TUGAS AKHIR ANALISIS KINERJA MODEL RANCANGAN SISTEM HOME_AUTOMATION BERBASIS INTERNET PROTOCOL TERHADAP PENGGUNAAN HTTP PERSISTENT DAN NON-PERSISTENT

TUGAS AKHIR ANALISIS KINERJA MODEL RANCANGAN SISTEM HOME_AUTOMATION BERBASIS INTERNET PROTOCOL TERHADAP PENGGUNAAN HTTP PERSISTENT DAN NON-PERSISTENT Diajukan untuk memenuhi persyaratan Menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Telekomunikasi Oleh WAHYU NUGRAHA NIM : 120402047

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

r00TI{}986II€S0yS5I : dIN

EffiEffiesstps&E*p6E I

'J.'I i'I'S';znc.{ pcmqag '7,

1[n8uo6cqey:

ffq4'ruo3"trti'1.'S

suru.reqnS'I

: 1[nfuo6 uudap Ip gI6U u-ntlut sqsn8y uEnq yg pE?uul eped &rcptg

NYOflnl YUYJ.N YUflJ.YIAINS SYIISUflAINN XUIDIEf, SV'I,T0XY.{

ourlttrTfi xlhDlur Nff}{gmrvdfl

{

npld

-

{Fn1etr euef.mg re;eB qeloradwoul {$un prut(s n1es rlelss rdulEueleul {n}un uelnfelp lul 4Ipw seEnS

LVWAtiArr:FttrN

YI{Yf,f}ON ftAHY/tL : qelo

JNtJSIgtrfr f-NON t{YO JlrgJ,grsugd arJ.}I htYYNnSSNgd dvcwruff,r. Tol2o,Eatrd ngNafrlNl slsYffufi{ NOIIYNOIfiV

flruoH I,1ISISIS NVSNYJhTyU Atr(IOr![ YfUflNDt SISTTTNV

ABSTRAK

Masalah optimalisasi penggunaan listrik dan keaman rumah telah menjadi masalah yang ada pada setiap rumah. Oleh karena itu Tugas Akhir ini bertujuan untuk merancang sebuah Home Automation System berbasis Internet Protocol (IP) dengan menggunakan Wemos D1 yang terintegrasi dengan aplikasi web. Sistem yang dirancang tidak hanya memungkinkan pengguna dapat mengendalikan perangkat rumah dalam jangkauan Wi-Fi saja, tapi juga dari mana saja menggunakan komputer pribadi atau smartphoneyang memiliki akses internet. Pengguna menggunakan sebuah aplikasi web untuk berinteraksi dengan Home Automation System. Aplikasi web yang dirancang memiliki kode akses yang memungkinkan beberapa pengguna dapat melakukan pengendalian satu rumah yang sama. Dengan jenis Home Automation System yang diimplementasikan pada Tugas Akhir ini pengguna juga dapat melakukan monitoring pembacaan sensor secara real time. Kinerja dari Home Automation System yang dirancang didapat dengan mengukur waktu respon sistem ini untuk penggunaan HTTP persistent dan HTTP non-persistent. Untuk HTTP persistent waktu respon yang diperoleh sebesar 213 milidetik dan untuk HTTP non-persistent sebesar 394 milidetik. Selain itu jarak ideal antara controller dengan access point agar waktu respon lebih kecil dari 500 milidetik adalah pada jarak dibawah 55 meter. Proyek pada Tugas Akhir ini diharapkan dapat menjadi solusi Home Automation System yang lebih mudah dan aman.

Kata kunci: Home Automation, Internet of thing, Arduino, Wemos D1, Hypertext Transfer Protocol, HTTP persistent, HTTP non-persistent

i Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah Subhana Wata’ala, atas segala berkat dan rahmat-Nya sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah memberikan bimbingan dan bantuan dalam penulisan Tugas Akhir ini, diantaranya adalah: 1. Bapak Dr. Maksum Pinem, ST., MT selaku dosen pembimbing Tugas Akhir. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M. Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Rahmad Fauzi, ST., MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Fahmi, S.T., M.Sc selaku dosen penasehat akademik. 5. Dosen pembanding yang membantu dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhirnya, Kritik dan saran yang membangun sangat saya harapkan guna memperbaiki kualitas dari penulisan tugas akhir ini.

Medan, 24 Agustus 2016 Hormat saya Penulis

Wahyu Nugraha NIM: 120402047

ii Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK .............................................................................................................. i KATAPENGANTAR ............................................................................................ ii DAFTARISI .......................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vii DAFTAR TABEL ................................................................................................. x BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1 1.2 Perumusan Masalah ....................................................................................... 2 1.3 Tujuan Penulisan ........................................................................................... 2 1.4 Batasan Masalah ............................................................................................ 2 1.5 Metode Penelitian .......................................................................................... 3 1.6 Sistematika Penulisan .................................................................................... 4 BAB 2 TEORI DASAR .......................................................................................... 5 2.1 Home Automation .......................................................................................... 5 2.2 Arduino .......................................................................................................... 6 2.2.1 Software Arduino .................................................................................... 6 2.2.2 Hardware Arduino .................................................................................. 7 2.3 Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP)....................... 8

iii Universitas Sumatera Utara

2.3.1 Arsitektur Protokol TCP/IP .................................................................... 8 2.3.2 Pengiriman dan Penerimaan Paket Data ............................................... 12 2.3.3 Internet Protocol ................................................................................... 15 2.4 Wireless Fidelity (Wi-Fi)............................................................................. 16 2.5 Hypertext Transfer Protocol (HTTP) .......................................................... 17 2.5.1 HTTP: Kurir Multimedia di Internet .................................................... 17 2.5.2 Web Client dan Web Server .................................................................. 18 2.5.3 HTTP Methods ...................................................................................... 18 2.5.4 HTTP Persistent dan HTTP Non-persistent ......................................... 19 2.6 Personal Home Page (PHP) ........................................................................ 19 2.6.1 Fitur PHP .............................................................................................. 20 2.7 Javascript ..................................................................................................... 22 2.8 Hyper Text Markup Language (HTML)...................................................... 22 2.9 Obect Oriented Programming (OOP) ......................................................... 23 BAB 3 METODE PENELITIAN.......................................................................... 25 3.1 Gambaran Umum ........................................................................................ 25 3.2 Spesifikasi ................................................................................................... 26 3.2.1 Server .................................................................................................... 26 3.2.2 Controller.............................................................................................. 26 3.2.3 Modul Relay 4 Kanal ............................................................................ 27 3.2.4 Stop Contact.......................................................................................... 29

iv Universitas Sumatera Utara

3.2.5 Sensor Passive Infrared ........................................................................ 29 3.2.6 Sensor Suhu .......................................................................................... 30 3.3 Cara kerja .................................................................................................... 31 3.4 Rancangan Bagian Hardware ..................................................................... 34 3.5 Rancangan Software Controler .................................................................... 36 3.5.1 Controller Class.................................................................................... 37 3.5.2 Collection Class .................................................................................... 38 3.5.3 Scheduler Class..................................................................................... 40 3.5.4 Board Class........................................................................................... 42 3.5.5 Device Class ......................................................................................... 43 3.5.6 Sensor Class.......................................................................................... 45 3.5.7 Logger Class ......................................................................................... 46 3.5.8 Gateway Class ...................................................................................... 47 3.6 Rancangan Aplikasi Web............................................................................. 49 3.6.1 Back-end (Server) ................................................................................. 50 3.6.2 Front-end (UserInterface) ..................................................................... 53 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................. 55 4.1 Hasil Rancangan Model Sistem Home Automation .................................... 55 4.1.1 Kontroler ............................................................................................... 55 4.1.2 Aplikasi Web ......................................................................................... 57 4.1.3 Integrasi Kontroler Dengan Aplikasi Web ............................................ 61

v Universitas Sumatera Utara

4.2 Analis Pengaruh Penggunaan Persistent dan Non-persistent HTTP........... 64 4.2.1 HTTP Persistent ................................................................................... 65 4.2.2 HTTP Non-persistent ............................................................................ 70 4.3 Pengukuran Jarak Maksimum Kontroler ke Hostspot ................................. 73 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 76 5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 76 5.2 Saran ............................................................................................................ 76 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 78 LAMPIRAN 1 KODE PROGRAM KONTROLER ............................................. 79 LAMPIRAN 2 KODE PROGRAM APLIKASI WEB ......................................... 97

vi Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tiga layer utama sistem Home Automation ........................................ 6 Gambar 2.2 Contoh sebuah sketch Arduino ............................................................ 7 Gambar 2.3 Board Wemos D1 ................................................................................ 8 Gambar 2.4 Perbandingan arsitektur OSI dan TCP/IP. .......................................... 9 Gambar 2.5 Proses enkapsulasi Data. ................................................................. 13 Gambar 2.6 Web servers dan web clients ............................................................. 18 Gambar 2.7 Pengunaan satu pernyataan use untuk meng-import beberapa class. 21 Gambar 2.8 Contoh penggunaan closure sebagai parameter ................................ 21 Gambar 2.9 Contoh kode javascript di dalam script HTML................................. 22 Gambar 2.10 Struktuk sebuah program yang bersifat object-oriented. ................ 24 Gambar 3.1 Gambaran umum sistem. ................................................................... 25 Gambar 3.2 Wemos D1 ......................................................................................... 27 Gambar 3.3 Modul relay empat kanal................................................................... 28 Gambar 3.4 Skematik modul relay empat kanal ................................................... 28 Gambar 3.5 Hubungan paralel keempat lubang stop contact ............................... 29 Gambar 3.6 Sensor passive infrared...................................................................... 29 Gambar 3.7 Sensor suhu DS18S20 ....................................................................... 31 Gambar 3.8 Diagram alir sistem secara keseluruhan ............................................ 32 Gambar 3.9 Modifikasi pengkabelan stop contact ................................................ 34 Gambar 3.10 Keterhubungan perangkat – perangkat menjadi sistem Home Automation ............................................................................................................ 35 Gambar 3.11 Diagram hubungan antar class program controller......................... 36

vii Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.12 Kode Program class BaseController ............................................... 37 Gambar 3.13 Kode program classController ........................................................ 38 Gambar 3.14 Kode program classCollectionContract .......................................... 38 Gambar 3.15 Kode program class koleksi Vector ................................................ 39 Gambar 3.16 Kode program classScheduler ......................................................... 41 Gambar 3.17 Kode program class StaticEvent ..................................................... 42 Gambar 3.18 Kode program class Wemos D1...................................................... 43 Gambar 3.19 Kode program classDeviceContract ................................................ 44 Gambar 3.20 Kode program class SensorContract ............................................... 46 Gambar 3.21 Kode program classLoggerContract ............................................... 46 Gambar 3.22 kode configurasi Wi-Fi.................................................................... 47 Gambar 3.23 Setting Wi-Fi menggunakan nilai dari file konfigurasi ................... 47 Gambar 3.24 Pengaturan koneksi persistent dan non-persistent .......................... 48 Gambar 3.25 Kode konfigurasi uri yang akan di-request oleh Wemos D1 ........... 49 Gambar 3.26 Desain Model-View-Controller ...................................................... 50 Gambar 3.27 Routes yang digunakan di dalam aplikasi web ................................ 51 Gambar 4.1 Penampang komponen – komponen setelah dipasang diatas Board akrilik. ................................................................................................................... 55 Gambar 4.2 Bentuk modifikasi stop contact ......................................................... 56 Gambar 4.3 Bentuk Stop contact yang terhubung ke relay .................................. 56 Gambar 4.4 Bentuk semua komponen yang telah dihubungkan ........................... 57 Gambar 4.5 Tampilan landing page...................................................................... 58 Gambar 4.6 Tampilan halaman register................................................................ 59 Gambar 4.7 Tampilan halaman login .................................................................... 60

viii Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.8 Tampilan halaman dashBoard .......................................................... 60 Gambar 4.9 Tampilan halaman console yang menampilkan notifikasi dari perangkat ............................................................................................................... 61 Gambar 4.10 Kode program kontroler untuk melakukan ping ke server ............. 62 Gambar 4.11 Hasil uji ping dari kontroler ke server ............................................ 63 Gambar 4.12 Kode program class HTTP yang menggunakan koneksi persistent 65 Gambar 4.13 Script pengujian koneksi ................................................................. 66 Gambar 4.14 Isi data yang dimasukkan pada pesan request ................................. 66 Gambar 4.15 Isi dari pesan respon yang dikirimkan server ke Wemos D1 .......... 67 Gambar 4.16 Grafik nilai waktu respon dengan menggunakan HTTP persistent 69 Gambar 4.17 Grafik nilai waktu respon dengan menggunakan HTTP nonpersistent ............................................................................................................... 72 Gambar 4.18 Perbandingan rata – rata waktu respon mengguanakan koneksi persistent dan non-persistent ................................................................................ 73 Gambar 4.19 Grafik besar delay terhadap perubahan jarak .................................. 75

ix Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Beberapa HTTP methods yang sering digunakan. ................................ 19 Tabel 3.1 Spesifikasi Wemos D1........................................................................... 27 Tabel 3.2 Spesifikasi sensor PIR yang digunakan ................................................ 30 Tabel 4.1 Waktu respon sistem Home Automation menggunakan koneksi HTTP persistent ............................................................................................................... 67 Tabel 4.2 Waktu respon sistem Home Automation menggunakan koneksi HTTP non-persistent ........................................................................................................ 71 Tabel 4.3 Hasil pengukuran delay dari Wemos D1 ke server berdasarkan jarak .. 74

x Universitas Sumatera Utara