JURNAL PURWARUPA SISTEM PEMANTAUAN KUALI
PURWARUPA SISTEM PEMANTAUAN KUALITAS
UDARA SECARA DARING
Azis Sugianto
Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknik, Universitas Widyatama,
Jl. Cikutra 204 A, Bandung, 40125
E-mail: azis.sugianto@widyatama.ac.id
Abstrak - Sistem pemantauan kualitas udara melalui internet memberikan penyajian informasi mengenai
kualitas udara di dalam maupun di luar ruangan di manapun, dan kapan pun. Senyawa gas polutan seperti NOx,
CH4, NH3, CO, CO2, alkohol,dan benzena dapat berdampak buruk terhadap kesehatan apabila melampaui batas
normal dan kurang diperhatikan. Sumber dan dampak pencemaran udara dapat menyebabkan masalah
kesehatan sehingga menimbulkan kekhawatiran. Salah satu upaya penanggulangan pencemaran udara adalah
dengan cara mengukur kualitas udara untuk mengategorikan kualitas udara. Pembangunan sistem ini bertujuan
untuk mengukur dan memantau kualitas udara. Sistem dibangun menggunakan development Board Arduino
Uno berbasis ATMega328P, sensor MQ-135 untuk mendeteksi kontaminan udara, sensor DHT11 digunakan
untuk mengukur suhu dan kelembaban udara, serta Arduino Ethernet Shield sebagai penghubung ke web server.
Sedangkan perangkat lunaknya dibangun menggunakan bahasa C Arduino untuk sistem benamnya, dan PHPSQL untuk membangun aplikasi web di mana pengguna dapat melihat informasi kualitas udara melalui situs
web. Pemanfaatan sensor MQ-135 untuk mengukur kadar kontaminan udara diharapkan mampu membantu
penggunanya meminimalisasi risiko menghirup udara berbahaya. Peran web server dalam sistem ini adalah
untuk menginformasikan kualitas udara kepada masyarakat melalui internet seefektif mungkin.
Kata kunci: MQ-135, DHT11, Polusi Udara, Arduino, web server.
Abstract – Air quality monitoring system provide the information of air quality over the internet, anywhere and
anytime. Compounds of pollutants gas such as NOx, CH4, NH3, CO, CO2, alcohol, and benzene can be
detrimental to health if beyond normal limits and less attention. Sources and effects of air pollution can cause
concern. One of the efforts to tackle air pollution is to measure air quality to categorize air quality. Development
of this system aimed to measure and monitor air quality. The system built using the Arduino Uno development
board based ATmega328P, MQ135 sensor to detect airborne contaminants, DHT11 sensors are used to measure
temperature and humidity, and Arduino Ethernet Shield as a linker to the web server. While the software is built
using the C language for the Arduino embedded system, and PHP-SQL to build a web application where users
can view the air quality information through the website. Utilization of MQ-135 sensors to measure levels of
airborne contaminants is expected to help users minimize the risk of inhalation of harmful air. The role of the
web server in this system is to inform air quality to the public via the internet as effectively as possible.
Keywords: MQ-135, DHT11, Air Pollution, Arduino, web server.
I.
PENDAHULUAN
P
olusi udara merupakan hadirnya satu atau lebih
zat fisik, kimia, maupun biologi di udara dalam
jumlah yang dapat membahayakan kesehatan
makhluk hidup, mengganggu estetika dan
kenyamanan, atau merusak properti. Polusi udara
dapat bersumber dari berbagai kegiatan alam seperti
aktivitas gunung berapi, kebakaran hutan, gas alam
beracun, dan lain-lain; kegiatan manusia seperti
industri, transportasi, perkantoran, dan perumahan
yang merupakan kontribusi terbesar dari pencemar
udara yang dibuang ke udara bebas, sehingga dapat
menyebabkan penurunan mutu udara dan
pemanasan global jika dalam jumlah yang tidak
wajar.
Polusi udara dewasa ini semakin menampakkan
kondisi yang sangat memprihatinkan. Gangguan
kesehatan, khususnya gangguan pernapasan yang
merupakan akibat dari sifat polusi udara menjadi
masalah penting yang harus diperhatikan. Berbagai
upaya dilakukan untuk menanggulangi masalah ini,
seperti eksplorasi sumber energi bersih, peremajaan
mesin pabrik dan kendaraan agar lebih ramah
lingkungan, dan lain-lain. Akan tetapi, dari berbagai
upaya yang dilakukan masih terdapat kendala, salah
satunya yaitu polusi udara yang sulit dirasakan
secara tegas oleh indera manusia (kecuali kadar yang
ekstrem),
sehingga
masih
menimbulkan
kekhawatiran masyarakat terhadap pencemaran
udara yang membahayakan kesehatan. Oleh karena
itu, pengamatan terhadap tingkat kualitas udara
melalui media situs web dirasa perlu.
Situs web yang merupakan salah satu media
informasi populer saat ini dinilai dapat memberikan
informasi secara efektif melalui protokol internet,
sehingga informasi mengenai kualitas udara dapat
diakses oleh penggunanya agar memperoleh
informasi mengenai kadar polusi udara, serta
memperoleh
informasi
mengenai
cara
penanggulangannya berdasarkan klasifikasi tingkat
kualitas udara (Indeks Standar Pencemar Udara).
II.
Jenis-jenis bahan pencemar udara didasarkan pada
baku mutu udara yang dihirup sehari-hari menurut
Peraturan Pemerintah Nomor 41 tahun 1999,
meliputi sulfur dioksida (S02), karbon monoksida
(CO), nitrogen dioksida (NO2), ozon (O3), hidrogen
karbon (HC), PM10, PM2.5, TSP (debu), Pb (timah
hitam), dan debu jatuh [1].
Berikut ini adalah standar kualitas udara mengacu
pada keputusan Kepala Bapedal No. 107 tahun 1997
tentang standar kualitas udara lingkungan.
Tabel 1. Indeks Standar Pencemar Udara [2]
Kategori
Baik
Warna
Hijau
Rentang
Indeks
0 - 50
Sedang
Biru
51 – 100
Tidak
Sehat
Kuning
101 – 199
Sangat
Tidak
Sehat
Merah
200 – 299
Dampak Kesehatan
Tingkat kualitas udara
yang tidak memberi
efek bagi kesehatan
manusia atau hewan
dan tidak berpengaruh
pada
tumbuhan,
bangunan, atau pun
nilai estetika.
Tingkat kualitas udara
yang
tidak
berpengaruh
pada
kesehatan
manusia
atau pun hewan, tetapi
berpengaruh
pada
tumbuhan
yang
sensitif dan pada nilai
estetika.
Tingkat kualitas udara
yang
bersifat
merugikan
pada
manusia atau pun
kelompok
hewan
yang sensitif atau bisa
menimbulkan
kerusakan
pada
tumbuhan.
Tingkat kualitas udara
yang dapat merugikan
kesehatan
pada
sejumlah
segmen
populasi
yang
terpapar.
LANDASAN PUSTAKA
2.1 Polusi Udara
Pencemaran udara dapat ditimbulkan oleh sumbersumber alami maupun kegiatan manusia. Beberapa
definisi gangguan fisik seperti polusi suara, panas,
radiasi, atau polusi cahaya dianggap sebagai polusi
udara. Sifat alami udara mengakibatkan dampak
pencemaran udara dapat bersifat langsung dan lokal,
regional, maupun global.
2.2 Perhitungan Indeks Kualitas Udara
Parameter-parameter dasar untuk Indeks Standar
Pencemar Udara (ISPU) adalah partikulat (PM10),
sulfur dioksida (S02), karbon monoksida (CO), ozon
(O3), dan nitrogen dioksida (NO2). Setiap nilai hasil
pengukuran
parameter-parameter
tersebut
dikonversikan menjadi nilai ISPU dengan
berpedoman pada tabel 2 [2].
Tabel 2. Batas Indeks Pencemar Udara
ISP
U
24 jam
PM10
24 jam
SO2
8 jam
CO
1 jam
O3
1 jam
NO2
(µg/m3)
(µg/m3)
(µg/m3)
(µg/m3)
(µg/m3)
0
0
0
0
0
0
50
50
80
5
120
282
100
150
365
10
235
565
200
350
800
17
400
1130
300
420
1600
34
800
2260
400
500
2100
46
1000
3000
500
600
2620
57,5
1200
3750
Formula untuk menghitung indeks dari setiap
parameter adalah sebagai berikut.
𝐼=
Keterangan
𝐼𝑎 − 𝐼𝑏
(𝑋 − 𝑋𝑏 ) + 𝐼𝑏
𝑋𝑎 − 𝑋𝑏 𝑥
: I
Ia
Ib
Xa
Xb
Xx
=
=
=
=
=
=
ISPU terhitung
ISPU batas atas
ISPU batas bawah
Ambient batas atas
Ambient batas bawah
Kadar ambient nyata
hasil pengukuran
2.3 Arduino Uno
Gambar 1. Arduino Uno Rev-3
Arduino Uno merupakan salah satu jenis papan
pengendali mikro singlet-board yang bersifat opensource produksi Arduino. Arduino ini adalah sebuah
papan pengendali mikro yang berbasis ATmega328.
Arduino
ini
memiliki
14
pin
digital
masukan/keluaran (6 pin dapat digunakan sebagai
keluaran PWM), 6 masukan analog, osilator Kristal
16 MHz, koneksi USB, catu daya, ICSP header, dan
tombol set ulang (reset). Berikut ini adalah rincian
spesifikasi dari papan pengendali mikro Arduino
Uno [3].
Tabel 3. Spesifikasi Arduino Uno
Microcontroller
Atmega328
Tegangan operasi
5V
Tegangan
(disarankan)
masukan
7-12V
Tegangan masukan (batas) 6-20V
Digital i/o pin
14 (6 pin memberikan
keluaran PWM)
PIN Input analog
6
Arus DC per i/o Pin
40 mA
Arus DC untuk 3.3V Pin
50 mA
Memori flash
32 KB (Atmega328), 2
KB
digunakan
oleh
bootloader
SRAM
2 KB (Atmega328)
EEPROM
1 KB (Atmega328)
Kecepatan Clock
16 MHz
2.4 Arduino Ethernet Shield
Arduino Ethernet Shield menghubungkan papan
microcontroller Arduino ke internet. Arduino
Ethernet Shield berbasis Wiznet W5100 ethernet
chip. Agar dapat terhubung dengan internet, kabel
RJ45 digunakan untuk menghubungkan Arduino
Ethernet Shield dengan koneksi internet. Uno,
Duemilanove, dan Mega merupakan jenis papan
pengendali mikro Arduino yang cocok dengan
Arduino Ethernet Shield. Agar dapat diprogram,
Ethernet library digunakan dengan cara
mengimpornya di sketch pada Arduino SDK.
Berikut ini adalah rincian spesifikasi Arduino
Ethernet Shield [4].
Memerlukan sebuah papan pengendali mikro
Arduino
Operasi tegangan 5V (disediakan dari papan
Arduino)
Ethernet Controller: W5100 dengan internal 16 K
buffer
Kecepatan koneksi: 10/100 Mb
Hubungan dengan Arduino pada SPI Port
Gambar 2. Arduino Ethernet Shield
2.5 Sensor Kualitas Udara MQ-135
Sensor gas MQ-135 adalah jenis sensor kimia yang
sensitif terhadap senyawa NH3, NOx, alkohol,
bensol, asap (CO), CO2, dan lain-lain. Sensor ini
bekerja dengan cara menerima perubahan nilai
resistansi (analog) bila terkena gas. Sensor ini
memiliki daya tahan yang baik untuk penggunaan
penanda bahaya polusi karena praktis dan tidak
memakan daya yang besar. Berikut ini adalah
spesifikasi dari sensor gas MQ-135 [5].
Berikut ini merupakan spesifikasi sensor DHT11.
Catu daya
Antarmuka
Range
Akurasi
kelembaban
Akurasi suhu
:
:
:
:
3V DC – 5,5V DC
1-wire
20 - 90% RH; 0-50° C
± 5% RH
:
± 2° C
2.7 Modul Sensor Gas DT-Sense
DT-Sense merupakan sebuah modul sensor cerdas
yang mampu memonitor perubahan konsentrasi gas
LPG, iso-butana, propana, karbon monoksida (CO),
karbon dioksida (CO2), metana (CH), Alkohol, atau
kualitas udara (tergantung dari sensor gas yang
digunakan). Modul ini kompatibel dengan sensor
gas MQ-3 (alkohol), MQ-4 (metana), MQ-6 (LPG,
iso-butana, dan propana), MQ-7 (CO), MQ-135
(kualitas udara), dan MG-811 (CO2). Modul sensor
ini dilengkapi dengan antarmuka UART TTL dan
I2C [7].
Gambar 5. Modul Sensor Gas DT-Sense
Gambar 3. Sensor Kualitas Udara MQ-135
2.6 Sensor Suhu dan Kelembaban DHT11
DHT11 mengukur suhu dan kelembaban relatif
dengan keluaran sinyal digital yang terkalibrasi.
Hasil pembacaan dapat langsung dibaca oleh
microcontroller melalui antarmuka 1-wire.
Transmisi sinyal sensor ini bekerja hingga 20 meter.
Berikut ini adalah spesifikasi sensor suhu dan
kelembaban relatif DHT11 [6].
Gambar 4. Sensor Suhu dan Kelembaban DHT11
Gambar 6. Tata Letak Komponen DT-Sense
Tabel 4. Konektor Antarmuka J3 DT-Sense
Pin
1
2
3
4
5
6
Nama
Fungsi
GND Titik referensi ground untuk catu
daya input
VCC Terhubung ke catu daya (5 Volt)
RX
Input serial level TTL ke modul
TTL
DT-Sense
TX
Output serial level TTL dari modul
TTL
DT-Sense
SDA
I2C-bus data input/output
SCL
I2C-bus clock input
Pengguna/Klien
Meminta Data
Hasil
Internet
Nilai Sensor
DHT11
Nilai Sensor
MQ135
Tanggapan Server:
Mengirim Data
Kirim Data Sensor
Tanggapan Server:
Menyimpan
Data Sensor
Klien Metode Get
Router
www Server
III.
Gambar 8. Arsitektur Purwarupa Sistem
ANALISIS SISTEM
3.1 Analisis Arsitektur Sistem yang Diharapkan
Pemantauan kualitas udara di lebih dari satu lokasi
yang teridentifikasi dapat dilakukan dengan cara
mengidentifikasi perangkat sensorik. Lokasi
perangkat-perangkat tersebut dapat diidentifikasi
berdasarkan internet protocol (IP) yang telah diset
pada masing-masing perangkat, karena IP setiap
perangkat berbeda-beda. Atau dapat juga dengan
menanamkan id unik pada setiap perangkat. Berikut
ini adalah gambaran arsitektur sistem dengan lokasi
yang berbeda dan geolocation merupakan proses
untuk mengidentifikasinya.
Meminta Data
Tanggapan Server: Mengirim Data
Hasil
Internet
Kirim Data Sensor
Kirim Data Sensor
Pengguna/Klien
Router
Router
Klien Metode Get
Klien Metode Get
Nilai Sensor
DHT11
Nilai Sensor
DHT11
Nilai Sensor
MQ135
Nilai Sensor
MQ135
lokasi 1: 192.168.102.3
lokasi 2: 192.168.102.4
3.3.1 Kebutuhan Perangkat Keras
Purwarupa sistem yang dikembangkan merupakan
serangkaian perangkat keras terintegrasi. Perangkat
keras tersebut terdiri dari microcontroller, sensor
kualitas udara, sensor suhu dan kelembaban, serta
Ethernet Shield.
Tanggapan Server: Menyimpan
Data Sensor
www Server
Kirim Data Sensor
3.3 Analisis Pengembangan Purwarupa
Sistem mampu mengirim data hasil baca sensor
kualitas udara secara otomatis melalui internet.
Perangkat yang dapat diletakkan di dalam ruangan
maupun di luar ruangan, kemudian bertindak
sebagai klien untuk mengirim data ke web server
melalui router yang terhubung dengan internet.
Router
Klien Metode Get
Nilai Sensor
DHT11
Nilai Sensor
MQ135
lokasi 3: 192.168.102.5
Gambar 7. Arsitektur Sistem yang Diharapkan
3.2 Lingkup Sistem yang Dikembangkan
(Purwarupa)
Sistem yang dikembangkan masih berupa
purwarupa dengan satu perangkat di sebuah lokasi.
Purwarupa ini sebagai contoh untuk uji coba pada
satu lokasi saja. Berikut adalah gambaran arsitektur
sistem yang dikembangkan dalam tugas akhir ini.
Arduino merupakan development board yang tepat
untuk
pengembangan
purwarupa,
karena
kemampuan Arduino untuk menyimpan sistem
benam yang masih dalam tahap percobaan. Sistem
benam untuk microcontroller pada Arduino dapat
diprogram dengan menggunakan komputer.
Arduino yang digunakan adalah Arduino Uno
sebagai master dari seluruh perangkat dan Arduino
Ethernet Shield sebagai penghubung Arduino
dengan jaringan.
Sensor kualitas udara yang digunakan purwarupa ini
adalah sensor MQ135. Sensor tersebut dapat secara
langsung mendeteksi indeks kualitas udara yang
bermanfaat untuk kategorisasi kualitas udara. Hal ini
dikarenakan kemampuannya untuk mendeteksi
berbagai jenis gas polutan. Sedangkan sensor suhu
dan kelembaban udara yang digunakan adalah
DHT11. Suhu dan kelembaban merupakan
pertimbangan penting dalam pengukuran kualitas
udara.
Sensor-sensor yang dihubungkan dengan Arduino
dapat diinstruksikan untuk membaca nilai kualitas
udara, suhu, dan kelembaban sesuai dengan sistem
benam yang telah diprogram. Data nilai sensorsensor tersebut kemudian dibungkus oleh sistem
benam yang terdapat pada Arduino Uno untuk
dikirim ke web server menggunakan Arduino
Ethernet Shield.
3.3.2 Kebutuhan Perangkat Lunak pada Web
Server
Web server terdiri dari kumpulan instruksi
pemrograman web dan mesin basis data untuk
menampung data. Dalam pengembangan sistem ini,
data yang dikirim ke web server adalah data nilai
sensor yang dikirim oleh Arduino. Kemudian data
tersebut diolah oleh program PHP dan ditampilkan
ke halaman web dalam beberapa jenis desain
tampilan antarmuka.
Data yang disimpan dalam basis data terdiri dari data
pembacaan sensor, data indeks standar pencemar
udara, data pesan, dan data administrator. Data
pembacaan sensor diperoleh dari Arduino, data
indeks standar pencemar udara merupakan data
aturan baku yang bersumber dari keputusan Kepala
Bapedal No. 107 Tahun 1997, data pesan didapat
dari pesan yang dikirim oleh pengguna melalui form,
dan data administrator yang merupakan data hak
akses dan identitas administrator.
Agar dapat mengirim data sensor ke web server,
maka Ethernet Shield digunakan sebagai
penghubungnya. Alamat IP dikonfigurasi pada
Arduino, yang terdiri dari alamat IP Ethernet Shield
dan alamat IP web server. Alamat IP Ethernet Shield
harus setipe dengan alamat IP router yang terhubung
ke internet. Arduino Ethernet Shield bertindak
sebagai klien yang mengakses sebuah file PHP di
web server dengan menggunakan metode GET
untuk mengirim data sensor. File PHP tersebut
selanjutnya menjalankan perintah query untuk
memasukkan data sensor ke dalam basis data.
4.2 Pemodelan pada Sistem Pemantauan
Kualitas Udara
Pemodelan pada sistem dilakukan untuk
menggambarkan setiap fungsi pada sistem secara
rinci berdasarkan kajian hasil analisis. Sistem
dimodelkan dalam beberapa modul pada Unified
Modeling Language (UML).
4.2.1 Pemodelan Sistem Menggunakan Use Case
Berdasarkan kebutuhan sistem yang telah dikaji
pada hasil analisis, maka dapat dibuat pemodelan
sistem pada prototipe ini menggunakan diagram use
case.
Masuk Log
IV.
PERANCANGAN SISTEM
Kelola ISPU
4.1 Gambaran Umum Sistem
Perancangan sistem meliputi perangkat lunak
(arduino sketch, web) dan perangkat keras
(rangkaian elektronika). Gambar di bawah ini
merupakan gambaran umum sistem yang dibuat
berdasarkan hasil analisis kebutuhan.
Pesan
Kelola Tentang
Super Admin
Admin
Kelola Bantuan
Keluar Log
Sunting Admin
Meminta Data
Hasil
Internet
Kirim Data Sensor
Tambah Admin
Hapus Admin
Tanggapan Server:
Mengirim Data
Tanggapan Server:
Menyimpan
Data Sensor
Router
Kelola Admin
Klien Metode Get
Profil Anda
Pengguna/Klien
Tabel ISPU
Web Server
Nilai Sensor
DHT11
Kontak
Tentang
Nilai Sensor
MQ135
Pengguna
Gambar 9. Gambaran Umum Sistem
Gambar 9 merupakan perancangan sistem secara
menyeluruh untuk sistem purwarupa sistem
pemantauan kualitas udara.
Bantuan
Rekaman Data
Kirim Data Sensor
Arduino
Gambar 10. Diagram Use Case Sistem Pemantauan
Kualitas Udara
Tabel 5. Definisi Use Case
No.
1
2
3
4
5
Use Case
Masuk Log
Dashboard
Kelola ISPU
Pesan
Kelola
Tentang
6
Kelola
Admin
7
Keluar Log
8
9
10
Akses Tabel
ISPU
Akses
Kontak
Akses
Tentang
Deskripsi
Masuk Log merupakan proses
verifikasi yang dilakukan oleh
super admin atau admin dengan
cara mengisi form sebelum
masuk ke area manajemen.
Dashboard
berfungsi
menginformasikan ringkasan
konten pada sistem. Dashboard
dapat diakses oleh super admin
atau admin.
ISPU
(Indeks
Standar
Pencemar Udara) merupakan
modul yang dapat diakses oleh
super admin atau admin untuk
mengelola
tabel
yang
menginformasikan klasifikasi
kualitas udara.
Super admin atau admin dapat
mengelola pesan berupa kritik
maupun saran yang dikirim
oleh pengguna.
Kelola Tentang dilakukan oleh
super admin atau admin.
Tentang merupakan informasi
mengenai “Sistem Pemantauan
Kualitas
Udara”
yang
ditampilkan
di
navigasi
“Tentang” pada situs web yang
diakses oleh pengguna.
Kelola Admin terdiri dari
tambah, sunting, hapus, dan
lihat profil. Super admin dapat
melakukan
semuanya,
sedangkan admin hanya dapat
melakukan lihat profil.
Keluar Log dilakukan oleh
super admin atau admin untuk
keluar dari area manajemen
dan mengakhiri sesinya.
Navigasi
Tabel
ISPU
menginformasikan
kualitas
udara terkini dan tabel
klasifikasi kualitas udara yang
diakses oleh pengguna.
Navigasi Kontak diakses oleh
pengguna
yang
hendak
mengirim komentar, kritik,
maupun saran ke rincian alamat
yang telah tertera atau bisa
melalui form yang telah
disediakan.
Navigasi Tentang diakses oleh
pengguna
untuk
dapat
mengetahui
informasi
mengenai Sistem Pemantauan
Kualitas Udara.
11
Akses
Bantuan
12
Akses
Rekaman
Data
13
Kirim Data
Sensor
Pengguna mengakses navigasi
Bantuan
bila
mengalami
kesulitan dalam menggunakan
situs web.
Navigasi
Rekaman
Data
diakses oleh pengguna untuk
mengetahui jejak data kualitas
udara, suhu udara, dan
kelembaban
udara
yang
tersimpan oleh basis data
berdasarkan waktu.
Perangkat keras Arduino Uno
dan Ethernet Shield mengirim
data nilai sensor DHT11 dan
MQ135.
Tabel 5. Definisi Aktor
No.
1
Aktor
Super
Admin
2
Admin
3
Pengguna
4
Arduino
Deskripsi
Pengelola yang memiliki hak akses
penuh
terhadap
pengelolaan
sistem.
Pengelola yang tidak memiliki hak
akses terhadap pengelolaan admin
pada sistem.
Pihak yang menerima informasi,
mengirim pesan, dan mengakses
halaman depan situs web.
Perangkat keras sistem yang
bertindak sebagai klien untuk
mengirim data nilai sensor.
4.2.2 Diagram Activity
Diagram activity menggambarkan aliran kejadian di
dalam use case. Berikut ini adalah diagram activity
untuk admin dan diagram activity untuk pengguna.
a.
Diagram activity admin
Mulai
Form Masuk Log
Area Admin
Ya
Super Admin?
Kelola Tentang
Kelola ISPU
Kelola Bantuan
Perbarui
Perbarui
Perbarui
Tidak
Kelola Admin
Perbarui
Tambah
Selesai
Gambar 11. Diagram Activity Admin
b.
Diagram activity pengguna
Hapus
Mulai
Akses Beranda
Akses Tabel ISPU
Akses Rekaman Data
Akses Tentang
Akses Bantuan
Kirim Pesan
Selesai
Gambar 12. Diagram Activity Pengguna
4.3 Perancangan Perangkat Keras
Dibutuhkan komponen-komponen elektronika
untuk membangun sistem pemantauan kualitas
udara. Di antaranya adalah terminal daya listrik,
sensor DHT11, sensor MQ135 + Modul DT-Sense,
development board Arduino Uno, dan Arduino
Ethernet Shield. Secara fungsionalitas, komponenkomponen tersebut digunakan untuk dapat
mendukung kinerja sistem yang dibangun sesuai
dengan hasil analisis. Berikut ini adalah
perancangan komponen-komponen yang dimaksud.
GND
12V
U2
7805
D1
1
VI
VO
3
GND
1N4002
100nF
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C5
100uF
100uF
1
VI
Vcc (+)
Ground (-)
Enable Pin 2 (Data DHT11)
Enable Pin 7 (TX DT-Sense ke RX
Arduino)
: Enable Pin 8 (TX Arduino ke RX
DT-Sense)
4.4 Perancangan Antarmuka Pengguna
J2
U1
7809
:
:
:
:
100uF
C2
2
Keterangan gambar 14:
C6
2
C1
Gambar 14. Perancangan Rangkaian Sensor dan
Develoment Board
C4
GND
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
ADIP20-Z-LC-R
5V DC
3
VO
100nF
D2
C3
1N4002
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
100uF
J1
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
ADIP20-Z-LC-R
9V DC
-
+ 9V
Gambar 15. Rancangan GUI Halaman Beranda
Gambar 13. Perancangan Rangkaian Sirkuit Terminal
Daya Listrik
Terminal daya listrik berfungsi untuk membagi daya
listrik sebesar 12 Watt yang berasal dari adaptor
menjadi 9 Watt dan 5 Watt. 9 Watt untuk menyuplai
Arduino dan 5 Watt untuk menyuplai sensor-sensor.
Komponen yang dibutuhkan terdiri dari 2 diode
1N4002, 2 kapasitor tak berkutub senilai 100 nF, 4
kapasitor berkutub senilai 100 µF, IC regulator
L7809CV, dan IC regulator L7805CV.
Gambar 16. Rancangan GUI Halaman Rekaman Data
V.
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
SISTEM
5.1 Implementasi Perangkat Keras
Semua perangkat keras yang telah dirancang dan
direalisasikan kemudian disatukan menjadi sebuah
sistem yang terintegrasi secara utuh. Arduino Uno
yang mengendalikan Arduino Ethernet Shield,
DHT11, dan DT-Sense disatukan dengan
menggunakan casing box.
5.3.2 Implementasi Web Service untuk Controller
Data yang berasal dari sensor dikirim ke web server
dengan menggunakan Arduino Ethernet Shield yang
terhubung dengan router. Ethernet Shield mengantar
data tersebut dengan menggunakan objek client
yang melakukan method print. Method tersebut
mencetak HTTP method request, yakni method GET
untuk mengakses file PHP yang terdapat di web
server. File tersebut bertugas untuk menerima data
sensor yang dikirim melalui URL, kemudian
menyimpannya ke basis data.
5.3.3 Implementasi
Antarmuka
Pengguna
Grafis (APG)
Berikut ini merupakan realisasi antarmuka pengguna
grafis setelah dilakukan perancangan.
Gambar 17. Implementasi Perangkat Keras
5.2 Implementasi Perangkat Lunak
Implementasi perangkat lunak terdiri dari instalasi
firmware untuk development board Arduino melalui
Arduino SDK, implementasi web service, dan
perealisasian antarmuka pengguna grafis beserta
fungsinya masing-masing.
5.3.1 Instalasi Firmware
Firmware merupakan perangkat lunak yang ditanam
pada microcontroller agar berfungsi sesuai dengan
kebutuhan. Pengembang dapat menulis kode sumber
dan mengunggahnya ke dalam microcontroller yang
tersemat pada Arduino Uno dengan menggunakan
Aruino SDK.
Pengunggahan skrip yang telah ditulis dapat
dilakukan dengan cara klik tombol Upload pada
Arduino SDK.
Gambar 18. Tombol Upload pada GUI Arduino SDK
Gambar 19. Implementasi APG Halaman Beranda
Gambar 20. Implementasi APG Halaman Rekaman Data
5.3 Pengujian Perangkat Keras beserta Sistem
Benamnya
Pengujian terhadap perangkat keras yang telah diisi
sistem benam dilakukan untuk memastikan sistem
bekerja sesuai yang telah dirancang dan untuk
mendeteksi adanya kesalahan pada perangkat keras
maupun bug/kesalahan algoritma pada sistem
benamnya.
5.3.1 Pengujian Sensor Kualitas Udara MQ-135
dan Sensor Suhu/Kelembaban DHT11
Pengujian sensor MQ-135 dan DHT 11 dibagi
menjadi empat bagian, antara lain adalah pengujian
sensor MQ-135 terhadap perubahan konsentrasi gas,
pengujian sensor MQ-135 dan DHT11 di daerah
padat transportasi, di kawasan hijau, di siang hari,
dan di malam hari.
Tabel 6. Pengujian Sensor MQ-135 Terhadap Perubahan
Konsentrasi Gas
Jarak
(cm)
1
2
4
6
10
1 Detik
Indeks Kategori
480
Berbahaya
289
Sangat
Tidak
Sehat
199
Tidak
Sehat
160
Tidak
Sehat
94
Sedang
5 Detik
Indeks
Kategori
>500
Berbahaya
474
Berbahaya
447
Berbahaya
224
Sangat
Tidak
Sehat
Tidak
Sehat
165
Pengujian sensor MQ135 terhadap perubahan
konsentrasi gas dilakukan dengan cara memberikan
gas butana (HC) yang dihasilkan dari korek api gas
tepat di atas sensor MQ135.
Tabel 7. Pengujian Sensor MQ-135 dan DHT11 di
Daerah Padat Lalu Lintas
Jam
16:05
16:07
16:10
16:15
Indeks
KU
92 – 97
93 – 96
91 – 94
101 – 103
Suhu
(°C)
30
30
30
30
Kelembaban (%)
34
34
34
34
16:17
95 – 99
30
34
Kategori
Sedang
Sedang
Sedang
Tidak
Sehat
Sedang
Tabel 7 merupakan tabel yang memuat data hasil
pengukuran dan pengujian sensor yang dilakukan
pada tanggal 12/09/2014 di Jalan Cikutra.
Berdasarkan data tersebut, daerah dengan kondisi
lalu lintas yang padat merupakan daerah yang
kualitas udaranya kurang baik. Kondisi seperti ini
disebabkan oleh emisi gas buang yang dihasilkan
oleh kendaraan bermotor.
Tabel 8. Pengujian Sensor MQ-135 dan DHT11 di
Kawasan Hijau
Jam
14:17
14:19
14:20
14:22
14:25
Indeks
KU
45 – 50
44 – 46
42 – 45
41 – 43
42 – 47
Suhu
(°C)
31
31
31
31
30
Kelembaban
(%)
32
32
32
32
32
Kategori
Baik
Baik
Baik
Baik
Baik
Tabel 8 merupakan tabel pengujian sensor di
kawasan hijau yang berlokasi di taman kampus
Universitas Widyatama. Pengujian yang dilakukan
pada tanggal 12/09/2014 menghasilkan data yang
menunjukkan bahwa kawasan hijau merupakan
daerah dengan udara yang bersih karena pepohonan
menghasilkan oksigen. Suhu yang tinggi dan tingkat
kelembaban udara yang rendah berdasarkan data
pada tabel 8 disebabkan oleh pancaran terik matahari
pada jam pengujian.
Tabel 9. Pengujian Sensor MQ-135 dan DHT11 di Siang
Hari
Jam
11
12
13
14
15
Indeks
KU
59
60
56
54
44
Suhu
(°C)
27,99
28,82
28,99
28,92
28,82
Kelembaban
(%)
43,64
41,44
38,55
38,43
37,39
Kategori
Sedang
Sedang
Sedang
Sedang
Baik
Tabel 9 menunjukkan data kualitas udara, suhu, dan
kelembaban udara pada siang hari tanggal
30/08/2014. Pengukuran dilakukan setiap jam mulai
dari jam 11:00 hingga 15:00 di dalam ruangan. Hasil
dari pengujian sensor di siang hari menunjukkan
kualitas udara dengan kategori rata-rata sedang
dengan indeks rata-rata 54, suhu udara rata-rata 28,7
°C, dan kelembaban udara rata-rata 39,89 %. Suhu
udara yang relatif tinggi dan kelembaban udara yang
rendah mengindikasikan bahwa lingkungan dalam
kondisi panas dan kering. Kondisi tersebut dapat
dipengaruhi oleh terik matahari dan letak geografis.
Tabel 10. Pengujian Sensor MQ-135 dan DHT11 di
Malam Hari
Jam
19
20
21
22
23
Indeks
KU
66.42
58,70
57,25
51,66
56,26
Suhu
(°C)
28,06
27,87
27,62
26,95
27,61
Kelembaban
(%)
39,92
40,63
41,00
41,00
41,01
Kategori
Sedang
Sedang
Sedang
Sedang
Sedang
Tabel 10 menunjukkan data kualitas udara, suhu,
dan kelembaban udara pada malam hari tanggal
30/08/2014. Pada malam hari di dalam ruangan,
hasil pengujian sensor menunjukkan indeks kualitas
udara rata-rata 56 dengan kategori sedang, suhu
udara rata-rata 27,6 °C, dan kelembaban udara ratarata 40,71 %. Perubahan waktu dari siang ke malam
menyebabkan suhu menurun sebesar 1,1 °C dan
kelembaban udara bertambah sebesar 0,82 %.
Terbenamnya matahari dapat menurunkan suhu
udara dan meningkatkan kelembaban udara.
5.3.2 Pengujian Konektivitas Arduino Ethernet
Shield dengan Web Server
Pengujian terhadap Arduino Ethernet Shield
dilakukan untuk memastikan konfigurasi telah
dilakukan dengan benar. Konfigurasi tersebut
berpengaruh terhadap kelancaran koneksi internet
untuk microcontroller, di mana microcontroller
tersebut dapat mengirimkan data sensor ke web
server. Pengujian dilakukan dengan cara memonitor
komunikasi antara Ethernet Shield dengan server.
Jika terhubung dengan server, maka serial monitor
akan menampilkan pesan “Tersambung di server
php” dan data sensor dapat dikirim ke server melalui
URL. Jika tidak terhubung dengan server, maka
serial monitor akan menampilkan pesan “Gagal
menyambungkan ke server web”.
(a)
(b)
Gambar 21. Pengujian Hubungan Ethernet Shield
dengan Web Server
Gambar 21 (a) adalah screenshot dari serial monitor
jika Ethernet Shield tidak terhubung dengan web
server. Gagalnya koneksi disebabkan oleh beberapa
faktor, antara lain adalah jaringan internet dari
provider mengalami gangguan atau tidak stabil,
komputer server yang sedang maintenance atau
sedang reboot, kabel RJ45 yang mengalami
kerusakan, dan lain-lain yang menjadi kemungkinan
faktor kegagalan koneksi. Gambar 21 (b) merupakan
screenshot dari serial monitor jika Ethernet Shield
terhubung dengan web server.
VI.
KESIMPULAN DAN SARAN
Penelitian dan pengembangan dengan judul “Sistem
Pemantauan Kualitas Udara” telah mencapai akhir
sehingga dapat diperoleh gagasan-gagasan untuk
dijadikan kesimpulan. Gagasan-gagasan yang telah
diperoleh disusun dalam urutan sebagai berikut.
1. Purwarupa sistem pemantauan kualitas udara
telah dibuat dan diuji. Secara fungsional, sistem
telah mampu menampilkan informasi kualitas
udara, suhu udara, dan kelembaban udara melalui
situs web yang telah dibangun.
2. Pengguna yang mengakses halaman beranda
dapat memperoleh informasi kualitas udara, suhu
udara, dan kelembaban udara dalam rentang
waktu 2-4 detik.
3. Tingkat kualitas udara, suhu udara, dan
kelembaban udara berbeda-beda di setiap daerah.
Hal ini tergantung dari beberapa faktor, antara
lain aktivitas transportasi kendaraan bermotor,
aktivitas industri, aktivitas alam, letak geografis,
populasi, sinar matahari, dan jumlah lahan hijau.
Penelitian dan pengembangan terhadap sistem ini
masih dalam tahap purwarupa. Sehingga
membutuhkan penelitian dan pengembangan lebih
lanjut agar sistem dapat mencapai produk yang lebih
utuh dan siap dipasarkan. Saran-saran di bawah ini
merupakan masukan untuk penelitian dan
pengembangan lebih lanjut.
1. Penggunaan sensor gas untuk setiap jenis gas
yang menjadi parameter-parameter kualitas
udara agar dapat meningkatkan akurasi dan
kerincian.
2. Penambahan perangkat sensorik untuk di titik
tertentu di sebuah kota.
3. WiFi Shield dan baterai dapat meningkatkan
mobilitas.
4. Sensor tekanan udara dan weather meter dapat
menambah varian informasi pada situs web.
5. Perancangan ulang casing box agar dapat tahan
cuaca hujan.
6. Penambahan fitur peta sistem informasi geografis
berdasarkan penempatan perangkat sensorik di
titik-titik daerah.
7. Pengembangan perangkat lunak untuk platform
telepon seluler pintar.
8. Untuk menekan biaya produksi, pengembangan
custom development board perlu dilakukan.
DAFTAR REFERENSI
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Parameter Pencemar Udara dan Dampaknya
Terhadap Kesehatan,
http://www.depkes.go.id/downloads/Udara.PD
F, Diakses 11 Maret 2014
Republik Indonesia. 1997. Keputusan Kepala
Bapedal No. 107 tentang Perhitungan dan
Pelaporan Serta Informasi Indeks Standar
Pencemar Udara. Badan Pengendalian Dampak
Lingkungan. Jakarta.
Arduino Uno,
http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno,
Diakses 13 Maret 2014
Arduino Ethernet Shield,
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShie
ld, Diakses 14 Maret 2014
MQ Gas sensors,
http://playground.arduino.cc/Main/MQGasSen
sors, Diakses 10 Maret 2014
D-Robotics. 2010. DHT11 Humidity &
Temperature Sensor.
DT-Sense Gas Sensor Manual. 2012.
DAFTAR PUSTAKA
Babin, Lee. 2007. Beginning Ajax with PHP (From
Novice to Professional). New York: Apress.
Riley, Mike. 2012. Programming Your Home - Automate
with Arduino, Android, and Your Computer. Dallas,
Texas ▪ Raleigh, North California: The Pragmatic
Bookshelf.
Roger S. Pressman, Ph. D. 2012. Rekayasa Perangkat
Lunak. Edisi 7. Penerbit Andi
Tim Pustenna ITB. 2011. Jurus Kilat Jago Membuat
Robot. Dunia Komputer.
Republik Indonesia. 1999. Peraturan Pemerintah
Republik Indonesia No. 41 tentang Pengendalian
Pencemaran Udara. Presiden RI. Jakarta.
Kementrian Lingkungan Hidup. 2010. Indeks Kualitas
Lingkungan Hidup 2009. Jakarta: Asisten Deputi Urusan
Data dan Informasi Lingkungan.
UDARA SECARA DARING
Azis Sugianto
Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknik, Universitas Widyatama,
Jl. Cikutra 204 A, Bandung, 40125
E-mail: azis.sugianto@widyatama.ac.id
Abstrak - Sistem pemantauan kualitas udara melalui internet memberikan penyajian informasi mengenai
kualitas udara di dalam maupun di luar ruangan di manapun, dan kapan pun. Senyawa gas polutan seperti NOx,
CH4, NH3, CO, CO2, alkohol,dan benzena dapat berdampak buruk terhadap kesehatan apabila melampaui batas
normal dan kurang diperhatikan. Sumber dan dampak pencemaran udara dapat menyebabkan masalah
kesehatan sehingga menimbulkan kekhawatiran. Salah satu upaya penanggulangan pencemaran udara adalah
dengan cara mengukur kualitas udara untuk mengategorikan kualitas udara. Pembangunan sistem ini bertujuan
untuk mengukur dan memantau kualitas udara. Sistem dibangun menggunakan development Board Arduino
Uno berbasis ATMega328P, sensor MQ-135 untuk mendeteksi kontaminan udara, sensor DHT11 digunakan
untuk mengukur suhu dan kelembaban udara, serta Arduino Ethernet Shield sebagai penghubung ke web server.
Sedangkan perangkat lunaknya dibangun menggunakan bahasa C Arduino untuk sistem benamnya, dan PHPSQL untuk membangun aplikasi web di mana pengguna dapat melihat informasi kualitas udara melalui situs
web. Pemanfaatan sensor MQ-135 untuk mengukur kadar kontaminan udara diharapkan mampu membantu
penggunanya meminimalisasi risiko menghirup udara berbahaya. Peran web server dalam sistem ini adalah
untuk menginformasikan kualitas udara kepada masyarakat melalui internet seefektif mungkin.
Kata kunci: MQ-135, DHT11, Polusi Udara, Arduino, web server.
Abstract – Air quality monitoring system provide the information of air quality over the internet, anywhere and
anytime. Compounds of pollutants gas such as NOx, CH4, NH3, CO, CO2, alcohol, and benzene can be
detrimental to health if beyond normal limits and less attention. Sources and effects of air pollution can cause
concern. One of the efforts to tackle air pollution is to measure air quality to categorize air quality. Development
of this system aimed to measure and monitor air quality. The system built using the Arduino Uno development
board based ATmega328P, MQ135 sensor to detect airborne contaminants, DHT11 sensors are used to measure
temperature and humidity, and Arduino Ethernet Shield as a linker to the web server. While the software is built
using the C language for the Arduino embedded system, and PHP-SQL to build a web application where users
can view the air quality information through the website. Utilization of MQ-135 sensors to measure levels of
airborne contaminants is expected to help users minimize the risk of inhalation of harmful air. The role of the
web server in this system is to inform air quality to the public via the internet as effectively as possible.
Keywords: MQ-135, DHT11, Air Pollution, Arduino, web server.
I.
PENDAHULUAN
P
olusi udara merupakan hadirnya satu atau lebih
zat fisik, kimia, maupun biologi di udara dalam
jumlah yang dapat membahayakan kesehatan
makhluk hidup, mengganggu estetika dan
kenyamanan, atau merusak properti. Polusi udara
dapat bersumber dari berbagai kegiatan alam seperti
aktivitas gunung berapi, kebakaran hutan, gas alam
beracun, dan lain-lain; kegiatan manusia seperti
industri, transportasi, perkantoran, dan perumahan
yang merupakan kontribusi terbesar dari pencemar
udara yang dibuang ke udara bebas, sehingga dapat
menyebabkan penurunan mutu udara dan
pemanasan global jika dalam jumlah yang tidak
wajar.
Polusi udara dewasa ini semakin menampakkan
kondisi yang sangat memprihatinkan. Gangguan
kesehatan, khususnya gangguan pernapasan yang
merupakan akibat dari sifat polusi udara menjadi
masalah penting yang harus diperhatikan. Berbagai
upaya dilakukan untuk menanggulangi masalah ini,
seperti eksplorasi sumber energi bersih, peremajaan
mesin pabrik dan kendaraan agar lebih ramah
lingkungan, dan lain-lain. Akan tetapi, dari berbagai
upaya yang dilakukan masih terdapat kendala, salah
satunya yaitu polusi udara yang sulit dirasakan
secara tegas oleh indera manusia (kecuali kadar yang
ekstrem),
sehingga
masih
menimbulkan
kekhawatiran masyarakat terhadap pencemaran
udara yang membahayakan kesehatan. Oleh karena
itu, pengamatan terhadap tingkat kualitas udara
melalui media situs web dirasa perlu.
Situs web yang merupakan salah satu media
informasi populer saat ini dinilai dapat memberikan
informasi secara efektif melalui protokol internet,
sehingga informasi mengenai kualitas udara dapat
diakses oleh penggunanya agar memperoleh
informasi mengenai kadar polusi udara, serta
memperoleh
informasi
mengenai
cara
penanggulangannya berdasarkan klasifikasi tingkat
kualitas udara (Indeks Standar Pencemar Udara).
II.
Jenis-jenis bahan pencemar udara didasarkan pada
baku mutu udara yang dihirup sehari-hari menurut
Peraturan Pemerintah Nomor 41 tahun 1999,
meliputi sulfur dioksida (S02), karbon monoksida
(CO), nitrogen dioksida (NO2), ozon (O3), hidrogen
karbon (HC), PM10, PM2.5, TSP (debu), Pb (timah
hitam), dan debu jatuh [1].
Berikut ini adalah standar kualitas udara mengacu
pada keputusan Kepala Bapedal No. 107 tahun 1997
tentang standar kualitas udara lingkungan.
Tabel 1. Indeks Standar Pencemar Udara [2]
Kategori
Baik
Warna
Hijau
Rentang
Indeks
0 - 50
Sedang
Biru
51 – 100
Tidak
Sehat
Kuning
101 – 199
Sangat
Tidak
Sehat
Merah
200 – 299
Dampak Kesehatan
Tingkat kualitas udara
yang tidak memberi
efek bagi kesehatan
manusia atau hewan
dan tidak berpengaruh
pada
tumbuhan,
bangunan, atau pun
nilai estetika.
Tingkat kualitas udara
yang
tidak
berpengaruh
pada
kesehatan
manusia
atau pun hewan, tetapi
berpengaruh
pada
tumbuhan
yang
sensitif dan pada nilai
estetika.
Tingkat kualitas udara
yang
bersifat
merugikan
pada
manusia atau pun
kelompok
hewan
yang sensitif atau bisa
menimbulkan
kerusakan
pada
tumbuhan.
Tingkat kualitas udara
yang dapat merugikan
kesehatan
pada
sejumlah
segmen
populasi
yang
terpapar.
LANDASAN PUSTAKA
2.1 Polusi Udara
Pencemaran udara dapat ditimbulkan oleh sumbersumber alami maupun kegiatan manusia. Beberapa
definisi gangguan fisik seperti polusi suara, panas,
radiasi, atau polusi cahaya dianggap sebagai polusi
udara. Sifat alami udara mengakibatkan dampak
pencemaran udara dapat bersifat langsung dan lokal,
regional, maupun global.
2.2 Perhitungan Indeks Kualitas Udara
Parameter-parameter dasar untuk Indeks Standar
Pencemar Udara (ISPU) adalah partikulat (PM10),
sulfur dioksida (S02), karbon monoksida (CO), ozon
(O3), dan nitrogen dioksida (NO2). Setiap nilai hasil
pengukuran
parameter-parameter
tersebut
dikonversikan menjadi nilai ISPU dengan
berpedoman pada tabel 2 [2].
Tabel 2. Batas Indeks Pencemar Udara
ISP
U
24 jam
PM10
24 jam
SO2
8 jam
CO
1 jam
O3
1 jam
NO2
(µg/m3)
(µg/m3)
(µg/m3)
(µg/m3)
(µg/m3)
0
0
0
0
0
0
50
50
80
5
120
282
100
150
365
10
235
565
200
350
800
17
400
1130
300
420
1600
34
800
2260
400
500
2100
46
1000
3000
500
600
2620
57,5
1200
3750
Formula untuk menghitung indeks dari setiap
parameter adalah sebagai berikut.
𝐼=
Keterangan
𝐼𝑎 − 𝐼𝑏
(𝑋 − 𝑋𝑏 ) + 𝐼𝑏
𝑋𝑎 − 𝑋𝑏 𝑥
: I
Ia
Ib
Xa
Xb
Xx
=
=
=
=
=
=
ISPU terhitung
ISPU batas atas
ISPU batas bawah
Ambient batas atas
Ambient batas bawah
Kadar ambient nyata
hasil pengukuran
2.3 Arduino Uno
Gambar 1. Arduino Uno Rev-3
Arduino Uno merupakan salah satu jenis papan
pengendali mikro singlet-board yang bersifat opensource produksi Arduino. Arduino ini adalah sebuah
papan pengendali mikro yang berbasis ATmega328.
Arduino
ini
memiliki
14
pin
digital
masukan/keluaran (6 pin dapat digunakan sebagai
keluaran PWM), 6 masukan analog, osilator Kristal
16 MHz, koneksi USB, catu daya, ICSP header, dan
tombol set ulang (reset). Berikut ini adalah rincian
spesifikasi dari papan pengendali mikro Arduino
Uno [3].
Tabel 3. Spesifikasi Arduino Uno
Microcontroller
Atmega328
Tegangan operasi
5V
Tegangan
(disarankan)
masukan
7-12V
Tegangan masukan (batas) 6-20V
Digital i/o pin
14 (6 pin memberikan
keluaran PWM)
PIN Input analog
6
Arus DC per i/o Pin
40 mA
Arus DC untuk 3.3V Pin
50 mA
Memori flash
32 KB (Atmega328), 2
KB
digunakan
oleh
bootloader
SRAM
2 KB (Atmega328)
EEPROM
1 KB (Atmega328)
Kecepatan Clock
16 MHz
2.4 Arduino Ethernet Shield
Arduino Ethernet Shield menghubungkan papan
microcontroller Arduino ke internet. Arduino
Ethernet Shield berbasis Wiznet W5100 ethernet
chip. Agar dapat terhubung dengan internet, kabel
RJ45 digunakan untuk menghubungkan Arduino
Ethernet Shield dengan koneksi internet. Uno,
Duemilanove, dan Mega merupakan jenis papan
pengendali mikro Arduino yang cocok dengan
Arduino Ethernet Shield. Agar dapat diprogram,
Ethernet library digunakan dengan cara
mengimpornya di sketch pada Arduino SDK.
Berikut ini adalah rincian spesifikasi Arduino
Ethernet Shield [4].
Memerlukan sebuah papan pengendali mikro
Arduino
Operasi tegangan 5V (disediakan dari papan
Arduino)
Ethernet Controller: W5100 dengan internal 16 K
buffer
Kecepatan koneksi: 10/100 Mb
Hubungan dengan Arduino pada SPI Port
Gambar 2. Arduino Ethernet Shield
2.5 Sensor Kualitas Udara MQ-135
Sensor gas MQ-135 adalah jenis sensor kimia yang
sensitif terhadap senyawa NH3, NOx, alkohol,
bensol, asap (CO), CO2, dan lain-lain. Sensor ini
bekerja dengan cara menerima perubahan nilai
resistansi (analog) bila terkena gas. Sensor ini
memiliki daya tahan yang baik untuk penggunaan
penanda bahaya polusi karena praktis dan tidak
memakan daya yang besar. Berikut ini adalah
spesifikasi dari sensor gas MQ-135 [5].
Berikut ini merupakan spesifikasi sensor DHT11.
Catu daya
Antarmuka
Range
Akurasi
kelembaban
Akurasi suhu
:
:
:
:
3V DC – 5,5V DC
1-wire
20 - 90% RH; 0-50° C
± 5% RH
:
± 2° C
2.7 Modul Sensor Gas DT-Sense
DT-Sense merupakan sebuah modul sensor cerdas
yang mampu memonitor perubahan konsentrasi gas
LPG, iso-butana, propana, karbon monoksida (CO),
karbon dioksida (CO2), metana (CH), Alkohol, atau
kualitas udara (tergantung dari sensor gas yang
digunakan). Modul ini kompatibel dengan sensor
gas MQ-3 (alkohol), MQ-4 (metana), MQ-6 (LPG,
iso-butana, dan propana), MQ-7 (CO), MQ-135
(kualitas udara), dan MG-811 (CO2). Modul sensor
ini dilengkapi dengan antarmuka UART TTL dan
I2C [7].
Gambar 5. Modul Sensor Gas DT-Sense
Gambar 3. Sensor Kualitas Udara MQ-135
2.6 Sensor Suhu dan Kelembaban DHT11
DHT11 mengukur suhu dan kelembaban relatif
dengan keluaran sinyal digital yang terkalibrasi.
Hasil pembacaan dapat langsung dibaca oleh
microcontroller melalui antarmuka 1-wire.
Transmisi sinyal sensor ini bekerja hingga 20 meter.
Berikut ini adalah spesifikasi sensor suhu dan
kelembaban relatif DHT11 [6].
Gambar 4. Sensor Suhu dan Kelembaban DHT11
Gambar 6. Tata Letak Komponen DT-Sense
Tabel 4. Konektor Antarmuka J3 DT-Sense
Pin
1
2
3
4
5
6
Nama
Fungsi
GND Titik referensi ground untuk catu
daya input
VCC Terhubung ke catu daya (5 Volt)
RX
Input serial level TTL ke modul
TTL
DT-Sense
TX
Output serial level TTL dari modul
TTL
DT-Sense
SDA
I2C-bus data input/output
SCL
I2C-bus clock input
Pengguna/Klien
Meminta Data
Hasil
Internet
Nilai Sensor
DHT11
Nilai Sensor
MQ135
Tanggapan Server:
Mengirim Data
Kirim Data Sensor
Tanggapan Server:
Menyimpan
Data Sensor
Klien Metode Get
Router
www Server
III.
Gambar 8. Arsitektur Purwarupa Sistem
ANALISIS SISTEM
3.1 Analisis Arsitektur Sistem yang Diharapkan
Pemantauan kualitas udara di lebih dari satu lokasi
yang teridentifikasi dapat dilakukan dengan cara
mengidentifikasi perangkat sensorik. Lokasi
perangkat-perangkat tersebut dapat diidentifikasi
berdasarkan internet protocol (IP) yang telah diset
pada masing-masing perangkat, karena IP setiap
perangkat berbeda-beda. Atau dapat juga dengan
menanamkan id unik pada setiap perangkat. Berikut
ini adalah gambaran arsitektur sistem dengan lokasi
yang berbeda dan geolocation merupakan proses
untuk mengidentifikasinya.
Meminta Data
Tanggapan Server: Mengirim Data
Hasil
Internet
Kirim Data Sensor
Kirim Data Sensor
Pengguna/Klien
Router
Router
Klien Metode Get
Klien Metode Get
Nilai Sensor
DHT11
Nilai Sensor
DHT11
Nilai Sensor
MQ135
Nilai Sensor
MQ135
lokasi 1: 192.168.102.3
lokasi 2: 192.168.102.4
3.3.1 Kebutuhan Perangkat Keras
Purwarupa sistem yang dikembangkan merupakan
serangkaian perangkat keras terintegrasi. Perangkat
keras tersebut terdiri dari microcontroller, sensor
kualitas udara, sensor suhu dan kelembaban, serta
Ethernet Shield.
Tanggapan Server: Menyimpan
Data Sensor
www Server
Kirim Data Sensor
3.3 Analisis Pengembangan Purwarupa
Sistem mampu mengirim data hasil baca sensor
kualitas udara secara otomatis melalui internet.
Perangkat yang dapat diletakkan di dalam ruangan
maupun di luar ruangan, kemudian bertindak
sebagai klien untuk mengirim data ke web server
melalui router yang terhubung dengan internet.
Router
Klien Metode Get
Nilai Sensor
DHT11
Nilai Sensor
MQ135
lokasi 3: 192.168.102.5
Gambar 7. Arsitektur Sistem yang Diharapkan
3.2 Lingkup Sistem yang Dikembangkan
(Purwarupa)
Sistem yang dikembangkan masih berupa
purwarupa dengan satu perangkat di sebuah lokasi.
Purwarupa ini sebagai contoh untuk uji coba pada
satu lokasi saja. Berikut adalah gambaran arsitektur
sistem yang dikembangkan dalam tugas akhir ini.
Arduino merupakan development board yang tepat
untuk
pengembangan
purwarupa,
karena
kemampuan Arduino untuk menyimpan sistem
benam yang masih dalam tahap percobaan. Sistem
benam untuk microcontroller pada Arduino dapat
diprogram dengan menggunakan komputer.
Arduino yang digunakan adalah Arduino Uno
sebagai master dari seluruh perangkat dan Arduino
Ethernet Shield sebagai penghubung Arduino
dengan jaringan.
Sensor kualitas udara yang digunakan purwarupa ini
adalah sensor MQ135. Sensor tersebut dapat secara
langsung mendeteksi indeks kualitas udara yang
bermanfaat untuk kategorisasi kualitas udara. Hal ini
dikarenakan kemampuannya untuk mendeteksi
berbagai jenis gas polutan. Sedangkan sensor suhu
dan kelembaban udara yang digunakan adalah
DHT11. Suhu dan kelembaban merupakan
pertimbangan penting dalam pengukuran kualitas
udara.
Sensor-sensor yang dihubungkan dengan Arduino
dapat diinstruksikan untuk membaca nilai kualitas
udara, suhu, dan kelembaban sesuai dengan sistem
benam yang telah diprogram. Data nilai sensorsensor tersebut kemudian dibungkus oleh sistem
benam yang terdapat pada Arduino Uno untuk
dikirim ke web server menggunakan Arduino
Ethernet Shield.
3.3.2 Kebutuhan Perangkat Lunak pada Web
Server
Web server terdiri dari kumpulan instruksi
pemrograman web dan mesin basis data untuk
menampung data. Dalam pengembangan sistem ini,
data yang dikirim ke web server adalah data nilai
sensor yang dikirim oleh Arduino. Kemudian data
tersebut diolah oleh program PHP dan ditampilkan
ke halaman web dalam beberapa jenis desain
tampilan antarmuka.
Data yang disimpan dalam basis data terdiri dari data
pembacaan sensor, data indeks standar pencemar
udara, data pesan, dan data administrator. Data
pembacaan sensor diperoleh dari Arduino, data
indeks standar pencemar udara merupakan data
aturan baku yang bersumber dari keputusan Kepala
Bapedal No. 107 Tahun 1997, data pesan didapat
dari pesan yang dikirim oleh pengguna melalui form,
dan data administrator yang merupakan data hak
akses dan identitas administrator.
Agar dapat mengirim data sensor ke web server,
maka Ethernet Shield digunakan sebagai
penghubungnya. Alamat IP dikonfigurasi pada
Arduino, yang terdiri dari alamat IP Ethernet Shield
dan alamat IP web server. Alamat IP Ethernet Shield
harus setipe dengan alamat IP router yang terhubung
ke internet. Arduino Ethernet Shield bertindak
sebagai klien yang mengakses sebuah file PHP di
web server dengan menggunakan metode GET
untuk mengirim data sensor. File PHP tersebut
selanjutnya menjalankan perintah query untuk
memasukkan data sensor ke dalam basis data.
4.2 Pemodelan pada Sistem Pemantauan
Kualitas Udara
Pemodelan pada sistem dilakukan untuk
menggambarkan setiap fungsi pada sistem secara
rinci berdasarkan kajian hasil analisis. Sistem
dimodelkan dalam beberapa modul pada Unified
Modeling Language (UML).
4.2.1 Pemodelan Sistem Menggunakan Use Case
Berdasarkan kebutuhan sistem yang telah dikaji
pada hasil analisis, maka dapat dibuat pemodelan
sistem pada prototipe ini menggunakan diagram use
case.
Masuk Log
IV.
PERANCANGAN SISTEM
Kelola ISPU
4.1 Gambaran Umum Sistem
Perancangan sistem meliputi perangkat lunak
(arduino sketch, web) dan perangkat keras
(rangkaian elektronika). Gambar di bawah ini
merupakan gambaran umum sistem yang dibuat
berdasarkan hasil analisis kebutuhan.
Pesan
Kelola Tentang
Super Admin
Admin
Kelola Bantuan
Keluar Log
Sunting Admin
Meminta Data
Hasil
Internet
Kirim Data Sensor
Tambah Admin
Hapus Admin
Tanggapan Server:
Mengirim Data
Tanggapan Server:
Menyimpan
Data Sensor
Router
Kelola Admin
Klien Metode Get
Profil Anda
Pengguna/Klien
Tabel ISPU
Web Server
Nilai Sensor
DHT11
Kontak
Tentang
Nilai Sensor
MQ135
Pengguna
Gambar 9. Gambaran Umum Sistem
Gambar 9 merupakan perancangan sistem secara
menyeluruh untuk sistem purwarupa sistem
pemantauan kualitas udara.
Bantuan
Rekaman Data
Kirim Data Sensor
Arduino
Gambar 10. Diagram Use Case Sistem Pemantauan
Kualitas Udara
Tabel 5. Definisi Use Case
No.
1
2
3
4
5
Use Case
Masuk Log
Dashboard
Kelola ISPU
Pesan
Kelola
Tentang
6
Kelola
Admin
7
Keluar Log
8
9
10
Akses Tabel
ISPU
Akses
Kontak
Akses
Tentang
Deskripsi
Masuk Log merupakan proses
verifikasi yang dilakukan oleh
super admin atau admin dengan
cara mengisi form sebelum
masuk ke area manajemen.
Dashboard
berfungsi
menginformasikan ringkasan
konten pada sistem. Dashboard
dapat diakses oleh super admin
atau admin.
ISPU
(Indeks
Standar
Pencemar Udara) merupakan
modul yang dapat diakses oleh
super admin atau admin untuk
mengelola
tabel
yang
menginformasikan klasifikasi
kualitas udara.
Super admin atau admin dapat
mengelola pesan berupa kritik
maupun saran yang dikirim
oleh pengguna.
Kelola Tentang dilakukan oleh
super admin atau admin.
Tentang merupakan informasi
mengenai “Sistem Pemantauan
Kualitas
Udara”
yang
ditampilkan
di
navigasi
“Tentang” pada situs web yang
diakses oleh pengguna.
Kelola Admin terdiri dari
tambah, sunting, hapus, dan
lihat profil. Super admin dapat
melakukan
semuanya,
sedangkan admin hanya dapat
melakukan lihat profil.
Keluar Log dilakukan oleh
super admin atau admin untuk
keluar dari area manajemen
dan mengakhiri sesinya.
Navigasi
Tabel
ISPU
menginformasikan
kualitas
udara terkini dan tabel
klasifikasi kualitas udara yang
diakses oleh pengguna.
Navigasi Kontak diakses oleh
pengguna
yang
hendak
mengirim komentar, kritik,
maupun saran ke rincian alamat
yang telah tertera atau bisa
melalui form yang telah
disediakan.
Navigasi Tentang diakses oleh
pengguna
untuk
dapat
mengetahui
informasi
mengenai Sistem Pemantauan
Kualitas Udara.
11
Akses
Bantuan
12
Akses
Rekaman
Data
13
Kirim Data
Sensor
Pengguna mengakses navigasi
Bantuan
bila
mengalami
kesulitan dalam menggunakan
situs web.
Navigasi
Rekaman
Data
diakses oleh pengguna untuk
mengetahui jejak data kualitas
udara, suhu udara, dan
kelembaban
udara
yang
tersimpan oleh basis data
berdasarkan waktu.
Perangkat keras Arduino Uno
dan Ethernet Shield mengirim
data nilai sensor DHT11 dan
MQ135.
Tabel 5. Definisi Aktor
No.
1
Aktor
Super
Admin
2
Admin
3
Pengguna
4
Arduino
Deskripsi
Pengelola yang memiliki hak akses
penuh
terhadap
pengelolaan
sistem.
Pengelola yang tidak memiliki hak
akses terhadap pengelolaan admin
pada sistem.
Pihak yang menerima informasi,
mengirim pesan, dan mengakses
halaman depan situs web.
Perangkat keras sistem yang
bertindak sebagai klien untuk
mengirim data nilai sensor.
4.2.2 Diagram Activity
Diagram activity menggambarkan aliran kejadian di
dalam use case. Berikut ini adalah diagram activity
untuk admin dan diagram activity untuk pengguna.
a.
Diagram activity admin
Mulai
Form Masuk Log
Area Admin
Ya
Super Admin?
Kelola Tentang
Kelola ISPU
Kelola Bantuan
Perbarui
Perbarui
Perbarui
Tidak
Kelola Admin
Perbarui
Tambah
Selesai
Gambar 11. Diagram Activity Admin
b.
Diagram activity pengguna
Hapus
Mulai
Akses Beranda
Akses Tabel ISPU
Akses Rekaman Data
Akses Tentang
Akses Bantuan
Kirim Pesan
Selesai
Gambar 12. Diagram Activity Pengguna
4.3 Perancangan Perangkat Keras
Dibutuhkan komponen-komponen elektronika
untuk membangun sistem pemantauan kualitas
udara. Di antaranya adalah terminal daya listrik,
sensor DHT11, sensor MQ135 + Modul DT-Sense,
development board Arduino Uno, dan Arduino
Ethernet Shield. Secara fungsionalitas, komponenkomponen tersebut digunakan untuk dapat
mendukung kinerja sistem yang dibangun sesuai
dengan hasil analisis. Berikut ini adalah
perancangan komponen-komponen yang dimaksud.
GND
12V
U2
7805
D1
1
VI
VO
3
GND
1N4002
100nF
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C5
100uF
100uF
1
VI
Vcc (+)
Ground (-)
Enable Pin 2 (Data DHT11)
Enable Pin 7 (TX DT-Sense ke RX
Arduino)
: Enable Pin 8 (TX Arduino ke RX
DT-Sense)
4.4 Perancangan Antarmuka Pengguna
J2
U1
7809
:
:
:
:
100uF
C2
2
Keterangan gambar 14:
C6
2
C1
Gambar 14. Perancangan Rangkaian Sensor dan
Develoment Board
C4
GND
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
ADIP20-Z-LC-R
5V DC
3
VO
100nF
D2
C3
1N4002
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
100uF
J1
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
ADIP20-Z-LC-R
9V DC
-
+ 9V
Gambar 15. Rancangan GUI Halaman Beranda
Gambar 13. Perancangan Rangkaian Sirkuit Terminal
Daya Listrik
Terminal daya listrik berfungsi untuk membagi daya
listrik sebesar 12 Watt yang berasal dari adaptor
menjadi 9 Watt dan 5 Watt. 9 Watt untuk menyuplai
Arduino dan 5 Watt untuk menyuplai sensor-sensor.
Komponen yang dibutuhkan terdiri dari 2 diode
1N4002, 2 kapasitor tak berkutub senilai 100 nF, 4
kapasitor berkutub senilai 100 µF, IC regulator
L7809CV, dan IC regulator L7805CV.
Gambar 16. Rancangan GUI Halaman Rekaman Data
V.
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
SISTEM
5.1 Implementasi Perangkat Keras
Semua perangkat keras yang telah dirancang dan
direalisasikan kemudian disatukan menjadi sebuah
sistem yang terintegrasi secara utuh. Arduino Uno
yang mengendalikan Arduino Ethernet Shield,
DHT11, dan DT-Sense disatukan dengan
menggunakan casing box.
5.3.2 Implementasi Web Service untuk Controller
Data yang berasal dari sensor dikirim ke web server
dengan menggunakan Arduino Ethernet Shield yang
terhubung dengan router. Ethernet Shield mengantar
data tersebut dengan menggunakan objek client
yang melakukan method print. Method tersebut
mencetak HTTP method request, yakni method GET
untuk mengakses file PHP yang terdapat di web
server. File tersebut bertugas untuk menerima data
sensor yang dikirim melalui URL, kemudian
menyimpannya ke basis data.
5.3.3 Implementasi
Antarmuka
Pengguna
Grafis (APG)
Berikut ini merupakan realisasi antarmuka pengguna
grafis setelah dilakukan perancangan.
Gambar 17. Implementasi Perangkat Keras
5.2 Implementasi Perangkat Lunak
Implementasi perangkat lunak terdiri dari instalasi
firmware untuk development board Arduino melalui
Arduino SDK, implementasi web service, dan
perealisasian antarmuka pengguna grafis beserta
fungsinya masing-masing.
5.3.1 Instalasi Firmware
Firmware merupakan perangkat lunak yang ditanam
pada microcontroller agar berfungsi sesuai dengan
kebutuhan. Pengembang dapat menulis kode sumber
dan mengunggahnya ke dalam microcontroller yang
tersemat pada Arduino Uno dengan menggunakan
Aruino SDK.
Pengunggahan skrip yang telah ditulis dapat
dilakukan dengan cara klik tombol Upload pada
Arduino SDK.
Gambar 18. Tombol Upload pada GUI Arduino SDK
Gambar 19. Implementasi APG Halaman Beranda
Gambar 20. Implementasi APG Halaman Rekaman Data
5.3 Pengujian Perangkat Keras beserta Sistem
Benamnya
Pengujian terhadap perangkat keras yang telah diisi
sistem benam dilakukan untuk memastikan sistem
bekerja sesuai yang telah dirancang dan untuk
mendeteksi adanya kesalahan pada perangkat keras
maupun bug/kesalahan algoritma pada sistem
benamnya.
5.3.1 Pengujian Sensor Kualitas Udara MQ-135
dan Sensor Suhu/Kelembaban DHT11
Pengujian sensor MQ-135 dan DHT 11 dibagi
menjadi empat bagian, antara lain adalah pengujian
sensor MQ-135 terhadap perubahan konsentrasi gas,
pengujian sensor MQ-135 dan DHT11 di daerah
padat transportasi, di kawasan hijau, di siang hari,
dan di malam hari.
Tabel 6. Pengujian Sensor MQ-135 Terhadap Perubahan
Konsentrasi Gas
Jarak
(cm)
1
2
4
6
10
1 Detik
Indeks Kategori
480
Berbahaya
289
Sangat
Tidak
Sehat
199
Tidak
Sehat
160
Tidak
Sehat
94
Sedang
5 Detik
Indeks
Kategori
>500
Berbahaya
474
Berbahaya
447
Berbahaya
224
Sangat
Tidak
Sehat
Tidak
Sehat
165
Pengujian sensor MQ135 terhadap perubahan
konsentrasi gas dilakukan dengan cara memberikan
gas butana (HC) yang dihasilkan dari korek api gas
tepat di atas sensor MQ135.
Tabel 7. Pengujian Sensor MQ-135 dan DHT11 di
Daerah Padat Lalu Lintas
Jam
16:05
16:07
16:10
16:15
Indeks
KU
92 – 97
93 – 96
91 – 94
101 – 103
Suhu
(°C)
30
30
30
30
Kelembaban (%)
34
34
34
34
16:17
95 – 99
30
34
Kategori
Sedang
Sedang
Sedang
Tidak
Sehat
Sedang
Tabel 7 merupakan tabel yang memuat data hasil
pengukuran dan pengujian sensor yang dilakukan
pada tanggal 12/09/2014 di Jalan Cikutra.
Berdasarkan data tersebut, daerah dengan kondisi
lalu lintas yang padat merupakan daerah yang
kualitas udaranya kurang baik. Kondisi seperti ini
disebabkan oleh emisi gas buang yang dihasilkan
oleh kendaraan bermotor.
Tabel 8. Pengujian Sensor MQ-135 dan DHT11 di
Kawasan Hijau
Jam
14:17
14:19
14:20
14:22
14:25
Indeks
KU
45 – 50
44 – 46
42 – 45
41 – 43
42 – 47
Suhu
(°C)
31
31
31
31
30
Kelembaban
(%)
32
32
32
32
32
Kategori
Baik
Baik
Baik
Baik
Baik
Tabel 8 merupakan tabel pengujian sensor di
kawasan hijau yang berlokasi di taman kampus
Universitas Widyatama. Pengujian yang dilakukan
pada tanggal 12/09/2014 menghasilkan data yang
menunjukkan bahwa kawasan hijau merupakan
daerah dengan udara yang bersih karena pepohonan
menghasilkan oksigen. Suhu yang tinggi dan tingkat
kelembaban udara yang rendah berdasarkan data
pada tabel 8 disebabkan oleh pancaran terik matahari
pada jam pengujian.
Tabel 9. Pengujian Sensor MQ-135 dan DHT11 di Siang
Hari
Jam
11
12
13
14
15
Indeks
KU
59
60
56
54
44
Suhu
(°C)
27,99
28,82
28,99
28,92
28,82
Kelembaban
(%)
43,64
41,44
38,55
38,43
37,39
Kategori
Sedang
Sedang
Sedang
Sedang
Baik
Tabel 9 menunjukkan data kualitas udara, suhu, dan
kelembaban udara pada siang hari tanggal
30/08/2014. Pengukuran dilakukan setiap jam mulai
dari jam 11:00 hingga 15:00 di dalam ruangan. Hasil
dari pengujian sensor di siang hari menunjukkan
kualitas udara dengan kategori rata-rata sedang
dengan indeks rata-rata 54, suhu udara rata-rata 28,7
°C, dan kelembaban udara rata-rata 39,89 %. Suhu
udara yang relatif tinggi dan kelembaban udara yang
rendah mengindikasikan bahwa lingkungan dalam
kondisi panas dan kering. Kondisi tersebut dapat
dipengaruhi oleh terik matahari dan letak geografis.
Tabel 10. Pengujian Sensor MQ-135 dan DHT11 di
Malam Hari
Jam
19
20
21
22
23
Indeks
KU
66.42
58,70
57,25
51,66
56,26
Suhu
(°C)
28,06
27,87
27,62
26,95
27,61
Kelembaban
(%)
39,92
40,63
41,00
41,00
41,01
Kategori
Sedang
Sedang
Sedang
Sedang
Sedang
Tabel 10 menunjukkan data kualitas udara, suhu,
dan kelembaban udara pada malam hari tanggal
30/08/2014. Pada malam hari di dalam ruangan,
hasil pengujian sensor menunjukkan indeks kualitas
udara rata-rata 56 dengan kategori sedang, suhu
udara rata-rata 27,6 °C, dan kelembaban udara ratarata 40,71 %. Perubahan waktu dari siang ke malam
menyebabkan suhu menurun sebesar 1,1 °C dan
kelembaban udara bertambah sebesar 0,82 %.
Terbenamnya matahari dapat menurunkan suhu
udara dan meningkatkan kelembaban udara.
5.3.2 Pengujian Konektivitas Arduino Ethernet
Shield dengan Web Server
Pengujian terhadap Arduino Ethernet Shield
dilakukan untuk memastikan konfigurasi telah
dilakukan dengan benar. Konfigurasi tersebut
berpengaruh terhadap kelancaran koneksi internet
untuk microcontroller, di mana microcontroller
tersebut dapat mengirimkan data sensor ke web
server. Pengujian dilakukan dengan cara memonitor
komunikasi antara Ethernet Shield dengan server.
Jika terhubung dengan server, maka serial monitor
akan menampilkan pesan “Tersambung di server
php” dan data sensor dapat dikirim ke server melalui
URL. Jika tidak terhubung dengan server, maka
serial monitor akan menampilkan pesan “Gagal
menyambungkan ke server web”.
(a)
(b)
Gambar 21. Pengujian Hubungan Ethernet Shield
dengan Web Server
Gambar 21 (a) adalah screenshot dari serial monitor
jika Ethernet Shield tidak terhubung dengan web
server. Gagalnya koneksi disebabkan oleh beberapa
faktor, antara lain adalah jaringan internet dari
provider mengalami gangguan atau tidak stabil,
komputer server yang sedang maintenance atau
sedang reboot, kabel RJ45 yang mengalami
kerusakan, dan lain-lain yang menjadi kemungkinan
faktor kegagalan koneksi. Gambar 21 (b) merupakan
screenshot dari serial monitor jika Ethernet Shield
terhubung dengan web server.
VI.
KESIMPULAN DAN SARAN
Penelitian dan pengembangan dengan judul “Sistem
Pemantauan Kualitas Udara” telah mencapai akhir
sehingga dapat diperoleh gagasan-gagasan untuk
dijadikan kesimpulan. Gagasan-gagasan yang telah
diperoleh disusun dalam urutan sebagai berikut.
1. Purwarupa sistem pemantauan kualitas udara
telah dibuat dan diuji. Secara fungsional, sistem
telah mampu menampilkan informasi kualitas
udara, suhu udara, dan kelembaban udara melalui
situs web yang telah dibangun.
2. Pengguna yang mengakses halaman beranda
dapat memperoleh informasi kualitas udara, suhu
udara, dan kelembaban udara dalam rentang
waktu 2-4 detik.
3. Tingkat kualitas udara, suhu udara, dan
kelembaban udara berbeda-beda di setiap daerah.
Hal ini tergantung dari beberapa faktor, antara
lain aktivitas transportasi kendaraan bermotor,
aktivitas industri, aktivitas alam, letak geografis,
populasi, sinar matahari, dan jumlah lahan hijau.
Penelitian dan pengembangan terhadap sistem ini
masih dalam tahap purwarupa. Sehingga
membutuhkan penelitian dan pengembangan lebih
lanjut agar sistem dapat mencapai produk yang lebih
utuh dan siap dipasarkan. Saran-saran di bawah ini
merupakan masukan untuk penelitian dan
pengembangan lebih lanjut.
1. Penggunaan sensor gas untuk setiap jenis gas
yang menjadi parameter-parameter kualitas
udara agar dapat meningkatkan akurasi dan
kerincian.
2. Penambahan perangkat sensorik untuk di titik
tertentu di sebuah kota.
3. WiFi Shield dan baterai dapat meningkatkan
mobilitas.
4. Sensor tekanan udara dan weather meter dapat
menambah varian informasi pada situs web.
5. Perancangan ulang casing box agar dapat tahan
cuaca hujan.
6. Penambahan fitur peta sistem informasi geografis
berdasarkan penempatan perangkat sensorik di
titik-titik daerah.
7. Pengembangan perangkat lunak untuk platform
telepon seluler pintar.
8. Untuk menekan biaya produksi, pengembangan
custom development board perlu dilakukan.
DAFTAR REFERENSI
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Parameter Pencemar Udara dan Dampaknya
Terhadap Kesehatan,
http://www.depkes.go.id/downloads/Udara.PD
F, Diakses 11 Maret 2014
Republik Indonesia. 1997. Keputusan Kepala
Bapedal No. 107 tentang Perhitungan dan
Pelaporan Serta Informasi Indeks Standar
Pencemar Udara. Badan Pengendalian Dampak
Lingkungan. Jakarta.
Arduino Uno,
http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno,
Diakses 13 Maret 2014
Arduino Ethernet Shield,
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShie
ld, Diakses 14 Maret 2014
MQ Gas sensors,
http://playground.arduino.cc/Main/MQGasSen
sors, Diakses 10 Maret 2014
D-Robotics. 2010. DHT11 Humidity &
Temperature Sensor.
DT-Sense Gas Sensor Manual. 2012.
DAFTAR PUSTAKA
Babin, Lee. 2007. Beginning Ajax with PHP (From
Novice to Professional). New York: Apress.
Riley, Mike. 2012. Programming Your Home - Automate
with Arduino, Android, and Your Computer. Dallas,
Texas ▪ Raleigh, North California: The Pragmatic
Bookshelf.
Roger S. Pressman, Ph. D. 2012. Rekayasa Perangkat
Lunak. Edisi 7. Penerbit Andi
Tim Pustenna ITB. 2011. Jurus Kilat Jago Membuat
Robot. Dunia Komputer.
Republik Indonesia. 1999. Peraturan Pemerintah
Republik Indonesia No. 41 tentang Pengendalian
Pencemaran Udara. Presiden RI. Jakarta.
Kementrian Lingkungan Hidup. 2010. Indeks Kualitas
Lingkungan Hidup 2009. Jakarta: Asisten Deputi Urusan
Data dan Informasi Lingkungan.