangkat akan dipasang. Pada pengujian ini perangkat WSN diposisikan
pada jarak 300 cm dari dasar sungai.
c)
Selanjutnya perangkat di aktifkan dengan memberi tegangan listrik
menggunakan baterai. Pembacaan sensor ultraonik hc-sr04 menggunakan
resolusi 1 cm. Pengujian dilakukan dalam rentang waktu 10 – 15 menit.
d)
Kemudian dilakukan pemgujian dengan membandingkan hasil pengukuran
antara pengukuran menggunakan perangkat WSN dan pengukuran manual.
Selain itu dilakukan juga pengujian terhadap ketepatan waktu pengiriman data
dari perangkat WSN ke Web Server.
4.2.1.1 Uji pengukuran perangkat
a. Pengukuran Manual
Pengukuran Manual yang dilakukan dengan menggunakan meteran untuk
mengukur ketinggian air. Hasil pengukuran manual menunjukkan bahwa
ketinggian air mencapai 140 cm. Pengukuran manual dapat dilihat pada
gambar 4.12 berikut
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.12 Pengukuran Manual
b. Pengukuran Menggunakan Perangkat
Pengukuran ini dilakukan dengan memanfaatkan perangkat monitoring
dengan sensor ultrasonik dengan jarak perangkat sampai ke dasar air adalah
300 cm dengan resolusi baca sensor 1 cm. Hasil pengukuran dapat dilihat
pada gambar 4.14 berikut
Gambar 4.13 Uji Pengukuran Dengan Perangkat
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.14 Data Hasil Uji Pengukuran Perangkat
Data ketinggian air yang diperoleh melalui perangkat menunjukkan hasil
yang berbeda-beda selama 15 menit. Perbandingan hasil data ketinggian air
yang diperoleh antara pengukuran manual dan pengukuran perangkat dapat
dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Pengukuran
No
Pengukuran
Uji Pengukuran
Keakuratan
Manual (Cm)
Perngkat (Cm)
(%)
1
140
141
99.29%
2
140
142
98.59%
3
140
140
100%
4
140
141
99.29%
5
140
142
98.59%
6
140
141
99.29%
7
140
141
99.29%
8
140
142
98.59%
9
140
141
99.29%
Universitas Sumatera Utara
10
140
142
98.59%
11
140
141
99.29%
12
140
141
99.29%
13
140
140
100%
14
140
141
99.29%
15
140
142
98.59%
Pada tabel 4.1 dapat diketahui bahwa tingkat keakuratan rata-rata baca sensor adalah
99.15%. Diperlukan data lebih banyak dengan situasi dan kondisi yang berbeda di
lokasi pengukuran seperti kondisi kecepatan angin dan kelembapan untuk melihat
perbandingan yang lebih akurat.
4.2.1.2 Uji waktu pengiriman data
Pada pengujian ini data ketinggian permukaan air dari hasil pengukuran perangkat akan
dikirim ke web server setiap 60 detik dan Pengujian dilakukan selama 15 menit. Hasil
uji waktu pengiriman data ketinggian air dapa dilihat pada tabel 4.2 berikut.
Tabel 4.2 Waktu Pengiriman Data
No
Waktu
Ketinggian Air (Cm)
Keterangan
1
05:55:04
142
Waktu Awal
2
05:56:08
141
Delay 4 Detik
3
05:57:09
140
Delay 1 Detik
4
05:58:12
141
Delay 3 Detik
5
05:59:14
141
Delay 2 Detik
6
06:00:16
142
Delay 2 Detik
7
06:01:19
141
Delay 3 Detik
8
06:02:21
142
Delay 2 Detik
9
06:03:24
141
Delay 3 Detik
10
06:04:26
141
Delay 2 Detik
11
06:05:28
142
Delay 2 Detik
12
06:06:32
141
Delay 4 Detik
Universitas Sumatera Utara
13
06:07:33
140
Delay 1 Detik
14
06:08:36
142
Delay 3 Detik
15
06:09:39
141
Delay 3 Detik
Dari Tabel 4.2 dapat diketahui rata-rata delay setiap pengiriman data adalah 2,5
detik.
4.2.2
Pengujian kinerja aplikasi
Pada pengujian kinerja sistem dijelaskan hasil perancangan sistem yang dibuat. Uji
kinerja aplikasi meliputi perubahan ketinggian air dan perubahan status siaga. Ukuran
ketinggian air pada status siaga didalam aplikasi hanya sebagai bahan uji terhadap
perubahan ketinggian air. Pembagian level status siaga pada aplikasi dapat dilihat pada
tabel 4.3.
Tabel 4.3 Level Status Siaga
No
Ketinggian Air(Cm)
Status Siaga
1
< 150
Normal
2
>= 150
Siaga 3
3
>= 250
Siaga 2
4
>= 300
Siaga 1
Icon Siaga
.
Untuk melihat perubahan data yang signifikan, penulis menampilkan data berdasarkan
tanggal. Hasil kinerja aplikasi dapat dilihat pada gambar 4.15 sampai gambar 4.20
berikut
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.15 Grafik ketinggian air tanggal 17 Maret 2017
Gambar 4.16 Data pada tabel ketinggian air pada tanggal 17 maret 2017
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.17 Grafik ketinggian air pada tanggal 31 Maret 2017
Gambar 4.18 Data pada tabel ketinggian air pada tanggal 31 Maret 2017
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.19 Grafik ketinggian air pada tanggal 10 Maret 2017
Gambar 4.20 Data pada tabel ketinggian air pada tanggal 10 Maret 2017
Dari beberapa sample gambar 4.15 sampai gambar 4.20 menunjukkan bahwa
respon aplikasi sistem monitoring terhadap data ketinggian air yang
dikirimkan oleh perangkat WSN secara real time berjalan dengan baik.
Dimana status siaga pada aplikasi responsive terhadap perubahan ketinggian
air berdasarkan level kewaspadaannya.
Universitas Sumatera Utara
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil pada perancangan alat dan pembuatan aplikasi
web server monitoring ketinggian air ini adalah sebagai berikut :
1.
Perangkat Wireless Sensor Network dapat mengukur ketinggian air dengan
keakuratan rata-rata mencapai 99.15%
2.
Pengiriman data ke Web Server terlambat beberapa detik, rata-rata delay dari
setiap pengiriman data adalah 2,5 detik.
3.
Sistem monitoring ketinggian air mampu menampilkan data dari perangkat
WSN secara real time
4.
Sistem monitoring ketinggian air ini dapat diakses oleh semua pengguna yang
terhubung ke internet.
5.
Fitur yang terdapat pada sistem monitoring ketinggian air dapat berjalan dengan
baik sesuai dengan fungsinya.
5.2
Saran
Beberapa saran yang dapat menjadi pertimbangan dalam penelitian selanjutnya ialah:
1.
Pada pengembangan alat dapat dilakukan penambahan pada alat sensor untuk
melengkapi parameter yang belum ada sehingga penggunaan alat ini menjadi
lebih kompleks.
2.
Diaharapkan dapat menambahkan variasi pada alert system,seperti notifikasi
LED atau SMS.
3.
Diharapkan dapat menambahkan modul wifi sebagai backup terhadap jaringan
GSM.
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Bab ini secara garis besar membahas analisis metode sistem dan tahap-tahap yang
dilakukan dalam perancangan sistem monitoring menggunakan wireless sensor network
yang akan dibangun.
3.1
Alat dan Bahan
Adapun Alat dan Bahan yang diperlukan dalam perancangan perangkat Wireless Sensor
Network pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut:
Tabel 3.1 Alat dan Bahan
Hardware
Software
Mikrokontroller Arduino Uno
IDE Arduino
Sensor Ultrasonik Hc-sr04
Xampp
Modul GSM SIM800L
Sublime
Buzzer
Fritzing
Resistor
Microsoft Visio 2013
Transistor
Browser Engine
Kapasitor
Trimpot
Kabel Jumper
Kabel USB
Universitas Sumatera Utara
3.2
Data Yang Digunakan
Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data yang dihasilkan oleh sensor yang
telah dirangkai dan dihubungkan menggunakan mikrokontroller arduino uno. Sistem
yang akan dibangun pada penelitian ini mengambil sampel data ketinggian air di pintu
air. Penggunan lokasi pada penelitian ini dikarenakan pada titik tersebut, pintu air masih
beroperasi dengan baik. Penempatan wireless sensor network pemantauan ketinggian
air akan mengirimkan data melalui GSM (Global System for Mobile Communication)
secara periodik ke server yang telah ditentukan. Setelah data terkumpul kemudian akan
dilakukan pengolahan data yang akan menghasilkan kondisi air pada saat monitoring
apakah masih berstatus normal, atau telah mengalami perubahan ke tingkat yang
membahayakan.
Arduino sebagai mikrokontroller dalam melakukan pengolahan data sensor dan
pengiriman ke server nantinya akan membawa beberapa nilai parameter, yaitu Nilai
Ketinggian air, waktu dari titik lokasi pengambilan sampel data.
3.3
Arsitektur Umum
Proses analisis dilakukan sebelum melakukan perancangan. Dilakukan analisis untuk
mendapatkan kebutuhan dari sistem yang akan dikembangkan. Sistem ini bertujuan
menyediakan informasi mengenai monitoring ketinggian air yang didapat dari hasil
diimplementasikan sensor pada Arduino Uno. Untuk dapat membangun sistem ini,
diperlukan beberapa metode yang akan diimplementasikan, yaitu metode pengumpulan
data melalui sensor dan pemrosesan data, kemudian mengirimkan hasil sensor serta
visualisasi data secara informatif pada halaman website. Secara umum metode yang
diajukan digambarkan pada arsitektur umum pada Gambar 3.1.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1 Arsitektur Umum
Arsitektur umum pada gambar 3.1 memiliki beberapa tahapan dalam menjalankan
seluruh proses yang ada baik dari input, proses utama hingga menghasilkan output.
Proses-proses tersebut dijabarkan pada poin-poin berikut ini :
3.3.1
Pengumpulan data
Pada tahap ini memperlihatkan proses pengambilan data dari sensor untuk dikirim ke
mikrokontroler Arduino uno. Proses ini dimulai pembacaan dari sensor ultrasonik hcsr04 yang diletakkan dilokasi pintu air. sensor akan mengumpulkan data dari ketinggian
air sungai dengan memancarkan gelombang ultrasonik dari unit pemancarnya menuju
permukaan air, Ketika gelombang mengenai permukaan air maka terjadi pantulan
gelombang menuju unit penerima pada sensor sehingga didapat waktu tempuh antara
permukaan air ke sensor dan dikirim ke mikrokontroler Arduino Uno. Sensor akan
mengirim data melalui digital pin.
Universitas Sumatera Utara
Skema yang dilakukan oleh sensor ini adalah sebagai berikut :
a.
Pin Trigger pada sensor ultrasonik Hc-sr04 diberikan tegangan positif selama
10 uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi
40kHz.
b.
Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan
kecepatan 340 m/s. ketika sinyal sampai kepada suatu objek dalam penelitian
ini permukaan air, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh objek tersebut.
c.
Sinyal yang dipantulkan oleh permukaan air akan diterima pada pin Echo.
d.
Selanjutnya sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak.
e.
Untuk mengukur jarak, maka selisih waktu ketika mengirim dan menerima
sinyal digunakan untuk menentukan jarak sensor ke permukaan air.
f.
Persamaan yang digunaakan untuk menghitung jarak objek yang dibaca oleh
sensor adalah sebagai berikut :
Dimana :
� =
�.�
(3.1)
2
S
: merupakan jarak baca sensor ultrasonik dengan permukaan air
V
: merupakan cepat rambat gelombang ultrasonik
t
: adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh pin trigger
dan waktu ketika gelombang pantul diterima oleh pin Echo.
Untuk mengetahui ketinggian permukaan air, rumus yang digunakan :
La = Lmax – S
(3.2)
Dimana :
La
: merupakan ketinggian air
Lmax : merupakan ketinggian maksimum air
S
2.3.2
:merupakan jarak baca sensor dengan permukaan air
Proses data
Data yang diterima dari sensor ultrasonik hc-sr04 kemudian akan disusun dan diproses
oleh mikrokontroler Arduino uno. Data dari hasil pemrosesan oleh Arduino akan
diklasifikasikan menurut tingkat kewaspadaan nya. Apabila tinggi air mencapai ambang
batas yang membahayakan, maka buzzer pada perangkat wireless sensor network
Universitas Sumatera Utara
tersebut akan otomatis memberikan alarm berupa bunyi. Selain itu, data dari hasil
pemrosesan Arduino juga akan dikirim ke database MySQL di server melalui
komunikasi serial lewat modul GSM SIM800L.
Pada server, akan terdapat sebuah script PHP yang akan melakukan handling
data yang diterima. Script ini nantinya akan dijalankan secara otomatis setiap
pengiriman data dari prangkat. Aplikasi ini akan mengolah data yang didapat dari
mikrokontroler Arduino kemudian menyajikan data secara real time dengan user
interface yang mudah dipahami oleh pengguna.
2.3.3
Visualisasi data
Data yang telah masuk ke dalam database server kemudian akan divisualisasikan dalam
bentuk grafik pada halaman website. Visualisasi ini bertujuan agar user dapat dengan
mudah melihat informasi tinggi air dari titik yang dimonitoring. Pembuatan halaman
website untuk visualisasi data monitoring dilakukan dengan mengimplementasikan
PHP dan javascript yang akan terus mengupdate data setiap 60 detik. Desain tampilan
untuk visualisasi data akan dijelaskan pada sub bab berikutnya.
3.4
Perancangan Perangkat Wireless Sensor Network (WSN)
Perancangan perangkat WSN merupakan tahap perancangan perangkat keras yang
nantinya akan difungsikan sebagai perangkat monitoring. Perancangan perangkat WSN
sendiri dilakukan sebelum melakukan implementasi agar mendapatkan gembaran
umum dari setiap alat yang akan digunakan. Hal ini dilakukan agar memudahkan dalam
instalasi alat dalam pengembangan perangkat WSN sehingga perancangan dapat
berjalan dengan benar.
3.4.1
Flowchart wireless sensor network
Flowchart merupakan gambaran dalam bentuk diagram alir dari algoritma-algoritma
dalam suatu program, yang menyatakan arah alur program tersebut (Pahlevy. 2010).
Berikut adalah diagram alir yang menggambarkan tahapan-tahapan pada perangkat
wireless sensor network.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Flowchart Perangkat Wireless Sensor Network
Tahapan – tahapan dalam flowchart tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:
o
Pada saat perangkat WSN diberi daya, proses yang pertama kali dilakukan
adalah menginisialisasi variabel dan register pin terhadap komponen-komponen
yang terhubung pada mikrokontroller Arduino yaitu sensor ultasonik Hc-sr04,
Modul GSM SIM800L dan buzzer.
o
Setelah dilakukan proses inisialisasi dan register pin, kemudian sensor
ultrasonik mulai melakukan proses pembacaan
o
Data yang didapat dari pembacaan sensor akan dikalibrasi sehingga
menghasilkan jarak
o
Ketika jarak lebih dari atau sama dengan 250cm maka buzzer secara otomatis
akan aktif memberikan alert berupa bunyi, jika tidak maka buzzer berstatus off.
o
Sebelum data jarak dikirim ke web server, sistem akan menghitung dari detik 1
sampai detik 60
Universitas Sumatera Utara
o
Ketika waktu belum sampai pada detik 60 maka proses akan kembali ke tahap
membaca data dari sensor ultrasonik.
o
ketika waktu sampai pada detik 60 maka akan dilakukan pengecekan terhadap
register GPRS
o
Jika sudah terinisialisasi maka data jarak akan dikirim ke web server
o
Jika belum terinisialisasi maka akan dilakukan proses inisialisasi register GPRS
terlebih dahulu
o
Lalu kemudian data jarak dari pembacaan sensor dikirim ke web server.
3.4.2
Perancangan sensor ultrasonik hc-sr04
Pada perancangan ini, akan dilakukan instalasi sensor ultrasonik Hc-sr04 ke
mikrokontroler Arduino uno, dimana Interface input/output (I/O) Trigger dan Echo
pada sensor ultrasonik Hc-sr04 dihubungkan ke pin digital pada Arduino yang
menyediakan output 8-bit dengan menggunakan fungsi analogWrite(). Sedangkan pin
VCC dan GND pada sensor ultrasonik masing-masing dihubungkan ke pin power yaitu
pin 5V dan GND, dimana pin 5V merupakan pin output yang mengalirkan tegangan 5V
yang telah melalui regulator dan GND yang merupakan ground atau negatif. Model
perancangan sensor dapat dilihat pad gambar 3.3 .
Gambar 3.3 Perancangan Sensor Ultrasonik Hc-sr04
3.4.3
Perancangan modul GSM SIM800L
Pada perancangan ini, akan dilakukan instalasi modul GSM ke mikrokontroler Arduino
uno. Pin 4 (RX Data Serial) dan pin 5(TX Data Serial) pada modul GSM akan
dihubungkan ke pin digital pada Arduino uno. Pin 6(GND) dihubungkan ke ground
pada Arduino uno, sedangkan pin VCC pada modul GSM terlebih dahulu dihubungkan
Universitas Sumatera Utara
ke sebuah resistor, trimpot, regulator dan kapasitor sebelum dihubungkan ke power
utama untuk mendapatkan tegangan yang sesuai dengan kebutuhan modul GSM yaitu
3.3 – 4.4 Volt. Model perancangan modul GSM dapat dilihat pada gambar 3.4.
Gambar 3.4 Perancangan Modul GSM SIM800L
3.4.4
Perancangan buzzer
Pada perancangan ini, akan dilakukan instalasi buzzer ke mikrokontroller Arduino uno
agar notifikasi yang dihasilkan sesuai dengan ketentuan yang diprogram pada Arduino
uno maka pin pada buzzer akan dihubungakan ke pin digital Arduino dengan terlebuh
dahulu dihubungkan pada regulator dan kapasitor untuk mengatur tegangan yang
diperlukan oleh buzzer. Model perancangan buzzer dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Perancangan Buzzer
Universitas Sumatera Utara
3.4.5
Perancangan keseluruhan perangkat wireless sensor network
Rangkaian keseluruhan pada wireless sensor network dapat dilihat pada gambar 3.6
Gambar 3.6 Arsitektur Rangkaian Perangkat WSN
3.5
Perancangan Sistem
Pada perancangan sistem akan dilakukan rancangan bagaimana aplikasi akan
menampilkan data dari perangkat wireless sensor network. Pada perancangan sistem ini
juga akan dilakukan perancangan tentang antar muka sistem yang akan dibangun.
3.5.1
Use Case Sistem Monitoring
Use case mendeskripsikan interaksi tipikal antara user dengan sistem itu sendiri dengan
member sebuah narasi tentang bagaimana sistem tersebut digunakan (Fowler,2005).
Diagram use case pada gambar 3.7 akan menerangkan mengenai interaksi apa saja yang
dapat dilakukan user saat melakukan sistem monitoring melalui aplikasi web.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.7 Use Case Sistem
Spesifikasi Use Case
Usecase spesifikasi adalah deskripsi mengenai usecase diagram, menjelaskan
bagaimana sebuah usecase itu bekerja (Muchtar, et al. 2011)
Tabel 3.2 Spesifikasi Use Case
Nama Usecase
Hal Utama / Menampilkan data Sensor
Aktor
Pengguna computer / user
Deskripsi
Usecase ini digunakan oleh user untuk melihat data
sensor
Pre-condition
Sistem dihidupkan (Power On)
Characteristic of activation
Dapat dilakukan oleh siapapun
Basic flow
User melihat data sensor pada halaman utama
Alternatif flow
User dapat menyimpan data sensor
Post condition
User dapat melihat data sensor dalam periode 60
detik
Limitations
User hanya dapat memonitoring kondisi terhadap
sensor
3.5.2
Perancangan antarmuka sistem monitoring
Perancangan antarmuka merupakan tahap dimana melakukan perancangan tampilan
yang menghubungkan pengguna dengan aplikasi. Perancangan antar muka sendiri
dilakukan sebelum melakukan implementasi agar mendapatkan gambaran umum setiap
tampilan yang terdapat pada aplikasi yang dibangun. Hal ini dilakukan agar
Universitas Sumatera Utara
memudahkan dalam pengembangan sistem. Dalam melakukan perancangan antarmuka
diusahakan membuat tampilan dan layout yang bersifat mudah digunakan, sehingga
pengguna dapat mengguna aplikasi dengan tepat dan benar.
3.5.2.1 Perancangan halaman utama monitoring
Halaman utama pada sistem ini merupakan halaman depan yang menampilkan data
ketinggian air dari seluruh device yang ada. Ketika halaman ini dibuka, akan terdapat
beberapa elemen penyusun halaman seperti kotak informasi (legend) yang menjelaskan
icon-icon dari kondisi masing-masing alat. Kemudian pada halaman ini terdapat tabel
alat-alat WSN yang melakukan monitong yang berisi susunan kolom :
a. No.
b. Lokasi
c. Tanggal update data
d. Jam update data
e. Nilai air hasil monitoring sebelumnya
f. Status Siaga
Pada elemen ini juga terdapat sebuah tombol icon yang akan mengarahkan user
pada halaman yang menjelaskan detail data monitoring dari titik alat yang dipilih.
Perancangan halaman utama ini dapat dilihat pada gambar 3.8
Gambar 3.8 Rancangan Antarmuka Halaman Utama.
Universitas Sumatera Utara
3.5.2.2 Perancangan halaman detail alat
Halaman ini dibuat untuk menjelaskan secara rinci data hasil monitoring oleh alat yang
dipilih berdasarkan lokasinya. Halaman ini tersusun dari beberapa elemen, yaitu kotak
legend, grafik data hasil monitoring, peta yang menunjukkan lokasi alat, dan tabel yang
menampilkan data monitoring. Pada halaman ini juga terdapat datepicker untuk
memudahkan user melakukan navigasi untuk melihat data pada tanggal tertentu.
Penjelasan rinci halaman ini adalah sebagai berikut :
a. Legend
Kotak ini berisi susunan icon seperti pada halaman utama yang menjelaskan
kondisi permukaan air, tingkat kesiagaan. Dan nilai standar dalam penentuan
level siaga.
b. Kotak Grafik
Pada bagian ini terdapat grafik ketinggian air yang digambarkan menggunakan
elemen canvas html5 yang akan diupdate setiap 60 detik. Grafik ini bertujuan
untuk memvisualisasikan data pada bagian tabel ke dalam bentuk grafik
sehingga lebih mudah dibaca oleh user awam.
c. Map section
Bagian ini berisi titik lokasi alat yang ditampilkan menggunakan peta Google
Maps. Peta ini ditampilkan dengan menggunakan API Maps yang telah
disediakan oleh Google.
d. Data table section
Bagian ini berisi tabel data hasil monitoring, data tersebut memiliki navigasi
yang memudahkan user untuk mensortir data. Data juga dapat difilter sesuai
kata kunci yang dimasukkan oleh user.
Keseluruhan halaman ini dapat dilihat pada gambar 3.9
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9 Rancangan Antarmuka Halaman Detail Alat.
3.5.2.3 Perancangan halaman login, admin dan manajemen alat
Halaman ini dirancang dengan tujuan agar admin dapat dengan mudah melakukan
manajemen alat yang akan digunakan. Bagian ini memiliki fungsi standar untuk
melakukan manajemen seperti :
a. Tambah Alat
b. Edit Alat
c. Hapus Alat
Desain halaman admin ini terdapat 3 halaman. Halaman login seperti pada
gambar 3.12. Halaman utama berisi list seluruh alat disertai dengan button action nya
seperti pada gambar 3.13. dan halaman tambah alat yang berisi form untuk menginput
data alat seperti nama dan lokasi, dapat dilihat pada gambar 3.10.
Gambar 3.10 Rancangan Antarmuka halaman Login
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.11 Rancangan Antarmuka Halaman Admin
a. Halaman Tambah Alat
Perancangan pada halaman tambah alat didesain untuk menambah daftar
monitoring ketinggian muka air sungai. Pada halaman ini akan terdapat form
nama alat dan form lokasi alat yang dapat di isi oleh admin untuk menambahkan
alat monitoring ketinggian muka air.
Gambar 3.12 Rancangan Antarmuka Halaman Tambah Alat.
b. Edit Alat
Perancangan pada halaman edit alat didesain untuk mengedit daftar alat
monitoring ketinggian muka air sungai. Pada halaman ini terdapat tampilan form
nama alat dan form lokasi alat yang dapat diubah isinya sesuai dengan alat yang
akan didaftarkan oleh admin. Halaman edit alat dapat dilihat pada gambar 3.13.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.13 Rancangan Antarmuka Halaman Edit alat
c. Hapus Alat
Perancangan pada fungsi hapus alat, tidak ada halaman khusus untuk dapat
melakukan action hapus daftar alat, admin hanya disediakan button action untuk
bisa menghapus daftar alat.
Universitas Sumatera Utara
BAB 4
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Setelah melakukan analisis dan perancangan sistem selanjutnya dilakukan
implementasi. Pada bab ini akan membahas tentang hasil yang diperoleh setelah
melakukan implementasi.
4.1
Implementasi Sistem
4.1.1
Spesifikasi software dan hardware yang digunakan
Adapun spesifikasi software dan hardware dalam implementasi sistem adalah sebagai
berikut:
1.
2.
Software
o
Operating system Windows 7 Ultimate 64bit
o
IDE Arduino
o
Xampp
o
Sublime
o
Fritzing
o
Microsoft Visio 2013
o
Browser Engine
Hardware
a.
Perangkat Laptop
o
Processor Intel Core i3
o
RAM 2 Gb
o
Hardisk 320 Gb
Universitas Sumatera Utara
b.
4.1.2
Perangkat Wireless Sensor Network
o
Mikrokontroller Arduino Uno
o
Sensor Ultrasonik Hc-sr04
o
Modul GSM SIM800L
o
Buzzer
o
Resistor
o
Transistor
o
Kapasitor
o
Trimpot
o
Kabel Jumper
o
Kabel USB
Implementasi perancangan perangkat wireless sensor network
Adapun implementasi perancangan alat monitoring yang telah dilakukan sebelumnya
adalah sebagai berikut:
4.1.2.1 Implementasi perancangan sensor ultrasonik hc-sr04
Pada rangkaian sensor ultrasonik Hc-sr04, terdapat 4 pin, yaitu: pin Vcc, pin Gnd, pin
Trigger, dan pin Echo. Pin Vcc untuk listrik positif dan Gnd untuk ground, pin Vcc dan
Gnd dihubungkan ke pin power Arduino menggunakan kabel jumper. Sedangkan pin
trigger dan echo dihubungkan ke pin digital. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal
dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari objek. Rangkaian sensor
ultrasonik Hc-sr04 dapat dilihat pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 Rangkaian Sensor Ultrasonik Hc-sr04
Universitas Sumatera Utara
4.1.2.2 Implementasi perancangan modul GSM SIM800L
Pada rangkaian modul GSM SIM800L pin rx dan tx pada modul GSM dihubungkan ke
pin digital pada Arduino uno. Pin GND dihubungkan ke ground pada Arduino uno,
sedangkan pin VCC pada modul GSM terlebih dahulu dihubungkan ke sebuah resistor,
trimpot, regulator dan kapasitor sebelum dihubungkan ke power utama untuk
mendapatkan tegangan yang sesuai dengan kebutuhan modul GSM yaitu 3.7 Volt. Pada
rangkaian modul GSM SIM800L juga terdapat LED sebagai indikator, jika terjadi
blinking dengan intensitas cepat pada LED hal tersebut mengindikasikan modul GSM
dalam proses pencarian sinyal. Rangkaian modul GSM SIM800L dapat dilihat pada
gambar 4.2
Gambar 4.2. Rangkaian Modul GSM SIM800L
4.1.2.3 Implemenasi perancangan buzzer
Pada rangkaian buzzer, pin pada buzzer dihubungakan ke pin digital Arduino dengan
terlebuh dahulu dihubungkan pada regulator dan kapasitor untuk mengatur tegangan
yang diperlukan oleh buzzer. Buzzer akan memberikan notifikasi berupa bunyi jika
ketinggian air yang dibaca oleh sensor ultrasonik Hc-sr04 mencapai level ketinggian
tertentu. Rangkaian buzzer dapat dilihat pada gambar 4.3
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3 Rangkaian Buzzer
4.1.2.4 Implementasi perancangan keseluruhan perangkat wireless sensor network
Pada rangkaian keseluruhan pada perangkat WSN, ditampilkan komponen-komponen
hasil instalasi, yaitu mikrokontroler Arduino uno, Modul GSM SIM800l, Sensor
Ultrasonik Hc-sr04 dan alert system berupa buzzer. Ketika perangkat diberi tegangan
maka akan muncul lampu indikator yang memberitahukan bahwa perangkat dalam
kondisi aktif. Rangkaian keseluruhan perangkat dalam kondisi aktif dapat dilihat pada
gambar 4.4.
Gambar 4.4 Rangkaian Keselurah Perangkat WSN
Universitas Sumatera Utara
4.1.3
Implementasi perancangan antarmuka sistem
Adapun implementasi perancangan antarmuka yang telah dilakukan sebelumnya adalah
sebagai berikut
4.1.3.1 Implementasi perancangan halaman utama monitoring
Halaman utama merupakan tampilan awal saat sistem dijalankan, Pada halaman utama
ditampilkan daftar alat yang aktif melakukan monitoring ketinggian permukaan air
sungai. User dapat meng-klik pada icon siaga pada tabel alat untuk melihat data lebih
rinci suatu alat. Pada halam utama juga terdapat tombol login dibagian kanan atas yang
diperuntukkan bagi administrator sistem.
Gambar 4.5 Halaman Utama
4.1.3.2 Implementasi perancangan halaman detail alat
Halaman Detail Alat merupakan tampilan sistem saat user melakukan klik pada icon
siaga dari tabel alat. Pada Halaman ini user disuguhkan data ketinggian muka air sungai
lebih rinci, data ketinggian air disuguhkan dalam bentuk grafik dan tabel, user juga
dapat melihat data berdasarkan tanggal yang diinginkan. Pada Halaman ini juga user
dapat melihat dimana lokasi alat pada bagian map.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6 Halaman Detail Alat
Gambar 4.7 Halaman Detail Alat menampilkan tabel
4.1.3.3 Implementasi perancangan halaman login, admin dan manajement alat
a. Halaman Login
Halaman login merupakan halaman sistem yang ditujukan bagi administrator. Pada
halaman ini administrator diharuskan untuk login dengan username dan password
yang telah dibuat sebelumnya untuk dapat mengakses fitur-fitur admin.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.8 Halaman Login
b. Halaman Admin
Halaman Admin merupakan halaman yang dapat diakses oleh admin untuk
melakukan pengaturan terhadap alat-alat monitoring ketinggian muka air sungai.
Halaman ini berisi daftar alat monitoring ketinggian muka air sungai yang aktif,
terdapat beberapa button pada halaman ini yaitu:
-
Tambah, merupakan button yang berfungsi untuk menambah alat monitoring.
-
Edit, merupakan button yang berfungsi untuk mengedit alat monitoring
-
Hapus, merupakan button yang berfungsi untuk menghapus alat monitoring dari
daftar alat.
Gambar 4.9 Halaman Admin
Universitas Sumatera Utara
c. Halaman Tambah Alat
Halaman Tambah Alat merupakan halaman pada administrator yang difungsikan
untuk menambah daftar alat monitoring ketinggian muka air sungai. Pada halaman
ini terdapat form nama alat dan form lokasi alat yang dapat di isi oleh administrator
untuk menambahkan daftar alat monitoring ketinggian muka air.
Gambar 4.10 Halaman Tambah Alat
d. Halaman Edit Alat
Halaman Edit Alat merupakan halaman pada administrator yang difungsikan untuk
mengedit daftar alat monitoring ketinggian muka air sungai. Pada halaman ini
terdapat tampilan form nama alat dan form lokasi alat yang dapat diubah sesuai
dengan kebutuhan admin.
Gambar 4.11 Halaman Edit Alat
Universitas Sumatera Utara
4.2
Pengujian Sistem
4.2.1
Pengujian perangkat
Pengujian perangkat merupakan suatu pengujian terhadap perangkat yang telah dibuat,
apakah perangkat berjalan dengan baik dan sesuai dengan perencanaan yang telah
dibuat sebelumnya. Pengujian dilakukan dengan mengkatifkan alat monitoring
ketinggian muka air yang ditempatkan dipintu air sungai deli.
Skema yang dilakukan pada pengujian perangkat adalah sebagai berikut:
a)
Pertama, dilakukan pengukuran manual terhadap objek pengukuran (sungai
deli) dengan menggunakan alat pengukur berupa meteran untuk mengetahui
ketinggian air.
b)
Kemudian setelah mengetahui nilai ketinggian air, dilakukan pengukuran jarak
antara dasar sungai dan perangkat, hal ini dilakukan untuk menentukan dimana
posisi perangkat akan dipasang. Pada pengujian ini perangkat WSN diposisikan
pada jarak 300 cm dari dasar sungai.
c)
Selanjutnya perangkat di aktifkan dengan memberi tegangan listrik
menggunakan baterai. Pembacaan sensor ultraonik hc-sr04 menggunakan
resolusi 1 cm. Pengujian dilakukan dalam rentang waktu 10 – 15 menit.
d)
Kemudian dilakukan pemgujian dengan membandingkan hasil pengukuran
antara pengukuran menggunakan perangkat WSN dan pengukuran manual.
Selain itu dilakukan juga pengujian terhadap ketepatan waktu pengiriman data
dari perangkat WSN ke Web Server.
4.2.1.1 Uji pengukuran perangkat
a. Pengukuran Manual
Pengukuran Manual yang dilakukan dengan menggunakan meteran untuk
mengukur ketinggian air. Hasil pengukuran manual menunjukkan bahwa
ketinggian air mencapai 140 cm. Pengukuran manual dapat dilihat pada
gambar 4.12 berikut
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.12 Pengukuran Manual
b. Pengukuran Menggunakan Perangkat
Pengukuran ini dilakukan dengan memanfaatkan perangkat monitoring
dengan sensor ultrasonik dengan jarak perangkat sampai ke dasar air adalah
300 cm dengan resolusi baca sensor 1 cm. Hasil pengukuran dapat dilihat
pada gambar 4.14 berikut
Gambar 4.13 Uji Pengukuran Dengan Perangkat
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.14 Data Hasil Uji Pengukuran Perangkat
Data ketinggian air yang diperoleh melalui perangkat menunjukkan hasil
yang berbeda-beda selama 15 menit. Perbandingan hasil data ketinggian air
yang diperoleh antara pengukuran manual dan pengukuran perangkat dapat
dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Pengukuran
No
Pengukuran
Uji Pengukuran
Keakuratan
Manual (Cm)
Perngkat (Cm)
(%)
1
140
141
99.29%
2
140
142
98.59%
3
140
140
100%
4
140
141
99.29%
5
140
142
98.59%
6
140
141
99.29%
7
140
141
99.29%
8
140
142
98.59%
9
140
141
99.29%
Universitas Sumatera Utara
10
140
142
98.59%
11
140
141
99.29%
12
140
141
99.29%
13
140
140
100%
14
140
141
99.29%
15
140
142
98.59%
Pada tabel 4.1 dapat diketahui bahwa tingkat keakuratan rata-rata baca sensor adalah
99.15%. Diperlukan data lebih banyak dengan situasi dan kondisi yang berbeda di
lokasi pengukuran seperti kondisi kecepatan angin dan kelembapan untuk melihat
perbandingan yang lebih akurat.
4.2.1.2 Uji waktu pengiriman data
Pada pengujian ini data ketinggian permukaan air dari hasil pengukuran perangkat akan
dikirim ke web server setiap 60 detik dan Pengujian dilakukan selama 15 menit. Hasil
uji waktu pengiriman data ketinggian air dapa dilihat pada tabel 4.2 berikut.
Tabel 4.2 Waktu Pengiriman Data
No
Waktu
Ketinggian Air (Cm)
Keterangan
1
05:55:04
142
Waktu Awal
2
05:56:08
141
Delay 4 Detik
3
05:57:09
140
Delay 1 Detik
4
05:58:12
141
Delay 3 Detik
5
05:59:14
141
Delay 2 Detik
6
06:00:16
142
Delay 2 Detik
7
06:01:19
141
Delay 3 Detik
8
06:02:21
142
Delay 2 Detik
9
06:03:24
141
Delay 3 Detik
10
06:04:26
141
Delay 2 Detik
11
06:05:28
142
Delay 2 Detik
12
06:06:32
141
Delay 4 Detik
Universitas Sumatera Utara
13
06:07:33
140
Delay 1 Detik
14
06:08:36
142
Delay 3 Detik
15
06:09:39
141
Delay 3 Detik
Dari Tabel 4.2 dapat diketahui rata-rata delay setiap pengiriman data adalah 2,5
detik.
4.2.2
Pengujian kinerja aplikasi
Pada pengujian kinerja sistem dijelaskan hasil perancangan sistem yang dibuat. Uji
kinerja aplikasi meliputi perubahan ketinggian air dan perubahan status siaga. Ukuran
ketinggian air pada status siaga didalam aplikasi hanya sebagai bahan uji terhadap
perubahan ketinggian air. Pembagian level status siaga pada aplikasi dapat dilihat pada
tabel 4.3.
Tabel 4.3 Level Status Siaga
No
Ketinggian Air(Cm)
Status Siaga
1
< 150
Normal
2
>= 150
Siaga 3
3
>= 250
Siaga 2
4
>= 300
Siaga 1
Icon Siaga
.
Untuk melihat perubahan data yang signifikan, penulis menampilkan data berdasarkan
tanggal. Hasil kinerja aplikasi dapat dilihat pada gambar 4.15 sampai gambar 4.20
berikut
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.15 Grafik ketinggian air tanggal 17 Maret 2017
Gambar 4.16 Data pada tabel ketinggian air pada tanggal 17 maret 2017
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.17 Grafik ketinggian air pada tanggal 31 Maret 2017
Gambar 4.18 Data pada tabel ketinggian air pada tanggal 31 Maret 2017
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.19 Grafik ketinggian air pada tanggal 10 Maret 2017
Gambar 4.20 Data pada tabel ketinggian air pada tanggal 10 Maret 2017
Dari beberapa sample gambar 4.15 sampai gambar 4.20 menunjukkan bahwa
respon aplikasi sistem monitoring terhadap data ketinggian air yang
dikirimkan oleh perangkat WSN secara real time berjalan dengan baik.
Dimana status siaga pada aplikasi responsive terhadap perubahan ketinggian
air berdasarkan level kewaspadaannya.
Universitas Sumatera Utara
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil pada perancangan alat dan pembuatan aplikasi
web server monitoring ketinggian air ini adalah sebagai berikut :
1.
Perangkat Wireless Sensor Network dapat mengukur ketinggian air dengan
keakuratan rata-rata mencapai 99.15%
2.
Pengiriman data ke Web Server terlambat beberapa detik, rata-rata delay dari
setiap pengiriman data adalah 2,5 detik.
3.
Sistem monitoring ketinggian air mampu menampilkan data dari perangkat
WSN secara real time
4.
Sistem monitoring ketinggian air ini dapat diakses oleh semua pengguna yang
terhubung ke internet.
5.
Fitur yang terdapat pada sistem monitoring ketinggian air dapat berjalan dengan
baik sesuai dengan fungsinya.
5.2
Saran
Beberapa saran yang dapat menjadi pertimbangan dalam penelitian selanjutnya ialah:
1.
Pada pengembangan alat dapat dilakukan penambahan pada alat sensor untuk
melengkapi parameter yang belum ada sehingga penggunaan alat ini menjadi
lebih kompleks.
2.
Diaharapkan dapat menambahkan variasi pada alert system,seperti notifikasi
LED atau SMS.
3.
Diharapkan dapat menambahkan modul wifi sebagai backup terhadap jaringan
GSM.
Universitas Sumatera Utara