## Sistem Pemantauan Dapur Menggunakan Teknologi Hybrid WiFi - Visible Light Communication
Denny Darlis 1 , Aris Hartaman 2 , Afifah Shafira 2
1,2,3 D3 Teknologi Telekomunikasi, Fakultas Ilmu Terapan, Universitas Telkom, Bandung, Indonesia dennydarlis@telkomuniversity.ac.id
Diterima 14 Juni 2021 Disetujui 25 Juni 2021
Abstract—  Visible  Light  Communication  (VLC)  is  a technology  that  allows  the  sending  of  data  information through  visible  light  that  will  be  received  as  a  piece  of information.  In  its  implementation,  a  sensor  can  send information  data  using  VLC  in  this  technological  era. One  model  of  data  transmission  that  is  widely  used  in life  is  to  use  radio  frequency  or  better  known  as wireless.In  this  research,  a  transmitter  and  receiver  of data  is  realized  through  the  transmission  of  light,  this device  consists  of  a  lamp  as  an  electrical  converter  to light, a photodioda as a converter of light to electric, and receiving  data.  Through  the  realization  of  this  tool  we can know that the transmission of data through light can occur can be used to transmit data. Data transmitted in this  study  is  the  result  of  three  sensor  data  namely temperature  sensors,  gas  sensors,  and  fire  detection sensors  on  the  transmitter  and  on  the  receiver  used firebase  to  monitor  data.  From  the  test  results  produce parameter  values  such  as  distance  with  a  maximum distance  of  the  data  is  accepted  either  45cm,  50cm  of data  is  damaged  and  55cm  of  data  is  not  accepted,  the variations  in  angles  and  distances  show  that  at  a distance  of  10cm  it  can  receive  data  well  from an angle of 0ᵒ to an angle of 35ᵒ, a distance of 35cm and 40 cm at an  angle  of  10ᵒ  the  received  data  is  damaged  and  at  a distance  of  45cm and  50cm at a  5ᵒ angle  cannot  receive data  and  as  well  as  the  sending  speed  parameters obtained  at  a  baudrate  of  2400  bps,  4800  bps  and  9600 bps the data sent can be received well.
Index  Terms—  Kitchen;  Gas  Sensors;  Visible  Light Communication; Wi-Fi

## I. P ENDAHULUAN
Saat  ini  kebakaran  rumah  menjadi  suatu  ancaman bagi keselamatan manusia, harta benda yang berakibat fatal.  Kebakaran  secara  umum  dipahami  sebagai kejadian  yang  disebabkan  oleh  segitiga  api,  yakni terdapatnya  bahan  bakar,  oksigen  dan  api  itu  sendiri. Salah  satu  penyebab  dari  kebakaran  di  rumah  berasal dari dapur rumah tangga yang menggunakan gas elpiji sebagai  bahan  bakar  utama  untuk  memasak  dan pemanas  air  [1][2].  Kesalahan  yang  sering  terjadi adalah  kebocoran  gas  elpiji  yang  meluas  dengan sangat  cepat  sehingga  sulit  untuk  ditanggulangi.  Hal ini  dapat  memicu  terjadi  kebakaran  bahkan  sebelum sempat  disadari  oleh  pemilik  rumah.  Kadang
masyarakat  baru  menyadari  jika  sedang  terjadi kebakaran pada saat api mulai meluas dan menyebar
Perkembangan  telekomunikasi  saat  ini  telah berkembang pesat Teknologi pengiriman  data  melalui cahaya  tampak  menjadi  salah  satu  solusi  untuk komunikasi  tanpa  kabel  ( wireless )  saat  ini. Visible Light  Communication adalah sistem komunikasi yang menggunakan  spektrum  cahaya  tampak  tak  terpandu sebagai  media  transmisinya  [6][7].  Teknologi  ini masih  belum  banyak  diterapkan  saat  ini.  Sistem pemantauan dapur merupakan penerapan sistem sensor yang diletakkan di area dapur dan dapat terhubung ke perangkat komunikasi sehingga dapat digunakan untuk memantau  kondisi  tertentu  yang  terjadi  di  dapur. Adapun  teknologi Hybrid VLC  adalah  penggabungan dua  sistem  teknologi  antara  teknologi Visible  Light Communication dengan  teknologi  RF  yang  bersinergi dalam pengiriman data dua arah.
Terdapat beberapa penelitian yang telah membahas tentang Visible Light Communication sebagai referensi, diantaranya adalah penelitian Pratama Luthfi K    yang  membahas  tentang  sensor  –  sensor  yang terintegrasi dengan perangkat didalam rumah menggunakan  sistem  Hybrid  berbasis Visible  Light Communication dan  modul  NRF24L01  [3]  dalam pemantauan kondisi rumah secara umum[4]. Penelitian Muhammad Hidayat Abibi  yaitu sistem alat pemancar dan penerima audio melalui cahaya tampak yang  diterapkan  untuk  pengiriman  audio  [5]. Berdasarkan beberapa penelitian  tersebut dan  Sebagai salah  satu  upaya  untuk  mengurangi  permasalahan kebakaran  di  area  dapur,  maka  pada  penelitian  ini dilakukan  perancangan  dan  implementasi  sistem pemantauan  dapur  menggunakan  teknologi  hybrid Visible Light Communication dan WiFi.
II. D ASAR T EORI

## A. Blok diagram Sistem
Seperti yang telah dijelaskan pada gambar 1 sistem ini  terdiri  dari  beberapa  komponen  yang  disatukan atau  dihubungkan  satu  sama  lain  menjadi  perangkat pengirim  (Tx)  dan  penerima  (Rx).  Pada  gambar  1 dijelaskan  tentang input dan output data  yang  terjadi

## ISSN 2355-3286
didalam  sistem. Input data  berupa  terdeteksinya    api, gas  dan  peningkatan  suhu  di  area  dapur  oleh  sensor- sensor  yang  kemudian  dikirimkan  oleh  sistem pengirim melalui lampu penerangan di area lainnya ke sistem  penerima  cahaya  untuk  berikutnya  dikirim  ke database  melalui  WiFi  dan  ditampilkan  dalam  bentuk notifikasi  dalam  suatu  aplikasi.  Kemudian  jika  ada nilai  sensor  yang  berada  di  luar  ambang  batas,  maka akan  dikirimkan  perintah  untuk  menyalakan  aktuator berupa exhaust fan untuk menyedot keluar udara atau asap  yang  mungkin  muncul  di  area  dapur  hingga temperaturnya turun.
Gambar 1. Blok diagram sistem

## B. Diagram Alir sistem
Tahapan  perancangan  sistem  pengiriman  data sensor ini dilakukan dengan menggunakan mikrokontroler  sebagai  modulator On-Off  Keying . Terdapat  beberapa  tahapan  yang  dilakukan  dalam perancangan  sistem  ini  seperti  diperlihatkan  pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram alir sistem
1) Inisiasi  sensor  dan  mikrokontroller  adalah  suatu proses ketika pertama kali alat    dinyalakan dan komponen-komponen  tersebut  bekerja  dengan ketetapan  nilai  untuk  sensor  MQ-5  mendeteksi kandungan  gas  >  1500  ppm,  sensor  suhu mendeteksi  >  35  ᵒC  dan  sensor  api  tidak mendeteksi adanya api.
2) Proses  scanning  sensor  adalah  ketika  sensor mulai  mendeteksi  atau  memantau  suatu  keadaan di area dapur. Sensor tersebut diantaranya adalah sensor  suhu  untuk  mengetahui  keadaan  suhu didapur,  sensor  Gas  untuk  mengetahui  ada  atau tidaknya  kemungkinan  kebocoran  gas,  sensor deteksi  api  untuk  mengetahui  kemungkinan untuk adanya api.
3) Ketika  sensor  berhasil  mendeteksi  keadaan  di ruangan  maka  data  hasil  pembacaan  sensornya akan  dikirimkan  ke  lampu  penerangan  melalui port Serial  mikrokontroler  dalam  durasi  waktu tertentu.  Sedangkan  ketika  sensor  tidak  berhasil mendeteksi  maka  sensor  akan  terus  melakukan proses  scanning  dengan  tetap  mempertahankan lampu penerangan tetap menyala.
4) Data yang dikirimkan melalui lampu penerangan kemudian  diterima  oleh  perangkat  penerima dimulai dari sensor cahaya-ke-tegangan
TSL250R  yang  akan  mengubah  cahaya  menjadi tegangan  dalam  representasi  data  biner  dengan format serial UART. Berikutnya data dikirimkan melalui  jaringan  Wifi  menggunakan  modul esp8266  Wemos  D1  mini  ke database dan dideteksi  apakah  adanya  bahaya  dan  jika  ada bahaya exhaust dan buzzer menyala  dan  akan ditampilkan melalui Google Firebase.

## III. D ESAIN DAN I MPLEMENTASI

## A. Skenario Implementasi
Pada  model  penerapan  perangkat,  digambarkan dengan implementasi sesuai rencana yang diharapkan untuk  sistem  yang  akan  dibuat  agar  tercapai penggunaan sistem yang telah dirancang apabila akan diterapkan pada suatu ruangan dengan perangkat yang menggunakan sistem tersebut seperti pada Gambar 3.
Gambar 3 Model Penerapan Sistem
Gambar 4 Diagram pengkabelan sistem pengirim VLC
Gambar 5 Diagram pengkabelan sistem penerima Hybrid
Wifi-VLC
Gambar  4  dan  5  menampilkan  diagram  pengkabelan komponen  yang  digunakan  di  sistem  pengirim  dan penerima Hybrid Wifi- VLC untuk sistem pemantauan dapur. Pada sisstem pengirim, sensor gas MQ-6, sensor api, dan sensor suhu  dht11 dihubungkan  dengan  mikrokontroler  pada  papan pengembangan  Arduino  Uno  untuk  pembacaan kondisi  di  area  dapur.  Kemudian  nilainya  akan dikirimkan  dalam  format  serial  UART  ke  modul MOSFET  IRF520  untuk  memodulasi  intensitas cahaya  lampu  penerangan  LED  20W.  Di  sisi penerima  seperti  ditunjukkan  pada  gambar  5,  cahaya yang diterima akan diubah menjadi pulsa listrik dalam format  serial  UART  untuk  diterjemahkan  menjadi data  pembacaan  sensor  dan  dikirimkan  ke  database Google Firebase melalui modul wifi Wemos D1 mini. Pada  modul  yang  terintegrasi  dengan  mikrokontroler esp8266  ini,  nilai  yang  melebihi  batas  ambang  yang ditentukan akan memberikan notifikasi apabila terjadi peningkatan suhu, terdeteksinya api dan terdeteksinya kadar  gas  di  udara  yang  berlebihan  di  area  dapur. Selanjutnya batas ambang ini juga digunakan sebagai pemicu  untuk  mengaktifkan exhaust  fan yang  akan menghisap  udara  di  area  dapur  ke  luar.  Semua notifikasi  dan  aktivitas exhaust  fan tersebut  akan terpantau di database  sehingga perintah pengendalian dapat ditentukan secara otomatis.

## B. Skema Pengujian Alat
Pengujian  ini  bertujuan  untuk  pengambilan  data dan menganalisa data  tersebut  pada  sistem yang  telah dirancang  dan  digunakan.  Penelitian  ini  berlandaskan pada beberapa parameter pengiriman data menggunakan  sistem  VLC  berdasarkan  jarak,  sudut dan baudrate .
Pengukuran  data  nilai  sensor  menggunakan mikrokontroler  untuk  melihat  kecepatan  transfer  data sensor  yang  terdiri  dari  sensor  gas,  sensor  api  dan sensor  suhu  pada  port  serial  menggunakan  osiloskop. Pada pengukuran ini dilakukan percobaan pengirirman data pada baudrate UART 9600bps, dan 230400bps.
Hasil  dari  percobaan  tersebut  didapatkan  bahwa dengan kecepatan yang telah disebutkan diatas bahwa nilai ketiga sensor masih dapat diterima pada baudrate 230400 seperti ditunjukkan pada gambar 6.
Gambar 6  Hasil Pengukuran Data Nilai Sensor pada Transmitter Menggunakan Osiloskop pada  pengukuran Baudrate 9600bps dan 230400bps
C. Pengujian Jarak Terima Data Pada Receiver skema  pengujian  jarak  data  yang  diterima  oleh receiver  menggunakan  sensor  tegangan-ke-cahaya TSL250R.  Pengukuran  intensitas  cahaya  dalam kondisi  terang  diukur  menggunakan  Aplikasi  Lux Meter.  Hasil  pengujian  jarak  yang  diterima  pada saat  kondisi  terang  dapat  di  lihat  pada  grafik    di gambar 7 dan 8.
Pada  pengujian  ini  dilakukan  11  kali  perulangan uji  coba  dengan  variasi  jarak  yaitu  pada  5cm  – 55cm. Hasil uji coba yakni pada jarak 5cm – 45 cm pengiriman  diterima  dengan  baik.  Pada  jarak  50 cm data yang diterima rusak atau  tidak  sempurna. Pada jarak 55 cm data tidak dapat diterima.
Gambar 7 Hasil Pengujian jarak terima data dalam kondisi terang
Gambar 8 Hasil Pengujian jarak terima data dalam kondisi gelap

## D. Pengujian Jarak Terima Data Berdasarkan Sudut
Gambar 9 Ilustrasi Pengujian Jarak Terima Berdasarkan Sudut
Gambar  9  merupakan  letak  posisi  pengirim  dan penerima  dengan  variabel  d  adalah  jarak  antara transmitter dan receiver, variabel α dan β adalah sudut penerima  dan  pengirim,  dalam  mengetahui  besarnya sudut  digunakan  busur  sudut  untuk  mempermudah dalam pengujian yang diletakkan dilantai. Transmitter akan  akan  bergeser  setiap  5°  dari  posisi  sebelumnya hingga  pada  sudut  maksimal  45°  dan  jarak  antar pengirim  dan  penerima  juga  diperlebar  hingga  pada jarak 30cm seperti pada gambar 9 pengujian dilakukan untuk  mengetahui  maksimal  sudut  penerima  receiver dapat  menerima  data  yang  sesuai  dengan  data  yang dikirim  oleh  transmitter.  Pengujian  dilakukan  pada ruangan  dengan  intensitas  pencahayaan  lampu  2  lux saat kondisi gelap dan 12 lux pada saat kondisi terang.
Pada  pengujian  sudut  ini  telah  dilakukan pengukuran  sebanyak  3  kali  dengan  rentang  variasi jarak  10cm  ,  20cm  dan  30cm  untuk  mengetahui  pada sudut  berapa  data  dapat  diterima  dengan  baik  oleh photodetector  dan  batas  maksimal  sudut  yang  masih dapat diterima, dan berikut ini adalah hasil pengukuran pengiriman data berdasarkan jarak 10cm hingga 30cm dengan  variasi  sudut  5°,10°,15°,20°,25°,30°,35°  ,40° dan 45° .

## E. Pengujian Jarak Terima Data Berdasarkan Sudut
Pengujian  berdasarkan baudrate didapatkan  bahwa pada baudrate 2400bps,4800bps  dan  9600bps,  data berhasil  dikirim  dengan  baik  sampai  dengan  jarak maksimal  pengukuran  sejauh  55cm  seperti  yang ditunjukkan  pada  gambar  10.  Data  yang  berhasil diterima yang ditunjukan menggunakan aplikasi serial monitor di penerima.
Gambar 10 Grafik pengujian baudrate kondisi terang dan gelap

## F. Pengiriman data ke Google Firebase
Pengujian  pengiriman  data  menggunakan  modul  wifi esp8266  ke  database  Google  Firebase  ditunjukkan pada  gambar  11.  Data  yang  berhasil  diterima ditunjukan  menggunakan  aplikasi  berbasis  web.  Dari keseluruhan  pengujian,  data  berhasil  dikirimkan  ke database  dalam  durasi  pengiriman  setiap  10  detik pada kondisi link VLC Line-of-Sight .
Gambar 11 Contoh hasil monitoring pada Firebase

## IV. K ESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengujian,  data  yang  diterima menggunakan  sensor  tegangan-ke-cahaya  TSL250R, jarak  maksimum  penerimaan  data  adalah  45  cm dengan presentase keberhasilan 100% sedangkan pada jarak 50cm data yang diterima rusak. Pada jarak 55 cm data  sudah  tidak  diterima  dengan  baik.  Dari  Hasil pengujian  berdasarkan  sudut  dan  jarak  menunjukkan bahwa  pada  jarak  10  cm  data  dapat  diterima  dengan baik  dari  sudut  0ᵒ  sampai  sudut  35ᵒ.  Sedangkan  pada jarak  20cm  data  dapat  diterima  dengan  baik  pada sudut  5ᵒ  dan  10ᵒ  serta  pada  jarak  30cm  data  dapat diterima    pada  sudut  5ᵒ.  Dari  hasil  pengujian pengiriman  data  dengan  berdasarkan baudrate didapatkan  bahwa  pada  kecapatan  pengiriman 2400bps,4800bps,  dan  9600bps  data  terkirim  dengan baik.
Dengan  sistem  hybrid  Wifi-VLC  untuk  sistem pemantauan  dapur  ini  dapat    ditunjukkan  bahwa pengguna  diberikan  kemudahan  untuk  memantau kondisi  dapurnya  terkait  keamanan  terhadap  bahaya kebakaran.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  yang  sebesar- besarnya  kepada  Program  Studi  D3  Teknologi
Telekomunikasi,  Fakultas  Ilmu  Terapan,  Universitas Telkom,  Bandung  atas  dukungannya  pada  penelitian ini.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Dana,  M.  M.,  2018.  Rancang  Bangun  Sistem  Deteksi  Titik Kebakaran  Dengan  Metode  Naive  Bayes  Menggunakan Sensor  Suhu  Dan  Sensor  Api  Berbasis  Arduino.  Jurnal Pengembangan  Teknologi  Informasi  Dan  Ilmu  Komputer, Volume Vol. 2, No. 9, Pp. 3384-3390.
[2] Sasmoko,  Dani;  Mahendra,  Arie(2017),Rancang  Bangun Sistem Pendeteksi Kebakaran Berbasis IOT dan Sms Gateway Menggunakan  Arduino,  Jurnal  SIMETRIS,  vol.8,  No. 2,November 2017,Hal 469-476.
[3] U.  J.  Shobrina,  R.  Primananda,  and  R.  Maulana,  “Analisis Kinerja  Pengiriman  Data  Modul  Transceiver  NRF24l01  , Xbee  dan  Wifi  ESP8266  Pada  Wireless  Sensor  Network,” vol. 2, no. 4, pp. 1510–1517, 2018.
[4] Luthfi  Pratama.K  (2018)  ”  Perancngan  Dan  Implementasi
Sistem  Pengiriman  Data  Sensor  Pada  Smart  Home Menggunakan Teknologi Hybrid Visible Light Communication Dan Modul NRF24L01” [5] M.  (2014)  Hidayat,  “IMPLEMENTASI  SISTEM  MUSIK KAFE MENGGUNAKAN VISIBLE LIGHT COMMMUNICATION (VLC),” no. Vlc, pp. 2–5
[6] D.  H.  Trianggoro,”Perancangan  Dan  Implementasi  Visible Light  Communication  Untuk  Mengirim  Teks,”  Telkom University, Bandung, 2014.
[7] D. Yulian, D. Darlis, S. Aulia, F. I. Terapan, and U. Telkom, “Perancangan  Dan  Imf  plementasi  Perangkat  Visible  Light Communication  Sebagai  Transceiver,”  no.  July  2016,  pp. 196–206, 2015