## Prototipe Pengaman Kebakaran Rumah Menggunakan Thermal Camera
Filmada Ocky Saputra 1) , Ardiawan Bagus Harisa 2) , dan Zaenal Arifin 3)
1, 2) Fakultas Ilmu Komputer, 3) Fakultas Teknik, dan Universitas Dian Nuswantoro
1,2,3) Jl. Imam Bonjol 207, Semarang e-mail: filmada.os@dsn.dinus.ac.id 1) , ardiawanbagus@dsn.dinus.ac.id 2) , xzaenal@ dsn.dinus.ac.id 3)

## ABSTRACT
80% of cases of building or house fires in Indonesia are caused by electrical short circuits. Currently, there are only MCB and ELCB devices protecting for building electrical installations, but these devices cannot protect the conditions that cause fires. In a short circuit, there will be heating of the short cable or device. In this study, researchers used a thermal camera that can be placed on an electrical panel to be able monitor the temperature of electrical panel which includes cables, MCB, or can be placed on other devices. When the detected object temperature exceeds a predetermined limit, the device will provide a warning in the form of sound and text and can automatically cut off electricity in the building's electricity network. This research produces a prototype of a power grid safety device using a Raspberry Pi that can be applied to buildings and objects that have the potential to emit excess heat that can cause fires. Systems it will be able to monitor, provide warnings and can automatically cut off the electricity network when the temperature of the observed object exceeds the specified limit and has the potential to emit excess heat which can cause a fire.

## Keywords: Thermal Camera, Raspberry Pi, Fire Protection

## ABSTRAK
Kasus kebakaran gedung atau rumah di Indonesia sebanyak 80% penyebab kebakaran tersebut akibat korsleting arus listrik. Perangkat keamanan instalasi listrik gedung saat ini hanya terdapat MCB dan ELCB, namun perangkat tersebut tidak dapat mengatasi kondisi penyebab terjadinya kebakaran. Pada saat terjadi konsleting arus listrik akan terjadi pemanasan pada kabel atau  perangkat  yang  mengalami  hubung  singkat.  Pada  penelitian  ini,  peneliti  menggunakan thermal  camera yang  dapat  di letakkan pada panel listrik untuk dapat memantau suhu pada panel listrik yang meliputi kabel, MCB, maupun dapat ditempat- kan  pada  perangkat  lain  guna  memantau  suhu  perangkat  tersebut.  Ketika  suhu  objek  terdeteksi  melebihi  batas  yang  telah ditentukan, perangkat akan memberikan peringatan berupa suara serta teks dan dapat secara otomatis memutuskan aliran listrik pada  jaringan  listrik  bangunan  tersebut.  Penelitian  ini  menghasilkan prototipe perangkat  pengaman  jaringan  listrik menggunakan Raspberry Pi yang dapat diterapkan pada bangunan dan objek yang berpotensi memancarkan panas berlebih yang  dapat  menyebabkan  kebakaran.  Sehingga  dengan  penggunaan  perangkat  ini  akan  dapat  memantau,  memberikan peringatan dan dapat memutus jaringan listrik secara otomatis ketika suhu objek yang teramati melebihi batas yang ditentukan serta berpotensi mengeluarkan panas berlebih yang dapat menyebabkan kebakaran.
Kata kunci: Thermal Camera , Raspberry Pi, Pengaman Kebakaran .

## I. P ENDAHULUAN
ebutuhan listrik saat ini adalah kebutuhan yang tidak  bisa  terlepas  dengan  kehidupan  kita sehari-hari.  Semua  perangkat  yang  kita gunakan  saat  ini  pastinya  memerlukan  listrik seperti  laptop,  komputer,  handphone,  printer  serta berbagai  perangkat  lainnya.  Pada  rumah  atau  gedung kampus  tentunya  memiliki  jalur  instalasi  listrik sehingga  kita  dapat  menggunakan  listrik  tersebut  di dalam  ruangan.  Kebutuhan  listrik  yang  sedemikian diperlukannya  namun  berbanding  terbalik  dengan perangkat  pengaman  listrik  yang  terdapat  pada  suatu instalasi yang sering menimbulkan hubung singkat arus listrik hingga menyebabkan kebakaran.
Kebakaran  gedung  atau  rumah  menjadi  hal  yang sangat merugikan dan menakutkan untuk semua orang. Data  yang  kami  ambil  dari  Dinas  Penanggulangan Kebakaran  dan  Penyelamatan  Provinsi  DKI  Jakarta, dari  tahun  2015-2020  faktor  terbesar  penyebab
kebakaran  gedung  adalah  hubung  singkat  arus  listrik, sebagai  contoh  data  pada  tahun  2020  ini,  Total  kasus kebakaran  di  Jakarta  adalah  1088  kasus,  dimana  640 kasus disebabkan oleh listrik [1]. Jika dituliskan dalam persentase,  maka  59%  kebakaran  diakibatkan  oleh hubung singkat arus listrik. Pada era saat ini kebutuhan perangkat  pengaman  arus  listrik  menjadi  peran  yang sangat  wajib  digunakan  untuk  melindungi  bangunan dari bahayanya kebakaran. Sistem control pada industry akan  merujuk  pada  sistem  otomatisasi  control  [2]. Perangkat  mikrokontroler  sebagai  piranti  yang memiliki sebuah processor yang dapat digunakan untuk mengkontrol  beberapa  sensor  dan  aktuator  [3].  Pada saat  ini  berbagai  pilihan  mikrokontroler  yang  dapat digunakan  seperti  Arduino,  ATMEL  ATMega169, Cypress Pscos chip, Raspberry Pi, serta terdapat varian lain  dalam  mikrokontroler  yang  dapat  kita  sesuaikan dengan  kebutuhan  penelitian.  Tingginya  kasus kebakaran  tersebut  perlu  adanya  solusi  untuk  dapat
K
memberikan  peringatan  dini  serta  pengaman  sebelum terjadi  kebakaran.  Pada  penelitian  ini  akan  dirancang sistem  pengamanan  kebakaran  rumah  otomatis  ketika terdeteksi  suhu  perangkat  yang  melebihi  batas  suhu yang telah ditentukan serta sistem peringatan dini pada kebakaran dengan adanya peringatan suara ketika suhu akan mendekati batas yang telah ditentukan.

## II. T EORI

## A. Spektrum Cahaya
Cahaya merupakan energi berbentuk gelombang dan membantu  manusia  untuk  dapat  melihat. Visible  light spectrum adalah spektrum radiasi elektromagnetik yang mampu  merangsang  mata  manusia  sehingga  dapat dilihat  [4].  Spektrum  cahaya  hanyalah  sebagian  kecil spektrum  radiasi  gelombang  elektromagnetik.  Cahaya tampak adalah sebagian dari spektrum gelombang elec- tromagnet  yang  memiliki  panjang  gelombang  antara 400nm  hingga  780nm  dalam  udara  seperti  yang  dapat dilihat pada Gambar 1. Daerah cahaya tampak dikenal juga  sebagai  daerah  cahaya  dengan  warna  merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu.
Gambar 1 Spektrum Cahaya (Sumber: Abdulah, Mikrajuddin.

## 2017. Fisika dasar 2. Bandung)
Pada  penelitian  ini,  peneliti  menggunakan thermal camera untuk  digunakan  mengambil  data  panas  pada objek.  Pada  pembahasan  diatas  menjelaskan  tentang spektrum  cahaya  dimana  sistem  kerja  termal  image camera  adalah  mengubah  energi  dalam  panjang gelombang  inframerah  menjadi  tampilan  cahaya terlihat. Infrared thermography merupakan contoh ilmu pencitraan inframerah dimana thermal imaging camera ini  mendeteksi  panjang  gelombang  inframerah  pada spektrum elektromagnetik pada 9-14µm dan menghasilkan gambar dari radiasi itu [5].

## B. Infrared Thermography Fundamentals
Pada tahun 1800, Herschel pertama kali menemukan spektrum inframerah ketika mencoba menemukan filter optic  baru  yang  akan  mengurangi  kecerahan  gambar matahari dalam teleskop [6]. Herschel terus melakukan penelitiannya hingga pada 1840, ia berhasil mengembangkan  citra  thermal  pertama  (termograf) dengan memanfaatkan penguapan diferensial dari film tipis  minyak  yang  terkena  pola  panas.  Sejarah  besar untuk  IR  terjadi  pada  tahun  1880  dimana  Langley
menciptakan bolometer [7]. Bolometer ini  menandai peningkatan  besar  IR  terhadap  tingkat  sensitivitas dalam mendeteksi objek. Akhirnya untuk pertama kali pada tahun 1929 Tihanyi menemukan kamera sensitive- inframerah dan diaplikasikan oleh militer Inggris untuk pertahanan  anti  pesawat.  Perkembangan thermal camera digunakan  pada  akhir  perang  dunia  kedua karena dapat membantu militer untuk melihat di tempat yang  gelap.  Hingga  akhirnya  pada  sekitar  tahun  1960 kamera IR dikomersialkan sehingga pencitraan thermal dapat digunakan oleh semua orang.
Gelombang  elektromagnetik  adalah  gelombang yang  tidak  memerlukan  medium  transmisi  dan dideskripsikan  dengan  velocity,  frekuensi,  dan wavelength  [8].  Spektrum-spektrum  infrared  dibagi menjadi  beberapa  spektrum  diantaranya NearInfrared (NIR), ShortwaveInfrared (SWIR), MidwaveInfrared (MWIR),  dan LongwaveInfrared (LWIR).  Panjang gelombang NIR memiliki bentangan antara 0.7-1.0 um, gelombang SWIR dengan bentangan panjang gelombang  antara  1.0-2.5  um,  MWIR  pada  bentangan panjang  gelombang  antara  3.0-5.0  um,  dan  panjang gelombang LWIR adalah pada bentangan 8.0-14.0 um. Bentangan  spektrum  gelombang  infrared  dapat  dilihat pada gambar 3.
Gambar 3 Spektrum gelombang Inframerah dengan jenis-jenisnya (NIR, SWIR, MWIR, LWIR) [9]

## C. Raspberry Pi 4

## Gambar 2 Raspberry Pi 4
Raspberry Pi adalah komputer ukuran kecil. Ukuran Raspberry  Pi  ini  sebesar  kartu  ATM  dan  memiliki ketebalan  1cm  di  bagian  port  USB  [10].  Komputer Raspberry Pi dapat dihubungkan ke monitor komputer atau  tampilan  layar  Raspberry  Pi  dan  dapat menggunakan keyboard dan mouse standar. Komputer mini ini bisa digunakan layaknya komputer biasa yang bisa melakukan apa saja seperti berselancar di internet, memutar  video  definisi  tinggi,  juga  membuat spreadsheet, word, dan bermain game.
Tabel 1 Spesifikasi Raspberry Pi Spesifikasi Detail Spesifikasi Processor Broadcom BCM2711, quad-core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit SoC @ 1.5GHz Memory 1GB, 2GB, 4GB or 8GB LPDDR4 (depending on model) with on-die ECC Connectivity 2.4  GHz  and  5.0  GHz  IEEE  802.11b/g/n/ac wireless LAN, Bluetooth 5.0, BLE Gigabit Ethernet 2 × USB 3.0 ports 2 × USB 2.0 ports. GPIO Standard 40-pin GPIO header (fully backwards-compatible with previous boards) Video & sound: 2  ×  micro-HDMI  ports  (up  to  4Kp60 supported) 2-lane MIPI DSI display port 2-lane MIPI CSI camera port 4-pole stereo audio and composite video port Multimedia H.265 (4Kp60 decode); H.264 (1080p60 decode, 1080p30 encode); OpenGL ES, 3.0 graphics SD card support Micro  SD  card  slot  for  loading  operating system and data storage Input power 5V DC via USB-C connector (minimum 3A) 5V DC via GPIO header (minimum 3A) Power over Ethernet (PoE)–enabled (requires separate PoE HAT)
Environment
Operating temperature 0–50ºC
Keunggulan  lain  dari  Raspberry  Pi  ini  adalah memiliki  port  GPIO  yang  dapat  digunakan  untuk berkomunikasi  dengan  komponen  lain  seperti  sensor, motor, kamera, dan komponen lainnya [11].

## D. AMG8833

## Gambar 3 IR Sensor AMG8833
Sensor  kamera  termal  AMG8833  adalah  sensor produk dari Panasonic. Sensor termal ini adalah sensor termal  array  IR  8x8.  AMG8833  menggunakan komunikasi  I2C  untuk  berkomunikasi  dengan  MPU [12].
Gambar 4 Skematik AMG8833 (https://learn.adafruit.com/adafruit- amg8833-8x8-thermal-camera-sensor/)
Pada  penelitian  ini  MPU  yang  digunakan  adalah Raspberry Pi 4. Thermal camera ini memiliki beberapa keunggulan  yaitu  kompak  dan  cukup  simpel  untuk memudahkan  dalam  berkomunikasi  [13].  Sensor  ini akan mengukur temperatur mulai dari 32 F hingga 176 F yang dapat mendeteksi manusia hingga jarak 7 meter dengan  frame  rate  maksimum  10Hz.  AMG8833 beroperasi  dengan  tegangan  3-5  VDC,  dan  memiliki gain faktor amplifikasi yang tinggi [14].

## E. Raspbian OS
Raspberry  Pi  dapat  dibedakan  menjadi  sebuah komputer  mini,  dimana  di  dalam  sebuah  komputer dibutuhkan  sebuah  sistem  operasi.  Pengembang raspberry  membuat  sistem  operasi  berbasis  Debian yang  dirancang  khusus  untuk  mengoptimalkan perangkat  yaitu  Raspbian  OS.  Sistem  operasi  ini diklaim memiliki kemudahan dalam proses instalasi di Raspberry Pi [15].

## III. M ETODE P ENELITIAN

## A. Flowchart Sistem

## Gambar 5 Flowchart System
Pada flowchart ini menjelaskan alur dari sistem yang akan dibuat. Urutan pertama adalah saat Raspberry PI menyala  maka  akan  inisiasi  periferal.  Kemudian pengguna mengatur suhu yang ingin digunakan. Hal ini bertujuan  untuk  kalibrasi  output  pada  tampilan  suhu thermal  camera .  Urutan  selanjutnya  adalah  mengatur nilai  suhu  maksimum  benda  dilanjutkan  dengan pembacaan  suhu  benda  dengan  kamera  termal  secara real-time. Sistem kemudian akan membandingkan nilai pembacaan  suhu  dengan  nilai  maksimum  pengaturan suhu sebelumnya. Ketika suhu di atas nilai maksimum yang ditentukan, ia akan memberikan peringatan hingga dapat  memutuskan  arus  listrik  pada  jaringan  yang diamati.

## B. Hardware

## Gambar 6 Rangkaian Perangkat Keras
Penelitian  ini  memiliki  bentuk  hasil  jadi  berupa perangkat  keras,  sehingga  terlebih  dahulu  harus merancang untuk membuatnya. Perancangan perangkat keras terdiri dari beberapa tahapan berikut:
a. Perancangan Mini Computer Raspberry Pi
b. Perancangan Thermal Camera
c. Perancangan Peringatan Bahaya

## Tabel 2 Pin Konfigurasi Raspberry Pi
No
PIN Raspberry Pi 3+
Explanation 1. 2. 3.
4. 5. 6.
7.
8. 9.
PIN 3.3V PIN 5V PIN GND PIN SCA PIN SDL GPIO 05 GPIO 06 GPIO 13 HDMI Port Power 3.3V Power 5V GND
PIN SDA AMG8833 PIN SCL AMG8833 PIN Data SSR PIN Buzzer PIN LED Warning HDMI Display

## C. Pengujian
Pengujian  untuk  memastikan  perangkat  dapat berjalan  dengan  benar  sesuai  dengan  instruksi pengujian.

## IV. H ASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam  perangkat ini  dilakukan  beberapa  pengujian untuk memastikan perangkat ini dapat berjalan dengan benar  sesuai  dengan  instruksi,  untuk  itu  dilakukan pengujian sebagai berikut:
1. Pengujian pengaruh cahaya
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  menghindari efek  yang  terjadi  ketika  terdapat  sinar  atau  tidak ada sinar dalam perangkat.
a. Pengujian dengan cahaya terang (1060 lux) Pengujian  ini  menggunakan  bantuan  cahaya penerangan, dengan kekuatan pancaran cahaya sebesar  1060  lux.  Dapat  dilihat  bahwa  suhu yang terbaca tidak mengalami perubahan.
Gambar 7 Data Pengujian Pada Kondisi Terang
b. Pengujian dengan cahaya redup (3 lux) Pengujian  ini  tidak  menggunkan  cahaya bantuan, dengan kondisi cahaya sekitar redup yang  terbaca  sebesar  3  lux.  Dapat  dilihat bahwa  suhu  yang  terbaca  tidak  mengalami perubahan.

## Gambar 8 Data Pengujian Pada Kondisi Redup
Berdasarkan pengujian tersebut dapat diketahui  bahwa  tidak  terjadinya  perubahan suhu  ketika  terjadi  peningkatan  intensitas cahaya.
2. Pengujian pengaruh cahaya
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  menguji pembacaan  temperature  terhadap  pengaruh  suhu ruangan.
a. Pengujian suhu kabel normal Pengujian  ini  dilakukan  dengan  kondisi  suhu kabel pada suhu normal.
Gambar 9 Data Pengujian Pada Kondisi Suhu Kabel Nor- mal
Gambar diatas menunjukan pembacaan suhu pada kabel dan MCB, dimana terbaca warna hi- jau  dan  biru  yang  menggambarkan  kondisi kabel  dan  MCB  dalam  kondisi  suhu  normal. Pada  gambar  sebelah  kiri  menunjukan  pem- bacaan sensor suhu sekitar yang membaca suhu pada range 32.75℃ – 32.81℃.
b. Pengujian suhu kabel panas Pengujian ini dilakukan dengan kondisi suhu kabel pada suhu tidak normal atau diatas suhu rata-rata.

## Gambar 10 Data Pengujian Pada Kondisi Suhu Kabel Tinggi
Gambar diatas menunjukan pembacaan suhu pada  kabel  dan  MCB,  dimana  terbaca  warna merah  yang  menggambarkan  suhu  panas  atau diatas 50℃. Pada gambar sebelah kiri menun- jukan  pembacaan  sensor  suhu  sekitar  pada range 32.75℃ – 32.81℃.
Berdasarkan  pengujian  ini  terlihat  bahwa suhu ruangan tidak  mempengaruhi pembacaan suhu  pada  titik  baca  yang  telah  diatur  yaitu
MCB dan kabel.
3. Pengujian Sistem Keseluruhan
Pengujian  ini  dilakukan  dengan  kondisi  suhu kabel pada suhu tidak nomal atau diatas suhu rata- rata.
a. Pengujian Suhu 30℃

## Gambar 11 Pengujian Pada System Keseluruhan
Pada  pengujian  ini  diberikan  set  suhu maksimal  pada  nilai  30℃,  dapat  dilihat  pada gambar disamping bahwa ketika suhu dibawah set poin maka tidak akan muncul warning.
b. Pengujian Suhu 50℃

## Gambar 12 Pengujian Peringatan pada suhu 50℃ Pada System Keseluruhan
Pada  pengujian  ini  diberikan  set  suhu maksimal  pada  nilai  50℃,  dapat  dilihat  pada gambar disamping bahwa ketika suhu diatas set poin maka muncul warning.
c. Pengujian Suhu 100℃
Gambar 13 Pengujian Peringatan pada suhu 100℃ Pada System Keseluruhan
Pada  pengujian  ini  diberikan  set  suhu maksimal pada nilai 100℃, dapat dilihat pada gambar disamping bahwa ketika suhu diatas set poin maka muncul warning.

## V. K ESIMPULAN
Salah satu penyebab kebakaran adalah terjadinya hub- ung singkat pada instalasi listrik. Untuk mencegah hal tersebut,  maka  perlu  dibuat  sistem  pengamanan  yang mampu memberikan peringatan dini jika terjadi kenai- kan  suhu  yang  tidak  wajar  pada  instalasi  listrik.  Pada penelitian  yang  telah  dilakukan,  pemanfaatan  camera thermal sebagai sistem keamanan untuk mencegah ke- bakaran yang disebabkan oleh hubung singkat. Dengan mengintegrasikan  antara  Raspberry  Pi  dengan  camera thermal AMG8833, prototype sistem pencegahan keba- karan  dapat  berjalan  dengan  baik  serta  mampu  mem- berikan peringatan kepada user saat suhu yang nampak pada  sistem  melebihi  ambang  batas  yang  telah  diten- tukan. Pengujian dilakukan dengan kondisi baik saat ca- haya terang maupun redup terbukti tidak mempengaruhi hasil pengukuran dari camera thermal AMG8833.

## D AFTAR P USTAKA
[1] D.  P.  K.  dan  P.  P.  D.  Jakarta,  “Statistik  Kebakaran Berdasarkan  Penyebab,”  2020.  [Online].  Available:
https://www.jakartafire.net/statistic .
[2] Saeful  Bahri  and  Chairul  Anwar,  “Perancangan  dan Prototype Automatis Mesin Single Bore dengan Motor AC 1 Fasa Berbasis Pengontrolan Pneumatik dan PLC,” Elektum  J. Tek. Elektro, vol. 14, no. 2, pp. 13–20, 2017
[3] E. B. Prasetya, “Pemantau Kebocoran Ac Menggunakan Sensor  Yl83  Dan  Lm35dz  Berbasis  Mikrokontroler Arduino Melalui Webserver,” Elektum  J. Tek. Elektro, vol. 14, no. 2, pp. 49–56, 2017.
[4] F. Hasanah, M. S. Sari, S. Legowo, A. Saefullah, dan S. Fatimah.,  “Pengaruh  Intensitas  Spektrum  Cahaya Warna Merah Dan Hijau Terhadap Perkecambahan Dan Fotosintesis Kacang”, Vol. 4, No. 2., 2528-1976. 2018.
[5] J. Angulo and J. Serra, “Color segmentation,” Ieee, pp. 125–128, 2003.
[6] R. Usamentiaga, P. Venegas, J. Guerediaga, L. Vega, J. Molleda, and F. G. Bulnes, “Infrared thermography for temperature measurement and non-destructive testing,” Sensors (Switzerland), vol. 14, no. 7, pp. 12305–12348,
2014.
[7] H. H. and M. Kolahdouz, “Group IV Materials for Low Cost  and High Performance Bolometers,” Bolometers, No. May 2014, 2012.
[8] M.A  Muda,  R.  Alandani,  dan  G.M  Arya.,  Thermal Vision pada Manusia dengan Pengaruh Terhadap Warna Pakaian.    5 th Indonesian  Symposium  on  Robotic
Systems and Control 2017
[9] B. Bhanu and I. Pavlidis, Eds., Computer vision beyond the visible spectrum. London: Springer, 2005.
[10] S. Vatsal and M. Bhavin, “Using Raspberry Pi To Sense Temprature And Relative Humidity,” Int. Res. J. Eng. Technol., vol. 4, no. 2, pp.380–385, 2017.
[11] A.  K.  Dennis,  Raspberry  Pi  Home  Automation  with Arduino. 2013.
[12] I. S. Jati, dan M. Rivai. “Implementasi Thermal Camera pada  Pengaturan  Pendingin  Ruangan”.  Jurnal  Teknik ITS Vol. 8, No. 2., 2337-3539. 2019.
[13] I.  Danielski  and  M.  FrOling,  “Diagnosis  of  buildings’ thermal  performance-a  quantitative  method  using thermography  under  non-steady  state  heat  flow,” Energy Procedia, vol. 83, pp. 320–329, 2015.
[14] Datasheet Kamera Termal, “Grid-EYE_AMG88.pdf.”.
[15] F.  Sirait.  Dan  Yoserizal,  “Pemanfaatan  Raspberry  Pi Sebagai  Processor Pada  Pendeteksian Dan Pengenalan Pola  Wajah”.  Jurnal  Teknologi  Elektro  Universitas Mercu Buana Vol. 7, No. 3., 2086-9479, 2016.