## Sistem Monitoring Keamanan Gedung berbasis Rasberry Pi

## Fadli Sirait
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana e-mail: fadlisirait@gmail.com
Abstrak  - Tulisan  ini  membahas    tentang sistem  monitoring  keamanan  gedung  yang dilengkapi   dengan  sensor  passive  infra  red (HC-SR501) yang dipasang diatas pintu utama gedung serta  kamera  webcam,  kemudian sebagai  pemrosesnya digunakan
Minikomputer Raspberry Pi. Untuk
menginformasikan  ke  HP  pemilik bangunan digunakan  aplikasi Whatsapp  Messenger .  Alat ini  dilengkapi  dengan  audio  alarm untuk membunyikan    alarm  yang    di trigger oleh saklar  magnetik  yang dipasang pada  pintu  dan jendela,  serta  rangkaian sensor  cahaya  yang difungsikan sebagai trigger lampu sorot dalam memaksimalkan penerangan kamera saat mengambil gambar pada kondisi gelap.
Kata  kunci  :  monitoring,  security,  sensor  PIR, webcam, Whatsapp Messenger, Raspberry Pi

## PENDAHULUAN
Sistem   keamanan   menjadi   kebutuhan   yang mutlak untuk diterapkan,  untuk itu dibutuhkan suatu  perangkat  sistem  keamanan  yang  dapat menjaga  secara full  time dan real  time . Sehingga memerlukan sebuah teknologi keamanan  yang  mempunyai  ciri mobile technology ,    yaitu    dalam  mendapatkan informasi ataupun pengaksesannya menggunakan  cara  yang  mudah  dan  tidak mengganggu aktifitas  mereka.  Contoh  dari mobile technology ialah ditemukannya teknologi  ponsel  yang  sesuai  dengan kebutuhan manusia, yaitu mampu berkomunikasi  jarak  jauh  dimanapun  mereka berada.  Kemudian  munculah  macam-macam fitur  dari  ponsel,  salah satunya  adalah SMS ( Short Message Service ). Dengan berkembangnya  teknologi  ponsel  kini  hadir ponsel  berbasis  android  yang  memungkinkan user  untuk  ber- explore dalam aplikasi-aplikasi yang  menarik dan  gratis, dan  akhirnya  lama- kelamaan aplikasi SMS akan ditinggalkan oleh user.    Salah  satu    aplikasi    yang  cukup fenomenal  dalam hal  berbagi  pesan  adalah Whatsapp    Messenger .  Whatsapp  adalah aplikasi     pesan     untuk smartphone yang
merupakan  aplikasi  pesan  lintas platform yang memungkinkan   kita   bertukar   pesan   tanpa biaya SMS, karena Whatsapp menggunakan paket  data  internet  yang sama  dengan  email, browsing web dan lain-lain. Dengan Whatsapp kita bisa mengirim bukan  hanya sekedar pesan teks    namun    bisa  juga    gambar,    audio    dan bahkan Video. Ponsel dengan fasilitas Whatsapp Messenger akan sangat berguna jika kita  dapat  mengaplikasikannya  ke  dalam suatu sistem keamanan  terintegrasi,  dimana  nantinya pengaksesan  informasi  yang  dilakukan  oleh seseorang untuk  mengetahui  keadaan  dari keamanan suatu tempat (rumah) dapat dilakukan via Whatsapp Messenger .
Dari   sekian   banyak   aplikasi   sistem keamanan  dan  sistem  penyampaian  informasi via  SMS  yang  pernah  dibuat,  belum ada  yang mencoba  untuk  membuat  sebuah  sistem  yang bisa  mengirim pesan  dari  hasil  pergerakan berupa snapshot gambar/foto  kepada user dan sistem  semacam  CCTV   ringan   ( motion  jpg streaming )  yang bisa diakses  langsung dari jaringan  internet  secara real  time dari  mana saja dan  pastinya  tidak  memerlukan  kapasitas storage yang besar dalam pengaplikasiannya.

## Minikomputer Raspberry Pi
Raspberry Pi juga  dikenal sebagai  RasPi adalah sebuah Single Board Computer ( SBC ) seukuran kartu kredit yang dikembangkan oleh yayasan  Raspberry Pi  di  Inggris  (  UK  ). Raspberry Pi  dapat  bekerja  layaknya  desktop seperti  membuat  dokumen,  mengolah data dengan spreadsheet,  menonton  film, bermain game dan tentu saja coding.
Raspberry Pi  memiliki  dua  model  yaitu model    A    dan    model    B.    Secara    umum Raspberry  Pi  Model  B  memiliki  memory sebesar  512  MB.   Selain  itu   model   B  juga sudah dilengkapai  dengan ethernet  port yang tidak  terdapat  di  model  A.  Desain  Raspberry Pi  didasarkan  seputar  SoC  ( System-on-a-chip ) Broadcom BCM2835, yang telah menanamkan prosesor ARM1176JZF-S dengan 700 MHz.
Penyimpanan  data  didisain  tidak untuk menggunakan  hard  disk atau  solid-state  drive, melainkan  mengandalkan  kartu  SD (SD memory card) untuk booting dan penyimpanan jangka panjang.

## Gambar 1. Raspberry Pi Model B
Sensor   Gerak   HCSR501   (PIR   -   Passive Infrared)
Sensor  PIR  (Passive  Infra  Red)  adalah  sensor yang digunakan  untuk  mendeteksi  adanya pancaran   sinar   infra   merah.   Sensor   PIR bersifat  pasif, artinya sensor  ini  tidak memancarkan  sinar  infra  merah  tetapi  hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.
Gambar 2. Sensor gerak HC-Sr501
Sensor  PIR  didesain  dan dirancang hanya    mendeteksi    pancaran   infra   merah dengan  panjang  gelombang  8-14  mikrometer. Diluar   panjang   gelombang   tersebut   sensor tidak akan  mendeteksinya.  Untuk  manusia sendiri  memiliki  suhu badan  yang dapat menghasilkan  pancaran  infra  merah  dengan panjang  gelombang antara  9-10  mikrometer (nilai  standar 9,4  mikrometer),  panjang gelombang   tersebut   dapat   terdeteksi   oleh sensor    PIR.    (Secara    umum   sensor    PIR memang  dirancang  untuk    mendeteksi manusia).

## PERANCANGAN
(1)     Perancangan    hardware   meliputi pemilihan  type  modul  Raspberry  Pi,  modul sensor    PIR,  power    supply,  dan  rangkaian audio sebagai  alarm.  (2)  Perancangan  software pada  Raspberry Pi  menggunakan  Bahasa pemrograman python, php dan shell bash.
Gambar 3. Diagram Blok Sistem Keamanan Rumah berbasis Raspberry Pi
Penjelasan  dari  setiap  blok adalah  sebagai berikut:
 Motion  Sensor  modul  sensor  PIR  HC- SR501       Mendeteksi       setiap       adanya pergerakan manusia.
 Sensor Pintu dan Jendela  menggunakan Switch Jenis Magnetic  Switch yang bekerja jika   ada   perubahan   kondisi   (   buka   atau tutup)    pada    Pintu    dan    Jendela    yang bergantung  dari    ada  tidaknya    medan magnet disekitar switch.
 Webcam  menggunakan    jenis USB Webcam, mengambil  foto/ capture setiap pergerakan  dan  merekam pergerakan  dalam format  jpg (  atau  melakukan video streaming )
 Minikomputer  Raspberry  Pi  model  B  membaca data dari  sensor  gerak, saklar magnetik pada  pintu  dan  jendela, sensor cahaya  kemudian  mengolah data,  dan memproses.  Mengakses  s erver  whatsapp untuk  menginformasikan  kepada user atas respon sensor. Dan juga menerima instruksi dari user via whatsapp messenger .
 Audio    Alarm  menggunakan    jenis rangkaian audio non-inverting  Op-Amp untuk  membunyikan  alarm  yang  di trigger oleh   saklar   magnetik   pada   pintu   dan jendela, serta  membunyikan  audio ( voice ) oleh user melalui whatsapp send voice .
Vol. 6 No.1 Januari 2015
 Internet  sebagai interface Raspberry  Pi (menggunakan USB  Wifi ) sehingga  bisa terkoneksi  ke server  whatsapp serta media sharing
 Media  Sharing  sebagai  penyimpan sementara   hasil   rekaman   video   dalam format jpg
 Handset ( user  whatsapp  messenger )  sebagai interface   user dengan   perangkat Raspberry Pi

## HASIL

## A. Pengujian Rangkaian Catu Daya
Pengujian   dan   pengukuran   rangkaian   catu daya  ini  dilakukan untuk  mengetahui  besarnya tegangan  input  ( V 1 )  sebelum  masuk regulator LM7805  dan  tegangan  output  ( V out )  keluaran dari regulator LM7805,  mengetahui  besarnya arus  yang  bisa  di- supply oleh  rangkaian  catu daya  tersebut,     serta dapat  mengetahui konsumsi  arus  pada  modul  utama  Raspberry Pi.
Gambar 4. Rangkaian Catu Daya
Tabel  1  berikut  ini  adalah  hasil  pengukuran rangkaian catu daya.
Tabel 1. Hasil pengukuran rangkaian catu daya

## Pengujian Sensor Gerak HC-SR501
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui kepekaan sensor Pyroelectric (HCSR501) terhadap   perubahan   panas  yang  disebabkan oleh  objek (manusia)  yang bergerak.  Yang mana  respon  sensor  ini akan  diproses  oleh Raspberry Pi untuk menggerakkan webcam
Tabel  2.  Hasil  pengujian sensor  gerak  HC- SR501
Pada  Tabel  2  diatas  dapat  dilihat  bahwa  pada sudut 90° merupakan  sudut  dimana  sensor memiliki    respon    maksimal    yaitu  jarak maksimal  mencapai  7  meter  dengan  tegangan output pada sensor sebesar 3.3 volt.

## B.  Pengujian Rangkaian Audio Alarm
Tujuan  pengujian  dan  pengukuran  rangkaian audio alarm adalah untuk mengetahui besarnya penguatan  ( Gain )  dari port  output audio Raspberry Pi  setelah  melewati  rangkaian penguat Op-Amp Non-inverting serta mengetahui  karakteristik sinyal output dari penguat non-inverting Op-Amp tersebut.

## Gambar 5. Hasil pengujian rangk. Audio Alarm
Pengujian  saklar  magnetik  pada  pintu & Jendela
Tujuan  pengujian  dan  pengukuran  rangkaian saklar  magnetik pada  pintu dan jendela  adalah untuk mengetahui kondisi tegangan output dari saklar    magnetik    pada    saat    ada    atau  tidak adanya    medan    magnet    disekitar  saklar tersebut.
Gambar 6. Pengujian respon saklar magnet
Pada  tabel    3  berikut    ini    merupakan  hasil respon  saklar  magnet  pada pintu  dan  jendela.
Respon  saklar    ini    akan    diproses    oleh
Raspberry pi untuk membunyikan alarm.
Tabel  3.  Hasil  pengujian respon saklar magnet

## Pengujian program kompresi file jpg
Untuk    menghindari    menumpuknya    file  jpg hasil snapshot oleh  kamera,  maka dibuatlah sebuah  program otomatis  yang  akan  meng- kompresi  file  jpg  dalam  format  ”zip”  yang terdapat pada folder default ”/tmp/motion” dan mengirimnya  ke media  sharing ge.tt sehingga hal  ini  akan  menghindarkan  raspberry pi  dari hanging( gagal   beroprasi)   yang   diakibatkan oleh  penuhnya storage pada flash  card Raspberry Pi .
Gambar 7. Pengujian kompresi file jpg dan kirim ke media sharing
Saat  program dirunning  maka  program akan selalu    membaca    jumlah    file    pada    folder ”/tmp/motion/”  jika  jumalh  file  lebih dari  20 maka  program akan  melakukan  kompresi  file jpg  tersebut  kedalam  format  ”zip”  kemudian mengirim  file  zip  tersebut  ke  media  sharing ge.tt.

## Pengujian sistem keseluruhan
Pemicu  dari  bekerjanya alat  ini  adalah sensor gerak  HCSR501  serta  saklar  magnetik  yang dipasang  pada  pintu  dan  jendela.Sinyal  digital dari    sensor    gerak   yang    mengindikasikan adanya  pergerakan  dalam  radius  kerja  sensor, sinyal  tersebut  diproses oleh  Raspberry  Pi sebagai  mikroprosesor untuk  menggerakkan kamera agar  mengambil snapshot  setiap pergerakan.  Kemudian  saklar  magnetik  yang dipasang  pada  pintu  dan  jendela  akan memberikan  logika  1  jika  pintu  dan  jendela tersebut  dalam  kondisi  terbuka,  hal  ini mengindikaskan bahwa seseorang telah membuka atau bahkan sudah memasuki rumah kita,  lalu  Raspberry Pi  akan  menggerakkan alarm agar berbunyi.
User  juga  bisa  mengintruksikan  Raspberry  Pi agar    melakukan motion    streaming pada kamera,  sehingga  user  bisa  melihat  layaknya video  streaming  secara  real  time  kapan  pun dan dari manapun.
Tabel 4. Pengujian keseluruhan sistem

## PEMBAHASAN
Secara keseluruhan, pengujian rancang bangun sistem  keamanan    rumah    berbasis minikomputer Raspberry Pi via Whatsapp Messenger menggunakan webcam dan  sensor gerak   ini   berhasil.   Setiap   ada   pergerakan dalam  radius  sensor,  maka  Raspberry  Pi  akan mengirim pesan teks dan gambar (foto) kepada user via whatsapp   messenger. Begitu  juga pada  saat  pintu  atau  jendela  dalam  kondisi terbuka,  maka  Raspberry pi  juga  akan menginformasikan  kepada  user      bahwa pintu/jendela  terbuka  dan  Raspberry Pi  akan membunyikan alarm.
Pada  pengujian  sensor  gerak  HC-SR501 didapatkan hasil bahwa sensor mampu merespon  setiap pergerakan  manusia, sensor HC-SR501  mampu  merespon  pergerakan dengan  radius  120°.  Jarak  maksimal    yang dapat  ditrespon  oleh sensor  gerak  HC-SR501 yaitu  sekitar  7  meter  pada sudut  90°.  Ketika pergerakan manusia yg terjadi pada jarak lebih dari  7  meter  pada  sudut 90° sensor  tidak merespon pergerakan.
Pada pengujian saklar magnet diperoleh bahwa kondisi  awal  (  tanpa  medan  magnet  disekitar saklar)  maka  kondisi  kontak-kontak  mikro didalam saklar tersebut tidak saling terhubung, hal ini dibuktikan dengan hasil pengukuran. Pada  pengujian  rangkaian  audio  alarm  dapat dibuktikan  bahwa  penguatan  yang  dihasilkan oleh  rangkaian  non-inverting  Op-Amp  adalah sekitar 39.2 dB, nilai ini tidak terlalu jauh dari hasil  perhitungan,  dimana  dari perhitungan didapat gain sebesar 40 dB.

## KESIMPULAN
Setelah  melakukan perancangan, pembuatan dan pengujian sistem,  maka dapat disimpulkan beberapa hal yaitu :
1.    Sensor  gerak  HC-SR501  dapat  bekerja dengan    baik  dalam    mendeteksi pergerakan,  dengan  respon  sensor pada sudut mulai dari 30° hingga 150° ( range 120°),  pada sudut  90°  merupakan  sudut respon  sensor  paling  maksimal  yaitu mampu  merespon  gerakan  dengan  jarak terjauh  yaitu  sekitar  7  meter.  Titik  buta
( blind spot ) sensor yaitu pada sudut 0° s.d 20° dan sudut 160° keatas.
2.    Saklar   magnetik   yang   dipasang   pada pintu  dan jendela mampu  bekerja dengan baik, saat pintu atau jendela dibuka saklar magnetik   memberikan   respon   tegangan sebesar     3.3     volt     dan     men- trigger rangkaian audio alarm untuk membunyikan   alarm.   Sedangkan   pada kondisi  tertutup  nilai  tegangannya  adalah 0 volt dan alarm tidak berbunyi.
3.    Lampu sorot mampu bekerja dengan baik saat  kondisi  gelap (cahaya  redup). Pada skrip  diberi  inisial  timing  450  ms  pada saat   charging   kapasitor,   dimana   nilai 450ms   adalah   nilai   timing   pada   saat cahaya mulai redup.
4.    Sistem   kompresi   file   (   pada storage /tmp/motion) dan    kirim  file    hasil kompresi    ke media   sharing mampu bekerja dengan  baik,  dengan  memberikan input counting file sebanyak   20 file pada skrip,   program   mampu   berjalan   saat jumlah   file   lebih   dari   20   file   maka program akan  melakukan  kompresi  file dalam  format  zip  lalu  mengirim  file  zip tersebut  ke media  sharing  ge.tt. Jadi kapasitas  penyimpanan  pada flash card raspberry  Pi   tidak  akan   penuh   dengan hasil snapshot kamera  ( file  jpg ), sehingga hal  ini  akan  menghindarkan  raspberry  Pi dari hanging (gagal beroperasi).

## SARAN
1.    Untuk     pengembangan     selanjutnya pada alat  ini  bisa  ditambahkan  sensor gerak   dan    kamera    pada   tiap-tiap jendela dan pintu  lainnya sehingga monitoring  sistem  keamanan  makin terjamin.
2. Pengembangan     selanjutnya     bisa menggunakan IP kamera untuk menggantikan  USB  webcam  karena dengan  IP  kamera  bisa  dipasang  lebih banyak dengan  menambahkan HUB Router .
Vol. 6 No.1 Januari 2015
3.  Disarankan  memasang  servo  pada dudukan  kamera sehingga  kamera bisa diatur  kearah  mana akan  mengambil
gambar/video streaming sesuai keinginan dari si user .

## DAFTAR PUSTAKA
[1]    S.  Wasito.  (2001). Vademekum Elektronika ,  Jakarta:    Gramedia    Pustaka Utama.
[2]   George   Clayton.,   and   Steve   Winder. (2002). Operational     Amplifiers. Jakarta: Erlangga. [3]   Pujiono.  (2012). Rangkaian   Elektronika Analog. Yogyakarta: Graha Ilmu.
[4]  Zuhal., dan Zhanggischan. (2004). Prinsip Dasar  Elektronika. Jakarta:  Gramedia  Pustaka Utama.
[5]       Mico       Pardosi.(       2001). Bahasa Pemrograman Internet, HTML dan Javascript .
[6]      Nazaruddim      Safaat       H.      (2012).
Pemrograman   Aplikasi   Mobile   Smartphone dan Tablet PC Berbasis Android , Informatika.
[7]   Lady   Ada.   11   Desember   2014. Basic Resistor   Sensor   Reading   on   Raspberry   Pi. ( https://learn.adafruit.com/basic-resistor- sensor-reading-on-raspberry-pi ). [8] Peter Membrey., and David Hows. (2013). Learn Raspberry Pi With Linux. [9]  Villak.  (2014).   “ Tutorial  Raspberry  Pi  – Whatsapp      in      Python      With      Yowsup” , ( http://geekytheory.com/tutorial-raspberry-pi- whatsapp-en-python-con-yowsup/ ).
[10]  Philipp  C.  Heckel.  20  November  2014. “Send   Whatsapp   Messages   via   PHP   using WhatsAPI” , ( http://blog.philippheckel.com/2013/07/07/sen d-whatsapp-messages-via-php-script-using- whatsapi/ ).
[11]    Ilham    Efendi.    20    November    2014. “Perbedaan  Arduino  dan  Raspberry Pi”, ( http://www.it-jurnal.com/2014/05/perbedaan- arduino-dan-raspberry-pi.html ). [12] Wikipedia. 30 Juli 2014. “Raspberry Pi”, ( http://id.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi ).
[13]  Mike  G  Mikkey.  21  November  2014. “Bash                                        Programming”,
( http://tldp.org/HOWTO/Bash-Prog-Intro- HOWTO.html ).
[14]   Anonym.   22   November   2014 “Phyton Tutorial:, ( http://www.tutorialspoint.com/python/ ).