Jurnal Teknik Informatika dan Sistem Informasi ISSN 2407-4322 Vol. 9, No. 1, Maret 2022, Hal. 289-300 E- ISSN 2503-2933 289

## Struktur Sistem Pemadam Otomatis Dan Pemantauan Kebakaran Kapal Berbasis Internet Of Things
Ian Mochamad Sofian* 1 , Bambang Setiawan 2 , Noor Sulistiyono 3 , Paulina M Latuheru 4 , I Komang Gita Purusotama 5
1,2,3,4,5 Poltektrans SDP Palembang; Mariana, Banyuasin, Sumatera Selatan (0711)7537264 e-mail: * 1 ian.msof@gmail,com , 2 bambang@poltektranssdp-palembang.ac.id,
3 noorsulistiyono@gmail.com, 4 mutiarapaulina@gmail.com, 5 gitapurusotama@gmail.com

## Abstrak
Beberapa  faktor  penyebab  terjadinya  kecelakaan  kapal,  salah  satu  penyebab  utama berasal  dari  human  error .  Selain  itu,  kejadian  yang  menyebabkan  keterlambatan  penanganan kebakaran  adalah  keterlambatan  informasi  untuk  peringatan  kebakaran  kapal.  Untuk  mengatasi masalah,  kami  melakukan  penelitian  agar  kebakaran  kapal  dapat  cepat  terdeteksi  secara  otomatis  dan terpantau dari jauh. Masalah umum adalah di wilayah perairan tidak tersedia jaringan komunikasi data sehingga  sulit  menyampaiankan  informasi  jika  terjadi  kebakaran  kapal.  Oleh  karena  itu,  kami merancang  pemadam  otomatis  dan  pemantauan  kebakaran  kapal  yang  menggunakan  LoRa.  Detektor dapat  mengaktifkan  APAR  secara  otomatis  jika  terdapat  titik  api  dan  memberi  tahu  di  darat.  Detektor kebakaran kapal terdiri dari: Arduino Uno, modul LoRa, esp, flame, MQ-2, ds18b20. Konfigurasi LoRa yang  diterapkan  adalah BW=125,  CR=4/5,  dan  SF=12 .  Dengan  konfigurasi  ini,  eksperimen  kami dapat  mengirim  data  ke  gateway  LoRa  yaitu  50  meter  dari  node  sensor.  Sedangkan,  untuk  level  RSSI yang diterima oleh gateway adalah -112.
Kata kunci —kebakaran, kapal, Arduino, LoRa, IoT

## Abstract
Many factors cause ship accidents, one of the main causes comes from human error. In addition,  events  that  cause  delays  in  handling  fires  are  delays  in  information  for  ship  fire warnings. To solve the problem, we conduct research so that ship fires can be quickly detected automatically  and  monitored  from  afar.  A  common  problem  is  that  in  the  territorial  waters there is no data communication network so it is difficult to convey information in the event of a ship fire. Therefore, we designed the automatic extinguishing and monitoring of ship fires using LoRa.  The  detector  can  activate  the  APAR  automatically  if  there  is  a  fire  and  notify  on  the ground.  The  ship's  fire  detector  consists  of:  Arduino  Uno,  LoRa  module,  esp,  flame,  MQ-2, ds18b20.  The  LoRa  configuration  applied  is  BW=125,  CR=4/5,  and  SF=12.  With  this configuration,  our  experiment  can  send  data  to  a  LoRa  gateway that is  50  m  from  the  sensor node. Meanwhile, the RSSI level received by the gateway is -112.
Keywords —fire, ship, Arduino, LoRa, IoT
1. PENDAHULUAN
erdasarkan  data  yang  dihimpun  oleh  Komite  Nasional  Keselamatan  Transportasi (KNKT),  jumlah  kasus  kecelakan  kapal  di  Indonesia  yang  terjadi  pada  kurum  waktu 2018-2019  sebanyak  764  kecelakaan  [1].  Dari  data  tersebut,  18%  diakibatkan  oleh B
290 Jatisi ISSN 2407-4322 Vol. 9, No. 1, Maret 2022, Hal. 289-300 E-ISSN 2503-2933
kebakaran  atau  ledakan  [2].  Banyak  faktor  yang  menyebabkan  terjadinya  kecelakaan  kapal, salah  satu  penyebab  utama  berasal  dari human  error (88%)  di  setiap  kasus  kecelakaan  pada kurun  waktu  2006-2009  [3].  Faktor  manusia  paling  menentukan  bagi  keselamatan  selama pelayaran. Untuk mendukung ini dirasakan perlu melakukan intensifikasi teknologi yang dapat membantu  kerja  para  awak  kapal  dan  dapat  meminimalisir  dampak  akibat  kebakaran.  Faktor lainnya adalah terkait jaringan komunikasi data di wilayah perairan yang tidak tersedia sehingga sulit menyampaikan informasi jika terjadi kebakaran kapal. Untuk menangani permasalahan ini dibutuhkan  sebuah  teknologi  komunikasi  terbaru.  Teknologi  yang  ditawarkan  haruslah  mudah digunakan, murah, dan dapat merespon dengan cepat terhadap potensi kebakaran [4].
Beberapa peneliti telah mengembangkan teknologi deteksi maupun pemantauan terhadap kebakaran  di  luar  bidang  pelayaran  dimana  wilayah  tidak  terdapat  jaringan  komunikasi  data. Diantara  mereka  banyak  menggunakan Wireless  Sensor  Network (WSN)  sebagai  sistem  untuk meningkatkan kemampuan pemantauan dari jarak jauh terhadap perubahan kondisi lingkungan [5], seperti perubahan suhu, kelembapan, dan tekanan. Salah satu pemanfaatan WSN dilakukan dengan  penggunaan  Teknologi Internet  of  Things (IoT)  dan Long  Range (LoRa)  [6,7,8,9]. Dengan  teknologi  ini,  informasi  atas  kejadian  kebakaran  dapat  di  kirim  melalui  nirkabel, ditambah  alat  yang  memungkinkan  proses  kirim  data  pada  jarak  jauh  dan  mampu  bekerja  di wilayah  luring,  disertai  penggunaan  alat  pengendali  dan  detektor  seperti  seperti  Arduino  dan sensor [10]. Dari informasi yang disampaikan oleh alat akan di tampilkan pada sebuah aplikasi (web/android) untuk memeriksa keadaan lingkungan sebenarnya.
Oleh karena itu, tujuan penelitian ini adalah fokus pada rancang bangun teknologi WSN guna  membantu  awak  kapal  dalam  menangani  masalah  kebakaran  kapal  dan  pemantauan  dari jarak  jauh  oleh  SDM  yang  berada  di  darat.  Dalam  mencapai  tujuan  penelitian  telah  dibuat sistem hybrid yang  memadukan  antara  kerja  deteksi  pemadam  api  otomatis  dengan  kerja pemantauan  ( monitoring )  ke  dalam  satu  sistem.  Adapun  perangkat  yang  digunakan  dalam deteksi  otomatis  menggunakan  Arduino  Uno  yang  mengendalikan  fungsi  dari  sistem. Sedangkan, perangkat yang digunakan untuk pemantauan menggunakan teknologi IoT-LoRa.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1   Perakitan Alat
Sistem  dirakit  sebagai  skenario  sistem  deteksi  pemadam  api  otomatis  dan  pemantauan terdiri  dari  dua  bagian  utama  (Gambar  1);  yang  pertama, node sensor  dan  LoRa  Tx  diletakan pada  kapal,  yang  kedua base-station (LoRa  gateway)  yang  berada  di  darat.  Komponen  utama pengendali  node  sensor  adalah  Arduino  Uno  yang  memproses  masukan  dari  sensor  untuk kemudian  diteruskan  pada  bagian  keluaran  sebagai  tindakan.  Pada  pin  (Tabel  1)  masukan Arduino  terpasang  3  sensor;  flame  (deteksi  api),  MQ-2  (deteksi  asap),  dan  DS18b20  (deteksi suhu)  (Gambar  2).  Masukan  dari  ke  tiga  sensor  tersebut  akan  mengaktifkan  buzzer  sebagai penanda ditemukannya titik api dan motor stepper yang berfungsi untuk membuka atau menutup Alat Pemadam Api Ringan (APAR) (Gambar 3). Selain itu, data masukan dari sensor di kumpul untuk kemudian dikirim melalui LoRa (Tx) (Gambar 4) ke LoRa gateway (Rx).
Jatisi ISSN 2407-4322 Vol. 9, No. 1, Maret 2022, Hal. 289-300 E- ISSN 2503- 2933 291
Area tidak ada layanan internet (Node sensor dan LoRa)
Area layanan internet ( Base station )
Gambar 1. Diagram Blok System
Gambar 2. Sensor MQ-2, Flame, dan ds18b20 Gambar 3. Motor Stepper, Valve, dan APAR APAR Motor Stepper Leading screw valve buka/tutup tuas APAR MQ-2 Flame DS18b20
292 Jatisi ISSN 2407-4322 Vol. 9, No. 1, Maret 2022, Hal. 289-300 E-ISSN 2503-2933
Gambar 4. Node Sensor dan LoRa Transmitter (Tx)
Tabel 1. Konfigurasi Pin Arduino Pin Keterangan A0 Input sensor MQ-2/asap A1 Input sensor flame/api A2 Input sensor DS18B20/suhu O4-O7 Output driver motor L298N O9-O13 Koneksi LoRa Rx O1 Buzzer O2 Reset
Pada  bagian  ke-2  dari  sistem  yakni base  station .  Bagian  ini  terdiri  dari  LoRa  gateway (Rx) dan 2 buah esp8266 (Gambar 5). Data yang dikirim LoRa Tx diterima gateway Rx untuk selanjutnya  diproses  menjadi  data  teks  (string)  pada  ESP  pertama.  Untuk  mendapatkan  data string,  data  yang  melalui  gateway  ditafsirkan  melalui  sambungan  serial  Tx-Rx  melalui kombinasi silang ( cross ) dikedua ESP tesebut sesuai Tabel 2.
Tabel 2. Konfigurasi Pin cross Tx-Rx pada 2 Buah ESP8266 ESP Pin Tx Pin Rx Pertama Rx 2 Tx 2 Kedua Rx 1 Tx 1
Tabel  2  diatas  menunjukan  sambungan cross Tx-Rx  dua  ESP8266.  Pada  pin Tx di  ESP pertama akan disambung ke Rx ESP kedua. Kombinasi ini memungkinkan data masuk ke user. Setalah data masuk ke user, pin Rx di ESP kedua akan disambungkan ke pin Tx ESP pertama. Kombinasi  ini  juga  memungkinkan  user  memberikan  perintah  langsung  untuk  mengaktivkan drive  motor  melalui  ESP  kedua  ke  ESP  pertama  dengan  tombol  perintah  on/off  pada  aplikasi android.
Driver motor Board Arduino Antena LoRa
Jatisi ISSN 2407-4322 Vol. 9, No. 1, Maret 2022, Hal. 289-300 E- ISSN 2503- 2933 293

## Gambar 5. LoRa Receiver (Rx)

## 2. 2   Perancangan Software
Perancangan softwaredibuat untuk meneruskan informasi berupa data yang diperoleh dari sensor  flame,  MQ-2,  dan  DS18b20.  Rancangan  perangkat  lunak  yang  dimaksud  ditampilkan Gambar 6.
Antena LoRa ESP8266 ke-2 (Bagian atas/depan) ESP8266 ke-1 (Bagian bawah/dibelakang)
294 Jatisi ISSN 2407-4322 Vol. 9, No. 1, Maret 2022, Hal. 289-300 E-ISSN 2503-2933
Gambar 6. Diagram Alir Node dan LoRa Tx
Gambar 6 menjelaskan tentang alat yang sudah aktif sistem akan terhubung. Jika ketiga sensor  mendapat  nilai  maka  nilai tersebut  diproses  mikrokontroller  untuk  mengaktifkan  motor stepper dan  menggerakan  secara  otomatis  valve  untuk  buka/tutup tuas  APAR.  Selain itu, nilai dari  sensor  dikerjakan  dan  dikirim  ke  LoRa  gateway  (Rx)  melalui  LoRa  transmitter  (Tx). Apabila  ketiga  sensor  tidak  menemukan  data  masukan,  maka  sensor  akan  terus  mengecek sampai  data  masukan  ada.  Sedangkan  perancangan  software  LoRa  gateway  (Gambar  7)  di bangun untuk meneruskan informasi dari LoRa ke user (android).
Jatisi ISSN 2407-4322 Vol. 9, No. 1, Maret 2022, Hal. 289-300 E- ISSN 2503- 2933 295
Gambar 7. Diagram Alir Lora Receiver (Rx)
Gambar  7  menjelaskan  saat  alat  pendeteksi  bekerja,  sensor  akan  menunggu  data  yang akan  dikirim  oleh  LoRa  Tx  dan  ketika  data  ada  diterima  oleh  LoRa  Rx,  kemudian  data  ini diteruskan dan dijalankan dengan keluaran berupa hasil penangkapan ketiga sensor berupa data string,  dan  kedudukan  penangkapan  sensor  menggunakan  Arduino  uno.  Setelah  itu,  data  ini dikirim ke server melalui esp8266.

## 2. 3   Pengujian dan Pengumpulan Data
Pengujian  dilakukan  melalui  uji  pada  unit  (alat)  dan  sistem  yang  telah  dibuat.  Setelah itu,  keseluruhan  sistem  akan  diberikan  stimulasi  trigger  berupa  titik  api  dan  asap  pada  jarak tertentu.  Dari  serangkaian  pengujian  akan  didapat  hasil  yang  ditampilkan  melalui  aplikasi android.
296 Jatisi ISSN 2407-4322 Vol. 9, No. 1, Maret 2022, Hal. 289-300 E-ISSN 2503-2933

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Langkah  yang  dilakukan  dalam  pengujian  ini  berupa  uji  insitu,  dimana  pengujian diterapkan pada bagian perangkat masukan seperti pengujian sensitifitas sensor di sistem node dan LoRa Tx, sistem LoRa Rx (gateway), serta pengujian aplikasi android.
Pada hasil pengujian sistem node dan LoRa Tx (Gambar 8), menunjukan ketiga sensor dan LoRa Rx bekerja sebagaimana  mestinya, dan jarak uji sejauh 3 m. Selanjutnya, data yang diperoleh dari sistem node dan LoRa Tx akan diteruskan pada sistem LoRa Rx.
Gambar 8. Hasil Pengujian Node dan LoRa Tx
Kemudian hasil pengujian sistem gateway (Gambar 9), menunjukan bahwa pengiriman data  berhasil  terkirim  dari  node  menuju  ke  Rx  dan  dilanjutkan  ke  aplikasi  android  sebagai monitoring (Gambar 10). Cara ini dilakukan sebagai pembuktian bahwa fungsi gateway bekerja dengan baik. Uji kerja gateway yang dimaksud pada perakitan LoRa Rx adalah dapat menerima data dari sistem node dan LoRa Tx, serta dapat menampilkan data ke aplikasi.
Jatisi ISSN 2407-4322 Vol. 9, No. 1, Maret 2022, Hal. 289-300 E- ISSN 2503- 2933 297
nd clear, implies research results (First Author)
Gambar 9. Hasil Pengujian Gateway (Rx)
Gambar 10. Tampilan Nilai Pembacaan Node pada Aplikasi Android
Dalam  melakukan  eksperimen  kami  mengatur  konfigurasi  LoRa  RA-01  agar  bekerja efektif  jika  diterapkan  dikapal.  Dimana  kami  menggunakan  Tx  power  sebesar  20  dBm, menggunakan antena 2.5 dBi yang bekerja pada frekuensi 473 Mhz.
298 Jatisi ISSN 2407-4322 Vol. 9, No. 1, Maret 2022, Hal. 289-300 E-ISSN 2503-2933
Tabel 3. Hasil Pengukuran Jarak dan RSSI LoRa Config Jarak (m) BW CR SF 10 m 20 m 50 m RSSI RSSI RSSI 125 4/5 12 -72 -93 -112
Tabel 3 merupakan hasil pengukuran RSSI berdasarkan perubahan jarak. RSSI tersebut diperoleh dari pengiriman data berupa: 3 data dengan header masing-masing 1 character, sensor MQ-2 sebesar 4 digit, sensor flame 1 sebesar digit, dan sensor temperatur sebesar 4 character. Sehingga  total  pengiriman  data  keseluruhan  sebesar  12  byte  untuk  sekali  kirim.  Nilai  RSSI masih dalam interval nilai spesifikasi LoRa (Gambar 11).
Gambar 11. Grafik Hubungan Jarak dan RSSI

## 4. KESIMPULAN
Dalam  penelitian ini,  semua  kegiatan  pengujian  alat  dilakukan  di  daratan.  Unjuk  kerja sistem  sangat  baik  dan  dapat  digunakan  di  perairan  karena  RSSI  sesuai  spesifikasi  alat  yang menunjukan  sampai  -112  dBm.  Jika  RSSI  lebih  dari  nilai  unjuk  kerjanya  kemungkinan  akan terjadi  pengiriman  data  yang  kurang  sempurna.  Hasil  yang  diperoleh  tersebut  di  dapat  dari konfigurasi LoRa RA-01 versi sx1262, yakni BW=125, CR=4/5, dan SF=12. Selain itu, antena pada LoRa Tx power sebesar 20 dBm.

## 5. SARAN
Untuk  mendapatkan  hasil  yang  optimal  terutama  dalam  jangkauan monitoring yang lebih luas diperlukan beberapa node yang diletakan jauh dari node pertama. Skema ini disebut sebagai  topologi  Mesh.  Dengan  model  Mesh  diharapkan  data  terjauh  dapat  dikirim  ke  base station.
Jatisi ISSN 2407-4322 Vol. 9, No. 1, Maret 2022, Hal. 289-300 E- ISSN 2503- 2933 299
UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian  ini  berkat  dukungan  financial  dari  Poltektrans  SDP  Palembang  melalui “Hibah Penelitian TA.2020-2021”.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Mutmainnah,  W.,  Bowo,  L.P.,  Nurwahyudy,  A.,  Prasetyo,  F.A.  dan  Furusho,  M,  2020, Causative Factor Analysis of Passenger Ship Accident (fire/explosion) in Indonesia , IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. , No.1, Vol.557, https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/557/1/012037/meta. [2] BKI, 2019, Guidance for Class Notations 2019 (Pt.0, Vol.B), https://servrules.bki.co.id:81/data/( Vol B ),2019 Guidance for Class Notations,2019.pdf.
[3] Faturachman,  D.,    dan  Mustafa,  S., Sea  Transportation  Accident  Analysis  In  Indonesia , Procedia-Soc. Behav. Sci. , Vol.40, 616–621,
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877042812007069.
[4] Chong,  C.,  Y.,  dan  Kumar,  S.P.,  2003, Sensor  Networks:  Evolution,  Opportunities,  and
Challenges, Proc. IEEE , No.8, Vol. 91, 1247–1256,
https://www.researchgate.net/publication/2986179_Sensor_Networks_Evolution_opportu nities_and_challenges.
[5] Khajuria,  R.,  dan  Gupta,  S.,  2015, Energy  Optimization  and  Lifetime  Enhancement Techniques In Wireless Sensor Networks: A Survey,  Int. Conf. Comput. Commun. Autom. ICCCA 2015 , 396–402, https://ieeexplore.ieee.org/document/7148408?reload=true.
[6] Wixted, A.J., Kinnaird, P., Larijani, H., Tait, A., Ahmadinia, A., dan Strachan, N., 2016, Evaluation of LoRa and LoRaWAN for Wireless Sensor Networks, IEEE SENSORS , 1-3, https://www.semanticscholar.org/paper/Evaluation-of-LoRa-and-LoRaWAN-for- wireless-sensor-Wixted-Kinnaird/ffbdedaa5e68f9f3ff884dca67b98629d22d50ff#citing- papers.
[7] Lavric, A., dan Petrariu, A.I, 2018, LoRaWAN Communication Protocol: The New Era of
IoT, 14th Int. Conf. Dev. Appl. Syst. DAS - Proc. , 74–77,
https://www.semanticscholar.org/paper/LoRaWAN-communication-protocol%3A-The- new-era-of-IoT-Lavric-Petrariu/de2b20d7607a0339346287540cf93b5497a66284.
[8] Carvalho,  D.F.,  Depari,  A.,  Ferrari,  P.,  Flammini,  A.,  Rinaldi,  S.,  dan  Sisinni,  E.,  2018,
On  The  Feasibility  of  Mobile  Sensing  and  Tracking  Applications  Based  On  LPWAN, IEEE Sensors Appl. Symp. SAS-Proc. , 1–6, https://www.researchgate.net/publication/324490788_On_the_feasibility_of_mobile_sens ing_and_tracking_applications_based_on_LPWAN.
[9] Essa,  S.,  Petra,  R.,  Uddin,  M.R.,  Suhaili,  W.S.H.,  dan  Ilmi,  N.I,  2020, IoT-Based Environmental  Monitoring  System  for  Brunei  Peat  Swamp  Forest, 2020  Int.  Conf. Comput. Sci. Its Appl. Agric. ICOSICA, 1-5,
300 Jatisi ISSN 2407-4322 Vol. 9, No. 1, Maret 2022, Hal. 289-300 E-ISSN 2503-2933
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9243279.
[10]  Dragulinescu, A.M., Dragulinescu, A., Zamfirescu, C., Halunga, S., dan Suciu, G, 2019, Smart  Neighbourhood:  LoRa-Based  Environmental  Monitoring  and  Emergency Management  Collaborative  IoT  Platform, Int.  Symp.  Wirel.  Pers.  Multimed.  Commun. WPMC , 1-6, https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9096192.