Gambar 1. Diagram Blok Robot UV-C

(1)

2

1. Pendahuluan

Pandemi covid-19 menyebar dengan kecepatan yang mengkhawatirkan. Pada tanggal 30 Januari 2020, WHO (World Health Organization) mengumumkan wabah tersebut sebagai ancaman darurat bagi kesehatan masyarakat dunia [1]. Dilansir dari tulisan [2], virus Corona dapat menyebar melalui percikan cairan tubuh yang keluar dari hidung atau mulut orang yang terinfeksi ketika mereka batuk, bersin, berbicara, atau bernapas.

Salah satu gejala yang umum terjadi pada manusia terinfeksi yaitu suhu tubuh di atas 38 ℃ [3]. Pengukuran suhu biasa dilakukan menggunakan thermogun. Akan tetapi cara konvensional tersebut masih berpotensi terjadinya penularan virus dikarenakan masih adanya kontak terhadap orang yang mengoperasikan termogun. Oleh karena itu, dibutuhkan pengukuran yang dilakukan secara otomatis tanpa operator manusia.

Beberapa penelitian telah dilakukan untuk merancang sistem pengukur suhu tubuh otomatis. Penulis dalam [4] mengusulkan teknik defleksi berkas optik. Alat ini terbukti sangat sensitif terhadap kenaikan suhu kecil. Pengukuran dengan sensor infrared juga diusulkan dalam [5], namun metode tersebut hanya dapat mendeteksi suhu permukaan, bukan bagian dalam objek. Sementara dalam [6], dikembangkan metode pengukuran melalui analisa proses transien dari transfer energi nirkabel. Alat ini memiliki tingkat kepercayaan tinggi karena dapat menghemat daya baterai. Penelitian [7] dan [8] juga berhasil melakukan pengukuran otomatis dengan mikrokontroler Arduino Mega. Adapun dari kelima penelitian di atas hanya dapat digunakan untuk mengukur, masih belum dapat memberikan sinyal atau indikasi jika suhu mencapai titik tertentu. Di samping itu, penelitian sebelumnya juga belum dapat menyajikan data hasil pengukuran secara jarak jauh, atau melalui internet.

Stevania melalui tesisnya [9] mengusulkan alat pengukur dan pencatat suhu tubuh dengan sensor DS18B20, di mana hasil pengukuran dikirim melalui SMS gateway. Alat ini mampu melakukan panggilan telepon jika terdapat suhu yang melebihi atau kurang dari batas tertentu. Data yang terkirim akan tersimpan pada SD card, Akan tetapi, alat tersebut masih memiliki beberapa kekurangan. Di antaranya, alat tidak dapat diakses oleh orang banyak, karena hanya terhubung dengan satu mobile phone saja. Perangkat juga tidak bisa menampilkan keseluruhan hasil pengukuran secara terintegrasi. Adapun penggunaan SD card masih cenderung boros untuk penyimpanan data secara terus menerus dalam jumlah sangat banyak.

Maka dari itu, penulis bersama tim Robotics Research Center merancang sebuah alat sterilisasi ruangan dengan radiasi sinar UV-C serta berfungsi juga sebagai alat pengukur dan pemantauan suhu tubuh otomatis. Alat pengukur suhu tubuh yang telah terintegrasi dengan internet, di mana hasil pengukuran dapat dipantau melalui website secara real-time.

Setiap data hasil pengukuran akan tersimpan melalui database yang dihubungkan dengan web service PHP untuk ditampilkan pada website. Website juga dapat diakses secara bersamaan oleh pengguna yang terkoneksi dengan internet. Dengan menggunakan sensor infrared, alat ini mampu mendeteksi keberadaan manusia. Penulis juga menggunakan modul GY-906 sebagai sensor suhu tubuh, LCD TFT (Thin Film Transistor) 3,5” sebagai interface, arduino mega sebagai kontroler utama, serta ESP-32 untuk mengirim hasil pengukuran pada database.

(2)

Perancangan Sistem Pendeteksi dan Pemantauan Suhu Tubuh Berbasis IoT pada Robot UV-C Tim Robotics Research Center Yosua Elsada, Deddy Susilo, Gunawan Dewantoro

3

2. Perancangan Alat

Gambar 1. Diagram Blok Robot UV-C

Dalam penelitian ini, alat yang dibuat terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software), secara keseluruhan digambarkan pada diagram blok pada Gambar 1 di atas. Setiap komponen menjalankan perannya untuk menjalankan robot UV- C serta pendeteksi dan pemantauan suhu tubuh.

Bagian kontroler untuk penyinaran sinar UV-C terdiri dari 3 mikrokontroler yaitu 2 buah Arduino mega dan 1 buah Arduino mega Pro. Masing-masing memiliki fungsi untuk mengkontrol motor, rotary encoder serta sebagai master. Komunikasi antar mikrokontroler menggunakan komunikasi inter integrated circuit (I²C). I²C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didesign khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I²C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara 𝐼²𝐶 dengan pengontrolnya.

Kemudian, pada bagian pendeteksi dan pemantauan suhu tubuh Komponen utama pada perangkat keras yang digunakan adalah sebagai berikut:

 Arduino Mega

Arduino merupakan board berbasis mikrokontroler yang di dalamnya terdapat chip mikrokotroler yang bisa diprogram menggunakan komputer. Arduino mega beroperasi pada tegangan 5V dengan tegangan input 7V-12V. Arduino mega dilengkapi dengan 16 buah pin analog dan 54 buah pin digital. Pada penelitian ini,

(3)

4

Arduino digunakan untuk mengendalikan keseluruhan sensor dan memberikan output kepada TFT LCD, Buzzer serta Esp32.

 Infrared

Ketika alat mendapati sebuah objek pengukuran, infrared akan memberikan informasi kepada Arduino untuk mengaktifkan sensor pengukur suhu.

 GY906

GY906 merupakan modul sensor suhu infrared yang digunakan pada alat untuk mendeteksi suhu tubuh non-kontak. Dalam spesifikasi pabrikan, sensor dikalibrasi dalam kisaran suhu -70℃ hingga 380℃ untuk suhu objek. Dengan tegangan input 5V modul thermometer infrared ini memiliki akurasi 0,5℃. Modul ini nantinya akan dikonfigurasikan dengan Arduino mega untuk menampilkan hasil pengukuran suhu tubuh manusia pada LCD 3,5” dan juga pada database server untuk ditampilkan pada website.

 Buzzer

Buzzer berfungsi memberikan indikator berupa suara ketika objek telah melakukan pengukuran. Apabila hasil pengukuran lebih dari 37,5℃, buzzer akan memberikan suara yang berbeda.

 Esp32

Esp32 digunakan untuk menghubungkan hasil pengukuran dari Arduino ke webstite melalui internet. Komunikasi yang digunakan antara Arduino dengan Esp32 ialah komunikasi serial, di mana Arduino membaca sensor analog dan digital untuk dikirimkan ke Esp32 melalui pin Tx dan Rx, kemudian dikirimkan lagi kepada database.

 TFT LCD 3,5 inch

LCD TFT ini berfungsi sebagai layar yang menampilkan hasil pengukuran suhu tubuh serta menjadi indikator pengukuran suhu tubuh dalam bentuk warna.

Tampilan layar dibuat berbeda ketika mendapati hasil pengukuran di bawah 37,5℃

dengan hasil pengukuran di atas 37,5℃. Dominasi warna biru layar mengindikasi bahwa pengukuran suhu tidak lebih dari 37,5℃. Sedangkan warna merah ialah indikasi bahwa suhu tubuh di atas 37,5℃.

Gambar 2. Tampilan alat

(4)

5

Robot UV-C didesign menggunakan bahan dasar plat aluminium untuk bagian dasar dan body-nya. Tiga buah roda omni wheel yang disusun 120° dihubungkan dengan motor PG45 sebagai pengerak utama robot ini. Sumber tegangan yang digunakan ialah accu 12V, sedangkan alat pendeteksi dan pemantauan suhu tubuh dibuat menggunakan bahan dasar akrilik yang disusun menjadi sebuah box yang di tempatkan pada atas robot UV-C.

Kemudian LCD, sensor GY906, Infrared, dan buzzer ditempatkan pada sisi depan alat seperti pada Gambar 2. Model hardware dirancang menggunakan software Fritzing, terlampir pada Gambar 3 di bawah ini.

.

Gambar 3. Perancangan hardware

Cara kerja alat digambarkan pada activity diagram seperti ditunjukkan Gambar 4.

Gambar 4. Diagram aktivitas alat

(5)

6

Cara kerja alat pendeteksi dan pemantauan suhu tubuh berbasis IoT ini dijelaskan pada diagram di atas. Arduino Mega dan Esp32 merupakan mikrokontroler utama pada alat ini.

Arduino Mega akan mengendalikan setiap sensor lalu mengolah data pengukuran untuk ditampilkan pada LCD. Infrared berfungsi untuk memberikan indikator ada atau tidak adanya objek yang akan diukur. Sensor infrared diatur dengan jarak maksimal 5 cm untuk bernilai 1 atau high. Jadi, ketika objek yang berada dalam jangkauan lebih dari 5cm, sensor infrared akan tetap memberikan inputan low kepada Arduino.

Sensor GY906 berkerja setelah menerima inputan high dari infrared. Jarak maksimal 5cm untuk pengukuran antara alat dengan objek dimaksudkan agar nilai ralat pengukuran suhu tubuh yang di lakukan sensor GY906 semakin kecil. Setelah sensor suhu melakukan pengukuran, buzzer akan berbunyi sebanyak 2 kali sebagai indikasi bahwa aktivitas pengukuran suhu telah dilakukan. Selain sebagai indikator bahwa pengukuran suhu tubuh telah dilakukan, buzzer juga digunakan untuk memberitahu ketika terdapat hasil pengukuran suhu tubuh di atas 37,5℃ dengan cara membunyikan buzzer sebanyak 5 kali.

Untuk membatasi interaksi antar manusia, pemantauan hasil pengukuran suhu tubuh dilakukan secara online, supaya data dapat diakses pada jarak jauh. Esp32 dikomunikasikan dengan Arduino Mega untuk menerima hasil pengukuran yang telah dilakukan. Setelah menerima data dari Arduino Mega, Esp32 segera mengirimkan hasil pengukuran pada web server berupa PHP untuk disimpan pada database dan ditampilkan pada website. Untuk menghubungkan web server dengan Esp32, keduanya harus terkoneksi dengan Wi-Fi access point yang sama. Data akan tersimpan berdasarkan urutan waktu pengukuran.

Dalam perancangan perangkat lunak, kami melakukan software design melalui diagram use case untuk menginisiasi fitur pada website, dan diagram sequence untuk menjelaskan alur kerja dari fitur-fitur tersebut, dilihat dari sisi klien. Diagram ditampilkan pada Gambar 5-7.

Gambar 5. Use case diagram fitur website

Gambar 5 menunjukkan website memiliki fitur untuk melihat dan menghapus data.

Setiap user dapat melihat hasil pengukuran, akan tetapi untuk menghapus data pengukuran, user memerlukan id dan password untuk dapat mengakses. Pada fitur melihat data, sistem operasi akan dijalankan seperti Gambar 6 di bawah ini.

Gambar 6. Diagram sequence “Lihat Data”

(6)

7

User interface yang telah diberikan inputan berupa request lihat data oleh user akan segera menerima transfer data dari database. Setelah itu, user interface akan menampilkan data pengukuran kepada user. Hasil pengukuran yang ditampilkan akan disusun berdasarkan urutan waktu saat pengukuran secara real-time.

Gambar 7. Diagram sequence “Hapus Data”

Gambar 7, merupakan cara kerja pada oprasi menghapus data. Ketika user memilih fitur hapus data pada layar, user interface segera mengirimkan feedback berupa form login. User harus memasukan id dan password untuk bisa mengakses fitur hapus data ini.

Ketika user memasukan id dan password, sistem login akan memverifikasi apakah id dan password benar atau salah. Jika salah, sistem akan kembali menampilkan form login kembali untuk diisi user. Jika pengisian id dan password benar, sistem segera menampikan data hasil pengukuran dengan tambahan 2 pilihan. Pilihan tersebut ialah pilihan untuk hapus sebuah data dan hapus semua data. Setelah data terhapus, user interface akan menampilkan data hasil pengukuran yang baru.

3. Perancangan Website

Gambar 8. Perancangan back-end dan front-end

Perancangan front-end dan back-end dijelaskan melalui Gambar 8 diatas. Front-end merupakan bagian website yang dapat dilihat langsung oleh user. Pada website sistem pemantauan suhu front-end dibangun menggunakan HTML, CSS, SCSS dan JavaScript.

(7)

8

HTML (HyperText Markup Languange) adalah tulang punggung dari web. HTML menentukan struktur kerangka web yang akan ditampilakan nantinya. CSS (Cascading Style Sheets) adalah bahasa pemograman yang mengontrol tampilan HTML pada halaman website. CSS digunakan untuk design sheet secara statis. CSS berfungsi untuk menentukan warna, ukuran serta gambar background.

Dengan hanya menggunakan HTML dan CSS saja, website ini dapat ditampilkan. Tetapi untuk membuat website yang lebih menarik, maka diperlukan JavaScript. Dengan JavaScript, desain website bisa melakukan banyak hal, seperti animasi yang lebih kompleks dan interaktivitas untuk membedakan tampilan mobile dengan tampilan PC. SCSS juga digunakan untuk mempermudah dan mempercepat CSS.

Back-end adalah bagian belakang layar dari sebuah website. Bahasa pemograman untuk back-end development website ini adalah PHP, dan MySQL. Perancangan back-end menggunakan diagram UML (Unified Modelling Language) yaitu use case diagram untuk menjelaskan fitur-fitur web, sequence diagram untuk menjelaskan fitur pilihan lihat data dan hapus data.

Dalam implementasi back-end pada website ini, penulis menggunakan bahasa pemograman PHP untuk mengkoneksi database dengan website dan untuk meng-update database secara real time pada website. Untuk memanagemen sistem database, digunakan RDMS MySQL yang sudah built-in di dalam software XAMPP.

4. Hasil Penelitian

Berikut ini merupakan tampilan pemantauan suhu tubuh melalui LCD TFT 3,5” dan website.

Gambar 9. Tampilan alat dengan layar

(8)

9

Gambar 10. Tampilan awal website

Gambar 11. Tampilan menu navigasi

(9)

10

Gambar 12. Tampilan “Lihat Data”

Gambar 13. Tampilan login

(10)

11

Gambar 14. Tampilan “Hapus Data”

Gambar 15. Dialog box “Hapus Data”

Dari hasil perancangan hardware pada Gambar 9, hasil pengukuran dapat ditampilkan dengan baik dan jelas pada layar LCD TFT 3,5”. Kemudian pada perangkat lunak pada Gambar 10-15, didapat bahwa semua fitur yakni melihat hasil pengukuran dan menghapus data dapat berjalan dengan baik.

(11)

12

Gambar 16. Pengujian pengukuran suhu

Penulis melakukan pengujian sensor GY-906 untuk mengetahui tingkat kestabilan dalam melakukan pengukuran suhu tubuh dengan cara mendekatkan alat pada dahi dengan jarak kurang dari 5 cm seperti Gambar 16 diatas. Sensor tidak akan bekerja ketika objek lebih dari 5 cm. Setelah sensor mendeteksi adanya objek dengan jarak kurang dari 5cm, buzzer akan berbunyi 2kali sebagai indikasi telah dilakukannya proses pengukuran suhu. Hasil pengukuran akan didapat kurang dari 1 milisecond setetelah infrared mendeteksi adanya objek. Hasil pengukuran dengan sensor GY-906 dapat dilihat pada Tabel 1 di bawah.

Tabel 1. Hasil Pengukuran Suhu Tubuh Menggunakan Sensor GY-906 Orang

Ke-

Hasil Pengukuran (℃ ) Mean (℃ )

Std.

deviasi

1 2 3 4 5

1 36,8 36,8 36,8 36,8 36,9 36,82 0,045 2 36,5 36,5 36,5 36,4 36,5 36,48 0,045 3 36,6 36,6 36,6 36,7 36,6 36,62 0,045 4 36,5 36,6 36,6 36,7 36,6 36,6 0,071

5 36 36,1 36 36,2 36,2 36,1 0,1

6 36,3 36,5 36,5 36,4 36,3 36,4 0,1 7 36,4 36,6 36,7 36,7 36,8 36,64 0,152 8 36,7 36,7 36,8 36,6 36,7 36,7 0,071 9 36,7 36,5 36,6 36,7 36,7 36,64 0,089 10 36,4 36,3 36,4 36,4 36,4 36,38 0,045

Penulis melakukan pengukuran sebanyak 5 kali terhadap 10 orang berbeda. Tabel 1 menunjukkan bahwa standar deviasi dari kelima hasil pengukuran sangat rendah dengan rata-rata sebesar 0,076℃, yang berarti variansi antar data sangat kecil. Ini membuktikan alat kami memiliki stabilitas cukup tinggi.

Selain itu, kami juga membandingkan hasil pengukuran kami dengan termo-gun DT- 8826 yang sudah memiliki sertifikasi internasional CE (oleh TUV-Rheinland German).

Sama seperti pengukuran suhu tubuh sebelumnya, penulis melakukan pengukuran sebanyak 5 kali terhadap 10 orang yang tadi telah diukur mengunakan sensor GY-906.

Hasil perbandingan digambarkan pada Tabel 2.

(12)

13

Tabel 2. Pengujian Akurasi Nilai Pengukuran Suhu Tubuh Dengan Alat Lain

Orang Ke-

Hasil Pengukuran (℃ )

Selisih (℃ )

Persentase Ralat (%) Sensor

GY-906

Termometer Digital DT-

8826

1 36,82 36,56 0,26 0.71

2 36,48 36,68 0,2 0.54

3 36,62 36,72 0,1 0.27

4 36,6 36,74 0,14 0.38

5 36,1 36,3 0,2 0.55

6 36,4 36,4 0 0

7 36,64 36,56 0,08 0.22

8 36,7 36,54 0,16 0.44

9 36,64 36,64 0 0

10 36,38 36,6 0,22 0,6

Perhitungan selisih dan persentase dilakukan dengan menggunakan rumus berikut.

𝑆𝑒𝑙𝑖𝑠𝑖ℎ = |𝑇2− 𝑇1| (1)

𝑃𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛𝑡𝑎𝑠𝑒 = ^{𝑆𝑒𝑙𝑖𝑠𝑖ℎ}

𝑇₂ × 100% (2)

𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑠𝑒𝑙𝑖𝑠𝑖ℎ = ^{∆𝑠𝑒𝑙𝑖𝑠𝑖ℎ}

10 (3)

Keterangan :

𝑇

₁= Suhu pada alat kami 𝑇2 = Suhu Pada termogun

∆𝑠𝑒𝑙𝑖𝑠𝑖ℎ = Jumlah selisih dari orang 1-10

Dari hasil perhitungan pada Tabel 2, selisih kedua alat berada pada rata-rata 0,134℃

atau dengan kisaran 0% -0,71%.

Tabel 3. Pengujian Indikasi Suhu

Pengukuran Ke-

Suhu Pengukuran

(℃)

Indikator Pada LCD Bunyi Peringatan Buzzer (Kali) Tulisan Warna

1 26,3 Rendah Putih 5

4 36,82 Normal Biru -

8 38,2 Tinggi Merah 5

(13)

14

Dalam pengunaan alat, penulis membuat indikasi untuk membedakan suhu rendah, normal dan tinggi. Suhu rendah diambil dari nilai suhu <36℃, suhu tinggi diambil dari nilai >37,5 ℃, sedangkan suhu tubuh normal diambil dari 36℃ sampai 37,5℃ . Untuk indikator LCD dan Buzzer dapat dilihat pada tabel 3 diatas.

5. Kesimpulan

Studi ini merancang alat pendeteksi dan pemantauan suhu tubuh manusia berbasis internet of things pada robot UV-C. Pendeteksian suhu tubuh dilakukan dengan mengunakan sensor GY-906 yang hasil pengukurannya ditampilkan pada layar LCD TFT 3,5”. Hasil pengukuran juga disimpan dalam database server untuk dapat diakses pada website. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa, hasil pengukuran suhu dari alat ini sudah cukup akurat dengan memiliki rata-rata selisih kurang dari 0,5℃, yakni sebesar 0,134℃ jika dibandingkan dengan termogun yang sudah tersertifikasi internasional. Alat ini terintegrasi dengan database dan website yang dihubungkan dengan web server PHP.

Website yang telah terintegrasi dengan alat dan internet, memiliki fitur untuk melihat dan menghapus data. Fitur-fitur tersebut sudah dapat berfungsi dengan baik.Pada alat ini, hasil pengukuran tersimpan pada database sehingga pemantauan suhu tubuh yang terukur dapat dilakukan dari jarak jauh.