i
PERANCANGAN SMART SISTEM MONITORING DAN KEAMANAN RUMAH TERHADAP PROTEKSI BAHAYA KEBOCORAN GAS LPG DAN KEBAKARAN BERBASIS IOT
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun oleh : IGO SUPRASETIYO NIM. 201710130311073
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2021
ii
iii
iv
v
v
ABSTRAK
Seiring banyaknya pengguna gas LPG, permasalahan baru muncul dengan terjadinya banyak kasus kebakaran dan ledakan yang diakibatkan kebocoran gas LPG. Berbagai upaya penelitian terhadap pendeteksian kebocoran gas dan kebakaran telah dilakukan pada peneliti terdahulu. Pada penelitian ini dilakukan dengan tujuan memberikan hal baru dari penelitian sebelumnya, yaitu dengan merancang sistem kamera sebagai media monitoring kondisi lokasi serta sistem informasi dan proteksi terhadap deteksi kebocoran gas LPG dan kebakaran berbasis IoT. Sistem ini menggunakan sensor MQ-6, sensor KY-026, sensor DS18B20, Arduino uno, buzzer, pompa air, dan kipas DC. Selain itu juga menggunakan modul wifi ESP32-CAM dengan kamera OV 2640, serta aplikasi telegram dan web server Adafruit IO sebagai media monitoring dan informasi. Dalam proses penelitian, kinerja sensor di uji dengan memberi perlakuan guna mengetahui performanya. Pada pengujian sistem, Adafruit IO sebagai interface monitoring dapat real time menampilkan dan menyimpan hasil pengukuran dari sensor. Dalam sistem informasi pengiriman pesan dan gambar hasil kamera lewat aplikasi telegram juga dapat bekerja apabila kebocoran gas LPG, kebakaran, dan suhu di atas 40˚C terdeteksi. Untuk proses proteksi, sistem akan bekerja mengaktifkan kipas dan buzzer ketika gas LPG terdeteksi lebih dari 350 ppm. lalu ketika suhu melebihi 40˚C sistem akan mengaktifkan kipas. Sedangkan ketika api terdeteksi berkondisi 1 maka sistem memgaktifkan buzzer, kipas dan pompa air.
Kata Kunci: Gas LPG, IoT, Proteksi, Monitoring, Sistem Kamera.
vi ABSTRACT
As many users of LPG gas, new problems arise with the occurrence of many cases of fires and explosions caused by LPG gas leaks. Various research efforts on the detection of gas leaks and fires have been carried out by previous researchers.
This research was conducted with the aim of providing new things from previous research, namely by designing a camera system as a medium for monitoring site conditions as well as information systems and protection against IoT-based LPG gas leak detection and fires. This system uses MQ-6 sensor, KY-026 sensor, DS18B20 sensor, Arduino uno, buzzer, water pump, and DC fan. In addition, it also uses the ESP32-CAM wifi module with an OV 2640 camera, as well as the telegram application and the Adafruit IO web server as monitoring and information media.
In the research process, the performance of the sensor is tested by giving treatment to determine its performance. In system testing, Adafruit IO as a monitoring interface can display and store measurement results in real time from sensors. The information system for sending messages and camera images via the telegram application can also work if LPG gas leaks, fires, and temperatures above 40˚C are detected. For the protection process, the system will work to activate the fan and buzzer when LPG gas is detected more than 350 ppm. then when the temperature exceeds 40˚C the system will activate the fan. Meanwhile, when a fire is detected in condition 1, the system activates the buzzer, fan and water pump.
Keywords: LPG Gas, IoT, Protection, Monitoring, Camera System.
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas rahmat dan karunia-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan Skripsi ini. Saya menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ayah, ibu, dan seluruh saudara saya yang telah memberikan doa serta dukungannya baik secara materi maupun semangat.
2. Dekan Fakultas Teknik Bapak Dr. Ahmad Mubin, MT dan Keluarga (FT).
Serta para Pembantu Dekan Fakultas Teknik dan keluarga besar Universitas Muhammadiyah Malang.
3. Ketua Program Studi Teknik Elektro Bapak Khusnul Hidayat dan Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Ibu Merinda Lestandy, beserta seluruh stafnya karena telah membantu serta meringkan proses pengerjaan Skripsi Saya.
4. Bapak M. Chasrun Hasani, M.T. dan Bapak Widianto, S.T., M.T. yang telah meluangkan waktu untuk membimbing saya dalam menyelesaikan skripsi ini.
5. Seluruh Civitas Akademika (dosen, asisten, dan Karyawan) Universitas Muhammadiyah Malang yang telah membekali ilmu dan membantu saya selama menempuh proses studi.
6. Mas Sarpinto yang telah membantu dalam pengerjaan proses skripsi saya hingga selesai.
7. Sahabatku Aldila yang telah memberikan semangat, mendengarkan curahan hati dan memberikan dukungan sehingga saya bisa berada pada pencapaian saat ini.
8. Sahabat seperjuangan Heri, Sabri, Fahmi, dan Heppy yang sama-sama berjuang mengerjakan skripsi dengan prosesnya masing-masing..
9. Teman dari ELEKTRO 2017 dan teman dari Konsentrasi Elektronika yang berjuang, saling bertukar ilmu dan pendapat dari semester 1.
Semoga Allah Subhanahu Wa Ta’ala memberikan rahmat dan hidayah-Nya atas segala kebaikan dan semoga kita semua selalu dalam lindungan serta tuntunan- Nya.
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala. Atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :
” PERANCANGAN SMART SISTEM MONITORING DAN KEAMANAN RUMAH TERHADAP PROTEKSI BAHAYA KEBOCORAN GAS LPG DAN KEBAKARAN BERBASIS IOT”
Menulis Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Muhammadiyah Malang, selain itu penulis berharap Skripsi ini dapat memperluas pustaka dan pengetahuan utamanya dalam bidang elektronika dan sistem informasi.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan Skripsi ini masih perlu banyak pengembangan dan penyempurnaan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan ke depan.
Akhir kata semoga buku ini dapat bermanfaat di masa sekarang dan masa mendatang. Sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan, maka penulis mohon maaf apabila ada kekeliruan baik yang sengaja maupun yang tidak sengaja.
Malang, Desember 2021
Penulis
ix
DAFTAR ISI
COVER ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PERNYATAAN ... iv
ABSTRAK ... v
ABSTRACT ... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 4
1.5 Manfaat Penelitian ... 4
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Gas LPG (Liquefied Petrolium Gas) ... 6
2.2 IoT (Internet Of Things) ... 7
2.2.1 Cara Kerja dan Implementasi Internet of Things (IoT)... 8
2.3 Mikrokontroller Arduino Uno ... 9
2.4 Sensor dan Aktuator ... 11
2.4.1 Sensor gas MQ-6 ... 11
2.4.2 Sensor Api KY-026 ... 12
2.4.3 Sensor suhu DS18B20 ... 13
2.4.4 Buzzer ... 14
2.4.5 Kipas DC ... 14
2.4.6 Pompa Air DC ... 15
x
2.5 Modul ESP32-CAM ... 15
2.6 Telegram Messenger ... 17
2.7 Web Server Adafruit IO ... 18
BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ... 20
3.1.1 Perancangan Mikrokontroller Arduino Uno ... 21
3.1.2 Perancangan Sensor Gas MQ-6 ... 22
3.1.3 Perancangan Sensor Api KY-026 ... 23
3.1.4 Perancangan Sensor Suhu DS18B20 ... 24
3.1.5 Perancangan Kamera ... 25
3.1.6 Perancangan Relay Dengan Arduino Untuk Menyalakan Aktuator Pompa Air Dan Kipas ... 25
3.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) ... 27
3.2.1 Perancangan Pada Software Arduino IDE ... 28
3.2.2 Perancangan Pada Server Adafruit IO ... 28
3.2.3 Perancangan Pada Aplikasi Telegram ... 30
3.3 Diagram Alir Rangkaian ... 31
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Perangkat Keras ( Hardware) ... 33
4.1.1 Pengujian Sensor Gas MQ-6 ... 33
4.1.2 Pengujian Mikrokontroller Arduino Uno ... 36
4.1.3 Pengujian Sensor Suhu DS18B20 ... 37
4.1.4 Pengujian Sensor Api KY-026 ... 39
4.1.5 Pengujian Kamera ... 40
4.1.6 Pengujian Relay Untuk menyalakan aktuator Pompa air dan Kipas ... 43
4.2 Pengujian Server Adafruit IO... 45
4.3 Pengujian Pesan Notifikasi Telegram ... 46
4.4 Pengujian Keseluruhan Sistem ... 47
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 50
5.2 Saran ... 50
xi
DAFTAR PUSTAKA ... 52 LAMPIRAN ... 54
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tabung Gas Ukuran LPG 3 kg ... 7
Gambar 2.2 Diagram Internet of Things ... 8
Gambar 2.3 Implementasi IoT ... 9
Gambar 2.4 IC / Chip Mikrokontriller ... 10
Gambar 2.5 Mikrokontroller Arduino Uno ... 10
Gambar 2.6 Sensor Gas MQ-6 ... 11
Gambar 2.7 Sensor Api KY-026 ... 12
Gambar 2.8 Sensor DS18B20 Non Waterproof Dan Waterproof ... 13
Gambar 2.9 Buzzer... 14
Gambar 2.10 Kipas DC 12V ... 15
Gambar 2.11 Pompa Air 12 VDC ... 15
Gambar 2.12 Modul ESP32- CAM ... 16
Gambar 2.13 Telegram Messenger ... 17
Gambar 2.14 Icon Adafruit IO ... 18
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ... 19
Gambar 3.2 Pin/Port Arduino-Uno ... 22
Gambar 3.3 Skema Dan Rangkaian Sensor MQ-6 Dengan Arduino Uno ... 23
Gambar 3.4 Skema Dan Rangkaian Sensor Api KY-026 Dengan Arduino Uno ... 23
Gambar 3.5 Skema Dan Rangkaian Sensor Suhu DS18B20 Dengan Arduino Uno ... 24
Gambar 3.6 Skema Dan Perancangan Kamera OV 2640 Dengan Modul ESP32-CAM ... 25
Gambar 3.7 Skema Dan Perancangan Relay Dengan Arduino Untuk Menyalakan Aktuator Pompa Air Dan Kipas ... 26
Gambar 3.8 Perancangan Keseluruhan Sistem Pada Perangkat Keras (Hardware) ... 27
Gambar 3.9 Skema Keseluruhan Sistem Pada Perangkat Keras (Hardware) ... 27
Gambar 3.10 Tampilan Software Arduino IDE ... 28
Gambar 3.11 Tampilan Sign Up Adafruit IO ... 29
Gambar 3.12 Tampilan Pembuatan Feed ... 29
xiii
Gambar 3.13 Key Adafruit IO ... 29
Gambar 3.14 Pembuatan Bot Melalui BotFather ... 30
Gambar 3.15 Poses Mendapatkan ID Telegram ... 30
Gambar 3.16 Diagram Alir Rangkaian ... 31
Gambar 4.1 Rangkaian Sensor MQ-6 ... 34
Gambar 4.2 Hasil Uji Percobaan 1 Sensor Das Dengan Jarak 12 Cm Dan 24Cm ... 35
Gambar 4.3 Hasil Uji Percobaan 2 Sensor Das Dengan Jarak 12 Cm Dan 24 Cm ... 35
Gambar 4.4 Diagram Blok Pengujian Mikrokontroller Arduino Uno ... 36
Gambar 4.5 Hasil Pengujian Mikrokontroller Arduino Uno ... 37
Gambar 4.6 Rangkaian Sensor DS18B20 ... 37
Gambar 4.7 Hasil Uji Sensor DS18B20 ... 38
Gambar 4.8 Rangkaian Sensor Api KY-026 ... 39
Gambar 4.9 Rangkaian Kamera ... 41
Gambar 4.10 Rangkaian Relay Untuk Aktuator ... 43
Gambar 4.11 Hasil Uji Relay Dengan Input Gas Untuk Menyalakan Kipas ... 44
Gambar 4.12 Hasil Uji Relay Dengan Input Api Untuk Menyalakan Kipas Dan Pompa Air ... 44
Gambar 4.13 Tampilan Dashboard Adafruit IO ... 45
Gambar 4.14 Hasil Uji Penampilan Data Sensor Gas Di Adafruit IO ... 45
Gambar 4.15 Hasil Uji Penampilan Data Status Sensor Api Di Adafruit IO ... 46
Gambar 4.16 Hasil Uji Penampilan Data Sensor Suhu Di Adafruit IO ... 46
Gambar 4.17 Pengujian Pesan Atau Notifikasi Telegram Saat Kebocoran Gas Dan Api Terdeteksi ... 47
Gambar 4.18 Pengujian Pesan Atau Notifikasi Telegram Saat Suhu Terdeteksi Lebih Dari 40 ˚C ... 47
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi Dari Arduino Uno ... 10
Tabel 2.2 Spesifikasi Sensor Api KY-026 ... 13
Tabel 2.3 Spesifikasi Pada Sensor Suhu DS18B20 ... 13
Tabel 3.1 Konfigurasi Pin Yang Digunakan Pada Arduino Uno ... 21
Tabel 3.2 koneksi Pin Sensor MQ-6 Dengan Arduino Uno... 23
Tabel 3.3 koneksi Pin Sensor KY-026 Dengan Arduino Uno ... 24
Tabel 3.4 koneksi Pin Sensor DS18B20 Dengan Arduino Uno ... 24
Tabel 3.5 koneksi Pin Relay 2 Channel Dengan Arduino Uno... 26
Tabel 4.1 Hasil Uji Sensor Gas MQ-6 Berdasarkan Jarak ... 34
Tabel 4.2 Hasil Uji Mikrokontroller Arduino Uno ... 36
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kalibrasi Sensor DS18B20 Dengan Thermometer Digital ... 37
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Sensor Api KY-026 Berdasarkan Luas Dimensi Ruangan ... 39
Tabel 4.5 Pengujian Kamera ... 41
Tabel 4.6 Hasil Uji Relay Dengan Aktuator ... 43
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Untuk Kerja Keseluruhan Alat ... 48
52
DAFTAR PUSTAKA
[1] I. Kurniaty1, H. Hermansyah, ”Potensi Pemanfaatan LPG (Liquefied Petroleum Gas) Sebagai Bahan Bakar Bagi Penggunaan Kendaraan Bermotor”, Seminar Nasional Sains dan Teknologi, Universitas Muhammadiyah Jakarta, 2016.
[2] A.F. Rifa’I, ”Sistem Pendeteksi Dan Monitoring Kebocoran Gas (Liquefied Petrolum Gas) Berbasis Internet Of Things”, JISKa, Vol. 1, No. 1, Pp. 5 – 13, 2016.
[3] A.W. Pradipta,”Rancang Bangun Alat Deteksi Kebocoran Gas Lpg Serta Penanggulangan Kebakaran Menggunakan Sensor Mq-2 Dan Flame Modul Berbasis Microkontroler Arduino, Skripsi, Universitas Semarang, 2019.
[4] R. Inggi, J. Pangala, ”Perancangan Alat Pendeteksi Kebocoran Gas Lpg Menggunakan Sensor Mq-2 Berbasis Arduino,” Simkom, Vol. 6, No. 1, Januari 2021.
[5] M.F. Putra, A.H. Kridalaksana, Z. Arifin,” Rancang Bangun Alat Pendeteksi Kebocoran Gas Lpg Dengan Sensor Mq-6 Berbasis Mikrokontroler Melalui Martphone Android Sebagai Media Informasi,”
Jurnal Informatika Mulawarman Vol. 12, No. 1, Februari 2017.
[6] A.K. Arif Z.A,” Rancang Bangun Sistem Keamanan Dapur Berbasis Mikrokontroler Atmega32 Menggunakan Flame Sensor, Mq-2, Dan Mq-6,”
Skripsi. Universitas Islam Negeri Sumatera Utara Medan 2019.
[7] F. Bastian, kajian eksperimental kebocoran gas lpg pada tabung dengan berbagai type katup pengaman yang terpasang. Skripsi, Universitas Indonesia, 2012.
[8] Y.Yudhawan, A.Azis, “Pengantar Teknologi Internet of Things, Pres hal 20, Universitas Sebelas Maret, 2019.
[9] Y. Efendi, “Internet of Things (IOT) Sistem Pengendalian Lampu Menggunakan Raspberry PI Berbasis Mibile, Vol. 4, No. 1, April 2018.
[10] G.W. Pambudi, “Belajar Arduino from zero to hero” (jilid 1), wonogiri.
Creative technology Indonesia, hal 1-2, 2020.
[11] A. Tampubolon, “Implementasi Sensor Mq-6 Sebagai Pengukur Tekanan Gas Bocor Berbasis Mikrokontroler At-Mega 2560”, Skripsi, Universitas
53 Muhammadiyah Sumatera Utara 2019.
[12] A. Winanda, “Rancangan Bangun Alat Pendeteksi Kebakaran dan Kebocoran Gas Dengan Menggunakan SMS Gateaway Berbasis Ardunio R3”, Skripsi, Universitas Sumatera Utara Medan, 2019.
[13] F. Pakpahan, “Termometer Digital Menggunakan Sensor DS18B20 Berbasis Atmega 328P”, Skripsi, Universitas Sumatera Utara Medan, 2018.
[14] Efrianto, Ridwan, I. Fahruzi, “Sistem Pengaman Motor Menggunakan Smartcard”, Politeknik Negeri Batam, Vol. 8, No. 1, April 2016.
[15] F.D. Hartart, “Rancangan Bangun Monitoring dan Kontrol Pertumbuhan Tanaman Pada Sisten Hidroponik DFT Menggunakan Metode Fuzzy Lo”gic. Skripsi, Politeknik Perkapalan Negeri Surabya, 2019.
[16] Z. Iqtimal, I.D. Sara dan Syahrizal, “Aplikasi Sisitem Tenaga Surya Sebagai Sumber Tenaga Listrik Pompa Air”, Universitas Syiah Kuala, Vol.3 No.1, 2018.
[17] Y. Fauzan, “Kotak Penerima Paket Berbasis Iot Menggunakan Modul esp32-cam”, Skripsi, Universitas Negri Syarif Hidayatullah Jakarta, 2020.
[18] R.K. Kodali and S. Yerroj, “IoT Based Smart Emergency Response System for Fire Hazards”, National Institute of Technology,2017.
[19] M.F. Gustiansyah, “Alat Pemantau Air Gallon dan Pengisian Gelas Otomatis Berbasis ESP8366 pada Kantor Kecamatan Serpong Utara, Unversitas Raharja Tangerang, 2018.
