Pemantau Suhu Dan Kelembanan Ruang Tanaman Berbasis Aplikasi Augmented Reality
1. Pendahuluan
Pada makalah ini telah dilakukanpembuatan animasi
a) Departemen Teknik Elektro, PENS, Kampus PENS, Jalan Raya ITS Sukolilo, Surabaya 60111
Korespondensi
Gambar 1.Ruang Tanaman Data akan disimpan lalu dikirimkan ke-PC sebagai ＊
Prosespemantauan dimulai dari penentuan dua macam sensor yaitu sensor suhu panas dan sensor kelembaban,sensor-sensor akan diposisikan didalam ruangan tanaman dengan ukuran 2x3 meter, sensor akan mendeteksi kondisi suhu dan kelembabandi dalam ruangan tersebut dan dikirimkan ke modul rangkaian mikrokontroler.
Pemantauan temperatur/suhu dan kelembaban ruang tanaman ini sangat penting dalam pemeliharaan tanaman karena ada beberapa faktor yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman diantaranya sinar matahari, kelembaban dan temperatur/suhu serta pemeliharaan seperti: pemupukan, penyiraman, pengendalian hama dan penyakit[7]. Suhu merupakan faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman.Respon tanaman terhadap suhu berbeda tergantung : jenis tanaman, varietas, tahap pertumbuhan tanaman, macam organ/jaringan.
2. Metode
Permasalahan yang akan ditangani adalah bagaimana menentukan teknik dan sistemnya mengidentifikasi marker dengan baik disaat data sensor suhu panas dan kelembaban sudah terkirim dan mengolah marker dengan menggunakan applikasi Software Processing hingga dapat menampilkan bentuk 3D animasi dengan warna berbeda untuk 2 data sensor yang terkirim.
3D tampilan data pada pengukuran suhu panas dan kelembaban menggunakan marker yang akan di baca oleh kamera pada PC. Hal ini dimaksudkan untuk menampilakan secara bentuk nyata animasi 3D.tampilan data pada pengukuran suhu panas dan kelembaban yang akan diolah oleh camera pada PC . Secara garis besar prosesnya adalah dengan pembacaan citra pada marker yang secara automatis akan ditangkap oleh kamera lalu akan mendeteksi marker tersebut. Kemudian bila marker di kenali maka akan di tampilkan data animasi secara 3D pada layar monitor PC, Tujuan pada makalah ini adalah untuk membuat sebuah animasi pada pengukuran suhu dan kelembaban yang akan ditampilkan pada layar PC dengan simbol marker yang dibaca oleh kamera pada PC sehingga seolah-olah terdapat sebuah animasi 3D yang terwujud di dunia nyata,
79 Prosiding Seminar Nasional Teknologi Elektro Terapan 2017 Vol.01 No.01, ISSN: 2581-0049
Pemantau Suhu Dan Kelembanan Ruang Tanaman Berbasis
Aplikasi Augmented Reality
Akuwan SalehDigital Image Processing , telah dikembangkan dan di
Kata-kata kunci : Augmented Reality, Processing,Markerbased tracking.
ini terkoneksi dengan mikrokontroler yang selanjutnya data tersebut dikirim ke komputer secara wireless menggunakan modul bluetooth. Penggunaan aplikasi processing untuk membuat animasi 3D berupa balok sebagai indikator nilai suhu dan kelembaban.Identifikasi marker menggunakan kamera pada sistem ARdigunakan untuk membangkitkan animasi 3D.Berdasarkan pengujian sistem pemantau ruang tanaman menggunakan teknologi AR ini berhasil menampilkan nilai suhu dan kelembaban ruang beserta animasi 3D berupa balok sebagai indikator. Didapatkan pula akurasi data suhu pada range 93,4% sampai 100% .
based tracking . Data yang dipantau adalah suhu dan kelembaban ruangan yang berasal dari sensor HSM-20G.Sensor
menggunakan marker untuk menampilkan bentuk animasi secara 3D. Augmented Reality(AR) adalah teknologi yang mengimplementasikan gambar virtual dari grafis komputer menjadi tampilan pada dunia nyata. Oleh karena itu, pada makalah ini dibuat sistem AR untuk pemantau ruang tanamanberukuran 2x3cm menggunakanmetode marker
b)
Abstrak:Augmented Reality menjadi populer karena selain menarik, juga dapat ditampilkan secara real time
a) ,Rahardita Widytra S
＊a) ,Maulana Akbar
aplikasikan dengan mengesankan selama beberapa dekade ini. Perkembangan dan aplikasi image ini telah memimpin teknologi di beberapa bidang seperti komunikasi digital dan internet, penyiaran (broadcasting), alat kedokteran, sistem multimedia, biologi, ilmu pengetahuan material, robot, dan manufaktur, sistem intelligent sensing, remote sensing, seni grafik dan proses print. Pertumbuhan yang pesat ini direfleksikan dengan diterbitkannya paper di jurnal ilmiah internasional dan dengan diluncurkannya buku tentang pemrosesan Image Digital. database melalui modul bluetooth.setelah data tersimpan, Gambar 3. Rangkaian Sensor HSM-20G persiapan id marker yang telah dibuat untuk identifikasi Salah satu parameter keadaan ruangan (ataupun udara data sensor suhu panas dan kelembapan luar) untuk dipahami adalah apa yang disebut Kelembaban sebagaiprojectaugmented reality. Relatif. Sering disebut Relatif Humidity(RH), Kelembaban
Selanjutnya persiapan kamera untuk menangkap Id Nisbi, di banyak dokumen, literatur, disingkat dengan marker yg telah dibuat,marker yang tertangkap oleh kamera sebutan RH.memakai satuan persen. diproses sebagai pengolahan gambar id marker serta penentuan data sensor pada marker,dengan menggunakan
Rangkaian Sensor, Bluetooth dan Mikrokontroler software Processing pada pc untuk pengolahan gambar tersebut, setelah diolah gambar tersebut di visualisasikan Rangkaian sistem yang terdiri dari sensor suhu dan dengan animasi 3D dengan 2 bentuk figure Balok 2 warna kelembaban (HSM
20G), modul bluetooth dan yang berbeda jika merah adalah bentuk data hasil sensor Mikrokontroler diperlihatkan pada gambar 4. suhu panas ,jika biru adalah bentuk data sensor kelembaban. Ilustrasi rancangan sistem pemantau ruang tanaman dengan sensor suhu dan kelembaban diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 4. Rangkaian Sensor , Bluetooth dan Mikrokontroler Pengaturan Device Bluetooth HC-05 dan Bluetooth
Dongle
Setelah melakukan pengaturan pada com serial antara device blutooth HC-05 dan bluetooth external pada PC. Perlu mengaktifkan applikasi libary arduino yang sudah tersedia dan program untuk mengirimkan data sensor suhu dan kelembaban yang akan ditampilkan diapplikasi processing dengan menggunakan source code berikut ini. Gambar 2. Rancangan Sistem
SoftwareSerial mySerial(9,8); //Rx,Tx
2.1 Pembuatam Hardware Sistem Pada bagian source code di atas menjelasakan bahwa pemilihan COM sebagai alur jalan perangkat bluetooth HC-05 sebagai transmitter dan receiver diproses
Rangkaian Sensor Suhu dan Kelembaban HSM-20G pengiriman data. Karena pada modul rangkaian alat sensor Rangkaian sensor suhu dan kelembaban (HSM 20G) suhu dan kelembaban sudahdirencanakan pengiririm (tx) yang digunakan untuk pengukuran temperature ruang dan dan penerima (rx) terdapat pada jalur 8 dan 9 di PCB. kelembaban pada gambar di bawah ini.
2.2 Sistem Pengiriman Data Sensor Pada Proses penerapannyasensor mengrimkan data-data yang telah ditangkapnya berupa suhu panas dan kelembaban pada mikrokontroler malalui port konektor yang mana akan disimpan lalu dikirimkan ke PC menggunkan RF transmitter menuju RF receiver (modul
bloetooth ) dan disimpan dalam database yang dibuat untuk identifikasi id marker.
Hasil simulasi ditampilkan menggunakansoftware
Processing yang terkoneksi secara serial dengan
mikrokontroler Arduino[4],[6]..Tampilannyaberupa Animasi 3D sesuai dengan menu yang diinginkan.Pada gambar5 menunjukkan komponen penyusun aplikasi ini.
Gambar 8.Animasi 3D Pembuatan animasi obyek 3D berupa balok menggunakan sintak sebagai berikut[3], [5]: box(size) box(w, h, d) dimana : size = ukuran balok terdiri dari: w = Lebar,(dimensi X) h = Tinggi(dimensi Y) dan
c. Gambar hasil tresholding akan diproses lebih lanjut untuk dicari bagian
(a) Software Processing (b)Balok h=y(c)Balok h=t*y.
2.4 Pembuatan Animasi 3D Animasi 3D berupa balok warna merah untuk menganimasikan nila suhu dan warna biru untuk kelembaban ditampilkan menggunakanSoftware Processing dengan nilai suhu dan kelembaban yang dikirim oleh mikrokontroler arduino.
Gambar 7. FlowchartKerja AugmentedReality
Flowchart kerja Augmented Realitymenghasilkan obyek berupa 2 dimensi ataupun 3 dimensi.
f. Proses pendeteksian tepi menghasilkan objek sisipersegi dari marker.
e. Gambar hasil pendeteksian kontur akan dicari sisi dan tepinya melalui deteksi tepi.
d. Gambar yang sudah diproses dengan pencarian bagian terhubung dilakukan pendeteksian kontur.
b. Gambar hasil capture akan di-thresholding.
- – bagian yang terhubung.
Gambar 5. Sistem pengiriman data sensor Agar data sensor bisa muncul pada serial monitor applikasi arduino pada PC dibutuhkan beberapa formula sebagai berikut temp =
Gambar 6. Sistem Kerja AugmentedReality Proses pendeteksian marker pada software processing dilakukan dengan beberapa langkah,yaitu : a. Marker akan di-capture oleh webcam.
2.3 Sistem Kerja Augmented Reality Konsep sistem kerja AR dengan berbagai software adalah sama, yaitu marker(penanda) terdeteksi oleh webcam, selanjutnya komputer akan mengkomputasi marker tersebut dan ditampilkan hasil objek 2 dimensi ataupun 3 dimensi pada layar monitor {1], [2]. Cara komputer membaca/mendeteksi sebuah marker adalah dengan melakukan penghitungan citra pada marker tersebut yang sering disebut dengan image processing.
………………………………..(2) hasil = temp x 100 + humidity ......……………..(3) Hasil persamaan diatas sebagai data tranlasi pemunculan 2 data sensor pada serial monitor applikasi processing agar data bisa muncul bersamaan serta data sensor bisa lebih stabil.
( 90) 653
Data sensor kelembaban juga harus distabilkan agar data terlihat jelas maka rumus diatas membutuhkan pembagian dengan data bit senilai653. temp =
………………………………..(1) Agar data temperatur bisa stabil harus dikalikan 60 yang didapatkan nilai dari standar maximal yang ditentukan didalam modul standar tabel sensor HSM-20G lalu dibagi dengan nilai pada data digital didalam intgrasi mikrokontrler arduino.
( 60) 1023 d = Kedalaman (dimensi Z).
3.1 Pembacaan Data Sensor Suhu dan Kelembaban pada Mikrokontroler
Jika nilai h diubah-ubah, maka tinggi dari balok akan berubah naik turun. Dalam aplikasi yang dibuat nilai h atau Data sensor suhu dan kelembaban dibaca oleh y dari balok dikalikan dengan nilai suhu yang dikirim oleh mikrokontroler arduino.Data tersebut ditampilkan pada arduino sehingga pembuatan baloknya sebagai berikut: serial monitor dan hasilnya seperti tabel2. box(100,t*10,30); dimana variabel t berisi nilai data
Tabel 2.Data Suhu Panas dan Kelembaban diRuangan yang berasal dari sensor suhu. Sedangkan pemberian warna obyek sintaknya adalah: fill(r,g,b); dimana r=red, g=green
Tampilan Serial Monitor Suhu Kelembaban dan b=blue. range nilainya dari 0 sampai 255.
o
28.27 C 28.25 %RH Pembuatan balok kedua warna biru dibuat dengan cara
o
28.27 C 28.25 %RH yang sama, hanya saja sumber nilai yang akan dikalikan
o
28.33 C 28.25 %RH dengan tinggi balok atau h berasal dari sensor kelembaban.
o
28.33 C 28.25 %RH
o
28.27 C 28.25 %RH
3. Pengujian dan Analisa
o
28.25 %RH
28.33 C Pada bagian pengujian terdiri dariempat bagian yaitu
o
28.33 C 28.25 %RH pembacaan data sensor oleh mikrokontroler, pengujian data o
28.27 C 28.25 %RH sensor suhu dan kelembaban pada software o 28.25 %RH
28.27 C processing,pengujian deteksi marker dan animasi 3D pada o
28.33 C 28.25 %RH
software processing dan pengujian diwaktu yang o
28.33 C 28.25 %RH berbeda.Sebelum pengambilan data pada sensor khusunya o 28.39 %RH
28.33 C data suhu/teperatur,terlebih dahulu dilakukan pengujian akurasidengan cara membandingkan data dari sensor HSM-20G denganthermometer standar seperti pada gambar
Daripengujian pengambilan data paling sederhana, berikut ini. bahwa data diambil ditempat dan kondisi bersifat random atau acak dan diambil didalam ruang.
3.2 Pengujian Data Sensor Suhu dan Kelembaban pada
Software Processing
Padasoftware processingterdapat perintah program untuk menerima dan membaca data yang dikirim oleh (a). Thermometer(b) HSM-20G bagian pengirim maka data sensor suhu dan kelembaban
Gambar 9. Alat Ukur Suhu/Temperatur bisa ditampilkan dalam bentuk nilai angka dan animasinya.
Selisih angka Animasi 3D berupa balok warna merah untuk suhu dan
%Error = 100% | | ……………..(4)
ℎ
warna biru untuk kelembaban ditampilkan pada windows dengan ukuran tertentu akan muncul jika kamera Dengan perhitungan formula di atas bisa diketahui mendeteksi marker bertuliskan “Hiro”. hasil presentasi error data HSM-20G yang dibandingkan dengan thermometer contoh data pada tabel 1 yang diambil Tabel 3. Data Suhu Panas dan Kelembaban pada Software yaitu data no 5.
Processing
Tampilan pada
2 Suhu Kelembaban
Software Processing
%Error = 100% | 30| = 6.6 Data error terbesarnya dalam kalibrasi adalah 6,6%. o
26 C
39.0 H Sedangkan untuk data no 7 adalah data error terkecil o
26 C
39.0 H dengan nilai 0%. o
26 C o
39.0 H Tabel 1. Data Suhu Sensor HSM-20G dan Thermometer
26 C o
39.0 H
26 C
39.0 H No HSM-20G Thermometer o
o o
26 C
39.0 H
1
28 C
29 C o
o o
26 C
39.0 H
2
29 C
30 C o
o o
26 C
39.0 H
3
29 C
30 C o
o o
26 C
39.0 H
4
28 C
30 C o
o o
26 C
26.0 H 5*
28 C
30 C o
o o
26 C
26.0 H
6
29 C
30 C
o o
7*
29 C
29 C
3.3 Pengujian Deteksi Marker dan Animasi 3D padaSoftware Processing
[2] Kato, H., Billinghurst, M., dan Poupyrev, I, ”ARToolKit version 2.33: A software library for Augmented Reality
28 o C
28 o C
6
30.0
27 o C
5
26.0
4
7
30.0
28 o C
3
26.0
28 o C
2
26.0
28 o C
27 o C
C digambarkan dengan tinggi balok warna merah
Proceedings of the third Asia Pacific on computer
[1] Rekimoto J., “Matrix : A Real-Time Object Identification and Registration Me thod for Augmented Reality”,
Daftar Pustaka
RH digambarkan dengan tinggi balok warna biru
%
5. Nilai kelembaban pada ruangan tanaman ukuran 2x3cm terpantau hingga ± 41
o
30.0 Dari data yang dihasilkan pada waktu pagi dan malam
4. Nilai suhu pada ruangan tanaman ukuran 2x3cm terpantau hingga ± 41
3. Nilai kelembaban dimalam hari lebih rendah dengan selisih sekitar 4% RH dibanding waktu pagi.
2. Akurasi data suhu pada sistem pada range 93,4% hingga 100% dengan error 0 hingga 6,6%.
1. Pembacaan marker besar ukuran 19x19,2 cm berhasil dikenali dengan baik pada jarak 25 –55 cm.
Berdasarkan data yang diperoleh dari pengujian dapat disimpulkan sebagai berikut:
4. Kesimpulan
hari tidak jauh berbeda yaitu berkisar antara 27 sampai 28 derajat celcius untuk nilai suhu, sedangkan nilai kelembaban dimalam hari lebih rendah berkisar antar 26 sampai 30% RH.
26.0
1
Marker yang digunakan padapengujian ini adalah marker bertuliskan “Hiro” seperti gambar berikut.
(visualisasi 2 Balok) Marker Hiro sebagai pemicu atau pembangkit AR (augmented
28 o C
1
Tabel6.Data Pembacaan Suhu dan Kelembaban di Pagi Hari No Suhu Kelembaban
3.4 Pengujian Integrasi Sistem di Waktu yang Berbeda Setelah integrasi sistem diuji dan berjalan dengan baik, selanjutnya dilakukan pengujian diwaktu yang berbeda yaitu di pagi dan malam hari.Hasil pengujiannya seperti ditunjukkan pada tabel 6 dan 7.
kamera dan membankitkan obyek balok 3D. Balok warna merah sebagai indikator nilai suhu ruang dan balok warna biru indikator nilai kelembaban.
reality ) yang di arahkan pada
Kelembaban Animasi 3D
2
Tabel5.Tampilan Data Suhu, Kelembaban dan Animasi 3D pada SofwarePprocessing Data Suhu dan
Aplikasi pembacaan marker pada sistem keseluruhan dapat menampilkan obyek animasi 3D, seperti pada tabel 5.
25 Kecil -- ok Terbaca pada 25 cm Besar ok ok Terbaca jarak 25-55 Cm
55
Jarak (Cm) Keterangan
Tabel4.Pengambilan Jarak Marker Marker
Gambar 10. Jenis Marker Hiro Marker didesain dengan 2 bentuk, yang pertama ukuran kecil 8 x 8 cm dan ukuran besar 19 x 19.2 cm. Hasil pengujian diperlihatkan pada tabel di bawah ini.
30.0
28 o C
No Suhu Kelembaban
30.0
30.0 Tabel7.Data Pembacaan Suhu dan Kelembaban di Malam Hari
27 o C
7
30.0
27 o C
6
28 o C
30.0
5
31.0
28 o C
4
31.0
28 o C
3
- –human interactions, Kangawa Japan, p. 63 –98, 1998.
Daniel Shiffman, “Learning Processing, A Beginner’s Guide to Programming Images, Animation, and Interaction“, Elsevier Inc., 2008
[4] Joshua Noble, “Programming Interactivity: A Designer’s Guide to Processing, Arduino, and openFrameworks”, O’Reilly Media, Inc., July 2009.
[5] Casey Reas and Ben Fry, “Getting Started with Processing”, O’Reilly Media, Inc., June 2010.
[6] Fabian Winkler, “Arduino/Processing Communication Workshop”, Fall, 2013.
[7]
I G.Tirta, “Pengaruh Suhu Dan Kelembaban Terhadap Laju PertumbuhanPaphiopedillum Javanicum (Reinw.ex Lindl) Pfitzer”, WIDYATECH Jurnal Sains dan Teknologi Vol. 11 No. 3,pp. 53, April 2012.