Sistem Keamanan Rumah Menggunakan Mikrokontroler Arduino Berbasis Android
Muhamad Ikbal1, Toni Arifin2, Abdurahman Fauzi3
1Universitas BSI
e-mail: muhamadi0079@bsi.ac.id
2Universitas BSI e-mail: toni.tfn@bsi.ac.id
3Universitas BSI
email: abdurahman.auz@bsi.ac.id
Abstrak
Keamanan rumah menjadi masalah utama yang perlu dipikirkan bagi pemilik rumah terutama keamanan atas aksi kejahatan pencurian rumah tangga yang jumlahnya semakin meningkat setiap tahunnya di Indonesia. Kurangnya tingkat keamanan dan mahalnya biaya pengaman ekstra menjadi penyebab sering terjadinya pencurian pada rumah. Berbagai macam pengembangan dalam bidang teknologi dirancang untuk memberikan keamanan bahkan melindung aset yang dimiliki, sehingga diharapkan dengan sistem keamanan yang dirancang dapat memberikan rasa aman dan nyaman. Salah satu inovasi teknologi yang bisa diterapkan untuk keamanan rumah adalah sistem Smart Home. Sistem Smart Home merupakan sebuah sistem yang dapat berjalan dengan sistem Internet of Things (IoT) di dalamnya terdapat fitur pengontrolan serta monitoring peralatan elektronik rumah tangga maupun sistem keamanan rumah secara langsung oleh pemilik rumah dimanapun ia berada selama terkoneksi dengan internet. Pada penelitian ini, penulis merancang sistem keamanan rumah menggunakan mikrokontroler Arduino dan merancang sebuah aplikasi pada platform Android berbasis IoT untuk mengontrol sistem keamanan yang bisa mendeteksi adanya aktivitas mencurigakan di dalam rumah ketika rumah sedang ditinggalkan oleh pemiliknya. Aplikasi ini dapat mengatur alarm sistem, mengelola kartu akses pengguna, dan juga dapat memberikan notifikasi secara realtime.
Kata Kunci: Android, Arduino, Firebase, Internet of Things, Keamanan Rumah
Abstract
Home security is a big problem that needs to be considered for homeowners, especially security for household theft, which is increasing every year in Indonesia. Lack of security and high cost of protection, cause frequent burglaries to occur at home. Various kinds of developments in the field of technology are designed to provide security and even protect assets owned, so it is expected that the security system is designed to provide a sense of security and comfort. One of the technological innovations that can be applied to home security is the Smart Home system. Smart Home System is a system that can run with the Internet of Things (IoT) system in which there are features to control and monitor household electronic equipment and home security systems directly by the homeowner wherever he is while connected to the internet. In this study, the authors designed a home security system using an Arduino microcontroller and designed an application on the IoT-based Android platform to control a security system that could detect suspicious activity inside the house when the house was being abandoned by the owner. This application can set system alarms, manage user access cards, and can also provide notifications in realtime.
Keywords: Android, Arduino, Firebase, Home Security, Internet of Things
1. Pendahuluan
Menurut data dari Badan Pusat Statistik (2016) selama periode tahun 2013- 2015 aksi kejahatan pencurian rumah tangga di Indonesia terus mengalami peningkatan. Pada tahun 2013 tercatat terjadinya kejahatan pencurian sebanyak 1.058.289 rumah, kemudian pada tahun 2014 kejahatan pencurian meningkat dengan jumlah sebanyak 1.258.973 rumah.
Pada tahun 2015 kejahatan pencurian meningkat lagi dari tahun sebelumnya yaitu sebanyak 1.405.562 rumah. Kurangnya tingkat keamanan dan mahalnya biaya pengaman ekstra menjadi penyebab sering terjadinya pencurian pada rumah (Mubarok et al., 2018).
Keamanan rumah harus menjadi masalah utama yang perlu dipikirkan bagi pemilik rumah, sebab keamanan keluarga dan rumah seseorang merupakan hal yang sangat penting (Chitnis et al., 2016).
Berbagai macam pengembangan dalam bidang teknologi dirancang untuk memberikan keamanan bahkan melindung aset yang dimiliki, sehingga diharapkan dengan sistem keamanan yang dirancang dapat memberikan rasa aman dan nyaman (Tempongbuka et al., 2015).
Salah satu inovasi teknologi yang bisa diterapkan untuk keamanan rumah adalah sistem Smart Home. Sistem Smart Home merupakan sebuah sistem yang di dalamnya terdapat fitur pengontrolan serta monitoring peralatan elektronik rumah tangga maupun sistem keamanan rumah secara langsung oleh pemilik rumah di manapun ia berada (Rachman, 2016).Smart Home ini dapat berjalan dengan sistem Internet of Things (IoT). Internet of Things (IoT) adalah sebuah konsep yang bertujuan untuk memperluas manfaat dari konektivitas internet yang tersambung secara terus- menerus, berikut kemampuan remote control, berbagi data, dan sebagainya, termasuk pada benda-benda di dunia fisik (Susanto et al., 2017). IoT memungkinkan perangkat komputer secara otomatis dapat melakukan kontrol terhadap suatu sistem dan memungkinkan pula untuk memberi aksi ke sistem terhadap kejadian yang terjadi pada sistem yang dikontrol secara realtime (Fraifer & Fernström, 2016).
Internet of Things ini mengacu pada identifikasi suatu benda (objek) yang diinterprestasikan secara visual melalui jaringan kabel ataupun nirkabel ke dunia maya (internet) kemudian diolah menggunakan perangkat lunak aplikasi khusus untuk mendapat suatu informasi.
Implementasi dari IoT tergantung keinginan dari pengembang termasuk perangkat lunak yang dibuatnya (Limantara et al., 2017).
Konsep IoT ini memungkinkan untuk di terapkan dalam sistem keamanan rumah dengan menggunakan mikrokontroler arduino. Dalam hal ini sistem keamanan pada rumah dapat diakses melalui aplikasi android secara online dan pengguna bisa mendapatkan notifikasi dari sistem secara realtime.
2. Metode Penelitian
Metode penelitian pada dasarnya adalah cara mengumpulkan data dan informasi untuk tujuan tertentu. Untuk membangun aplikasi Android sistem kemanan rumah menggunakan mikrokontroler arduino maka diperlukan beberapa metode, antara lain:
2.1. Teknik Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data pada penelitian meliputi :
Observasi
Penulis melakukan pengamatan dan pengembangan terhadap alat yang sudah ada. Observasi ini ditunjukan untuk mengetahui dan mendapatkan basis data yang valid atau benar mengenai objek yang diteliti.
Wawancara
Penulis melakukan wawancara berupa tanya jawab dengan orang-orang yang berkompeten dalam bidang mikrokontroler.
Studi Pustaka
Penulis juga melakukan studi pustaka sebagai tambahan dalam pembuatan aplikasi. Penulis mengumpulkan berbagai sumber pendukung lainnya sepeti jurnal, buku dan data penunjang lainnya yang berkaitan dengan pembuatan aplikasi ini
2.2. Metode Pengembangan Aplikasi Metode pengembangan aplikasi yang digunakan adalah model Waterfall.
Metode ini sering dinamakan siklus hidup klasik (Classic Life Cycle) karena memiliki gambaran dengan pendekatan yang sistematis dan juga berurutan pada pengembangan perangkat lunak dengan tahapan sbagai berikut (Sommerville, 2011):
Requirements analysis and definition Layanan sistem, kendala, dan tujuan ditetapkan oleh hasil konsultasi dengan pengguna yang kemudian didefinisikan secara rinci dan berfungsi sebagai spesifikasi sistem.
System and software design Tahapan perancangan sistem mengalokasikan kebutuhan-kebutuhan sistem baik perangkat keras maupun perangkat lunak dengan membentuk arsitektur sistem secara keseluruhan. Perancangan perangkat lunak melibatkan identifikasi dan penggambaran abstraksi sistem dasar perangkat lunak dan hubungannya.
Implementation and unit testing Pada tahap ini, perancangan perangkat lunak direalisasikan sebagai serangkaian program atau unit program. Pengujian melibatkan verifikasi bahwa setiap unit memenuhi spesifikasinya.
Integration and system testing Unit-unit individu program atau program digabung dan diuji sebagai sebuah sistem lengkap untuk memastikan apakah sesuai dengan kebutuhan perangkat lunak atau tidak.
Setelah pengujian, perangkat lunak dapat dikirimkan kepada customer.
Operation and maintenance Biasanya (walaupun tidak selalu), tahapan ini merupakan tahapan yang paling panjang.
Sistem dipasang dan digunakan secara nyata. Maintenance melibatkan pembetulan kesalahan yang tidak ditemukan pada tahapan-tahapan sebelumnya, meningkatkan implementasi dari unit sistem, dan meningkatkan layanan sistem sebagai kebutuhan baru.
3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Analisa Kebutuhan Aplikasi
Analisa kebutuhan padaaplikasi dapat dilihat pada tabel.1 berikut.
Tabel 1. Analisa Kebutuhan Aplikasi
Analisa Kebutuhan Software
Sistem Operasi Windows 10 64-bit
Android Studio Arduino IDE Firebase Real Time Database Firebase Cloud Messaging
Analisa Kebutuhan
Hardware
PC
Processor Intel Core i5
RAM sebesar 8 GB
Arduino
Wemos D1 WiFi ESP8266 RFID Mifare RC522 PIR Motion Sensor Hc- Sr501 Capacitive Touch Sensor TTP22 Buzzer Relay Module Solenoid Door Lock
Analisa Kebutuhan Pengguna
Minimal dapat digunakan pada Android versi 4.4 kitkat Hanya dapat digunakan pada platform Android
3.2. Desain
Tahapan desain ini adalah bagian dalam menterjemahkan kebutuhan- kebutuhan software yang sudah dianalisa, pada sebuah perancangan perangkat lunak yang dapat diperkirakan sebelum melakukan pengkodean atau implementasi program.
3.2.1. Database
Perancangan basis data digunakan untuk memodelkan aplikasi yang akan dibangun berdasarkan sudut pandang struktur basis datanya (database). Pada penelitian ini, perancangan basis data dilakukan dengan menggunakan NoSQL embedded documents data modeling. Hal ini dilakukan karena Firebase real time database menyimpan data dalam bentuk single JSON document. Proses
perancangan basis data ini, menghasilkan sebuah rancangan single document database model yang di tunjukan dalam gambar berikut.
Gambar 1. Single Document database model
3.2.2. Diagram UML A. Use Case Diagram
Use Case diagram digunakan untuk menggambarkan sistem dari sudut pandang pengguna sistem tersebut (user) sehingga pembuatan use case diagram lebih dititik beratkan pada fungsionalitas yang ada pada sistem, bukan berdasarkan alur atau urutan kejadian. Sebuah use case diagram mempresentasikan sebuah interaksi antara aktor dengan sistem. Kemampuan aplikasi untuk dapat berinteraksi dengan pengguna digambarkan dalam use case diagram pada gambar berikut
Gambar 2. Use Case Diagram Pengguna Dari gambar 2 dapat dilihat pada aplikasi ini terdiri dari 1 aktor dan 14 Use Case. Untuk lebih jelasnya, spesifikasi dari usecase diagram (pengaksesan melalui perangkat Android) dapat dilihat pada tabel 2 berikut.
B. Class Diagram
Diagram struktur statis yang menggambarkan struktur aplikasi Home Security yang berisi nama kelas, atribut, operasi atau metode, serta keterkaitan antar objek dapat digambar menggunakan class diagram pada gambar 3.
Gambar 3. Class Diagram 3.2.3. Desain Mikrokontroler
Desain mikrokontroler yang dibuat sebagai berikut.
A. Rangkaian Mikrokontroler
Gambar 4. Rangkaian Mikrokontroler Desain rangkaian mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 4 yang dapat diuraikan sebagai berikut:
a. Mikrokontroler Arduino dengan Wifi ESP8266 (Wemos D1) sebagai otak atau mainboard.
b. RFID Reader digunakan sebagai pembaca kartu RFID.
c. Breadboard digunakan untuk menghubungkan komponen elektronika tanpa melakukan penyolderan.
d. Buzzer digunakan untuk membunyikan suara beep atau suara sirine.
e. Sensor Sentuh (Capacitive Touch) digunakan sebagai pengganti tombol konvensional dengan fungsi yang sama.
f. Relay Module digunakan sebagai saklar digital yang di program melalui mikrokontroler.
g. Sensor PIR digunakan sebagai sensor pendeteksi gerakan.
h. Solenoid Door Lock digunakan sebagai pengunci pintu digital.
B. Skema Alat dan Aplikasi
Gambar 5. Skema Internet of Things Gambar 5 menunjukkan bagaimana mikrokontroler dan aplikasi dapat saling terhubung melalui internet. Firebase di sini
merupakan database yang berfungsi sebagai perantara untuk komunikasi data antara mikrokontroler dan aplikasi.
3.3. Implementasi
Aplikasi Android Sistem Kemanan Rumah Menggunakan Mikrokontroler Arduino ini dibuat dengan 2 jenis implementasi, yaitu implementasi dalam segi aplikasi dan implementasi dalam segi alat atau mikrokontroler yang dipasang pada rumah.
3.3.1. User Interface
Implementasi antarmuka dibuat berdasarkan aplikasi yang sudah dibangun, berikut adalah beberapa tampilan implementasi antarmuka.
A. Antarmuka Halaman Login
Tampilan halaman Login dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 6. Antarmuka halaman Login B. Antarmuka Halaman Register Tampilan halaman Register dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 7. Antarmuka halaman Register C. Antarmuka Dashboard
Tampilan Dashboard dapat dilihat pada gambar 8.
Gambar 8. Antarmuka Dashboard D. Antarmuka Access Card
Tampilan Access Card dapat dilihat pada gambar 9.
Gambar 9. Antarmuka Fragment Control E. Antarmuka Logs
Tampilan Halaman Logs dapat dilihat pada gambar 10.
Gambar 10. Antarmuka Logs F. Antarmuka About
Tampilan About dapat dilihat pada gambar 11.
Gambar 11. Antarmuka About G. Antarmuka User Guide
Tampilan User Guide dapat dilihat pada gambar 12.
Gambar 12. Antarmuka User Guide
3.3.2. Alat
Gambar-gambar berikut menunjukkan implementasi dari rangkaian alat Sistem Kemanan Rumah Menggunakan Mikrokontroler Arduino.
Pada Gambar 13 menunjukan rangkaian kelistrikan dalam pembuatan alat pada penelitian ini. Wemos D1 (Arduino) dan beberapa modul memerlukan tegangan sebesar 5V.
Breaboard digunakan untuk mempermudah penyambungan kabel antar modul yang tidak perlu penyolderan sehingga dapat dibongkar pasang dengan mudah. Kemudian Relay berfungsi sebagai saklar untuk mengendalikan Solenoid Door Lock saat mendapat perintah untuk membuka pintu.
Gambar 13. Breadboard, Relay dan Power Supply
Pada gambar 14 terdapat 1 buah Wemos D1 (Arduino) sebagai mikrokontroler kemudian sensor PIR sebagai sensor pendeteksi gerakan dan Touch Sensor untuk membuka pintu dari dalam tanpa menggunakan kartu akses. Semua nya dihubungkan menggunakan kabel jumper ke port yang telah ditentukan seperti yang sudah diperlihatkan pada gambar 4 tentang rangkaian mikrokontroler.
Gambar 14. Wemos D1, Sensor PIR dan Touch Sensor
Gambar 15 terdapat 1 buah Solenoid Door Lock dan 1 buah RFID Reader. Solenoid Door Lock akan membuka pintu pada saat diberi tegangan sebesar 12V. Kemudian RFID Reader digunakan untuk membaca kartu akses yang didaftarkan pada aplikasi.
Gambar 15. Solenoid Door Lock dan RFID Reader
Gambar 16. Tampak Keseluruhan Alat Home Security System
4. Kesimpulan
Dalam penelitian ini telah berhasil membuat sistem keamanan rumah dengan menggunakan mikrokontroler arduino dan aplikasi berbasis android. Sistem ini dibuat untuk memberikan rasa aman bagi pemilik rumah yang akan meninggalkan rumah dalam keadaan kosong.
Dengan aplikasi dan alat yang dibuat ini diharapkan dapat mengurangi tingkat pencurian terutama pada rumah yang ditinggalkan oleh pemiliknya. Salah satu kelebihan pada aplikasi yang telah dibuat ini adalah pemilik rumah dapat melakukan kontrol sistem alarm langsung dari smartphone android di manapun dan kapanpun dengan syarat terkoneksi dengan internet. Pemilik rumah juga akan mendapatkan notifikasi alarm secara realtime ketika terdeteksi adanya pencuri yang masuk ke rumah.
Daftar Pustaka
Chitnis, S., Deshpande, N., & Shaligram, A.
(2016). An investigative study for smart home security: Issues, challenges and countermeasures. International Journal of Pharmacy and Technology, 8(4), 19448–19459.
Fraifer, M., & Fernström, M. (2016).
Investigation of smart parking systems and their technologies. Thirty Seventh International Conference on Information Systems. IoT & Smart City Challenges and Applications (ISCA 2016), 1–14.
Limantara, D. A., Cahyo, Y., Purnomo, S., &
Mudjanarko, S. W. (2017). Pemodelan Sistem Pelacakan LOT Parkir Kosong Berbasis Sensor Ultrasonic Dan Internet Of Things ( IOT ) Pada Lahan Parkir Diluar Jalan. Seminar Nasional Sains Dan Teknologi, 1(2), 1–10.
Mubarok, A., Sofyan, I., Rismayadi, A. A., &
Najiyah, I. (2018).
Sistem_Keamanan_Rumah_Menggun akan_RFID_Sensor_PIR_. 5(1), 137–
144.
https://doi.org/10.31311/JI.V5I1.2734 Rachman, F. Z. (2016). Implementasi
Komunikasi Nirkabel Pada Smart Home Berbasis Arduino. Snti Iv, (September), 2–8.
Sommerville, I. (2011). Software Engineering (9th ed.; M. Horton, ed.).
Boston: Pearson.
Susanto, F., Rifai, M. N., & Fanisa, A.
(2017). Internet of Things Pada Sistem Keamanan Ruangan. Seminar Nasional Teknologi Informasi Dan Multimedia 2017, 1–6. Retrieved from http://ojs.amikom.ac.id/index.php/sem nasteknomedia/article/download/1809/
1531
Tempongbuka, H., Allo, K. E., & Sompie, S.
R. U. A. (2015). Rancang Bangun
Sistem Keamanan Rumah
Menggunakan Sensor PIR (Passive Infrared) Dan SMS Sebagai Notifikasi.
Jurnal Teknik Elektro Dan Komputer Unsrat, 4(Vol 4, No 6 (2015): Jurnal Teknik Elektro dan Komputer), 10–15.
Retrieved from
http://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/e lekdankom/article/view/9992
