Abstrak— Lahan  gambut  merupakan  bagian  dari  ekosistem yang  banyak  mengandung  bahan  organik  yang  tidak  mudah terurai.  Seringnya  terjadi  kebakaran  lahan  gambut  membuat Indonesia  kerap  menderita  kabut  asap,  sehingga  diperlukan suatu  sistem  yang  dapat  mendeteksi  potensi  terjadinya kebakaran lahan gambut. Telah banyak penelitian tentang hal penanganan  masalah  tersebut,  namun  penelitian  yang ditawarkan  biasanya  berupa  pendeteksi  paska  kebakaran lahan  gambut.  Selain  itu  banyak  teknologi  yang  ditawarkan mempunyai harga produksi yang mahal dan penggunaan daya yang tinggi. Sistem yang dirancang  pada  penelitian ini adalah penerapan  Wireless  Sensor  Network  menggunakan  topologi tree  pada  pendeteksi  dini  potensi  kebakaran  lahan  gambut yang diintegrasikan dengan Internet of Things. Menggunakan Arduino  sebagai  prosesor  dari  sensor  node  yang  dibuat  dan menggunakan  Banana  Pi  sebagai  server  dari  keseluruhan sitem.  Sistem  ini  mengutamakan  penanganan  sebelum terjadinya  kebakaran  dengan  membaca  suhu  lingkungan setiap  node.  Hasil  dari  sistem  keseluruhan  dapat  dilihat  pada tampilan  halaman  web  yang  dapat  menampilkan  informasi suhu  permukaan  lahan  gambut.  Jarak  optimum  peletakan antar  node  adalah  100m  dan  kesuksesan  membaca  GPS mencapai 80%.
Kata  kunci— Banana  Pi,  Internet  of  Things,  Lahan  Gambut, Wireless Sensor Network .

## I. PENDAHULUAN
AHAN  gambut  adalah  bagian  dari  ekosistem  hutan tropis  dengan  tanah  yang  lembab  dan  banjir  berkala hingga  menghalangi  kayu  dan  daun  mati  dari  proses pembusukan.  Dengan  luas  lahan  26  juta  Ha,  Indonesia merupakan pemilik lahan gambut keempat terbesar di dunia setelah Amerika Serikat, Rusia, dan Kanada [1].
Namun,  dengan  potensinya  yang  besar,  kebakaran  lahan gambut  menjadi  hal  yang  sering  terjadi  di  Indonesia. Setidaknya  2,6  juta  Ha  lahan  gambut  terbakar  pada  tahun 2015 yang menyebabkan kerugian hingga 221 triliun rupiah. Selain  kerugian  materil,  terdapat  juga  kerugian  non  materil yang meliputi rusaknya habitat flora dan fauna, polusi yang mengganggu aktivitas, hingga masalah kesehatan [2].
Penyebab  kebakaran  gambut  sangatlah  beragam,  mulai dari kesalahan manusia yaitu pembukaan lahan, pembuangan  puntung  rokok  sembarangan,  dan  pembakaran sampah; faktor alam  yaitu  meliputi suhu  yang tinggi, curah hujan  yang  sedikit,  lahan  yang  mudah  terbakar.  Puncak kebakaran  hutan  terjadi  pada  saat  musim  kemarau  dimana lahan  mulai  mengalami  pengeringan,  kelembaban  udara
sangat  rendah  dan  suhu  lahan  tinggi.  Pada  kondisi  tersebut sangat mudah terpicunya kebakaran pada lahan gambut [3].
Salah  satu  satelit  yang dapat  digunakan  untuk  memantau permukaan bumi adalah NOAA-AVHRR (National Oceanic and  Atmospheric  Administration  -  Advanced  Very  High Resolution  Radiometer) .  Namun  kelemahanya  adalah resolusinya  yang  rendah  yaitu  1  km  sehingga  tidak  dapat mendeteksi  kebakaran  yang  lebih  kecil.  Selain  itu  NOAA juga  memiliki  kelemahan  berupa  waktu  pembacaan  yang lama  yaitu  satu  hingga  dua  hari  untuk  memperoleh informasi  yang  diinginkan  [4].  Untuk  itu  maka  diperlukan teknologi  yang  mampu  beroperasi  di  wilayah  yang  luas, mampu  bekerja  secara  mandiri  serta  dapat  memberikan informasi secara akurat dan real time .

## II. TEORI PENUNJANG
Pada umumnya kebakaran hutan dan lahan gambut bukan merupakan  fenomena  asing  lagi  di  beberapa  wilayah Indonesia,  terutama  Sumatera,  Kalimantan  dan  Papua. Fenomena  alam  ini  berkembang  menjadi  suatu  bentuk bencana  alam  yang  mempunyai  dampak  terhadap  aspek- aspek  kehidupan  masyarakat.  Gambut  adalah  jenis  tanah yang  terbentuk  dari  akumulasi  sisa-sisa  tumbuhan  yang setengah  membusuk;  oleh  sebab  itu,  kandungan  bahan organiknya  tinggi.  Sisa-sisa  tumbuhan  yang  mengering membuat lahan gambut menjadi mudah terbakar.
Gambar 1 . Topologi Wireless Sensor Network.
A. Wireless Sensor Network (WSN)
Wireless  Sensor  Network atau  sering  disingkat  dengan WSN  adalah  suatu  peralatan  sistem embedded yang berkomunikasi  tanpa  kabel  yang  di  dalamnya  terdapat  satu atau  lebih  sensor  dan  dilengkapi  dengan  peralatan  sistem komunikasi.  Sensor  di  sini  digunakan  untuk  menangkap informasi  sesuai  dengan  karakteristik  dan  penyajian informasi melalui komunikasi internet.

## Rancang Bangun Wireless Sensor Network Pada Pendeteksi Dini Potensi Kebakaran Lahan Gambut Menggunakan Banana Pi IoT
Hendra Irawan, Muhammad Rivai, dan Fajar Budiman Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) E-mail : hendra.irawan15@mhs.ee.its.ac.id, muhammad_rivai@ee.its.ac.id, fajarbudiman@ee.its.ac.id
L
Dalam  penggunaanya  ada  beberapa  jenis  topologi  yang sering digunakan dalam WSN. Pemilihan topologi bertujuan menyesuaikan  kebutuhan  dan  medan  penempatan  jaringan. Adapun  beberapa  topologi  jaringan  yang  umum  digunakan dalam  pembangunan  sebuah  sistem  WSN  adalah  topologi star , cluster / tree ,  dan mash .  Bentuk  topologi  WSN  dapat dilihat pada Gambar 1.
Arsitektur  topologi  cluster/tree  lebih  komplek  dibanding dengan  topologi  star.  Setiap  node  masih  mempertahankan satu jalur komunikasi untuk gateway. Pengiriman data dapat dilakukan  melalui  node-node  router,  namun  masih  dalam satu jalur tersebut [4].

## B. Internet of Things
Secara  umum Internet  of  Things (IoT)  adalah  suatu konsep  menghubungkan perangkat pintar dengan perangkat pintar yang lain baik digunakan untuk bertukar data maupun untuk  keperluan  pengendalian  melalui  internet.  Saat  ini konsep  IoT  sudah  banyak  digunakan  pada  objek  di  sekitar kita.  Diperkirakan  pada  tahun  2020  dala  50  miliar  objek yang terhubung dengan Internet.
Meski  telah  digunakan  pada  banyak  perangkat  untuk menunjang kehidupan sehari-hari, Internet of Things belum memiliki  definisi  yang  baku.  Namun  secara  sederhana konsep Internet of thing dapat dilihat pada Gambar 2 [5].
Gambar 2. Blok Sistem IoT.
Gambar 3. Arduino Nano.
Gambar  4. Sensor Suhu TS118-3.

## C. Arduino Nano
Arduino  Nano  seperti  pada  Gambar  3  adalah  papan pengembangan (development  board) mikrokontroler  yang
berbasis  chip  ATmega328P.  Arduino  Nano  memiliki  14 buah  digital  pin  yang  dapat  digunakan  sebagai  input  atau output.  Pin-pin  tersebut  bekerja  pada  tegangan  5V,  dan setiap  pin  dapat  menyediakan  atau  menerima  arus  20mA, dan  memiliki  resistor  pull-up  sekitar  20-50k  ohm.  Arduino sendiri  didukung  dengan  IDE  pemrogramannya  dengan bahasa  pemrograman  C.  IDE  pada  Arduino  dapat  sangat membantu  dari  proses  pemrograman  karena  sangat  mudah dalam pengoprasianya [6].

## D. Thermopile TS188-3
Thermopile adalah  sensor  suhu  yang  digunakan  untuk mengukur  suhu  dengan  tidak  menyentuh  langsung (contactless) objek pengukuran. Thermopile bekerja dengan merubah  radiasi  panas  yang  dipancarkan  benda  kedalam bentuk tegangan.
Pada  tipe  TS188-3  memiliki  suhu  kerja  -20°C  sampai dengan  100°  C  dengan  karakteristik  output  -0,6mV  sampai dengan 4,4 mV, dengan resistansi sensor 1000Ω pada suhu 0°C.  TS188-3  memiliki  empat  buah  pin  yang  mana  pin  1 merupakan  TP+,  pin  2  merupakan  Ni-RTD,  pin  3 merupakan  TP-,  dan  pin  4  merupakan ground .  Gambar  4 merupakan bentuk dari thermopile TS188-3 [7].
Gambar 5. Modul nRF24L01[8]
Gambar 6. Banana Pi.

## E. Radio Frequency
Modul Radio Frekuensi  nRF24L01 adalah sebuah  modul komunikasi  jarak  jauh  yang  memanfaatkan  pita  gelombang RF  2.4  GHz  ISM (Industrial,  Scientific  and  Medical) . Modul ini menggunakan antar muka SPI untuk berkomunikasi.  Modul  nRF24L01  seperti  yang  ditunjukkan pada Gambar 5 memiliki base brand logic Enhanced Shock Burst  dengan  hardware  protocol  accelerator  yang  support “ high-speed  SPI  interface  for  the  application  controller ”. Modul ini memiliki true UTP solution , yang memungkinkan daya  baterai  bertahan  hingga  berbulan-bulan  hingga bertahun-tahun [8].
F. Banana Pi M2U
Banana Pi M2U seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6 adalah Board berukuran kecil yang memiliki konsumsi daya rendah.  Dengan  menggunakan  prosesor Quad  core dan RAM  2  GB  membuat  Banana  Pi  M2U  sangat  baik digunakan  untuk  pemrosesan  data  yang  berat.  Selain  itu, Banana  Pi  M2U dilengkapi  juga  dengan WiFi yang mempermudah  melakukan  koneksi  ke  internet.  OS Banana
Pi kompatibel  dengan Android  KitKat ,  Resbian,  Ubuntu, dan lain-lain.
Banana  Pi  M2U dilengkapi  dengan General-Purpose Input/Output (GPIO) yang mempermudah dalam pemrosesan input-output pada Banana  Pi .  Pada  GPIO terdapat port-port unik  yang  dapat  digunakan,  mulai  dari pin I/O, pin ADC, pin serial dan pin Power[9] .

## III. PERANCANGAN SISTEM
Pada  penelitian  ini  telah  dirancang  sebuah  sistem  yang terdiri  dari  5  buah  node  dan  1  buah  webserver,  ditunjukan oleh Gambar 7. Teknologi Wireless Sensor Network (WSN) dan Internet of Thing (IoT) digunakan untuk mengkomunikasikan data antar sensor/ node agar data dapat diterima  oleh  server  dan  kemudian  di  simpan  pada cloud lalu dapat diakses melalui internet.
Gambar 7. Diagram Blog Sistem.
Gambar 8. Diagram Blog Sensor.

## Gambar 9. Blok diagram pada sensor node.
Dengan teknologi WSN dan IoT diharapkan sensor dapat disebar  pada  area  yang  luas  untuk  memberikan  informasi tentang potensi kebakaran lahan gambut.

## A. Sistem Sensor Node
Sensor node adalah  perangkat  yang  berfungsi  untuk mengambil  data  suhu  lahan  gambut  dan  digunakan  untuk mengirimkan  data-data  sensor  node  ke  server.  Selain  itu untuk  menunjang  sistem  Wireless  Sensor  Network,  sensor
node  berfungsi  sebagai  perantara  sensor  node  yang  lain untuk  mengirimkan  datanya  menuju  server.  Penyusunan blok-blok  fungsional  pada  sistem  untuk  menghasilkan sistem  sensor node dapat  dilihat  pada  Gambar  8.    Diagram alir dari sensor node dapat dilihat pada Gambar 9.
Modul  ini  akan  terintegrasi  dengan  sistem  dengan mendeklarasikan  alamat  node  dan  kanal  yang  digunakan. Karena  sistem  yang  digunakan  adalah  Wireless  Sensor Network  dengan  topologi  tree  sehingga  perlu  untuk mengetahui  alamat  yang  hendak  dituju.  Pendeklarasian alamat  dan  algoritma  alamat  yang  dituju  dideklarasikan  di awal pemrograman dari sistem.
Gambar 10. Diagram Blog Server.
Gambar 11 . Diagram Alir Perancangan Sistem.
Untuk  pembacaan  suhu  di  sekitar  sensor  node menggunakan  thermopile  dan  dibantu  dengan  gerakan mekanik  dari  motor  stepper.  Sedangkan  untuk  menentukan sudut  pembacaan  menggunakan  bantuan  sensor  optokopler dan cakram.

## B. Sistem Server
Server  merupakan  perangkat  yang  akan  digunakan sebagai  kontrol  data  yang  dikirim  oleh  node  melalui jaringan  WSN.  Perangkan  ini  akan  mengirimkan  data  dari sensor  node  menuju cloud dan  mengirimkan  pesan  berupa Email pada operator bila terjadi gangguan. Blok fungsional yang  disusun  untuk  membuat  sistem  server  ditunjukkan pada Gambar 10.
Diagram alir sistem server dapat dilihat pada Gambar 11. Pada  bagian  server  yang  perlu  diperhatikan  adalah  jaringan internet  yang  digunakan  untuk  mengirimkan  data  ke  sistem cloud serta  mengirim  email  pada  saat  terdeteksi  terjadinya panas  pada  titik  tertentu.  Data  grafik  yang  mewakili  suhu permukaan  lahan  gambut  akan  ditampilkan  pada  halaman
website  yang  dapat  diakses  menggunakan  browser  yang mendukung HTML5, seperti Mozila Firefox.

## IV. HASIL PENGUJIAN
Pada  Gambar  12  merupakan  bentuk  dari  sistem  Sensor Node sedangkan  pada  Gambar  13  merupakan  bentuk  dari Server pada sistem yang dibuat.
1. Pengujian Catu Daya pada Sensor Node
Pada Tabel 1 menunjukkan hasil pengukuran daya rata- rata sebesar 6.57 watt dalam perioda waktu 40 detik.
Gambar 12. Bentuk Sistem yang Dibuat.
Keterangan: 1) Kotak kontrol Node, 2) Sensor Suhu 3) Antena GPS, dan 4) Antena nRF24L01.
Gambar 13. Server dari Sistem yang Dibuat.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Daya
2. Pengujian Sensor Suhu
Pada  pengujian  kalibrasi  diperoleh  data  pada  Tabel  2 dan  Gambar  14.  Kurva  persamaan  yang  telah  diperoleh akan digunakan untuk pemrograman Arduino, dinyatakan:
y = 0.0033x 2 + 0.5899x + 135.23 (1)
Tabel 2. Data Pengukuran Suhu
Gambar 14. Grafik Pembacaan Sensor Suhu.
Tabel 3. Hasil Percobaan Pengiriman Data Tabel 4. Pengambilan Data GPS 3. Pengujian Jarak sensor node
Percobaan  dilakukan  pada  wilayah  terbuka  tanpa halangan  antar  node.  Tabel  3  merupakan  hasil  dari pengukuran  jarak  antar node .  Dapat  dilihat  bahwa komunikasi terjauh yang dapat dilakukan adalah 100 m. Pada  percobaan  ini  masih  terdapat  beberapa  kali error data namun pengiriman tetap dapat dilakukan pada saat pengiriman kedua atau ketiga.
4. Pengujian GPS Pengujian  dilakukan  pada  ruangan  laboratorium  yang ditunjukkan pada Tabel 4. Terdapat beberapa kali sensor node tidak  dapat  mengakses  koordinat  lokasi.  Hal tersebut  dikarenakan  lokasi  pengujian  dilakukan  pada ruangan tertutup, sehingga menghalangi dari pembacaan
koordinat sensor yang dipasang. Persenstase keberhasilan pembacaan GPS adalah 80%.

## A. Pengujian Internet of Things
Hasil  dari  sistem  keseluruhan  dapat  dilihat  dengan mengunjungi http://pantauanpanas.esy.es/. Hasil dari pengujian  pembacaan  suhu  permukaan lahan yang ditampilkan di websit dapat dilihat pada Gambar 15. Gambar 16  merupakan  contoh  email  yang  dikirim  dengan  alamat hendrairawan160194 @gmail.com.
Gambar 15. Tampilan Web.
Gambar 16. Email Masuk Kepada Operator.

## V. KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini  telah  dilakukan  rancang  bangun wireless  sensor  network  pada  pendeteksi  dini  potensi kebakaran  lahan  gambut  menggunakan  Banana  Pi  IoT. Penerapan  jaringan  WSN  yang  dirancang  menggunakan Arduino  dan  nRF24L01  dengan  topologi tree .  Hasil pengujian  menunjukkan  bahwa  konsumsi  daya  pada  sistem sensor node rata-rata adalah 6,57 W. Jarak maksimum antar node dapat mencapai 100m.  Pembacaan  GPS dapat diakses dengan  baik  dan  sesuai  dengan  kebutuhan  dari  sistem dengan  persentase  keberhasilan  mencapai  80%.  sangat relevan  dengan  dengan  kemampuan  dan  kapasitas komponen.  Perancangan  website  didasarkan  dengan interface yang  mudah  dan  dapat  dimengerti  yaitu  berupa tampilan  profil  suhu  permukaan  yang  diwakili  dengan intensitas warna.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Pengelolaan  Lahan  Gambut .  Kelompok  Kerja  Pengelolahan Lahan Gambut Nasional, 2006.
[2] A.  Akbar  and  S.  Faidil,  “Kebakaran  hutan  dan  lahan  rawa gambut: penyebab faktor pendukung dan alternatif pengelolaannya,” pp. 1–18, 2013.
[3] F.  L.  Box,  “Kebakaran  Lahan  Gambut,  Penyakit  Menahun Indonesia - Lingkungan,” pp. 4–7, 2016.
[4] and  E.  H.  P.  M.  Y.  Hariyawan,  A.  Gunawan,  “Implementasi Wireless  Sensor  Network  untuk  Pendeteksi  Dini  Kebakaran Hutan,” vol. 5, pp. 1–10.
[5] E. D. Meutia, J. Teknik, E. Universitas, and S. Kuala, “Internet of Things – Keamanan dan Privasi,” Semin. Nas. dan Expo Tek.
Elektro 2015 , pp. 85–89, 2015.
[6]
U. Manual, “Arduino Nano.”
[7] Measurment  Specialties,  “Thermopile  Sensor  TS118-3,”  no. June, pp. 1–2, 2007.
[8]
Nordic  Semiconductor,  “nRF24L01  Single  Chip  2  .  4GHz Transceiver Product Specification,” no. July, 2007.
[9] Banana Pi, “What is Banana Pi M2 Ultra?,” Banana Pi .