178
MONITORING DAN PENGENDALIAN PENGGUNAAN ENERGI PADA GEDUNG BERTINGKAT MENGGUNAKAN NODEMCU ESP 8266
Arief Wisaksono1), Metatia Intan Mauliana2) , Novia Ariyanti3)
123Fakultas Saintek Univrsitas Muhammadiyah Sidoarjo email: [email protected]
Abstract
Secara umum Bangunan standar dirancang dan dibangun tanpa memperhatikan otomatisasi dengan teknologi yang mendukung yakni suatu sistem yang dipasang untuk mengontrol dan memonitor layanan gedung untuk penerangan, pendinginan, kelistrikan dan lainnya Monitor dan pengendalian energi berbasis IOT. Pada artikel ini membahas sistem monitor dan pengendalian Penggunaan energi pada gedung atau bangunan bertingkat menggunakan dua buah NodeMCU ESP 8266 yang dipasang secara parallel. dengan menggunakan dua sistem komunikasi serial yang dijalankan secara bersama yang diatur oleh aplikasi Blink dengan menggunakan dua mikro kontroler dalam satu paket, satu mikrokontroler untuk monitor dan mendeteksi seberapa banyak energi listrik yang digunakan secara terus menerus dengan looping tetap dan satu lagi mikrokontroler untuk pengendalian sensor, sehingga sistem otomatisasi bisa menghidupkan dan mematikan energi listrik yang suplay pada setiap lantai.
Sistem komunikasi serial berjajar digunakan agar terjadi kontinyuitas sistem, dengan menggunakan sistem komunikasi ini pengontrolan bisa dilakukan tepat Hasil yang didapatkan dari proses tersebut adalah monitoring dan pengendalian energy baik lampu AC atau penggunaan lainnya secara realtime.
Keywords: Android, Monitor, Kontrol, NodeMCU
1. PENDAHULUAN
Sebuah bangunan cerdas menggabungkan semua komponen yang terbaik yang tersedia mulai dari konsep, bahan, sistem teknologi yang terinterasi untuk mencapai sebuah bangunan yang memenuhi atau melebihi persyaratan kinerja bangunan . teknologi bangunan mengacu pada integrasi dari empat sistem yaitu Building Automation System (BAS), yaitu suatu sistem yang dipasang untuk mengontrol dan memonitor layanan gedung yang bertanggung jawab untuk penerangan, pendinginan, kelistrikan dan lainnya. Padahal sistem control dan monitoring energi listrik pada gedung apartemen di Indonesia umumnya masih menggunakan sistem distribusi energi listrik konvensional, sehingga kelalaian penghuni dalam penggunaan energi listrik dapat mengakibatkan pemborosan khususnya pada unit hunian (Akhyar, 2018) (Chamdareno, 2018).
Dengan luasnya gedung setiap tempat menyala dan tidak setiap waktu terpakai area tersebut walaupun sudah tibanya jam operasional gedung , seperti penerangan koridor , penerangan area gedung parkir , penerangan toliet , escalator status nya on ( aktif menyala ) walaupun tidak ada orang di tempat tersebut lampu / escalator tetap on ( aktif menyala ) dan peralatan lainnya , hal ini tentu saja akan mempengaruhi pemakaian energi listrrik yang dikonsumsi oleh gedung tersbut Penggunaan energi listrik yang terus meningka setiap tahunnya, memaksa setiap unit lembaga melkukan audit energy sebagai langkah awal untuk manajemen energi (Fajaiyah, 2016) (Fitriandi, 2016)
Penerapan sistem sensor sebagai solusi supaya semua system peralatan gedung bisa di kendalikan dan dimonitor dengan baik. Sistem monitoring yang diperlukan adalah system yang dapat dilakukan dari jarak jauh untuk mengetahui status tegangan tersebut secara real time (Almanda, 2018) (Safii, 2019) (Putri, 2019).
179
Sistem Smart Home bertujuan untuk membantu disabilitas dan orang lanjut usia untuk bisa mengendalikan perangkat lampu dirumah tangga dari panel antarmuka pada Smartphone yang terhubung dengan sistem ON/OFF lampu dirumah. Aplikasi Smart Home direalisasikan memanfaatkan aplikasi di Smartphone Android yang terhubung dengan mikrokontroler Arduino dan yang mampu mengendalikan beban AC lampu rumah tangga dengan driver relay, komunikasi antara smartphone android dengan mikrokontroler dapat dilakukan secara wireless menggunakan bluetooth, yang mana smartphone android dan bluetooth module pada sistem mikrokontroler dapat berkomunikasi menggunakan data serial . Pengendalian lampu tidak akan bekerja jika smartphone android diluar jarak jangkauan pancaran wireless Bluetooth dari bluetooth module karena sambungan bluetooth akan terputus secara otomatis (Wicaksono, 2017).
Hasil yang didapatkan dari proses tersebut adalah monitoring dan pengendalian energy baik lampu AC atau penggunaan lainnya secara realtime dan bisa diakses dengan menggunakan smartphone (Azifah, 2017).
2. METODE PENELITIAN Bahan dan Metode
Alat dan bahan-bahan yang digunakan adalah:
• Alat
Alat - alat yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Solder.
2. Avo meter digital.
3. Tang amper digotal 4. Tool sheet
• Bahan
Bahan-bahannya adalah sebagai berikut : 1. Nodemcu esp8266 wifi module 2. sensor PZEM-004T
3. Module Optical Isolated Relay 4 Channel 5V 4. Power Suplay
Metode
Penelitian ini adalah metode Eksperimen. Adapun langkah-langkah yang dilakukan adalah menyusun diagram blok sistem monitorng dan blok kontrol, merancang serangkaian sistem kontrol dan monitor, Dilanjutkan dengan merancang softwere sistem kontrol dan monitor.
Langkah lanjutannya dilakukan merangkai komponen dan terakhir adalah integrasi hardwere dan softwere. Secara lengkap metode peelitian ini bisa dilihat pada gambar berikut:
Gambar 1. Langkah Penelitian a. Diagram Blok
180
Desain sistem untuk monitoring dan kendali perangkat sebagai berikut Sistem mempunyai dua NodeMCU dan jaringan internet. NodeMCU akan mengontrol dan mengirim data ke server Blink. Data yang dikirim berupa hasil pembacaan sensor PZEM-004T, kondisi Module Optical Isolated Relay ke beban. Menggunakan jaringan internet sebagai media penghubung antara Server Blink ke NodeMCU. Pengguna (user) dapat melihat data yang telah diterima dalam Server Blink. Pengguna (user) juga bisa mengontrol beban dari jarak jauh.
Gambar 2. Blok Diagram System
Berdasarkan diagram blok diatas,dua buah NodeMCU sebagai prosessesor dipasang parallel, hal ini dilakukan untuk memisah antara fungsi kontrol dan fungsi monitor dengan harapan akhr adalah keduanya bisa berjalan seiring secar bersamaan. Terlihat dari diagram satu NodeMCU untuk fungsi control dalam hal ini menjaga agar relay tetap dalam pososi on atau off , sedang NodeMCU satunya lagi berfungsi untuk menerima pengiriman data hasil pembacaan sensor data sensor PZEM-004T yang masuk dan arus yang di konsumsi, jika sensor arus yang berada dipanel mendeteksi arus maka sensor akan mengirimkan data analog yang akan di proses oleh mikrokontroler dengan sistem up down counter, hasil pengolahan data oleh mikrokontroler arduino akan memberikan keluaran berupa penggunaan energy yang akan ditampilkan.
Adapun pembagian tugas dan fungsi peralatan antara lain :
1. Microcontroler NodeMCU Sebagai kontrol atau pusat kendali dari semua sensor arus dan output pada keluaran data analog.
2. Sensor arus Sebagai sensor untuk mendeteksi besar kecilnya arus yang di konsumsi.
3. Web dalam hal ini menggunakan aplikasi Blink Sebagai Sebagai proses untuk meenampilkan informasi dari data base sekaligus untuk mengendalikan penggunaan energy .
4. Monitor LCD Sebagai Tampilan data.
5. Data Base Sebagai penyimpanan data.
b. Rancangan Hardware
181
Gambar 3. Rancangan Hardware
Gambar 1. Ilustrasi [Times New Roman 11]
Berikut contoh penulisan tabel.
Tabel 2. Uji Normalitas [Times New Roman 11]
Kolmogorov-Smirnova
Statistic df Sig.
Control .155 12 .200*
eksperimen .192 12 .200*
Penulisan diagram disajikan dalam warna gray scale. Jika memuat warna selain hitam putih maka dapat diubah terlebih dahulu dalam bentuk berbagai macam arsiran. Berikut contoh penulisan diagram.
3. HASIL PENELITIAN
Adapun pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Pengujian Sensor arus dengan variasi beban
Tabel 1. Hasil Pengujian Sensor Arus dengan Variasi Beban
182
No. Beban Sensor PZEM-004T Multimeter Error % (V)
Error % Volt Arus Volt Arus (A)
1. Lampu 14W 212 0.07 217 0.04 2.30% 75%
2. Kipas Angin 217 0.21 220 0.17 1.36% 23.52%
3. Televisi 214 0.37 216 0.33 0.93% 12.12%
4. Kulkas 215 0.64 219 0.60 1.82% 6.66%
5. Setrika 214 1.32 210 1.27 1.90% 3.93%
Hasil Tabel 1 pengujian sensor PZEM-004T untuk mengukur tegangan dan arus dengan membandingkan hasil ujicoba pada alat ukur multimeter digital
Dari hasil pengujian didapatkan nilai prosentase error sebagai berikut.
Untuk tegangan didapatkan perhitngan : 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟% (𝑉) =(214 − 216)
216 𝑥100 = 0.93%
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟% (𝑉) =(217 − 220)
220 𝑥100 = 1.36%
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟% (𝑉) =(212 − 217)
217 𝑥100 = 2.30%
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟% (𝑉) =(214 − 210)
210 𝑥100 = 1.90%
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟% (𝑉) =(215 − 219)
219 𝑥100 = 1.82%
Untuk arus diperoleh hasil perhitungan:
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟% (𝐴) =(0.37 − 0.33)
0.33 𝑥100 = 12.12%
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟% (𝐴) =(0.21 − 0.17)
0.17 𝑥100 = 23.52%
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟% (𝐴) =(0.07 − 0.04)
0.04 𝑥100 = 75%
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟% (𝐴) =(1.32 − 1.27)
1.27 𝑥100 = 3.93%
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟% (𝐴) =(0.64 − 0.60)
0.60 𝑥100 = 6.66%
183
Tabel 2. Pengujian Jarak NodeMCU
Keterangan:
a. Kondisi 1 menyatakan relay ON atau beban menyala.
b. Kondisi 0 menyatakan relay OFF atau beban tidak menyala.
Tabel pengujian jarak NodeMCU terhadap smartphone terdapat 5 macam tempat.
Dimulai dari jarak 7 m sampai dengan jarak 31 km. Pengujian tiap tempat dilakukan dengan 2 kali percobaan diluar dan didalam bangunan semua berjalan dengan baik dibuktikan data pada Tabel 2.
Percobaan 1
a. Perhitungan rata-rata relay µ =𝑥1+ 𝑥2
n
=1+1
2
= 1
b. Perhitungan rata-rata volt µ =𝑥1+ 𝑥2
n
=212+212
2
= 212
c. Perhitungan rata-rata ampere
Vivo Y69 4G Ram 3GB Android 7.0
Televisi Diluar 1 212 0.39 0.75 91.39,-
Wonoayu- Gunung Anyar
Tambak (Surabaya)
31 Km Didalam
1 212 0.39 0.75 91.69,-
Rata-rata Standart Deviasi
1 212 0.39 0.75 91.54
0 0 0 0 0
Xiomi S2 4G Ram 4GB Andoid 8.1
Kipas Angin
Diluar 1 217 0.21 0.97 64.69,-
Wonoayu- Taman (Sidoarjo)
14 KM
Didalam 1 218 0.22 0.96 68.66,-
Rata-rata 1 217.5 0.215 0.965 66.67
Standart Deviasi 0 0 0 0 0.1
Oppo f1f 4G Ram 3GB Android 5.1
Lampu 14W
Diluar 1 216 0.08 0.73 18.34,-
Wonoyu- Krembung (Sidoarjo)
8.7 KM Didalam
1 215 0.08 0.74 18.48,-
Rata-rata 1 215.5 0.08 0.735 18.41
Standart Deviasi 0 0 0 0 0
SM J32016 4G Ram 1.5GB Android 5.1
Setrika Diluar 1 209 1.46 0.96 432,03
Candi-Wonoayu (Sidoarjo)
5.1 KM
Didalam 1 209 1.47 0.96 432,18
Rata-rata 1 209 1.465 0.96 432.10
Standart Deviasi 0 0 0 0 0.1
Iphone 5s 4G Ram 1GB
iOS 12.4
Kulkas Diluar 1 216 0.65 0.85 177.07,-
Pilang Wonoayu (Sidoarjo) 0.007 Km Didalam 1 217 0.65 0.85 176.77,-
Rata-rata 1 216.5 0.65 0.85 176.92
Standart Deviasi 0 0 0 0 0
184 µ =𝑥1+ 𝑥2
n
=0.39+0.39
2
= 0.39
d. Perhitungan standart deviasi volt
𝜎 = √∑ni=1(212-212)2+(212-212)2 2-1
𝜎 = √0 1 𝜎 = 0
e. Perhitungan standart deviasi ampere
𝜎 = √∑ni=1(0.39-0.39)2+(0.39-0.39)2 2-1
𝜎 = √0 1 𝜎 = 0
2. Analisa Hasil Pengujian
Berdasarkan hasil data pengujian diatas, maka didapatkan hasil analisa dari pengukuran tegangan dan arus serta transfer data pada smartphone pada Tabel 4.1 pengujian sensor PZEM- 004T dilakukan pengujian dengan 5 beban yang berbeda. Pengukuran sensor PZEM-004T tiap beban dibandingkan dengan alat ukur clamp meter, diperoleh hasil error % (V) 0.93% sampai dengan 2.30% sedangkan error% (A) 3.93% sampai dengan 75%. Dari hasil persen tertinggi karena pengukuran tegangan dan arus kecil. Jika tegangan arus semakin besar maka error%
semakin kecil.
Dari hasil pengujian jarak dan smartphone berbeda sebanyak 5 kali, sehingga didapatkan standart deviasi sangat rendah yaitu 0 sampai 0.1. Transfer data maupun kontrol menggunakan aplikasi telegram dapat dilakukan dimanapun tempatnya serta dengan jarak berapapun asalkan kondisi jaringan terhubung dengan internet.
Berdasarkan pada Tabel pengujian Sensor arus ,menggunakan contoh pembacaan sebanyak lima kali pembacaan data. Adanya arus Input sensor untuk membandingkan hasil pembacaan sensor arus apakah arus sensor sama dengan arus Input pengukuran manual menggunakan AVO meter digital atau tidak. Dimana dijelaskan dalam tabel tertulis bawah pembacaan sensor arus yang menggunakan sensor arus Obstacle dengan perbedaan yang dilakukan menggukur arus manual memiliki ketepatan pembacaan yang lumayan bagus yaitu sebesar 99,94% s/d 99,26% ketepatan pembacaan. Dengan deviasi sebesar 0,04 v hal ini menjelaskan bahwa tingkat pembacaan pembacaan tidak terlalu berbeda dengan arus input secara manual.
4. SIMPULAN
Setelah dilakukan proses pengujian dan pengambilan data selama beberapa kali, maka dapat disimpulkan bahwa rancang bangun monitoring dan pengendalian penggunaan energi pada gedung bertingkat Berbasis IOT dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Pembacaan sensor arus untuk mendeteksi arus yang mengalir, dengan perbandingan antara arus input dan pengukuran dengan Avo meter pada arus output. Akurasi pembacaan sensor dalam dua kali pengambilan data berhasil membaca kisaran 99,94%. Sehingga sensor bekerja dengan baik.
185
2. Modul NodeMCU ini digunakan sebagai pengirim data ke database yang akan diakses dengan aplikasi Blink
3. Penggunaan modul NodemMCU secara terpisah antara pengontrolan dan monitoring menghasilkan hasil yang lebih baik
5. REFERENSI
Akhyar, "BUILDING AUTOMATION SYSTEM (BAS) MENGGUNAKAN SMART METERING DAN KONEKSI INTERNET," Jurnal TEKNOIF, vol. 6, no. 2, 2018.
A. Fitriandi, "Rancang Bangun Alat Monitoring Arus dan Tegangan Berbasis Mikrokontroler dengan SMS Gateway," ELECTRICIAN, vol. 10, no. 2, 2016.
D. Almanda, "MANAJEMEN KONSUMSI ENERGI LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR PIR DAN LM 35," Jurnal Elektum, vol. 14, no. 1, pp.
16-22 , 2018.
G. A. A. Putri, "Desain Saklar Otomatis Untuk Kontrol Peralatan Listrik di Bangunan,"
MERPATI , vol. 7, no. 1, 2019.
H. S. d. R. N. H. Fajaiyah Mulyani, "Audit dan Rancangan Implementasi Sistem Manajemen Energi berbasis ISO 50001," Jurnal EECCIS , 2018 .
M. Safii, "Perancangan bangun alat monitoring notifikasi tegangan genset berbasis internet of things dan sms gateway," SEBATIK, vol. 23, no. 1, pp. 178-184, 2019.
M. F. Wicaksono, "IMPLEMENTASI MODUL WIFI NODEMCU ESP8266 UNTUK SMART HOME," KOMPUTIKA - Jurnal Sistem Komputer UNIKOM, vol. 6, no. 1, 2017.
P. G. Chamdareno, "Studi penggunaan sistem otomasi terintegrasi gedung pada apartemen,"
Jurnal Elektum , vol. 15, no. 2 , 2018.
S. K. Azifah, "ANCANG BANGUN SMART BUILDING DALAM MEMANTAU DAN MENGENDALIKAN LAMPU SECARA REALTIME BERBASIS WEBSOCKET,"
Jurnal AMIK JTC, vol. 13, no. 2, 2017.
