Prosiding Seminar Nasional Keteknikan 2014 8 -9 Desember 2014
Pemanfaatan Jaringan GPRS untuk Sistem Pemantauan Jarak Jauh Sensor Koordinat Posisi Patok Perbatasan 1)
2)
3)
Octa Heriana , Arief Nur Rahman , Pamungkas Daud 1) Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi LIPI Kampus LIPI Gd. 20 Lt. 4 Jl. Sangkuriang Bandung – INDONESIA Telp. 022 2504660 Fax. 022 2504659 Email:
[email protected] 2) Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi LIPI Kampus LIPI Gd. 20 Lt. 4 Jl. Sangkuriang Bandung – INDONESIA Telp. 022 2504660 Fax. 022 2504659 Email:
[email protected] 3) Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi LIPI Kampus LIPI Gd. 20 Lt. 4 Jl. Sangkuriang Bandung – INDONESIA Telp. 022 2504660 Fax. 022 2504659 Email:
[email protected]
Abstrak Penelitian pada makalah ini merupakan aplikasi dari pemanfaatan jaringan tersedia GPRS untuk otomatisasi pemantauan jarak jauh terhadap perubahan posisi suatu patok perbatasan. Penelitian didesain dengan penggunaan modul SIM908 sebagai sistem sensor posisi GPS yang telah dilengkapi dengan fitur komunikasi data melalui jaringan GPRS. Sistem kontrol yang digunakan untuk pengolahan data dan proses komunikasi data menggunakan mikrokontroler ATMega328 yang terdapat pada modul Arduino. Proses kerja dari sistem ini adalah data koordinat ditangkap melalui modul GPS, kemudian disimpan dalam memori mikrokontroler berupa variable. Setelah data tersimpan dalam variable, kemudian dikirimkan melalui jaringan GPRS dengan format http. Server sebagai sisi penerima berfungsi sebagai penyimpan data dalam database, dan kemudian menampilkan informasi posisi patok di halaman web. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah prototipe patok perbatasan yang telah dilengkapi dengan GPS yang dapat mengirimkan informasi posisi secara real time ke bagian server. Kehandalan sistem ini adalah penggunaan solar cell sebagai perangkat yang dapat melakukan recharging terhadap power supply sistem. Selain itu informasi posisi patok dapat diamati secara jarak jauh dengan mengakses halaman web terkait melalui jaringan internet. Kata Kunci: GPRS, Posisi, Patok Perbatasan, GPS 1. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi komunikasi yang sangat cepat, semakin memudahkan setiap perangkat telekomunikasi untuk dapat mengakses perangkat lainnya secara real time, meskipun keduanya terletak pada posisi yang berjauhan. Teknologi komunikasi jarak jauh tanpa media kabel dikenal dengan sebutan komunikas nirkabel (wireless). Teknologi ini semakin berkembang dalam aplikasinya di berbagai bidang dan kehidupan sehari-hari. Salah satu teknologi komunikasi nirkabel yang handal untuk melakukan komunikasi data adalah dengan memanfaatkan GPRS (General Packet Radio Service) [1], yang memiliki fungsional seperti diagram arsitektur pada Gambar 1.
Gambar 1: Diagram arsitektur GPRS (Sumber: GSM, GPRS, and Edge Performance Evolution Towards 3G/UMTS, 2003)
Adapun beberapa keunggulan komunikasi data melalui jaringan GPRS adalah [1]: - Memiliki kemampuan akses terhadap jaringan dengan waktu yang singkat. - User dapat mengakses jaringan data publik
26
Prosiding Seminar Nasional Keteknikan 2014 8 -9 Desember 2014 secara langsung menggunakan alamat protokol standar. - Kehandalan dan reliabilitas akses data pada jaringan komunikasi sangat baik. GPS atau Global Positioning System adalah jaringan satelit yang mengorbit yang mengirimkan rincian posisi secara tepat dari ruang angkasa terhadap bumi. Sinyal yang diperoleh oleh penerima GPS, seperti alat navigasi dan digunakan juga untuk menghitung posisi, kecepatan dan waktu secara tepat terhadap lokasi suatu objek [2]. Keunggulan GPS sebagai sensor posisi adalah karena ketersediaan data yang bersifat kontinyu, dikarenakan adanya dukungan dari komunikasi satelit. Mikrokontroler Arduino merupakan versi modul mikrokontroler yang low cost dan mudah didapatkan sebagai produk yang sangat banyak digunakan untuk keperluan perancangan dan pengembangan robotik, pengolahan sensor hingga pembuatan prototipe alat-alat industri. Adapun fitur unik yang dimiliki oleh mikrokontroler sebagai mini prosesor adalah: - Mudah untuk diprogram ulang. - Sistem yang sederhana dengan fitur yang kompleks. - Bahasa pemrograman yang cukup mudah untuk dipelajari. Penelitian sebelumnya yang pernah dilakukan yaitu pemanfaatan jaringan GPRS untuk pengiriman paket data dari suatu perangkat data logger ke server [3]. Merujuk kinerja sistem pada penelitian tersebut, maka dibuat suatu sistem yang memanfaatkan jaringan GPRS untuk pengiriman data informasi posisi objek berbasis sensor GPS yang dapat digunakan untuk monitoring batas-batas wilayah berbentuk patok. 2. PERANCANGAN Hardware Perancangan sistem pemantauan jarak jauh sensor koordinat posisi patok perbatasan terdiri dari beberapa modul hardware yang terdiri dari: Modul GPS, sebagai sensor posisi dengan memanfaatkan informasi posisi terhadap satelit. Modul GPS yang dipakai pada penelitian ini menggunakan SIM908 yang telah dilengkapi dengan fasilitas komunikasi data melalui GPRS [4]. Modul GPRS, digunakan sebagai media untuk melakukan komunikasi data terhadap stasiun pengamatan. Adapun bentuk fisik dari modul GPS GPRS SIM908 ditunjukkan pada Gambar 2 berikut.
Gambar 2: Modul GPS yang memiliki fitur komunikasi data GPRS SIM908
Modul power supply, sebagai penyimpan daya untuk mengoperasikan alat secara keseluruhan. Power supply yang digunakan pada penelitin ini adalah baterai kering 12 volt. Modul voltage regulator sebagai pengkondisi tegangan input yang digunakan untuk mengaktikan masing-masing modul. Casing, dibuat sebagai konstruksi patok dan tempat sekaligus menjadi tempat dan pelindung komponen sistem dari pengaruh perubahan cuaca. Mikrokontroler, sebagai pengolah data dan mengerjakan berbagai proses kerja dari sistem patok. Mikrokontroler yang digunakan berupa modul Arduino Uno, yang didukung oleh mikrokontroler ATMega328 dengan fasilitas port serial dan in system self programmable memory sebesar 32 KByte [5]. Modul Arduino Uno ditunjukkan pada Gambar 3 berikut ini.
Gambar 3: Modul arduino ATMega328
Solar cell, yang berperan sebagai perangkat untuk proses recharging baterai. Battery control unit, untuk pengontrol proses pengisian baterai saat charging sebagai proteksi dari proses over charging.
Perancangan jalur instalasi setiap modul berdasarkan sistem yang hendak dibuat, ditunjukkan pada Gambar 4 dibawah ini.
27
Prosiding Seminar Nasional Keteknikan 2014 8 -9 Desember 2014 diputus, untuk keperluan proses inialisasi fungsi GPRS. Kemudian, ketika fungsi komunikasi GPRS telah aktif, variable data dikirimkan ke alamat; http://nbpsys.info/SimpanPost.php. Selesai data terkirim, maka program akan melakukan pengulangan fungsi dengan diawali inisial jalur komunikasi GPS diaktifkan kembali, dan jalur data GPRS diputus. Diagram alir fungsi umum digambarkan pada Gambar 5. Proses fungsi pembacaan data GPS ditunjukkan pada Gambar 6. Proses diawali dengan pembacaan ID untuk menyeleksi bahwa hanya data yang mengandung informasi GPS saja yang akan dibaca. Apabila telah terdeteksi bahwa data yang masuk merupakan data GPS (ditandai dengan header $GPGLL), maka program akan melakukan pembacaan data. Proses ini akan berulang sehingga proses pada program mengerjakan fungsi yang lainnya.
Gambar 4: Diagram instalasi
Software Selain hardware, sistem yang dibuat pada penelitian ini mengembangkan software untuk mendukung kinerja sistem agar dapat berfungsi sesuai dengan perencanaan.
Gambar 6: Diagram alir proses pembacaan data GPS
Gambar 5: Diagram alir sistem pengiriman data GPS ke server
Desain umum software pada penelitian ini adalah mengontrol fungsi modul GPS untuk aktif, kemudian data yang diperoleh dari modul penerima ini disimpan dalam variable. Setelah data tersimpan, maka jalur penerima GPS
Data GPS yang telah terbaca, kemudian disimpan dalam sebuah variable dengan tipe data String, untuk dikirimkan melalui jaringan GPRS dengan format protokol http. Proses pengiriman data dengan format http ditunjukkan pada Gambar 7. Diawali dengan proses setting untuk get bearer, kemudian dilanjutkan dengan setting apn (apn yang dipakai berdasarkan provider jaringan data yang digunakan). Kemudian open bear, query bearer, dan dilakukan inialisasi untuk pengiriman data dengan http. Setelah jaringan data siap, maka dilanjutkan dengan pengiriman data, dan diakhiri dengan proses close bearer. Secara diagram, proses pengiriman data dengan format http ditunjukkan pada Gambar 7 berikut.
28
Prosiding Seminar Nasional Keteknikan 2014 8 -9 Desember 2014 posisi koordinat patok secara online diakses dari halaman nbpsys.info/home. Tampilan halaman web tersebut ditunjukkan pada Gambar 9 berikut ini.
Gambar 7: Diagram alir proses pengiriman data dengan format http
Software yang telah selesai dibangun dan dimasukkan ke dalam sistem mikrokontroler ATMega328 pada modul arduino, kemudian diujicobakan pada sistem yang telah terintegrasi secara keseluruhan. Untuk mengtahui kinerja sistem, maka langkah selanjutnya yang dikerjakan adalah melakukan monitoring data dan pengujian sistem. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Sistem yang telah terintegrasi secara keseluruhan, kemudian diujicoba dan dilakukan pengujian terhadap kebenaran data yang dibaca dan dikirimkan. Bentuk fisik dari hasil penelitian ini adalah berupa prototipe patok yang dilengkapi dengan solar cell dan berupa halaman web sebagai penyimpan data dalam database dan tampilan. Adapun patok yang dibuat tertampil pada Gambar 8 di bawah ini.
Gambar 9: Halaman web penampil data patok (nbpsys.info/home)
Pengujian sistem dilakukan dari sisi pembacaan data dan pengolahan data di modul arduino. Data GPS yang diterima dinyatakan benar apabila data tersebut memiliki header sesuai dengan standar NMEA 0183 untuk data GPS [6]. Data NMEA untuk GPS diawali dengan header $GPGLL. Pengujian dilakukan dengan cara memberikan input dari arduino ke komputer dengan bantuan software serial hyperterminal. Hasil pengujian bagian input ditampilkan pada Gambar 10 berikut.
Gambar 10: Tampilan data yang diterima dari modul GPS SIM908 melalui hyperterminal
Gambar 8: Konstruksi patok yang telah dilengkapi panel surya
Adapun halaman web untuk penampil data
Pengujian selanjutnya dilakukan dari sisi penerima bagian server. Data yang dikirimkan terhadap server di http://nbpsys.info/ SimpanPost.php tersimpan secara berurutan sesuai dengan penanda waktu dan tanggal pada data base. Hasil data yang diterima oleh server akan disimpan secara kontinyu untuk keperluan ditampilkan pada display pada halaman web nbpsys.info/home. Gambar 11 berikut ini
29
Prosiding Seminar Nasional Keteknikan 2014 8 -9 Desember 2014 menunjukkan bahwa data yang terkirim dari alat dan diterima oleh server berhasil dan tersimpan berurutan pada database.
berbasis GPS secara jarak jauh. 3. Kehandalan sistem ini yaitu penggunaan solar cell sebagai perangkat recharging untuk power supply, sehingga tidak memerlukan sumber daya listrik dari jalur listrik PLN. 4. Pemantauan pergeseran patok dapat diamati dimana saja dengan mengakses halaman web melalui jaringan internet.
DAFTAR REFERENSI [1]
[2] [3]
Gambar 11: Data GPS yang diterima di server
4. KESIMPULAN Penelitian sistem pemantauan jarak jauh sensor koordinat posisi patok perbatasan dengan memanfaatkan jaringan GPRS merupakan penelitian yang menghasilkan prototipe. Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah: 1. Suatu patok perbatasan dapat diintegrasi dengan GPS agar bisa dimonitor perubahan posisinya. 2. Melalui pemanfaatan jaringan GPRS dapat dibuat suatu sistem monitoring patok
[4] [5]
[6]
T. Halonen, J. Romero, J. Melero, GSM, GPRS, and Edge Performance Evolution Towards 3G/UMTS, Chichester, John Wiley & Sons Ltd, 2003. “What is GPS?”, http://www.mio.com/technology-what-isgps.htm (diakses 4 November 2014), 2014. D. Munandar, O. Mahendra, D. Syamsi, "Data Logger Application Development Using Microcontroller Atmega 128 For A Web-Based Gprs Communication", The 6th International Conference on Information & Communication Technology and Systems, vol. 4, 2010, hal. 27 – 32. SIM908 Datasheet, “SIM908”, http://wm.sim.com/producten.aspx?id=1024 (diakses 11 November 2014), 2014. AVR ATMega328 Datasheet, “Atmel 8-bit Microcontroller with 4/8/16/32Kbytes In System Programmable Flash”, Atmel Corporation, 2012. NMEA Standard, “NMEA 0183 Standard For Interfacing Marine Electronic Devices Version 3.01”, Copyright NMEA, 2002.
30