## JEPCA

## Penerapan Model Terdistribusi untuk Sistem Smarthome Menggunakan Multi-Sensor Berbasis Internet of Things (IoT)
Samratul Fuady 1* , Ulfa Khaira 2 , Yosi Riduas Hais 1 , Robertus Herodian Sitanggang 1
1 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Jambi
2 Program Studi Sistem Informasi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Jambi
* Corresponding author, e-mail: sfuady@unja.ac.id
Abstrak. Penggunaan  teknologi smarthome untuk  memonitor  dan  mengontrol  rumah  semakin  berkembang.  Sistem  smarthome memerlukan  integrasi  beberapa  buah  sensor  untuk  mengetahui  kondisi  pada  rumah.  Pada  sistem smarthome terpusat,  seluruh sensor terhubung ke satu node untuk melakukan pemrosesan data dan komunikasi  yang dapat mengakibatkan  lumpuhnya  sistem jika node tersebut mengalami gangguan. Pada penelitian  ini, digunakan  model terdistribusi pada sistem smarthome. Sistem  yang dirancang  terdiri  dari  tiga node dalam  bentuk  instrumen  dapur,  instrumen  ruangan,  dan  instrumen  pintu.  Ketiga  instrumen  ini dilengkapi dengan  sensor RFID, sensor suhu, sensor gas, dan sensor reed switch untuk menjalankan  fitur sistem keamanan  yang dapat  diakses  dari  jarak  jauh  melalui smartphone maupun  komputer.  Dari  hasil  pengujian  didapatkan  bahwa  sistem  telah  dapat bekerja  dengan  baik  dan  dapat  menanggulangi  masalah  gangguan  pada  sebagian  instrumen  tanpa  menyebabkan  keseluruhan sistem lumpuh. Sistem smarthome yang dirancang ini memiliki rata-rata delay sebesar 2,21 detik.

## Kata Kunci: Smarthome; Model Terdistribusi; IoT
Abstract. The use of smarthome technology to monitor and control homes is growing recently. The smarthome system requires the integration  of  several  sensors  to  determine  the  conditions  in  the  house.  In  a  centralized  smarthome  system,  all  sensors  are connected  to  a  single  node  to  perform  data  processing  and  communication  which  can  result  in  system  failure  if  this  node  is broken. In this study, we use a distributed model for the smarthome system. The designed system consists of three nodes, which are kitchen instrument, room instrument, and door instrument. These three instruments are equipped with RFID sensors, temperature sensors,  gas  sensors,  and  reed  switch  sensors  to  perform  security  features  of  the  smarthome  that can  be  accessed  remotely  via smartphones or computers. The results show that the system has been able to work well and can overcome the problem of failure on some instruments without causing the whole system to collapse. This smarthome system has an average delay of 2.21 seconds.

## Keywords: Smarthome; Distributed Model; IoT

## PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  yang  sangat  cepat, ditandai  dengan  hadirnya  revolusi  industri  4.0,  telah menciptakan  perubahan  pada  berbagai  sektor  kehidupan yang  mampu  menciptakan  produktivitas  serta  efisiensi secara  berkelanjutan.  Pemanfaatan Internet  of  Things (IoT)  juga  sangat  gencar  dilakukan  dan  diterapkan  di berbagai  bidang  seperti  logistik  [1],  kesehatan  [2], pertanian  [3],  rumah  [4],  manufaktur  [5]  dan  lain sebagainya.  Dengan  sistem  ini,  proses  pemantauan  dan pengendalian  dapat  dilakukan  melalui smartphone ataupun komputer.
Rumah  merupakan  salah  satu  kebutuhan  pokok dalam  kehidupan  manusia.  Rasa  aman  dan  nyaman ketika  berada  di  dalam  maupun  di  luar  rumah  sangat penting  bagi  pemilik  rumah.  Beberapa  permasalahan untuk  keamanan  dan  kenyamanan  pada  rumah  seperti kebakaran,  pencurian,  dan  pengendalian  perangkat elektronik yang ada di rumah. Dengan menggunakan IoT seseorang  dapat  memantau  atau  mengontrol  keadan rumah  melalui smartphone dan  website  seperti mematikan  dan  menghidupkan  lampu,  memantau kebocoran gas, mengetahui  suhu rumah dan  mengetahui keamanan rumah dari pencuri. Sistem ini dikenal dengan nama smarthome .
Beberapa
penelitian tentang smarthome
menggunakan  teknologi Internet  of  Things telah  cukup banyak dilakukan sebelumnya [6-8]. Namun, kebanyakan penelitian tersebut melakukan  implementasi smarthome secara terpusat, dimana seluruh data diproses oleh  satu  mikrokontroller  lalu  dikirimkan  ke database . Sistem pengiriman data  seperti ini  sangat rentan  apabila mikrokontroller  tersebut  rusak.  Kegagalan  pengiriman data  sangat  tidak  diinginkan  dalam  sistem smarthome , sehingga  diperlukan  terobosan  untuk  menanggulangi permasalahan  ini.  Penggunaan  model  terdistribusi  [9] dapat meningkatkan keandalan sistem terhadap gangguan sekaligus meningkatkan efektifitas komputasi, karena  pemrosesan  tidak  hanya  dilakukan  oleh  satu prosessor. Dengan menggunakan model ini, ketika salah satu node/prosessor rusak maka sistem komunikasi pada jaringan  itu  tidak  lumpuh  semuanya.  Implementasi konsep ini pada smarthome diharapkan dapat menanggulangi  kegagalan  total  pada  komunikasi  data. Karena  itu,  pada  penelitian  ini  dilakukan  penerapan model  terdistribusi  pada  sistem smarthome yang memiliki  fitur  sistem  keamanan,  pengendalian  lampu, dan  peringatan  kebakaran  yang  dapat  diakses  dari  jarak jauh dan dekat melalui smartphone maupun komputer.
Samratul Fuady et al., Penerapan Model Terdistribusi untuk Sistem Smarthome Menggunakan Multi-Sensor Berbasis Internet of Things (IoT)

## METODE Perancangan Perangkat Keras
Pada  penelitian  ini  digunakan  model  terdistribusi dalam bentuk topologi star seperti pada Gambar 1. Pada topologi ini adalah semua client terhubung ke satu node utama,  yang  dalam  hal  ini  adalah  server  berbasis cloud . Dengan  begitu,  jika  hanya  terjadi  gangguan  pada  satu client,  sistem  tidak  akan  lumpuh  secara  total.  Sistem komunikasi smarthome dibangun  dengan  cara  membagi sensor dan aktuator menjadi 3 instrumen yaitu instrumen dapur,  instrumen  pintu,  dan  instrumen  ruangan.  Ketiga instrumen tersebut dirancang untuk dapat berkomunikasi melalui cloud server .
Terdapat  tiga  NodeMcu  untuk  masing-masing instrumen  dan  sebuah cloud  server pada  sistem  ini . NodeMcu bertugas untuk mengirimkan data sensor yang dibaca ke database . Selain mengirimkan data, NodeMcu juga  bertugas  untuk  memeriksa  data  masukan  yang diberikan user ke  dalam database serta  mengolah  data tersebut.
Gambar 1 . Diagram Blok Sistem Smarthome Menggunakan Model Terdistribusi
Instrumen  dapur  merupakan  instrumen  yang diletakkan di ruangan dapur. Pada instrumen ini terdapat sensor  gas  MQ-6,  relay,  sensor  suhu  DHT11  dan NodeMcu.  Instrumen  pintu  merupakan  instrumen  yang digunakan  untuk  mengontrol  keamanan  pintu  dan jendela.  Pada  instrumen  ini  terdapat  magnetic  switch door,  NodeMcu,  RFID,  relay,  solenoid  door  lock  dan alarm.  Instrumen    ruangan  merupakan  instrumen  yang diletakkan pada setiap ruangan di dalam rumah selain di dapur.  Pada  instrumen  ini  terdapat  sensor  suhu  DHT11,
Relay dan NodeMcu.
Instrumen-instrumen  tersebut  akan  terkoneksi  ke internet  dan  dapat  diakses  dan  dimonitor  dari  berbagai tempat,  misalkan  untuk  suhu,  kelembaban  dan  lain sebagainya.  Proses  monitoring  dan  kontrol  instrumen dapat  dilakukan  melalui website maupun aplikasi smartphone .

## Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan aplikasi smartphone dilakukan untuk menampilkan  data  yang  dikirim  Nodemcu  ke database . Aplikasi juga dirancang memiliki fitur memberikan nilai atau  menyimpan  data  ke database yang  nantinya  data tersebut  dikirimkan  ke NodeMcu  dan  menjadikan  tolak ukur melakukan aksi kontrol terhadap beberapa aktuator. Aplikasi  yang  dirancang  berbasis  web,  sehingga  dapat diakses  baik  dari smartphone maupun  komputer. Diagram use  case untuk  rancangan  fitur  aplikasi  dapat dilihat pada Gambar 2.
User Monitoring keadaan rumah Fitur kontrol NodeMcu Database Mengontrol relay Membaca data sensor Request services Membaca port digital Membaca port analog <<include>> <<include>> <<include>> <<include>> Kontrol lampu <<extend>> Status pintu & Jendela Kebocoran gas <<include>> <<include>> <<include>> <<include>> Verifikasi Password & Username <<include>> <<include>> Tampilkan error <<extend>> <<include>> Login Gambar 2 . Diagram Use Case untuk Aplikasi
Smarthome
Tampilan user  interface dari  aplikasi  ini  secara umum  terbagi  dua,  yaitu  halaman login dan home . Halaman login berisi form untuk mengisi username dan password seperti  terlihat  pada  Gambar  3.  Sedangkan halaman home (utama)  berisi  semua  informasi  keadaan rumah  yang  terdeteksi  oleh  sensor-sensor.  Disini terdapat keterangan suhu, kelembaban, status lampu, dan notifikasi terjadinya bahaya seperti kebakaran, kebocoran  gas,  atau  kemalingan  seperti  yang  dapat dilihat pada Gambar 4.
Samratul Fuady et al., Penerapan Model Terdistribusi untuk Sistem Smarthome Menggunakan Multi-Sensor Berbasis Internet of Things (IoT)
Gambar 3 . Halaman Login pada Aplikasi/Website
Gambar 4 . Tampilan Halaman Utama pada Aplikasi

## Smarthome

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Implementasi Sistem
Implementasi sistem smarthome dilakukan berdasarkan rancangan sistem yang telah dilakukan pada tahap  sebelumnya.  Terdapat  tiga  instrumen  yang diimplementasikan, yaitu instrumen dapur, ruangan, dan pintu.  Hasil  dari  implementasi  dapat  dilihat  pada Gambar 4 dan 5.
Gambar 4 . Implementasi Instrumen Dapur (Kiri) dan Instrumen Ruangan (Kanan)
Gambar 5 . Implementasi Instrumen Pintu

## Pengujian Sensor
Pengujian  sensor  dilakukan  untuk  mengetahui batasan  kerja  alat  dan  akurasi  pengukuran.  Pada  sistem ini  terdapat  empat  buah  sensor  yang  digunakan,  yaitu sensor  RFID,  sensor  suhu  dan  kelembapan  DHT-11, sensor  gas  MQ-6,  dan Reed  Switch .  Pada  pengujian RFID,  kartu  RFID  ditempatkan  dengan  jarak  yang bervariasi  dari reader ,  kemudian  diamati  status pembacaan sensor. Tabel 1 menunjukkan hasil pengujian untuk RFID.
Tabel 1 . Hasil Pengujian RFID Jarak (cm) Status 1 Terbaca 2 Terbaca 3 Terbaca 4 Tidak terbaca 5 Tidak terbaca
Berdasarkan  pengujian  ini  dapat  diketahui  bahwa RFID  bekerja  dengan  baik  dengan  jarak  antara  RFID reader dan kartu RFID maksimal 3 cm. Jika lebih dari 3 cm RFID reader tidak dapat membaca ID pada kartu.
Pengujian  sensor  suhu  dan  kelembaban  dilakukan dengan  membandingkan  hasil  pengukuran  dengan  alat ukur  temperatur  dan  kelembaban,  yaitu  HTC-2.  Dari sepuluh  kali  percobaan,  diperoleh  galat  untuk  sensor suhu  sebesar  0.28%  dan  sensor  kelembapan  sebesar 0.66%.
Pengujian  sensor  MQ-6  dilakukan  dengan  cara menguji  berapa  konsentrasi  LPG  ketika  terdapat  gas didekat  sensor  tersebut.  Pencatatan  konsentrasi  gas dilakukan  setelah  diberikannya  gas  ke  udara  selama  30 detik.
Tabel 2 . Hasil Pengujian Sensor Gas MQ-6 Jarak Sensor dan Sumber Gas (cm) Konsentrasi gas (ppm) 10 2.52 20 2.52 30 2.52 40 2.41 50 1.82
Samratul Fuady et al., Penerapan Model Terdistribusi untuk Sistem Smarthome Menggunakan Multi-Sensor Berbasis Internet of Things (IoT)
Pengujian  pada  sensor reed  switch dilakukan dengan  menghubungkannya  dengan  mikrokontroller. Ketika  kedua  lempengan  didekatkan  akan  terjadi perubahan  nilai  dan  ketika  kedua  lempengan  dijauhkan juga  akan  terjadi  perubahan  nilai.  Pengamatan  jarak kerja dari sensor tersebut terlihat pada Tabel 3.
Tabel 3 . Hasil Pengujian Reed Switch
Jarak Antar Kutub Reed Switch (mm) Status 1 Terdeteksi 2 Terdeteksi 3 Terdeteksi 4 Terdeteksi 5 Terdeteksi 6 Tidak Terdeteksi
Jarak  yang  dibutuhkan  untuk  mendeteksi  kedua kutub berdekatan berada di antara 1mm  – 5mm, apabila kedua  kutub berjarak lebih dari 5mm masih sensor tidak terdeteksi.

## Pengujian Sistem Keseluruhan
Pada  tahap  ini  dilakukan  pengujian  keseluruhan sistem  untuk  mengetahui  kinerja  sistem smarthome . Pengujian  dilakukan  dengan  menjalankan  beberapa skenario  dan  mengamati  apakah  hasil  yang  diperoleh telah  sesuai  dengan  yang  diharapkan.  Hasil  pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.
Dari  hasil  pengujian  yang  dilakukan  terlihat bahwa  sistem  yang  dibangun  mampu  menjalankan fungsi-fungsi dasar pada smarthome , seperti menghidupkan/mematikan  lampu,  mendeteksi  kenaikan suhu  dan  kebocoran  gas,  serta  menjalankan  fungsi smartdoor menggunakan RFID ataupun website (skenario 1-8).
Selain itu, dengan menggunkan model terdistribusi  pada smarthome dapat  menanggulangi permasalahan  kegagalan  komunikasi  pada  salah  satu instrumen  smarthome,  tanpa  menyebabkan  sistem  ini lumpuh secara total (skenario 9-11). Dengan penggunaan topologi  jaringan  star,  kerusakan  atau  kegagalan  hanya terjadi  pada  instrumen  itu  sendiri  tidak  melumpuhkan koneksi secara keseluruhan, dan fungsi untuk memberikan  peringatan  kondisi  bahaya  tetap  berjalan dengan baik.
Tabel 4 . Hasil Pengujian Sistem Keseluruhan
No.  Skenario pengujian
Hasil yang diperoleh
1 Menghidupkan lampu dari aplikasi/website Status lampu berubah menjadi “Hidup” dan lampu menyala 2 Mematikan lampu dari aplikasi/website Status lampu berubah menjadi “Mati” dan lampu mati 3 Terjadi kenaikan suhu pada ruangan Data peringatan terkirim ke database, status suhu menjadi “OVERHEAT”, dan peringatan terjadi pada semua
instrumen berupa bunyi buzzer dan lampu berkedip.
4 Terjadi kebocoran gas pada dapur Data peringatan terkirim ke database, status gas berubah menjadi “BERBAHAYA” dan peringatan terjadi pada semua instrumen berupa bunyi buzzer dan lampu berkedip. 5 Terjadi kenaikan suhu pada dapur Data peringatan terkirim ke database, status suhu menjadi
“OVERHEAT”, dan
peringatan terjadi pada semua instrumen berupa bunyi buzzer dan lampu berkedip.
6 Membuka pintu dengan menggunakan RFID card  yang telah terdaftar. Pintu dapat dibuka dan tidak terjadinya peringatan. 7 Pintu dibuka dengan menggunakan aplikasi/Website. Pintu dapat dibuka dan tidak terjadinya peringatan. 8 Pintu terbuka tanpa ada scan RFID yang terdaftar Data peringatan terkirim ke database, maka status pintu berubah menjadi “BERBAHAYA” dan
peringatan terjadi pada semua instrumen berupa bunyi buzzer dan lampu berkedip.
9 Terjadi peringatan pada instrumen pintu dan instrumen ruangan mengalami kegagalan koneksi. Data peringatan terkirim ke database dan peringatan terjadi pada instrumen dapur dan pintu berupa bunyi buzzer dan lampu berkedip. 10 Terjadi peringatan pada instrumen pintu dan instrumen dapur mengalami kegagalan koneksi. Data peringatan terkirim ke database dan peringatan terjadi pada instrumen ruangan dan pintu berupa bunyi buzzer dan lampu berkedip. 11 Terjadi peringatan pada instrumen ruangan dan instrumen pintu mengalami kegagalan koneksi. Data peringatan terkirim ke database dan peringatan terjadi pada instrumen ruangan dan dapur berupa bunyi buzzer dan lampu berkedip.
Selanjutnya  dilakukan  pengamatan  untuk  waktu jeda ( delay ) yang diperlukan ketika instrumen mengalami  peringatan  sampai  data  tersebut  diterima instrumen lainnya. Pengujian dilakukan sebanyak 31 kali dengan  waktu  pengambilan  data  yang  berbeda.  Tabel  5 menunjukkan  rata-rata delay pada  sistem  ini.  Terlihat bahwa  pada  sistem  ini  memiliki  delay  rata-rata keseluruhan sebesar 2,21 detik.
Tabel 5 . Delay pada Sistem Smarthome
Asal Peringatan Lokasi deteksi Rata-rata delay (s) Instrumen Ruangan Instrumen Dapur 2,23 Instrumen Ruangan Instrumen Pintu 2,13 Instrumen Dapur Instrumen Ruangan 2,27
Samratul Fuady et al., Penerapan Model Terdistribusi untuk Sistem Smarthome Menggunakan Multi-Sensor Berbasis Internet of Things (IoT)
Instrumen Dapur Instrumen Pintu 2,23 Instrumen Pintu Instrumen Ruangan 2,19 Instrumen Pintu Instrumen Dapur 2,19 Rata-rata keseluruhan 2,21

## SIMPULAN
Pada penelitian ini telah diimplementasikan sistem smarthome menggunakan  model  terdistribusi.  Terdapat tiga node  client yaitu  instrumen  dapur,  instrumen  pintu, dan  instrumen  ruangan,  yang  masing-masing  terhubung langsung  ke  server.  Dengan  model  ini,  sistem  yang dibangun  dapat  menanggulangi  masalah  gangguan  pada sebagian  instrumen,  tanpa  menyebabkan  keseluruhan sistem lumpuh. Sistem yang dibangun dilengkapi dengan sensor  RFID,  sensor  suhu,  sensor  gas,  dan  sensor reed switch untuk  menjalankan  fitur-fitur  yang  diperlukan. Dari  hasil  pengujian  didapatkan  bahwa  sistem  telah dapat  bekerja  dengan  baik  dan  rata-rata  delay  sebesar 2,21 detik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] L. Feng, Intelligent logistics and distribution system based  on  Internet  of  Things ,  IEEE  Advanced
Information Management, Communicates,
Electronic  and  Automation  Control  Conference
(IMCEC), 228-231, (2016).
[2] Sulista,  A.,  Nehru,  N.,  &  Fuady,  S., Rancang Bangun  Alat  Monitoring  Tekanan  Darah  Berbasis Internet  of  Things  (IoT) ,  Jurnal  Engineering,  3(1), 13-26, (2021).
[3] Abhijith,  H.  V.,  Jain,  D.  A.,  and  Rao,  U.  A.  A., Intelligent  agriculture  mechanism  using  internet  of things ,  International  Conference  on  Advances  in Computing,  Communications  and  Informatics (ICACCI), 2185-2188, (2017).
[4] Dey,  S.,  Roy,  A.,  and  Das,  S., Home  automation using  Internet  of  Thing ,  IEEE  7th  Annual Ubiquitous  Computing,  Electronics  &  Mobile
Communication  Conference  (UEMCON),  1-6,
(2016).
[5] Yuan,  L.,  Guo,  Y.,  Jiang,  J.,  and  Nian,  L., The research  on  monitoring  of  discrete  manufacturing process  based  on  internet  of  things ,  IEEE International  Conference  on  Green  Computing  and Communications  and  IEEE  Internet  of  Things  and IEEE Cyber, Physical  and Social Computing 1186- 1191, (2013).
[6] Soliman,  M.,  Abiodun,  T.,  Hamouda,  T.,  Zhou,  J., and  Lung,  C.  H., Smart  home:  Integrating  internet of  things  with  web  services  and  cloud  computing , IEEE  5th  international  conference  on  cloud computing technology and science, 317-320, (2013).
[7] Chandramohan,  J.,  Nagarajan,  R.,  Satheeshkumar, K.,  Ajithkumar,  N.,  Gopinath,  P.  A.,  and
Ranjithkumar, S., Intelligent smart home
automation  and  security  system  using  Arduino  and Wi-fi ,  International  Journal  of  Engineering  And
Computer  Science  (IJECS), 6 (3),  20694-20698,
(2017).
[8] Nath,  S.,  Banerjee,  P.,  Biswas,  R.  N.,  Mitra,  S.  K., and  Naskar,  M.  K., Arduino  based  door  unlocking system  with  real  time  control ,  International conference  on  contemporary  computing  and informatics (IC3I), 358-362, (2016).
[9] Wu,  J.  (2017). Distributed  system  design .  CRC press.