PENGEMBANGAN SISTEM KONTROL DAN MONITORING LAMPU LALU LINTAS
DEVELOPMENT OF CONTROLING AND MONITORING SYSTEM TRAFFIC LIGHTS
Muhammad Asri1, Zahir Zainuddin2, Amil Ahmad Ilham2 1
2
STITEK Dharma Yadi Jurusan Teknik Elektro, Prodi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin
Alamat Korespondensi: Muhammad Asri STITEK Dharma Yadi Makassar, Sulawesi Selatan. HP: 082344153677 Email:
[email protected]
ABSTRAK Penelitian ini dilatar belakangi sistem lampu lalu lintas yang umumnya masih menggunakan pengendalian yang programnya telah ditentukan dengan waktu tetap. Tujuan dari penelitian ini adalah sistem dapat berkomunikasi dengan Traffic Management Center (TMC) dengan mengatur penyalaan lampu lalu lintas secara dinamis dan memonitor kondisi kerusakan lampu lalu lintas melalui jaringan. Metodologi perancangan sistem pengendalian dan monitoring nyala lampu lalu lintas dibuat dengan menggunakan perangkat Mikrokontroler ATmega16 sebagai pengendali, Sensor Arus sebagai pendeteksi kerusakan pada lampu dalam hal ini rangkaian lampu LED, dimana semua perangkat tersebut saling terhubung kemudian dikendalikan dan dimonitor melalui sebuah aplikasi berbasis Program Delphi yang dipasang pada komputer. Pada pengujian perangkat keras, sistem dapat mendeteksi perubahan arus yang ada pada rangkaian lampu sehingga sistem dapat mengindikasi apabila terjadi kerusakan pada lampu lalu lintas. Pada pengujian fungsional, sistem dapat dikendalikan dan dimonitor secara realtime melalui jaringan. Adapun hasil dari penelitian ini memperlihatkan aplikasi dalam mengendalikan penyalaan dan memonitoring kerusakan lampu lalu lintas dapat berkomunikasi melalui jaringan. Kesimpulan dari penelitian ini menunjukkan bahwa sistem dapat berkomunikasi dengan TMC yang bertugas mengendalikan penyalaan dan memonitor kondisi atau kerusakan pada lampu lalu lintas dari jarak jauh.
Kata Kunci: Lampu lalu lintas, sistem kendali, monitoring, sensor arus.
ABSTRACT The research behind the traffic lights system are commonly still use the program control that’s determined by the constant time.The purpose of this research is the system can communicate with the Traffic Management Center (TMC) and set the traffic lighting dynamically and monitor the condition of the traffic lights damage through the network. Methodology design of control system and traffic lights monitoring is created by using Microcontroller ATmega16 device as a controller, The Current Sensor as a damage detection in the lamp in that case is LED lamps, where all of devices are connected then controlled and monitored through an applicationbased Delphi Programs that are installed on the computer. On testing the hardware test, the system can detect changes of the current in the lamp circuit until the system can be indicated if there are damage of the traffic lights. On the functional testing, the system can control and monitor in realtime over a network. As of the results of this research show the application in controlling the light and monitor the traffic light damage can communicate over the network. The conclusions of this research shows that the system can communicate with the TMC in charge to control the lighting and monitoring of the conditions or the lamp of traffic lights damage remotely.
Keywords: traffic lights, the system control, monitoring, current sensor.
PENDAHULUAN Salah satu instrumen paling penting dalam kelancaran lalu lintas adalah penyalaan lampu lalu lintas. Pengaturan lampu lalu lintas di persimpangan jalan utamanya di Kota Makassar masih banyak menggunakan sistem pengaturan waktu tetap (fixed time signals) yaitu sistem kontrol dengan menggunakan suatu program yang telah ditentukan terlebih dahulu dengan referensi waktu yang dibuat menggunakan komponen diskrit yang dirangkai di atas papan rangkaian kemudian digabung dengan komponen tambahan seperti timer, relay dan lainnya yang pengaturannya hanya berlaku pada tiap-tiap lampu lalu lintas yang ada pada persimpangan itu saja. (Suryadi, 2009) Pada sistem lampu lalu lintas di atas, petugas lalu lintas tidak dapat mengendalikan secara manual untuk penyalaan lampu lalu lintas jika kondisi dan keadaan lalu lintas membutuhkan penanganan khusus seperti mengatur arus lalu lintas atau kendaraan jika terjadi kemacetan di persimpangan atau melancarkan perjalanan kendaraan yang sifatnya penting (urgent) misalnya kendaraan Ambulance, Pemadam Kebakaran dan iring-iringan kendaraan Pejabat. Sebenarnya pada sistem waktu tetap ini walaupun tidak dapat mengendalikan secara manual penyalaan lampu lalu lintas akan tetapi masih dapat mengubah lama waktu penyalaan lampu saja, itupun harus ada persetujuan dari pihak yang terkait atau dari Dinas Perhubungan. Satu satunya yang dapat dilakukan oleh petugas dilapangan adalah menyalakan lampu kuning saja dengan nyala berkedip-kedip untuk fungsi hati-hati dan itupun terlebih dahulu dilakukan pemadaman pada sistem waktu tetapnya dengan menggunakan panel yang ada di sekitar persimpangan jalan. Namun tidak jarang lampu lalu lintas juga mengalami gangguan yang diakibatkan selain putusnya aliran listrik dari Perusahaan Lintrik Negara (PLN), tetapi juga diakibatkan oleh rusaknya lampu lalu lintas itu sendiri mungkin karena adanya tegangan yang mengalir pada lampu yang berlebihan atau karena usia dari lampu tersebut sudah tidak layak lagi bekerja secara konstan sepanjang hari, sehingga rusaknya lampu lalu lintas utamanya di persimpangan jalan yang dipasang lampu lalu lintas mengakibatkan terjadinya kemacetan karena arus kendaraan tidak ada yang mengaturnya. Telah banyak metode pembuatan rangkaian untuk menghasilkan urutan waktu tetapi tidak dapat dikendalikan secara menyeluruh melalui jaringan, seperti menggunakan monostable multivibrator, menggunakan industrial timer, menggunakan rangkaian counter digital yang dapat diatur jumlah hitungannya, menggunakan Programable Logic Controller (PLC). (Raharjo, 2006), Sistem Monitoring Pendeteksi Kerusakan Lampu Lalu Lintas
Dengan Fasilitas SMS. (Hanief, 2010) tetapi ini hanya akan menambah beban biaya untuk penggunaan SMS-nya, kemudian Pengaturan lampu lalulintas menggunakan kendali mikrokontroler dengan sensor infra merah bertujuan untuk mengontrol jalur lalu lintas pada persimpangan jalan (Sinaga, 2010), penelitian ini tidak dapat memberikan solusi jika terjadi kerusakan pada lampu lalu lintas. Pada penelitian sistem monitoring dan kontrol dengan menggunakan teknologi Google maps API adalah model aplikasi yang digunakan untuk, mengintegrasikan informasi kepadatan lalu lintas dan kerusakan traffic light yang ditampilkan pada sisi pengguna, serta dapat mengontrol kondisi traffic light yang dilakukan pada sisi pengelola aplikasi (Budiman, 2012) tetapi penggunaan aplikasi informasi disini masih bersifat simulasi belum terhubung pada perangkat yang sebenarnya. Dengan melihat masalah di atas, maka penelitian ini bertujuan untuk melengkapi dan mengembangkan perangkat sistem lampu lalu lintas yang selain dapat mengendalikan penyalaan lampu lalu lintas secara manual dan otomatis (sistem waktu tetap) tetapi juga dapat memonitoring sekaligus mendeteksi kerusakan yang terjadi pada lampu lalu lintas sehingga kemacetan di persimpangan jalan dapat dikurangi.
METODE PENELITIAN Perancangan Sistem Untuk perancangan penelitian ini menggunakan perangkat keras dan fungsional dengan aplikasi dimana mikrokontroler ATmega16 merupakan pusat pengendali penyalaan lampu secara manual maupun secara otomatis (sistem waktu tetap) dan juga berfungsi sebagai monitoring perubahan beban arus pada lampu, serta Sensor Arus sebagai pendeteksi kerusakan pada nyala lampu lalu lintas. Sistem ini juga dapat berkomunikasi dengan pusat kontrol lalu lintas dalam hal ini Traffic Management Center (TMC) melalui jaringan yang digunakan untuk proses monitoring dan pengendalian lampu lalu lintas yang ada di beberapa persimpangan, lihat Gambar 1a. Tujuan metode dan teknologi yang digunakan oleh TMC adalah memfasilitasi keamanan aktifitas masyarakat dan kendaraan,dengan waktu minimal disepanjang sistem jalan raya. (Nowakowski dkk., 2006). Dengan adanya sistem akuisisi ini, maka automatisasi (pendeteksian) akan berlangsung dengan lebih baik, dimana proses kerjanya dapat dipercepat, tapi dengan mutu kerja yang tetap tinggi. (Samadikun dkk, 1989) Untuk penggunaan lampu dipilih jenis Light Emitting Diode (LED) ini dikarenakan banyaknya keuntungan penggunaan lampu ini dibanding dengan lampu lain seperti penggunaannya yang efisien dan daya tahan bahannya yang lama dari lampu pijar (Martínez dkk, 2006).
Pada perancangan aplikasi, program pengendali dan pendeteksi nyala lampu lalu lintas menggunakan pemrograman Delphi yang dijalankan melalui Komputer/laptop. Untuk aplikasi pendeteksi arus lampu lalu lintas Operator dapat memonitor keadaan lampu lalu lintas secara terus menerus. Dan untuk proses pendeteksi kerusakan lampu digunakan sensor arus dengan mendeteksi jumlah arus yang masuk ke lampu serta sebuah Switch untuk mensimulasikan kerusakan lampu lalu lintas. Untuk aplikasi pengendali nyala lampu lalu lintas dibuat secara dinamis yaitu pengendaliannya dapat diatur secara otomatis (fixed time) dan manual, sedangkan untuk proses pengendalian lampu lalu lintas Operator dapat menggunakannya melalui jaringan dengan kabel atau tanpa kabel (Wireless). Konteks Diagram Pada konteks diagram perancangan perangkat dibuat 2 (dua) sistem yaitu sistem pengendali penyalaan lampu lalu lintas dan sistem pendeteksi kerusakan lampu lalu lintas, dimana keduanya merupakan satu kesatuan sistem yang saling terhubung atau terkomunikasi antar perangkat melalui jaringan kabel atau wireless, disini operator TMC dengan menggunakan aplikasi pada komputer dapat mengendalikan penyalaan lampu lalu lintas apabila situasi dan kondisi memerlukan pengendalian tersebut dan TMC dapat pula memonitoring dan mendeteksi setiap kejadian atau kerusakan yang terjadi pada lampu lalu lintas, Lihat Gambar 1b. Data Flow Diagram Pada flow diagram dijelaskan bagaimana proses pengaktifan pengendalian penyalaan lampu secara manual baik untuk lampu merah dan lampu hijau dengan menonaktifkan terlebih dahulu sistem otomatisnya (sistem waktu tetap). Dan setelah sistem manual tersebut telah gunakan Operator dapat mengembalikan sistem penyalaan lampu lalu lintas secara otomatis dengan mengaktifkan penyalaan otomatis kembali. Untuk proses pendeteksi kerusakan pada lampu lalu lintas, dijelaskan jika sistem memonitoring perubahan jumlah arus pada perangkat lampu lalu lintas dan pada rangkaian lampu lalu lintas telah dibuat suatu parameter yang telah ditentukan jika lampu lalu lintas mengalami kerusakan. Tahap Pengujian Sistem Pengujian Perangkat Keras dilakukan dimana setiap rangkaian lampu lalu lintas dapat dimonitor jumlah beban arusnya secara manual dengan menggunakan mikrokontroler melalui pendeteksian oleh sensor arus yang di tampilkan secara digital melalui LCD.
Pengujian Fungsional dimana aplikasi yang terpasang di Komputer atau Sistem di pusat kontrol lalu lintas dapat melakukan fungsinya sebagai monitoring kerusakan lampu lalu lintas yang dideteksi oleh sensor arus dan sebagai pengendali manual atau otomatis (fixed time) nyala lampu baik melalui kabel maupun tanpa kabel (wireless) sesuai dengan pengujian pada perangkat keras.
HASIL Hasil Pengujian Perangkat Keras Pada pengujian perangkat keras, hanya sistem pendeteksi kerusakan pada lampu yang diujikan dalam simulasi terjadinya gangguan (kerusakan) lampu lalu lintas yang mengambil sampel rangkaian LED lampu merah, dimana pada rangkaian terdiri dari 5 (lima) buah rangkaian seri yang diparalelkan, dan dibantu sebuah switch yang berfungsi sebagai simulasi kerusakan pada lampu dimana sistem kerjanya adalah memadamkan satu atau beberapa rangkaian seri lampu yang berbentuk lingkaran tersebut. Dan untuk sensor arus berfungsi untuk memonitoring sekaligus mendeteksi perubahan nilai beban arus pada lampu lalu lintas yang jika jumlah beban arus pada lampu yang terdeteksi oleh sensor kurang dari batasan jumlah arus yang telah ditentukan untuk lampu yang masih berfungsi dengan baik, maka ini akan mengindikasikan terjadinya kerusakan pada lampu lalu lintas. Hasil Pengujian Fungsional Pengendali Penyalaan Lampu Pada pengujian aplikasi yang dibuat berfungsi untuk mengendalikan penyalaan lampu secara manual dari sistem waktu tetap (fixed time). Pada pengujian aplikasi simulasi tersebut penyalaan lampu warna Hijau dapat dikendalikan secara manual oleh operator, sedangkan untuk penyalaan manual lampu warna Kuning diatur perpindahannya secara otomatis ke nyala lampu warna Merah dengan range waktu yang telah ditentukan (5 detik). Dengan kata lain aplikasi sistem penyalaan secara manual ini hanya memiliki 2 (dua) pengaturan penyalaan lampu saja yaitu untuk penyalaan lampu warna Hijau dan penyalaan lampu warna Kuning-Merah. Lampu Merah tidak dapat diaktifkan penyalaannya secara manual tanpa penyalaan lampu warna Kuning terlebih dahulu, maka dalam penyalaan lampu warna kuning dan Merah ini merupakan satu
sistem dalam penyalaan manual, sama halnya dengan
penyalaan lampu warna Hijau. Lihat Gambar 2 dan Gambar 3. Hasil Pengujian Fungsional Pendeteksi Kerusakan Lampu Lalu Lintas Pada hasil pengujian aplikasi pendeteksi kerusakan lampu ini sama dengan hasil dari pengujian pada perangkat keras (hardware) sebelumnya, ini dikarenakan pada perangkat keras maupun perangkat lunak (aplikasi) sama-sama mendapatkan informasi data yang bersumber
dari mikrokontroler dan sensor arus yang berperan masing-masing sebagai pemantau (monitoring) dan pendeteksi jumlah arus yang ada pada lampu. Lihat Tabel 1 dan Gambar 4. Untuk menentukan parameter kerusakan pada lampu ini maka dibuat suatu bunyi “alarm” atau sebuah tampilan peringatan (alert) pada layar monitor yang sebelumnya telah diprogram pada aplikasi, dimana pada parameternya dibuat jika level / jumlah arus yang terdeteksi oleh sistem kurang atau sama dengan 10 mA, maka suara peringatan alarm dan tampilan kerusakan tadi akan berbunyi dan tampil, sehingga para operator tidak harus melihat atau memantau terus menerus layar monitor untuk menentukan ada atau tidaknya indikasi kerusakan pada lampu lalu lintas. PEMBAHASAN Dari penelitian ini menunjukkan perangkat pengendali penyalaan lampu lalu lintas secara dinamis (manual atau otomatis) dan monitoring untuk mendeteksi kerusakan lampu lalu lintas dan dapat berkomunikasi dengan aplikasi yang ada di pusat kontrol atau Traffic Manajemen Center (TMC) dalam melakukan pengendalian dan monitoring kerusakan pada lampu lalu lintas di persimpangan jalan, ini sangat jauh dari sistem pengendalian yang telah ada sekarang (sistem waktu tetap), sedangkan sistem aplikasi Traffic Monitoring and Control (Budiman, 2012) membutuhkan perangkat monitoring dan control dari penelitian ini. Perangkat sistem monitoring lampu lalu lintas digunakan untuk mendeteksi kerusakan lampu dimana sensor arus berperan dalam mendeteksi setiap aliran arus yang masuk pada rangkaian lampu (LED) Sehingga jika kita ingin mencari besar nilai arusnya, maka nilai tegangan dibagi dengan nilai resistansi. Dimana “I” adalah arus listrik yang muatannya bergerak dan diukur dalam satuan ampere (A). Sedangkan “V” adalah simbol dari tegangan dan diukur dalam satuan volt, dan “R” adalah nilai resistansi yang diukur dalam satuan ohm. (Nahvi dkk., 2004). Sedangkan untuk pengendalian nyala lampu lalu lintas menggunakan mikrokontroler ATMega16 yang dapat digunakan untuk pengaturan waktu. Timer atau counter adalah fasilitas dari ATMega16 yang digunakan untuk perhitungan pewaktuan. (Soebhakti, 2007) Untuk sistem komunikasi antara perangkat kontrol dan monitoring lampu lalu lintas dengan TMC, dimana informasi yang dikirim berupa data sinyal dimana sinyal keluaran ini juga dapat digambarkan sebagai masukan amplitudo, frekuensi, fase, atau kode digital. (Fraden, 2003) Dengan penelitian ini diharapkan sistem dapat mengatur arus lalu lintas utamanya diperuntukkan untuk kendaraan - kendaraan yang memiliki tingkat urgensitas (kepentingan)
yang tinggi seperti kendaraan Ambulance, Pemadam Kebakaran dan Iring-iringan Kendaraan Pejabat, sehingga kendaraan tersebut dapat melewati jalan tanpa mengalami hambatan akibat dari siklus penyalaan lampu lalu lintas. Pada sistem ini masih banyak kekurangan yaitu tidak mampunya sistem mendeteksi kepadatan lalu lintas dimana berhubungan juga dengan sistem monitoring dan kendali ini. KESIMPULAN DAN SARAN Peneliti telah mengembangkan suatu sistem pengendali (mikrokontroler) untuk menyalakan lampu lalu lintas baik secara manual maupun otomatis (sistem waktu tetap), dimana pada sistem konvensional hanya dapat mengendalikan nyala lampu dengan sistem waktu tetap (fixed time) saja. Pada fungsi monitoring dan pendeteksi kerusakan lampu, perangkat dapat mendeteksi jumlah arus yang mengalir ke rangkaian lampu dan diterima oleh sensor arus yang mendeteksi perubahan jumlah arus yang mengalir tersebut. Semakin kurang jumlah arus yang diterima oleh sensor maka perangkat mikrokontroler yang telah dibuatkan parameter kerusakan lampunya tersebut akan semakin mengindikasikan terjadinya kerusakan pada lampu lalu lintas. Pada sistem pengendali dan monitoring ini menggunakan program aplikasi visual berbasis Delphi yang dapat mengendalikan dan memonitoring perangkat lampu lalu lintas secara realtime oleh server atau Operator melalui jaringan atau wireless. Penelitian sistem lampu lalu lintas ini masih banyak dibutuhkan pengembangan lebih lanjut misalnya memonitoring dan mendeteksi secara wireless kerusakan pada lampu jalan dengan menggunakan sensor arus atau sensor lain, ini
penting bagi pengendara yang
berkendara pada malam hari dan dapat pula merekayasa penyalaan lampu lalu lintas secara otomatis untuk mengendalikan arus lalu lintas dengan menggunakan sensor serta membuat penyalaan lampu lalu lintas atau lampu jalan secara otomatis apabila terjadi pemadaman listrik dari PLN dengan menggunakan solar cell atau solar panel.
DAFTAR PUSTAKA Budiman, Marson James. (2012). Sistem Monitoring Dan Kontrol Lalulintas Perkotaan, pasca.unhas.ac.id/jurnal - Makassar Fraden, Jacob. (2003). Handbook of Modern Sensor, Physics, Designs, and Applications, Springer. San Diego - USA. Hanief, Anshar. (2010). Sistem Monitoring Pendeteksi Kerusakan Lampu Lalu Lintas Dengan Fasilitas SMS, Electrical Engeenering, RSE 629.89 Ans s – ITS Library. Martínez, Ramón - Rodríguez - Osorio, Miguel Calvo - Ramón, Miguel A. Fernández - Otero, Luis Cuellar Navarrete. (2006). Smart Control System For LEDs Traffic Lights Based on PLC. Dpt. de Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones. Universidad Politécnica de Madrid ETSI de Telecomunicación. Ciudad Universitaria s/n. 28040 Madrid SPAIN. Nahvi, Mahmood dan Edminister, Joseph. (2004). Rangkaian Listrik, Erlangga, Jakarta. Nowakowski, C., Green, P., and Kojima, M. (1999). Human Factors in Traffic Management Centers : A Literature Review., UMTRI Technical Report 99-5, University of Michigan - Ann Arbor, Michigan, USA. Rahardjo, Kuat T.S. (2006). Perancangan Rangkaian Pengatur Lampu Lalu Lintas Pada Berbagai Persimpangan Jalan, JETri, volume 6, nomor 1. Samadikun, Samaun; Rio, Reka S. dan Mengko, Tati. (1989). Sistem Instrumentasi Elektronika, Bahan Pengajaran - Pusat Antar Universitas bidang Mikroelektronika – Institut Teknologi Bandung (ITB), Bandung. Sinaga, Tri Agus. (2010). Light Control Traffic Control Using Microcontroller With InfraRed Sensor. http://library.gunadarma.ac.id, Jakarta. Soebhakti, Hendawan, (2007). Basic AVR Microcontroller Tutorial, Electrical Engineering Politeknik Batam. Suryadi. (2009). Pengatur Lampu Lalu Lintas Sistem Digital Berbasiskan Mikrokontroler, Elektron: Volume 1, No.1, Edisi Juni.
Gambar 1. Diagram Jaringan Sistem Komunikasi (a) dan Diagram Konteks Perancangan Sistem Pengendali dan Monitoring (b) Lampu Lalu Lintas.
(a)
(b)
Gambar 2. Diagram Sistem Pengendalian Penyalaan Lampu Lalu Lintas Secara Otomatis (a) dan Manual (b).
Hijau
Hijau Oto
Man Oto
mati s
20
ual
matis
10
Ma
dtk
dtk
nual
Merah
Kuning 5 dtk
Merah
Kuning 7 dtk
Otomatis Otomatis
(b)
(a)
Gambar 3. Aplikasi Sistem Pengendalian Penyalaan Lampu Lalu Lintas Secara Manual Untuk Lampu Merah (i) dan Hijau (ii).
Lmp. Kuning Otomatis ke Lmp.
Lmp. Hijau
Merah
Langsung
Merah Hijau
Manual
(i
(i)
Tabel 1. Jumlah Arus Pada Setiap Rangkaian pada Lampu yang Terbaca Oleh Aplikasi. Rangkaian Lampu
Arus (mA)
Rangkaian 1 (nyala semua)
120,0
Rangkaian 2 (RS 1 padam)
98,0
Rangkaian 3 (RS 1-2 padam)
73,0
Rangkaian 4 (RS 1-3 padam)
34,0
Rangkaian 5 (RS 1-4 padam)
10,0
