Eko Prayitno 1 , Desi Amirullah 2 1,2 Jurusan Teknik Informatika Politeknik Negeri Bengakalis

## Abstract
The  purpose  of  this  research  is  how  to  make  an  air  condition  monitoring  system  by  considering  the concentration value of carbon monoxide in Riau Province. The technology used to support monitoring system of carbon monoxide concentration, using Wireless Sensor Network Technology (WSN) and Internet of Things (IoT). One of the WSN concepts to be used is a combination of several sensors, the only sensors used to detect the level of carbonmonoxide concentration include: carbon monoxide, temperature and humidity sensors. Air condition data derived from the sensor in the form of concentration value of carbon monoxide, temperature and humidity of air sent to server connected to network using IoT technology. Based on the test results it can be concluded that the air condition monitoring system using WSN and IoT technology can be applied in realtime, this can be proven with the data shown in the monitoring tool. the detection of a fire source using a sensor can be done by using a distance between a smoke source (hotspot) and a device 90cm. From the observation result there is difference between sensing data without smoke and using smoke, such as temperature has 6 0 C difference, humidity 20 rh and carbon monoxide about 17ppm
Kata Kunci: Wirelesss Sensor Network, Internet of Things, Zigbee, Monitoring.

## 1. Pendahuluan
Kebakaran  hutan  di  Indonesia  dianggap  sebagai acara  tahunan  yang  menyebabkan  masalah  serius dibidang kesehatan  dan  lingkungan,  terutama  di Sumatera dan Kalimantan. Studi tentang analisis data kebakaran  pada  titik  hotspot  kebakaran  hutan  di Provinsi Riau di Pulau Sumatera untuk periode 2001- 2012 sebagai indikator kebakaran hutan [1]
Banyak teknologi telah digunakan untuk memantau  daerah  yang  rentan  terhadap  kebakaran hutan,  salah  satunya  adalah  menggunakan    menara yang  digunakan  untuk  pemantauan  yang  terdiri dari kamera  yang  canggih  dan  juga  menggunakan teknologi  cita  satelit  [2].  Kedua  teknologi  tersebut, memiliki  keterbatasan  yaitu  mahalnya  biaya  untuk membangun infrastruktur pada medan yang berbahaya  dan  sulit  dijangkau  oleh  manusia  [5]. Teknologi citra juga memiliki kelemahan, diantaranya  deteksi  dini  mengguanakan  visual  tidak selalu  terdeteksi  secara  realtime.  Seiring  kemajuan teknologi,  untuk  mengatasi  kendala  tersebut, munculah  suatu  teknologi  yang  dapat  mengatasi permasalahan  tersebut,  diantaranya  menggunakan
Internet  of  Things (IoT),  dan  penggunaan Wireless Sensor Networks (WSN) [4].
WSN  terdiri  dari  beberapa  node  sensor.  sensor tersebut  biasanya  memiliki  ukuran  yang  kecil  dan memiliki  biaya  relatif  murah.  Node  sensor  dapat melakukan  sensing  linkungan  sekitar  dan  dapat mengirim dan menerima data melalui media wireless. WSN biasanya diterapkan untuk melakukan pemantauan  dibidang  pertanian,  militer,  kesehatan dan untuk mendeteksi kebakaran hutan [4]
Teknologi WSN memungkinkan untuk melakukan pemantauan  dan  pengumpulan  data  yang  dilakukan node  sensor  secara portabel. Ketika  teknologi  WSN digabungkan dengan jaringan terdistribusi menggunakan teknologi IoT, maka node sensor dapat mengirimkan  data  kedatabase  yang  tersimpan  pada cloud yang terhubung ke internet. Dari database yang tersimpan pada cloud, maka user dapat melihat data darimana  saja  diperangkat  yang  terhubung  dengan jaringan internet [3].
Penelitian yang akan dirancang pada penelitian ini merupakan  pembuatan  suatu  sistem  pemantauan, dengan menggunakan teknologi WSN dan IoT. Salah
satu  konsep  WSN  yang  akan  digunakan  adalah kombinasi  antara  beberapa sensor,  adapun  sensor yang digunakan untuk mendeteksi tingkat konsentrasi CO  antara  lain:  sensor  karbonmonoksida,  suhu  dan kelembaban udara.

## D ESAIN P ERANGKAT K ERAS
A. Perangkat End Device End  Device  Node terdiri  dari  tiga  sensor  dan mengggunakan  perangkat Xbee yang  digunakan untuk perangkat komunkasi data yang menghubungkan antara perangkat
End-Device
keperangkat gateway. Rancangan arsitektur perangkat End-Device ditunjukan pada gambar 1.

## Gambar 1. Desain Perangkat End-device

## B. Perangkat Gateway
Perangkat gateway memiliki peranan penting sebagai penerima data sensor yang berasal dari perangkat end device.  Nilai  data  yang  berasal  dari  sensor  node diperoleh  dengan  melakukan  koneksi  ke  rangkat gateway melalui  modul xbee.  Diagram  alir  untuk mendapatkan nilai data sensor yang berasal dari end device ditunjukkan pada Gambar 2.

## Gambar 2. Desain Perangkat Gateway

## C. Desain Perangkat Gateway
Base Station berfungsi mengambil data yang berasal dari gateway.  Base  station    dirancang  dari  sebuah computer  mini yang  memiliki  port  USB  yang berfungsi agar dapat menganbil data yang berasal dari gateway melalui xbee. Komputer mini  ini dilengkapi dengan  perangkat  lunak  yang  dibuat  dengan menggunakan  Bahasa  pemrograman java dan
database MySQL. Gambar 3.  menunjukkan arsitektur yang dibangun.
Gambar 3. Desain Perangkat Base-station

## A RSITEKTUR W SN DAN I O T

## A. Arsitektur WSN
Arsitektur  yang  akan  dirancang  pada  penelitian  ini terdiri  dari tiga node,  Gambar  4:  yaitu sensor node, gateway dan base station. Sensor node terdiri dari tiga sensor, yaitu : sensor karbonmonoksida, temperature dan kelembaban.
Gambar 4. Arsitektur WSN yang dirancang

## B. Desain Arsitektur WSN dan IoT
Nilai  input  konsentrasi  karbonmonoksida,  suhu  dan kelembaban yang berasal dari perangkat sensor node dikomunikasikan keperangkat gateway yang dilakukan oleh perangkat Xbee. Sedangkan komunikasi  data  yang  berasal  dari gateway ke perangkat basestation dilakukan denngan menggunakan router wifi yang terhubung kejaringan internet  (IoT).  Platform  monitoring  menggunakan user interface yang dapat dilihat di personal komputer maupun smartphone  android.  Pembacaan  data dilakukan secara terus-menerus dengan delay waktu yang  telah  ditentukan.  Rancangan  arsitektur  untuk mendeteksi
konsentrasi karbonmonoksida,
temperature dan  kelembaban  ditunjukkan  pada Gambar 5.
Gambar 5. Desain Arsitektur WSN dan IoT

## H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Implementasi Perangkat
Pengiriman  data  secara  stream  (terus  menerus) berjalan  pada  sebuah thread yang  berfungsi  untuk mengambil nilai konsentrasi sensor karbonmonoksida  serta  suhu.  Tahapan  pengriman data  secara  stream  dapat  dijelaskan  pada  gambar dibawah ini dan sebagai berikut:
Implementasi  ini  berjalan  pada  sebuah  fungsi thread dengan  parameter  waktu  dalam  bentuk seconds untuk melakukan satu kali pengiriman data.
Aplikasi  harus  mengambil  nilai  konsentrasi karbonmonoksida dan suhu.
Program  yang  dirancang mengubah  status 1  untuk menjalankan thread  dengan  parameter  waktu thread diperoleh  dari  panjang  data  yang  dikalikan  dengan nilai  1000.  Delay  pengambilan  setiap  nilai konsentrasi karbonmonoksida, kelembaban dan suhu selama 1000 milliseconds.
Gambar 6. Proses Pengambilan Data Secara Stream

## B. Lokasi Uji coba
Lokasi  uji  coba  dilakukan  pada  iruangan terbuka,  hal  ini  ditujukan  agar  mempermudah melakukan  analisa  data  berdasarkan  skenario  yang telah  dirancang.  Uji  coba  dilakukan  dengan menggunakan satu node end-device, gateway dan satu buah basse station. Setiap node end device disebarkan pada area terbuka, sedangkan coordinator diposisikan tepat  ditengah-tengah  antara node  end  device dan basestation. Spesifikasi perangkat dan lingkungan uji coba lingkungan diperlihatkan pada table 1.

## Gambar 7. Lingkungan Uji Coba
Tabel 1. Lingkungan Uji coba

## C. Pembahasan
Pengujian  terhadap  sensor  dilakukan  melalui aplikasi  yang  dirancang  untuk  dapat  berjalan  secara terus  menerus,  sehingga  untuk  menjalankan  aplikasi ini,  dibutuhkan power  battery yang  cukup  agar aplikasi  tetap  dapat  berjalan  sebagaimana  mestinya. Hasil  sensing  data  terhadap  lingkungan  ujicoba berhasil dilakukan.
Lingkungan Uji Coba Keterangan Jumlah Node End device 1 Node Perangakat  end device Mikrokontroler Arduino  Mega,  Sensor Shield,  Sensor,  Xbee dan Powerbank sebagai sumber daya Perangkat Gateway Monitoring Platform Smartphone  Android dan Personal Komputer Event Detection Karbonmonoksida
Tabel 2. Hasil pengujian tanpa asap Suhu Kelembaban CO 29.74 52.33 12.34 29.74 52.33 12.43 29.51 52.33 12.5 29.58 52.27 12.56 29.58 52.49 12.58 29.35 52.24 12.64 29.22 52.11 12.75 29.35 52.15 12.72 29.03 52.19 12.19 29.9 52.02 12
Berdasarkan  tabel  2.  maka  dapat  diambil kesimpulan  bahwasanya  rata-rata  suhu  normal  tanpa adanya asap yaitu 29 0 C, kelembaban 52rh dan rata - rata karbonmonoksida adalah 12ppm.
Tabel 3. Pengujian dengan menggunakan asap Suhu Kelembaban CO 35.98 72.53 17.72 35.93 72.49 17.64 35.75 72.63 17.89 35.68 72.29 17.78 35.73 72.33 17.55 35.78 72.15 17.43 35.81 72.09 17.19 35.02 72.14 17.54 35.76 72.17 17.21 35.9 72.02 17.28
Hasil  sensing  data  terhadap lingkungan  ujicoba dengan menggunakan asap dengan jarak 90cm anatara titik  hotspot  dengan  perangkat  sensor  juga  berhasil dilakukan.  Dari  hasil  pengamatan  terdapat  selisih antara sensing data tanpa asap dan menggunakan asap, diantaranya  suhu  memiliki  selisih  6 0 C,  kelembaban 20rh dan karbonmonoksida sekitar 17ppm. hasil pengujian terhadap sensor suhu dengan jarak 90cm  terhadap  titik  api  (hotspot)  mengalami peningkatan  sebesar  6 0 C  dari  suhu  normal  di Kabupaten Bengkalis Riau yaitu 29 0 c, rata-rata suhu yang terdeteksi  oleh  sensor  dengan  jarak  90cm  dari titik api adalah 35,7 0 C , yang ditunjukan dengan grafik pada Gambar 9.
Gambar 9. Grafik Pemantauan Suhu menggunakan asap
Berdasarkan  gambar  10.  grafik  hasil  pemantauan kelembaban  dengan  menggunakan  sensor DHT 11 maka  dapat  diperoleh  rata-rata  berdasarkan  jarak perangkat  sensor  dengan  titik  api  (hotspot)  90cm, sebesar 72,28.
Gambar 10. Grafik Kelembaban menggunakan asap
Uji  coba  yang  dilakukan  berikutnya  yaitu digunakan  untuk  mengetahui  nilai  konsentrasi karbonmonoksida. Dari hasil pengamatan berdasarkan  grafik  gambar  11,  nilai  rata-rata  hasil sensing  yang  diperoleh  dengan  jarak  90cm  dari  titik api adalah sebesar 17.52
Gambar 11. Grafik Pemantauan Karbonmonoksida menggunakan asap

## K ESIMPULAN
Berdasarkan hasil  pengujian  sementara  maka dapat disimpulkan bahawa sistem pematauan kondisi
udara  menggunakan  teknologi  WSN  dan  IoT  dapat diterapkan  secara  realtime,  yang  terbukti  data  dapat ditampilkan pada perangakt monitoring. pendeteksian sumber  api  yang  menghasilkan  asap  dengan menggunakan  sensor  dapat  dilakukan  dengan menggunakan jarak antara sumber asap (titik hotspot) dengan perangkat sejauh 90cm. Dari hasil pengamatan terdapat  selisih  antara  sensing  data  tanpa  asap  dan menggunakan asap, diantaranya suhu memiliki selisih 6 0 C,  kelembaban  20rh  dan  karbonmonoksida  sekitar 17ppm.

## Daftar Pustaka
[1]
Global and Collective
Outliers  Detection  on  Hotspot  Data  as  Forest  Fires
Indicator in Riau Province, Indonesia International Conference, 2015
[2] Satellite-based  forest  fire  detection  for fire  control  in  boreal  forests
Remote Sensing 18.12 (1997): 2641-2656.
[3] C. Walker, S. Sivakumar, A. Al- Data Flow and
Management for  a  IoT  based  WSN
Conference  on  Data  Science  and  Data  Intensive  Systems,
2015
[4] S.  Abdullah,  S.  Bertalan,  S.  Masar,  A.  Coskun  dan  I. A  Wireless  Sensor  Network  for  Early  Forest  Fire Detection  and  Monitoring  as  a  Decision  Factor  in  the Context  of  a  Complex  Integrated  Emergency  Response
System
[5] sensor  net- work  applications:  A  study  in  environment ineering 41, 2012.