## Perancangan Prototipe IoT Pendeteksi Kebakaran Rumah Dilengkapi Data Logger
Sugeng Prayitno
Fakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin
Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jakarta sugengprayitno@upnvj.ac.id Sri Sulasminingsih Fakultas Teknik Program Studi Teknik Industri Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jakarta sulasminingsih59@gmail.com Tatik Juwariyah Fakultas Teknik Program Studi Teknik Perkapalan Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jakarta juwariyah_tj@upnvj.ac.id
Abstrak - Di Era Industri 4.0, salah satu bentuk solusi mengamankan sebuah rumah dari potensi kebakaran adalah dengan merancang rumah pintar (smart home). Desain smart home yang diuraikan pada paper ini adalah desain sistem monitoring rumah dari potensi kebakaran. Sistem monitoring pendeteksi dini kebakaran rumah dirancang berdasarkan konsep IoT dan dilengkapi dengan data logger. Data logger difungsikan sebagai pencatat dan perekam data dari waktu ke waktu. Rancangan sistem perangkat keras terdiri dari Arduino Mega2560, ESP8266, sensor api, sensor gas dan modul datalogger sebagai penyimpan data. Rancangan perangkat lunak yang sekaligus berfungsi sebagai display monitoring sistem adalah aplikasi Blynk di smartphone Android. Aktivitas sensor api dan sensor gas direkam pada modul data logger untuk kebutuhan rekam data. Uji coba sistem dilakukan di sekitar kompor gas di ruang dapur. Hasil rancangan sistem ditampilkan melalui aplikasi Blynk di smartphone. Tampilan monitoring sistem deteksi api berupa berubahnya Button Virtual dari warna awal menjadi warna merah. Sementara tampilan monitoring sistem deteksi gas berupa Level Virtual bergerak ketika terdeteksi kebocoran gas. Data rekaman aktifitas sensor api dari datalogger ditampilkan dalam bentuk grafik hubungan tegangan kerja sensor api versus waktu. Sementara data rekaman aktifitas sensor gas dari datalogger ditampilkan dalam bentuk grafik hubungan konsentrasi gas versus waktu. Seluruh hasil respon sistem serta data grafik ditampilkan secara secara realtime melalui aplikasi Blynk di smartphone. Selain itu rekam data kinerja sistem tersimpan juga di kartu micro SD untuk keperluan analisis lanjutan. Dari hasil perancangan sistem ini diharapkan dapat dijadikan pustaka teknologi monitoring rumah dari potensi kebakaran dilengkapi sistem penyimpan data.
Kata kunci - data logger; IoT; real time; smart home

## 1. PENDAHULUAN
Hadirnya produk rancangan sendiri khususnya alat pendeteksi kebakaran skala rumahan berbasis konsep Internet of Things (IoT) merupakan suatu kebutuhan yang sangat diharapkan di era Revolusi Industri 4.0 seperti sekarang ini. Rancangan smart home sistem pendeteksi kebakaran rumah berdasarkan konsep IoT telah berhasil mendeteksi adanya potensi kebakaran melalui smartphone [1]. Pada rancangan smart home tersebut sistem terhubung online dengan rangkaian pendeteksi kebakaran. Sistem mampu mendeteksi potensi munculnya kebakaran dan memonitor secara real time ruangan dapur. Prototipe alat pendeteksi dirakit dalam satu papan yang terdiri dari sensor api, sensor gas, ESP8266 sebagai modul berkonektifitas Wifi dan sebuah modem/router internet. Kekurangan sistem pendeteksi tersebut adalah sistem belum dilengkapi dengan data logger yang merupakan suatu sistem pencatat data atau merekam data dari waktu ke waktu. Adanya data logger akan memudahkan proses pencarian histori data yang direkam oleh sensor-sensor. Keberadaan penambahan data logger pada rancangan sistem deteksi maka analisis lebih lanjut kinerja sistem dapat dilakukan.
Beberapa kajian terkait sistem smart home diantaranya dilakukan oleh M. Aluh Ashari[2], yang melakukan kajian “IoT Berbasis Sistem Smart Home Menggunakan NodeMCU”. Pada penelitian tersebut beberapa perangkat elektonik rumah seperti steker listrik rumah dikendalikan melalui smartphone. Kajian smart home lainnya dilakukan oleh Rajes Khana terkait Rancang Bangun Sistem Keamanan Rumah Berbasis Internet of Things Dengan Platform Android [3]. Pada penelitian tersebut dibangun sebuah miniatur rumah dilengkapi sistem monitoring keamanan rumah dengan sensor PIR untuk mendeteksi keberadaan objek bergerak, sensor MQ-2 untuk mendeteksi adanya kebocoran gas serta melakukan kontrol terhadap beberapa device yang berhubungan dengan sistem keamanan rumah seperti lampu dan solenoid door lock untuk mengunci
pintu. Monitoring dan kontrol dilakukan melalui sebuah aplikasi pada perangkat android yang terhubung dengan server dan mikrokontroler arduino UNO.
Firdaus, dkk melakukan penelitian tentang “Monitoring CO dan deteksi dini kebocoran gas LPG pada perumahan menggunakan WSN ( wireless sensor network)” [4]. Pada penelitian tersebut dilakukan monitoring sensor gas CO dan sensor gas LPG dibeberapa titik( node ). Artinya
sensor-sensor dimonitoring secara simultan. WSN mampu bekerja dengan baik selama node menerima gelombang radio yang dipancarkan, data yang diterima oleh receiver sesuai dengan data yang dikirim oleh transmiter. Tampilan GUI sistem monitoring didesain dengan menggunakan software Visual Basic pada PC.

## 2. METODE

## 2.1. Metode Rancangan Sistem
Dalam menyelesaikan masalah perancangan sistem monitoring pendeteksi kebakaran rumah dilakukan beberapa tahapan berikut :
a) Identifikasi masalah; melakukan identifikasi dan perumusan masalah.
b) Studi literatur; mengumpulkan data-data dari buku rujukan baik buku hardcopy ataupun e- book. Selain buku, rujukan juga dikumpulkan dari jurnal-jurnal sesuai dengan topik masalah yaitu tentang perancangan IoT sistem pendeteksi kebakaran.
c) Perancangan sistem; merancang diagram blok yang
berisi komponen-komponen
yang
dibutuhkan, baik komponen perangkat keras maupun perangkat lunak.
d) Perakitan; merakit komponen-komponen baik komponen perangkat keras maupun perangkat lunak.
e) Uji coba prototipe hasil proses perakitan; melakukan uji awal apakah sistem bekerja pada kondisi-kondisi khusus seperti yang telah diskenariokan .
f) Pengambilan data; mengambil data-data kinerja sistem berdasarkan respon sensor api dan sensor gas.
g) Analisa dan pembahasan data; menginterpretasikan hasil pengambilan data.
h) Kesimpulan.
2.2. Analisa Kebutuhan Perangkat Keras dan Perangkat Lunak
Pada rancangan smart home selalu melibatkan komponen perangkat keras dan perangkat lunak [5]. Pada penelitian ini perangkat keras yang dibutuhkan baik sebagai komponen utama ataupun komponen pendukung diantaranya yaitu adaptor power supply sebagai penyuplai tenaga mikrokontroler, mikrokontroler Arduino Mega 2560, modul ESP8266, sensor gas, sensor
api, modul datalogger, microSD, kabel data USB, breadboard, kabel jumper male to male dan male to female , modem/router, smartphone serta laptop/PC. Perangkat lunak yang dibutuhkan adalah Arduino IDE dan aplikasi Blynk.

## 2.3.Diagram Blok Rancangan Sistem
Diagram blok rancangan sistem monitoring pendeteksi kebakaran rumah berbasis teknologi IoT dilengkapi dengan data logger dilukiskan sebagaimana Gambar 1.
S u p p l y   D a y a P L N m i k r o k o n t r o l e r S e n s o r  g a s A d a p t o r d a t a l o g g e r S e n s o r   a p i E S P 8 2 6 6 B l y n k M o d e m / r o u t e r
Gambar 1. Diagram blok rancangan sistem IoT pendeteksi kebakaran rumah

## 3. HASIL DAN DISKUSI

## 3.1. Hasil Rancangan Hardware
Gambar 2 menyajikan hasil rakitan perangkat keras prototipe IoT sistem monitoring pendeteksi kebakaran rumah.

## Gambar 2. Prototipe IoT Pendeteksi Kebakaran
Sebagaimana tampak di Gambar 2 kendali utama ada pada board Arduino Mega 2560. Sementara itu board ESP 8266 difungsikan sebagai client dari adanya Router WiFi yang oleh Arduino Mega2560 dimanfaatkan untuk akses WiFi melalui AT command. Salah satu keunggulan Arduino Mega 2560 adalah tersedianya banyak pin-pin analog, sehingga cocok untuk desain pengembangan lebih lanjut[6]. Artinya jika ke depan akan ditambahkan lebih banyak sensor-sensor analog untuk melengkapi desain sistem pendeteksi kebakaran atau sistem smart home lainnya maka tidak akan terlalu banyak melakukan konfigurasi pin-pin. Kelebihan lainnya dari Arduino Mega 2560 adalah board tersebut banyak menyediakan pin-pin lain untuk pengembangan
Arduino Mega2560
Sensor Gas ESP 8266 Sensor Api Modem/Router Data Logger
sistem seperti tersedianya tambahan tiga pasang port untuk komukasi serial (Tx/Rx)[7].
Pada prototipe IoT seperti tampak pada Gambar 2 sensor api dihubungkan dengan pin digital nomor 22 dan sensor gas dihubungkan dengan pin analog nomor 15 papan Arduino Mega 2560. Penentuan nomor pin-pin tersebut ditetapkan sesuai kondisi konfigurasi penempatan perangkat keras, selain itu juga agar pengkabelan terlihat lebih rapi. Pada kondisi konfigurasi hardware-hardware yang berbeda kemungkinan hubungan pin-pin Arduino Mega 2560 juga dapat berubah. Hal yang perlu diperhatikan adalah sensor api dihubungkan dengan PIN DIGITAL dan sensor gas MQ6 dihubungkan dengan PIN ANALOG.

## 3.2. Hasil Rancangan Software
Proses perancangan GUI Aplikasi Blynk dilakukan dengan drag dan drop seperti pembuatan GUI pada umumnya [8]. Hasil rancangan software berupa tampilan GUI aplikasi Blynk di smartphone dan cuplikan sketch ArduioIDE disajikan berturut-turut di Gambar 3 dan Gambar 4.
Gambar 3. Hasil rancangan antarmuka sistem dalam bentuk GUI Blynk di smartphone
#include <ESP8266_Lib.h> #include <BlynkSimpleShieldEsp8266.h> char auth[] = "xxxxxxxxxxxxxx"; char ssid[] = "xxxxxxxxxxxxxx"; char pass[] = "xxxxxxxxxxxxxx";
// Hardware Serial on Mega, Leonardo, Micro... #define EspSerial Serial1
// Your ESP8266 baud rate: #define ESP8266_BAUD 115200
ESP8266 wifi(&EspSerial);
// Select your pin with physical button const int flamePin = 22;
const int gasLevelPin = A15; WidgetLED led1(V1); WidgetTerminal terminal(V0); BlynkTimer timer; void setup() { // Debug console
Serial.begin(9600); // Set ESP8266 baud rate EspSerial.begin(ESP8266_BAUD); delay(10);
//  Blynk.begin(auth, wifi, ssid, pass);
//Blynk.begin(auth, wifi, ssid, pass,
"xxxxxxxx", 80); Blynk.begin(auth, wifi, ssid, pass, "xxxx xxxx", 8080);
. . . void loop() { Blynk.run(); timer.run(); } Gambar 4. Cuplikan sketch Arduino IDE

## 3.3. Algoritma Sistem
Algoritma yang menjelaskan cara kerja sistem disajikan pada Gambar 5. Berdasarkan algoritma tersebut tampak bahwa kondisi awal sensor bernilai HIGH artinya ketika tidak ada rangsangan api ataupun gas tegangan sensor bernilai paling tinggi. Ketika terdapat rangsangan api ataupun gas tegangan listrik sensor nilainya turun. Hal ini sesuai dengan konsep fisika terkait hukum kekekalan energi yang berarti ketika sensor melakukan kerja dalam arti merespon terhadap adanya rangsangan maka beda potensial ujung-ujung penghantar pada sensor nilainya berkurang. Dengan kata lain ketika sensor bekerja (positif) maka energi potensial listrik yang diwakili oleh beda tegangan berkurang (negatif).
Start Jalankan method-method (berdasarkan interval yang telah ditetukan) Inisialisasi : cek keberadaan router melalui penentuan IP address cek kondisi ada/ tidak adanya SD card Kondisi DEFAULT : (voltase sensor=HIGH) berarti NO Gas Bocor  OR NO Nyala Api Finish Simpan data pembacaan sensor gas & sensor api di kartu mikro SD Konsentrasi gas (> ambang) ? atau  api menyala? Notifikasi  tampilan aplikasi Blynk di smartphone : Awas ada Api maka virtual LED Merah; ada gas bocor maka virtual LEVEL Naik Tidak ada notifikasi di smartphone Y N
Gambar 5. Algoritma cara kerja sistem

## 3.4. Hasil Pengambilan Data Kinerja Sistem
Kasus kebakaran rumah sering terjadi berawal dari ruang dapur. Kebakaran terjadi disebabkan adanya gas LPG yang tidak terdeteksi dan dipicu oleh percikan api dari kompor gas. Kronologis kasus kebakaran tersebut disimulasikan dengan pendekatan terbalik, dalam arti proses pengambilan data api didahulukan dengan alasan keselamatan kerja. Pengambilan data kinerja sistem dilakukan secara terpisah. Pertama dilakukan pengambilan data kinerja sensor api seperti disajikan Gambar 6. Sementar itu, Gambar 7 menyajikan tampilan GUI sistem pendeteksi melalui aplikasi Blynk di smartphone. Pada aplikasi Button Virtual menyala merah, menunjukkan kinerja sensor api ketika api lilin (sebagai sampel api kebakaran) menyala. Hasil uji coba variasi jarak api dari sensor api terhadap respon waktu sistem disajikan pada Tabel 1. Nilai intensitas api lilin diukur menggunakan Luxmeter. Pada saat pengambilan data ruangan dapur dikondisikan cukup gelap agar cahaya yang diukur oleh Luxmeter adalah cahaya api lilin saja. Dari Tabel 1 dapat disimpulkan bahwa waktu tanggap rerata sistem dalam mendeteksi keberadaan api sebesar (3,3±1,0) sekon.
TABEL 1. Hasil Uji Coba Deteksi Api Nilaiintensitas cahaya(lux) Jarak sum berapi darisensorapi (cm ) W aktu tanggap sistem m endeteksi api(detik) 7000 20 2,35 5000 40 3,74 3000 60 3,53 2000 80 3,38 2000 100 3,41
Gambar 6. Pengambilan data kinerja sensor api
Gambar 7. Tampilan aplikasi Blynk saat mendeteksi api Berdasarkan Gambar 7 tampak bahwa Button Virtual berwarna merah yang menunjukkan sistem mendeteksi api. Di sebelah kanan Button Virtual tampak Level Virtual bergerak ke kiri yang berarti tegangan sensor api turun. Tegangan sensor api saat bekerja mendeteksi api berada pada kondisi logika LOW sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya di sub bab algoritma cara kerja sistem. Sementara itu, grafik fungsi tegangan kerja sensor api vs waktu ditampilkan secara kontinu selama pengambilan data. Dari grafik tersebut tampak selama sensor api bekerja tegangan terekam oleh datalogger selama satu hari menunjukkan grafik naik dan turun dalam rentang kondisi tegangan LOW. Hal berbeda ditunjukkan Gambar 9 saat sensor api tidak mendeteksi
api, grafik tersebut sepanjang pengambilan data selalu bernilai konstan, yaitu berada pada kondisi HIGH.
Gambar 8 menunjukkan proses pengambilan data kinerja sensor gas. Pengambilan data deteksi gas dilakukan dengan meletakkan sebuah botol plastik terbuka kedua ujungnya. Salah satu ujung botol diletakkan di sekitar burner kompor gas. Botol plastik tersebut berfungsi sebagai tabung atau pipa yang dapat menampung dan mengurung gas, sementara ujung mulut botol lainnya ditempelkan ke sensor gas MQ6. Dengan cara tersebut diharapkan gas dapat terkurung dan ketika konsentrasi gas dalam pipa telah melewati ambang batas toleransi yang ditetapkan oleh algoritma sistem, maka sistem akan merespon kehadiran gas tersebut. Hasil respon sistem muncul dalam bentuk tampilan aplikasi Blynk khususnya tampilan Button Virtual berubah warna dan level virtual mengalami kenaikan konsentrasi gas sebagaimana disajikan pada Gambar 9. Grafik nilai-nilai konsentrasi gas terhadap waktu yang terekam oleh data logger selama pengambilan data tampak mengalami kenaikan secara linier.
Gambar 8. Proses pengambilan data kinerja sensor gas
Gambar 9. Tampilan aplikasi Blynk saat mendeteksi gas

## 4. KESIMPULAN
Smart home berupa sistem monitoring pendeteksi dini potensi kebakaran rumah dapat dirancang dan dibangun berbasis konsep IoT . Rancang bangun sistem berupa integrasi rakitan perangkat keras dan perangkat lunak yang terdiri dari Arduino Mega 2560, ESP8266, datalogger, sensor api, sensor gas, Arduino IDE dan aplikasi Blynk di smartphone android. Hasil rancang bangun sistem mampu berkerja dan menunjukkan respon sistem terhadap keberadaan api dan keberadaan kebocoran gas di ruang dapur. Hasil rancangan sistem ditampilkan melalui aplikasi Blynk di smartphone. Kinerja sistem terhadap keberadaan api ditunjukkan dengan berubahm deteksi api berupa berubahnya Button Virtual dari warna awal menjadi warna merah. Sementara tampilan monitoring sistem deteksi gas berupa Level Virtual bergerak ketika terdeteksi kebocoran gas. Data rekaman aktifitas sensor api dari datalogger ditampilkan dalam bentuk grafik hubungan tegangan kerja sensor api versus waktu. Sementara data rekaman aktifitas sensor gas dari datalogger ditampilkan dalam bentuk grafik hubungan konsentrasi gas versus waktu. Seluruh hasil respon sistem serta data grafik ditampilkan secara secara realtime melalui aplikasi Blynk di smartphone. Selain itu rekam data kinerja sistem tersimpan juga di kartu micro SD untuk analisis lanjutan. Dari hasil perancangan sistem ini diharapkan dapat dijadikan rujukan teknologi monitoring rumah dari potensi kebakaran dilengkapi sistem penyimpan data.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Juwariyah,T., S. Prayitno, “Perancangan Sistem Deteksi Dini Pencegah Kebakaran Rumah
Menggunakan ESP8266 dan Blynk”, Jurnal Transistor EI, vol.3, no. 3, 2018, pp.120-126
[2] M. Aluh Ashari, Lita Widyawati, “IoT Berbasis Sistem Smart Home Menggunakan NodeMCU”, Jurnal Kajian Teknik Elektro,Vol.3,No.2, 2019, pp.138-149.
http://journal.uta45jakarta.ac.id/index.php/JKTE/arti cle/view/1225/876(diakses pada tanggal
12
Desember 2019)
[3] Rajes Khana, Uus Khusnul, "Rancang Bangun Sistem Keamanan Rumah Berbasis Internet of Things Dengan Platform Android", Jurnal Kajian Teknik Elektro, Vol.3,No.1, 2019, pp.18-31. http://journal.uta45jakarta.ac.id/index.php/JKTE/arti cle/view/1057(diakses pada tanggal 12 Desember 2019)
[4] Firdaus, N Ahrifman, S. Kurniawan, M. Kusriyanto, "Monitoring CO dan deteksi Dini Kebocoran Gas LPG Pada Perumahan Menggunakan WSN (Wireless Sensor Network)", Jurnal Elektro Telekomunikasi Terapan, 2015,Vol. 2, No.2
[5] Sadewo, Angger Dimas Bayu., Widasari, Edita Rosana ., & Muttaqin, Adharul, " Perancangan Pengendalian Rumah Menggunakan smartphone Android Dengan Konektivitas Bluetooth", Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, Vol. 1, No. 5, 2017,pp. 415-425. http://j-ptiik.ub.ac.id/index.php/j- ptiik/article/view/127 (diakses pada tanggal 12Juli 2019)
[6] Yendri,D., Wildian, Tiffany, A., “Perancangan Sistem Pendeteksi Kebakaran Rumah Penduduk Pada Daerah Perkotaan Berbasis Mikrokontroler”, Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi,
UMJ, 2017
[7] Farooq, M. U., Waseem, M., and Mazhar, S, “A Review on Internet of Things (IoT)”, International Journal of Computer Applications, 2015, 113(1): 1-
7.
[8] http://www. blynk document (diakses tanggal 27 Januari 2019)
[9] Masykur, Fauzan., Prasetiyowati, Fiqiana, “Aplikasi Rumah Pintar (Smart Home) Pengendali Peralatan Elektronik Rumah Tangga Berbasis Web”, Jurnal Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, Vol. 3, No.
1, 2016 , 51-58. http://jtiik.ub.ac.id/index.php/jtiik/article/download/ 156/pdf (diakses pada tanggal 12 Juli 2019)
[10] Arafat, “Sistem Pengamanan Pintu Rumah Berbasis Internet of Things (IoT) Dengan ESP8266. Jurnal Ilmiah Fakultas Teknik, Vol. 7, No. 4, 2016, pp.262-
268.
[11] Marco Schwartz, “Internet of Things With Arduino Cook Book”, Packt Pubs Ltd, Birmingham UK, 2016.
[12] Pratama, R.P., “Aplikasi Wireless Sensor ESP8266 Untuk Smart Home Automation”, Seminar Nasional Teknologi dan Rekayasa(SENTRA), 2017, hal:IV.1 – IV.10, eISSN: 2527-6050
[13] Wicaksono, Mochamad Fajar, “ Implementasi modul Wifi NodeMCU ESP8266 Untuk Smart Home”, Jurnal Teknik Komputer Unikom, Vol. 6, No. 1, 2017,pp. 1-6.
https://search.unikom.ac.id/index.php/komputika/arti cle/view/339 (diakses pada tanggal 12 Juli 2019)
[14] https://www.theengineeringprojects.com/product/ard uino-mega (diakses pada tanggal 10 Desember 2018)
[15] https://www.potentiallabs.com/cart/esp8266-wifi- module (diakses pada tanggal 10 Desember 2018)