Fakultas Ilmu Komputer
Universitas Brawijaya
2989
Implementasi
Pervasive Computing
untuk
Smart Bag
dengan menggunakan
RFID
Muhammad Yaqub1, Rizal Maulana2, Issa Arwani3
Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya Email: 1[email protected], 2[email protected], 3[email protected]
Abstrak
Pada era teknologi ini, kita dituntut untuk bergerak cepat dan tepat tanpa melakukan kesalahan yang cukup berarti. Namun banyak sekali individu yang mengalami masalah yang belum bisa terselesaikan misalnya dalam hal kelalaian yang menyebabkan barang sering tertinggal. Banyak cara yang telah dilakukan untuk mencari solusi, salah satunya dengan menulis catatan tentang daftar barang yang harus dibawa. Namun cara tersebut dianggap merepotkan dan memakan waktu. Disinilah peran teknologi berbasis Internet of Things sangat dibutuhkan untuk membantu menyelesaikan masalah tersebut dengan mengembangkan perangkat cerdas. Sistem ini dirancang menjadi beberapa bagian yaitu perangkat keras dan perangkat lunak berupa aplikasi smartphone. Penelitian ini menggunakan NodeMCU sebagai mikrokontroler, jaringan Wi-Fi sebagai konektifitas pada Firebase Realtime Database. Firebase
digunakan sebagai komunikasi antar perangkat keras dan perangkat lunak serta untuk menyimpanan data-data pada barang yang telah dibaca, dan juga pembuatan reminder pada aplikasi smartphone. Perangkat sensor RFID Reader akan mengenali pembacaan pada UID barang dan mikrokontroler akan mengirim status data barang yang masuk maupun keluar kepada Firebase untuk mendaftarkan barang yang telah dibaca. Perangkat aktuator lampu LED akan melakukan suatu aksi tertentu untuk menyalakan lampu LED merah atau hijau berdasarkan status barang yang didapatkan. Dari hasil implementasi didapatkan, masing-masing barang berhasil mengenali identitasnya kepada Firebase dan kedua perangkat keras dan perangkat lunak dapat berinteraksi secara pervasif.
Kata kunci: perangkat cerdas, komputasi pervasif, RFID, nodemcu, firebase
Abstract
In this era of technology, we are required to move quickly and precisely without making a significant mistake. However, individuals who experience problems that have not been resolved in the case of negligence that causes the goods are often left behind. Many ways have been done to find a solution, one of them by writing notes about the list of goods to be carried. But this way can be troublesome and time consuming. This is where the role of Internet-based technology It is most needed to help solve the problem by developing a smart device. This system functions into several parts of hardware and software. This research uses NodeMCU as microcontroller, Wi-Fi network as connectivity at Firebase Realtime Database. Firebase is used as a communication between hardware and software to store data on read items, as well as reminders of smartphone applications. The RFID Reader sensor device will eliminate readings on the goods UID and the microcontroller will send status data of incoming and outgoing goods to Firebase for the goods already read. The LED light actuator device performs a special action for a red or green light based on the status of the goods obtained. From the results of the implementation, each item succeeds in compiling its identity to Firebase and both hardware and software can interact on a pervasive basis.
Keywords: smart device, pervasive computing, RFID, nodemcu, firebase
1. PENDAHULUAN
Pada era teknologi ini, kita dituntut untuk bergerak cepat dan tepat tanpa
merupakan masalah yang lumrah terjadi, namun sangat sulit untuk diselesaikan. Banyak cara yang telah dilakukan untuk menyelesaikan masalah tersebut, salah satunya adalah menulis catatan atau memo tentang daftar barang yang harus dibawa. Namun membuat catatan tersebut kini dianggap merepotkan oleh sebagian individu karena akan menyita waktu mereka untuk menyelesaikan pekerjaan lainnya. Disinilah peran teknologi berbasis Internet of Things
sangat dibutuhkan untuk membantu menyelesaikan masalah-masalah tersebut.
Saat ini, Internet of Things adalah topik yang banyak diminati di bidang akademis dan industri, dan ini menjadi salah satu inovasi teknologi yang paling berpengaruh di era modern pada saat ini. Pada Internet of Things, semua perangkat, instrumen dan sensor banyak digunakan di berbagai industri dan dapat saling berhubungan, menyediakan dan mengakses informasi yang tersedia pada jaringan. Selain itu, Internet of Things bisa memperoleh informasi yang dibutuhkan dengan sensor dan bisa dikontrol dari jarak jauh melalui jaringan (Aberer, 2006). Internet of Things (IoT) memiliki berbagai bidang aplikasi seperti aspek dalam perawatan kesehatan, pengelolaan sumber daya, pelacakan aset, dll. Tergantung pada kasus penggunaan, berbagai teknologi seperti RFID, Wireless Sensor Network (WSN) atau Smart Objects
dapat digunakan (Dorsemaine, 2015). Salah satu perangkat pada Internet of Things
adalah smart device yang dapat menghubungkan antara perangkat keras dan perangkat lunak aplikasi smartphone yang menggunakan pervasive computing sebagai media komunikasi secara interaktif.
Pervasive computing merupakan
integrasi ruang informasi dan ruang fisik, yang menyediakan layanan digital kapan saja, dimana saja dan transparan. Integrasi yang dimaksud yaitu dalam hal lingkup komputasi yang luas mencakup pengguna ponsel, layanan sistem, sensor fisik dan sumber daya digital, dimana orang mendapatkan sumber daya dan layanan yang dibutuhkan secara bebas. (Xu, 2003).
Pervasive Computing merupakan metode komunikasi dalam jaringan komputer untuk dapat berkomunikasi tanpa melakukan konfigurasi pada setiap perangkatnya. Interaksi komunikasi didasarkan pada
antarmuka yang telah ditetapkan pada setiap perangkat terhubung dalam suatu jaringan.
Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Amine, dkk (2013) yang berjudul “Aisle-level Scanning for Pervasive RFID-based Shopping Applications”
peneliti telah mampu mengaplikasikan suatu sistem yang berfungsi untuk mengidentifikasi suatu barang-barang yang terdapat pada pembelajaan seperti keranjang dan setiap barang diberikan tag RFID dengan metode Pervasive. Penulis menerapkan metode pervasif yang terhubung dengan jaringan pada tempat perbelanjaan dan dapat berinteraksi dengan barang-barang yang mau dibeli serta menunjukan lokasi barang tersebut berada. Namun kekurangan pada penilitian ini adalah bentuk aplikasi yang terdapat pada keranjang dan membutuhkan biaya yang
cukup tinggi untuk
mengimplementasikannya.
Penelitian lainnya yang dilakukan oleh Joshi, dkk (2016) yang berjudul “RFID
Sensor Network Based Pervasive
Computing” yakni mengusulkan sistem
yang sama dengan penelitian sebelumnya yakni sistem yang mampu mengidentifikasi objek yang menggunakan RFID pada suatu jaringan sensor untuk bimbingan para wisatawan yang berbasis wireless radio menggunakan metode pervasive computing. Penulis menerapkan protokol pervasif pada mikrokontroler NodeMCU sebagai sumber pemrosesan data yang diintegrasikan dengan RFID sebagai modul komunikasinya serta memiliki sensor suara untuk memberikan informasi pada wisatawan. Namun terdapat kekurangan pada penelitian ini yaitu ketika membaca banyak RFID Tag secara bersamaan akan mengalami bentrokan pada pengiriman data suara untuk wisatawan. Sehingga dibutuhkan media lain untuk menyampaikan dan menyajikan informasi pada pengguna.
Berdasarkan latar belakang diatas, dibuat penelitian untuk mengembangkan salah satu perangkat smart device , yaitu
Smart Bag. Smart Bag adalah salah satu
smart device yang dibekali dengan perangkat keras yang memiliki sensor RFID
perangkat lunak aplikasi smartphone yang berguna untuk menampilkan informasi pada penggguna. Implementasi dilakukan dengan perangkat NodeMCU dan RFID sebagai wujud dari Smart Bag dengan menggunakan metode pervasive computing melalui media perantara berupa Firebase Realtime Database.
2. METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 1. Diagram alir metode penelitian
Langkah-langkah yang akan dilakukan pada penelitian ini seperti yang terlihat pada Gambar 1 yakni studi literatur yang membahas dasar teori pendukung pada implementasi penelitian, analisis kebutuhan yang mengidentifikasi perangkat keras dan perangkat lunak dalam perancangan dan implementasi, perancangan sistem yang membahas perancangan perangkat keras dan perangkat lunak, implementasi, pengujian, hasil pengujian dan kesimpulan yang berisi hasil dari pengujian pada penelitian ini serta arah pengembangan selanjutnya.
3. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
3.1. Diagram Blok Sistem
Gambar 2. Diagram Blok Sistem
Pada gambar 2, NodeMCU merupakan sistem kendali perangkat keras yang digunakan. RFID Reader akan digunakan untuk membaca RFID Tag yang akan masuk ke dalam tas, lalu RFID Reader mengirimkan data yang telah dibaca dari RFID Tag. Pada RFID Tag terdapat identifikasi setiap barang yang memiliki nilai ID seperti nama barang, jenis barang dan waktu barang masuk ke dalam tas. Pada tahap selanjutnya NodeMCU melakukan komunikasi dengan WiFI untuk mengirimkan data RFID yang telah dibaca ke Firebase Realtime Database. Smartphone berfungsi untuk menampilkan barang yang terdapat pada Smart Bag.
3.2. Flowchart Perangkat Sensor
.
Gambar 3. Flowchart perangkat sensor RFID
Reader
3.3. Flowchart Perangkat Aktuator
.
Gambar 4. Flowchart perangkat aktuator Lampu LED
Pada Gambar 4, dijelaskan diagram alir dari cara kerja aktuator Lampu LED Merah dan Hijau. Aktuator akan mematikan kedua Lampu LED sebagai kondisi semula, jika aktuator menerima kondisi terdapat status barang masuk maka aktuator akan menyalakan lampu LED Hijau, jika status barang keluar maka aktuator
akan menyalakan lampu LED Merah. Lalu akan terdapat delay selama 3 detik yang berfungsi untuk membiarkan lampu LED yang menyala selama 3 detik, setelah delay selesai maka aktuator akan mematikan kedua lampu LED seperti kondisi semula.
3.4. Flowchart Perangkat Lunak
.
Gambar 5. Flowchart perangkat lunak Aplikasi Smartphone pengenalan barang baru
Pada Gambar 5, dijelaskan diagram alir dari cara kerja perangkat lunak aplikasi smartphone pengenalan barang baru. Aplikasi smartphone
.
Gambar 6. Flowchart perangkat lunak Aplikasi Smartphone membaca data inventory
Pada Gambar 6, dijelaskan diagram alir dari cara kerja perangkat lunak aplikasi smartphone pembacaan data inventory. Aplikasi smartphone akan mengambil data inventory pada Firebase Realtime Database, lalu akan terdapat perulangan untuk menampilkan data barang dalam bentuk table view sebanyak data inventory yang terdapat pada Firebase Realtime Database. Jika terdapat perubahan pada data inventory pada Firebase Realtime Database seperti user memasukkan atau mengeluarkan dari tas, maka aplikasi smartphone akan mengambil data inventory pada Firebase Realtime Database lagi.
3.5. Implementasi Perangkat Keras
Sesuai dengan perancangan perangkat sensor menggunakan sensor RFID Reader, implementasi perangkat sensor ini terdiri atas mikrokontroler NodeMCU sebagai pusat pemrosesan data dan pengiriman data ke
Firebase Realtime Database, sensor RFID
Reader digunakan untuk membaca barang yang memiliki RFID Tag ketika ada barang yang masuk maupun keluar. Konfigurasi pin RFID
Reader sesuai dengan perancangan yang telah dibuat dan dihubungkan menggunakan kabel jumper Female to Female. Pada Gambar 7 menunjukkan hasil implementasi dari perancangan menggunakan RFID Reader.
Gambar 7. Perangkat keras sensor menggunakan RFID Reader.
Sesuai dengan perancangan perangkat aktuator menggunakan Lampu LED Merah dan Hijau, implementasi perangkat aktuator ini terdiri atas mikrokontroler NodeMCU sebagai pusat pemrosesan data dan pengiriman data ke
Firebase Realtime Database, Lampu LED Merah digunakan untuk ketika ada barang yang keluar dari tas, Lampu LED Hijau digunakan ketika ada barang yang masuk ke dalam tas. Konfigurasi pin Lampu LED Hijau sesuai dengan perancangan yang telah dibuat dan dihubungkan menggunakan kabel jumper Female to Female. Pada Gambar 8 menunjukkan hasil implementasi dari perancangan menggunakan Lampu LED Hijau.
Gambar 8. Perangkat keras aktuator menggunakan Lampu LED Hijau.
Gambar 9. Perangkat keras aktuator menggunakan Lampu LED Merah.
4. PENGUJIAN
4.1. Persiapan Kerja dari Sensor dan Aktuator
Pengujian mekanisme persiapan kerja dari perangkat sensor maupun aktuator ini mengacu pada rekayasa kebutuhan dan implementasi yang telah dijelaskan pada sebelumnya. Pengujian ini dilakukan untuk memverifikasi terhadap implementasi yang sudah dilakukan sebelumnya. Pada mekanisme ini meliputi proses perangkat terkoneksi dengan wifi serta, perangkat sensor maupun aktuator dan koneksi dengan Firebase Realtime Database.
Gambar 10. Mikrokontroler telah siap persiapan kerja pada sensor dan aktuator
Pada Gambar 10, mikrokontroler NodeMCU berhasil melakukan koneksi ke jaringan Wi-Fi dengan menampilkan “[WiFi -event] event: 3” dan menampilkan IP Address
yang didapatkan yaitu 192.168.100.107 dan berhasil terhubung pada Firebase Realtime Database dengan menampilkan “Firebase Stream OK.” dan berhasil berkomunikasi dengan perangkat aktuator lampu LED dengan menampilkan “LED OK”. Adapun koneksi UDP yang berfungsi untuk mengambil waktu dari database ESP8266 dengan menampilkan “Receive NTP Response” yang berate mendapatkan response dari koneksi pengambilan waktu.
4.2. Kerja dari Sensor dan Aktuator
Pengujian mekanisme kerja dari perangkat
sensor maupun aktuator ini mengacu pada rekayasa kebutuhan dan implementasi yang telah dijelaskan pada sebelumnya. Pengujian ini dilakukan untuk memverifikasi terhadap implementasi yang sudah dilakukan sebelumnya. Pada mekanisme ini meliputi proses perangkat keras sensor RFID Reader dan perangkat aktuator lampu LED warna hijau dan merah. Proses ini juga berlaku untuk keseluruhan perangkat baik perangkat aktuator maupun sensor.
Gambar 11. RFID Reader membaca RFID Tag
Barang Masuk.
Pada Gambar 11, dijelaskan bahwa pengujian sensor RFID Reader membaca RFID
Tag untuk mendapatkan nilai UID, pada pembacaan awal pada suatu barang merupakan barang yang masuk ke dalam tas maka perangkat aktuator akan menyalakan lampu LED berwarna hijau karena status barang yang didapatkan adalah barang masuk.
Gambar 12. RFID Reader membaca RFID Tag
Barang Keluar.
Pada Gambar 12, dijelaskan bahwa ketika ada pembacaan barang yang keluar maka perangkat aktuator akan menyalakan lampu LED berawarna merah.
Gambar 13. Mikrokontroler mendapatkan nilai UID Tag dan status Barang masuk.
Gambar 14. Mikrokontroler mendapatkan nilai UID Tag dan status Barang keluar.
akan membaca jika status barang masuk maka akan menampilkan “Inventory In”seperti pada Gambar 13, jika status barang keluar maka akan menampilkan “Inventory Out”seperti pada Gambar 14.
Gambar 15. Pengiriman data UID ke Firebase Realtime Database Barang Masuk.
Gambar 16. Pengiriman data UID ke Firebase Realtime Database Barang Keluar.
Setelah mikrokontroler menerima data UID tag dari sensor RFID Reader maka akan membaca apakah UID dari Firebase Realtime Database untuk membaca status sebelumnya, jika status sebelumnya 1 pada Firebase Realtime Database maka mikrokontroler akan memproses bahwa UID barang yang telah dibaca adalah barang yang masuk, jika status sebelumnya 0 maka barang telah dibaca adalah barang yang keluar. Lalu akan mengirim status barang dan detail waktu ke Firebase Realtiem Database
seperti pada Gambar 15 dan Gambar 16.
4.3. Pengenalan Barang Baru pada Aplikasi Smartphone
Pengujian mekanisme pengenalan barang baru akan dilakukan terlebih dahulu untuk aplikasi smartphone. Pengujian ini mengacu pada rekayasa kebutuhan dan implementasi yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya. Pengujian ini dilakukan untuk memverifikasi terhadap proses implementasi yang sudah sebelumnya agar sesuai dengan perancangannya.
Gambar 17. Tampilan Halaman Utama Jika Tas masih Kosong.
Pada Gambar 17
dijelaskan tampilan
halaman utama pada aplikasi jika tas masih
kosong maka akan menampilkan “Your bag
is empty at the moment” dan belum
m
emiliki reminder yang menampilkan “You
don’t ha
ve
reminder
for Today”.
Gambar 18. Barang yang telah ditempel dengan RFID Sticker
Pada Gambar 18 dijelaskan barang yang telah ditempel RFID Sticker yang akan diuji untuk dibaca dengan sensor RFID Reader untuk pengenalan barang baru.
Gambar 19. Pembacaan barang baru
Pada Gambar 19 dijelaskan bahwa pengujian sensor RFID Reader membaca RFID
Gambar 20. Aplikasi membaca barang baru
Pada Gambar 20 dijelaskan pada saat pertama kali barang dibaca maka akan menampilkan tampilan default barang baru yaitu belum memiliki detail dari barang dan memiliki tag “New Item!”.
Gambar 21. Mengubah detail barang
Pada Gambar 21 dijelaskan user melakukan perubahan pada barang baru yang telah terbaca oleh aplikasi smartphone dengan mengubah nama barang menjadi “TEPAK ALAT TULIS”, detail barang dan mengubah foto dari barang tersebut.
Gambar 22. Barang yang telah ditempel dengan RFID Sticker
Pada Gambar 22 dijelaskan bahwa Firebase Realtime Database menerima perubahan dari barang yang telah diubah oleh user.
4.4. Kerja dari Aplikasi Smartphone
Gambar 23. Membaca barang masuk dengan menggunakan Flashdisk.
Pada Gambar 23 dijelaskan bahwa pengujian sensor RFID Reader membaca RFID
Tag yang telah ditempel kepada barang.
Gambar 24. Pembacaan Barang masuk dalam Tas
Pada Gambar 24 dijelaskan pada aplikasi smartphone jika terdapat barang yang masuk ke dalam tas maka akan muncul barang baru yang telah dibaca oleh alat.
Gambar 25. Membaca barang keluar dengan menggunakan Flashdisk.
pengujian perangkat keras membaca barang keluar.
Gambar 26 Pembacaan Barang keluar dari Tas
Pada Gambar 26 dijelaskan pada aplikasi
smartphone jika terdapat barang yang keluar dari tas maka akan menghilangkan barang yang telah dibaca keluar dari tas oleh alat pada tampilan aplikasi smartphone.
Gambar 27. Menambahkan reminder baru
Pada Gambar 27 dijelaskan pada aplikasi smartphone jika user membuat
reminderbaru
dengan
memilih tanggal dan barang-barang yang akan dibawa maka user dapat menggunakan tombol “ADD REMINDER” lalu data reminder akan dikirimkan ke Firebase Realtime Database.Gambar 28. Membaca reminder hari ini dan memberi tag“Missing” pada barang yang
belum dibawa.
Pada Gambar 28 menampilkan tampilan halaman utama jika sudah memiliki reminder hari ini maka akan menghilangkan notifikasi dan akan menampilkan barang-barang yang seharusnya dibawa. Reminder yang dibuat sebelumnya, dikarenakan BOTOL MINUM masih belum dimasukkan ke dalam tas, maka barang tersebut diberi tag“Missing”.
Gambar 29. Membaca barang yang memiliki
TagMissing
Pada Gambar 29
dilakukan pembacaan
barang yang masih memiliki
tag “Missing”
pada aplikasi
smartphone
yaitu BOTOL
MINUM yang terdapat pada daftar reminder
untuk dibawa.
Setelah user memasukkan dan alat membaca BOTOL MINUM dan dikirimkan ke
Firebase Realtime Database maka aplikasi
smartphone akan menghilangkan yang
sebelumnya memiliki tag“Missing” seperti pada
Gambar 30. Menampilkan barang yang terdapat pada tas
5. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil dari perancangan, implementasi dan pengujian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa perangkat keras dapat berkomunikasi secara
pervasive computing dengan menggunakan mikrokontroler NodeMCU untuk dapat terhubung dengan Firebase Realtime Database
ketika pembacaan data barang pada RFID
Reader ketika ada barang baru, barang masuk maupun barang yang akan keluar pada tas, dan perangkat aktuator lampu LED Hijau untuk indikasi barang masuk, dan lampu LED Merah untuk indikasi barang keluar dan perangkat sensor Accelerometer dapat membaca indikasi pergerakan jika tas telah diangkat.
Perangkat lunak smartphone dapat berkomunikasi pervasive computing, secara membaca setiap barang yang masuk dari perangkat keras yang ada pada Firebase Realtime Database dan dapat berinteraksi seperti mengubah detail barang dan dapat menambahkan reminder untuk mengatur list barang yang akan dibawa pada tanggal tertentu. Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa semua fungsionalitas pada perangkat lunak dan perangkat keras dari pengenalan barang baru, pembacaan barang, pergerakan pada tas, pembuatan reminder yang telah diujikan dan mendapatkan hasil yang sesuai ekspektasi dengan tingkat keberhasilan 100%.
6. DAFTAR PUSTAKA
Abere, K. 2014. Middleware support for the "Internet of Things". In 5th GTITTG
KuVS Fachgespr"ach "Drahtlose Sensornetze", pp. 15-21,2006
Gaulier, J, P., Wary, J, P., Kheir, N., 2015,
Internet of Things: A Definition & Taxonomy. Telecom ParisTech, Paris, France.
G, Xu., Y, Shi., W, Xie., Pervasive/ Ubiquitous Computing. Chinese Journal of Computers. p1042-1050, 2003.
Mehta, Manan, ”ESP8266: A Breakthrough in wireless sensor networks and internet of things”, IJECET, Volume 6, Issue 8,
August, 2015.
González, O., Ramos, F., Unger, H., 2008. RFID Composite Event Definition and Detection.
