## PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI USER INTERFACE BERBASIS WEB UNTUK MONITORING SUHU, KELEMBABAN DAN ASAP PADA RUANGAN BERBEDA DENGAN MEMANFAATKAN JARINGAN LOCAL AREA NETWORK
Putri Mandarani* *Dosen Jurusan Teknik Informatika Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Padang pmandarani@gmail.com

## Abstrak
Kondisi ruangan sangat mempengaruhi kenyamanan pengguna dalam melakukan berbagai kegiatan. Hampir  seluruh  ruangan  pada  saat  ini  dilengkapi  dengan  Air  Conditioner  (AC). Tidak  jarang  pengguna meninggalkan  ruangan  dalam  keadaan AC  yang  masih  menyala.  AC  merupakan  salah  satu  beban  yang mengkonsumsi banyak energi listrik sehingga dampaknya sangat besar terhadap kenaikan biaya listrik. Hal ini mendorong pemilik gedung untuk memantau kondisi tiap-tiap ruangan, sehingga pemakaian energy pada ruangan lebih efisien tanpa mengganggu kenyamanan si pengguna. Pada penelitian dirancang sebuah sistem monitoring yang bertujuan untuk memantau kondisi beberapa ruangan dengan memanfaatkan jaringan LAN. Dari  sistem  monitoring  berbasis  web  ini  berhasil  diketahui  berapa  suhu  dan  kelembaban  ruangan  serta keamanan yang dapat dilihat dari nilai kadar asap yang terdeteksi. Sistem monitoring ini dapat digunakan baik untuk perumahan maupun perkantoran yang memiliki banyak ruangan dengan aktifitas yang tinggi.
Kata Kunci : Arduino Uno, Ethernet Shield, Jaringan LAN, DHT11, MQ-9, Sistem Monitoring, Web Server.

## Abstract
Room  conditions  greatly  affect  the  comfort  users  in  doing  various  activities.almost  every  room  at this time equipped with ac. Not infrequently the user leaves the room in a state of ac still lit. AC is one of the load consume  a  lot  of  electrical  energy  so  that  the  impact  very  greatly  to  increase  in  electricity.this encourages building owners to monitor the condition of each room, so use the space more efficientlyenerhy without disrupting the users convenience. On research designed a monitoring system that aims to monitor the condition  of  some  of  the  room  by  utilizing  the  LAN  network.  From  this  web-based  monitoring  system  is success known how the temperature and humidity of the room, and security can be seen from the smoke levels were detected. Its can be used for housing and office complex what have a lot of rooms with high of activities.
Keywords : Arduino Uno, Ethernet Shield, LAN Network, DHT11, MQ-9, Monitoring System, Web Server. .

## 1. Pendahuluan
Bumi sudah berada diambang krisis energi, dimana  sumber  energi  utama  seperti  minyak,  gas dan  batu  bara  jumlahnya  terbatas,  sedangkan pembangunan gedung-gedung semakin bertambah dan  penggunan  peralatan listrik semakin  banyak sehingga membutuhkan energi yang besar. Hal ini berdampak  terhadap  kenaikan  biaya  listrik. Adapun langkah utama yang dapat dilakukan oleh pengguna  adalah  menanggulangi  peningkatan biaya  energi  dengan  mengefisienkan  pemakaian perangkat  listrik. Oleh  karena  itu  diperlukan sebuah sistem monitoring yang dapat memberikan informasi  pemakaian  energi dan  kondisi  ruangan sehingga  permasalahan  yang  muncul  dapat dikontrol dengan baik.
Smart  Building menjadi  teknologi  pilihan yang  mampu  mensimulasikan  kondisi  nyata menjadi terkomputerisasi sehingga mempermudah
dalam  manajemen  ataupun  monitoring  suatu keadaan  pada  sebuah  gedung  yang  memiliki banyak ruang. Physical computing adalah sebuah konsep untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan  yang sifat alaminya adalah analog dengan dunia digital.
Dalam  operasional  suatu  gedung,  tiga  hal yang  harus  diperhatikan,  yaitu penghematan energi, kenyamanan penghuni dan level keamanan. Building  Automatin  System (BAS) adalah  sebuah solusi untuk mengatur, mengontrol dan  mengotomatisasi perlengkapan  dan fungsi dari  suatu  gedung. Dengan  teknologi Building Automation  System  (BAS) akan  memberikan banyak  keuntungan  berbagai  pihak,  salah  satunya monitoring  terpusat  dan  informasi  dapat  diakses dengan jaringan yang luas dengan data real-time. Penelitian  ini  bertujuan  merancang  sistem monitoring berbasis web untuk memantau kondisi
beberapa  ruangan  dengan  memanfaatkan jaringan  LAN. Permasalahan  dibatasi  pada perancangan  web  dan  menampilkan  nilai  dari suhu,  kelambaban  dan  kadar  asap  pada  3  ruang Labor  Teknik  Informatika  Institut  Teknologi Padang. Hardware  yang  digunakan  adalah Arduino  Uno,  Ethernet  Shield,  sensor  DHT11 (temperatur  dan  kelembaban)  dan  sensor  MQ-9 (gas analog). Sedangkan software yang digunakan adalah  Arduino  versi  1.0.5 untuk  pemograman mikrokontroler  Arduino  Uno  dan XAMPP  yang berisi modul Apache, PHP dan Mysql .

## 2. Metodologi Penelitian
Adapun alur kerja dari penelitian ini dapat dijelaskan pada beberapa bagian berikut ini :
1) Pengumpulan data, yaitu studi kepustakaan
2) Analisa masalah, yaitu membandingkan beberapa  kasus yang  pernah  ada  dengan menyimpulkan permasalahan yang muncul dan menyelesaikannya pada penelitian ini.
3) Perancangan,  untuk  penelitian  kali  ini  terdiri atas  2  tahap,  yaitu merangkai  alat yang  akan dijadikan  sebagai  alat  pendeteksi  nilai  suhu, kelembaban  dan  kadar  asap.  Kemudian merancang  sistem  monitoring  sebagai user interface yang berbasis web unutk menampilkan  data-data  yang  tersimpan  di database  yang  telah  dikirim  oleh  perangkat keras.
4) Implementasi,  aplikasi  ini  dibangun  untuk dijalankan pada jaringan LAN dengan membandingkan  3  ruangan  sekaligus,  dimana untuk  alat  atau  perangkat  keras  sudah  diset berdasarkan  IP  address  sehingga  dapat  dibaca oleh web server.
5) Pengujian,  merupakan  tahap  akhir  yang dilakukan  untuk  menguji  sistem yang  sudah dirancang,  dimana  pada  penelitian  ini  aplikasi dijalankan  dengan  memanfaatkan  jaringan LAN,  menggunakan  sebuah  PC  dan  3 rangkaian alat  yang diletakkan  masing-masing 1 alat pada 3 ruangan yang berbeda.

## 3. Pembahasan

## 3.1 Perangkat Keras
Pada penelitian ini peralatan yang dibutuhkan terdiri dari :
1) Arduino uno
Arduino  adalah  kontroler single-board yang bersifat open-source, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik digital dalam berbagai  bidang. Arduino  adalah  kit  elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di  dalamnya  terdapat  komponen  utama  yaitu sebuah  chip  mikrokontroler  dengan  jenis  AVR dari perusahaan Atmel.

## Gambar 1. Board Arduino Uno
Gambar  1 memperlihatkan  board  Arduino Uno dengan konfigurasi sebagai berikut : a. Mikrokontroler ATmega 328.
b. Beroperasi pada tegangan 5 volt.
c. Tegangan input (rekomendasi) 7 - 12 V.
d. Batas tegangan input 6 - 20V;
e. Pin  digital input/output 14  (6  mendukung output PWM).
f. Pin analog 6.
g. Arus pin per input/output 40 mA.
h. Arus untuk pin 3.3V adalah 50mA.
i. Flash memory  32  KB  (ATmega  328)  yang mana 2 KB digunakan oleh bootloader.
j. SRAM 2 KB (ATmega 328).
k. EEPROM 1 KB (ATmega 328).
l. Kecepatan clock 16 Mhz
2) Ethernet shield Ethernet  shield  merupakan  NIC  (Network
Interface  Card)  bagi  arduino  sehingga  data  data dikirim  atau  diterima  dari  jaringan  komputer. Pengembang  shield  ini  menyediakan  library sehingga memudahkan programmer untuk membuat aplikasi real-time monitoring.

## Gambar 2.Board Ethernet Shield
Gambar  2  memperlihatkan board  Ethernet shield. Komunikasi antara chip prosessor di board Arduino  Uni  (master)  dengan  prosessor  di  board ethernet (slave) berupa bus  SPI (Serial Peripheral Interface).  Empat  sinyal  SPI  adalah Master  In Slave Out (MISO), Master Out Serial In (MOSI), Serial  Clock (SCLK)  dan Chip  Select (CS).  Pada master  dan  slave  terdapat  register serial  shift yang mengirimkan byte melalui sinyal MOSI (master →  slave)  dan  MISO  (slave  → master).
3) Sensor DHT11
Sensor DHT11  merupakan  sensor  digital yang  dapat  mendeteksi  suhu  dan  kelembaban suatu ruangan.

## Gambar 3. Sensor DHT11
Gambar  3  merupakan Sensor  DHT11 terdiri dari  elemen polimer  kapasitif yang  didalamnya terdapat  memori  kalibrasi  yang  digunakan  untuk menyimpan  koefisien  kalibrasi  hasil  pengukuran sensor.  Data yang  dihasilkan berupa digital  logic yang  diakses  secara  serial dengan kisaran pengukuran  dari  20-90  %  RH  dan  0 – 50  derajat celcius.
4) Sensor MQ-9
MQ-9 merupakan  gas  analog yang  dapat mendeteksi  karbon  monooksida,  metana  dan LPG. Sensor ini juga dapat mendeteksi gas yang berbeda  yang  terdiri  dari  CO  dan gas combustible sehingga dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi.

## Gambar 4. Sensor MQ-9
Gambar 4  merupakan  gas  MQ-9  dengan range  pengukuran 10 – 1000  ppm  untuk karbon monoksida dan 100 – 10000 ppm  untuk combustible gas

## 3.2 Perancangan Sistem
Rangkaian  yang  terdiri  dari  arduino  uno, Ethernet  shield,  sensor  DHT11  dan  sensor  MQ-9 dihubungkan  untuk  menangkap  data  suhu, kelembaban  dan  asap.  Sebagai  user  interface  nya dirancang sebuah sistem monitoring berbasis web yang  menampilkan data secara real time. Adapun perangkat  lunak  yang  dibutuhkan  adalah  sebagai berikut :
a. Sistem operasi windows 7
b. XAMPP
c. Arduino 1.0.5
d. Adobe Dreamweaver CC 13.0
Koneksi  antar  perangkat  membutuhkan  5  pin digital  I/O  dan  1  pin  analog  input.  Dimana  untuk koneksi  perangkat  I/O  dengan  mikrokontroler
Arduino pada  Ethernet  shield  menggunakan  pin 10,11,12,13 (CS,MOSI,MISO,SCLK), sensor DHT11 pin 2 single bus dan sensor MQ-9 pin A0 analog.  Untuk  kemudahan  dalam  pemrograman arduino maka dibutuhkan Library, pada penelitian ini Library yang  digunakan  adlah  SPI,  Ethernet dan DHT11 (*.h).
Adapun urutan  kerja  dari  sistem  ini untuk akusisi  data yang dimulai  dari  sensor  sampai pengiriman data ke server di jaringan LAN adalah sebagai berikut :
a. Konfigurasi alamat IP ethernet shield :
 Room 1 : 192.168.1.2
 Room 2 : 192.168.1.3
 Room 3 : 192.168.1.4 b. Konfigurasi alamat IP server:
192.168.1.4
c. Membaca  nilai  temperatur  dari  DHT11 melalui komunikasi single-bus.
d. Membaca  kadar  asap  yang  terdeteksi dengan  nilai  analog  A0  dan diubah  ke bentuk status baik atau bahaya.
e. Mengirimkan data  hasil  pengukuran  ke ethernet shield melalui komunikasi SPI.
f. Ethernet shield  mengirimkan  data  ke LAN.
g. Data ditampilkan pada web dalam bantuk grafik dan nilai yang real time.

## 3.3 Pengujian
Sensor adalah  sebuah  alat  yang mampu merubah  besaran  fisik  seperti  gaya,  kecepatan perputaran dan penerangan menjadi besaran listrik yang sebanding, disebut juga  alat elektronik  yang bisa  mengubah  fenomena  alam  sekitar  menjadi sinyal elektronik. Sensor dapat digunakan sebagai sumber input bagi  keseluruhan  sistem.  Dengen menggunakan  protokol TCP/IP (Transmission Control  Protocol / Internet  Protocol )  dapat dilakukan proses  pertukaran data  dari  satu komputer  ke  komputer  lain.  Protokol  ini  tidak dapat berdiri sendiri karena merupakan kumpulan protokol  (protocol  suite).  IP  menyediakan  alamat setiap  komputer  yang  terhubung  ke jaringan  dan menyediakan rute pengiriman data dari sumber ke tujuan.  TCP  memberi  layanan  pengiriman  data yang  handal  antar  dua  dimana  komputer  yang berkomunikasi saling mengetahui status mereka di jaringan. Ini  berarti  koneksi  TCP  harus terbentuk sebelum client meminta layanan ke server.  HTTP  adalah  sebuah  protokol permintaan  dan  respons  di  application  layer yang  berjalan  diatas  TCP  dan  biasanya  pada port 80.
Untuk  pengujian  sistem  ini  yang  pertama dilakukan  adalah  meletakkan  masing-masing perangkat  ke  3  ruangan  yang  berbeda,  dalam penelitian  ini  perangkat  di  beri  inisial  ch  1,  ch2 dan ch 3.

## Gambar 5. Inisial Perangkat
Pada  gambar  5  ditampilkan  inisial  dari masing-masing  perangkat  dengan  menggunakan angka  1  untuk  ruangan  1  yang  sudah  ditanamkan program dengan pengenal ch1 untuk IP 192.168.1.2,  angka  2  untuk  ruangan  2  dengan pengenal  ch2  dan  IP  192.168.1.3  serta  angka  3 untuk ruangan 3 dengan ch 3 dan IP 192.168.1.4. Adapun  pemasangan  alat  pada  masing-masing ruangan  dapat  dilihat  pada  gambar  6,  7  dan  8 sebagai berikut :

## Gambar 6. Perangkat untuk Ruangan 1
Gambar 7. Perangkat untuk Ruangan 2

## Gambar 8. Perangkat untuk Ruangan 3
Monitoring  dilakukan  pada  PC  yang  juga sudah  terkoneksi  ke  jaringan  LAN.  Untuk  hak akses  dapat  digunakan  sistem  login,  untuk kemanan  data  maka  password  yang  tersimpan pada  database  sudah  di encrypt menggunakan SHA 1.

## Gambar 9. Form Login
Setelah  login,  maka  user  dapat  melihat kondisi  dari  ketiga  ruangan. Agar  monitoring dapat untuk 3 ruangan sekaliguas, line pada grafik dibedakan  menjadi  3  warna  :  orange  untuk  room 1, biru untuk room 2 dan merah untuk room 3.

## Gambar 10. Grafik Real Monitoring
Setelah  semua  perangkat  terkoneksi  ke jaringan  maka  grafik  akan  bergerak  sesuai pergerakan  waktu,  dimana  dalam  sistem  ini dihitung  per  detik.  Maka  dapat  dilihat  pada gambar 10 untuk  suhu ruangan nilai dari  masing- masing  ruangan hampir sama dengan kisaran  20- 40  derjat  Celcius.  Untuk  membuktikan  apakah
sistem bisa mendeteksi adanya asap, maka dilakukan eksperimen dengan  membakar  sobekan kertas di ruangan 1 dan kemudian api dipadamkan sehingga  muncul  asap. Untuk  hasilnya  dapat dilihat pada gambar 10 grafik sebelah kanan yaitu grafik  asap  menunjukkan  pergerakan  kenaikan nilai  mencapai  296  dengan  line  berwarna  orange, ini menunjukkan bahwa ruangan 1 terdeteksi asap sehingga status ruangan dalam keadaan bahaya.
Berikut  potongan  pembacaan  data  dari sistem yang  muncul  pada  log  dan  ditampilkan pada grafik.
192.168.1.2Array ( [gas_smoke] => 296.0 [temperature] => 31.0 [humidity] => 34.0 [ch] => 1 ) insert into `data` (`id`, `channel`, `datetime`, `temperature`, `humidity`, `gas_smoke`) values (null, '1', '2014-09-19 10:26:09', '31.0', '34.0', '296.0') 192.168.1.2Array ( [gas_smoke] => 0.0 [temperature] => 31.0 [humidity] => 57.0 [ch] => 2 ) insert into `data` (`id`, `channel`, `datetime`, `temperature`, `humidity`, `gas_smoke`) values (null, '2', '2014-09-19 10:26:09', '31.0', '57.0', '0.0')
192.168.1.2Array ( [gas_smoke] => 0.0
[temperature] => 31.0
[humidity] => 49.0 [ch] => 3 ) insert into `data` (`id`, `channel`, `datetime`, `temperature`, `humidity`, `gas_smoke`) values (null, '3', '2014-09-19 10:26:10', '31.0', '49.0', '0.0')
Semua  data  yang  ditangkap  oleh  sensor akan  tersimpan  di  dalam  database.  Ketika  data dibutuhan kembali sebagai laporan hasil monitoring dapat dipilih berdasarkan ruangan dan waktu.  Untuk  range  waktu  akan  ditampilkan  data yang  konstan  atau  angka  yang  paling  dominan. Perbedaan  masing-masing  ruangan  dapat  dilihat pada gambar 11, 12 dan 13.
Gambar 11. Cek Data Pada Ruangan 1
Gambar 12. Cek Data Pada Ruangan 2

## Gambar 13. Cek Data Pada Ruangan 3
Disaat  dilakukan  pengujian  ini  suhu  real ruangan  yang  di  set  pada  AC  adalah  30  ºC. Keakuratan data sangat di pengaruhi oleh aktifitas dalam  ruangan,  kondisi  cuaca  dari  luar,  jarak sensor  terhadap  arah  tekanan  udara AC  (Air Conditioner) dan koneksi jaringan LAN. Beberapa  kali ditemukan  data  yang tidak menampilkan line  pada  grafik,  ini  menunjukkan bahwa pada saat itu koneksi jaringan terputus.

## Gambar 14. Koneksi Terputus
Gambar  14  menampilkan  beberapa  kali terputusnya  koneksi  jaringan  selama  proses monitoring dilakukan.
4. Kesimpulan dan Saran Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan  dapat  disimpulkan  bahwa sistem monitoring  ini  sangat  membantu  untuk  menekan pemborosan  biaya  pemakaian  energy  listrik, seperti AC yang merupakan salah satu beban yang mengkonsumsi  energy  listrik  terbanyak  saat  ini. Dengan  sistem  monitoring  online  ini,  dapat
dimonitoring  kapan  AC  diperlukan  dan  kapan harus  dimatikan,  sedangkan  dari  segi  kemanan dapat  diketahui  kapan  ruangan  dalam  kondisi aman dan kapan berbahaya.
Penelitian  berikutnya  dapat  dilanjutkan dengan  menembahkan  sensor  arus,  dan  analisa terhadap jaringan yang digunakan.

## Daftar Pustaka
Abdul  Kadir,  “ Panduan  Praktis  Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler Dan Pemrogramannya  Menggunakan  Arduino” , Yogyakarta, Penerbit Andi, 2013
Bimo Ananto Pamungkas, Adian Fatchur Rochim,
Eko Didik Widianto, “ Perancangan Jaringan Sensor Terdistribusi Untuk Pengaturan Suhu, Kelembaban, dan Intensitas  C ahaya”, Semarang,  Universitas
Diponegoro, Program Studi Sistem Komputer, 2008.
Mahendran.  N,  Geo  Joe  Mathai,  Veenesh.  M.  U,
“ Mutiple Sensor Feeding Supported Building
Automation  System  Using  Arduino  Platform With Exposure of 802.15.4 Functionalities”, di  International  Journal  of  Engeneering Trends  and  Technology,  ISSN:  2231-5381, Volume 4 Issue 2, Halaman 77-80, 2013.
Muhammad  Tirta  Mulia,  “ Building  Automation System”, di  Proceeding Joint  Research Seminar Faculty  Engineering  Of  Shizuoka University With Informatics  Engineering  Of Pasundan University, Halaman 52-70, 2010 Partha  Pratim  Ray,  Rebikal  Rai,  “ Validation  of Range  Resistance  of  Sensor  Trough  Sensor Data  Acquisition  Using  Simplot  :  A  Case
Study”, di International Journal of Advanced Reserch  in  Computer  Science  and  Software
Engineering,  ISSN  :  2277  128X,  Volume  4 Issue 4. Halaman 1251-1255, 2014.
S.Sethi,
“Creating a quality building environtment  with  a  building  automation system”, di Energy Engineering Journal, Vol 98, No 1, halaman 6-22, 2000 Thierry  Rahman  Aziz,  Arief  Andy  Soebroto  ST,
M.Kom,  Sabriansyah  Rizqika  Akbar  ST,
M.Eng,  “ Relay  Protocol  Jaringan  Sensor Nirkabel  Pada  Jaringan  Lokal”, Malang, Universitas Brawijaya, Program Studi Informatika,  Program  Teknologi  Informasi dan Ilmu Komputer.
Z.  Jiang  ,  J.  Xia,  dan  Y.  Jiang, “An  information sharing  building  automation  system”, di Proc.  Intelligent  Building  International,  No 1, halaman 195-208, 2009.
Zaini, Roni Putra, “ Perancangan Sistem Monitoring    Konsumsi  Energi  Listrik  di Universitas  Andalas”, di Prosiding  Seminar Forum  Pendidikan  Tinggi  Teknik  Elektro Indonesia,    ISBN:  978-602-9056-70-9, Bandung, ITB, 2014 www.famosastudio.com :  Arduino  Uno,  Ethernet Shield,  Sensor  DHT11,  Sensor  MQ-9,  2014