PROTOTIP ALAT PENDETEKSI KEBAKARAN DI GERBONG RESTORASI KERETA API BERBASIS INTERNET OF THINGS
Zulfikar Helmi Tambunan
Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro, Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom Purwokerto
Email: [email protected] Prasetyo Yuliantoro*
Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro, Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom Purwokerto
Email: [email protected] Fikra Titan Syifa
Fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro, Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom Purwokerto
Email: [email protected]
ABSTRAK
Laporan ini berisi tentang sistem pendeteksi kebakaran pada dapur gerbong restorasi kereta api menggunakan rangkaian penguat op-amp sebagai sensor api berbasis internet of things. Pada sistem pendeteksi ini di gunakan untuk membantu karyawan kereta memantau gerbong restorasi menggunakan aplikasi bila terdapat titik api yang mencurigakan. Jadi, memantau kebakaran dengan memasukan kode firebase host dan firebase authentication pada coding Arduino dan Mit App Inventor pada saat pembuatan aplikasi android agar dapat tersambung pada smartphone. Sistem deteksi ini menggunakan sensor api yang menggunakan ic lm358 yang dirangkai menjadi rangkaian penguat op-amp untuk mengetahui terdapat bahaya api pada gerbong dan NodeMcu ESP8266 sebagai pengendali utama. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah Bahasa C dan C++. Alat ini memiliki sistem kerja jika ingin dapat memonitor via aplikasi harus melakukan registrasi terlebih dahulu, jika sudah klik tombol login, maka akan muncul status dari gerbong saat ini.
Kata Kunci : Monitoring kebakaran, Op-Amp, NodeMCU ESP8266, Arduino IDE, MIT App Inventor, Firebase ABSTRACT
This report contains a fire detection system in a railroad restoration train car using an op-amp amplifier circuit as an internet-based fire sensor of things. This detection system is used to help train employees monitor restoration carriages using the application when there are suspicious hotspots. So, monitor fires by entering the firebase host and firebase authentication codes in the Arduino and Mit App Inventor coding when making an android application to connect to the smartphone. This detection system uses a fire sensor using IC LM358 which is assembled into an op-amp amplifier circuit to determine if there is a fire hazard in the carriage and the NodeMcu ESP8266 as the main controller. The programming language used is C and C ++. This tool has a working system, if you want to be able to monitor via the application you must register first, if you have clicked the login button, the current carriage status will appear.
Keyword: Fire Detection, Op-Amp, NodeMCU ESP8266, Arduino IDE, MIT App Inventor, Firebase.
I. PENDAHULUAN
Dapur secara harafiah berarti suatu tempat, biasanya di dalam rumah di mana seseorang melakukan aktivitas mengolah dan menyediakan bahan makanan atau pangan. Aktivitas ini disebut memasak. Dengan berkembangnya budaya dan teknologi, bentuk dapur selalu berubah-ubah. Umumnya Dapur di bagi menjadi dua tipe, yaitu dapur bersih dan dapur kotor. Dapur bersih bisa di tempatkan dekat ruang keluarga, ataupun meja makan, karena memang fungsinya untuk menaruh makanan yang sudah dimasak. Sedangkan untuk dapur kotor, berfungsi untuk melakukan proses masak-memasak, sehingga letaknya pun berada di belakang[1].
Gerbong restorasi artinya salah satu tempat dalam rangkaian kereta yang menyediakan berbagai penganan kepada para penumpang. Gerbong ini bukanlah “barang baru” dalam dunia perkereta-apian. Biasanya, gerbong ini berada di tengah-tengah rangkaian, dengan maksud lebih fleksibel untuk menjangkau penumpang baik yang berada di
gerbong sebelah depan, maupun gerbong belakangnya. Gerbong restorasi ini sengaja di desain menyerupai café lengkap dengan meja dan bangkunya. Selain itu, gerbong restorasi tentu saja menyediakan beraneka pilihan menu makanan dan juga minuman[2].
Kebakaran pada bangunan umumnya berawal dari kebakaran suatu ruangan, yang sering disebut dengan kebakaran pada ruangan tertutup. Sifat fisika dan kimia yang terjadi dalam proses penyulutan, dilanjutkan dengan pembakaran dan ditambah dengan beban api dengan kuantitas yang cukup termasuk perletakannya, dimensi ruangan serta faktor ventilasi yang menunjang, maka kebakaran akan meningkat intensitasnya, ditandai dengan kecepatan penjalaran dan juga panas tinggi dalam waktu yang relatif singkat. Kebakaran dalam ruangan dapat memicu terjadinya ledakan asap apabila ruangan tersebut minim dalam hal ventilasi tetapi cukup tahan terhadap hal yang timbul akibat kebakaran. Selain itu produk non termal kebakaran lainnya seperti asap, yakni gas-gas hasil pembakaran (selain CO2 dan CO) seperti HCI dan HCN yang kerap tidak berwarna dan tidak berbau namun sangat beracun (toxic) sehingga banyak menimbulkan korban baik di kalangan penghuni/pengguna bangunan maupun dari kalangan petugas pemadam kebakaran, saat dilakukan operasi pemadaman[3].
Tahun lalu telah terjadi suatu fenomena kebakaran terhadap gerbong kereta yang cukup tragis, terjadi di Pakistan dengan menewaskan 74 orang dikarenakan terjadi ledakan tabung gas dalam gerbong saat melakukan aktivitas memasak, setidaknya 3 unit gerbong habis dilalap oleh si jago merah[4]. Agar kejadian serupa tidak terjadi pada gerbong kereta api di indonesia khususnya bagian restorasi meskipun sudah tidak terdapat kompor atau pemantik api di kereta api indonesia dan dengan adanya perkembangan teknologi saat ini menyebabkan adanya konsep internet of thing (IoT), IoT merupakan teknologi yang dikaitkan dengan segala suatu masalah menggunakan internet. Dengan adanya internet of thing (IoT) diharapkan mampu menjadi solusi pada permasalahan kebakaran yang sewaktu waktu dapat terjadi di dalam dapur kereta api. Dalam kasus ini untuk mendeteksi titik api pada dapur yaitu Sensor Flame berguna untuk mendeteksi titik api pada dapur di gerbong tersebut, pengendalinya menggunakan NodeMCU ESP-8266, Arduino, Buzzer, Led dan notifikasinya melalui Android melalui aplikasi yang dibuat pada MIT App Inventor.
II. METODE PENELITIAN
Pada sistem ini, terdiri dari alat dan bahan yang digunakan yakni terdiri atas perngkat keras dan perngkat lunak.
Untuk perangkat keras yang digunakan yakni NodeMCU yang digunakan sebagai mikrokontroler, Rangkaian op- amp digunakan sebagai penguat sensor api, LED Merah digunakan untuk penanda pada saat ada api dan juga buzzer. Kemudian untuk perangkat lunak yang digunakan penulis yakni MIT App Inventor. MIT App Inventor berfungsi untuk merancang pembuatan aplikasi android yang nantinya digunakan sebagai untuk melihat hasil pengukuran sensor. Selanjutnya perancangan sistem terdiri blok diagram sistem, perancangan perangkat keras, perancangan perangkat lunak, dan perancangan pengujian.
A. Blok Diagram Sistem
Gambar 1 Blok Diagram Sistem
Dalam blok diagram diatas merupakan rencana konsep perancangan dari sistem pendeteksi kebakaran pada gerbong restorasi kereta api dengan mikrokontroler bertipe Nodemcu ESP8266 memiliki fungsi sebagai inti atau otak dari sistem tersebut yang berguna untuk dapat menjalankan sistem yang mendapat daya dari suatu power supply, kemudian rangkaian Op-Amp berguna untuk masukan yang mengirimkan data ke mikrokontroler. Data yang diterima dari sensor selanjutnya akan dijadikan suatu output, dalam hal ini outputnya terdapat tiga hal yaitu buzzer, led, aplikasi android, dan juga firebase. Pada photodiode berguna untuk mendeteksi jika terdapat titik api, bila photodiode yang bersatu dengan rangkaian op-amp mendeteksi suatu titik api maka akan dikirimkan ke nodemcu esp8266 lalu data diarahkan ke google firebase, data yang disimpan secara real time berikutnya ditampilkan pada aplikasi android yang dibuat pada MIT app inventor. Aplikasi yang dibuat pada MIT app inventor tersebut berfungsi sebagai pemberi notifikasi dan peringatan kepada user bila terjadi kebakaran atau sumber api pada gerbong.
B. Perancangan Perangkat Keras
Gambar 2 Rangkaian Sistem
Pada gambar 2 diatas merupakan skema rangkaian keseluruhan. Penulis menggunakan Rangkaian Op-Amp, yang terintegrasi dengan NodeMCU. Untuk konfigurasi rangkaian dapat dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 1. Konfigurasi Rangkaian NodeMCU dengan Sensor Ultrasonik No Pin Sensor Api
(Op-Amp)
Keterangan
1 +VCC Catu Daya 3-5v dari NodeMCU
2 Input 1 + Pembalik i / id 3 Input 2 - Non inverting i / id
4 GND Grounding
Gambar 3 Rangkaian Buzzer
Tabel 2. Konfigurasi Rangkaian NodeMCU dengan Buzzer
No Pin LED Keterangan
1 Positif Kutub positif LED berada di port D5 NodeMCU 2 Negatif Kutup negatif LED berada di port GND NodeMCU C. Flowchart Sistem Keseluruhan
Gambar 4 Flowchart Alur Sistem Keseluruhan
Dalam flowchart gambar 3.3 terdapat alur yang dilakukan mikrokontroler sesuai dengan perangkat keras yang akan digunakan dan juga dirancang. Mikrokontroler akan melakukan suatu perintah bila telah dimasukan program, dan semua perangkat keras akan dapat berjalan dengan kendali yang dilakukan mikrokontroler. Algoritma yang terdapat pada flowchart disini adalah jika pertama kali dilakukan bila sistem dalam kondisi nyala atau on maka akan dilakukan inisialisasi atau istilahnya pemberian nilai awal terhadap sensor api selanjutnya yaitu melakukan pengecekan terhadap output yang dihasilkan, bila sensor flame mendeteksi api lebih dari 600 maka buzzer akan mengeluarkan peringatan berupa bunyi dan nyala led maka akan dikirimkan ke aplikasi sebagai adanya indikasi kebakaran yang akan dikeluarkan berupa notifikasi.
D. Perancangan Aplikasi Android
Gambar 5 Flowchart Alur Aplikasi Android
Dalam hal ini menggunakan aplikasi pada android yang dibangun pada mit app inventor. Sesuai dengan flowchart, langkah awal yang dilakukan adalah memberikan nilai awal atau inisialisasi terhadap sistem, berikutnya dilakukan menyalakan fitur wifi pada android lalu mengisikan nama wifi sesuai dengan yang tersambung, bila salah dalam memasukan nama wifi akan kembali ke proses sebelumnya, setelah tersambung akan dilanjutkan ke mikrokontroler yang telah menerima data dari sensor yang langkah selanjutnya bila tidak terdeteksi asap dan api akan kembali lagi kepada mikrokontroler namun bila terdeteksi maka pada aplikasi akan memunculkan notifikasi bila terdapat indikasi kebakaran.
E. Perancangan Kasing
Gambar 6 Flowchart Alur Aplikasi Android
Gambar 7 Flowchart Alur Aplikasi Android
Pada gambar 5 merupakan desain perancangan hardware sisi luar dari alat yang dibuat. Sedangkan pada gambar 6 merupakan desain perancangan sistem dari sisi dalam. NodeMCU sebagai mikrokontroler pada sistem, kemudian terdapat sensor api (rangkaian op-amp) pada atap gerbong yang digunakan untuk mendeteksi api yang ada pada gerbong tersebut. Sedangkan box hitam digunakan untuk meletakkan sistem kendali yang terdiri dari NodeMCU, rangkaian op-amp, dan buzzer, LED agar lebih aman.
F. Perancangan Database Menggunakan Firebase Database
Gambar 8 Firebase Databse
Gambar 9 Authentication Firebase pada Arduino IDE
Perancangan database pada firebase digunakan sebagai penyimpan data dari sensor dan ditampilkan secara real time keadaan di lapangan. Untuk dapat menyambungkan antara alat dan database diperlukan sebuah firebase URL dan firebase token seperti tampilan pada gambar 8 dan 9 dibawah ini.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. HASIL PERANCANGAN SISTEM
Pada hasil pengujian dan pembahasan yang akan dibahas kali ini akan meliputi hasil dari database meggunakan google firebase.
Gambar 10 Hasil Database dalam mendeteksi
Pada Gambar 10 diatas merupakan hasil dari perancangan database yang telah dibuat yang digunakan untuk memantu status kebakaran pada gerbong restorasi. Pada gambar 10 digunakan untuk menerima data dari sensor dalam bentuk aman dan bahaya.
B. PENGUJIAN SENSOR API (Op-Amp)
Dalam rangkaian Op-amp ini menghasilkan nilai ADC yang telah diubah dari nilai analog menjadi keluaran digital, dengan menggunakan nilai ADC yang telah dihasilkan dibawah merupakan nilai tegangan yang dihasilkan dengan dua kemungkinan saat terdapat api dan saat tidak ada api.
𝐴𝐷𝐶 1023∗ 3𝑣 Ket:
ADC : Nilai ADC yang dihasilkan 1023 : Nilai ADC maksimal (10 bit) 3v : Tegangan Referensi ADC
Pada tabel merupakan hasil pengujian api pada gerbong restorasi kereta api. Pengujian dilakukan dari jarak terdekat yaitu 1 cm hingga 38 cm menggunakan api dan menguji led dan buzzer dalam melakukan respon saat photodiode sebagai antarmuka mendeteksi api. Dibawah ini merupakan contoh salah satu pengujian photodiode terhadap api.
Tabel 1 Hasil Percobaan Photodiode Photodiode
-ke
Jarak (Cm)
Terdeteksi Tidak Terdeteksi
1
2
4
6
8
Photodiode 1 10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38 _
IV. KESIMPULAN
1. Pembuatan alat untuk mendeteksi kebakaran berbasis internet of things membutuhkan komponen seperti ic lm358 yang menjadi rangkaian op-amp , Nodemcu ESP8266, Led, Buzzer. Dan dalam membangun aplikasi menggunakan aplikasi Mit App Inventor.
2. Rangkaian Op-Amp bekerja dengan daya masukan sebesar 3 volt dan mendeteksi api melalui photodiode dengan jarak maksimal deteksi sekitar 36 cm. Buzzer dan Led
3. Aplikasi dapat menampilkan status “bahaya” atau “aman” dari data yang diperoleh dari Google firebase.
4. Dalam delay, jumlah data dan jarak tidak terlalu mempengaruhi hasil akhir justru provider yang berpengaruh, Packet Loss memiliki rata rata error sebesar 0%, dan Throughput menghasilkan nilai tidak sesuai dengan delay
DAFTAR PUSTAKA
[1] rumah jogja, “Tentang Dapur Fungsi dan Macamnya,” desember, 2012. [Online]. Available:
https://rumahjogjaindonesia.com/isi-majalah/tentang-dapur-fungsi-macamnya.html. [Accessed: 20-Feb- 2020].
[2] R. Nurhalim, “Gerbong Restorasi,” 02 March, 2017. [Online]. Available:
https://www.kabarpenumpang.com/gerbong-restorasi-sajian-khas-restoran-yang-bergoyang/. [Accessed:
20-Feb-2020].
[3] B. A. B. Ii and T. Dasar, “Analisis sistem..., Edy Wahono, FT UI, 2008,” pp. 10–34, 2008.
[4] B. Indonesia, “‘Ledakan kompor gas’ di gerbong picu kebakaran kereta di Pakistan, 74 penumpang tewas,” 31 Oktober, 2019. [Online]. Available: https://www.bbc.com/indonesia/dunia-50249340.
[Accessed: 20-Feb-2020].
