## Penerapan Teknologi IoT pada Sistem Monitoring Tekanan Ban Mobil yang Berjalan
Anang Budikarso 1 , Arifin 2 , Yoedy Moegiharto 3 , Hendy Briantoro 4 , Muhamad Milchan 5
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Jl. Raya ITS Sukolilo Kampus PENS, Surabaya, Indonesia E-mail: anang_bk@pens.ac.id 1 , arifin@pens.ac.id 2 , ymoegiharto@pens.ac.id 3 , hendy@pens.ac.id 4 , milchan@pens.ac.id 5
Abstrack - Around 18-23% vehicle accident are caused by tire bursts or tire pressure being above the threshold  value  while  the  vehicle  runs.  Essentially,  the  vehicle  should  stop  for  several  minutes  to decrease  the  tire  pressure.  However,  the  driver  usually  does  not  know  the  real  condition  of  tire pressure and when to stop the vehicle. This problem can be overcome by putting a monitor in the car to check the tire pressure. The monitor should be placed on the dashboard where it can be easily seen by the driver. But when the monitor is damaged, the other person who has the data of the tire pressure can inform  the  driver  about  the real  tire  pressure  condition  from  another  place.  This  solution  can  be done if the data of tire pressures is also sent from the transmitter in the car to another receiver by using IoT  network.  In  this  study,  we  developed  a  transceiver  to  receive  data  of  tire  pressure  from  TPMS sensor which is put on each tire of the car, then send the data to another receiver using IoT technology. The  data  of  the  tire  pressures  can  continuously  be  monitored  by  a  personal  computer,  smartphone (Android or iOS without installing a special application) from other places.
Keywords – monitoring system, tire pressure, internet of things
Intisari -  Kecelakaan  kendaraan  bermotor  di  jalan  telah  banyak  terjadi,  sekitar  18-23%  disebabkan oleh ban yang meletus atau pecah. Hal tersebut terjadi karena kondisi tekanan ban melebihi batas yang ditentukan sementara kendaraan masih terus berjalan. Seharusnya kendaraan berhenti untuk beberapa waktu untuk  mendinginkan  dan  menurunkan  tekanan  udara  dalam  ban.  Tetapi  pengendara  tidak  tahu kondisi  tekanan  ban  sehingga  tidak  tahu  kapan  harus  berhenti.  Salah  satu  solusinya  adalah  dengan memantau  tekanan  ban  mobil  yang  dapat  terus  dilihat  dan  diamati  oleh  pengendara.  Bila  perangkat monitor data  tekanan  ban  di  dashboard  terjadi  gangguan,  pengendara  bisa  diingatkan  dari  pihak  lain yang ikut melihat data kondisi tekanan ban dari jarak jauh. Solusi seperti itu bisa dilakukan bila data tekanan  ban  juga  dikirimkan  melalui  komunikasi  nirkabel  ke  pihak  lain  melalui  jaringan  IoT.  Pada penelitian  ini,  kami  membuat  sistem  monitoring  tekanan  ban  mobil  yang  berjalan  menggunakan teknologi  IoT.  Data  tekanan  ban  mobil  terus  menerus  dapat  dimonitor  melalui  perangkat  PC, smartphone  baik  Android  maupun  iOS  (tanpa  menginstal  aplikasi  khusus).  Sistem  ini  berhasil memantau perubahan tekanan ban secara baik dari jarak jauh.
Kata Kunci - sistem monitoring, tekanan ban, internet of things.

## I. P ENDAHULUAN
Kecelakaan  kendaraan  bermotor  di  jalan  sudah  banyak  terjadi,  menurut  data  dari kepolisian Indonesia  menempati urutan pertama di  Asia tenggara soal kecelakaan kendaraan bermotor  dengan  korban  mencapai  28.000  hingga  30.000  orang  pertahun.  Dari  data  Jasa Marga  mencatat  22.717  kejadian  dan  sekitar  18  -  23%  disebabkan  oleh  ban  meletus  atau pecah  [1].  Sejalan  dengan  perkembangan  teknologi  elektronika  kendaraan  bermotor  atau mobil,  Tire  Pressure  Monitoring  System  (TPMS)  menjadi  sebuah  sistem  keselamatan kendaraan bermotor yang penting. TPMS diyakini dapat meningkatkan keamanan kendaraan bermotor  (vehicle  safety)  dan  pemakaian  bahan  bakar  yang  lebih  ekonomis  sehingga  turut mendukung  penurunan  emisi  gas  CO².  US,  SAE  dan  ISO  telah  memperkenalkan  beberapa
standar  TPMS  [2][3],  RRC  juga  sudah  merekomendasikan  standar  TPMS  tahun  2011  [4]. Penelitian  tentang  aplikasi  TPMS  untuk  kendaraan  roda  4  diantaranya  dipublikasikan  pada makalah [5]. Pada penelitian tersebut digunakan gabungan metode analisa radius relative ban dan analisa vibrasi untuk menentukan sensitifitas yang optimal mendeteksi penurunan tekanan (pressure  losses)  ban  pada  kondisi  yang  berbeda.  Penelitian  lain  aplikasi  TPMS  dilaporkan pada  makalah  [6][7][8],  peneliti  pada  [6]  melakukan  deteksi  perubahan  frekwensi  resonansi torsi jika tekanan ban menurun. Tekanan ban dimonitor berdasar sinyal-sinyal kecepatan ban pada  Anti-lock  Braking  System  (ABS).  Juga  pada  makalah  [8],  diteliti  sistem  monitoring tekanan dan suhu ban dengan sinyal kontrol ABS.
Maka solusi  terhadap persoalan  ini salah satunya  adalah  melakukan  monitoring  tekanan dan suhu ban kendaraan bermotor atau mobil ketika sedang dalam perjalanan. Bila kebutuhan data hasil  monitoring tekanan dan suhu ban dibutuhkan oleh pihak ketiga misal pemilik  asli mobil,  bukan  pengendara  yang  sedang  mengemudikan  mobil  maka  dibutuhkan  sarana komunikasi yang mudah untuk mengirimkan data dari mobil di jalan ke pemilik mobil. Salah satu  teknologi  yang  bisa  dimanfaatkan  untuk  pengiriman  data  jarak  jauh  adalah  teknologi Internet of Things (IoT). Teknologi IoT telah berkembang pesat dengan menawarkan sebuah koneksi  global  yang  saling  terhubung  seperti  membentuk  sebuah  dunia  cerdas  atau  “smart world”. Studi tentang IoT sudah banyak dipublikasikan seperti pada makalah [9][10]. Dengan koneksi global internet setiap waktu berbagai macam objek seperti barang-barang konsumsi, barang  bergerak  seperti  mobil,  sepeda  motor,  sensor  ataupun  barang-barang  kebutuhan  lain dapat dihubungkan dengan IoT sehingga dapat meningkatkan efisiensi dan produktifitas.
Aplikasi teknologi IoT untuk  monitoring tekanan udara ban mobil  menggunakan sensor MPX5700AP  dengan  penerapan  aplikasi  smartphone  Android  Blynk  telah  diteliti  pada makalah [1]. Aplikasi IoT untuk sistem pengawasan suhu dilaporkan pada makalah [11][12]. Aplikasi IoT untuk sistem pengawasan untuk regulator tekanan dilaporkan pada makalah [13]. Dan  aplikasi  IoT  untuk  sistem  pengawasan  suhu  dilaporkan  pada  makalah  [12][13]. Penerapan Tire Pressure Monitoring System menggunakan Android dilaporkan pada makalah [14][15]. Sensor tekanan udara dan suhu ban mobil menggunakan sensor MPX5D00AP dan LM35 serta penerapan aplikasi smartphone Blynk telah diteliti pada makalah [16].
Pada  penelitian  ini  akan  dibuat  sistem  monitoring  tekanan  ban  mobil  dengan menggunakan  Tire  Pressure  Monitoring  Systems  (TPMS)  secara  langsung  dan  terintegrasi dengan  perangkat  pemancar.  Data  dapat  dimonitor  melalui  perangkat  PC,  smartphone  baik Android  maupun  iOS  (tanpa  menginstal  aplikasi  khusus).  Data  yang  dikirim  oleh  sensor TPMS  menerapkan  line  coding  Manchester,  di  perangkat  penerima  RTL-SDR  dilakukan proses  decoding  untuk  mengamankan  data  yang  akan  dikirim.  Kemudian  data  dikirim  ke server menggunakan jaringan internet.

## II. S IGNIFIKANSI S TUDI

## A. Tire Pressure Monitor System (TPMS)
TPMS  dapat  dikelompokkan  menjadi  sistem  langsung  dan  sistem  tak  langsung.  Sistem langsung  dilengkapi  dengan  sebuah  sensor  tekanan  yang  terpasang  pada  setiap  ban  mobil sehingga  dapat  memberikan  hasil  pengukuran  tekanan  mobil.  Tetapi  kelemahan  sistem  ini karena  bekerja  pada  kondisi  yang  bergetar  dan  berputar  sehingga  sangat  mudah  melakukan kesalahan.  Sedangkan  sistem  tak  langsung  menggunakan  sensor-sensor  yang  sudah  tersedia on  board  untuk  mengestimasi  nilai-nilai  yang  terkait  dengan  tekanan  ban  mobil.  Deteksi tentang penurunan tekanan ban dilakukan dengan mengamati atau menghitung variasi-variasi nilai-nilai yang didapat dibandingkan dengan nilai nominal tekanan ban mobil.

## B. RTL-SDR
RTL-SDR  merupakan  sebuah  dongle  USB  yang  dapat  digunakan  sebagai  radio  scanner yang  berbasis  komputer  untuk  menerima  sinyal  radio.  SDR  merupakan  kependekan  dari Software  Defined  Radio.  RTL-SDR  dapat  menerima  frekuensi  dari  500  kHz  hingga  1,75 GHz.  RTL-SDR  hanya  bisa  digunakan  untuk  menerima  sinyal  radio  saja.  Sebagian  besar software  untuk  RTL-SDR  juga  dikembangkan  oleh  komunitas  dan  bersifat  free.  RTL-SDR berawal  dari  dongle  TV  tuner  DVB-T  yang  diproduksi  secara  massal  yang  menggunakan chipset RTL2832U.
Gambar 1. Perangkat RTL-SDR

## C. Sistem Monitoring Tekanan Ban
Pada  penelitian  ini,  kami  melakukan  dengan  penerapan  sistem  monitor  tekanan  ban secara langsung dalam kondisi mobil berjalan.  Layout penempatan sensor pada penelitian ini ditunjukkan seperti gambar 2.
Sedangkan blok diagram sistem pada penelitian ini ditunjukkan seperti gambar 3. 1. Sensor TPMS 2 2. RTL-SDR 1 1 Gambar 2. Layout penempatan sensor TPMS. Gambar 3. Blok diagram sistem. Raspberry Pi TPMS RTL-SDR TPMS TPMS TPMS Sim Module Cloud server MQTT
Monitoring data sensor dengan TPMS dilakukan terus menerus oleh perangkat penerima berdasar  data  yang  diterima  dari  4  buah  sensor  TPMS  yang  dipasang  pada  tiap  ban  mobil sambil  berjalan.  Data  yang  dikirim  berupa  sinyal  FSK  dengan  Manchester  code.  Kemudian data  diterima  oleh  Raspberry  Pi  yang  dilengkapi  dengan  RTL-SDR.  Selanjutnya  data didecode  menjadi  data  hexa  yang  berisi  data  preamble,  data  posisi,  ID,  data  tekanan,  bit parity.  Kemudian  data  ditampilkan  pada  LCD  Display  Raspberry  Pi.  Selain  itu,  data  juga dikirimkan  ke  cloud  server  melalui  jaringan  internet  menggunakan  perangkat  Sim  Module. Perangkat  PC  dan  smartphone  baik  Android  maupun  iOS  dapat  memonitor  data  sensor tekanan  ban  dan  dari  cloud  server  melalui  aplikasi  browser  dengan  mengakses  link  cloud server.

## D. Implementasi Sistem
Pengukuran  dilakukan  pada  empat  ban  mobil  kondisi  berjalan  dan  penempatan  sensor TPMS  pada  ban  mobil  ditunjukkan  seperti  gambar  4.  Gambar  5  menunjukkan  perangkat sistem monitoring tekanan ban yang terdiri atas Raspberry Pi, RTL-SDR, LCD Display.
Gambar 5. Tampilan perangkat sistem monitoring tekanan ban.
Gambar 4. Penempatan sensor TPMS pada ban mobil.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Contoh screenshot tampilan data hasil penerimaan sensor tekanan pada empat ban mobil dari TPMS yang terbaca pada perangkat raspberry Pi ditunjukkan seperti gambar 6.
Contoh data hasil penerimaan sensor tekanan pada empat ban mobil dari tpms pada pagi hari  yang  terbaca  pada  perangkat  raspberry  Pi yang  disimpan  dalam  file  berformat  csv ditunjukkan seperti gambar 7.
Gambar 6. Contoh screenshot tampilan data.
Gambar 7. Data hasil pada pagi dalam file format csv.
Contoh data hasil penerimaan sensor tekanan pada empat ban mobil dari tpms pada sore hari  yang  terbaca  pada  perangkat  raspberry  Pi yang  disimpan  dalam  file  berformat  csv ditunjukkan seperti gambar 8.
Gambar 8. Data hasil pada sore dalam file format csv.
Dari data screenshot dibuat kurva pengukuran pada kondisi yang berbeda yaitu pagi dan malam  seperti  ditunjukkan  seperti  Gambar  9  dan  10.  Pengukuran  dilakukan  dalam  kondisi mobil berjalan selama sekitar 2 jam.
Dari dua gambar  diatas dapat ditunjukkan bahwa perubahan tekanan pada ke empat ban pada siang hari lebih besar antara 27 – 30 psi, sedang tekanan ban pada malam hari cenderung stabil. Tetapi tekanan ban pada pada siang hari lebih besar dibanding tekanan ban pada malam hari dengan perbedaan sekitar 4 psi.
Sedangkan  nilai  pengukuran  yang  ditampilkan  melalui  perangkat  LCD  Display  di raspberry Pi yang menerima data dari empat sensor TPMS sebelum dipancarkan ditunjukkan seperti  gambar  11.  Sedangkan  data  yang  diterima  di  perangkat  smartphone  dan  PC  laptop ditunjukkan seperti gambar 12.
Gambar 9. Kurva pengukuran pada pagi hari.
Gambar 10. Kurva pengukuran pada malam hari.
Gambar 11. Tampilan data di LCD Display Raspberry.
Gambar 12. Tampilan data di smartphone dan PC laptop.

## IV. K ESIMPULAN
Sistem  monitoring  tekanan  ban  pada  mobil  yang  sedang  berjalan  dapat  dibuat  dengan penampilan informasi tekanan ban secara baik pada LCD Display Raspberry Pi, smartphone dan PC Laptop. Dan sistem dapat  memonitor secara kontinu perubahan  tekanan pada empat ban mobil yang sedang berjalan. Untuk penelitian selanjutnya, kami akan membangun sistem dengan  respon  balik  dari  pihak  yang  berwenang  memberi  informasi  ke  pengemudi  melalui jalur komunikasi yang sama.

## R EFERENSI
[1]   J. M. S. Waworundeng, D. Fernando Tiwow and L. M. Tulangi, "Air Pressure Detection System  on  Motorized  Vehicle  Tires  Based  on  IoT  Platform," 2019  1st  International Conference on Cybernetics and Intelligent System (ICORIS) , 2019, pp. 251-256.
[2]   Tire Pressure Monitoring Systems for Light Duty Highway Vehicle, Standard 2004-12, S.o.A. Engineers.
[3]   Road  Vehicles-Safety  Enhancement  in  Conjunction  With  Tyre  Inflation  Pressure Monitoring, Standard 2006-03-15, I.-E. ISO, I.O.f.S.
[4]   TPM  Sensor  Module  Based  Tire  Pressure  Monitoring  Systems  for  Motor  Vehicles, Standard, G. SAC, S.A.o.C., 2010.
[5]  Abbi,  Amogha  Ramakrishnaiah,  T.,  “Tyre  Pressure  Monitoring  System,  “IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021.
[6]  Fuqiang,  Zhou  &  Shaohong,  Wang  &  Yintao,  Wei  &  Xu,  Zhichao,  “Indirect  tire pressure  monitoring  system  based  on  tire  vertical  stiffness”,  IEEE  12th  International Conference on Electronic Measurement & Instruments ICEMI’ 2015, pp. 100-104.
[7]   J. Zhao, J. Su, B. Zhu, and J. Shan, “An indirect tpms algorithm based on tire resonance frequency  estimated  by  AR  model,”  SAE International  Journal  of  Passenger  Cars- Mechanical Systems , vol. 9, no. 2016-01- 0459, 2016, pp. 99-106..
[8]  Xin, Quan & Jingfeng, Gong & Junjie, Guan & ri, Bai & Mingxing, You & Pian, Zou. (2019),  “Automobile  tire  pressure  monitoring  technology  and  development  trend”, Journal of Physics: Conference Series , 2019.
[9]  L.  Atzori,  A.  Iera,  and  G.  Morabito,  “The  internet  of  things:  A  survey,” Computer networks , vol. 54, no. 15, pp. 2787– 2805, 2010, pp. 2787– 2805.
[10]   C.-W. Tsai, C.-F. Lai, and A. V. Vasilakos, “Future internet of things: open issues and challenges,” Wireless Networks , vol. 20, no. 8, 2014, pp. 2201–2217.
[11]  Manickam, Dinesh & Bhaskar, K., “IOT Based Real Time Measurement of Temperature for Inverter Using Low Cost Node Microcontroller”, International Journal of Advanced Research  in  Science,  Communication  and  Technology (IJARSCT),  vol.9,  issue  5,  Sept. 2020, pp. 150 -158.
[12]  Jairovan Denis de Paiva, Carlos Roberto da Silveira Junior, and Arquimedes  Lopes  da  Silva  “IoT  Application  for  Monitoring  and  Storage  of Temperature  History  in  Electric  Motors”,  in Proceedings  of  the  11th  International Conference on Sensor Network s (SENSORNETS) 2022, pages 121-128.
[13]  Hasan, Aktham & Duhis, Ahmed & Aad, Nabeel & Alzurfi, Lafta & Mnati, Mohannad, “Smart monitoring system for pressure regulator based on IOT”, International Journal of  Electrical  and  Computer  Engineering (IJECE).  Vo.  9,  no.  5,  Oct.  2019,  pp. 3450~3456.
[14]  Prasanthi,  G.  &  Enigo,  Felix,  ”A  Smart  Tyre  Pressure  Monitoring  Using  Android Phones”, International  Conference  on  Intelligent  Data  Communication  Technologies and Internet of Things (ICICI), 2018, pp.312-318.
[15]  Algarín,  Carlos  &  Pinto,  Jullbreider  &  Giraldo,  Edgar,  “Tire  Pressure  Monitoring System  Using  an  Android  Application”, International  Journal  on  Advanced  Science, Engineering  and  Information  Technology. (IJASEIT),  2020,  vol.  10,  no  .5,  pp.  1867- 1863.
[16]  Pangestu,  Agung  &  Sodikin,  Iing  &  Yusro,  Muhammad  &  Sapundani,  Rum  &  Al Hakim,  Rosyid  Ridlo,  “IoT-based  tire  pressure  measurement  by  using  MPX5500D sensor  and  LM35  sensor,  “ Conference:  8th  ICCED  2022  International  Conference  on Computing, Engineering and Design , June, 2022.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Team  peneliti  mengucapkan  terima  kasih  kepada  managemen  Politeknik  Elektronika Negeri  Surabaya  yang  telah  memberikan  ijin  menggunakan  salah  satu  laboratorium  untuk melakukan aktifitas penelitian ini.