Vol. 6 No. 2 (Oktober 2022)

## PEMANFAATAN JARINGAN LORA UNTUK MONITORING KENDARAAN OPERASIONAL PADA INSTALASI PENELITIAN DAN PENGKAJIAN TEKNOLOGI PERTANIAN (IP2TP) KEBUN PERCOBAAN PASAR MIRING BPTP SUMATRA UTARA
Ben My Cardo Simanjuntak, Fati Gratianus Nafiri Larosa * ,  Asaziduhu Gea Program Studi Sistem Informasi, Universitas Methodist Indonesia, Medan, Indonesia Email: fatignlarosa@gmail.com
DOI: https://doi.org/10.46880/jmika.Vol6No2.pp221-225

## ABSTRACT
Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) North Sumatera has an experimental garden "Pasar Miring" that is useful for academic activities, both practicum and research, installation of VUB (Varitas Unggul Baru) rice seed  propagation  for  specific  location,  assessment,  and  agricultural  development.  Currently  official  vehicles operating are 3 units, and the experimental garden area is approximately 15 hectares. Thus, the administrator has difficulty knowing the position of the official vehicle during working hours due to the absence of technology that can be used by the office. So, to figure out the location or  position of the official vehicles when operating, and for vehicles safety from criminal acts and also to avoid misuse of official vehicles. The propose of this paper is a monitoring system for official vehicle by using a desktop application and using Lora (Long Range) Frequency. Lora RFM95 transmitter is placed on the official vehicle and the Lora RFM95 Receiver will be set on the laptop. Lora can send the location of the official vehicles to the desktop application by Internet of Things (IoT) concept via the Internet.
Keyword: LoRa, RFM95, IoT, BPTP, North Sumatera.

## ABSTRAK
Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) Sumatera Utara memiliki kebun percobaan “Pasar Miring” yang bermanfaat untuk kegiatan akademik baik praktikum maupun penelitian, pemasangan instalasi varitas unggul baru untuk lokasi spesifik, pengkajian dan pengembangan pertanian. Saat ini kendaraan dinas yang beroperasi sebanyak 3 unit, dan luas kebun percobaan kurang lebih 15 hektar. Dengan demikian administrator kesulitan mengetahui posisi  kendaraan  dinas  pada  jam  kerja  dikarenakan  tidak  adanya  teknologi  yang  dapat  digunakan  oleh  kantor. Sehingga untuk mengetahui letak atau posisi kendaraan dinas saat beroperasi, dan untuk keamanan kendaraan dari tindak kriminal serta menghindari penyalahgunaan kendaraan dinas. Pada penelitian ini diusulkan suatu sistem monitoring  kendaraan  dinas  dengan  menggunakan  aplikasi  desktop  dan  menggunakan  Lora  (Long  Range) Frequency. Transmitter Lora RFM95 dipasang pada kendaraan dinas dan Receiver Lora RFM95 akan dipasang pada laptop. Lora dapat mengirimkan lokasi kendaraan dinas ke aplikasi desktop dengan konsep Internet of Things (IoT) melalui Internet.
Kata Kunci: LoRa, RFM95, IoT, BPTP, Sumatera Utara.

## PENDAHULUAN
LoRa  merupakan  sebuah  sistem  komunikasi Wide Area Network yang membutuhkan power kecil, dengan  kemampuan  pengiriman  data  jarak  jauh. Pengembangan LoRa didukung oleh Actility, Semtech, IBM  dan  sebagainya  yang  tergabung  dalam  Aliansi LoRa (Angriawan & Anugraha, 2021). Modulasi dari LoRa sendiri merupakan modulasi yang menggunakan skema  dari  Chirp  Spread  Spectrum  (CSS)  yang memungkinkan  untuk  mengirim  data  jarak  jauh berdaya  rendah  melalui  ISM  Band  (Industrial, Scientific  and  Medical  Band)  yang  tidak  berlisensi.
Teknologi  Lora  ini  dikembangkan  oleh  Cycleo  dari Grenoble Prancis dan diakuisisi oleh Semtech (Mroue et  al.,  2018).  Tujuannya  yakni  mengirim  data  secara remote  atau  jarak  jauh  pada  frekuensi  rendah  mulai dari:
• 433.05-434.79 MHz (di Eropa)
• 863.00-870.00/ 873.00 MHz (di Eropa)
• 915.00-928.00 MHz (di Australia)
• 902.00-928.00 MHz (di Amerika Utara)
• 865.00-867.00 MHz (di India)
• AU915-928/AS923-1 (di Asia Tenggara)
Lora yang dipkai adalah RFM95 (LoRa 900.00 MHz)  yang  memiliki  rentang  868.00-915.00  MHz. Sensitivitas Lora RFM95 mencapai -148 dBm dan arus rendah  untuk  penerimaan  yaitu  10.3  mA.  Tegangan LoRa  RFM95  yang  dibutuhkan  untuk  operasional adalah  1.8-3.7  Volt  serta  suhu  berkisar  antar  -20  0C sampai +70 0C. Data dapat ditransmisikan mulai dari 2 Byte hingga 255 Byte (Banda, Nugraha, & Kusuma., 2021).  Data  koordinat  dapat  dikirim  dan  diterima dengan menggunakan microcontroller ESP32 di mana GPS module adalah titik koordinat, RFM95 merupakan Transceiver  dan  OLED  Display  menampilkan  proses pengiriman data (Roihan, Permana, & Mila, 2016).
Pada  penelitian  ini  dirancang  sebuah  aplikasi monitoring  kendaraan  dinas  dengan  memanfaatkan jaringan  Lora  yang  saling  berkomunikasi  dengan membagi 2 kinerja LoRa yaitu LoRa Node (pengirim sinyal) yang diletakkan di kendaraan dinas dan LoRa Gateway (penerima sinyal) diletakkan di kantor dinas yang  menerima  sinyal  dari  Node.  Sinyal  pada  LoRa Node  dikirim  ke  LoRa  Gateway  dan  LoRa  Gateway meneruskannya  ke  aplikasi  server  sehingga  tampil lokasi  kendaraan  secara  real  time.  Dengan  demikian pekerjaan yang dilakukan pegawai lebih efektif, efisien dan lebih akurat.

## KAJIAN LITERATUR
Startup  France  Cycleo,  pada  tahun  2010, menemukan  modulasi  radio  LoRa,  yang  kemudian pada tahun 2012 diakuisisi oleh salah satu perusahaan semikonduktor, yakni Semtech. Lapisan Media Access Control  (MAC)  telah  ditambahkan  dengan  maksud standarisasi  dan  perluasan  Physical  Communication Layer  (lapisan  komunikasi  fisik)  LoRa  ke  dalam jaringan Internet. Lapisan ini disebut spesifikasi LoRa for Wide Area Networks (LoRaWAN) yang bersumber terbuka (open sourced) serta didukung (supported) oleh Aliansi LoRa. Beberapa fitur jaringan nirkabel utama pada  protokol  LoRaWAN  mencakup  beberapa  hal seperti enkripsi (End to End Encryption) dan keamanan (End  to  End  Security),  optimisasi  kecepatan  data adaptif,  kualitas  layanan  (Quality  of  Service)  dan aplikasi/implementasi  komunikasi  lainnya  yang canggih (advanced).
Ada empat lapis (layer) pada Arsitektur protokol LoRaWAN di antaranya (Orange.com, 2016):
• Application,
• LoRa MAC
• LoRa Modulation
• Regional ISM Band
Gambar1. LoRaWAN Network Layers

## Long Range (LoRa)
Koneksi  jarak  pendek  (short  range)  seperti WiFi,  Bluetooth,  Zigbee,  Z-Wave  dan  lain-lain merupakan teknologi yang sangat cocok untuk aplikasi dengan konsumsi daya (power) dan umur batere yang bukan jadi isu utama. Koneksi seluler berasal dari SIM menggunakan  infrastruktur  dan  teknlogi  jaringan 2G/3G/4G.  Generasi  teknologi  seluler  saat  ini berevolusi  dan  bersifat  LPWA  (Low  Power  Wide Area),  merupakan  teknologi  yang  melayani  banyak aplikasi IoT yang membutuhkan komunikasi jarak jauh (long  rage  communication)  dan  konsumsi  daya  kecil (dapat beroperasi beberapa tahun) untuk mengirim dan menerima  volume  data  yang  relatif  rendah  (low  data rate) mulai dari 300 bps – 5kbps (Orange.com, 2016).

## Arduino Uno
Arduino  merupakan  papan  alektronik  yang menggunakan  microcontroller  tertentu.  Salah  satu Arduino yang banyak digunakan adalah Arduino Uno, yang  dilengkapi  dengan  microcontroller  produksi Atmel, yaitu ATMega328p, memiliki arsitektur Reduce Instruction Set Computer di mana proses eksekusi data lebih cepat dibandingkan dengan arsitektur Completed Instruction Set Computer (Atmel, 2015). Arduino Uno cukup  dihubungkan  dengan  kabel  USB  yang tersambung  ke  komputer  atau  adaptor  DC  5  Volt (Prabowo, 2018).

## Firebase
Berbagai client platform seperti iOS, Android, Web,  C++,  Javascript,  dan  Node.Js  dimungkinkan terintegrasi melalui Firebase secara realtime. Firebase sangat  membantu  dalam  pembuatan  aplikasi  Android yang lebih cepat dan efisien tanpa membutuhkan PHP
ISSN: 2620-4339 (media online)
untuk  berkomunikasi  dengan  database.  Firebase tersedia secara online dan mengacu pada contoh-contoh yang  diberikan  dan  selalu  diperbaharui  oleh  Google (Khawas & Shah, 2018).

## Thingspeak
Thingspeak (www.thingspeak.com) merupakan suatu web server yang open source sebagai pengumpul data atau penerima data baik melalui Internet maupun Local  Area  Network.  Beberapa  fitur  Thingspeak  di antarnya Open API, Plugins, Devices status messages, Real-time  Data  Collection,  Data  Visualization,  Data Processing,  dan  Geolocation  Data.  Thingspeak mengumpulkan data dari LoRa Node maupun aplikasi sehingga dapat ditampilkan historis data (Prihasworo, Fittrin, Oktiawati, Isnianto, & Setyono, 2021).

## Contoh Penerapan
Pada  “Sistem  Pelacak  Lokasi  Sapi  Dengan Sistem  Komunikasi  Lora”  mengurangi  jumlah  tenaga kerja  dalam  penjagaan  sapi,  dan  untuk  menghindari sapi  dari  kehilangan.  Lora  yang  digunakan    peneliti yaitu  dengan  menggunakan  4  node  yang  diletakkan pada sapi dan 1 Lora Gateway yang akan jadi penerima dan  Data.  Skenario  yang  dilakukan  peneliti  dengan memantau  (monitoring)  berbagai  posisi  sapi  yang berbeda  beda  lokasi.  Dari  hasil  percobaan  atau pengujian diketahui bahwa LoRa Node yang diletakkan pada  sapi  dapat  mengirim  data  ke  Lora  Gateway dengan baik (Angriawan & Anugraha, 2019).
Demikian  juga  pada  contoh  penerapan “Monitoring  Kendaraan  Menggunakan  Long  Range Radio  Frekuensi  Berbasis  Web”  untuk  mencegah pencurian  kendaraan  roda  dua  dan  tindakan  kriminal pada  masyarakat.  LoRa  yang  digunakan  yaitu  jenis Dragino  LoRa  Shield  915Mhz,  merupakan  tranceiver jarak jauh dan telah disesuaikan dengan pin Arduino. Dari  pengujian  white  box  yang  dilakukan  diketahui bahwa alat yang dirancang dapat mengirim informasi lokasi dengan baik. Dan kesimpulan dari penelitian ini adalah  bahwa  sistem  tersebut  bisa  bekerja  secara realtime  dan  sistem  ini  menggunakan  satelit  dalam memperoleh suatu lokasi (Darmana, Annas, & Ariman, 2022).
Lalu pada “Rancang Bangun Sistem
Pemantauan  Lokasi  Berbasis  GPS,  LoRa  Dan  WiFi Pada  Kendaraan  Angkut  Perkebunan”,  merupakan sistem  pemantauan  (monitoring)  yang  menggunakan teknologi GPS, sebuah LoRa Gateway (dipasang pada pabrik  yang  ada  akses  internet-nya)  dan  LoRa  Node (dipasang  pada  masing-masing  angkutan/kendaraan). Pemantauan titik lokasi dapat dilakukan secara offline
untuk merekam dan melacak rute-rute perjalanan yang dilewati  oleh  kendaraan.  Data  perjalanan  tersimpan dalam storage pada microcontroller hingga empat hari sebelum  dikirm  ke  server  saat  anggkutan/kendaraan berada  dalam  area  jangkauan  WiFi  pabrik  (Arifianto, Muhim, & Rosyidi, 2020).

## METODE PENELITIAN
Pengumpulan  data  diperoleh  langsung  dari objek  penelitian  (data  primer)  dengan  penempatan LoRa Node di kendaraan dan Lora Gateway di Laptop dan merujuk sebagai Internet of Things (IoT).
Sistem  monitoring  kendaraan  operasional dilakukan  dengan  mikrokontroller  ATMega328  yang terdapat  pada  board  Arduino  Uno.  Mikontroller tersebut  akan  melakukan  pelacakan  lokasi  dari kendaraan  menggunakan  module  Global  Positioning System  (GPS).  Data  yang  diterima  dari  module  GPS akan dikirimkan ke database untuk dapat ditampilkan pada  perangkat  desktop  pengguna.  Untuk  dapat mengirim data tersebut, mikrokontroller membutuhkan module WiFi yakni ESP8266.
Tabel 1 . Komponen IoT No. Nama Komponen Jumlah 1. Arduino Nano ATMega 328p 2 2. NodeMCU ESP8266 1 3.   GPS Neo 6M V2 1 4.   LoRa RFM95 2 5. Socket Baterai 9v 1 6.   Baterai 9v 2 7. Antenna LoRa SigFox 2
Penelitian ini menggunakan beberapa komponen  yang  akan  digabungkan  untuk  dapat melakukan  monitoring  lokasi  kendaraan  pada  lokasi tertentu.  Cloud  Database  yang  digunakaan  adalah Thingspeak, sebagai penyimpanan data koordinat dari lokasi kendaraan.
ISSN: 2620-4339 (media online)
Berikut adalah gambaran Usecase Diagram dari sistem  monitoring  kendaraan  yang  dibangun  seperti yang tertera pada Gambar 3.
Gambar 3 . Usecase Diagram Monitoring Kendaraan
Sedangkan  flowchart  sistem  monitoring kendaraan  yang  dirancang  berisi  alur  proses pemantauan lokasi kendaraan operasional, dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Flowchart Monitoring Kendaraan
Gambar  5  berikut  adalah  Menu  Sistem Monitoring  Kendaraan  yang  dibangun  menggunakan LoRa  berbasis  Internet  of  Things  (IoT)  yakni Tampilkan Device, Profil, Tentang dan Organisasi.
Gambar 5. Menu Sistem Monitoring Kendaraan
Gambar  6  adalah  Data  lokasi  kendaraan  yakni Latitude dan Longitude.
Gambar 6. Data Lokasi Kendaraan
Gambar  7  di  bawah  ini  merupakan  riwayat (history)  kendaraan  baik  dari  sisi  waktu  (tanggal  dan jam), juga lokasinya (Latitude dan Longitude).
Gambar 7. Tampilan Riwayat Kendaraan
Vol. 6 No. 2 (Oktober 2022)
Gambar  8  menunjukkan  statistik  penyimpanan data pada Web Server Thingspeak.
Gambar 8. Statistik Penyimpanan Data Thingspeak
Firebase  yang  merupakan  realtime  database dapat dilihat pada Gambar 9 berikut.
Gambar 9. Tampilan Penyimpanan Data Firebase

## KESIMPULAN
Dari  hasil  implementasi  sistem  dan  pengujian yang dilakukan dapat disimpulkan LoRa RFM95 cukup baik  dalam  pengiriman  informasi  koordinat  lokasi kendaraan  operasional  kebun.  Namun  modul  LoRa harus  terpasang  antenna  agar  dapat  berjalan  secara optimal. Jika antena tidak terhubung dengan perangkat LoRa, maka pengiriman data tidak dapat dilakukan.
LoRa RFM95 berjalan pada spectrum 433 MHz memiliki  jangkauan  yang  berbeda  tergantung  dari gangguan  (noise)  yang  disebabkan  oleh  terrain  atau medan  yang  terdapat  banyak  halangan  seperti  pohon, bangunan, maupun dataran yang bergelombang..

## DAFTAR PUSTAKA
Angriawan, R., & Anugraha, N. (2019). Sistem Pelacak Lokasi Sapi dengan Sistem Komunikasi LoRa. Inspiration: Jurnal Teknologi Informasi Dan Komunikasi , 9 (1), 33.
https://doi.org/10.35585/inspir.v9i1.2494 Angriawan, R., & Anugraha, N. (2021). Otomatisasi Pemberian Air dan Keamanan Kandang pada Ternak ayam petelur dengan komunikasi LoRa. Techno.Com , 20 (1), 147–154. https://doi.org/10.33633/tc.v20i1.4127 Arifianto, M. J. F., Muhim, D. M., & Rosyidi, E.
(2020). Rancang bangun sistem pemantauan lokasi berbasis gps, lora dan wifi pada kendaraan angkut perkebunan. In Seminar Nasional Efisiensi Energi untuk Peningkatan Daya Saing Industri Manufaktur & Otomotif
Nasional (SNEEMO) (pp. 63–69).
Atmel. (2015). Data Sheet ATmega328P. Banda, H. H., Nugraha, S., & Kusuma., H. A. (2021). Rancang Bangun Perangkat Telemetri LoRa Berbasis RFM 95. Student Online Journal (SOJ)
UMRAH-Teknik , 2 (1), 37–43. Darmana, T., Annas, F., & Ariman. (2022). IMPLEMENTASI SISTEM MONITORING BUS TRANS SEMARANG BERBASIS LORA (LONG RANGE). SAINSTECH: JURNAL PENELITIAN DAN PENGKAJIAN SAINS DAN TEKNOLOGI , 32 (1), 24–40. https://doi.org/10.37277/stch.v32i1.1239
Khawas, C., & Shah, P. (2018). Application of Firebase in Android App Development-A Study. International Journal of Computer Applications , 179 (46), 49–53.
https://doi.org/10.5120/ijca2018917200
Mroue, H., Nasser, A., Parrein, B., Hamrioui, S.,
Mona-Cruz, E., & Rouyer, G. (2018). Analytical and Simulation study for LoRa Modulation. In
2018 25th International Conference on Telecommunications (ICT) (pp. 655–659). IEEE. https://doi.org/10.1109/ICT.2018.8464879 Orange.com. (2016). LoRa Device Developer Guide. Prabowo, Y. D. (2018). Project Sistem Kendali Elektronik Berbasis Arduino . Bandar Lampung: AURA.
Prihasworo, L., Fittrin, D. W., Oktiawati, U. Y., Isnianto, H. N., & Setyono, Y. W. (2021).
Rancang Bangun Smart DC Current and Voltage Monitoring Berbasis Internet Of Things dengan Database Cloud Thingspeak Pada Simulator PLN Laboratorium Teknik Tenaga Listrik UGM. Jurnal Listrik, Instrumentasi Dan Elektronika Terapan (JuLIET) , 1 (2). https://doi.org/10.22146/juliet.v1i2.60803 Roihan, A., Permana, A., & Mila, D. (2016). MONITORING KEBOCORAN GAS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO UNO dan ESP8266 BERBASIS INTERNET OF THINGS. ICIT Journal , 2 (2), 170–183. https://doi.org/10.33050/icit.v2i2.30