ISSN online: 2476-9754, ISSN print: 2623-0429 DOI : https://doi.org/10.21067/smartics.v5i2.3353

## Sistem Deteksi Mobil pada Aplikasi Pembayaran Gerbang Tol Berbasi s

## Internet of Things
Agita Rachmad Muzakhir a,* , Mahmud Imroba a , Aji Gautama Putrada a
a Telkom University, Jl. Telekomunikasi, Bandung, Indonesia
* correspondence email : 1 ragitam@students.telkomuniversity.ac.id
Abstrak –-Keberadaan  jalan  tol  saat  ini  sangat  penting  sebagai  sarana  penunjang  transportasi  dan menigkatkan perkembangan suatu daerah. Dengan adanya peningkatan sarana transportasi seperti jalan tol, maka  akan  berdampak  pada  produktivitas  ekonomi  bangsa.  Semakin  banyaknya  jumlah  kendaraan  yang melewati jalan tol justru sering menyebabkan terjadinya penumpukan arus lalu lintas ketika mendekati pintu masuk  dan  pintu  keluar  tol.  Penelitian  ini  mencoba  membangun  sistem  yang  dapat  membantu  mengurangi kemacetan  pada  gerbang  tol  untuk  melakukan  transaksi  pembayaran  tol.  Penggunaan  teknologi  Internet  of Things  dan  WiFi  digunakan  untuk  melakukan  deteksi  kendaraan  yang  melewati  jalan  tol.  Sehingga  proses transaksi dapat dilakukan tanpa melakukan pemberhentian pada gerbang tol dengan jarak radius 10 sampai 15 meter dan dengan kecepatan hingga 15 Km/h. Waktu yang transaksi dihasilkan dengan menggunakan sistem ini  adalah  9  sampai  15  detik.  Dengan  sistem  yang  ada  saat  ini  dengan  menggunakan  RFID,  transaksi  harus dilakukan dengan  melakukan pemberhentian terlebih dahulu dengan waktu transaksi 15 detik pada kondisi lancar dan 15 sampai 20 detik pada kondisi macet
Kata Kunci —internet of things, jalan tol, kemacetan, WiFi.

## I. PENDAHULUAN
Keberadaan jalan tol saat ini sangat penting sebagai sarana penunjang transportasi dan menigkatkan perkembangan  suatu  daerah.  Jalan  tol  dibangun  oleh  pemerintah  untuk  meningkatkan  dan  memudahkan mobilitas  masyarakat dalam  berbagai  bidang seperti pada bidang perekonomian [1]. Semakin  mudahnya mobilitas masyarakat, maka semakin bertambah juga jumlah kendaraan yang akan menimbulkan berbagai macam  masalah  seperti  kemacetan,  polusi  udara,  bahkan  sampai  menigkatkan  jumlah  kecelakaan  lalu lintas.  Dengan  adanya  peningkatan  sarana  transportasi  seperti  jalan  tol,  maka  akan  berdampak  pada produktivitas ekonomi bangsa [2].
Pada tahun 2015, pihak PT. Jasa Marga mencatat jumlah kendaraan yang melewati jalan tol Jakarta- Cikampek tercatat sekitar 215 juta kendaraan. Semakin banyaknya jumlah kendaraan yang melewati jalan tol justru sering  menyebabkan terjadinya penumpukan arus lalu lintas ketika mendekati pintu masuk dan pintu  keluar  tol.  Hal  ini  terjadi  dikarenakan  sistem  pembayaran  jasa  tol  yang  masih  secara  tradisional. Dengan terjadinya penumpukan arus lalu lintas tersebut menimbulkan banyak kerugian seperti polusi udara, konsumsi bahan bakar yang tidak produktif serta kemacetan yang seharusnya tidak terjadi [3].
Untuk mengurangi jumlah kemacetan yang semakin meningkat pemerintah dan pihak pengelola jalan tol  telah  membangun  beberapa  ruas  jalan  tol  sebagai  alternatif  dan  menerapkan  pembayaran  transaksi secara  elektronik  berbasis  RFID  ( Radio  Frequency  Identification ).    Sesuai  dengan  Standar  Pelayanan Minimal (SPM) yang diatur pada Permen PU No. 16/PRT/M/2014, yaitu waktu pembayaran transaksi pada gerbang  tol  otomatis  dilakukan  maksimal  selama  5  detik  untuk  setiap  kendaraan.  Namun,  pembayaran dengan  menggunakan RFID belum  mampu secara efektif untuk  mengurai antrian kemacetan di gerbang pembayaran tol.
Sistem  yang  akan  dibangun  memanfaatkan  teknologi Internet  of  Things yang  setiap  mobil  akan terpasang  satu  receiver  yang  terhubung  dengan  1  data  user,  dan  sistem  hanya  akan  mendeteksi  posisi kendaraan  ketika  memasuki  gerbang  tol  tanpa  membuat  gerbang  portal.  Dengan  sistem  ini,  diharapkan proses transaksi dapat dilakukan dengan radius 10 meter dari gerbang tol tanpa melakukan pemberhentian dengan kecepatan rata 10 km/jam. Proses transaksi diharapkan dapat dilakukan lebih cepat dengan waktu selama 10 detik untuk gerbang masuk tol dan 15 detik untuk gerbang keluar tol. Sehingga dapat mengurai antrian kemacetan yang masih sering terjadi di gerbang pembayaran tol.
98

## II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Electronic Toll Collection
Sistem Electronic Toll Collection (ETC) telah digunakan sejak tahun 1960-an seiring dengan adanya insfrastruktur Open Road Tolling (ORT), yaitu pengoperasian  jalan tol secara elektronik. Dua teknologi yang  digunakan  pada  ORT  yang  didasarkan  pada  Dedicated  Short  Range Communication (DSRC) transporder  yang  menggunakan  teknologi  microwave  5,8  GHz.  Kemudian  adapula Global Navigation Satellite System (GNSS) dengan Global System for Mobile Communication (GSM). Di Indonesia saat ini digunakan sistem DSRC seperti yang digunakan pada Mandiri On-Board Unit . Pada tahun 2013, di Brazil terdapat  pengembangan  infrastruktur  untuk  mendukung Open  Road  Tolling dengan  sebuah  OBU  (On- Board  Unit)  yang  telah  terintegrasi  dengan  teknologi toll  collection yang  telah  ada,  yaitu  menggunakan DSRC dan GNSS. Sistem yang tersebut terhubung dengan aplikasi pada smartphone yang memiliki fitur metode pembayan menggunakan NFC [4].
Pada tahun 2017, dilakukan sebuah pengembangan framework untuk sistem ETC yang berbasis cloud . Fitur  utama  dari  sistem  tersebut  adalah  otomasi  deteksi  kendaraan,  otomasi  klasifikasi  kendaraan  serta otomasi penarikan pembayaran tol. Sistem ini dibangun dengan menggunakan 2 perangkat Zigbee, dimana 1 perangkat terletak di gerbang tol berperan sebagai control unit sedangkan perangkat yang lain terpasang di  mobil. 2 perangkat tersebut akan  membentuk sebuah  jaringan node sensor nirkabel. Jaringan tersebut dapat mendeteksi dan melakukan klasifikasi pada kendaraan dan membangun komunikasi dengan sistem back-end [3].

## 2.2. Internet of Things
IoT  ( Internet  of  Things )  merupakan  suatu  konsep  yang  bertujuan  untuk  memperluas  manfaat  dari konektivitas internet yang tersambung secara terus menerus. Pada dasarnya IoT mengacu pada benda yang dapat  diidentifikasikan  secara  unik  sebagai  representative  virtual  dalam  struktur  berbasis  internet.  Cara kerja IoT adalah interaksi antara sesama mesin yang terhubung secara otomatis tanpa campur tangan user dan dalam jarak berapa pun [5].
Pada  penelitian  ini  internet  digunakan  untuk  menghubungkan  dua  buah  mikrokontroler  yang  akan menyimpan data pada database tanpa menggunakan campur tangan user. Dengan memanfaatkan internet pertukaran data yang dilakukan dapat lebih cepat, efisien dan mudah.

## 2.3. Electronic Money
Terdapat 3 studi empiris mengenai definisi tentang sistem electronic money. Menurut Kreltszheim, e- money adalah bukan uang tunai yang memiliki arti yang sama seperti uang fisik, yang bisa ditransfer dari pembayar ke penerima tanpa perantara pihak ketiga [6]. Menurut Geva dan Kianieff, e-money digunakan untuk  menunjukkan  nilai  yang  harus  dibayar  dengan  menggunakan  sistem  pembayaran  elektronik  [7]. Menurut Allen dan Overy, e-money adalah produk prabayar di mana catatan dana konsumen disimpan pada suatu perangkat elektronik [8]. Sehingga dapat disimpulkan electronic money adalah metode pembayaran transaksi  seperti  uang  fisik  yang  dapat  dilakukan  di  mana  saja  dengan  menggunakan  suatu  perangkat elektronik.

## 2.4. NodeMCU (ESP8266)
NodeMCU adalah salah satu jenis dari mikrokontroler yang berbasis open source . NodeMCU banyak digunakan sebagai platform pada sistem IoT. NodeMCU memiliki kemampuan untuk menjalankan program secara wireless .  NodeMCU  adalah  suatu  SOC  yang  telah  terintegrasi  dengan  lapisan  TCP/IP  sehingga membuat mikrokontroler dapat  mengakses suatu jaringan  WiFi. NodeMCU  memiliki kemampuan untuk menjadi host dari suatu program atau menjalankan semua fungsi jaringan WiFi dari prosesor lain, sehingga layak untuk dijadikan node untuk menghubungkan sensor IoT dengan server secara nirkabel [9].

## 2.5. Recieved Strength Signal Indication (RSSI)
Dalam sebuah Wireless Sensor Network (WSN), pengukuran jarak dengan menggunakan RSSI dapat menentukan performa dari sebuah jaringan. Perhitungan kekuatan sebuah jaringan dengan menggunakan RSSI, dilakukan berdasarkan jumlah sinyal radio yang diterima oleh reciever [10]. Perubahan nilai RSSI yang dihasilkan akan mempengaruhi variabilitas dan akurasi performa dari jaringan antara transmitter dan reciever [11]. Dengan menggunakan RSSI, dapat ditentukan jarak minimum untuk melakukan koneksi agar tidak memakan waktu yang cukup lama dalam membangun koneksi antara transmiter dan reciever.

## III. PEMBAHASAN

## 3.1. Sistem yang Dibangun
Pada penelitian ini akan dibangun  sebuah sistem untuk mendeteksi kendaraan yang melalui jalan tol agar mempercepat proses pembayaran tol dan  mengurangi kemacetan di gerbang pembayaran tol adalah menggunakan konsep teknologi Internet of Things. Arsitektur yang akan digunakan pada sistem ini seperti yang telah tergambar pada Gambar 1 dibawah ini. Sebuah mikrokontroler transmitter yang telah terpasang pada pintu tol akan memberikan sinyal apakah suatu mobil telah memasuki atau akan keluar dari jalan tol kepada  setiap  mobil  yang  telah  terpasang  mikrokontroler  reciever.  Setelah  mendapatkan  sinyal  maka mikrokontroler  reciever  akan  mengirimkan  database  untuk  melakukan  proses  pembayaran  dengan menggunakan data mobil yang telah diinputkan pengguna dengan menggunakan aplikasi android.
Figure 1. Arsitektur sistem
Untuk receiver yang dipasang pada mobil akan digunakan mikrokontroler esp8266 (NodeMCU) yang akan dilengkapi dengan sebuah buzzer dan LCD 16x2. Desain arsitekur pada receiver seperti pada gambar 2.
Figure 2. Desain arsitektur receiver
Sistem  akan  berjalan  seperti  alur  sistem  pada  gambar  3,  akan  dimulai  ketika  mobil  akan  memasuki gerbang tol. Sistem akan mendeteksi sinyal WiFi terkuat dari gerbang tol, apabila sinyal WiFi terkuat telah sesuai  dengan  yang  terdaftar  pada  reciever  akan  dibangun  koneksi.  Setelah  koneksi  berhasil  dibangun, sistem  akan  mengambil  data  kendaraan  yang  telah  tersimpan  pada database dan  akan  mengubah  status kendaraan menjadi “In”, yang berarti telah berhasil memasuki jalan tol. Sistem akan kembali mengulang langkah  tersebut  ketika  mobil  akan  melewati  gerbang  keluar  tol.  Setelah receiver berhasil  membangun koneksi dengan transmitter pada gerbang keluar, sistem akan mengubah status kendaraan menjadi “Out” dan akan menghitung tarif sesuai dengan jarak yang telah ditempuh. Setelah tarif telah ditentukan, sistem akan mengirimkan data transaksi ke database untuk dilanjutkan dengan proses pembayaran.
100
Figure 3. Diagram alur sistem
Diagram  alur  dari  sistem  yang  akan  dibangun  akan  dituliskan  dengan  menggunakan  bahasa  C  dan kemudian  akan  ditanamkan  pada  mikrokontroler  NodeMCU  yang  digunakan  sebagai  receiver  dengan menggunakan Arduino IDE. Sistem yang dibangun akan terbagi dalam beberapa method diantaranya adalah method untuk mencari  signal transmitter menggunakan  metode RSSI, method untuk melakukan koneksi dengan transmitter, method untuk mengambil data kendaraan dan tarif tol, serta method untuk mengirimkan data transaksi ke database.
Seperti  yang  tertera  pada  diagram  alur  sistem,  terdapat  transaksi  data  dengan  database  setiap  kali receiver  telah  berhasil  terkoneksi  dengan  transmitter.  Semua  tahap  proses  transaksi  data  yang  terjadi digambarkan oleh sequence diagram seperti pada gambar 5.
(a) (b)
Figure 4. Sequence Diagram pada saat masuk toll (a), Sequence Diagram pada saat keluar toll (b)
3.2. Hasil Pengujian Skenario pengujian dilakukan pada 2 sisi gerbang tol dengan menggunakan metode RSSI dengan jarak 10  sampai  20  meter  pada  gerbang  masuk  dan  keluar  tol  yang  dilakukan  sebanyak  30  kali.  Percobaan digunakan dengan menggunakan mobil yang telah terpasang reciever dan diletakkan pada dashboard mobil, serta kaca mobil pada sisi pengemudi dibuka selama percobaan .Pada setiap sisi gerbang tol, telah terpasang transmitter yang telah  memiliki koneksi  internet. Pada gambar 6 berikut ini adalah  hasil pengujian pada gerbang masuk tol. Untuk hasil pengujian pada gerbang keluar tol ditunjukkan pada gambar 7.
(a)
(b)
Figure 5. Grafik hasil pengujian pada gerbang masuk tol : kecepatan mobil terhadap waktu (a), jarak mobil terhadap waktu (b)
(b) Figure 6. Hasil pengujian pada gerbang keluar tol : kecepatan mobil terhadap waktu (a), jarak mobil terhadap waktu (b)
3.3. Analisis Hasil Pengujian
Seperti  yang  tertera  pada  gambar  6  untuk  pengujian  pada  gerbang  masuk  tol,  menghasilkan  waktu yang cukup berbeda. Pada gambar 6 (a) dan (b) dengan kondisi jarak dan kecepatan yang sama waktu yang dihasilkan lebih lama. Hal ini terjadi karena, pada percobaan tersebut receiver pada mobil dalam keadaan baru  dinyalakan  sehingga  setelah  berhasil  terhubung  dengan  transmitter,  sistem  akan  terlebih  dahulu mengambil  data  jenis  kendaraan  dari  database  dengan  waktu  akses  sekitar  ±  2  detik.  Pada  percobaan tersebut  sisa  waktu  yang  ada  digunakan  oleh  sistem  untuk  membangun  koneksi  dengan transmitter dan untuk mendapatkan informasi gerbang tol yang dilalui. Sedangkan pada sisa percobaan yang lainnya, sistem telah menyimpan data kendaraan, sehingga waktu yang dihasilkan hanya untuk membangun koneksi dan mendapatkan informasi gerbang tol yang sedang dilewati.
Untuk percobaan pada gerbang keluar tol seperti yang tertera pada gambar 7,  menghasilkan waktu yang sama pada setiap kondisi kecepatan mobil dan jarak dari gerbang tol. Pada percobaan ini, waktu yang dihasilkan lebih lama dari percobaan di gerbang masuk tol. Hal ini dikarenakan sistem melakukan 2 kali hubungan  dengan  database,  yang  pertama  seteah  sistem  akan  mengambil  data tarif  dari  database  sesuai dengan  jalur  yang  telah  ditempuh  selama  ±  2  detik.  Setelah  mendapatkan  tarif,  sistem  akan  kembali mengirimkan  data  keseluruhan  detail  transaksi  untuk  melakukan  proses  pembayaran,  proses  pengiriman data tersebut memerlukan waktu ± 2 detik. Sedangkan untuk sisa waktu yang ada pada percobaan tersebut digunakan  oleh  sistem  untuk  membangun  koneksi  dan  mendapatkan  informasi  gerbang  tol  yang  sedang dilewati.
Dari 30 kali percobaan, terdapat 3 kali percobaan yang gagal yaitu pada kondisi kecepatan 20 Km/h dan jarak 10 sampai 15 meter. Sedangkan 27 percobaan lainnya sukses.

## IV. KESIMPULAN DAN SARAN

## A. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa penggunaan sistem yang telah dibangun dapat melakukan transaksi dengan radius jarak maskimum 10 sampai 15 meter dari gerbang tol dengan  kecepatan  rata-rata  10  Km/h  sampai  15  Km/h.  Waktu  transaksi  yang  dihasilkan  dari  percobaan adalah 8 sampai 11 detik pada gerbang masuk tol, sedangkan pada gerbang keluar tol dihasilkan waktu 9 sampai  13  detik.  Sistem  yang  ada  saat  ini,  yaitu  menggunakan  RFID  pada  gerbang  tol  diharuskan melakukan pemberhentian pada gerbang tol. Dengan jarak 10 sampai 15 Km sebelum gerbang tol mobil harus  mengurangi  kecepatan  dari  20  Km/h  sampai  berhenti  dengan  waktu  ±  10  detik  dan  melakukan transaksi selama 5 detik di gerbang tol pada keadaan lancar. Apabila dalam keadaan macet, dengan jarak 10 sampai 15 meter terjadi antrian 3 sampai 4 mobil sehingga waktu yang diperlukan untuk mengantri dan melakukan transaksi adalah 15 sampai 20 detik. Dengan  menggunakan  sistem  ini proses transaksi  dapat dilakukan dengan  lebih cepat tanpa melakukan pemberhentian terlebih dahulu, sehingga dapat  mengurai kemacetan yang bisa terjadi kapan saja.

## B. Saran
Sistem ini dapat diterapkan lebih optimal apabila spefikasi hardware yang digunakan pada transmitter memiliki jangkauan yang lebih luas. Jaringan internet yang stabil dan bandwith yang tinggi dapat mempercepat proses transaksi sistem. Serta penggunaan infrastruktur WiFi yang sudah mendukung penggunaan komunikasi dengan jangkauan yang pendek (DSRC – Dedicated Short-Range Communication ) sehingga proses transaksi dapat dilakukan dengan lebih cepat.

## V. DAFTAR PUSTAKA
[1] G. P. Amalia, “Efektivitas Elektronik Tol (E-Toll) Oleh PT. Jasa Marga Surabaya,” Publika Unesa, 2017.
[2]   D. S. Galande, S. J. Oswal, V. A. Gidde dan N. S. Ranaware, “Automated Toll Cash Collection System for Road Transportation,” International Journal of Computer Science and Mobile Computing, pp. 216-224, 2015.
[3]   S. I. Popoola, O. A. Popoola, A. I. Oluwaranti, J. A. Badejo dan A. A. Atayero, “A Framework for Electronic Toll Collection in Smart and Connected Communities,” Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science, 2017.
[4]   J. R. Dias, A. S. R. Oliveira dan J. N. Matos, “The Charge Collector System,” The Second International Conference on Advances in Vehicular Systems, Technologies and Applications, 2013.
[5]   Kurniawan, PURWA RUPA IoT (Internet of Things) KENDALI LAMPU GEDUNG (Studi Kasus pada Gedung Perpustakaan Universitas Lampung), Bandar Lampung: Universitas Lampung, 2016.
[6]   D. Kreltszheim, “Identifying the proceeds of electronic money fraud.,” Information Management & Computer Security, pp. 223-231, 1999.
[7]   B. Geva dan M. Kianieff, Reimagining E-Money: Its Conceptual Unity with other Retail Payment Systems, Toronto: International Financial and Economic Law, 2002.
[8]   Allen dan O. , “Commission consults on revision of the European electronic money regime,” Journal of Financial Regulation and Compliance, pp. 347-355, 2005.
[9]   D. R. P. Patnaikuni, “A Comparative Study of Arduino, Raspberry Pi and ESP8266 as IoT Development Board,” International Journal of Advanced Research in Computer Science, 2017.
[10]  M. Sauter, “Mobility Management in the Cell-DCH State,” dalam From GSM to LTE: An Introduction to Mobile Networks and Mobile Broadband , West Sussex, John Wiley & Sons, 2010, p. 160.
[11]  S. Barai, D. Biswas dan B. Sau, “Estimate Distance Measurement using NodeMCU ESP8266 based on RSSI Technique,” IEEE Conference on Antenna Measurements & Applications, vol. 10, pp. 170-173, 2017.