## Rancang Bangun Prototipe Sistem Monitoring Karbon Monoksida (CO) Secara Realtime Menggunakan Protocol MQTT Berbasis Internet
Dendry Asharrudin 1 , Asril Basry 2
1,2, Universitas Persada Indonesia YAI Jakarta Jalan Pangeran Diponegoro no 74, Jakarta Pusat, Indonesia
1 dendry@gmail.com, 2 basrya@hotmail.com,
Intisari— Basement sebuah gedung perusahaan merupakan tempat yang paling banyak terpapar oleh polusi udara yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor yang parkir ditempat tersebut. Jika pembuangan aliran udara di gedung perusahaan ini tidak berjalan maka dapat dipastikan bahwa gas polutan yang dihasilkan akan mencemari lingkungan sekitar. Gas karbon monoksida merupakan salah satu gas yang berbahaya bagi kesehatan tubuh manusia yang umumnya didapatkan dari kendaraan bermotor. Dalam hal ini dibutuhkan suatu alat yang dapat mendeteksi kadar karbon monoksida secara real time. Alat untuk mendeteksi gas karbon monoksida yang dibuat dalam penelitian ini menggunakan protocol MQTT yang berbasis internet yang dapat dilihat secara real time. Hasil yang diperoleh berupa data yang disimpan pada database dan akan ditampilkan pada website co-monitoring.com yang dapat digunakan untuk memonitoring paparan kadar gas karbon monoksida yang ada secara real time.
Kata kunci — Karbon Monoksida, Protocol MQTT, real time.
Abstract— The basement of a company building is the place most exposed to air pollution generated by motorized vehicles parked in the place. If the discharge of air flow in the building of this company does not work then it can be ascertained that  the  pollutantproduced  will  pollute  the  surrounding  environment.  Carbon  monoxideis  one  of  the  gases  that  are harmful to the health of the human body which is generally obtained from motorized vehicles. In this case we need a device that can detect carbon monoxide levels in real time. The tool for detecting carbon monoxidemade in this study uses the internet-based  MQTT  protocol  which  can  be  seen  in  real  time.  The  results  obtained  in  the  form  of  data  stored  in  the database  and  will  be  displayed  on  the  website  co-monitoring.com  which  can  be  used  to  monitor  exposure  to  carbon monoxide levels in real time . Keywords — Carbon monoxide,Protocol MQTT,real time.

## I. P ENDAHULUAN
Internet  adalah  jaringan  komunikasi  elektronik  yang menghubungkan  jaringan  komputer  dengan  fasilitas  komputer di seluruh dunia. Jaringan ini tersusun dan terorganisir melalui telepon  atau  satelit.  Kehidupan  manusia  modern  tidak  bisa dilepaskan  dengan  jaringan  internet.  Sebab,  internet  adalah suatu  sistem  jaringan  yang  dapat  menghubungkan  satu perangkat ke perangkat lainnya. Kini era digital menggeser tren jual beli barang atau jasa menjadi online. Hampir setiap bisnis melakukan  promosi  hingga  penjualan  menggunakan  media digital atau internet. Penjual lebih mudah melakukan pemasaran dan promosi secara online. Pembeli pun lebih mudah mendapat informasi produk dan membelinya secara online.
Kesehatan tenaga kerja dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya  adalah  lingkungan  tempat  kerja.  Menurut  Undang- Undang No. 1 tahun 1970 tentang Keselamatan Kerja, tempat kerja  adalah  tiap  ruangan  atau  lapangan  tertutup,  terbuka, bergerak ataupun tetap dimana tenaga kerja bekerja, atau yang sering dimasuki
tenaga kerja untuk keperluan suatu usaha serta terdapat sumber- sumber  bahaya.  Lingkungan  kerja  merupakan  tempat terdapatnya sumber bahaya, salah satunya adalah pencemaran atau  pengotoran  udara  yang  pada  umumnya  disebut  sebagai polusi  udara.  Masalah  pengotoran  udara  sudah  lama  menjadi masalah kesehatan pada masyarakat, terutama di negara-negara industry yang banyak memiliki pabrik dan kendaraan bermotor termasuk  Indonesia.  Diketahui  bahwa  udara  merupakan  zat yang paling penting setelah air dalam memberikan kehidupan di  permukaan  bumi  ini.  Sumber  polusi  udara  yang  utama selama  ini  berasal  dari  transportasi  dimana  hampir  60%  dari polutan  yang  dihasilkan  terdiri  dari  karbon  monoksida  (CO) dan  sekitar  15%  terdiri  dari  hidrokarbon  (HC).  Polutan  yang utama  adalah  karbon  monoksida  yang  mencapai  hampir setengahnya dari seluruh polutan udara yang ada [1],[2],[3].
Telah lama diketahui bahwa kontak antara manusia dengan CO pada konsentrasi tinggi dapat menyebabkan kematian (Fardiaz, 2008).  Dilaporkan  banyak  terjadi  keracunan  CO  setiap tahunnya  berupa  kasus  kematian,  baik  keracunan  karena kecelakaan atau bahkan dijadikan salah satu metode bunuh diri
dan  pembunuhan,  di  dalam  rumah  atau  garasi  mobil  maupun pencemaran  oleh  gas  pembuangan  industry.  Di  Dunia diperkirakan  1500  orang  mati  setiap  tahunnya  karena  CO. Berkaitan  dengan  karakteristik  CO  yang  afinitasnya  terhadap hemoglobin 250-300 kali lebih kuat daripada afinitas oksigen, CO  akan  membentuk  ikatan  karboksihemoglobin,  sehingga menghambat  distribusi  oksigen  ke  jaringan  tubuh  [4]  Tetapi, ternyata  kontak  dengan  CO  pada  konsentrasi  relatif  rendah (100  ppm  atau  kurang)  juga  dapat  menganggu  kesehatan  [1]. Penyediaan Oksigen berpengaruh terhadap kecepatan pemulihan  fungsi  otot.  Kekurangan  Oksigen  berpengaruh terhadap  kecepatan  pemulihan  fungsi  otot.  Kekurangan Oksigen  dan  adanya  penimbunan  hasil-hasil  metabolit  dapat menyebabkan  terjadinya  kelelahan  otot  Menurut  Suma’mur P.K  [4],  kelelahan  otot  merupakan  salah  satu  jenis  dari kelelahan  kerja.  Sedangkan  kelelahan  kerja  terbukti memberikan kontribusi lebih dari 50% dalam kecelakaan kerja ditempat kerja [5].

## II. L A TAR BELAKANG
Adapun  latar  belakang  PT.  Prodia  Widyahusada merupakan  perusahaan  yang  bergerak  dibidang  laboratorium kesehatan yang berlokasi di pusat Ibukota Jakarta yaitu di Jalan Kramat Raya No. 150 Jakarta Pusat. Dalam lingkungan tempat kerja  untuk  sebuah  perusahaan  kesehatan  PT.  Prodia Widyahusada ini berlokasi di lingkungan yang sangat padat lalu lintas  dan  berpotensi  terpapar  oleh  polusi  udara  salah  satunya gas  CO.  Hal  ini  berdampak  pada  lingkungan  kerja  para karyawan PT. Prodia Widayahusada tersebut dimana salah satu unit kerja pada perusahaan tersebut bekerja di basement gedung tersebut. Seperti yang diketahui bahwa basement sebuah gedung perusahaan merupakan tempat yang paling banyak terpapar oleh polusi  udara  yang  dihasilkan  oleh  kendaraan  bermotor  yang parkir  ditempat  tersebut.  Jika  pembuangan  aliran  udara  di gedung  perusahaan  ini  tidak  berjalan  maka  dapat  dipastikan bahwa gas polutan yang dihasilkan akan mencemari lingkungan sekitar [4].
Kondisi yang terjadi saat ini telah dilakukan pengecekan kadar polusi  udara  pada  lingkungan  basement  PT.  Prodia Widyahusada  setiap  6  bulan  sekali.  Akan  tetapi  hasil  yang diperoleh  dari  pengecekan  ini  belum  berdampak  signifikan dikarenakan pengecekan tidak dilakukan secara real time setiap hari  sehingga  tidak  dapat  dilakukan  analisa  perkembangan polusi udara secara sistematis.
Berkaitan hal tersebut maka penulis mengangkat permasalahan ini  dengan  judul  “Rancang  Bangun  Prototipe  sistem Monitoring  karbon  monoksida  (CO)  secara  real  time menggunakan protocol MQTT berbasis internet”.
Tujuan    penelitian    ini  adalah    membuat    Prototipe sistem  Monitoring  karbon  monoksida  (CO)  secara  real  time menggunakan  protocol  MQTT  berbasis  internet.  Diharapkan dengan  sistem  ini,  bisa  membantu  perusahaan  dalam mengembangkan bisnisnya.

## III. METODOLOGI PENELITIAN
Dalam membangun sistem secara keseluruhan perlu dilakukan beberapa tahapan/langkah. Metode pengembangan perangkat  lunak  dikenal  juga  dengan  istilah  Software Development  Life  Cycle  (SDLC).  Metode  Sequential  Linier atau  Waterfall  merupakan  metode  pengembangan  perangkat lunak  tertua  sebab  sifatnya  yang  natural.  Metode  Waterfall merupakan  pendekatan  SDLC  paling  awal  yang  digunakan untuk pengembangan perangkat lunak. Urutan dalam Metode Waterfall bersifat serial yang dimulai dari proses perencanaan, analisa, desain, dan implementasi pada sistem.
Metode  ini  dilakukan  dengan  pendekatan  yang sistematis, mulai dari tahap kebutuhan sistem lalu menuju ke tahap  analisis,  desain,  coding,  testing/verification,  dan maintenance.  Langkah  demi  langkah  yang  dilalui  harus diselesaikan  satu  per  satu  (tidak  dapat  meloncat  ke  tahap berikutnya) dan berjalan secara berurutan, oleh karena itu di sebut waterfall (Air Terjun).
Ada lima tahapan pada Metode Waterfall, yakni Requirements  Analysis  and  Definition,  Sytem  and  Software Design,  Implementation  and  Unit  Testing,  Integration  and System  Testing,  dan  Operationa  and  Maintenance. Langkahlangkah  dalam  Metode  Waterfall  dimuai  dari Requirement,  Design,  Implementation,  Verification,  dan Mintenance, seperti terlihat pada gambar 1 berikut :

## Gambar 1. Bagan Model Waterfall
Tahapan  Dalam  Melakukan  Metode  Waterfall  adalah  sebagai berikut :

## 1. Requirement Analysis
Sebelum  melakukan  pengembangan  perangkat  lunak, seorang  pengembang  harus  mengetahui  dan  memahami bagaimana  informasi  kebutuhan  penggguna  terhadap sebuah  perangkat  lunak.  Metode  pengumpulan  informasi ini  dapat  diperoleh  dengan  berbagai  macam  cara diantaranya,  diskusi,  observasi,  survei,  wawancara,  dan sebagainya. Informasi yang diperoleh kemudian diolah dan dianalisa  sehingga  didapatkan  data  atau  informasi  yang
lengkap  mengenai  spesifikasi  kebutuhan  pengguna  akan perangkat lunak yang akan dikembangkan.

## 2. System and Software Design
Informasi  mengenai  spesifikasi  kebutuhan  dari  tahap Requirement Analysis selanjutnya di analisa pada tahap ini untuk kemudian diimplementasikan pada desain pengembangan.  Perancangan  desain  dilakukan  dengan tujuan membantu memberikan gambaran lengkap mengenai apa yang harus dikerjakan. Tahap ini juga akan membantu  pengembang  untuk  menyiapkan  kebutuhan hardware  dalam  pembuatan  arsitektur  sistem  perangkat lunak yang akan dibuat secara keseluruhan [8].

## 3. Implementation and Unit Testing
Tahap  implementation  and  unit  testing  merupakan  tahap pemrograman. Pembuatan perangkat lunak dibagi menjadi modul-modul kecil yang nantinya akan digabungkan dalam tahap  berikutnya.  Disamping  itu,  pada  fase  ini  juga dilakukan pengujian dan pemeriksaan terhadap fungsionalitas  modul  yang  sudah  dibuat,  apakah  sudah memenuhi kriteria yang diinginkan atau belum [9].
4. Integration and System Testing
Setelah  seluruh  unit  atau  modul  yang  dikembangkan  dan diuji  di  tahap  implementasi  selanjutnya  diintegrasikan dalam sistem secara keseluruhan. Setelah proses integrasi selesai, selanjutnya dilakukan pemeriksaan dan pengujian sistem  secara keseluruhan untuk mengidentifikasi kemungkinan adanya kegagalan dan kesalahan sistem [8].
5. Operation and Maintenance
Pada  tahap  terakhir  dalam  Metode  Waterfall,  perangkat lunak  yang  sudah  jadi  dioperasikan  pengguna  dan  dilakukan pemeliharaan. Pemeliharaan memungkinkan pengembang untuk melakukan perbaikan atas kesalahan yang tidak terdeteksi pada tahap-tahap  sebelumnya.  Pemeliharaan  meliputi  perbaikan kesalahan, perbaikan implementasi unit sistem, dan peningkatan dan penyesuaian sistem sesuai dengan kebutuhan [10].
Kelebihan menggunakan metode air terjun (waterfall) adalah  metode  ini  memungkinkan  untuk  departementalisasi dan  kontrol.  proses  pengembangan  model  fase one  by  one , sehingga  meminimalis  kesalahan  yang  mungkin  akan  terjadi. Pengembangan  bergerak  dari  konsep,  yaitu  melalui  desain, implementasi, pengujian, instalasi, penyelesaian masalah, dan berakhir di operasi dan pemeliharaan .
Untuk  memperoleh  data  yang  diperlukan  dalam penyusunan  penulisan  Ilmiah  ini,  maka  penulisan  ini menggunakan    beberapa  metode  yang  bersangkutan  dengan topik penulisan, antara lain :
1. Wawancara
Mengadakan wawancara atau tanya jawab seperti kendala atau teknis.
2. Observasi
Melakukan observasi atau pengamatan secara langsung di lapangan    atau    di  tempat    yang    bersangkutan    dengan topik penulisan.
3. Studi Pustaka
Membaca  buku-buku  yang  berkaitan  dengan  topik penulisan ataupun
dengan mengumpulkan dokumendokumen yang berkaitan dengan permasalahan.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## 1. Deskripsi Sistem
Prototipe ini dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman javascript . Alat ini bekerja berdasarkan instruksi atau perintah yang  ada  dalam  program  yang  dimasukkan  ke  dalam mikrokontroller.  Sensor  bekerja  sebagai  input  atau  masukan dan akan diproses di dalam arduino  selanjutnya oleh node JS yang  dapat  menjalankan  server  web  data  input  tersebut  akan dikirimkan  ke  database  via  raspberry,  selanjutnya  web application  mengambil  data  dari  database  yang  akan  di tampilkan pada halaman dashboard web.

## 2.Perancangan Alat
Dalam  perancangan  alat  prototype  sensor  karbon  monoksida (CO)  hal  yang  dilakukan  adalah  melakukan  konfigurasi  pin arduino terhadap sensor Mq7, selanjutnya arduino disambungkan  dengan  raspberry  yang  sudah  di  sambungkan dengan  LCD  raspberry  menggunakan  kabel  USB.  Daya  dari alat ini adalah adaptor 5V

## 3. Perancangan Rangkaian Skematik Alat
Rangkaian  skematik  dibuat  untuk  mempermudah  dalam pembuatan  alat.  Skematik  tersebut  terdiri  dari  arduino  uno, Raspberry  Pi  3  Model B,  sensor  MQ  7  dan  Raspberry  Pi  3.5 inch  TFT  LCD  display  Touch  SPI  HDMI.  Sumber  tegangan diperoleh dari adaptor 5V yang memberikan tegangan kepada Raspberry Pi 3.5 inch TFT LCD display Touch SPI HDMI yang berhubungan  langsung  dengan  Raspberry  Pi  3  model  B  , sedangkan  untuk  arduino  mendapatkan  data  dari  kabel  USB yang  tersambung  antara  Raspberry  Pi  3  model  B  dengan Arduino [9], [11].
Sensor  MQ  7  bekerja  sebagai  input  atau  masukan  dan  akan diproses di dalam arduino selanjutnya oleh node JS yang dapat menjalankan server web data input tersebut akan dikirimkan ke database via raspberry, selanjutnya web application mengambil data  dari  database  yang  akan  di  tampilkan  pada  halaman dashboard web.

## Gambar 2. Rangkaian Pemasangan Komponen

## 4. Perancangan Program
Perancangan  program  sistem  pendeteksi  kadar  karbon monoksida  (CO)  ini  terdiri  dari  beberapa  tahapan.  Proses pertama  adalah  pembuatan  flowchart  dari  sistem  pendeteksi, kemudian  program  dibuat  menggunakan  Arduino  IDE menggunakan  bahasa  java  dan  program  inilah  yang  akan menjalankan perintah-perintah pada sistem dan alat. Kemudian program  yang  telah  ada  di  upload  ke  mikrokontroler menggunakan Arduino IDE [11].
Pada  saat  program  pertama  kali  dijalankan,  sistem  akan melakukan proses insialisasi input dan output yang digunakan untuk dihubungkan dengan device luar Selanjutnya mikrokontroler akan melakukan proses pembacaan kondisi dari sensor  mq7.Jika  terdeteksi  adanya  karbon  monoksida  maka sensor mq7 akan mengirimkan data ke arduino yang diteruskan dengan node js ke raspberry agar datanya dapat disimpan pada database,  data  tersebut  ditampilkan  pada  web  co-
monitoring.com.
Gambar 3. Flowchart Sistem
Program pada prototype sensor karbon monosida (CO) ini dibuat  dengan  menggunakan  aplikasi  Arduino  IDE. Program  akan  menerima  input-an  dari  sensor  Mq7. Penulisan program menggunakan bahasa Java yang telah di coding menggunakan program Arduino IDE.

## 5. Implementasi
Setelah  sistem  dibangun  berdasarkan  rancangan-rancangan yang telah dibuat maka langkah berikutnya adalah melakukan upload program. Hubungkan kabel USB dengan board arduino Uno  dan  pada  sisi  lainnya  dihubungkan  dengan  komputer. Buka  program  Arduino  IDE  kemudian  open  sketch  program sensor karbon monoksida (CO) yang telah dibuat, selanjutnya tekan tombol upload pada Arduino IDE agar sketch di transfer ke  arduino.  Setelah selesai  maka  kabel  usb  dapat  dilepas  dan prototype sensor karbon monoksida dapat bekerja [12].

## 6. Pengujian Sistem
Dalam  tahap  yang  terakhir  ini  semua  komponen  telah  telah terhubung  dengan  baik  dan  memiliki  program  di  dalam mikrokontroler. Pengujian ini dilakukan pada tempat parker PT Prodia idya Husada dengan cara :
1. Sambungkan  kabel  jumper  dari  sensor  Mq7dengan arduino uno
2. Pasang LCD raspberry dengan raspberry
3. Hubungkan raspberry dengan arduino menggunakan kabel USB
4. Sambungkan keyboard dengan raspberry
5. Sambungkan adaptor ke listrik
6. Hubungkan adaptor dengan LCD raspberry
7. Buka dan jalankan software arduino IDE
8. Perhatikan tampilan pada LCD raspberry jika OK
9. Pada notebook akses web co-monitoring.com
10. Login user
11. Maka  akan  ditampilkan  pembacaan  yang  dilakukan  oleh sensor mq 7

## 7. Hasil Pengamatan
Setelah dilakukan pengujian alat, maka diperoleh hasil berupa data pengamatan sebagai berikut :
Gambar 5. Hasil Data Pengamatan.

## IV. K ESIMPULAN
Dari  analisis  dan  pembahasan  masalah  yang  telah dijabarkan  dan  pengujian,  dapat  diambil  kesimpulan  bahwa dengan   adanya   sistem ini :
1. Telah  berhasil  dibuat  sebuah  prototip  sensor  karbon monoksida secara reltime
menggunakan mikrokontroller arduino uno dan raspberry pi 3 model B yang dapat diakses melalui www.co- monitoring.com .
2. Kadar karbon monoksida akan di baca oleh sensor mq 7  yang  diteruskan  ke  arduino  dengan  node  js  via raspberry data akan dimasukan ke database, data akan tampil  secara  realtime  dengan  mengakses www.co- monitoring.com , dimana website tersebut menampilkan data dari database yang ada pada website tersebut.
Saran  dari  pengembangan  sistem  ini  dimasa  depan adalah  pengembangan  sistem  menggunakan  platform  atau framework lainnya yang mempunyai library lengkap sehingga dapat  menggunakan  lebih  banyak  fitur-fitur  yang  dapat ditampilkan.
Sistem  belum  diujicobakan  dengan  keamanan  data  lainnya selain  fungsi  hash.  Diharapkan  penambahan  keamanan  data yang  lebih  baik  menjadi  lebih  menjamin  keamanan  data  saat sistem ini diimplementasikan .

## REFERENSI
[1] Anonymous.2009.DI.BasicAVR.16System.http://depoki nstruments.com/2009/11/14/di-avr16-system-2/.  Diakses tanggal  06  Agustus  2018.Telford,  W.M.,  Geldart,  L.P. and Sheriff, R.E., 1990. Applied Geophysics. Cambridge University Press :Cambridge.
[2] Budiraharjo, H. 1991. Pencemaran Udara di DKI Jakarta Paru , Jakarta [3] Chandra, budiman. 2007. Pengantar kesehatan lingkungan . Jakarta: Penerbit buku kedokteran EGC.
[4] Fardiaz, Srikandi. 1992. Polusi Air Dan Udara. Penerbit Kanisius: Yogyakarta.
[5] Haris  Aydin  Ya’kut.  2013. Rancang  Bangun  Sistem Pengukur  Gas  Krbon  Monoksida  (CO)  Menggunakan Sensor  MQ-7  Bebasis  Atmega  16A .  Skripsi.  Program
Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya, Malang.
[6] Kadir, Abdul. 2003. Dasar Raspberry Pi . Penerbit Andi . Jakarta
[7] Kadir,  Abdul.  2003. Dasar  Pemograman  Internet  untuk Proyek Berbasis Arduino . Penerbit Andi . Jakarta
[8] Mukono,  H.J.  2006. Prinsip  Dasar  Kesehatan Lingkungan Edisi Kedua . Surabaya: Airlangga University Press
[9] Mukono H.J. 2003. Pencemaran Udara dan Pengaruhnya terhadap  Gangguan  Saluran  Pernafasan .  Surabaya:
Airlangga University Press
[10] Nova  Paramarta,  2016.  Rancang  Bangun  Pendeteksi Kebocoran  LPG  Menggunakan  Sensor  TGS  2610 Dilengkapi SMS Berbasis Mikrokontroler ATmega 328;
Teknik Elektro Universitas udayana.
[11] Suma'mur    PK. Higiene    Perusahaan    dan    Kesehatan Kerja  (Hiperkes) .  Jakarta: CV Sagung Seto; 2009.
[12] Wardhana, WA.1995. Dampak Pencemaran Lingkungan . Penerbit ANDI .Yogyakarta