bab iii perancangan sistem 3.1 desain penelitian
Post on 05-Jun-2022
7 Views
Preview:
TRANSCRIPT
29
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Desain Penelitian
Pada penelitian ini terdapat beberapa tahapan yang akan dilakukan untuk
pengembangan sistem monitoring kebakaran hutan menggunakan metodologi
Wireless Sensor Network. Terdapat beberapa tahapan pada penelitian ini yaitu studi
literatur, pengumpulan dan pengolahan data, perangcangan sistem, implementasi
sistem dan pengujian sistem. Tahapan studi literatur bertujuan untuk mengetahui
referensi teori yang relevan dengan permasalahan penelitian. Tahapan
pengumpulan dan pengolahan data yaitu mencari dan memperoleh data yang akan
dibutuhkan untuk diolah untuk keperluan sistem. Tahapan perancangan sistem yaitu
skema dari sistem yang akan diterapakan sesuai dengan kebutuhan dan tujuan
sistem dan alur kerja dari keseluruhan sistem. Tahapan implementasi sistem yaitu
keseluruhan perancangan sistem akan diimplementasikan dalam satu integrasi
sistem. Tahapan pengujian sistem yaitu memeriksa apakah sistem yang
diimplementasikan atau dikembangkan sudah sesuai dengan harapan dan
mendeteksi adanya ketidakonsistenan antar setiap perangkat atau sistem yang
terintegrasi. Berikut ini merupakan tahapan dari penelitian dapat dilihat pada
Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Alur Penelitian.
30
Berdasarkan Gambar 3.1. dapat diketahui bahwa pada tahapan studi literatur
berfungsi untuk mengumpulkan informasi dan menyusun setiap langkah yang akan
dilakukan pada penelitian. Studi literatur dijadikan sebagai referensi atau acuan
untuk menentukan komponen atauapun metode yang akan digunakan dalam
pengembangan sistem pemantuan kebakaran hutan menggunakan metodologi
wireless sensor network. Literatur bersumber dari jurnal, buku, dan situs web.
Tahap perancangan sistem pada penelitian ini dilakukan berdasarkan acuan literatur
penelitian sebelumnya yang akan dikembangkan pada penelitian ini dengan
membuat beberapa langkah yaitu diagram blok, skematik diagram, diagram sistem
keseluruhan, desain perangkat dan diagram alur routing protocol. Pada tahap
implementasi sistem akan dilakukan beberapa langkah yaitu membuat rangkaian
alat deteksi kebakaran hutan, membuat fitur notifikasi SMS, dan membuat skema
routing protocol. Pada tahapan akhir yang akan dilakukan pada penelitian ini yaitu
pengujian sistem yang akan dilakukan dengan beberapa proses pengujian
menggunakan metode pengujian blackbox yaitu pengujian fungsionalitas dari setiap
perangkat modul yang digunakan.
3.2 Rancangan Sistem
Rancangan sistem pada penelitian ini digambarkan menggunakan diagram blok,
skematik diagram, desain implementasi keseluruhan sistem dan parameter
kebakaran hutan.
1. Diagram Blok
Secara keseluruhan sistem pemantuan kebakaran hutan menggunakan
metodologi wireless sensor network terdiri dari beberapa bagian yaitu alat deteksi
kebakaran hutan dan server. Alat deteksi kebakaran hutan berfungsi sebagai alat
untuk melakukan sensing di kawasan hutan untuk mendapatkan data kondisi suhu
serta mengelola data tersebut dan dikirimkan kepada client atau polisi hutan. Server
merupakan node coordinator yang berfungsi untuk menampilkan data kondisi suhu
di kawasan hutan dari setiap node dan mengirimkan pesan notifikasi SMS apabila
terjadi kebakaran hutan.
31
Gambar 3.2. Diagram Blok.
Kawasan hutan merupakan area atau lingkup dari target penelitian yang
akan diteliti dan dilakukan monitoring kondisi hutan dan adanya kemungkinan
terjadi kebakaran hutan. Polisi hutan merupakan end user atau pengguna dari sistem
yang akan dikembangkan pada penelitian ini. Polisi hutan akan mendapatkan
informasi keadaan didalam hutan yang dapat dilihat pada layar monitor kondisi
temperatur suhu dan mendapatkan notifikasi SMS kebakaran hutan pada ponsel
polisi hutan secara otomatis. Adapun hubungan antara sistem dan pengguna
direpresentasikan kedalam blok diagram yang dapat dilihat pada Gambar 3.2.
2. Skematik Diagram
Skematik diagram adalah konsep desain yang merepresentasikan cara kerja
dari sistem. Pada sistem yang akan dikembangkan terdiri dari node sensor, node
coordinator dan end user. Setiap node sensor dan node coordinator dihubungkan
oleh modul telemetri sebagai media komunikasi antar node dan diakhir node
coordinator menggunakan modul GSM sebagai media komunikasi antara user dan
sistem. Skematik diagram penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.3.
32
Gambar 3.3. Skematik Diagram.
Pada kawasan hutan yang luas sulitnya untuk melakukan pemantauan secara
berkala dan jika terjadinya kebakaran, polisi hutan selama ini mengetahui adanya
kebakaran hutan dari tanda-tanda alam ataupun dari gerak-gerik hewan yang ada
didalam hutan tersebut. Sistem pemantauan kawasan hutan dan kebakaran hutan ini
nantinya akan melakukan sensing dengan peralatan (Node Sensor) yang diletakkan
dibeberapa titik berdasarkan data titik panas yang akan memantau kawasan hutan
dari kebakaran hutan. Apabila node sensor mendeteksi adanya kebakaran hutan
maka akan mengirimkan data kepada alat yang lainya berdasarkan arah routing
yang sudah ditentukan dan berakhir pada node coordinator yang bertugas sebagai
penerima data dan peringatan kondisi dan adanya kebakaran. Perangkat tersebut
33
akan mengirimkan pesan berupa notifikasi SMS peringatan adanya kebakaran hutan
dan menampilkan data temperature di setiap node.
3. Diagram Sistem Node Sensor dan Node Coordinator
Diagram sistem digunakan untuk menjelaskan rancangan sistem monitoring
kebakaran hutan yang akan diwujudkan dalam penelitian ini. Adapun tampilan
diagram sistem dapat dilihat pada Gambar 3.4. dan 3.5. sebagai berikut :
Gambar 3.4. Diagram Sistem Node Sensor.
Gambar 3.5. Diagram Sistem Node Coordinator.
34
Pada Gambar 3.4 merupakan diagram sistem node sensor yang
menggunakan beberapa kompenen yaitu catu daya sebagai penyuplai sumber energi
bagi node sensor, modul LoRa sebagai media komunikasi (transmitter-receiver)
antar node sensor dan node coordinator, sensor DS18b20 sebagai sensor suhu yang
akan membaca dan menerima inputan dari kondisi atau keadaan di hutan dan
mikrokontroler arduino uno. Pada Gambar 3.5 merupakan diagram sistem node
coordinator yang menggunakan beberapa komponen yaitu catu daya, modul LoRa
yang akan akan menerima data dari node sensor, mikrokontroler arduino uno untuk
memproses data dan modul GSM sebagai media komunikasi antara sistem dan user
yang akan menerima notifikasi berupa SMS.
4. Desain Implementasi keseluruhan sistem
Gambar 3.6. Desain Implementasi Keseluruhan Sistem.
Pada Gambar 3.6 merupakan gambaran dari implementasi sistem yang akan
dikembakan pada penelitian ini. Node sensor disebar dibeberapa titik di kawasan
hutan berdasarkan data titik panas yang akan membentuk clustering dan berfungsi
sebagai covered kawasan hutan yang lebih luas dan dapat membantu proses
monitoring. Node coordinator atau server berada di pos penjagaan polisi hutan yang
35
berfungsi untuk meminimalisir delay atau latency yang akan ditimbulkan karena
modul GSM tidak mendapat sinyal dan mengganggu proses monitoring dan
komunikasi antara sistem dan user.
5. Parameter Kebakaran Hutan
Tabel 3.1. Temperatur suhu Jati Agung, Lampung Selatan.
NO Tanggal Waktu Suhu
1 Kamis, 28 Januari 2021 Pukul 7.00 WIB 27O C
Kamis, 28 Januari 2021 Pukul 13.00 WIB 32O C
Kamis, 28 Januari 2021 Pukul 16.00 WIB 31O C
Kamis, 28 Januari 2021 Pukul 22.00 WIB 26O C
2 Jumat, 29 Januari 2021 Pukul 7.00 WIB 23O C
Jumat, 29 Januari 2021 Pukul 13.00 WIB 32O C
Jumat, 29 Januari 2021 Pukul 16.00 WIB 27O C
Jumat, 29 Januari 2021 Pukul 22.00 WIB 24O C
3 Sabtu, 30 Januari 2021 Pukul 7.00 WIB 23O C
Sabtu, 30 Januari 2021 Pukul 13.00 WIB 31O C
Sabtu, 30 Januari 2021 Pukul 16.00 WIB 27O C
Sabtu, 30 Januari 2021 Pukul 22.00 WIB 25O C
Pada Tabel 3.1. merupakan data temperatur suhu di Jati Agung, Lampung
Selatan, Lampung yang diambil dari situs BMKG pada tanggal 28 Januari 2021
sampai dengan 30 Januari 2021. Berdasarkan data tersebut diketahui bahwa suhu
terendah terjadi rata-rata pada pukul 7.00 WIB yaitu 23O C dan suhu tertinggi rata-
rata yaitu 32O C pada pukul 13.00 WIB. Parameter suhu yang digunakan pada
penelitian ini yaitu 35O C yang dimana merupakan suhu yang relatif lebih tinggi
dibandingkan suhu rata-rata yang di Jati Agung, Lampung Selatan, Lampung.
3.2.1 Rancangan Perangkat Keras
Berikut ini merupakan rancangan sistem monitoring kebakaran hutan secara
keseluruhan menggunakan metodologi Wireless Sensor Network (WSN):
36
3.2.1.1 Kebutuhan Perangkat Keras
Dalam penelitian ini membutuhkan beberapa perangkat keras sebagai
komponen yang akan akan mendukung sistem yaitu pada node sensor dan node
coordinator agar dapat bekerja. Adapun kebutuhan perangkat keras tersebut
sebagai berikut.
1. Mikrokontroler
2. Sensor Suhu
3. Modul Telemetri
4. Modul GSM
5. Modul LCD
6. Catu daya
3.2.1.2 Desain Perangkat Keras
Perangkat keras memiliki desain rancangan yang direpresentasikan dalam
bentuk gambar. Adapun beberapa desain rancangan sebagai berikut:
1. Desain Perangkat Keras Node Sensor
Gambar 3.7. Desain Perangkat Keras Node Sensor.
Desain node sensor berbentuk balok dengan ukuran 12.5 cm x 8.5 cm x 5.5
cm. Pada sisi luar node sensor terdapat modul telemetri untuk membantu proses
transmitter-receiver. Mikrokontroler diletakkan pada bagian dalam hard case.
37
Sensor suhu diletakkan pada bagian tepi balok dari node sensor dan akan
melakukan membaca suhu dikawasan hutan. Node sensor akan diletakkan
dibeberap titik dikawasan hutan menggunakan topologi tree untuk meng-cover
kawasan hutan yang lebih luas. Adapun desain perangkat keras node sensor
dapat dilihat pada Gambar 3.7.
2. Desain Perangkat Keras Node Coordinator
Gambar 3.8. Desain Perangkat Keras Node Coordinator.
Desain perangkat keras node coordinator pada bagian luar node
coordinator terdapat modul telemetri yang berfungsi sebagai transmitter-
receiver data yang dikirim oleh node sensor. Data yang diterima akan
diproses oleh mikrokontroler lalu akan teruskan kepada user berupa
notifikasi SMS sebagai monitoring kawasan hutan dari kebakaran hutan.
Desain node coordinator berbentuk balok dengan ukuran 12.5 cm x 8.5 cm
x 5.5 cm. Adapun desain perangkat keras node coordinator dapat dilihat
pada Gambar 3.8.
3.2.2 Rancangan Perangkat Lunak
Rancangan perangkat lunak yang diperlukan untuk mengembangkan sistem
pendeteksi kebakaran hutan antara lain:
1. Kebutuhan Perangkat Lunak
38
Perangkat lunak yang dibutuhkan dalam penelitian dapat dilihat pada
Tabel 3.6.
Tabel 3.2. Kebutuhan Perangkat Lunak.
No Nama Jenis Keterangan
1 Arduino IDE Aplikasi
Pengembang
Untuk mengembangkan
program pada papan
kontrol
2. Flowchart Sistem
Berikut merupakan alur kerja dari sistem yang memuat informasi
bagaimana kondisi yang membuat alat dapat dilihat pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9. Flowchart Sistem.
Pada Gambar 3.9 diketahui bahwa hal yang pertama dilakukan yaitu inisiasi
sensor, setelah itu node sensor akan melakukan pembacaan kondisi dikawasan
hutan disekitar sensor. Node Sensor akan membaca kondisi apakah suhu
disekitar sensor ≥ 35O C, jika suhu ≥ 35O C maka akan mengirim notifikasi
kebakaran hutan dan jika tidak maka node sensor akan mengirim kondisi suhu
disekitar node sensor. Proses selanjutnya yaitu node sensor akan melakukan
proses pengiriman data kepada node coordinator dengan melakukan
pengiriman berdasarkan arah routing table. Jika data diterima maka server
39
menampilkan data pada layar monitor. Jika data tidak diterima maka polisi
hutan akan melakukan pengecekan pada node secara langsung untuk
mengambil tindakan lebih lanjut.
3. Algoritma Routing Protocol
Arsitektur topologi tree lebih kompleks dibandingkan dengan topologi
star. Setiap node masih mempertahankan satu jalur komunikasi untuk gateway,
perbedaannya menggunakan node-node lain dalam mengirimkan data,
namun masih dalam satu jalur tersebut. Pada topologi tree, keputusan dibuat
pada masing-masing node sensor berdasarkan hasil observasi dan keputusan
sensor intermediate.
Gambar 3.10 Topologi Tree WSN.
Pada Gambar 3.10 merupakan rancangan dari topologi jaringan yang akan
diimplementasi yang dimana, routing dilakukan secara statis. Rancangan
topologi yang akan diimplementasikan ada penelitian ini yaitu direct atau
searah yang merupakan bagian pengembangan topologi tree. Apabila sensor 2
dan 5 terputus maka polisi hutan akan melakukan pengecekan langsung dan
perbaikan pada node tersebut. Pengecekan pada node dibutuhkan karena
kondisi hutan yang tidak menentu karena cuaca, kondisi iklim ataupun makhluk
hidup yang dapat mengakibatkan node sensor rusak atau mati. Adapun
flowchart routing protocol dapat dilhat pada Gambar 3.11.
40
Gambar 3.11 FlowChart Routing Protocol.
3.3 Rancangan Pengujian
Pengujian adalah proses uji coba atau pengeksekusian alat secara
keseluruhan untuk menentukan dan mengetahui apakah sistem sesuai dengan tujuan
penelitian. Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan metode
black box, yaitu mengetahui apakah perangkat masukan pada node sensor dan node
coordinator yang terdapat pada sistem sudah bekerja sesuai keinginan penelitian.
3.3.1 Skenario Pengujian
Skenario pengujian yang akan dilakukan pada penelitian ini yaitu pengujian
dilakukan di Kebun Raya ITERA sebagai representasi dari hutan. Pada pengujian
akan menggunakan 3 node untuk menguji sistem deteksi kebakaran hutan. Terdapat
beberapa pengujian yang akan dilakukan yaitu pengujian alat yaitu sensor dan
modul yang digunakan pada penelitian ini yaitu pengujian catu daya, pengujian
sensor suhu, modul GSM Shield dan pengujian sistem secara keseluruhan
3.3.2 Pengujian Fungsionalitas
Pengujian fungsionalitas menggunakan skenario pengujian yang telah diatur sesuai
dengan tujuan dari sistem. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui informasi
41
mengenai banyaknya fungsi yang berjalan dengan baik pada sistem. Rumus
perhitungan fungsionalistas yang digunakan dapat dilihat pada Persamaan 3.1.
𝑋 = 1 −𝑎
𝑏 (3.1)
Dimana : X = fungsionalitas
a = jumlah total fungsi yang tidak valid
b = jumlah seluruh fungsi
1. Pengujian catu daya
Pengujian dilakukan untuk mengetahui daya tahan dari catu daya selama
terhubung dengan node sensor dan node coordinator.
2. Pengujian Sensor suhu
Pengujian dilakukan dengan cara mendekatkan api pada sensor suhu setelah
dihubungkan ke node sensor. Pengukuran yang dilakukan dengan
membandingkan hasil yang didapatkan senso suhu dengan thermometer. Hasil
yang diharapkan yaitu Dapat mendeteksi suhu dikawasan hutan dan
mengirimkan kedalam mikrokontroller secara akurat. Parameter keberhasilan
pada pengujian sensor suhu yaitu apabila tingkat akurasi dari sensor mendekati
termometer dan tidak melebihi ±5O C
3. Pengujian Modul GSM
Pengujian dilakukan setelah menghubungkan modul GSM ke
mikrokontroler dengan melihat lama waktu pengiriman yang dibutuhkan untuk
mengirimkan data. Parameter keberhasilan pengujian modul GSM yaitu
dikatakan berhasil apabila minimal 80 persen dari 5 kali pengujian.
4. Pengujian Sistem Secara Keseluruhan
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah sistem bekerja sesuai
dengan tujuan dengan cara node sensor membaca adanya kebakaran hutan
dengan suhu ≥ 35o C lalu mengirimkan data ke node coordinator dan diteruskan
42
ke end user berupa notifikasi SMS. Parameter keberhasilan pada pengujian
sistem keseluruhan yaitu apabila dapat menampilkan dan mengirimkan
notifikasi adanya kebakaran hutan sebanyak 17 kali dari 20 kali pengujian.
top related