HOME CONTROL SYSTEM
Erwin Hendra; Jerry Susanto Kartadjaja; Lukas Tanutama 1
Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Bina Nusantara, Jln. K.H. Syahdan No. 9, Kemanggisan, Palmerah, Jakarta Barat 11480
[email protected]
ABSTRAK
TUJUAN PENELITIAN, adalah membuat sistem yang dapat bekerja untuk mengontrol peralatan elektronik sekaligus memantau keadaan rumah melalui smartphone. METODE PENELITIAN terdiri dari studi kepustakaan untuk mengumpulkan informasi, eksperimen untuk perancangan sistem, serta implementasi dan evaluasi data untuk menguji dan menganalisa keseluruhan kerja sistem. ANALISIS diambil berdasarkan waktu respon, keandalan sistem, tingkat responsif motion detector, kecepatan jaringan, dan sebagainya. HASIL YANG DICAPAI adalah web yang dapat berinteraksi secara interaktif dengan pengguna, waktu respon yang tinggi, sistem dapat diakses melalui berbagai macam smartphone dari berbagai penjuru dunia. SIMPULAN dari penelitian ini adalah waktu respon dapat dikembangkan mendekati 1,7 detik, motion detector yang berespon dengan sigap, dan sistem yang dapat diakses dari seluruh penjuru dunia dengan syarat dapat mengakses ke internet. Kata kunci: Waktu respon, Pengontrolan sistem, Berbasis web, Internet
PENDAHULUAN Mobile Phone Mobile phone mula-mula diciptakan sebagai perangkat yang dipergunakan untuk berkomunikasi suara atau bertukar pesan (sms) antar manusia. Dengan berjalannya waktu, mobile phone memiliki berbagai fitur canggih. Fitur tersebut dapat melakukan kegiatan yang biasanya dilakukan oleh komputer. Jenis mobile phone ini disebut dengan smartphone. Penggunaan perangkat mobile menjadi efektif dalam penyampaikan dan mengirimkan data yang kita inginkan. Smartphone memiliki beberapa macam sistem operasi di dalamnya, seperti android, ios, windows 8, linux, meego, dan lain-lainnya. Penelitian ini akan membuat suatu aplikasi web yang dapat berjalan pada semua sistem operasi. Perkembangan teknologi yang pesat dapat menjangkau bidang keamanan. Keamanan merupakan hal yang sangat diutamakan oleh manusia. Perkembangan teknologi juga memungkinkan pengembangan sistem keamanan yang berdasarkan pada sistem dengan kendali elektronika yang terintegrasi secara otomatis.
CCTV (Closed-circuit Television) Saat ini sistem pengamanan yang sedang menjadi pusat perhatian adalah menggunakan kamera pengawas yaitu CCTV. Namun CCTV yang berada di pasaran, dari segi
1
2
harga sistem yang telah beredar di pasaran relatif mahal sehingga hanya kalangan tertentu yang dapat menikmati fasilitas ini. CCTV dapat digunakan untuk bank, toko besar, pabrik-pabrik, dll, namun CCTV jarang digunakan untuk rumah karena harga yang relatif mahal. Harga CCTV masih tergolong relatif mahal selain itu CCTV hanya berfungsi untuk menyimpan rekaman atas suatu ruangan dan menyimpannya di dalam harddisk. Misalnya suatu ruangan yang dipantau CCTV, jika kita perhatikan biasanya CCTV akan lebih banyak menyimpan rekaman ketika ruangan tersebut kosong dibandingkan ketika ada orang. Dengan demikian, penyimpanan data pada harddisk sebenarnya tidak efisien.
Motion Detection Motion detection adalah aplikasi yang berfungsi untuk mendeteksi gerakan. Dengan adanya motion detection ini, kita dapat mengambil gambar-gambar ketika suatu ruangan yang sedang kita pantau terjadi pergerakan. Aplikasi ini dapat juga dikembangkan dengan menggabungkan fasilitas otomatis merekam video jika terdeteksi adanya gerakan pada video preview yang tertangkap oleh kamera dimana input kamera itu merupakan input dari sistem yang telah dibuat. Pada proses pendeteksian, dapat menggunakan beberapa sensor untuk mendeteksi, seperti sensor gerak dengan menggunakan algoritma perbandingan RGB (Red Green Blue) dan PIR (Passive Infrared).
Relay Relay adalah saklar yang digerakkan secara elektronik dengan memberikan suplai tegangan yang besarnya ditentukan pada lilitan kawat sehingga terjadi medan magnet yang akan menaruh plat seng internal dan akan mengakibatkan saklar bekerja. Jenis-jenis relai yaitu relai lidi dan relai konvensional. Relai lidi memiliki suatu saklar kontak didalam tabung gelas yang dililitkan kumparan. Relai ini dapat digerakkan dengan arus yang kecil (10..30 mA, tergantung pada banyaknya lilitan kumparan). Sementara relai konvensional terdiri dari beberapa mekanik yang dapat bergerak jika kumparan dialiri arus listrik. Arus yang dibutuhkan untuk menggerakkan relay ini cukup besar yaitu berkisar 500 mA. Relai konvensional mempunyai beberapa macam, yaitu SPST (Single Pole Single Throw), memiliki satu masukan dan satu keluaran; SPDT (Single Pole Double Throw), memiliki satu masukan dan dua keluaran; dan DPDT (Double Pole Double Throw), memiliki dua masukan dan dua keluaran.
AVR Microcontroller merupakan komputer sederhana yang dapat diprogram untuk memiliki fungsi tertentu. Dalam microcontroller terdiri dari memori, processor yang dapat diprogram dengan input / output. Microcontroller merupakan sistem mikroprosesor lengkap yang menjadi satu dalam sebuah chip. Microcontroller digunakan untuk pengontrolan otomatisasi suatu produk ataupun devices. Pengontrolan alat elektronik dari jarak jauh dilakukan dengan mengendalikan serta mengontrol rumah yang terintegrasi menggunakan sistem yang terintegrasi dengan microcontroller sebagai pusat pengaturan untuk setiap perangkatnya.
Apache Apache merupakan web server yang paling banyak digunakan di seluruh dunia. Hal ini disebabkan karena Apache sangat cepat dan handal digunakan. Perangkat lunaknya bahkan merupakan open-source yang artinya gratis dan diatur oleh sebuah tim yang besar. Selain itu,
3
Apache merupakan salah satu server yang terbaik yang tersedia bagi sistem Unix yang paling banyak digunakan untuk web server. Apache mampu menyediakan daftar panjang untuk menampung layanan-layanan melebihi proses dasar dari pelayanan dokumen ke client. Ketika Apache mulai mengeksekusi, maka program server ini akan membaca informasi dari sebuah file yang berisi konfigurasi dalam menjalankan server kemudian program Apache akan menentukan paramater-parameter yang diperlukan sesuai dengan konfigurasi tersebut.
PHP PHP adalah bahasa pemrograman untuk membuat dynamic websites menjadi lebih mudah. PHP digunakan untuk menulis web scripts, bukan membuat aplikasi tunggal. PHP bersifat server side, cross-platform technology, dan bisa dikoneksikan dengan database seperti MySQL, SQL server, PostgreSQL, Oracle, dsb. PHP bersifat server side sehingga untuk dapat menjalankan PHP pada browser, kita harus meng-install web server terlebih dahulu, misalnya Apache, PHP Triad, PWS, Wammp, Xampp, dsb. PHP disimpan dalam file berekstensi .php, .php3 atau .phtml, tergantung pada pengaturan PHP itu sendiri, tetapi ekstensi file PHP adalah .php. Kode PHP menyatu dengan tag–tag HTML dalam satu file. Kode PHP diawali dengan tag . PHP mengenal 5 tipe data yaitu integer, floating point, string, array, dan object. PHP bersifat cross-platform sehingga PHP dapat berjalan dibanyak operating system, termasuk Windows, UNIX (dalam banyak variasi), dan juga Macintosh. Skrip PHP ditulis dalam satu server yang bersistem operasi satu akan berjalan normal dengan sedikit modifikasi ataupun tanpa modifikasi disistem operasi lainnya.
VPN VPN adalah singkatan Virtual Private Network, yaitu sebuah koneksi private melalui jaringan publik atau internet, virtual network berarti jaringan yang terjadi hanya bersifat virtual. Private yaitu jaringan yang terbentuk bersifat private dimana tidak semua orang bisa mengaksesnya. Data yang dikirimkan terenkripsi sehingga tetap rahasia meskipun melalui jaringan publik. Jika menggunakan VPN kita seolah-olah membuat jaringan di dalam jaringan atau biasa disebut tunnel. Tunneling yang digunakan adalah PPTP. PPTP adalah suatu protokol jaringan yang membungkus paket PPP ke dalam IP datagram untuk transmisi yang dilakukan melalui internet atau jaringan publik berbasis TCP/IP. PPTP dapat juga digunakan pada jaringan LAN-to-LAN.
Perancangan Modul Elektronik Perancangan Sistem Perangkat keras yang akan digunakan dalam Home Control System ini antara lain Creative vision mikroavr dengan microcontroller ATmega32, modul relay, webcam logitech, komputer server, motor servo, modem 3G, dan smartphone. Komputer server memainkan peranan yang sangat penting dalam keseluruhan sistem ini. Tanpa komputer server maka keseluruhan sistem tidak dapat berfungsi. Sistem harus berjalan dengan berbasis web agar dapat
4
diakses dari jarak jauh. Komputer server inilah yang menjadi pengolah web sehingga dengan adanya komputer server maka perangkat elektronik ini dapat diakses dari jarak jauh. Komputer server harus memiliki IP-Public agar dapat diakses dari jarak jauh. Oleh sebab itu, penulis menggunakan jaringan VPN agar komputer server terhubung secara jaringan lokal ke suatu perusahaan yang memiliki IP-Public. Penulis juga membuat nama alamat domain untuk komputer server di rumah dengan nama security-home.no-ip.org yang didapat dengan gratis melalui www.no-ip.org. Ketika pengguna mengakses sebuah URL dengan alamat security-home.no-ip.org maka pertama-tama pengguna mengakses IP-Public dari perusahaan tersebut kemudian diterjemahkan dengan teknologi NAT(Network Address Translation) sehingga pengguna langsung diarahkan ke port tertentu yang menunjuk ke komputer server di rumah. Jadi dengan teknologi VPN, server seakan-akan memiliki IP-Public sendiri. Data yang dikirim dari smartphone akan diterjemahkan oleh komputer server menggunakan program PHP. Lalu komputer server akan menentukan apa yang akan dikerjakan oleh modul AVR. Komunikasi dari komputer server ke modul AVR menggunakan komunikasi serial. Selain itu, komputer server juga berfungsi sebagai pengolah pendeteksi gerak dan streaming. Creative vision mikroavr dengan microcontroller ATmega32 berfungsi sebagai pengontrol dan pengolah data yang diterima dari komputer server. Data yang dikirimkan oleh server ke AVR menggunakan komunikasi serial sehingga AVR menunggu perintah dari komputer server. Setelah mendapatkan perintah, AVR akan mengeksekusinya. Modul relay berfungsi untuk menyalakan lampu rumah sesuai dengan perintah dari AVR. Tegangan yang dihasilkan oleh AVR adalah sebesar 5V, namun untuk menyalakan lampu diperlukan tegangan sebesar 220V. Oleh karena itu, relay berfungsi seperti kran air. Ketika relay diberikan tegangan 5V, maka listrik dengan tegangan 220V dialirkan ke lampu. Dengan demikian, modul relay sangat penting untuk menyalakan atau mematikan lampu. Webcam logitech berfungsi sebagai kamera pengintai. Harga webcam logitech yang tergolong murah menjadi bahan pertimbangan bagi penulis daripada kamera CCTV yang masih tergolong mahal. Webcam logitech digunakan untuk mendeteksi pergerakan dalam suatu ruangan sekaligus digunakan untuk melakukan pemantauan secara langsung (streaming). Modem 3G berfungsi untuk menyediakan koneksi internet dengan jaringan 3G. Seperti kita ketahui, jaringan 3G memiliki kecepatan akses internet yang cukup tinggi. Kecepatan akses internet yang cukup tinggi akan memungkinkan streaming dapat dilakukan dengan baik. Prinsip kerja motor servo menggunakan modulasi frekuensi yang dikenal dengan nama Pulse Width Modulation (PWM). AVR mengirimkan sinyal yang dimodulasi dengan model tertentu untuk mengatur motor servo bergerak ke arah mana, berapa derajat, dan dengan kecepatan berapa tinggi. Motor servo bekerja dengan tingkat ketelitian yang tinggi, sehingga tingkat keakuratannya dapat dijamin. Berikut ini adalah diagram blok sistem dari keseluruhan sistem yang dibuat:
5
Gambar 1. Diagram Blok Sistem
Perancangan Sistem Pengendali Elektronik Sistem Pengendali Elektronik ini berperan sebagai penerima perintah dan sekaligus pengeksekusi perintah yang didapatkan dari pengguna melalui komputer server Setelah menentukan alat elektronik yang akan diatur, maka AVR ini akan bertindak sesuai dengan yang diinginkan oleh pengguna.
Gambar 2. Skematik Rangkaian Sistem Pengendali Elektronik
6
Perancangan Perangkat Lunak Yawcam Yawcam merupakan aplikasi komputer yang memiliki banyak fungsi, seperti penyimpanan gambar, motion detection, meng-upload file ke server, dan sebagainya. Penulis menggunakan aplikasi Yawcam hanya untuk memanfaatkan fitur streaming motion detection, yaitu mendeteksi benda bergerak. Kamera yang digunakan pada proyek ini adalah webcam logitech C170. Motion detection ini bekerja dengan cara terus menerus mengecek kondisi saat ini dibandingkan dengan kondisi sesaat sebelumnya. Jadi, nilai RGB saat ini akan terus dibandingkan dengan nilai RGB saat sebelumnya. Jika diperbandingkan, maka nilai akan ditentukan dengan menggunakan sebuah standar nilai tertentu. Bila selisih nilai RGB tersebut lebih besar dari standar nilai itu, maka otomatis yawcam akan memberikan sinyal kepada webcam untuk mengambil gambar. Gambar yang sudah diambil akan disimpan dalam suatu folder. Selain itu, aplikasi yawcam ini dapat menentukan bagaimana kualitas gambar yang akan disimpan Berikut ini adalah diagram alir dari motion detector oleh yawcam:
Gambar 3 Diagram Alir Motion Detector
Halaman Web Smartphone dapat terhubung dengan komputer server di rumah, maka harus dijembatani dengan menggunakan web. Pada saat halaman web telah dibuka, pengguna harus terlebih dahulu melakukan login yang berfungsi untuk keamanan sehingga hanya pemilik rumah yang memiliki wewenang untuk mengakses dan mengatur perangkat elektronik rumahnya. Setelah selesai melakukan login, maka pengguna akan dibawa ke halaman web muka, pengguna akan mendapati beberapa menu, antara lain : Login, Home, Electricity Control, dan Motion Detection. Setiap menu memiliki fungsi yang berbeda-beda.
7
Gambar 4 Halaman Login Menu Login adalah menu yang digunakan untuk melakukan verifikasi pengguna. Hanya pengguna yang telah terdaftar yang diizinkan masuk untuk melakukan proses pemantauan keadaan rumah serta untuk melakukan proses kontrolisasi perangkat lampu di rumah. Menu login ini terintegrasi dalam pembuatan sistem keamanannya menggunakan database Mysql untuk menampung pengguna siapa saja yang dapat melihat ke dalam halaman home control system.
Gambar 5 Halaman Home Menu Home berguna untuk menampilkan halaman awal web untuk masuk ke menumenu yang ada di dalamnya. Menu ini akan terdapat di beberapa halaman web. Jadi, menu ini akan berfungsi untuk membawa pengguna sampai ke halaman paling awal.
8
Gambar 6 Halaman Electricity Control Menu Electricity Control berfungsi untuk mengetahui kondisi perangkat elektronik di rumah dan juga untuk mengatur alat-alat elektronik di rumah. Ketika menu ini diklik, pengguna akan ke halaman pengaturan alat-alat elektronik. Di saat yang bersamaan juga, perintah untuk mengambil status perangkat elektronik di rumah dikirimkan ke AVR sehingga pengguna dapat mengetahui keadaan lampu-lampu di rumah apakah sedang dalam keadaan menyala atau tidak. Pengambilan status dilakukan dalam rentang waktu yang sudah ditentukan. Setiap beberapa waktu, status akan diperbaharui. Pada skripsi ini, penulis membatasi alat-alat elektronik sebanyak 4 buah lampu dan 1 buah motor servo dalam alat yang didemonstrasikan. Oleh sebab itu, dalam halaman web ini pengguna akan menjumpai total 10 buah tombol karena masing-masing lampu akan terdiri dari 2 tombol yaitu on dan off sedangkan untuk pengontrolan motor servo terdiri dari 2 tombol masing-masing berbentuk panah ke kanan dan ke kiri. Tombol on, off, panah kanan, dan kiri berguna untuk memanggil halaman do.php yang berfungsi untuk mengirimkan data dengan format yang sudah ditentukan melalui komunikasi serial ke AVR.
Gambar 7 Halaman Motion Detected
9
Halaman Motion Detected merupakan halaman yang berfungsi untuk menampilkan gambar-gambar yang telah terdeteksi karena terjadi pergerakan di dalam ruangan yang sedang dilakukan pemantauan. Pendeteksian gambar dapat dilakukan dengan menggunakan aplikasi yawcam dengan fitur motion detection yang dimilikinya. Apabila terjadi pergerakan pada area yang dipantau oleh webcam dan perubahan gambar tersebut melebihi nilai toleransi yang ditetapkan, maka secara langsung yawcam memberikan perintah agar webcam mengambil gambar tersebut. Lalu gambar tersebut disimpan dalam satu folder. Gambar-gambar yang terdapat pada folder tersebut akan ditampilkan pada tampilan web motion detected. Selain itu halaman motion detected juga berfungsi untuk melihat kondisi ruangan langsung (streaming) melalui webcam secara jarak jauh. Webcam yang digunakan untuk memantau kondisi ruangan ini dapat digerakkan ke kanan atau ke kiri dengan menekan tombol kanan atau kiri yang terdapat di bawah tampilan streaming.
AVR Berikut ini adalah diagram alir dari program AVR.
Gambar 8 Diagram Alir Program AVR
10
IMPLEMENTASI DAN EVALUASI Implementasi untuk keseluruhan sistem dilakukan dengan memenuhi beberapa alat yang diperlukan untuk mendukung agar sistem dapat berfungsi dengan baik. Berikut ini adalah spesifikasi sistem yang diimplementasi: 1. Microcontroller AVR Atmel ATmega32. 2. Relay dengan tipe HKE HRS4-S-DC5V. 3. Smartphone yang dapat terhubung dengan koneksi 3G. 4. Komputer server dengan spesifikasi: Intel Core i5-3210M Memory DDR3 4GB Harddisk 750GB Sistem Operasi Windows 7 5. Web camera Logitech C-170. 6. Motor servo yang berfungsi untuk mengatur arah kamera. 7. Modem 3G. 8. Bahasa pemrograman C yang dikompilasi melalui program AVR Studio. 9. Aplikasi Yawcam untuk deteksi gerak dan streaming. 10. MySql sebagai database untuk menyimpan username, kata sandi, dan status lampu. 11. Program AJAX (sehingga komunikasi pengguna dan web lebih interaktif). 12. Program Apache sebagai web server.
Prosedur Operasional Sistem 1. 2. 3. 4. 5.
6.
Jalankan aplikasi XAMPP telah di-install pada komputer server. Dalam XAMPP aktifkan modul service Apache dan MySQL. Jalankan aplikasi Yawcam, lalu aktifkan fitur motion detector. Lakukan proses koneksi internet dengan menyambungkan komputer server dengan modem 3G. Aktifkan koneksi VPN dengan cara mengklik di bagian wireless pada komputer server, lalu pilih menu VPN dan hubungkan. Koneksi VPN berfungsi menghubungkan komputer server di rumah dengan jaringan yang dimiliki Perusahaan X yang memiliki IP Public. Buka aplikasi web browser dari smartphone dan masukkan alamat URL: securityhome.no-ip.org. Alamat tersebut sudah disimpan di DNS.
Uji Keandalan Sistem #Percobaan
Kondisi
#Percobaan
Kondisi
#Percobaan
Kondisi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil
Tabel 1 Uji Keandalan Sistem
11
Uji Lamanya Waktu Respon dengan 3 Jenis Internet Service Provider Percobaan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Telkomsel On Off 1,69 2,15 1,59 1,65 1,63 1,66 1,5 1,59 2,03 1,93 1,68 1,58 1,7 1,7 1,56 1,62 1,66 1,76 1,55 2,1
XL On 3,67 4,22 2,91 2,78 2,35 3,62 2,25 5,13 1,97 4,65
Indosat Off 3,56 2,09 2,75 1,98 2,03 2,18 3,19 2,25 2,15 3,5
On 3,2 3,63 2,81 4,22 2,75 4,44 2,59 4,54 3,06 3,27
Off 2 3,78 3,09 4,22 2,75 1,78 3,0 1,65 1,91 2,8
Tabel 2 Uji Waktu Respon
Uji Waktu Respon Motion Detector #Gambar
Interval Gambar Motion Detector (s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 1,1 1,2 1 0,9 1,15 1,07 0,89 0,95 1,17
Tabel 3 Uji Waktu Respon Motion Detector
PENUTUP Dari hasil penelitian ini didapat beberapa kesimpulan. Pertama, bahwa Jaringan internet pada suatu wilayah sangat menentukan apakah Home Control System dapat berespon dengan baik atau tidak dan cepat atau lambat. Kemudian, Home Control System yang berbasis web ini dapat diakses tidak hanya dalam cakupan wilayah yang dekat saja, melainkan dapat juga diakses dengan jarak antarkota, antarnegara, dan bahkan antarbenua, dengan syarat wilayah tersebut memiliki akses ke jaringan internet. Ketiga, Home Control System hanya dapat diakses melalui jaringan internet jika web servernya memiliki IP Public. IP Public ini menghabiskan biaya yang tidaklah murah. Hal ini dapat disiasati dengan memanfaatkan teknologi NAT (Network Address Translation) yang dibagikan ke web server dengan jalur VPN (Virtual Private Network).
Penggunaan Home Control System tidak tergantung oleh jarak antara keberadaan pengguna dengan rumah yang dikontrol, melainkan tergantung dari kecepatan, provider jaringan internet, dan jalur traffic internet yang digunakan oleh pengguna.
12
DAFTAR PUSTAKA Dara-Abrams, B., Dara-Abrams, D., Peace, T., White, B. (2001). Supporting Web Servers. New Jersey: Prentice-Hall, Inc. Net, S. (1995). The Internet Unleashed. (Second Edition). Indianapolis: Sams.net Publishing McClure, W. B., Cate,S., Glavich,P., Shoemaker, C. (2006). Beginning Ajax with ASP.NET. Indianapolis: Wiley Publishing. Zamshed Iqbal Chowdhury, Masudul Haider Imtiaz. (2011). Design and Implementation of Pyroelectric Infrared Sensor Based Security System Using Microcontroller. Department of Applied Physics, Electronics & Communication Engineering, University of Dhaka, Bangladesh. Inderpreet Kaur. (2010). Microcontroller Based Home Automation System With Security. Rayat and Bahra Institute of Engineering and Bio-technology, Mohali, India.
RIWAYAT PENULIS Erwin Hendra lahir di kota Jambi pada 26 Juni 1991. Penulis menamatkan pendidikan terakhir S1 di Universitas Bina Nusantara dalam bidang Sistem Komputer pada 2013.
Jerry Susanto Kartadjaja lahir di kota Cirebon pada 17 November 1991. Penulis menamatkan pendidikan terakhir S1 di Universitas Bina Nusantara dalam bidang Sistem Komputer pada 2013.
