Analisa Kebutuhan Perancangan Implementasi Pengujian Penggunaan

## DASHBOARD PENGAWASAN BESARAN LISTRIK WAKTU NYATA
1 Dikpride Despa, 1 Najib Amaro, 2 Meizano Ardhi Muhammad, 3 Gigih Forda Nama, 4 Yul Martin
1,4 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Lampung
2,3 Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknik, Universitas Lampung
1 meizano@eng.unila.ac.id, 2 meizano@eng.unila.ac.id

## I. P ENDAHULUAN
Energi  listrik  telah  menjadi  bagian  penting  dalam kehidupan masyarakat modern. Sebagai sumber daya yang selalu dimanfaatkan  dalam  keseharian,  listrik  harus  dapat  dipakai dengan  optimal  karena  masih  merupakan  sumber  daya  yang memiliki  batas.  Pengukuran  pemakaian  energi  listrik  yang konvensional,  tidak  cukup  baik  untuk  menjadi  dasar  dalam optimalisasi pemanfaatan listrik. Banyak kondisi yang tidak dapat teramati,  misalnya  tegangan  listrik  terlalu  rendah  sehingga merusak  perangkat  listrik  akibat  mendapatkan  asupan  energi listrik di luar toleransinya.
Untuk mengetahui apakah pemakaian listrik telah optimal, setidaknya ada empat parameter besaran listrik yang harus diukur untuk  mengetahui  pemakaian  listrik,  yaitu tegangan, arus, daya, dan  faktor  daya  [1].  Untuk  dapat  melakukan  hal  tersebut, perangkat  IoT  digunakan.  IoT  memungkinkan  data  yang didapatkan di dunia nyata dikirimkan ke internet sebagai bagian dari  dunia  maya  [2].  Sehingga,  sistem  informasi  yang memanipulasi  data  di  dunia  maya  dapat  menggunakan  data besaran listrik yang dikirim dari dunia nyata.
Agar data dapat menjadi  informasi  yang  mudah dipahami oleh  manusia,  sistem  informasi  dalam  bentuk dashboard dapat digunakan. Dashboard Pengawasan Besaran Listrik Waktu Nyata mengolah  data  dari  dunia  nyata  untuk  menyajikan  informasi besaran listrik yang mudah dipahami.
Penelitian Dashboard Pengawasan  Besaran  Listrik  Waktu Nyata  dilakukan  untuk  membuktikan  bahwa  seluruh  informasi besaran  listrik  yang  diperlukan  untuk  mengetahui  pemakaian energi  listrik  dapat  disajikan  dengan  tepat  sesuai  konteks  yang diperlukan  dan  membantu  dalam  melakukan  evaluasi  terhadap pemakaian energi listrik.

## II. METODE PENELITIAN
Alat  dan  bahan  yang  diperlukan  dalam  pembuatan dashboard dapat dilihat pada Tabel I.
T ABEL I A LAT DAN B AHAN D ASHBOARD No Alat dan Bahan Fungsi 1 Sensor Tegangan Pembaca besaran listrik 2 Pengkondisi Sinyal Pengubah sinyal dari sensor agar dapat diproses oleh Arduino 3 Arduino UNO IoT pengolah data sensor 4 Arduino Ethernet Shield Pengirim data melalui LAN ke server 5 Kabel LAN Media pengantar data 6 Database Server Basis data besaran listrik 7 Web Server
Sistem pendukung aplikasi Dashboard 8 Data Besaran Listrik Bahan untuk penyajian informasi
Karena  sebagian  besar  adalah  pengembangan  perangkat  lunak, sehingga tahapan mengadopsi metode waterfall pada pengembangan perangkat lunak. Tahapan pembuatan dashboard dapat dilihat pada Gambar 1.

## I N F O  A R T I K E L
Diterima : 30 Agustus 2018 Direvisi : 31 Agustus 2018 Disetujui : 12 Maret 2019
Kata Kunci : Dashboard , IoT, Tiga fasa, Listrik,
Pengukuran, Waktu nyata

## A B S T R A K
Masyarakat  modern  cenderung  memakai  listrik  secara  kontinyu  dan  tergantung  dari  pemakaian, besaran listrik yang dipakai berubah seiring waktu. Nilai besaran listrik harus berada dalam batasan tertentu  agar  sistem  yang  bekerja  menggunakan  listrik  dapat  berfungsi  dengan  baik.  Selain  itu, teknologi  hijau  mendorong  pemakaian  listrik  optimal  sesuai  dengan  keperluannya.  Tetapi, pengukuran  konvensional  untuk  nilai  besaran  listrik  terpakai  tidak  efisien,  pengecekan  dilakukan berkala dan harus ditera langsung pada perangkat pengukur seperti meteran listrik. Dan, pada sistem tenaga  listrik  yang lebih kompleks seperti sistem tiga fasa dapat terjadi fluktuasi perubahan beban, ketidakseimbangan beban pada tiap fasa mau pun keadaan abnormal yang terjadi dalam rentang yang singkat. Sehingga, kebutuhan informasi pemakaian besaran listrik waktu nyata diperlukan. Penelitian untuk Dashboard Pengawasan  Besaran  Listrik  Waktu  Nyata  dilakukan  dengan  tujuan  melakukan pengawasan  terhadap  besaran  listrik  terpakai.  IoT (Internet  of  Things )  dimanfaatkan  untuk mendapatkan data mengenai besaran listrik seperti tegangan, arus, daya, faktor daya, dan energi. IoT kemudian  mengirimkan  data  besaran  listrik  ke server basis  data  yang  kemudian  diakses  oleh Dashboard untuk disajikan dalam grafik yang mudah dipahami.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. IoT Pembaca Besaran Listrik Tiga Fasa
IoT merupakan perangkat penghubung dunia nyata dengan dunia maya yang bisa menghasilkan informasi untuk digunakan oleh  manusia  atau  sistem  lainnya.  Perangkat  IoT  yang  dapat digunakan  adalah  Arduino  UNO.    Arduino  UNO  merupakan salah  satu  perangkat  IoT  yang  bertanggungjawab  dalam pengolahan data yang didapatkan dari sensor [3]
Arduino Ethernet  Shield adalah  yang  menghubungkan Arduino UNO ke internet. Sebagai sebuah plug modul, Arduino Ethernet  Shield dapat  digabung  dengan  papan  Arduino  UNO. Dan,  melalui  pemrograman  pada  Arduino  UNO,  koneksi  ke internet dapat dilakukan melalui kabel Local Area Network . [3]
IoT  yang  menyediakan  data  ke  dashboard  merupakan pengembangan hasil riset pada penelitian terdahulu [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11], sehingga perangkat telah melalui pengujian yang dianggap pantas untuk dapat digunakan pada lingkup operasional. Perangkat IoT yang dibuat telah mampu melakukan pembacaan besaran  listrik  tiga  fasa,  sehingga  dapat  digunakan  untuk pengawasan skala industri.

## Gambar 2 IoT pembaca besaran listrik tiga fasa
Keterangan Gambar 2
1. Sensor tegangan
2. Rangkaian pengkondisian sinyal
3. Ethernet shield dan Arduino UNO
4. Sensor arus
Untuk  mengetahui  ketepatan  pengukuran  besaran  listrik, teori  besaran  listrik  dijadikan  acuan.  Besaran  listrik  merupakan parameter  untuk  menyatakan  nilai  dari  listrik.  Besaran  listrik diantaranya adalah tegangan listrik (V), arus listrik (I) hambatan listrik (Ω), dan daya listrik (P) [1]. Pada sebuah rangkaian listrik, hubungan  antara  arus  dan  tegangan  dijelaskan  dengan  hukum ohm (Ω). [12]
𝑉 = 𝐼  ×  𝑅 (1)
Selanjutnya  hubungan  arus,  tegangan  dan  daya  dijelaskan dengan persamaan berikut.
𝑉 = 𝑃 𝐼
(2)
dimana I      = arus dalam satuan Ampere, A
V   = tegangan dalam satuan Volt, V R  = Hambatan ( resistance ) dalam satuan ohm, Ω P    = Daya listrik, W
Pada  jaringan  listrik  AC  dengan  bentuk  gelombang  sinusoidal dikenal  beberapa  jenis  bentuk  daya,  diantaranya  adalah  daya kompleks,  daya  aktif  dan  daya  reaktif  yang  dapat  dijelaskan sebagai berikut.
Daya aktif, 𝑃 = 𝑉𝐼 cos 𝜃 (𝑊) (3) Daya reaktif, 𝑄 = 𝑉𝐼 sin 𝜃 (𝑉𝐴𝑅) (4) Daya kompleks, 𝑆 = 𝑉𝐼 × (𝑉𝐴) (5) Faktor daya, 𝑝 × 𝑓 = cos 𝜃 (6)
Berdasarkan rumus-rumus besaran listrik, dilakukan pemrosesan data untuk melihat ketepatan IoT dalam pengujian.
Pengujian-pengujian dilakukan untuk mengetahui kepantasan IoT yaitu pengujian linearitas trafo, sensor tegangan, sensor  arus,  daya  dan  faktor  data  yang  semuanya  memberikan hasil  baik.  Hasil  pengujian  daya  dapat  dilihat  pada  Gambar  3. Pengujian  dilakukan  di  waktu  yang  berbeda  dan  menunjukkan bahwa  galat  antara  pengukuran  oleh  sensor  (Daya  1,  Daya  2, Daya 3) dengan Multimeter tidak besar.

## Gambar 3 Hasil pengujian daya pada IoT
Perangkat  IoT  dihubungkan  ke  jaringan  internet menggunakan  kabel  LAN  dan  diprogram  untuk  mengirimkan data ke database server . Database server kemudian diakses oleh web  server  untuk  menyediakan  data  yang  dibutuhkan  oleh aplikasi dashboard . Data disediakan oleh database server dalam format  JSON,  hal  ini  ditujukan  untuk  ukuran  data  yang  kecil tetapi  masih  dalam  format  yang  mudah  dibaca  karena  dalam bentuk key-value pair .
B. Dashboard Pengawasan Besaran Listrik Waktu Nyata
Konsep  yang  digunakan  untuk  memungkinkan  pengguna untuk  terhubung,  mengendalikan,  dan  memantau  sistem  secara langsung  melalui  internet  adalah  SMART  menjadi  dasar pemikiran untuk perancangan dashboard. [13].
Karena  perangkat  dapat  melakukan  pembacaan  tiga  fasa, pemantauan besaran listrik waktu nyata harus dapat menyajikan informasi  besaran  listrik  tiga  fasa.  Penyajian  informasi menggunakan  grafik  baris  yang  dimutakhirkan  setiap  detik dengan  tujuan  pengguna  tahu  perubahan  berdasarkan  waktu. Tampilan dari dashboard dapat dilihat pada Gambar 4.
0 1000 2000 3000 4000 17:00 18:30 20:27 07:30 12:38 16:50
Waktu Daya 1 (W) Multimeter (W) Galat (%) Daya 2 (W) Multimeter (W) Galat (%) Daya 3 (W) Multimeter (W) Galat (%)
IV. KESIMPULAN
Dashboard Pengawasan  Besaran  Listrik  Waktu  Nyata dibangun dengan tujuan memberikan informasi pemakaian listrik yang  mutakhir,  kontinyu,  dan  mudah  dipahami  telah  berhasil diimplementasikan.  Selain  itu,  besaran  listrik  yang  diperlukan untuk  dapat  melakukan  analisa  dalam  mengambil  keputusan terkait dengan pemakaian energi listrik tersaji lengkap, terdiri dari tegangan, arus, faktor daya, daya, dan frekuensi.
Sistem ini berhasil dibangun terutama karena tersedia data dari  dunia  nyata  yang  langsung  dikirimkan  ke  dunia  maya melalui  perangkat  IoT  pembaca  Besaran  Listrik  Tiga  Fasa. Penyediaan data oleh server basis data dalam bentuk JSON juga membantu  pengembangan  ke  depan  secara  parsial,  seperti pengembangan  lanjutan  untuk dashboard atau  sistem  untuk keperluan yang berbeda, karena sifat layanan data yang agnostik terhadap aplikasi yang mengakses.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  kami  ucapkan  kepada  Kemenristekdikti Republik Indonesia melalui Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada  Masyarakat  (LPPM)  Universitas  Lampung  yang  telah mendanai  Penelitian Real  Time  Web  Monitoring dan  Estimasi Sistem  Kelistrikan dengan Teknologi IoT, dimana penelitian  ini adalah salah satu bagiannya.

## DAFTAR RUJUKAN
[1] G.  Korteum,  F.  kawsar,  D.  Fitton  dan  V. Sundramoorthy, “Smart objects as building blocks for the  internet  of  things,”  IEEE:  Internet  Computing, 2012.
[2] G. Korteum,  F. kawsar, D. Fitton  dan V. Sundramoorthy, “Smart objects as building blocks for the internet of things,” IEEE: Internet Computing, 2012.
[3] M. McRoberts, Beginning Arduino (Technology in Action) 2nd ed. Edition, New York: Apress, 2013.
[4] D. Despa, Y. Mitani, C. Li dan M. Watanabe, “PMU based monitoring and estimation of interarea power oscillation for Singapore-Malaysia interconnection power system,” dalam Proceedings IPEC, Singapore, 2010.
[5] D. Despa, Q. Liu dan Y. Mitani, “Application of Phasor and Node Voltage Measurements to Monitor Power Flow and Stability,”  International  Journal  on  Electrical  Engineering and Informatics, vol. 4, no. 2, pp. 276-288, 2012.
[6] D. Despa, G. F. Nama dan Mardiana, “Smart Monitoring Data  Centre  base  on  Mini  Single  Board  Computer  BCM 2835,”  dalam  1st  International  Conference  on  Science, Technology  and  Interdisciplinary  Research  (  IC-STAR) 2015, Bandar Lampung, 2015.
[7] D. Despa, A. Kurniawan, M. Komarudin, Mardiana dan G. F. Nama, “Smart Monitoring of Electrical Quantities Based on  Single  Board  Computer  BCM  2835,”  dalam  The  2nd International  Conference  on  Information  Technology, Computer, And Electrical Engineering ( ICITACEE 2015),
Semarang, 2015.
[8] G.  F.  Nama,  D.  Despa  dan  Mardiana,  “Real-time Monitoring System of Electrical Quantities on ICT Centre Building  University  of  Lampung  Based  on  Embedded Single  Board  Computer  BCM2835,”  dalam  International
Conference  on  Informatics  and  Computing  ICIC APTIKOM, Lombok, 2016.
[9] D. Despa, Mardiana, G. F. Nama dan M. Bernard, “Multi-
Area  Smart  Monitoring  of  Electrical  Quantities  Based  on Mini  Single  Board  Computer  BCM  2835,”  dalam  3rd International  Conference  on  Nano  Electronics  Research Education  2016  (ICNERE  2016)  and  8th  International
Conference on Electrical Power,
Electronics, Communications,  Controls  and  Informatics  System  2016 (EECCIS 2016), Malang, 2016.
[10] Mardiana, D. Despa dan G. F. Nama, “Aplikasi Monitoring Sistem Kelistrikan JTE Unila Berbasis BCM2835,” dalam Seminar Nasional APTIKOM 2016, Lombok, 2016.
[11] N. Amaro, “Skripsi: SISTEM MONITORING BESARAN LISTRIK  DENGAN  TEKNOLOGI  IoT  (INTERNET  of THINGS),” Universitas Lampung, Bandar Lampung, 2017.
[12] W. H. Hayt, J. E. Kemmerly dan S. M. Durbin, Rangkaian listrik jilid 1, Jakarta: Erlangga, 2009.
[13] Z.  Pei,  L.  Fangxing  dan  B.  Navin,  “Next-Generation Monitoring,  Analysis,  and  Control  for  the  Future  Smart Control Center,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 1, no. 2, pp. 186-192, 2010.