## SISTEM PEMANTAU  LAMPU PENERANGAN BERBASIS JARINGAN ZIGBEE MENGGUNAKAN XBEE DAN ARDUINO

## Totok Budioko
Teknik Komputer STMIK AKAKOM Jalan Janti No.143, Karangjambe, Yogyakarta e-mail: budioko@akakom.ac.id

## ABSTRAK
Lampu  penerangan  sangat  bermanfaat  di  berbagai  lokasi  penting  seperti  jalan  raya,  daerah    aliran  sungai,  daerah perbatasan,  daerah  militer,  dan  sebagainya,  sehingga  harus  dipantau  kondisinya  setiap  saat.  Jika  jumlah  lampu  yang dipantau banyak dan luasannya besar maka akan membutuhkan waktu yang panjang apabila dilakukan secara langsung. Pemantauan secara jarak jauh akan mempercepat mendapatkan informasi kondisi lampu. Dalam artikel ini dideskripsikan perancangan  dan  implementasi  sistem  pemantau  lampu  penerangan  berbasis  jaringan  Zigbee  menggunakan  Xbee  dan Arduino . Jaringan Zigbee digunakan untuk akses  jarak- jauhnya  dan Arduino digunakan untuk pengendalinya. Sistem ini terdiri  atas  Titik  Sensor  dan  Titik  Pusat  Pantau.  Titik  Sensor  mengirimkan  data  status  lampu  ke  Titik  Pusat  Pantau menggunakan protokol Zigbee pada jaringan Zigbee. Titik Sensor diimplementasikan menggunakan Arduino, modul Xbee, sensor  arus  listrik,  dan    software  dalam  bahasa  C/C++.  Sedangkan  Titik  Pusat  Pantau  diimplementasikan  menggunakan Komputer Pribadi (PC), modul Xbee dan software dalam bahasa Java. Pengujian dilakukan dengan cara menempatkan dua prototip Titik Sensor pada jarak tertentu dan memanipulasi agar lampu berubah dari kondisi nyala ke kondisi padam terus menerus secara bergantian sehingga akan terkirim status  nyala dan padam secara bergantian. Teknik pengujian ini juga digunakan untuk mengukur jarak pancar Titik Sensor ke Titik Pusat Pantau. Hasil pengujian menunjukkan bahwa Titik Sensor dapat mengirimkan kondisi lampu ke Titik Pusat Pantau.
Kata Kunci : arduino, sensor arus listrik , xbee,  zigbee

## ABSTRACT
Lighting lamp is very usefull for street, along river area, dangerous area, nation border area, military area, and so on. So it is must be monitored continuously.  Manual monitaring is time consuming for monitoring many lamps and large areas. Remote monitoring is one solution for reduced time consumption. In this article  the design and implementation of the Remote Lighting Lamp Monitoring System based on Zigbee and Arduino for node controller. This system contain two nodes; Sensor Node and Central Monitor Node. Each sensor Node transmits data lamp status to Central Monitor Node with Zigbee protocol on Zigbee Network. Sensor Node is implemented with Arduino, Xbee module, electrical current sensor, and software written in C/C++. Central Monitor Node is implemented with Personal Computer (PC), Xbee module, and software written in Java. Testing is done by placing two prototype Sensor Node at a distance and manipulation for light on and  light off continuously so that light status is transmitted to the Central Monitor. This testing also to measure the distance between Sensor Node and Central Monitor. The  tests indicated that Sensor Node work properly to transmits lamp conditions to Central Monitor Node.
Keywords : arduino, electrical current sensor, xbee, zigbee

## I. P ENDAHULUAN
ampu penerangan sangat bermanfaat terutama pada saat hari gelap, baik karena malam, mendung, kabut tebal,  asap  tebal  maupun  hujan  abu.  Pada  jalan  raya  lampu  penerangan  dapat  meningkatkan  keamanan berkendaraan baik dari tindak kejahatan maupun kecelakaan. Pada jalan khusus semisal, kompleks militer atau  kompleks  perusahaan,  lampu  penerangan  dapat  membantu  meningkatkan  keamanan  wilayah  dan mempermudah dalam pemantauan lingkungan.
Lampu penerangan biasanya dinyalakan dan dipadamkan secara otomatis berdasarkan sensor cahaya. Jika hari gelap secara otomatis lampu menyala dan jika hari terang lampu padam. Jika terjadi kerusakan, lampu menyala dan  padam  tidak  sesuai  dengan  kondisi  di  atas. Kerusakan  dapat  terjadi  pada  lampu  atau  pada  saklar  otomatis lampu.
Pemantauan kerusakan dapat dilakukan secara manual dengan pengecakan lampu secara langsung atau jarak- jauh. Pemantauan jarak-jauh memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan pemantauan secara langsung, diantarannya adalah lebih cepat. Sistem pemantau jarak jauh dapat menggunakan media kabel, serat optik, maupun nirkabel. Sistem pemantau secara nirkabel lebih menguntungkan karena tidak memerlukan infrastruktur fisik untuk menghubungkan satu titik dengan titik yang lainnya. Ada beberapa teknologi jaringan nirkabel untuk jangkauan dekat  di  antaranya  adalah IEEE  802.11 , Bluetooth ,  dan Zigbee [1].  Teknologi  jaringan Zigbee mempunyai keunggulan  pada  sisi  kompleksitas  yang  rendah,  harga  lebih  murah,  konsumsi  daya  rendah,  dan  kecepatan transmisi  mampu  mencapai  250  Kbps  [1].  Kecepatan  transmisi  tersebut  cukup  untuk  mengirimkan  data  yang perubahannya di bawah setengah dari kecepatan maksimumnya.
L
Sistem pemantau kondisi lampu penerangan telah dikembangkan menggunakan beberapa metoda di antaranya, pemantauan menggunakan SMS dan Geographical Information System (GIS). Sistem ini diimplementasikan untuk lampu penerangan jalan. Informasi kondisi lampu dikirim masyarakat dan diterima oleh pusat pemantau melalui SMS Gateway . Pusat pemantau akan mengirimkan informasi ke penjaga malam atau siang dan mengirimkan balik ke masyarakat jika gangguan dapat diatasi [2]. Sistem ini masih melibatkan orang dalam memantau kondisi lampu penerang jalan.
Metode lainnya  adalah  dengan  membuat database dan GIS  (MapInfo) .  Data-data  berkenaan dengan  nomor, lokasi, jenis, tiang, kondisi, kelas jalan dari suatu lampu diambil dari lapangan dan dikelola dengan menggunakan perangkat lunak tersebut. Pemantauan dilakukan berdasarkan informasi yang telah disimpan [3]. Pemantauan pada sistem ini masih bersifat manual karena data-data tersebut masih harus didapatkan dari lapangan. Kondisi status lampu terkini tidak dapat dihasilkan secara cepat.
Artikel  ini  membahas  hasil  penelitian  sistem  pemantau  lampu  penerangan  berbasis  jaringan Zigbee menggunakan Xbee dan Arduino .  Informasi  kondisi  lampu  dikirim  melalui  jaringan Zigbee yang diimplementasikan  menggunakan  modul Xbee serta  pengendalian  pada  titik  sensor  menggunakan  modul mikrokontroler Arduino .

## II. METODE
Penelitian  diawali  dengan  membuat  rancangan  perangkat  keras  maupun  perangkat  lunak.  Perangkat  keras terdiri atas titik pusat pantau dan titik sensor.  Diagram blok perangkat keras Sistem Pemantau Lampu Penerangan diperlihatkan pada Gambar 1.
Gambar  1. Diagram blok sistem pemantau lampu penerangan

## A. Pusat Pantau
Pusat  Pantau  terdiri  atas  modul Xbee ,  pengubah Universal  Serial  Bus (USB)  ke Universal  Asynchronous Synchronouse ( UASRT )  dan Komputer Pribadi (PC). PC dipakai untuk menampilkan kondisi lampu terkini yang sedang dipantau. Diagram blok Pusat Pantau diperlihatkan pada Gambar 2 [4].
Gambar  2. Diagram blok pusat pantau

## B. Titik Sensor
Titik Sensor berfungsi sebagai titik untuk mengindra kondisi lampu. Pengindraan kondisi lampu menggunakan sensor arus listrik. Jika lampu menyala maka terjadi aliran arus melalui lampu dan sensor arus sehingga kondisi lampu dapat diketahui apakah padam atau menyala. Titik Sensor terdiri atas modul Arduino , Xbee dan Sensor Arus ACS712. Diagram Blok Titik Sensor diperlihatkan pada Gambar 3.

## C. Perangkat Lunak Pusat Pantau
Perangkat lunak diimplementasikan menggunakan bahasa Java . Rancangan antarmuka pada Pusat Pantau seperti pada Gambar 4.
Gambar  4. Rancangan antarmuka pusat pantau
Perangkat lunak Pusat Pantau secara antarmuka terdiri atas Panel Status Lampu, Panel Control Lampu, Panel Exit aplikasi dan informasi. Algoritma Pusat Pantau terdiri atas Program Utama, Serial Event-Driven , dan Button Event-Driven dengan diagram alir diperlihatkan pada Gambar 5, Gambar 6, dan Gambar 7.
Gambar 5. Diagram alir program utama Gambar  6. Diagram alir Serial Event Handler
Gambar 7. Diagram alir Button Event Handler

## D. Perangkat Lunak Pusat Pantau
Perangkat  lunak  pada  Titik  Sensor  menggunakan  program Arduino dengan  pemrograman  bahasa  C/C++. Algoritma program pada Titik Sensor diperlihatkan pada Gambar 8.
Gambar 8. Diagram alir titik sensor

## III. HASIL
Pengujian Analog to Digital Converter ( ADC ) dilakukan dengan cara memberikan tegangan variable DC dari 0 Volt sampai dengan 5 Volt kemudian hasilnya ditampilkan pada komputer pribadi. Pengukuran dibandingkan dengan menggunakan multimeter Heles digital . Hasil pengujian diperlihatkan pada Tabel I. Hasil pengujian ADC menunjukkan bahwa tingkat keakuratannya lebih baik dari hasil pengukuran multimeter Heles digital karena nilai terendah) Volt dan nilai tertingginya 5 Volt .
T ABEL I HASIL PENGUJIAN ADC T ABEL II HASIL PENGUJIAN ARUS LAMPU ON dan OFF
Status 18W SL (A) 100W Pijar (A) OFF 0.01 0.13 ON 0.14 0.19
Pengujian  yang  lainnya  adalah  mengukur  arus  ketika  lampu  menyala  dan  ketika  lampu  padam.  Pengujian dilakukan dengan cara menyalakan dan mematikan lampu menggunakan aplikasi khusus pada board ARDUINO dan menampilkan hasil pengukuran pada terminal komputer. Pengujian dilakukan menggunakan dua buah lampu 18W SL dan 100W pijar. Hasil pengujian diperlihatkan pada Tabel II. Gambar 10 memperlihatkan perangkat lunak
pusat  pantau  yang  dijalankan  pada  sistem  operasi  Ubuntu  14.04  LTS.  Tabel  III  menunjukkan  hasil  pengujian sistem dengan berbagai ukuran jarak.
T ABEL III PENGUJIAN SISTEM Jarak K ENDALI Status Pusat Pantau 20m ON Menyala 20m OFF Padam 30m ON Menyala
30m OFF Padam
Gambar  9. Diagram blok pengujian sistem
Gambar 10. Perangkat lunak pusat pantau dijalankan di sistem operasi Ubuntu 14.04 LTS

## IV. P EMBAHASAN
Terdapat  perbedaan  pengukuran  akibat perbedaan daya  lampu.  Oleh  karena itu perlu  dilakukan  pengukuran arus antara OFF dan ON untuk menentukan nilai batas pada penentuan status .
Pengujian yang lainnya adalah pengujian system secara keseluruhan yaitu dengan cara menempatkan perangkat Titik Sensor di suatu ruang dan Pusat Pantau di ruang yang berbeda. Titik Sensor sebanyak dua buah. Blok diagram pengujian sistem diperlihatkan pada Gambar 9. Hasil pengujian diperlihatkan pada Tabel III.
Berdasarkan pengujian sistem secara keseluruhan, secara prototip sistem pemantau lampu penerangan dapat berfungsi melakukan pemantauan kondisi lampu menyala atau padam. Jarak maksimal dan fungsi routing belum dilakukan pengujian.
Pada artikel [2] informasi kondisi lampu diperoleh dari masyarakat atau petugas melalui SMS yang dikirimkan kemudian  sistem  akan  mengirimkan  ke  petugas  lapangan.  Kecepatan  informasi  tergantung  dari  informasi masyarakat  sehingga  wantunya  tidak real  time .  Sedangkan  pada  artikel  [3]  hanya  mengkoleksi  data  lampu penerang jalan yang dientrikan ke sistem peta sehingga menghasilkan data lokasi lampu pada peta. Prototip sistem pemantau lampu  menghasilkan  informasi  yang real  time namun  membutuhkan  Titik  Sensor  pada setiap  lampu atau kelompok lampu sehingga membutuhkan biaya yang lebih besar.

## V. S IMPULAN DAN S ARAN
Simpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah prototip sistem pemantau penerangan  dapat bekerja sesuai dengan rancangan. Pantauan kondisi lampu dapat dihasilkan secara real time . Jarak maksimum antara Pusat Pantau dengan Titik Sensor belum dilakukan pengujian.
Saran yang diberikan untuk penelitian selanjutnya adalah data identifikasi lampu yang dikirim dari Titik Sensor sebaiknya  berupa  koordinat  lokasi  sehingga  Pusat  Pantau  dapat  diintegrasikan  dengan  sistem  peta  sehinga menghasilkan tampilan yang lebih baik.

## REFERENSI
[1] S. Farahani, Zigbee Wireless Netwoks and Tranceivers, Elsevier Ltd , United States of America, 2008.
[2] S. Afnarius, M. Syukur, A.F. Wandra, A. F, Pembangunan Sistem Informasi Lampu Jalan Berbasiskan SMS Gateway dan GIS, Seminar Nasional Riset Teknologi Informasi (SRITI) STMIK AKAKOM Yogyakarta, 2008.
[3] D. Saputra, Manajemen Data Spasial Lampu Penerangan Jalan Berbasis Geographic Information System Menggunakan Mapinfo, JURNAL MATRIX VOL. 1, NO. 2 , pp. 44-49 2011.
[4] R. Faludi, Building Wireless Sensor Networks, O’Reilly Media Inc, United States of America, 2011.