Penerapan
Internet Of Thing
s (IoT) Untuk Mendeteksi
Kadar Alkohol Pada Pengendara Mobil
Vidi Agung Fragastia (1), Iwan Fitrianto Rahmad (2)
(1) Program Studi Teknik Industri, (2) Program Studi Teknik Informatika Komputer (1) (2) Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Potensi Utama Jl. KL Yos Sudarso KM 6,5 No. 3A Tanjung Mulia, Medan Deli, Sumatera Utara
(1) vidiagoeng@gmail.com, (2) iwanfitrah@yahoo.com
Abstrak
Dalam kehidupan keseharian, manusia mengerjakan segala aktifitas yang padat, baik aktifitas berat maupun ringan. Sudah tentu akan memerlukan tenaga atau energi untuk melakukan semua kegiatan tersebut, Energi yang diperlukan manusia dapat diperoleh melalui konsumsi makanan dan minuman, termasuk makanan dan minuman yang mengandung alkohol. Etanol pada makanan dan minuman beralkohol telah dikonsumsi manusia sejak dahulu kala dengan berbagai tujuan penggunaan yang berbeda-beda. Konsumsi alkohol dalam jumlah besar akan menyebabkan seseorang teler atau mabuk. Dalam beberapa makanan dan minuman yang ada dipasaran banyak yang mengandung alkohol didalamnya walaupun dalam jumlah kecil. Jika minuman beralkohol dikonsumsi terus-menerus dalam jumlah berlebihan, maka dapat menyebabkan kegagalan pernapasan akut dan kematian. Karena etanol dapat menghilangkan kesadaran, manusia yang mengkonsumsinya dapat melakukan perbuatan buruk yang tidak disadar. Kecelakaan yang terjadi didalam berkendara merupakan bagian dari implikasi lain dari penyalagunaan penggunaan alkohol. Konsumsi alkohol yang terlalu banyak menurunkan kinerja manusia dalam mengemudi, sehingga meningkatkan resiko terjadi kecelakaan atau mengurangi peluang kelangsungan hidup pengendara. Sekitar 40% total kematian yang terjadi di lalu lintas berkaitan dengan penggunaan alkohol. Diperlukan sebuah sistem pendeteksi penggunaan alkohol terdapat pengendara, dengan tujuan mengurangi hal tersebut. Perancangan sistem ini menggunakan sensor MQ303A berbasis mikrokontroler ATMEGA328 dengan module GSM SIM800L. Perangkat ini menggunakan bahasa pemrograman C dan datalog yang tersimpan kedalam server menggunakan komunikasi internet.
Kata Kunci : Deteksi Kadar Alkohol, Internet of Things, Mikrokontroler, Sensor MQ303A
Abstract
In daily life, humans do all activities that are dense, both heavy and light activities. Of course it will require energy or energy to carry out all these activities. Energy needed by humans can be obtained through the consumption of food and beverages, including food and beverages containing alcohol. Ethanol in alcoholic foods and beverages has been consumed by humans since time immemorial with a variety of different uses. Consumption of large amounts of alcohol will cause someone to be drunk or drunk. In some foods and beverages that are on the market, many contain alcohol, even in small quantities. If alcoholic beverages are consumed continuously in excessive amounts, it can cause acute respiratory failure and death. Because ethanol can eliminate awareness, humans who consume it can do bad deeds that are not realized. Accidents that occur in driving are part of other implications of the abuse of alcohol use. Too much alcohol consumption decreases human performance in driving, thereby increasing the risk of accidents or reducing the chances of driver's survival. About 40% of total deaths that occur in traffic are related to alcohol use. A system for detecting alcohol use is needed by drivers, with the aim of reducing this. The design of this system uses an ATMEGA328 MQ303A sensor based on the SIM800L GSM module. This device uses C programming language and datalog stored on the server using internet communication
I.
PENDAHULUANI.1. Latar Belakang
Minuman beralkohol (etanol) pada jaman sekarang sudah menjadi hal yang lazim dan diterima pada pergaulan sosial. Namun jika mengkonsumsi minuman beralkohol dalam jumlah yang berlebihan, dapat menjadi penyebab utama berbagai tindakan negatif ataupun pelanggaran kriminal. Hal ini disebabkan karena pada saat dikonsumsi berlebihan, dapat menimbulkan gejala euforia, sehingga dapat menimbulkan perasaan tidak takut dan segan bagi peminumnya. Kecelakaan yang terjadi didalam berkendara merupakan bagian dari implikasi lain dari penyalagunaan penggunaan alkohol. pengkonsumsian alkohol yang terlalu banyak menurunkan kinerja manusia dalam berkendara/mengemudi, sehingga meningkatkan resiko terjadi kecelakaan atau mengurangi peluang kelangsungan hidup pengendara. Sekitar 40% total kematian yang terjadi di lalu lintas berkaitan dengan penggunaan alkohol.[1]
Penggunaan minuman atau makanan beralkohol berlebihan pada saat mengemudi, merupakan salah satu penyebab utama terjadinya kecelakaan dalam berkendara di lalu lintas. Biasanya untuk melakukan pengecekan kadar alkohol yang ada di dalam tubuh manusia, dapat dilakukan dengan beberapa tes kesehatan seperti tes darah ataupun tes urin. Tetapi dengan beberapa tes kesehatan tersebut membutuhkan waktu yang cukup lama untuk mendapatkan hasil pengukuran, yaitu berkisar sekitar 2 jam. Dikarenakan permasalah yang telah dijelaskan diatas, maka penelitian ini bertujuan untuk merancang sebuah alat yang dapat mendeteksi besar kadar alkohol yang terdapat pada sekitar tubuh. Sehingga perancangan alat ini dapat digunakan sebagai alat pengecekan ataupun sebuah alat pengaman pada pengendara. [2]
Muncul pemikiran untuk merancang sebuah alat pendeteksi alkohol, dengan mendeteksi besar kadar alkohol yang terdapat atau terkontaminasi pada tubuh pengendara mobil atau area sekitar di dalam kabin mobil. Sehingga perancangan alat ini dapat digunakan sebagai alat pengecekan ataupun sebuah alat pengaman pada pengendara. Pengujian alat pendeteksi alkohol ini dapat memberikan data hasil pengukuran kadar alkohol dalam waktu yang relatif singkat jika dibandingkan dengan beberapa tes kesehatan lainnya, seperti tes darah ataupun tes urin. [3]
Internet of Things (IoT) merupakan jaringan berbagai macam sensor ataupun penginderaan yang saling melakukan komunikasi pengolahan data atau informasi, dengan komunikasi yang terdiri dari global positioning system (GPS), laser scanner, sensor infra merah, radiofrequensi identification (RFID) ataupun sistem lainnya dan internet. [4]
IoT adalah konsep dimana menghubungkan semua perangkat ke jaringan internet dan memungkinkan masing – masing perangkat IoT tersebut dapat berkomunikasi dengan perangkat IoT lainnya melalui internet. IoT merupakan sebuah jaringan raksasa dari perangkat elektronik yang terhubung – semua yang mengumpulkan dan membagikan data tentang bagaimana suatu perangkat tersebut digunakan dan lingkungan dimana perangkat tersebut di operasikan. Dengan melakukan itu, tiap perangkat akan belajar dari pengalaman yang didapat dari perangkat lain, layaknya manusia. IoT berusaha untuk memperluas interpendensi pada manusia, contohnya berinteraksi, kolaborasi dan kontribusi pada sesuatu. [5]
IoT (Internet of Thing) dapat didefinisikan dengan kemampuan beberapa perangkat atau device yang dapat saling berkomunikasi, terhubung dan bertukar data melalui jaringan internet. IoT merupakan sebuah teknologi komunikasi yang memungkinkan adanya pengendalian, komunikasi, kerjasama dengan berbagai perangkat – perangkat keras, berkomunikasi data melalui jaringan internet. Sehingga bisa disimpulkan bahwa Internet of Things (IoT) ialah ketika kita menyambungkan atau menghubungkan sesuatu (things), yang tidak dioperasikan oleh manusia, ke internet.[6]
Namun IoT bukan sekedar hanya berkaitan dengan komunikasi ataupun pengendalian perangkat jarak jauh, tapi bagaimana berkomunikasi dan berbagi data, memvirtualisasikan data – data yang ada pada hal nyata ke dalam bentuk jaringan internet, dan lain-lain. Internet menjadi penghubung antara sesama perangkat secara otomatis. Selain itu, dengan adanya user yang bertugas sebagai pengawas dan pengatur bagaimana bekerjanya alat dengan IoT tersebut secara langsung. Manfaat penggunaan teknologi IoT adalah pekerjaan ataupun aktivitas yang dilakukan manusia menjadi mudah, lebih cepat, efektif dan efisien.
I.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana mendeteksi ada/tidaknya kadar alhokol pada pengendara mobil dari berbagai sumber makanan atau minuman?
2. Bagaimana memberikan informasi kepada pengguna berupa pemantauan perilaku pengendara mobil?
3. Bagaimana melakukan analisa dari hasil pengujian?
II. METODE PENELITIAN
Analisis permasalahan dilakukan menggunakan kerangka fishbone. Adapun permasalahan yang muncul diindentifikasikan dengan diagram fishbone berikut ini:
Hasil Kegagalan Upload Program
Sensor Alkohol Tidak Bekerja
Terputusnya Koneksi Spesifikasi
Output Program Tidak Sesuai
Kegagalan Uji Coba Software Hardware
Gambar 1. Cause and Effect Diagram
Pada perancangan ini, terdapat masalah - masalah yang ditemukan. Permasalahan-permasalahan tersebut antara lain:
a. Keakurasian data
Masalah yang harus diperhatikan dalam perancangan sistem pendeteksi kadar alkohol menggunakan sensor MQ303A yaitu seberapa akurat data yang diterima dengan sample . b. Jarak jangkauan sensor alkohol
Masalah kedua dalam perancangan sistem pendeteksi kadar alkohol menggunakan sensor MQ303A ini tidak terlepas dari masalah jarak jangkauan sensor alkohol, dimana jarak jangkau maksimum 30 cm pada saat pengujian, tergantung seberapa besar tinggi kadar alkohol yang bercampur dengan udara.
c. Komunikasi data
Masalah lainnya adalah komunikasi data, karena perancangan sistem pendeteksi kadar alkohol menggunakan sensor MQ303A menggunakan softwareinterface.
Karena ditemukan permasalahan - permasalahan yang terjadi pada perancangan sistem ini, maka dibutuhkan solusi atau pemecahan masalah, antara lain:
1. Untuk meningkatkan jarak jangkauan sensor alkohol, diberikan wadah seperti tabung dengan jarak yang sudah ditentukan (dibawah dari 20 cm) sehingga alkohol yang diterima sensor alkohol lebih fokus. Ini dimaksudkan untuk mengakurasikan daya tangkap sensor alkohol.
2. Untuk mengatasi masalah komunikasi data ini, digunakan rangkaian Module GSM SIM800L sebagai perantara komunikasi mikrokontroler dengan server melalui internet, sehingga data yang terkirim dari kedua sensor alkohol dan sensor suhu LM35 tersebut dapat diolah.
Secara garis besar, perancangan sistem ini terdiri dari sensor alkohol MQ303A, sensor suhu LM35, LCD 16x2, buzzer, tombol, minimum sistem mikrokontroler ATMEGA328, Module GSM SIM800L dan rangkaian komunikasi serial. Diagram blok dari perancangan sistem pendeteksi kadar alkohol menggunakan sensor MQ303A ditunjukkan pada gambar 2 berikut ini :
MINIMUM SISTEM ATMEGA328
SENSOR ALKOHOL MQ303A
SENSOR SUHU LM35 BUZZER MODULE GSM SIM800L SERVER REGULATOR BATERAI / CATUDAYA LCD 16x2 TOMBOL PORT B PORT C0 PORT C1 PORT C5 PORT D5-D7 PORT D0–D1 LED INDIKATOR PORT D2
Gambar 2. Diagram Blok Rangkaian 1. ATMEGA328, pusat kendali dari keseluruhan rangkaian. 2. Sensor alkohol MQ303A.
3. Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengetahui keadaan suhu pada saat pendeteksian kadar alkohol.
4. LCD 16x2 sebagai tampilan data secara hardware. 5. Buzzer sebagai indikator berbentuk suara.
6. LED indikator sebagai penanda data sensor diproses mikrokontroler. 7. Tombol sebagai input-an.
8. Komunikasi serial berfungsi untuk menghubungkan antara mikrokontroler dengan software interface.
9. Baterai atau catudaya sebagai sumber tegangan.
10. Regulator berfungsi untuk menurunkan tegangan catudaya menjadi 5 volt. 11. Module GSM SIM800L sebagai komunikasi perangkat dengan internet. 12. Server, tempat penyimpanan data.
Pada bagian di bawah, menjelaskan tentang langkah - langkah penelitian, beserta dengan kebutuhan alat dan bahan yang digunakan di dalam penelitian, ditunjukkan pada gambar 3 dibawah ini :
Identifikasi Kebutuhan Sistem Mulai Perancangan Sistem Kompilasi dan Upload Program Finalisasi Sistem Perbaikan Sistem Selesai Ya Tidak
Uji Coba Sistem Berhasil?
Gambar 3. Diagram Blok Rangkaian
1. Studi Literatur
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan referensi yang diperlukan dalam penelitian. Hal ini dilakukan untuk memperoleh informasi dan data yang diperlukan untuk penulisan penelitian ini. Referensi yang digunakan dapat berupa jurnal, buku, artikel, situs internet yang berkaitan dengan penelitian.
2. Pengumpulan Data dan Analisis Data
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan data dan analisis data yang berhubungan dengan perancangan untuk menghasilkan data output yang dapat diinformasikan melalui sistem kerja alat tersebut.
3. Perancangan Sistem
Merancang sistem sesuai dengan rencana yang telah ditentukan, yaitu meliputi perancangan desain awal berdasarkan batasan penelitian dan rumusan masalah yang telah diuraikan diatas. Dalam membuat perancangan pendeteksi kadar alkohol ini, diuraikan spesifikasi dan desain yang digunakan berupa perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software).
Perangkat keras minimum yang dapat digunakan untuk perancangan pendeteksi kadar alkohol antara lain ;
a. Pentium 4 ; Processor 3.2 GHz b. Hard disk : 40 GB
c. RAM 1024 MB, d. Monitor LCD 17”, e. Keyboard dan Mouse.
f. Perangkat utama antara lain sensor alkohol, kabel USB, Minimum Sistem, USB AVR ISP Downloader.
Software yang digunakan untuk membuat pendeteksi kadar alkohol ini antara lain : a. Sistem operasi Windows 7.
b. CVAVR berfungsi untuk menuliskan coding / script yang menggunakan bahasa C
c. Khazama AVR Programmer berfungsi sebagai softwareinterfaceUSB AVR ISP Downloader untuk downloader coding / script yang dibuat terlebih dahulu pada CVAVR ke mikrokontroler.
4. Implementasi Sistem
Di dalam langkah ini, pembuatan perancangan sistem ini telah dikerjakan dan menginformasikan hasil data output ke dalam sistem kerja alat tersebut. Langkah-langkah dalam perancangan pendeteksi kadar alkohol yaitu:
a. Pengumpulan data didapatkan dari berbagai sumber diantaranya: meninjau data-data alkohol, buku-buku mikrokontroler, internet dan sumber lainnya yang sesuai.
b. Perancangan minimum sistem meliputi : IC mikrokontroler ATMEGA328, 1 X-TAL 11.0592 MHz, 3 kapasitor kertas yaitu dua 22 pF serta 100 nF, 1 kapasitor elektrolit 4.7 μF, 2 resistor yaitu 100 ohm dan 10 Kohm, 1 tombol resetpushbutton.
c. Perancangan USB AVR ISP Downloader.
d. Perancangan komunikasi USB to Serial TTL sebagai komunikasi antara mikrokontroler dengan komputer.
e. Perancangan sinkronisasi alat meliputi : script / coding di CVAVR, sensor alkohol dan minimum sistem.
5. Pengujian Sistem
Pada langkah ini akan dilakukan pengujian alat yang dibuat, apakah sudah sesuai dengan sistem yang diharapkan atau belum dan untuk mengetahui letak kesalahan dan memperbaikinya. 6. Dokumentasi Sistem
Validasi dilakukan dengan downloadscript / coding ke mikrokontroler menggunakan USB AVR ISP downloader. Kemudian sensor bekerja sesuai dengan program yang sudah di-download-kan pada mikrokontroler dan hasil pengukuran kadar alkohol yang ditampilkan pada LCD 16x2 atau melalui software interface. Melakukan pembuatan dokumentasi sistem mulai dari tahap awal hingga pengujian sistem, selanjutnya dibuat dalam bentuk laporan penelitian.
7. Kesimpulan
Kesimpulan dapat diambil setelah dilakukan pengujian sistem secara keseluruhan. Kesimpulan dapat bersifat positif ataupun negatif.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Software interface pada sistem ini adalah program yang dijalankan untuk menerima data alkohol dan data suhu. Tampilan hasil software interface, ditunjukan pada gambar di bawah ini :
Gambar 4. Software Interface
Setelah perancangan pembuatan rangkaian telah selesai, kemudian dilakukan prosedur penggabungan semua rangkaian. Berikut adalah gambar hasil dari perancangan elektronik ini, ditunjukan pada gambar di bawah ini :
Gambar 5. Keseluruhan dari Hardware
Untuk mengetahui keakuratan sensor alkohol MQ303A dalam mendeteksi besar kadar alkohol pada makanan dan minuman, dilakukan beberapa pengujian. Sebagai nilai pembanding dari hasil pengukuran, digunakan beberapa sample alkohol dengan kadar berbeda-beda, apakah nilai sensor alkohol MQ303A sudah sama atau mendekati dengan kadar alkohol yang diukur. Pengujian dilakukan menggunakan LCD 16x2 untuk tampilan data sensor berupa kadar alkohol yang terbaca sensor. Untuk mendapatkan kadar atau nilai pembacaan sensor alkohol yang sesuai/akurat, diperlukan kalibrasi. Kalibrasi yang dilakukan secara terprogram agar nilai atau kadar alkohol terbaca sesuai dengan kadar alkohol sebenarnya. Dapat dilihat tabel 1 di bawah ini hasil pengujian sensor alkohol MQ303A:
Tabel 1. Pengujian Data Alkohol oleh Sensor MQ303A No. Urut
Sample Nama Sample
Kadar Alkohol (%) Akurasi(%) Error(%) Alkohol MQ303A 1 Sample % 25 23 92 8 2 Sample 20% 20 19 95 5 3 Sample 10% 10 9 90 10 4 Sample 5% 5 5 100 0
5 Tape - 2% - -
6 Durian - 2% - -
7 Bir 5.5 5 90 10
8 Obat Batuk 9,5 9 95 5
Akurasi Total 93,7%
Rate of Error (Error/ÛSample) 6,3%
Dari hasil pengujian diatas, disimpulkan sensor alkohol MQ303A berkerja dengan baik, dengan tingkat error sebesar 6,3%.
Untuk mengetahui keakuratan LM35, dilakukan pengujian sensor suhu dalam mendeteksi suhu sebenarnya. Penggunaan thermometer air raksa sebagai pembanding, apakah pembacaan suhu tersebut sama atau mendekati keakurasian thermometer air raksa. Pengujian ini menggunakan LCD 16x2 untuk tampilan data sensor berupa suhu yang terbaca sensor. Untuk mendapatkan suhu atau nilai pembacaan sensor suhu LM35 yang sesuai/akurat, diperlukan kalibrasi. Kalibrasi yang dilakukan secara terprogram agar suhu sensor suhu LM35 terbaca sesuai dengan thermometer air raksa. Pengujian sensor suhu dilakukan mengunakan air hangat berkisar antara 35°C - 42°C dikarenakan keterbatasan thermometer.Hasil pengujian suhu tersebut dapat dilihat pada tabel 2 di bawah ini :
Tabel 2. Pengujian Suhu oleh Sensor LM35 No.Urut Sample Suhu Ruangan (°C) Akurasi(%) Error(%) Thermometer LM35 1 37.2 37 99.5 0.5 2 36.8 36 97.8 2.2 3 38.3 38 99.2 0.8 4 37.8 37 97.9 2.1 5 38.1 37 97.1 2.9 6 37.6 37 98.4 1.6 7 37.2 37 99.5 0.5 8 36.8 36 97.8 2.2 9 38.3 38 99.2 0.8 10 37.8 37 97.9 2.1 Akurasi Total 98.4%
Rate of Error (Error/ÛSample) 1,6%
Dari hasil pengujian diatas, disimpulkan sensor suhu LM35 berkerja dengan baik, dengan tingkat error sebesar 1,6%.
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisa yang dilakukan oleh penulis, perangkat ini yang telah dibangun masih jauh dari sempurna. Dari keseluruhan hasil pengujian yang dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:
Tingkat keakuratan pengukuran kadar alkohol pada perangkat sebesar 93,7% dengan kemungkinan error sebesar 6,3%.
Tingkat keakuratan pengukuran suhu ruangan pada perangkat sebesar 98,4% dengan kemungkinan error sebesar 1,6%.
Perangkat membutuhkan waktu untuk berkerja, ini dikarenakan proses pemanasan sensor alkohol.
Pada software interface, program dalam menyimpan data hasil pendeteksian sehingga dapat digunakan untuk kebutuhan yang lainnya.
V. SARAN
Beberapa saran yang diharapkan untuk memahami prinsip perangkat yang dirancang sehingga diharapkan untuk dapat dikembangkan. Adapun saran – saran tersebut adalah :
Penggunaan sensor yang lebih akurat dan penetilian terhadap pengukuran kadar alkohol yang lebih dalam untuk hasil pengukuran yang lebih pasti.
Pengukuran dan pengujian karakteristik sensor perlu dilakukan seteliti mungkin untuk mendapatkan hasil yang memuaskan untuk mengolah data deteksi kadar alkohol.
Untuk pengembangan lebih lanjut, penggunaan komputer dapat digantikan dengan menggunakan smartphone atau perangkat berbasis sistem operasi android.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Madd. (2018). Statistics. Diakses dari http://www.madd.org/statistics/
[2, 3] Laurensius Davin R.P.; Mario Pratama; Yudi Jatmika Putra; Rudy Susanto, 2011, “Pendeteksi Kadar Alkohol”, Jurnal Teknik Komputer Vol. 19 No. 2 Agustus 2011: 123 – 131
[4] Momoh, JA, 'Smart grid design for efficient and flexible power networks operation and control', Power Systems Conference and Exposition, IEEE/PES, pp. 1-8, 2009
[5] Fahmizal, 2018, “Pengertian Internet of Things (IoT)”, Laboratorium Instrumentasi dan Kendali, Departemen Teknik Elektro dan Informatika, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada. http://otomasi.sv.ugm.ac.id/2018/06/02/pengertian-internet-of-things-iot/ (diakses 15 Desember 2018)
[6] R. Hafid Hardyanto, 2017, “Konsep Internet Of Things Pada Pembelajaran Berbasis Web”, Jurnal Dinamika Informatika Volume 6, No 1, Februari 2017 ISSN 1978-1660 : 87 - 97 ISSN online 2549-8517
