RESUME

Pengendali Listrik Rumah Berbasis Cloud Computing

OLEH, Nur Iksan, Arief arfriandi

ISSN : 2085-3688, Jurnal Infotel Vol.7 No.1 Mei 2015

Ada banyak cara untuk mengurangi konsumsi energi pada rumah melalui penyediaan informasi kepada penghuni mengenai penggunaan listrik di rumahnya, dan menyediakan cara yang efektif untuk merespon informasi tersebut. Jurnal ini mengusulkan sebuah Sistem Monitoring Listrik Rumah (SMLR). Sensing, monitoring, dan actuating adalah bagian dari SMLR yang berperan penting dalam mengurangi konsumsi energi di rumah dapat diakses melalui web browser dan perangkat mobile. Sistem ini dibangun dalam sebuah platform cloud computing yang menyediakan tools dan mekanisme yang membantu pengembangan aplikasi di lingkungan cloud yang membantu user untuk memonitor dan mengontrol peralatan listrik yang ada dirumah. Hasil Riset ini diharapkan dapat mendorong pengguna untuk mengubah kebiasaan mereka dalam menggunakan listrik. Pengguna akan memperhatikan penggunaan listrik mereka karena mereka sadar untuk menggunakan listrik se-efisien mungkin. Semakin banyak listrik yang dihemat, semakin sedikit mereka menghabiskan uang untuk membayar tagihan.

SMLR terdiri dari 3 bagian, yaitu smart home environment, cloud service dan perangkat akses. Smart home environment terdiri dari peralatan listrik, electric panel yang dilengkapi dengan microcontroller, sensor, actuator, relay, zigbee wirelless dan selanjutnya gateway sebagai penghubung ke cloud service. Sistem ini diintegrasikan pada cloud service untuk memberikan layanan automation, intelligent dan monitoring, baik melalui web maupun smartphone. Peralatan listrik yang terhubung dengan controller akan dideteksi kondisinya (on/off).

Data hasil deteksi sensor akan dikumpulkan oleh controller. Selanjutnya melalui zigbee wirelles data kondisi peralatan listrik dan data deteksi sensor akan dikirimkan ke gateway untuk selanjutnya dikirimkan ke cloud service. Komunikasi yang digunakan antara gateway dan cloud server dapat menggunakan 3G, GSM maupun ADSL. Disamping itu protokol yang digunakan untuk komunikasi antara gateway dan cloud server menggunakan protocol HTTP/HTTPS. Begitu juga untuk komunikasi dan protokol yang digunakan pada perangkat akses baik melalui smartphone / web dekstop ke cloud service juga menggunakan 3G, GSM, ADSL dan HTTP/HTTPS.

Perangkat dan Penyusunan

A. Sensor

Sensor berfungsi untuk mendeteksi kondisi lingkungan atau area tertentu. Pada penelitian ini, digunakan sensor PIR (Passive InfraRed) atau sensor infra merah dan sensor DHT11 (Temperature and Humidity Sensor). Sensor PIR dihubungkan ke microcontroler arduino berfungsi untuk mendeteksi adanya suatu objek dalam ruangan berdasarkan perubahan panas pada area deteksi sensor. Objek yang terdeteksi oleh sensor PIR ini dapat berupa manusia, binatang dan api. Namun, penggunaan sensor PIR ini lebih difungsikan untuk mendeteksi keberadaan manusia dalam suatu ruangan. Adanya sensor PIR ini akan dijadikan untuk mengontrol peralatan listrik, seperti lampu, untuk dinyalakan atau dimatikan. Jika sensor PIR mendeteksi adanya objek/manusia maka data hasil deteksi ini akan dikirimkan ke kontroler untuk selanjutnya kontroler akan memerintahkan aktuator untuk menyalakan lampu. Begitu sebaliknya, jika sensor PIR mendeteksi tidak adanya objek/manusia maka data hasil deteksi akan dikirimkan ke kontroler untuk selanjutnya memerintahkan aktuator untuk mematikan lampu.

Menghubungkan PIR sensor ke Arduino

Sensor DHT11 berfungsi untuk mendeteksi perubahan suhu dan kelembapan pada suatu ruang. Data hasil deteksi ini digunakan untuk mengatur pengoperasian peralatan pendingin ruangan (AC). Pengoperasian peralatan AC ini selain berdasarkan data dari sensor suhu juga berdasarkan pada data dari sensor PIR. Sehingga kontroler dalam mengoperasikan peralatan AC ini akan terlebih dahulu melihat apakah ada objek pada suatu ruangan melalui sensor PIR. Jika Sensor PIR mendeteksi ada aktivitas maka kontroler selanjutnya menggunakan data sensor DHT11 untuk memastikan peralatan AC perlu diaktifkan atau tidak. Jika suhu yang terdeteksi diruangan dibawah ambang batas nilai yang ditetapkan, dalam hal ini 28oC, maka peralatan AC tidak perlu diaktifkan. Jika suhu yang terdeteksi diatas ambang batas maka peralatan AC akan dinyalakan.

Menghubungkan DHT11 sensor ke Arduino

B. Aktuator

Aktuator berfungsi untuk melakukan atau mengeksekusi perintah dari kontroler untuk mengoperasikan peralatan listrik. Pada penelitian ini, aktuator yang digunakan berupa relai (relay). Relai ini berfungsi sebagai saklar (switch) untuk mematikan dan menghidupkan peralatan listrik. Modul relai ditunjukkan pada Gambar 4. Modul ini didesain agar dapat kompatibel dengan modul kontroler arduino, sehingga lebih memudahkan dalam instalasi. Modul ini terdiri dari 4 channel relai dan slot untuk modul zigbee.

Modul relai 4 channel

C. Microcontroller

Microcontrol berfungsi untuk mengolah data dari sensor dan memerintahkan aktuator untuk mengoperasikan peralatan listrik. Microcontrol yang digunakan dalam penelitian ini berupa modul arduino uno yang dilengkapi dengan chip ATMega 328 sebagai microcontroller.

D. Modul Komunikasi

Modul komunikasi digunakan untuk menghubungkan antar bagian sistem sehingga dapat berkomunikasi. Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk menyediakan media komunikasi dengan menggunakan protokol yang berbeda. Sebagai contoh: bluetooth, ethernet, GSM (3G/4G), wifi, zigbee, dan lain-lain. Dari beberpa protokol tersebut, masing–masing mempunyai kelebihan dan kekurangan.  Pada penelitian ini digunakan protokol zigbee sebagai perangkat untuk menyediakan layanan komunikasi. Zigbee merupakan protokol komunikasi tanpa kabel (wireless) yang menggunakan media radio dan mempunyai daya yang kecil. Walaupun  pada imlementasinya mirip dengan protokol wifi sebagai protokol komunikasi tanpa kabel, protokol zigbee ini lebih ditujukan pada implementasi untuk area yang kecil dengan biaya yang relatif murah dan tidak membutuhkan daya yang begitu besar. Beberapa fitur dari Zigbee mencakup kemampuan untuk mendukung fungsi beberapa jaringan seperti point to point atau multipoint to point dan juga jaringan mesh. Karena berfungsi pada siklus kerja rendah, teknologi ini juga dianggap sangat baik dalam hal daya tahan baterai.

Modul Zigbee

Menghubungkan perangkat zigbee pada modul relai.

E. Perangakat Akses

Perangkat akses berfungsi untuk memonitor perangkat listrik berdasarkan informasi dari data yang telah diproses oleh kontroler. Perangkat akses ini dapat berupa perangkat mobile, dan perangkat desktop (web). Perangkat akses ini mengakses informasi monitoring pada cloud server melalui layanan (cloud service) yang disediakan. Perangkat ini terhubung dengan cloud server menggunakan protocol komunikasi GSM (3G/4G) melalui protokol HTTP atau HTTPS. Melalui perangkat ini, kondisi dan status peralatan listrik yang ada pada rumah akan dapat dimonitor dan dikontrol kapan saja dan dimana saja. 

F. Gateway

Gateway berfungsi untuk menghubungkan jaringan local di rumah dengan jaringan internet atau Wide Area Network (WAN). Konektivitas WAN diberikan melalui DSL, cable modem, jaringan broadband pada perangkat mobile (3G/4G). Jringan local membutuhkan IP Gateway yang akan menghubungkan dengan cloud server.  Solusi untuk IP Gateway dapat atasi dengan menggunakan protokol Zigbee. Selain itu juga dapat menggunakan IPV4 melalui WIFI dan ethernet. Untuk membangun gateway dibutuhkan modul 3G/4G yang dihubungkan pada arduino. Gateway ini akan menerima data dari jaringan lokal melalui protokol Zigbee untuk selanjutnya dikirimkan ke cloud server melalui protokol HTTP/HTTPS,

G. Cloud Server

Cloud server memberikan manfaat dalam pengaksesan database yang tersimpan di internet/cloud melalui aplikasi berbasis web dan aplikasi mobile. Untuk terhubung ke cloud service, aplikasi baik web maupun mobile harus terhubung ke internet.