Vol.18 No.1 Februari 2016
Jurnal Momentum
ISSN : 1693-752X
RANCANG BANGUN SISTEM PEMANTAU PENGGUNAAN ENERGI LISTRIK Oleh: Zurnawita1), Cipto Prabowo2) Teknik Elektro, Politeknik Negeri Padang email:
[email protected] 2 Teknologi Infotmasi, Politeknik Negeri Padang email:
[email protected] 1
Abstract Lighting and temperature regulation in a room greatly affect the effectiveness of the energy consumption in a building, we need a system for monitoring so that the energy consumed in accordance with the rules governing its use based on already made.Difficulty in realizing the energy monitoring system caused by the position of the measured object is located at some distant point. Wireless sensor network is one of the solutions so that objects can transmit measured data to the server via Wireless network. With this system is expected to be implemented in a larger scale so that it can be used as the basis of an internal energy audit so that the identification of energy saving opportunities can be done. Keywords: Energy monitoring systems, wireless sensor networks, servers, energy audits
Persyaratan Kesehatan Lingkungan kerja salah satunya berkaitan dengan pencahayaan, suhu dan kelembaban ruangan serta didukung oleh PERMEN ESDM (No 14 Tahun 2012) tentang konversi energi. Dari kondisi tersebut maka dibutuhkan suatu sistem pemantauan energi agar diketahui tingkat efesiensi konsumsi energi. Untuk mewujudkan sistem ini terdapat beberapa kendala salah satunya adalah posisi obyek-obyek yang diukur terletak berjauhan.Salah satu solusi adalah dengan menggunakan jaringan sensor tanpa kabel. Beberapa penelitian menyatakan sistem ini sangat efektif untuk mendapatkan data terukur dari obyek yang banyak dan berjauhan. Sistem ini diwujudkan dengan menggunakan beberapa piranti tanpa kabel yang dapat dihubungkan ke beberapa sensor dan dihubungkan ke server, pada beberapa penelitian menggunakan RF modul dan Xbee sebagai piranti tanpa kabelnya. Pada penelitian ini sistem diwujudkan dengan menggunakan Mikrokontroler Arduino yang terhubung dengan Acces Point dan Raspberry pi sebagai server. Mikrokontroler Arduino digunkana untuk menangkap data dari sensor dan mengirimkan ke server melalui piranti nirkabel (Acces Point) dan Raspberry sebagaimini komputer mempunyai kemampuan sebagai server. yang perlu diuji adalah kemampuan sistem untuk waktu tunda
1. Pendahuluan. Pemerintah melalui Kementerian ESDM bisa mengambil alternatif dengan menaikan tarif listrik rumah tangga golongan R1. Naiknya pun menurutnya tidak perlu tinggitinggi, dan itu pun cukup untuk mengurangi subsidi, karena jumlah konsumennya yang cukup banyak. (www.detik.comtanggal 29-42014). Direktur Komunikasi dan Advokasi WWF Indonesia Nyoman Iswarayoga mengatakan Earth Hour bukan hanya sekadar program mematikan peralatan elektronik serta listrik selama satu jam. Namun, sebagai bentuk simbolisasi tindakan nyata yang sederhana dan memiliki efek positif untuk perbaikan lingkungan. "Masyarakat Indonesia harus sadar melakukan konservasi air serta menjaga kehematan listrik di rumah, kantor, sekolah, kampus, hingga lingkungan terdekat mereka," katanya. (www.detik.comtanggal 23-03-2014). Oleh sebab itu diperlukan kesadaraan bagi pengguna untuk menggunakan energi ini dengan seefisien mungkin.Efesien berarti energi digunakan sesuai dengan peruntukannya. Pencahayaan dan pengaturan suhu dalam suatu ruangan sudah diatur pada SNI konversi energi (SNI-03-6197-2000) yang dikeluarkan oleh Badan Standar Nasional, dikuatkan denganKeputusan Menteri kesehatan (No. 261/MENKES/SK/II/1998)tentang 84
Vol.18 No.1 Februari 2016
Jurnal Momentum
dan kehilangan paket data yang terlalu besar sesuai dengan standar ITU-T (International TelecommunicationUnionTelecommunication) dan TIPHON.Salah satu manfaat sistem ini dapat digunakan sebagai tahap awal audit energi sehingga dapat dilakukan identifikasi peluang penghematan energi.
ISSN : 1693-752X
suatu jaringannirkabel yang terdiri dari kumpulan nodesensor yang tersebar di suatu area tertentu(sensor field). Tiap node sensor memiliki kemampuan untuk mengumpulkan data dan berkomunikasi dengan node sensorlainnya. Kemajuan teknologi WSN yang pesat tidak lepas dari fakta bahwa sekitar 98% prosesor bukan hanya berada didalam sebuah PC / Laptop, namun juga sudah terdapat di dalam beberapa aplikasi lainnya seperti di dalam aplikasi militer, kesehatan, remote control, chip robotic, alat komunikasi, dan mesin–mesin industri yang telah terintegrasi dengan sensor. Dengan adanya teknologi WSN, kitadapat memonitor dan mengontrol temperatur, kelembaban, kondisi cahaya, level derau, pergerakan suatu objek dan sebagainya. Sebuah WSN dapat menghemat waktu dan biaya untuk penyebaran sensor, menambah efisiensi dan mudah perawatannya.( Sohraby, 2007). Pada prinsipnya pembacaan kondisi oleh sensor ini akan diinformasikan secara realtime dan keamanan data yang terjaminhingga di terima oleh pengolah data. Beberapa karakteristik dari jaringan nirkabel ini diantaranya : 1. Dapat digunakan pada daya yang terbatas. 2. Dapat ditempatkan pada kondisi lingkungan yang keras. 3. Dapat digunakan untuk kondisi dan pemrosesan data secara mobile. 4. Mempunyai topologi jaringan yang dinamis, dengan sistem node yang heterogen
2. KajianLiteratur. Na Wei, Wu Yong, Song Yan, Dong Zhongcen (2008) Sistem monitoring energidigunakan untuk mendapatkan data energi pada tiap gedung yang dipancarkan ke server dan dipublikasikan lewat web. Kegunaan sistem diharapkan dapat mengidetifikasi peluang hemat energi. A.Vijayaraghavan, D Darnfeld (2010) pengurangan konsumsi energi pada mesin dapat meningkatkan kinerja lingkungan pada sistem manufakturing. Pada penelitian ini didapatkan korelasi antara energi yang digunakan dengan operasi yang dilakukan pada sistem manufakturing. Fondra Dwi Darmawan (2011) menggunakan metode pengukuran arus dengan menggunakan Sensor ACS712 LowCurrent Sensor Breakout buatan Allegro yang mempunyai tingkat pengukuran arus hingga 5 ampere, dan telah dilengkapi dengan penguat sehingga memudahkan pengguna untuk mengukur arus max dari penggunaan beban. Sistem ini menggunakan mikrokontroller atmega 32 sebagai pengolah data untuk menghasilkan total penggunaan energi listrik. Wen Tsai Sung, Yao Chi Hsu (2010) mendesain sistem pengukuran pada industri untuk meningkatkan kualitas keselamatan kerja menggunakan Zigbee sebagai piranti tanpa kabel. Penggunaan sistem jaringan sensor tanpa kabel menghasilkan efesiensi dalam operasi pemantauan pada lingkungan industri Veronica Maria Bauer (2010) dalamthesisnya menyatakan Wireless Sensor Network merupakan sistem yang serba guna dan suatu fenomena yang lain dalam sistem monitoring dan piranti yang tidak mahal untuk pengukuran. Waltenegus Dargie and Christian Poella Bauer,2010, dalam bukunya menyatakanbahwa Wireless sensor networkc(jaringan sensor nirkabel) adalah
Dapat dikembangkan untuk skala besar. Babangida Zubairu, 2013, Membangunjaringan berbasis Wireless Distribution System sangat menguntungkan dan lebih mudah untuk dihubungkan ke jaringan atau piranti jaringan lain tanpa harus memiliki teknik khusus dan mudah pada perawatannya. 3. Metodologi. Penelitian ini direncanakan hanya 1 tahap selama 1 tahun, dan hasil akhir penelitian ini berupa suatu rancang bangun sistem pemantauan penggunaan energi listrik. Untukmerealisasikan hal tersebut maka dibutuhkan beberapa langkah strategis.Langkah-langkah awal digunakan untuk mendapat data awal dengan cara 85
Vol.18 No.1 Februari 2016
Jurnal Momentum
dilakukan pada 3 lingkungan kerja.
ISSN : 1693-752X
hubungan positif sangat kuat dengan variabel iluminasi.
3.1. Uji Hubungan antara Daya Listrik dengan Iluminasi.
3.2. Uji Hubungan jarak dari sumber cahaya ke obyek dengan iluminasi.
Pada lingkungan kerja 1 seperti terlihat pada gambar 3.1. ini akan dilakukan pengambilan data untuk mendapatkan hubungan antara penggunaan daya listrik oleh lampu dengan kuat pencahayaan (iluminasi) dari lampu.
Untuk mengetahui pengaruh jarak obyek dengan sumber cahaya sehubungan dengan kuat pencahayaan (iluminasi), data diambil dari 2 lingkungan kerja (lingkungan kerja 1 seperti terlihat pada gambar 3.1.), dan lingkungan kerja 2 terlihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.1. Lingkungan Kerja 1 Data yang berhasil diperoleh adalah sebagai berikut.
Gambar 3.2. Lingkungan Kerja 2 Data yang didapatkan pada pengujian kedua dapat dilihat pada tabel 4.2.
Tabel 3.1. Rata-rata pengukuran data Daya Listrik dan Ilmuninasi. Data Lampu Daya Jenis lampu 15 pijar
18 florescent U
18 florescent Spiral
9 LED
Tabel 3.2. Uji Hubungan Jarak dengan Iluminasi.
Pengukuran jumlah
daya
Iluminasi
1
15
680
2
30.5
978
1
5.5
1180
2
11.5
1530
1
14.5
777
250
1
2
28
930
10
616
1
10
803
2
19
1016
data lampu daya
Jenis
15
Pijar
pengukuran iluminasi jarak (cm) (lux) 25
6
Untuk mengetahui hubungan antara daya dan iluminasi maka digunakan analisa korelasi dengan rumusan sebagai berikut.
18
18
Variabel x adalah daya listrik yang digunakan oleh sumber cahaya dan y adalah iluminasi dari sumber cahaya yang diterima oleh obyek Sehingga dihasilkan nilai korelasi r = 0.983797Rank nilai korelasi antara -1 sampai dengan 1, dari hasil analisa dapat disimpulkan bahwavariabel daya mempunyai
9
fluorescent U
fluorescent U
fluorescent Spiral
LED
190
190
680 3 -0.966937
8 -0.97174
250
5
10
1180
190
12 -0.97108
250
10
15
777
190
korelasi
69 -0.973646
250
54
15
803
190
82 -0.974633
250
63
Dari data pada tabel 4.2. terlihat bahwa hubungan (korelasi) jarak obyek dengan sumber cahaya dan iluminasi adalah negatif 86
Vol.18 No.1 Februari 2016
Jurnal Momentum
kuat berarti bahwa semakin besar jarak maka nilai iluminasi akan semakin kecil.
ISSN : 1693-752X
Didasarkan dari data-data tersebut maka perlu direalisasikan suatu sistem pemantau energi sehingga data tentang pencahyaan maupun suhu dapat didapatkan secara real time. Perancangan sistem yang akan dibagun terlihat pada gambar 3.3.
3.3. Uji Iluminasi pada Lingkungan Kerja Pada pengujian di lingkungan kerja didapatkan data sebagai berikut. Tabel 3.3. Iluminasi pada Ruang Kelas dan Laboratorium. Ruangan Laboratorium P1 Laboratorium P2 Laboratorium SI Laboratorium Multimedia Laboratorium Instalasi Laboratorium Jaringan Kelas 202 Kelas 204 Kelas 205 Kelas 206 Kelas 207 Kelas 208 Ruang Dosen
Iluminasi (LUX) 93 80 89
Kondisi Tirai Tertutup Tertutup Tertutup
80 100 183 270 305 325 289 290 253 151
Tertutup Tertutup Tertutup Tidak ada Tidak ada Tidak ada Tidak ada Tidak ada Tidak ada Tidak ada
Gambar 3.3. Perancangan PemantauanEnergi.
Sistem
3.5. Analisa Kebutuhan Sistem. Dari hasil rancangan maka dibutuhkanbeberapa alat dan bahan serta aplikasipendukung. a. Alat dan Bahan - Piranti wifi berjumlah 3, dengan komposisi 3 sebagai Acces Point dengan konfigurasi WDS (wireless distribution system) dengan 1 Acces Point sebagai master bridge - Sensor Cahaya berjumlah 2 buah - Sensor Suhu/Kelembaban sebanyak 2 buah - Mikrontroler sebanyak 2 buah - Ethernet Shield sebanyak 2 buah - Server Rasberry Pi tipe B + Kartu Memori b. Piranti lunak - Sistem Operasi untuk server yaitu Rasbian - Aplikasi Web Server - Database MySQl - Aplikasi Web - Aplikasi Mikrokontroler
Pengaruh cahaya alami sangat kuat jika dilihat dari kondisi tirai, ruang kelas sangat dipengaruhi oleh cahaya alami sehingga pada kondisi terang tidak diperlukan cahaya buatan, tetapi pada ruang laboratorium pengaruh cahaya alami akan menimbulkan kuat cahaya yang menyilaukan pada beberapa sisi seperti terlihat pada tabel 3.4. Tabel 3.4. Pengaruh Cahaya Alami Terhadap Kuat Cahaya Ruangan.
4. HasildanPembahasan. Setelah instalasi Server dan Perakitan Alat selesai maka dilakukan pengujian komunikasi mikrokontroler dengan server. Pada gambar 4.1. diperlihatkan keberhasilan koneksi antara mikrokontroler, Akses Poin
3.4. Perancangan Sistem. 87
Vol.18 No.1 Februari 2016
Jurnal Momentum
dan server berjalan dengan sukses ditandai dengan ethernet shield yang terhubung dengan mikrokontroler mendapatkan IP dari Akses Poin.
Gambar 4.1. Mikrokontrolerdengan Server.
mengeluarkan standar penilaian delay dan packet loss pada suatu sistem jaringan, salah satunya adalah versi TIPHON yang sering digunakan sebagai acuan pengujian pada beberapa jurnal. Bebera standar tersebut ditampilkan pada tabel 5.2 dan 5.3 Tabel 4.2. Standar Packet Loss Kategori Packet Loss Degredasi Sangat Bagus 0% Bagus 3% Sedang 15% Jelek 25%
Komunikasi
Asal Tujuan 192.168.1.100 192.168.1.22 192.168.1.111 192.168.1.21 192.168.1.121 192.168.1.122 192.168.1.121 192.168.1.21 192.168.111 192.168.1.22 192.168.1.103 192.168.1.100 192.168.1.22 192.168.1.111 192.168.1.21 192.168.1.121 192.168.1.113 192.168.1.100 192.168.1.22 192.168.1.111
Ada
beberapa
badan
Waktu
Packet
Loss (%)
158.067 240.933 582.244 129.071 370 170 326 340 35 190 271 219 410 75 328 258
1% 4% 0% 0% 1% 2% 0% 2% 2% 2% 0% 3% 2% 0% 0% 4%
yang
4 3 2 1
Dari data yang sudah didapatkan maka waktu delay rata-rata adalah 242,169 ms dan prosentase packet loss rata-rata 0,015% sehingga dapat diartikan bahwa sistem mendapatkan indeks penilaian lebih dari 3 atau kategori antara bagus dan sangat bagus
Tabel 4.1. Pengujian Waktu Delay dan PacketLoss Sistem. Delay (ms)
Indeks
Tabel 4.3. Standar One Way Delay / Latensi Kategori Besar Delay Indeks Latensi Sangat Bagus <150ms 4 Bagus 150 s/d 300 3 ms Sedang 300 s/d 450 2 ms Jelek >450 ms 1
Sistem yang berbasis protokol TCP/IP diuji kualitas pelayanannya. Pengujian ini dilakukan agar mengetahui kemampuan sistem yang menggunakan jaringan nirkabel berjalan sesuai dengan keinginan. Parameterparameter yang akan diuji adalah. a. Packet Loss, yaitu untuk mengetahui paket-paket data yang hilang selama dalam pengiriman akibat adanya collision dan congestion. b. Delay, adalah waktu yang dibutuhkan data untuk mencapai tujuan. c. Pengujian kualitas pelayanan sistem dilakukan pada sisi server dan sisi client, didapatkan data sebagai berikut.
Posisi (IP ADDRESS)
ISSN : 1693-752X
5. Kesimpulan. Dari hasil yang telah dicapai maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Sistem .Pemantau Energi dibangun berbasis wireless distribution systemmodel 2. Penggunaan daya listrik pada sumber cahaya buatan mempunyai nilai korelasi positif kuat terhadap kuat cahaya (iluminasi). 3. Penggunaan model jaringan cocok digunakan pada sistem pemantau energi dengan penilaian pada kategori sangat bagus
telah
DaftarPustaka. 88
Vol.18 No.1 Februari 2016
Jurnal Momentum
A.Vijayaraghavan,DDarnfeld(2010),”Autom ated Energy Monitoringof Machines Tools”, CIRP Annals – Manufacturing Energy. BabangidaZubairu (2013), Designing ofWireless Distribution System NetworkModel, MCSER Publishing, Rome,Italy. Computing At School, 2012, “The RasberryPi Education Manual”, BCS. Fondra Dwi Darmawan, 2012, “RancangBangun Sistem Pemantau PemakaianListrikMenggunakanMeto dePengukuran Arus, STIKOM Heri Sugito, Arifin Sijabat, M.Munir, 2011,“Aplikasi Sensor OPT101 sebagaiPendeteksi Intensitas Cahaya untukRancang Bangun Densitometer BerbasisMikrokontrolerATMega 8535”,Prosiding Pertemuan Ilmiah XXV HFIJateng & DIY. Na Wei, Wu Yong, Song Yan, DongZhongceng,2008,“Government Management and Implementation ofNational Real-Time Energy MonitoringSystem for China LargeScale PublicBuilding, Jurnal Energy Policy. Veronica Maria Bauer,2010, “Routing inWirelessSensor Network:AnExper imentalEvaluation of RPL”,Master Thesis Ecole Polytechnique. WaltenegusDargie and Christian PoellaBauer,2010,”Fundamentalsof WirelessSensor Network”, Wiley Wen Tsai Sung, Yao Chi Hsu,2010,“Designing an Industrial Real TimeMeasurement and Monitoring SystemBased on Embedded System andZigbee”,Jurnal Expert System andAplications, Elseiver Ltd Yusnan Badruzzaman, 2012, Real TimeMonitoringDataBesaranListrik GedungLaboratorium TeknikSipilPoliteknik Negeri Sipil. Zulfan Khairil Simbolon, 2010, “Real TimeMonitoringBesaran Listrik UntukManajemenEnergiGedung KomersialBerbasis WEB.
89
ISSN : 1693-752X
