JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) h t t p : / / e j o u rn a l .u n p . a c. i d / i n d e x . ph p / j t e v Vol. 7 No. 2 (2021) E-ISSN: 2302-3309 P-ISSN: 2746-6086

## Sistem Monitoring dan Audit Energi Listrik Berbasis Internet Of Things (IOT)

## I Wayan Sukadana¹, Dhimas Prayoga², I Wayan Suriana³
1,2 Program Studi Teknik Elektro, Universitas Pendidikan Nasional Denpasar, Indonesia
3 Program Studi Program Profesi Insinyur, Universitas Pendidikan Nasional Denpasar, Indonesia Email : sukadana@undiknas.ac.id

## Abstrak
Energi  listrik  merupakan  salah  satu  energi  yang  banyak  digunakan  hampir  di  seluruh  sisi  kehidupan.  Salah  satu pengguna  energi  listrik  yang  paling  banyak  kita  temui  adalah  di  gedung-gedung  perkantoran.  Untuk  menghindari penggunaan energi  listrik secara berlebihan,  maka  perlu dilakukan sebuah audit energi  listrik.  Penelitian  ini  bertujuan untuk  menghasilkan  sebuah  sistem  kontrol  energi  listrik  yang  didukung  oleh  sistem  kendali  energi  otomatis.  Sistem Monitoring dan Audit Energi Listrik ini dibagi menjadi dua bagian yaitu sistem kontrol otomatis dan sistem informasi yang dapat memberikan nilai Intensitas Konsumsi Energi. Konstruksi dari sistem kontrol otomatis yang dikembangkan menggunakan  mikrokontroler ATmega328P  berbasis Internet  Of Things, yang akan  memberikan data, mengolah data, dan  menyajikan  data  dari  Sistem  Monitoring  dan  Audit  Energi  Listrik. Sistem    ini  dapat  mengirimkan  data tegangan, arus,  daya,  konsumsi  energi  listrik  dan  hasil  audit  energi  listrik  di  suatu  gedung  perkantoran  secara  real  time  menuju ThingSpeak  dengan  menggunakan  modul  GSM. Hasil  monitoring  penggunaan  energi  listrik  yang  terukur  selama  satu bulan  dengan  luas  bangunan  64  m 2 adalah  sebesar  1004.87  kWh,  dan    nilai  dari  Intensitas  Konsumsi  Energi  yang diperoleh  sebesar  15.70  kWh  /  m 2 .  Berdasarkan  tabel  Intensitas  Konsumsi  Energi,  maka  penggunaan  energi  listrik  di gedung tersebut agak boros sehingga perlu dilakukan penghematan terhadap penggunaan energi listrik.
Keyword: Energi Listrik,  Audit Energi, ATmega328P, ThingSpeak

## Abstract
Electrical energy is one of the energies that is widely used in almost all sides of life. One of the most common users  of electrical  energy  is  in  office  buildings.  To  avoid  excessive  use  of  electrical  energy,  it  is  necessary  to  conduct  an electrical  energy  audit.  This  research  aims  to  produce  an  electrical  energy  control  system  that  is  supported  by  an automatic energy control system. This Electrical Energy Monitoring and Audit System is divided into two parts, namely an automatic control system and an information system that can provide an Energy Consumption Intensity value. The construction of an automatic control system developed using the ATmega328P microcontroller based on the Internet of Things,  which  will  provide  data,  process  data,  and  present  data  from  the  Electrical  Energy  Monitoring  and  Audit System.  This  system  can  transmit  data  on  voltage,  current,  power,  electrical  energy  consumption  and  the  results  of electrical energy audits in an office building in real time to Thing Speak using a GSM module. The results of monitoring the use of electrical energy that is measured for one month with a building area of 64 m2 is 1004.87 kWh, and the value of the Energy Consumption Intensity obtained is 15.70 kWh / m2. Based on the Energy Consumption Intensity table, the use of electrical energy in the building is rather wasteful, so it is necessary to save on the use of electrical energy
Keywords: Electric Energy, Energy Audit, ATmega328P, ThingSpeak

## PENDAHULUAN
Energi  listrik  merupakan  salah  satu  energi  yang  banyak  digunakan  hampir  di  seluruh  sisi  kehidupan. Salah  satu  pengguna  energi  listrik  yang  paling  banyak  kita  temui  adalah  di  gedung  perkantoran.  Gedung perkantoran  merupakan  sebuah  ruangan  atau  bangunan  yang  berfungsi  sebagai  tempat  untuk  melakukan suatu  kegiatan  usaha.  Semakin  banyak  aktivitas  di  suatu  gedung  perkantoran  maka  berdampak  pada

## I Wayan Sukadana, Dhimas Prayoga, I Wayan Suriana,
JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 7 No 2 (2021), page: 139-149
banyaknya  penggunaan  energi  listrik  di  gedung  perkantoran  tersebut.  Penggunaan  energi  listrik  dapat berdampak  negatif  jika  digunakan  secara  berlebihan  ditambah  tidak  adanya  kesadaran  akan  penggunaan energi  listrik  tersebut.  Hal  ini  dapat  mengakibatkan  banyak  kerugian  baik  dari  sisi  konsumen  karena  harus membayar  biaya  penggunaan  energi  listrik  lebih  banyak,  sedangkan  dari  sisi  PLN  sebagai  penyedia  energi listrik juga dapat mengalami kerugian berupa bahan bakar yang terbuang sia-sia dalam proses pembangkitan energi listrik.
Untuk  menghindari  pemborosan  dalam  penggunaan  energi  listrik  maka  dilakukan  sebuah  audit  energi listrik.  Audit  energi  listrik  menurut  Badan  Standarisasi  Nasional  SNI  6169:2011  merupakan  suatu  metode yang  dapat  digunakan  dalam  menelusuri  dimana  dan  berapa  energi  yang  digunakan,  mengidentifikasi kebocoran  atau  ketidak  efisienan  energi,  menentukan  langkah  perbaikannya  serta  mengevaluasi  tingkat kelayakannya [1] .
Saat  ini  untuk  menghitung  energi  listrik  di  suatu  gedung  dapat  dilakukan  dengan  menggunakan  kWh meter  yang  terpasang  di  suatu  gedung  dan  untuk  melihat  energi  yang  sudah  digunakan  perlu  adanya kunjungan  secara  langsung  di  lapangan.  Dengan  adanya  perkembangan  teknologi  di  bidang  elektronika proses  monitoring  dan  audit  energi  listrik  dapat  dilakukan  dengan  menggunakan  mikrokontroler  dan terintegrasi  dengan  sistem Internet  of  Things (IoT).  Menurut  Dr.  Harry  Hikmat,  Monitoring  adalah  proses pengumpulan  dan  analisis  informasi  berdasarkan  indikator  yang  ditetapkan  secara  sistematis  dan  kontinu tentang  kegiatan  atau  program  sehingga  dapat  dilakukan  tindakan  koreksi  untuk  penyempurnaan  program atau  kegiatan  itu  selanjutnya. Internet  of  Things (IoT)  adalah  sebuah  konsep  yang  bertujuan  untuk memperluas  manfaat  dari  konektivitas  internet  yang  tersambung  secara  terus-menerus.  Dengan  adanya Internet of Things (IoT) ini memudahkan kita dalam proses monitoring dan melakukan analisis data dengan menggunakan perangkat internet yang dimiliki.

## METODE
Secara  umum  bahwa  sistem  monitoring  dan  audit  energi  listrik  dilakukan  dengan  beberapa  tahapan diantaranya  :  a)  perancangan  perangkat  keras;  b)  perancangan  perangkat  lunak;  c)  proses pemasangan/instalasi.

## Perancangan Perangkat Keras
Ada  beberapa  tahapan  yang  dilakukan  dalam  perancangan  perangkat  keras (hardware) meliputi perancangan box rangkaian dan perancangan rangkaian elektronik yang terdiri dari rangkaian mikrokontroler ATmega328P, USB to serial, driver LCD, sensor tegangan dan arus, Switch, RTC, dan regulator tegangan.
Perancangan  box  rangkaian  bertujuan  untuk  menempatkan  semua  rangkaian  elektronik  agar  lebih praktis dan meminimalisir kerusakan pada rangkaian. Box rangkaian ini dirancang dengan dimensi 180 x 110 x 60 mm seperti pada gambar berikut.
Gambar 1. Perancangan Box Rangkaian

## I Wayan Sukadana, Dhimas Prayoga, I Wayan Suriana,
JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 7 No 2 (2021), page: 139-149
Perancangan  rangkaian  elektronik  yang  terdiri  dari  beberapa  blok  rangkaian  elektronik  yang  memiliki fungsi  berbeda  –  beda  dan  saling  terhubung  sehingga  menciptakan  suatu  sistem  yang  dapat  bekerja.  Blok rangkaian  yang  digunakan  meliputi  rangkaian  mikrokontroler  ATmega328P,  sensor  tegangan  dan  arus, driver LCD, RTC, USB to serial dan regulator tegangan seperti pada gambar di bawah.
Gambar 2. Rangkaian Mikrokontroler
Gambar 3. Rangkaian USB to Serial
ATmega328P
Gambar 4. Rangkaian Driver LCD
Gambar 5. Rangkaian Sensor Tegangan dan Arus
Gambar 6. Rangkaian Switch
Gambar 7. Rangkaian RTC
Gambar 8. Rangkaian Regulator Tegangan Gambar 9. Rangkaian Secara Keseluruhan

## Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan  perangkat  lunak (software) menggunakan  Arduino  IDE  dengan  bahasa  pemrograman  C sesuai dengan flowchart berikut :
Gambar 10. Flowchart Pemrograman
Proses  perancangan  perangkat  lunak  diawali  dengan (1) inisialisasi  variable  yang  meliputi  pin mikrokontroler  yang  digunakan  dan  variable  pendukung  lainnya, (2) melakukan  proses  pembacaan  data waktu  dari  RTC  untuk  mendapatkan  data  tanggal,  jam,  menit  dan  detik  yang  sesuai  dengan  kenyataan, (3) Hasil  input  dari  sensor  akan  dibaca  dan  diolah  menjadi  nilai  yang  tepat  sesuai  dengan  ketentuan  yang berlaku  sehingga  penggunaan  energi  listrik  dapat  diaudit, (4) Mikrokontroler  akan  mengirimkan  data  sesuai
I Wayan Sukadana, Dhimas Prayoga, I Wayan Suriana, JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 7 No 2 (2021), page: 139-149
dengan  waktu  yang  sudah  disetting, (5) Untuk  mempermudah  user  dalam  pembacaan  data,  mikrokontroler juga  menampilkan  nilai  tegangan,  arus,  daya  dan  energi  listrik  pada  LCD  20x4  karakter,  dan (6) Jika  ingin melakukan pengaturan tinggal menekan tombol menu dan masukan nilai yang diinginkan kemudian simpan data tersebut.
Untuk  mendapatkan  hasil  dari  audit  energi  maka  nilai  yang  dihasilkan  oleh  sistem  tersebut  akan dibandingkan dengan nilai Indek Konsumsi Energi seperti pada tabel berikut,
Tabel 1. Nilai Acuan IKE Gedung Perkantoran Ber-AC
No Kriteria IKE (kWh/m 2 /bulan) 1 Sangat Boros 23,75 -  37,5 2 Boros 19,2 - 23,75 3 Agak boros 14,58 - 19,2 4 Cukup Efisien 12,08 - 14,58 5 Efisien 7,93 - 12,08 6 Sangat Efisien 4,17 - 7,93

## Proses Pemasangan/Instalasi
Proses pemasangan atau proses instalasi dilakukan dengan menempatkan sensor tegangan dan arus pada jalur  MCB (miniature  circuit  breaker) utama  yang  bertujuan  untuk  mendapatkan  nilai  tegangan,  arus  dan daya serta penggunaan energi secara keseluruhan seperti gambar berikut.

## Gambar 11. Proses Instalasi

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  dari  rancangan  perangkat  keras (hardware) yang  meliputi  perancangan  box  rangkaian  dan perancangan rangkaian elektronik sistem monitoring dan audit energi listrik berbasis Internet of Things (IoT) dilakukan  dengan  beberapa  tahapan  seperti  membuat  desain  jalur  PCB  dengan  menggunakan software EAGLE, mencetak  jalur  PCB,  membuat  lubang  sesuai  dengan  komponen  yang  akan  dipasang  dan melakukan penyolderan komponen serta perakitan seperti ditunjukkan pada gambar berikut,
Gambar 12.Hasil Rancangan tampak depan                  Gambar 13. Hasil rancangan tampak samping
USB CON SEN ARUS FUSE SAKLA RE POWER

## I Wayan Sukadana, Dhimas Prayoga, I Wayan Suriana,
JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 7 No 2 (2021), page: 139-149
Untuk mengetahui sistem tersebut dapat bekerja dengan baik, maka diperlukan adanya sebuah pengujian yang meliputi; a) pengujian rangkaian mikrokontroler ATmega328P; b) pengujian rangkaian driver LCD; c) pengujian rangkaian sensor tegangan; d) pengujian rangkaian sensor arus; e) pengujian  rangkaian switch; f) pengujian RTC; g) pengujian rangkaian regulator tegangan dan h) pengujian rangkaian secara keseluruhan.
Pengujian  rangkaian  mikrokontroler  ATmega328P  bertujuan  untuk  mengetahui  mikrokontroler ATmega328  bekerja  dengan  baik  dan  dapat  menjalankan  program.  Pengujian  dilakukan  dengan  cara memasukan  program  yang  dibuat  pada  komputer  dengan  menggunakan  rangkaian  USB to serial  yang terhubung dengan mikrokontroler. Hasil Pengujian ditunjukan pada gambar berikut :

## Gambar 14. Hasil Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATmega328P
Pengujian  rangkaian  driver  LCD  berfungsi  untuk  menampilkan  informasi  berupa  karakter  yang  dapat dimengerti oleh pengguna. Hasil pengujian rangkaian driver LCD ditunjukkan pada Gambar berikut :
Gambar 15. Hasil Pengujian Rangkaian Driver LCD
Pengujian  rangkaian  sensor  tegangan  berfungsi  untuk  mengetahui  apakah  rangkaian  tersebut  dapat membaca  besar  tegangan  yang  terukur  kemudian  menampilkan  data  tersebut  pada  serial  monitor  yang tersedia pada arduino IDE. Hasil Pengujian rangkaian sensor tegangan ditunjukan pada gambar berikut :
Gambar 16. Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan
Pengujian  rangkaian  sensor  arus  berfungsi  untuk  mengetahui  apakah  rangkaian  dapat  membaca  besar arus yang terukur kemudian menampilkan data tersebut pada serial monitor yang tersedia pada arduino IDE. Hasil Pengujian rangkaian sensor arus ditunjukan pada gambar berikut :
Gambar 17. Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Arus
Pengujian rangkaian switch berfungsi untuk mengetahui apakah rangkaian dapat melakukan setting data pada  alat  yang  dirancang  kemudian  menampilkan  pada  layar  LCD.  Hasil  Pengujian  rangkaian  switch ditunjukan pada gambar berikut :
Gambar 18. Hasil Pengujian Rangkaian Switch
MEN U UP DOW N

## I Wayan Sukadana, Dhimas Prayoga, I Wayan Suriana,
Pengujian  rangkaian  RTC  berfungsi  untuk  mengetahui  apakah  rangkaian  dapat  menghasilkan  data berupa  detik,  menit,  jam,  hari,  tanggal  dan  bulan  secara realtime dan  dapat  diproses  oleh  mikrokontroler. Hasil Pengujian rangkaian RTC ditunjukan pada gambar berikut :

## Gambar 19. Hasil Pengujian Rangkaian RTC
Pengujian  rangkaian  regulator  tegangan  berfungsi  untuk  mengetahui  apakah  rangkaian  dapat menghasilkan  tegangan  kerja  yang  stabil  sehingga  mikrokontroler  dapat  bekerja  dengan  baik.  Hasil Pengujian rangkaian regulator tegangan ditunjukan pada gambar berikut :

## Gambar 20. Hasil Pengujian Rangkaian Regulator Tegangan
Pengujian  rangkaian  secara  keseluruhan  berfungsi  untuk  mengetahui  apakah prototype dapat  bekerja sesuai  dengan  perencanaan  sistem  monitoring  dan  audit  energi  listrik.  Hasil  Pengujian  rangkaian  secara keseluruhan ditunjukan pada gambar berikut :
Gambar 21. Hasil Pengujian Rangkaian secara keseluruhan

## I Wayan Sukadana, Dhimas Prayoga, I Wayan Suriana,
Data  Hasil  Pengukuran  yang  diperoleh  dari  sistem  ini  merupakan  output  dari  sistem  baik  pengukuran tegangan,  pengukuran  arus,  pengukuran  daya  listrik,  data  penggunaan  energi,  total  penggunaan  energi  dan data  intensitas  konsumsi  energi  (IKE)  yang  dilakukan  selama  satu  bulan  dari  tanggal  3  Oktober  2019  dan berakhir tanggal 3 November 2019 seperti terlihat pada gambar berikut.
Gambar 22 . Grafik output Tegangan
Gambar  23.  Grafik  output
Arus
Gambar 24. Grafik Output Daya Gambar  25.  Grafik  Penggunaan
Energi
Kinerja  dari  sistem  monitoring  dan  audit  energi  listrik  dengan  menggunakan    mikrokontroler ATmega328P berbasis Internet Of Things akan memberikan gambaran tentang penggunaan energi listrik dan selanjutnya  membuat  suatu  keputusan  untuk  mengambil  tindakan  alternatife  lainnya.  Hasil  yang  diperoleh dari  kinerja  sistem  ini  adalah  bahwa  total  konsumsi  energi  listrik  dalam  satu  bulan  sebsesar  1004.87  kWh, jenis bangunan yang digunakan sebagai pilot projek adalah gedung perkantoran dengan total luas bangunan sebesar  64  m 2 ,  sehingga  pehitungan  nilai  Intensitas  Konsumsi  Energi  (IKE)  dilakukan  dengan  cara  sebagai berikut :
I Wayan Sukadana, Dhimas Prayoga, I Wayan Suriana, JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 7 No 2 (2021), page: 139-149
Hasil  analisis  menunjukan  nilai  IKE  sebesar  15.70  kWh  /  m 2 ,  berdasarkan  tabel  tentang  penggunaan energi  untuk  bangunan  perkantoran  nilai  bahwa  nilai  15.70  kWh  /  m 2 termasuk  dalam  kriteria  agak  boros dalam penggunaan energi.
Setelah  mengetahui  tingkat  penggunaan  energi  listrik  di  gedung  tersebut  maka  perlu  dilakukan penghematan  dalam  penggunaan  energi  listrik.  Perhitungan  IKE  ini  secara  otomatis  dilakukan  oleh  sistem monitoring  yang  dibuat  dan  data  dari  nilai  IKE  akan  dikirim  menuju ThingSpeak secara  realtime  seperti terlihat pada gambar berikut.
Gambar 26. Hasil Perhitungan IKE Gambar 27. Grafik Intensitas Konsumsi Energi

## PENUTUP
Sistem  monitoring  dan  audit  energi  listrik  pada  gedung  perkantoran  berbasis Internet  of  Things (IoT) sudah  dapat  dirancang  dan  sudah  dapat  bekerja  dengan  baik  dengan  menggunakan  mikrokontroler ATmega328P.  Sistem  monitoring  dan  audit  energi  listrik  dapat  mengukur  tegangan,  arus,  daya,  dan  energi serta  dapat  melakukan  audit  energi  di  gedung  perkantoran.  Sistem  ini  juga    dapat  mengirimkan  data tegangan, arus, daya dan energi secara real time dan dapat diakses secara online melalui ThingSpeak .  Sistem ini dapat digunakan untuk melakukan monitoring penggunaan energi listrik dan melakukan audit energi pada gedung-gedung  perkantoran  secara real  time .  Untuk  mendapatkan  hasil  pengukuran  yang  lebih  akurat sebaiknya  menggunakan  komponen  dengan  kualitas  yang  terbaik.  Untuk  memperlancar  proses  pengiriman data sebaiknya dibuatkan  jadwal untuk pengisian kuota internet setiap satu bulan sekali, agar paket internet yang  terdapat  pada  kartu  GSM  bisa  digunakan  dalam  jangka  waktu  yang  lama  tanpa  mengganggu pengiriman data menuju ThingSpeak.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Badan Standardisasi Nasional, “Prosedur Audit Energi,” p. 6196, 2011.
[2]  R.  Vengatesh,  K.  Subiramani,  P.  Thangamani,  M.  Rajeshwaran,  and  S.  D.  Kumar,  “Iot  Based  Energy  Auditing System in Boys Hostel,” vol. 6, no. 07, pp. 1–6, 2018.
[3]  M. Triyo Rahmanto and K. Krismadinata, “Rancang Bangun Internet of Things (IoT) untuk Kalkulasi Intensitas Konsumsi Energi (IKE),” J. Tek. , vol. 13, no. 2, pp. 186–193, 2019, doi: 10.31849/teknik.v13i2.3641.
[4]  D. Despa, G. F. Nama, T. Septiana, and M. B. Saputra, “Audit Energi Listrik Berbasis Hasil Pengukuran dan Monitoring Besaran Listrik pada Gedung A Fakultas Teknik Unila,” Electrician , vol. 15, no. 1, pp. 33–38, 2021, doi: 10.23960/elc.v15n1.2180.
[5]  Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral, “Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia No. 13 Tahun 2012 Tentang Penghematan Pemakaian Tenaga Listrik,” Jar. Dokumentasi dan Inf. Huk. , pp. 1–14, 2012, [Online]. Available: https://jdih.esdm.go.id.
JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional) Vol 7 No 2 (2021), page: 139-149
[6]  A. Kurniawan, D. Syauqy, and B. H. Prasetio, “Pengembangan Sistem Monitoring Listrik Pada Ruangan Menggunakan NodeMCU dan MQTT,” J. Pengemb. Teknol. Inf. dan Ilmu Komput. Univ. Brawijaya , vol. 1, no. 6, pp. 486–491, 2017.
[7]  T. Nusa, S. R. U. A. Sompie, and E. M. Rumbayan, “Sistem Monitoring Konsumsi Energi Listrik Secara Real Time Berbasis Mikrokontroler,” E-Jurnal Tek. Elektro dan Komput. , vol. 4, no. 5, pp. 19–26, 2015, [Online]. Available: https://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/elekdankom/article/download/9974/9560.
[8]  A. N. Widiastuti, S. P. Hadi, and B. A. W. R, “Audit Energi pada Gedung Departemen Teknik Arsitektur dan Perencanaan FT UGM,” Citee , pp. 101–105, 2017.
[9]  D. Despa, M. A. Muhammad, A. Suriananto, A. Hamni, G. F. Nama, and Y. Martini, “Monitoring dan Manajemen Energi Listrik Gedung Laboratorium Berbasis Internet of Things ( IoT ),” Semin. Nas. Tek. Elektro 2018 , pp. 2–6, 2018.
[10]  Sulistyowati, “Audit energi untuk efisiensi pemakaian energi listrik,” Eltek , vol. 10, no. 01, pp. 14–25, 2012.

## Biodata Penulis
I  Wayan  Sukadana ,  lahir  di  Kuta,  09  Juli  1973.  Sarjana  Teknik  Elektro  di  Jurusan  Teknik  Elektro  FTI  Universitas Pendidikan  Nasional  (Undiknas)  Denpasar  1997.  Tahun  2003  memperoleh  gelar  Magister  Teknik  di  jurusan  Teknik Elektro  Program  Pascasarjana  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember  (ITS)  Surabaya  dengan  bidang  konsentrasi Telekomunikasi Multimedia. Tahun 2019 memperoleh gelar profesi insinyur di Program Studi Program Profesi Insinyur Undiknas Denpasar. Staf pengajar di jurusan Teknik Elektro FTI UNDIKNAS sejak tahun 1998- sekarang.