PENGEMBANGAN MINI WEB SERVER RASPBERRY PI UNTUK SISTEM PEMANTAUAN SUHU DAN KELEMBABAN REAL TIME BERBASIS ZIGBEE (Skripsi)
HAJAR ALI MAHFUDHI (1115031043)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2017
ABSTRACT
RASPBERRY PI MINI WEB SERVER FOR ZIGBEE REAL TIME TEMPERATURE AND HUMIDITY MONITORING SYSTEM By HAJAR ALI MAHFUDHI
Temperature and humidity conditions are important for the performance of a device for handling when significant changes occur. Therefore the data have to be showed in real time. It is necessary to develop a mini web server using Raspberry Pi for ZigBee-based temperature and humidity monitoring system. The server is used to save data and display it to the website that can be accessed easily. The system was designed by using Waterfall method: requirment analisis, design, implementation, testing, monitoring and reporting. The Wireless Sensor Network is created, following by database to save temperature and humidity data that is monitored, and website to display the data. The next stage is conducing testing and monitoring of Raspberry Pi performance when operating as a server. Based on testing and monitoring performance, it showed that the server is able to save and also display the temperature and humidity data in real time. Raspberry Pi performance shows its capability as a mini web server for monitoring temperature and humidity. Keywords: Wireless Sensor Network, humidity, Raspberry Pi, server, temperature
ABSTRAK
PENGEMBANGAN MINI WEB SERVER RASPBERRY PI UNTUK SISTEM PEMANTAUAN SUHU DAN KELEMBABAN REAL TIME BERBASIS ZIGBEE Oleh HAJAR ALI MAHFUDHI
Keadaan suhu dan kelembaban penting untuk kinerja suatu perangkat agar dapat dilakukan penanganan ketika terjadi perubahan yang signifikan. Oleh karena itu data tersebut harus cepat tersampaikan secara real time. Maka dari itu perlu dikembangkan sebuah mini web server menggunakan Raspberry Pi untuk sistem pemantauan suhu dan kelembaban berbasis ZigBee. Server digunakan untuk menyimpan data dan menampilkannya ke website yang dapat diakses dengan mudah. Perancangan server menggunakan metode Waterfall dengan beberapa tahapan yaitu: Studi Literatur, Analisa Kebutuhan, Perancangan, Penerapan, Pengujian, Pemantauan dan Pelaporan. Dibuat server untuk Jaringan Sensor Nirkabel dengan menggunakan Raspberry Pi, dibuat database untuk menyimpan data suhu dan kelembaban yang dipantau, dan tampilan website untuk menyajikan data tersebut. Dilakukan pengujian dan pemantauan terhadap performa Raspberry Pi saat beroperasi sebagai server. Dari pengujian dan pemantauan yang dilakukan terhadap server yang dibuat, server ini dapat menyimpan dan juga menampilkan data suhu dan kelembaban secara real time. Performa Raspberry Pi menunjukkan kelayakannya sebagai mini web server untuk pemantauan suhu dan kelembaban. Kata kunci : jaringan sensor nirkabel, kelembaban, Raspberry Pi, server, suhu.
PENGEMBANGAN MINI WEB SERVER RASPBERRY PI UNTUK SISTEM PEMANTAUAN SUHU DAN KELEMBABAN REAL TIME BERBASIS ZIGBEE
Oleh
HAJAR ALI MAHFUDHI Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK Pada
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG 2017
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di desa Tanjung Harapan, kecamatan Seputih Banyak, Lampung Tengah pada tanggal 30 November 1991, sebagai anak keempat dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Suyono (alm) dan Ibu Murdiati.
Penulis pertama kali mengenyam pendidikan di TK Aisiyah Seputih Banyak. Kemudian melanjutkan ke tingkat sekolah dasar di SD Negeri 1 Seputih Banyak, lulus pada tahun 2003. Kemudian melanjukakn ke Mts Al-Muhsin Metro, lulus pada tahun 2006. Kemudian melanjutkan ke Sekolah Menengah Atas Al-Kautsar Bandar Lampung, lulus pada tahun 2010. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan ke jenjang perguruan tinggi di Universitas Lampung pada tahun 2011 melalui
jalur
SNMPTN.
Setelah
menginjak
semester
kelima,
penulis
memfokuskan diri pada konsentrasi Sistem Isyarat Elektronika (SIE). Selama menjadi mahasiswa, penulis menyandang jabatan sebagai asisten praktikum Dasar Sistem Kendali dan praktikum Sistem Kendali.
Penulis aktif dalam kegiatan lambaga organisasi di Lingkungan Jurusan Teknik Elektro yaitu Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (Himatro). Pada periode 2012-2013 penulis aktif sebagai anggota di Departemen Kerohanian dan pada periode 2013-2014 penulis menjabat sebagai anggota di Departemen Sosial dan Ekonomi. Pada tahun 2014, penulis melaksanakan Kerja Praktik (KP) di PT Sumber Indahperkasa selama satu bulan. Penulis menyelesaikan Kerja Praktik dengan menulis sebuah laporan berjudul : “Sistem Proteksi Pada Filter Press Menggunakan Sensor Proximity Sebagai Limit Switch Pada Area Refenery Dan Fraksinasi PT Sumber Indahperkasa Lampung Selatan”.
PERSEMBAHAN Skripsi ini Ananda persembahkan kepada :
Ayahanda dan Ibunda
Suyono (Alm) dan Murdiati
Kakak-kakakku
Fitri Yanti, Ari Astuti dan M Ridwan Abdullah
MOTTO "Dan janganlah kamu berputus asa dari rahmat Allah" (Q.S. Yusuf : 87)
“Barang siapa bersungguh-sungguh maka dia akan mendapatkannya dan barang siapa yang bersabar maka dia akan beruntung” (kata mutiara)
SANWACANA
Segala puji kita sanjungkan hanya kepada Allah SWT. Kepada-Nya kita memohon pertolongan, ampunan, dan petunjuk. Kepada-Nya kita berlindung dari segala kejahatan diri kita dan keburukan perbuatan kita. Barang siapa diberi petunjuk oleh Allah, niscaya tidak akan ada yang mampu menyesatkannya, dan barangsiapa yang disesatkan-Nya maka tidak akan ada yang mampu untuk memberinya petunjuk. Aku bersaksi bahwa tiada Tuhan selain Allah, dan aku bersaksi bahwa Muhammad adalah hamba dan Rasul-Nya. Skripsi yang berjudul “Pengembangan Mini Web Server Raspberry Pi Untuk Sistem Pemantauan Suhu Dan Kelembaban Real Time Berbasis ZigBee” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung. Dalam masa perkuliahan dan penelitian, penulis mendapat banyak hal baik berupa dukungan, semangat, motivasi dan banyak hal yang lainya. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Kedua orang tua penulis, Bapak Suyono (alm) dan Ibu Murdiati tercinta yang tidak pernah berhenti memberikan doa, dukungan, dan kasih sayang tiada batas akhir dan semoga Beliau selalu dalam lindungan Allah SWT. 2. Mbak yanti, Mbak Ari, Mas Iwan dan keluarga besar yang selalu memberikan dukungan kepada penulis.
3. Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung. 4. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.Sc. selaku kepala Jurusan Teknik Elektro fakultas Teknik Universitas Lampung. 5. Bapak Dr. Eng. Helmy Fitriawan, S.T., M.Sc. selaku dosen pembimbing utama, atas segala bimbingan, arahan, masukan, serta waktu yang telah diberikan pada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6. Bapak Meizano Ardhi Muhammad, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing pendamping, atas segala bimbingan, arahan, masukan, serta waktu yang telah diberikan pada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Bapak F. X. Arinto Setyawan, S.T.,M.T., selaku dosen penguji utama dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 8. Bapak Dr. Lukmanul Hakim, S.T.,M.Sc., selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan motivasi dan nasehat. 9. Bapak serta Ibu dosen Jurusan Teknik Elektro atas didikannya, bimbingan dan arahan yang telah diberikan. 10. Mbak Ning dan jajaran staff Jurusan Teknik Elektro. 11. Keluarga Elevengineer Adit P, Adit H, Adit R, Agi, Alex, Alin, Anang, Andi Andre, Anida, Apriwan, Arief (alm), Arosiq, Choi, Darma, Deden, Denny, Dirya, Iyon, Edi, Eliza, Fanny, Fadil, Faris, Ramos, Frian, Frisky, Gusmau, Grienda, Habib, Hajri, Imam, Made, Yazir, Havif, Mariyo, Farid, Abidin, Fikri, Najib, Gata, Nur, Rina, Oka, Pras, Petrus, Randi, Rani, Rei, Jani, Restu, Reza, Renold, Richard, Penceng, Sigit, Subas, Vina, Yere, Yoga, Yunita,
Ucup atas dukungan, cerita dan kebersamaan dalam susah maupun senang. Kekeluargaan kita tidak akan terputus sampai kapanpun. 12. Rekan-rekan asisten lab komputer (Farisy, Randi, Najib, Fadil, Kak Ir). 13. Keluarga besar Teknik Elekto yang luar biasa. 14. Himpunan
Mahasiswa
Teknik
Elektro
(Himatro)
atas
pengalaman,
pembelajaran dan segala rasa yang lahir yang tidak akan pernah terlupakan. 15. Semua pihak yang tidak disebut satu per satu yang telah membantu serta mendukung dari awal kuliah sampai terselesaikannya Tugas Akhir ini. Penulis meminta maaf atas segala kesalahan dan ketidaksempurnaan dalam penulisan Tugas Akhir ini. Kritik dan saran yang membangun penulis harapkan demi kemajuan dan kebaikan dimasa mendatang. Semoga Allah SWT membalas semua kebaikan semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
Bandar Lampung,
April 2017
Penulis,
Hajar Ali Mahfudhi 1115031043
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI
............................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
xvi
DAFTAR TABEL ......................................................................................
xviii
I.
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .................................................................................
1
1.2 Tujuan Penelitian .............................................................................
3
1.3 Manfaat Penelitian ...........................................................................
3
1.4 Rumusan Masalah ............................................................................
3
1.5 Batasan Masalah................................................................................
4
1.6 Sistematika Penulisan ......................................................................
4
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sistem Pemantauan ...........................................................................
6
2.2 Raspberry Pi .....................................................................................
6
2.3 Web Server .......................................................................................
7
2.3.1 PHP ........................................................................................
9
2.3.2 MySQL ...................................................................................
9
2.4 Zigbee ...............................................................................................
10
2.5 Jaringan Sensor Nirkabel ..................................................................
13
2.5.1 Komponen Jaringan Senso Nirkabel .......................................
13
2.5.2 Aplikasi Jaringan Sensor Nirkabel .........................................
14
xiv
2.6 Rekayasa Perangkat Lunak ...............................................................
15
2.6.1 Model Rekayasa Perangkat Lunak Waterfall..........................
15
2.7 Spesifikasi JSN .................................................................................
17
III. METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat ...........................................................................
20
3.2 Alat dan Bahan .................................................................................
20
3.3 Tahap Penelitian ................................................................................
21
3.4.1 Studi literatur ..........................................................................
22
3.4.2 Analisa Kebutuhan .................................................................
23
3.4.3 Perancangan Sistem ................................................................
23
3.4.4 Penerapan ...............................................................................
24
3.4.5 Pengujian ................................................................................
24
3.4.6 Pemantauan dan Pelaporan ....................................................
25
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Perancangan ......................................................................................
26
4.1.1 Perancangan Perangkat Keras .................................................
26
4.1.2 Perancangan Perangkat Lunak ................................................
27
4.2 Penerapan ..........................................................................................
28
4.2.1 Penerapan Perangkat Keras .....................................................
29
4.2.2 Penerapan Perangkat Lunak ....................................................
30
4.2.2.1 Pemasangan OS (Operating System) pada Raspberry Pi .
30
4.2.2.2 Pemasangan Web Server ..................................................
31
4.2.2.3 Pembuatan Program Pembacaan Data dari Serial Port dan
4.3
Menyimpannya dalam Database..............................................
31
4.2.2.4 Pembuatan Tampilan Web Pemantauan ...........................
34
Pengujian .........................................................................................
35
4.3.1 Pengujian Perangkat Keras ....................................................
35
4.3.2 Pengujian Perangkat Lunak ...................................................
36
4.3.3 Pengujian Performa Raspberry Pi .........................................
38
xv
V. SIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan ......................................................................................
43
5.2
Saran ................................................................................................
44
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
2.1 Logo Raspberry Pi ..................................................................................
7
2.2 Raspberry Pi Model B+............................................................................
7
2.3 Arsitektiur stack ZigBee .........................................................................
12
2.4 Komponen dasar JSN ..............................................................................
13
2.5 Model waterfall ......................................................................................
16
3.1 Tahap penelitian ......................................................................................
22
3.2 Diagram blok sistem ..............................................................................
24
4.1 Komponen perangkat keras ......................................................................
26
4.2 Diagram alir perangkat lunak ...................................................................
28
4.3 Raspberry Pi .............................................................................................
29
4.4 Konfigurasi file /etc/dhcpcd.conf .............................................................
30
4.5 Hasil ls /dev/tty* ......................................................................................
32
4.6 Hasil ls /dev/tty* setelah nodal sensor terhubung ....................................
32
4.7 File data.py...............................................................................................
33
4.8 Struktur tabel rekam .................................................................................
33
4.9 Tampilan web pemantauan .......................................................................
35
xiv
4.10 Tes ping ke Raspberry Pi .......................................................................
36
4.11 Halaman admin MySQL ........................................................................
37
4.12 Tabel database rekam ............................................................................
37
4.13 Grafik temperatur CPU yang dipantau pada tanggal 2 Februari 2017 pukul 18:25 hingga tanggal 3 Februari 2017 pukul 18:23 ......................
38
4.14 Grafik penggunaan CPU yang dipantau pada tanggal 2 Februari 2017 pukul 18:25 hingga tanggal 3 Februari 2017 pukul 18:23 ......................
39
4.15 Grafik persentase DISK yang dipantau pada tanggal 2 Februari 2017 pukul 18:25 hingga tanggal 3 Februari 2017 pukul 18:23 ......................
40
4.16 Grafik penggunaan RAM yang dipantau pada tanggal 2 Februari 2017 pukul 18:25 hingga tanggal 3 Februari 2017 pukul 18:23 ......................
41
4.17 Perintah pembersihan cache memory.....................................................
41
4.18 Grafik penggunaan RAM yang dipantau pada tanggal 4 April 2017 pukul 11:40 hingga tanggal 5 April 2017 pukul 12:20 ...........................
42
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
3.1 Alat dan Bahan .......................................................................................
20
I. PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Dalam kegiatan sehari-hari keadaan lingkungan sekitar berpengaruh terhadap apa yang harus dilakukan selanjutnya. Khususnya suhu dan kelembaban suatu tempat, seperti ruangan pembangkit listrik. Dimana suhu dan kelembaban pada ruangan pembangkit listrik sangatlah penting untuk kinerja dari pembangkit tersebut dan apa yang harus dilakukan terhadapnya. Dan data suhu dan kelembaban dari ruangan pembangkit listrik harus cepat tersampaikan agar segera dilakukan penanganan ketika terdapat perubahan yang signifikan.
Data yang didapat dari pemantauan harus cepat tersaji dan juga mudah untuk mengaksesnya dimanapun dan kapanpun. Maka dari itu solusinya adalah membuat web server untuk menyimpan data dan menampilkannya ke website yang dapat diakses dengan mudah. Sehingga ketika seseorang ingin melihat kondisi saat ini, dia dapat mengaksesnya melalui website dengan perangkat yang terkoneksi ke jaringan. Pada pembuatan web server ini digunakan Raspberry Pi model B+ karena melihat spesifikasinya sudah cukup memenuhi untuk dijadikan sebuah web server dan dengan biaya yang rendah.
Perkembangan jaringan sensor mempunyai potensi yang sangat besar dalam upaya untuk mengetahui informasi dari lingkungan. Jaringan sensor sendiri telah
2
berkembang dengan cepat karena memberikan solusi dengan biaya rendah yang merupakan tantangan bagi para pengembangnya. Berdasarkan hal tersebut maka dikembangakan mini web server untuk mengolah data yang dibaca oleh jaringan sensor nirkabel. Sehingga user dapat mengakses data sensor dari tempat manapun dan kapanpun melalui mini web server yang dibuat. Teknologi Raspberry Pi menawarkan sebuah perangkat dengan biaya yang rendah dan juga dapat beroperasi terus menerus sebagai server.
Pada penelitian sebelumnya yaitu pada tahun 2014 oleh Danny Mausa dengan judul penelitian “Rancang Bangun Jaringan Sensor Nirkabel Berbasis ZigBee Untuk Pemantauan Suhu Dan Kelembaban”. Bahwa penelitian tersebut untuk mendapatkan data suhu dan kelembaban dari sensor user harus berada di komputer yang terintegrasi saja.
Sehingga pada penelitian kali ini dikembangkan sebuah mini web server menggunakan Raspberry Pi untuk sistem pemantauan suhu dan kelembaban berbasis ZigBee. Dimana pada rancangannya digunakan alat pada penelitian sebelumnya yaitu jaringan sensor nirkabel untuk pemantauan suhu dan kelembaban yang berbasis ZigBee. Penggunaan Raspberry Pi B+ disini sebagai web server untuk menerima data dari jaringan sensor nirkabel tersebut.
3
1.2
Tujuan Penelitian
Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Mengembangkan mini web server pemantauan suhu dan kelembaban menggunakan teknologi Raspberry Pi yang terintegrasi dengan jaringan sensor nirkabel berbasis ZigBee secara aktual. 2. Menampilkan data yang didapat dari sensor nirkabel ke website secara aktual. 3. Menilai kelayakan Raspberry Pi sebagai web server pemantauan suhu dan kelembaban.
1.3
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penilitian ini adalah: 1. Mendapatkan data pengecekan suhu dan kelembaban di suatu lokasi dari manapun dan kapanpun dengan mudah. 2. Mengefisiensikan waktu pemantauan suhu dan kelembaban. 3. Memperoleh data untuk dapat digunakan sebagai bahan penelitian.
1.4
Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana membangun sebuah sistem pemantauan suhu dan kelembaban secara aktual dengan mini web server menggunakan teknologi Raspberry Pi yang terintegrasi dengan jaringan sensor nirkabel suhu dan kelembaban berbasis ZigBee.
4
1.5
Batasan Masalah
Pada penelitian ini memfokuskan pada pembuatan mini web server untuk pemantauan suhu dan kelembaban menggunakan teknologi Raspberry Pi dan tidak membahas secara terperinci perancangan jaringan sensor nirkabel yang digunakan.
1.6
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Memuat latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA Membahas tentang teori-teori dasar yang mendukung penelitian ini, seperti Raspberry Pi, pengertian web server, database, serta sistem dari JSN yang digunakan pada penelitian ini.
BAB III METODE PENELITIAN Memuat langkah-langkah penelitian yang dilakukan diantaranya waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan, perancangan alat, pembuatan alat, dan pengujian alat.
5
BAB IV HASIL DAN ANALISIS Membahas tentang pengujian dan analisis terhadap kinerja rangkaian yang telah dirancang.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Memuat tentang kesimpulan dan saran tentang penelitian yang telah dilakukan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Sistem Pemantauan
Sistem adalah suatu kesatuan yang terdiri dari beberapa komponen atau subsistem untuk mencapai tujuan yang sama. Sedangkan, pemantauan atau monitoring adalah proses mengumpulkan dan menganalisa informasi berdasarkan indikator yang telah ditetapkan secara sistematis dan kontinyu [1]. Jadi, sistem pemantauan atau monitoring dapat didefinisikan sebagai suatu kesatuan yang terdiri dari beberapa komponen atau subsistem untuk melakukan proses mengumpulkan dan menganalisa informasi berdasarkan indikator yang telah ditetapkan secara sistematis dan kontinyu.
2.2
Raspberry Pi
Raspberry Pi adalah komputer berukuran kartu kredit yang dikembangkan di Inggris oleh Yayasan Raspberry Pi dengan tujuan untuk mempromosikan pengajaran ilmu pengetahuan dasar komputer di sekolah. Raspberry Pi diproduksi melalui lisensi manufaktur yang berkaitan dengan elemen 14/Premier Farnell dan RS komponen. Raspberry Pi memiliki logo seperti pada Gambar 2.1 [2] berikut ini:
7
Gambar 2.1. Logo Raspberry Pi Raspberry Pi memiliki system on chip Vroadcom bcm2835 dengan processor ARM1176JZF-S 700 MHz. Pada Raspberry Pi ini dapat dipasang sistem operasi yang didukung dengan teknologi ARM seperti RaspbianOS, Arch Linux. Raspberry Pi model B+ dapat dilihat pada Gambar 2.2 [2] berikut ini:
Gambar 2.2. Raspberry Pi model B+ Berikut ini adalah spesifikasi Raspberry Pi B+ [2]:
Chip
Core arsitektur : ARM11
CPU
: 700 MHz Low Power ARM1176JZFS
GPU
: Dual Core VideoCore IV® Multimedia Co-Processor
Memori
: 512MB SDRAM
: Broadcom BCM2835 SoC
8
2.3
Memori Slot : SDIO
OS
: Boots from Micro SD card, a version of the Linux OS
GPIO
: 40 pin
USB
: 4 x USB 2.0 connector
AV output
: HDMI, composite RCA, 3.5mm jack, HDMI
Ethernet
: 10/100 ethernet (RJ45)
Web Server
Secara umum server dapat diartikan sebagai pusat dan difungsikan sebagai “Pelayan” yang berguna untuk pengiriman data dan/atau penerimaan data serta mengatur pengiriman dan permintaan data diantara komputer-komputer yang tersambung atau dengan kata lain server berfungsi menyediakan pelayanan terhadap klien. Sedangkan Web Server adalah sebuah bentuk server yang khusus digunakan untuk menyimpan halaman website atau home page. Suatu komputer dapat dikatakan sebagai web server jika komputer tersebut memiliki suatu program server yang disebut Personal Web Server (PWS). Web server merupakan sebuah perangkat lunak server yang berfungsi menerima permintaan HTTP atau HTTPS dari klien yang dikenal dengan web browser dan mengirimkan kembali hasilnya dalam bentuk halaman web yang umumnya berbentuk dokumen HTML. Berikut adalah beberapa web server yang paling banyak digunakan dan dapat dipilih untuk kepentingan pengembangan aplikasi web dengan menggunakan PHP [3]: ISS (Internet Information Server), Apache, LightTPD, dan Nginx.
9
2.3.1
PHP
PHP secara umum dikenal sebagai bahasa pemrograman script script yang membuat dokumen HTML secara on the fly yang dieksekusi di server web, dokumen HTML yang dihasilkan dari suatu aplikasi bukan dokumen HTML yang dibuat dengan menggunakan editor teks atau editor HTML. Proses update data dapat dilakukan dengan menggunakan aplikasi yang dibuat dengan menggunakan scipt PHP [3]. Kemampuan (feature) PHP yang paling diandalkan dan signifikan adalah dukungan kepada banyak database. Aplikasi untuk pembuatan grafik (chart) dari hasil suatu proses statistik atau sekedar memvisualkan data juga telah tersedia. Semuanya dibuat dengan menggunakan librari yang disediakan oleh PHP dan komunitas pengembangnya [3].
2.3.2
MySQL
MySQL merupakan software yang tergolong sebagai DBMS (Database Management System) yang bersifat open source. Open source menyatakan bahwa software ini dilengkapi dengan source code (kode yang dipakai untuk membuat MySQL), selain tentu saja bentuk executable nya atau kode yang dapat dijalankan secara langsung dalam sistem operasi, dan bisa diperoleh dengan cara mendownload (mengunduh) di internet secara gratis. Sebagai software DBMS, MySQL memiliki sejumlah fitur seperti yang dijelaskan di bawah ini [4]:
10
1. Multiplatform, MySQL tersedia pada beberapa platform (Windows, Linux, Unix dan lain-lain). 2. Andal, cepat, dan mudah digunakan, MySQL tergolong sebagai database server (server yang melayani permintaan terhadap database) yang andal, dapat menangani database yang besar dengan kecepatan tinggi, mendukung banyak sekali fungsi untuk mengakses database, dan sekaligus mudah untuk digunakan. 3. Jaminan keamanan akses, MySQL mendukung pengamanan database dengan berbagai kriteria pengaksesan. Sebagai gambaran, dimungkinkan untuk mengatur user tertentu agar bisa mengakses data yang bersifat rahasia (misalnya gaji pegawai), sedangkan user lain tidak boleh. MySQL juga mendukung konektivitas ke berbagai software. Sebagai contoh, dengan menggunakan ODBC (Open Database Connectivity), database yang ditangani MySQL dapat diakses melalui program yang dibuat dengan Visual Basic. MySQL juga mendukung program klien yang berbasis Java untuk berkomunikasi dengan database MySQL melalui JDBC (Java Database Connectivity). MySQL juga bisa diakses melalui aplikasi berbasis web, misalnya dengan menggunakan PHP.
2.4
ZigBee
ZigBee adalah spesifikasi untuk protokol komunikasi tingkat tinggi yang mengacu pada standar IEEE 802.15.4 yang berhubungan dengan wireless personel area networks (WPANs). ZigBee didesain dengan konsumsi daya yang rendah dan bekerja untuk jaringan personal tingkat rendah. Perangkat ZigBee biasa digunakan
11
untuk mengendalikan sebuah alat lain maupun sebagai sebuah sensor yang wireless. ZigBee memiliki fitur dimana mampu mengatur jaringan sendiri, maupun mengatur pertukaran data pada jaringan [5].
Teknologi dari ZigBee sendiri dimaksudkan untuk penggunaan pengiriman data secara wireless yang membutuhkan transmisi data rendah dan juga konsumsi daya rendah, dan juga tidak lebih mahal dibandingkan dengan WPAN lain seperti Bluetooth. Standar ZigBee sendiri lebih banyak diaplikasikan pada sistem tertanam (embedded application) seperti pengendalian industri atau pengendali lain secara wireless, data logging, dan juga sensor wireless [6].
ZigBee pada awalnya didesain untuk sebuah jaringan yang kecil yang dimana mengandalkan dalam penyebaran data dari tiap device masing-masing. ZigBee dibuat sesuai dengan permintaan pasar yang membutuhkan sebuah jaringan yang mampu mengkonsumsi daya rendah, dengan andal dan aman. Untuk itu ZigBee alliance bekerja sama dengan IEEE untuk membuat sebuah jaringan yang dinginkan pasar, contoh dari kerjasama kedua grup tersebut adalah ZigBee software layer [5].
Selain itu aliansi ZigBee juga menyediakan pengujian dan sertifikasi terhadap alat yang menggunakan ZigBee. Bedasarkan standar dari OSI (Open Systems Interconnection) layer yang telah ada, maka stack dari protokol ZigBee dibuat dalam struktur layer yang dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut ini [7]:
12
Gambar 2.3. Arsitektur Stack ZigBee Beberapa karekteristik dari ZigBee adalah sebagai berikut [8]: a) Bekerja pada Frekuensi 2,4 GHz, 868MHz dan 915MHz, dimana ketiga rentang frekuensi ini merupakan rentang frekuensi yang gratis yaitu 2,42.4835 GHz, 868 – 870 MHZ, dan 902-928MHz. dan tiap lebar frekuensi tersebut dibagi menjadi 16 chanel. Untuk frekuensi 2.4 GHZ digunakan hampir diseluruh dunia, sedangkan aplikasi untuk rentang frekeunsi 868MHz digunakan di daerah Eropa, sedangkan 915 MHz digunakan pada daerah Amerika Utara, Austaralia dan lain-lain. b) Mempunyai konsumsi daya yang rendah. c) Maksimum transfer rate untuk tiap data pada tiap lebar pita adalah sebagai berikut 250Kbps untuk 2.4GHz, 40 kbps untuk 915 MHz, dan 20Kbps untuk 868 MHz. d) Mempunyai Throughput yang tinggi dan dan latency yang rendah untuk duty cycle yang kecil. e) Data realible karena memilki hand-shaked protokol untuk data transfer. f) Mempunyai beberapa jenis topologi seperti pear to pear, mesh, star, dll.
13
2.5
Jaringan Sensor Nirkabel
JSN merupakan sebuah jaringan yang disusun oleh sensor-sensor terdistribusi dalam suatu cakupan area tertentu yang dihubungkan melalui kanal komunikasi nirkabel untuk saling bekerja sama melakukan pemantauan terhadap suatu kondisi fisik, seperti temperatur, suara, getaran, tekanan, gerakan, atau kondisi-kondisi fisik tertentu [9]. Perangkat sensor tersebut dilengkapi dengan sumber penyimpanan energi dengan kuantitas penyimpanan yang terbatas, kemampuan komputasi, kemampuan penyimpanan data dan pemrosesan sinyal yang juga terbatas. Interaksi tiap nodal tersebut dengan lingkungan fisik dilakukan melalui antarmuka penginderaan (sensing interface) [10].
2.5.1
Komponen Jaringan Sensor Nirkabel
Komponen dasar yang harus terpenuhi untuk membangun Jaringan Sensor Nirkabel (JSN) adalah sebagai berikut: 1) Sejumlah nodal sensor. 2) Media nirkabel sebagai interkoneksi jaringan. 3) Gateway sebagai pusat pengumpulan informasi dari sensor. 4) Perangkat pengguna sebagai komponen yang melakukan permintaan data dari sensor.
Gambar 2.4. Komponen dasar JSN
14
Gambar 2.4 adalah contoh komponen dasar yang harus dimiliki oleh JSN. Kemampuan JSN dalam menyediakan suatu penanganan terhadap permintaan data hasil pemantauannya menentukan tingkat performansi JSN. Tingkat performansi JSN bergantung pada bidang implementasinya. Mayoritas pengembangan JSN ditujukan untuk melakukan pemantauan terhadap fenomena fisik, seperti temperatur, tekanan, kelembaban, atau lokasi dari suatu objek. Untuk aplikasi tersebut, mayoritas JSN didesain hanya untuk mendapatkan hasil berupa data (nilai hasil perhitungan dari pemantauan) dengan delay yang dapat ditoleransi dan menggunakan ukuran bandwidth yang minimal atau kecil. Tingkat performansi JSN pada implementasi tersebut akan berbeda dengan tingkat performansi yang dibutuhkan untuk aplikasi JSN pada implementasi teknologi yang digunakan untuk mendapatkan tipe data yang berbeda, misalkan pada aplikasi Jaringan Sensor Multimedia Nirkabel / Wireless Multimedia Sensor Network (WMSN) [11].
2.5.2
Aplikasi Jaringan Sensor Nirkabel
Terdapat berbagai aplikasi JSN yang merupakan pemantauan, pencarian jejak (tracking), dan pengendalian (controlling).
Beberapa aplikasi tersebut di
antaranya berupa pemantauan habitat, pencarian jejak objek, pengendalian reaktor nuklir, deteksi kebakaran, dan pemantauan lalu lintas. Pada bidang militer, JSN digunakan untuk pengawasan dan pengintaian di medan perang. Pada area pabrik, JSN digunakan untuk melakukan pemeliharaan perangkat. Pada area bangunan, JSN digunakan untuk melakukan pemantauan keadaan infrastruktur. Pada area perumahan, JSN digunakan untuk menciptakan rumah cerdas (smart home). Pada tubuh manusia JSN digunakan dalam melakukan pemantauan tubuh pasien [12].
15
Pada aplikasi pemantauan suatu area, sensor-sensor disebarkan pada suatu area untuk memantau suatu fenomena fisik tertentu. Ketika sensor-sensor tersebut mendeteksi timbulnya gejala fisik yang menjadi objek, hasil deteksi ini dilaporkan ke gateway yang menjadi titik pengumpulan data dari JSN. Selanjutnya data pemantauan pada gateway akan digunakan oleh administrator jaringan.
2.6
Rekayasa Perangkat Lunak
Perangkat lunak merupakan suatu utilitas yang digunakan untuk memproses informasi. Didalam perangkat lunak terdapat berbagai perintah yang apabila dijalankan akan memberikan suatu fungsi dan unjuk kerja seperti yang di inginkan. Sedangkan rekayasa perangkat lunak merupakan ilmu dalam analisa, desain suatu sistem agar dapat di implementasikan sesuai dengan kebutuhan [13].
2.6.1
Model Rekayasa Perangkat Lunak “Waterfall”
Waterfall merupakan salah satu cara dalam pemodelan rekayasa perangkat lunak. Pada pemodelan waterfall memiliki tahapan–tahapan yang meliputi analisis, desain, penerapan, pengujian dan perawaratan. Berikut ini merupakan bentuk dari diagram waterfall:
16
Analisa kebutuhan Perancangan Penerapan Pengujian Pemeliharaan
Gambar 2.5. Model waterfall Dari Gambar 2.5 adalah model waterfall yang mana memiliki beberapa tahapan, yaitu [14]: 1.
Analisa kebutuhan (requirement analysis). Yaitu menganalisis dan mendefinisikan tiap–tiap kebutuhan dari sistem. Perolehan hasil analisis biasanya di tetapkan melalui konsultasi dengan user, pengelola dan yang berkaitan kepada pengguna sistem.
2.
Perancangan (design). Yaitu melakukan proses dalam mendesain sistem dengan mengalokasikan persyaratan yang telah ada dengan menbentuk arsitektur secara keseluruhan.
3.
Penerapan (implementation). Desain perangkat lunak yang sudah disiapkan direalisasikan
dalam
bentuk
serangkaian
program
sesuai
dengan
spesifikasinya. 4.
Pengujian (testing). Tiap program yang telah di implementasikan, kemudian diintegrasikan menjadi suatu kesatuan sistem dan dilakukan pengujian untuk memastikan bahwa sistem terpenuhi setiap persyaratannya.
17
5.
Pemeliharaan (maintenance). Sistem yang lulus pengujian tetap dilakukan pemeliharaan untuk meningkatkan pelayanan dan pengembangan sistem.
2.7
Spesifikasi JSN
Sistem JSN yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut [16]: a.
Spesifikasi Sensor Kelembaban DHT11 yaitu: i. Sensor kelembaban 1. Resolusi
: 16Bit
2. Repeatability
:
3. Akurasi
: 20 – 90 % RH
1% RH
5% RH error
ii. Karakteristik elektrik 1. Catu Daya
: 3,5 – 5,5 V DC
2. Konsumsi arus
: pengukuran : 0,3mA, standby : 60μA
3. Periode sampling : < 2 seconds b.
Spesifikasi Xbee S2 yaitu: i. RF data rate
: 250 Kbps
ii. Indoor/urban range
: 40 meter
iii. Outdoor/RF LOS range
: 120 meter
iv. Transmit power
: 1,25mW(+1 dBm)/2mW(+ 3 dBm)
v.
: 2,4 GHz
Frequency band
vi. Interference immunity
: DSSS
vii. Antena
: Wire
18
c.
d.
viii. Supply voltage
: 2,1 – 3,6 VDC
ix. Transmit current
: 35mA/45mA boost mode@3,3VDC
x.
: 38mA/40mA boost mode@3,3VDC
Receive current
Spesifikasi modul Arduino Uno yaitu: i. Mikrokontroler
: ATMega 328
ii. Operating voltage
: 5V
iii. Input voltage (recommended)
: 7 – 12V
iv. Input voltage (limits)
: 6 – 20V
v.
: 14 (6 provide PWM output)
Digital I/O pins
vi. Analog input pins
:6
vii. DC current per I/O pins
: 40 mA
viii. DC current for 3,3 V pins
: 50 mA
ix. Flash memory
: 32 KB (0.5 KB used by bootloader)
x.
SRAM
: 2 KB
xi. EEPROM
: 1 KB
xii. Clock speed
: 16 MHz
Spesifikasi I/O expansion XBee Shield yaitu: i. Interface shield kompatibel dengan board Arduino ii. 3 indikator led XBee yaitu ON/SLEEP, RSSI dan ASS iii. Menyediakan arus maksimal 500 mA pada tegangan 3,3 Volt iv. 2,54 mm break out untuk XBee
e.
Spesifikasi sensor suhu LM35DZ yaitu: i. Memiliki sensitivitas yaitu 10 mV/oC. ii.
Akurasi dalam kalibrasi yaitu 0,50C pada suhu 250C.
19
iii. Memiliki rentang nilai operasi suhu 00C sampai 1000C. iv. Memiliki arus yang rendah yaitu 60 µA. f.
Dimensi nodal sensor yaitu: i. Panjang : 10 cm ii.
Lebar : 7.5 cm
iii.
Tinggi : 3.5 cm
III. METODE PENELITIAN
3.1
Waktu dan Tempat
Penelitian Tugas Akhir ini dilakukan di Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas Lampung yang direncanakan dari Mei 2016 dan selesai pada Desember 2016. 3.2
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut ini: Tabel 3.1 alat dan bahan. No. Alat dan Bahan 1 Komputer 2 Modul jaringan sensor nirkabel pemantauan suhu dan kelembaban 3 Raspberry Pi model B+ 4 Image ISO raspbian Jessie OS 5 Apache2 6 Php5 7 Python 8 Mysql 9 Brackets 10 Bitvise SSH client
Kegunaan Sebagai pengontrol Raspberry Pi Sebagai modul sensor pemantauan Sebagai komputer server OS yang digunakan pada server Aplikasi web server Bahasa pemograman web Bahasa pemograman Raspberry Pi Aplikasi basis data Aplikasi editor Aplikasi remote
21
3.3
Tahapan Penelitian
Pada tahapan penelitian terdapat tahapan-tahapan untuk melakukan penelitian Tugas Akhir ini, diantaranya sebagai berikut: 1. Studi Literatur. Meninjau kembali literatur-literatur yang berkaitan dengan penelitian ini sebagai dasar teori. 2. Analisa Kebutuhan. Menganalisis kebutuhan sistem pemantauan suhu dan kelembaban menggunakan Raspberry Pi. 3. Perancangan. Merancang aplikasi web pemantauan dan juga menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam rancangannya. 4. Penerapan. Menerapkan sistem pemantauan real time suhu dan kelembaban yang telah dirancang. 5. Pengujian. Menguji sistem pemantauan real time suhu dan kelembaban apakah beroperasi dengan baik dan data yang ditampilkan sesuai. 6. Pemantauan dan Pelaporan. Melakukan pemantauan terhadap mini web server dan melaporkan hasil dari pemantauan tersebut.
22
Dari tahapan-tahapan penelitian tersebut dapat digambarkan seperti dalam Gambar 3.1 berikut:
MULAI
Studi Literatur Analisis kebutuhan
Perancangan
Penerapan
Pengujian
Pemantauan dan Pelaporan
SELESAI
Gambar 3.1 Tahap Penelitian 3.4.1
Studi Literatur
Pada tahap ini dilakukan kajian yang berhubungan dengan penelitian Tugas Akhir ini, seperti: web server, Raspberry Pi, jaringan sensor nirkabel, dan juga penelitian-penelitian yang terkait dengan penelitian ini dan sebagainya.
23
3.4.2
Analisa Kebutuhan
Pada tahap ini menganalisa kebutuhan dari sistem yang akan dibuat pada penelitian Tugas Akhir ini, khususnya kebutuhan data suhu dan kelembaban secara real time. Adapun kebutuhan yang didapat adalah : 1. Menggantikan
peran
komputer
penyimpan
data
pada
penelitian
sebelumnya dengan Raspberry Pi. 2. Data yang didapat dari jaringan sensor nirkabel disimpan pada server. 3. Data disajikan dalam bentuk web melalui mini web server Raspberry Pi.
3.4.3
Perancangan Sistem
Jaringan sensor nirkabel terdiri dari nodal sensor dan nodal koordinator, nodal sensor bertugas sebagai pemantau suhu dan kelembaban pada tempat sekitarnya dan nodal koordinator bertugas sebagai penerima data suhu dan kelembaban dari nodal sensor yang dipasang. Nodal koordinator dihubungkan ke Raspberry Pi yang bertugas sebagai komputer server, dimana data yang didapat oleh nodal koordinator akan diolah oleh server dan disimpan dalam database. Kemudian data tersebut akan ditampilkan pada halaman web ketika ada user yang request, yaitu ketika ada user mengakses web ini maka server akan merespon dengan mengirimkan data yang didapat dari nodal koordinator ke halaman web. Dimana diagram blok sistem dapat dilihat pada Gambar 3.2:
24
Gambar 3.2 Diagram blok sistem Pada perancangannya dilakukan pada tingkat perangkat keras dan perangkat lunak. 3.4.4
Penerapan
Pada tahap ini dilakukan penerapan rancangan yang telah dibuat kedalam program dan mengoperasikannya. Sistem dibuat sesuai dengan rancangan yang telah selesai sebelumnya dan juga menggunakan program yang sesuai. Kemudian sistem dioperasikan sehingga dapat diakses oleh user yang membutuhkan data dari suhu dan kelembaban. 3.4.5
Pengujian
Setelah tahap penerapan berhasil dilakukan maka tahap selanjutnya adalah pengujian terhadap sistem tersebut. Dilakukan pengujian untuk mengetahui apakah sistem beroperasi dengan baik dan juga data yang ditampilkan sesuai
25
dengan pengukuran. Pengujian dilakukan secara keseluruhan pada perangkat keras dan juga perangkat lunak. 3.4.6
Pemantauan dan Pelaporan
Setelah sistem selesai dibuat dilakukan pemantauan terhadap kinerja sistem dan melaporkan dari hasil pemantauan tersebut.
V. SIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan
Dari beberapa pengujian yang dilakukan terhadap web server Raspberry Pi untuk sistem pemantauan suhu dan kelembaban real time berbasis ZigBee dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Telah dibuat web server pemantauan suhu dan kelembaban menggunakan teknologi Raspberry Pi yang terintegrasi dengan jaringan sensor nirkabel berbasis ZigBee secara aktual. 2. Data dapat ditampilkan dalam halaman web yang berupa besar data dan grafik berjalan secara aktual. 3. Selama pengoperasiannya sebagai web server Raspberry Pi memiliki temperatur CPU sebesar 42,94 derajat Celcius dan penggunaan CPU sebesar 0.74 %. 4. Dari hasil penelitian yang dilakukan menunjukan bahwa Raspberry Pi cukup layak untuk dijadikan web server pemantauan suhu dan kelembaban.
44
5.2
Saran
Berdasarkan hasil dari penelitian yang dilakukan diperoleh saran sebagai berikut: 1. Pada penelitian selanjutnya dapat menggunakan aplikasi web server lain seperti Nginx atau Lighttpd untuk mendapatkan waktu respon yang lebih cepat. 2. Pada penelitian selanjutnya dapat menggunakan memory yang memiliki kecepatan read/write yang lebih cepat.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Mardiani, Gentisya Tri. “Sistem Monitoring Data Aset Dan Inventaris PT Telkom Cianjur Berbasis Web,” Jurnal Ilmiah Komputer dan Informatika (KOMPUTA), vol. II, no. 1, pp. 35-40, 2013.
[2]
Pi-spec model B+. https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/pi-specs.pdf. Access Date: April 21th, 2016.
[3]
Sidik, Betha. Pemrograman WEB dengan PHP, Bandung: Informatika Bandung, 2014.
[4]
Kadir, Abdul. Tuntunan Praktis: Belajar Database Menggunakan MySQL, Yogyakarta: Andi, 2008.
[5]
Ahamed, Dr.S.S.Riaz. “The Role of Zigbee Technology in Future Data Communication System”. Sathak Institute of Technology. 2005.
[6]
Winardi. “Mengenal Teknologi ZigBee Sebagai Standart Pengiriman Data Secara Wireless”. Skripsi. Binus University. 2010.
[7]
ZigBee Alliance. “ZigBee and Wireless Radio Frequency Coexistence”. White paper date june 2007.
[8]
Kinney, Patrick. “ZigBee Technology: Wireless Control that Simply Works”. Communications Design Conference. 2003.
[9]
Boukerche, Azzedinne. “Algorithms and Protocols for Wireless Sensor Networks“. John Wiley and Sons. 2005.
[10] Dewanto, Fajar Ahmad. “Simulasi Pengaruh Posisi Nodal Sensor Terhadap QoS Jaringan Sensor Nirkabel Micaz Mote dengan NS 2”. 2011. [11] Hamdani, Fadil. “Pemodelan dan Simulasi Jaringan Sensor Nirkabel Micaz Mote Berdasarkan Standar IEEE 802.15.4”. 2010. [12] Yu Yang, Kumar V.K. Prasanna and Krishnamachari Bhaskar. “Information Processing and Routing in Wireless Sensor Networks”. World Scientific Publishing. 2006.
[13] Yasin, Verdi. “Rekayasa Perangkat Lunak Berorientasi Objek”. Mitra Wacana Media. 2012. [14] Sommerville, Ian. “Software Engineering. 9th ed. Boston: Addison-Wesley”. 2011. [15] Dawood Rahmad, Qiana Said Fairuz dan Muchallil Sayed, “Kelayakan Raspberry Pi sebagai Web Server: Perbandingan Kinerja Nginx, Apache, dan Lighttpd pada Platform Raspberry Pi,” Jurnal Rekayasa Elektrikal, vol. 11, no. 1 April 2014, pp. 25-29, 2014. [16] Mausa, Danny. “Rancang Bangun Jaringan Sensor Nirkabel Berbasis ZigBee Untuk Pemantauan Suhu Dan Kelembaban”. Skripsi. Universitas Lampung. Lampung. 2015. [17] Arifin, Ahmad Surya. “Quality Of Service (QOS) Jaringan Sensor Nirkabel Berbasis ZigBee”. Skripsi. Universitas Lampung. Lampung. 2015.
