Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

1/16

SISTEM PEMANTAUAN KUALITAS UDARA

BERBASIS WEB

PROPOSAL TUGAS AKHIR

NPM : 0609U094

Nama : Azis Sugianto

Konsentrasi : Interfacing System

TEKNIK INFORMATIKAFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS WIDYATAMA

BANDUNG

2014

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

2/16

REVIEW PROPOSAL TUGAS AKHIR

NIM : 0609U094Nama : Azis SugiantoKonsentrasi : Interfacing System

Judul :Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

Aspek Penilaian Hasil Ulasan

Orisinalitas

Kelengkapan informasi

Kelayakan ilmu dan waktu pelaksanaan

Kesimpulan:

Diterima/ diperbaiki/ ditolak

Alasan:

Bandung, ....... Maret 2014

Menyetujui Mengetahui

Ka. Lab. Interfacing System, Ka. Prodi Teknik

Informatika,

Sukenda, ST.,M.T. Sriyani Violina, S.T.,M.T.

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

3/16

ABSTRAK

Sistem pemantauan kualitas udara melalui internet memberikan penyajian

informasi mengenai kualitas udara dalam maupun luar ruangan di manapun, dan

kapan pun. Target senyawa gas polutan seperti NO2, H2, HCN, CH4, CO, CO2,

dan SO2 dapat berdampak buruk terhadap kesehatan apabila melampaui batas

normal dan kurang diperhatikan.

Kurang detilnya kepekaan manusia terhadap senyawa-senyawa gas

berbahaya membuat orang-orang mengabaikan tingkat kualitas udara yang aman

untuk dihirup sehingga dapat menyebabkan masalah kesehatan. Oleh karena itu,pengukuran kadar kontaminan udara perlu dilakukan. Pembangunan sistem ini

menggunakan microcontroller board Arduino Uno berbasis ATMega328, sensor

untuk deteksi kontaminan udara MQ-135, sensor DHT11 digunakan untuk

mengukur suhu dan kelembaban karena termasuk ke parameter penentuan kualitas

udara, serta Arduino Ethernet Shield sebagai penghubung ke web server,

sedangkan perangkat lunaknya dibangun menggunakan bahasa C Arduinountuk

sistem tertanamnya, dan PHP-SQL untuk membangun aplikasi web di mana

pengguna dapat melihat informasi kualitas udara melalui web. Metode

pengembangan yang digunakan adalah paradigmaprototyping.

Pemanfaatan sensor MQ-135 untuk mengukur kadar kontaminan udaradiharapkan mampu membantu penggunanya meminimalisasi risiko menghirup

udara berbahaya. Peran web service dalam sistem ini adalah untuk

menginformasikan kualitas udara kepada penggunanya melalui internet seefektif

mungkin.

Kata Kunci:MQ-135, Kontaminan Udara, Arduino, web service

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

4/16

LATAR BELAKANG MASALAH

Polusi udara merupakan hadirnya satu atau lebih zat fisik, kimia, maupun

biologi di udara dalam jumlah yang dapat membahayakan kesehatan makhluk

hidup, mengganggu estetika dan kenyamanan, atau merusak properti. Polusi udara

dewasa ini semakin menampakkan kondisi yang sangat memprihatinkan. Polusi

udara dapat bersumber dari berbagai kegiatan alam seperti aktivitas gunung

berapi, kebakaran hutan, gas alam beracun, dan lain-lain; kegiatan manusia seperti

industri, transportasi, perkantoran, dan perumahan yang merupakan kontribusi

terbesar dari pencemar udara yang dibuang ke udara bebas, sehingga dapat

menyebabkan penurunan mutu udara dan pemanasan global jika dalam jumlah

yang tidak wajar.

Gangguan kesehatan, khususnya gangguan pernapasan yang merupakan

akibat dari sifat polusi udara menjadi masalah penting yang harus diperhatikan.

Berbagai upaya dilakukan untuk menanggulangi masalah ini, seperti eksplorasisumber energi bersih, peremajaan mesin pabrik dan kendaraan agar lebih ramah

lingkungan, dan lain-lain. Akan tetapi, dari berbagai upaya yang dilakukan masih

terdapat kendala, salah satunya yaitu polusi udara yang sulit dirasakan secara

tegas oleh indera manusia (kecuali kadar yang ekstrem), sehingga masih

menimbulkan kekhawatiran masyarakat terhadap pencemaran udara yang

membahayakan kesehatan. Oleh karena itu, perlu diciptakan sistem yang dapat

memantau tingkat kualitas udara melalui media situs web.

Situs web yang merupakan salah satu media informasi populer saat ini

dinilai dapat memberikan informasi secara efektif melalui protokol internet,

sehingga informasi mengenai kualitas udara dapat diakses oleh penggunanya agar

memperoleh peringatan dini mengenai kadar polusi udara, serta memperoleh

informasi mengenai cara penanggulangannya berdasarkan klasifikasi tingkat

kualitas udara.

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

5/16

Berdasarkan keadaan yang telah dijelaskan, penulis bermaksud untuk

membangun perangkat yang dapat mengukur suhu, kelembaban, dan kadar

kontaminan udara yang kemudian hasil pengukuran tersebut ditampilkan di media

situs web. Dengan demikian, penulis berniat membuat tugas akhir dengan judul

Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web.

PERUMUSAN MASALAH

Berikut ini adalah masalah yang dirumuskan ke dalam bentuk pertanyaan

berdasarkan latar belakang masalah.

1. Bagaimana merancang dan membangun integrasi perangkat keras yangmampu mendeteksi, suhu, kelembaban relatif, dan kontaminan udara?

2. Bagaimana membuat perangkat yang dapat menentukan kualitas udaraberdasarkan perhitungan suhu, kelembaban, dan kadar kontaminan udara?

3. Bagaimana merancang dan membangun situs web yang dapatmenginformasikan kualitas udara kepada penggunanya?

BATASAN MASALAH

Batasan masalah dibuat karena luasnya pembahasan dan keterbatasan

waktu. Berikut ini adalah batasan masalah yang dimaksud tanpa mengurangi inti

permasalahan.

1. Gas yang menjadi target utama adalah karbon monoksida, karbondioksida, metana, amonia, alkohol, bensol, dan hidro karbon.

2. Komunikasi data dari microcontroller ke web serverhanya menggunakanArduino Ethernet Shield.

3. Situs web hanya dapat diakses menggunakan penjelajah internet(browser).

4. Router harus memiliki koneksi internet yang stabil.

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

6/16

TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan dari penelitian yang hendak dicapai berdasarkan

perumusan masalah yang telah dikemukakan.

1. Merancang dan membangun perangkat keras terintegrasi yang mampumendeteksi suhu, kelembaban relatif, dan kontaminan udara melaluiinternet.

2. Membuat perangkat yang dapat menentukan tingkat kualitas udaraberdasarkan perhitungan kadar kontaminan udara.

3. Merancang dan membangun situs web yang dapat menginformasikankualitas udara berdasarkan pengukuran menggunakan sensor.

LANDASAN TEORI

Polusi Udara

Polusi atau pencemaran udara berasal dari adanya satu atau lebih substansi

fisik, kimia, atau biologi di atmosfer dalam jumlah yang dapat membahayakan

kesehatan manusia, hewan, dan tumbuhan, mengganggu estetika dan kenyamanan,

atau merusak properti.

Pencemaran udara dapat ditimbulkan oleh sumber-sumber alami maupun

kegiatan manusia. Beberapa definisi gangguan fisik sepertipolusi suara,

panas,radiasi ataupolusi cahaya dianggap sebagai polusi udara. Sifat alami udara

mengakibatkan dampak pencemaran udara dapat bersifat langsung dan

lokal,regional,maupunglobal [1].

Jenis-jenis bahan pencemar udara didasarkan pada baku mutu udara yang

dihirup sehari-hari menurut Peraturan Pemerintah Nomor 41 tahun 1999, yang

meliputi: sulfur dioksida (SO2), karbon monoksida (CO), nitrogen dioksida (NO2),

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

7/16

oksidan (O3), hidrogen karbon (HC), PM 10 , PM 2.5, TSP (debu), Pb (Timah

Hitam), dustfall(debu jatuh) [2].

Bagian Per Juta

Bagian per juta (bpj) atau dalam Bahasa Inggris part per million (ppm)

adalah salah satu satuan konsentrasi untuk menyatakan perbandingan bagian

dalam satu juta bagian yang lain.

1 ppm artinya konsentrasi di mana terdapat 1 partikel di dalam setiap 1

juta partikel pelarut, pelarut dalam kontaminan udara adalah ambient udara.

Misalnya, banyaknya polutan dalam udara bebas [3].

Arduino

Arduino adalah pengendali mikrosingle-board yang bersifat open-source.

Arduino dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai

bidang. Arduino menggunakan prosesor Atmel AVR, sedangkan dalam

pengembangan perangkat lunaknya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Papan

pengendali mikro ini pertama kali dikembangkan pada tahun 2005 di Ivrea, Italia

oleh Massimo Banzi dan David Cuartielles. Hampir selama 9 tahun, Arduino telah

menelurkan berbagai jenis Arduino dengan masing-masing pengendali mikronya,

antara lain Arduino Uno, Arduino Duemilanove, Arduino Mega, Arduino Mini,

Arduino Esplora, dan lain-lain [4].

1. Arduino UnoArduino Uno merupakan salah satu jenis papan produksi Arduino.

Arduino ini adalah sebuah papan pengendali mikro yang berbasis

ATmega328. Arduino ini memiliki 14 pin digital masukan/keluaran (6 pin

dapat digunakan sebagai keluaran PWM), 6 masukan analog, osilator

Kristal 16 MHz, koneksi USB, catu daya, ICSP header, dan tombol set

ulang (reset). Berikut ini adalah rincian spesifikasi dari papan pengendali

mikro Arduino Uno [5].

Pengendali mikro Atmega328

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

8/16

Tegangan operasi 5V

Tegangan masukan(disarankan)

7-12V

Tegangan masukan (batas) 6-20V

Digital i/o pin 14 (6 pin memberikan keluaran PWM)

PIN Input analog 6

Arus DC per i/o Pin 40 mA

Arus DC untuk 3.3V Pin 50 mA

Memoriflash32 KB (Atmega328), 2 KB digunakan oleh

bootloader

SRAM 2 KB (Atmega328)

EEPROM 1 KB (Atmega328)

Kecepatan Clock 16 MHz

2.

Arduino Ethernet Shield

Arduino Ethernet Shield menghubungkan papan pengendali mikro

Arduino ke internet. Agar dapat terhubung dengan internet, kabel RJ45

digunakan untuk menghubungkan Arduino Ethernet Shield dengan

koneksi internet. Uno, Duemilanove, dan Mega merupakan jenis papan

pengendali mikro Arduino yang cocok dengan Arduino Ethernet Shield.

Berikut ini adalah rincian spesifikasi Arduino Ethernet Shield [6].

Memerlukan sebuah papan pengendali mikro Arduino Operasi tegangan 5V (disediakan dari papan Arduino) Ethernet Controller: W5100 dengan internal 16 K buffer Kecepatan koneksi: 10/100 Mb Hubungan dengan Arduino pada SPI port

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

9/16

Sensor Gas MQ-135

Sensor gas MQ-135 adalah jenis sensor kimia yang sensitif terhadap

senyawa NH3, NOx, alkohol, bensol, asap (CO), CO2, dll. Sensor ini bekerja

dengan cara menerima perubahan nilai resistansi (analog) bila terkena gas. Sensor

ini memiliki daya tahan yang baik untuk penggunaan penanda bahaya polusi

karena praktis dan tidak memakan daya yang besar. Berikut ini adalah spesifikasi

dari sensor gas MQ-135 [7].

A. Kondisi standar kerjaParameter Kondisi teknis Keterangan

Circuit voltage 5 V 0,1 AC atau DC

Heating voltage 5 V 0,1 AC atau DC

Load resistance Bisa menyesuaikan

Heater resistance 33 5% Suhu ruanganHeating consumption Kurang dari 800 mW

Jangkauan pengukuran

10300 ppm amonia.

10 1000 ppm

bensol.

10300 alkohol.

B. Struktur dan konfigurasi, rangkaian pengukuran dasar

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

10/16

# Bagian Bahan

1 Lapisan penginderaan gas Tin Dioksida (SnO2)

2 Elektroda Aurum atau emas (Au)3 Garis elektroda Platina (Pt)

4 Koil pemanas (heater) Campuran Nikel Kromium (Ni-Cr)

5 Keramik tubular Alumunium Oksida (Al2O3)

6 Jaringan anti ledakan Kasastainless steel(SUS316 100-mesh)

7 Cincin penjepit Pelat tembaga nikel

8 Dasar resin Bakelite

9 Kaki pin Pelat tembaga nikel

Penyesuaian sensitivitas sensor ditentukan oleh nilai resistansi dari MQ-

135 yang berbeda-beda untuk berbagai konsentrasi gas-gas. Jadi, ketika

menggunakan komponen ini, penyesuaian sensitivitas sangat diperlukan. Selain

itu, kalibrasi pendeteksian konsentrasi NH3 sebesar 100 ppm atau alkohol sebesar

50 ppm di udara juga diperlukan.

Berikut ini adalah skema konfigurasi pemasangan kaki pin sensor MQ-135

ke microcontroller board Arduino. R1 adalah variabel load resistor, nilai variabel

ini dapat diubahsuaikan mulai dari 2 k hingga 47 ktergantung target gas yang

hendak dideteksi.

Sensor Suhu dan Kelembaban DHT11

Suhu dan kelembaban merupakan parameter kualitas udara, salah satu

indikasi pencemaran udara adalah suhu yang meninggi, dan kelembaban yang

rendah. Selain itu, parameter ini juga ada kaitannya dengan senyawa gas di udara,

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

11/16

dan perkembangan mikroorganisme yang dipengaruhi oleh besarnya kelembaban

udara, serta mempengaruhi pembacaan sensor MQ-135.

DHT11 mengukur suhu dan kelembaban relatif dengan keluaran sinyal

digital yang terkalibrasi. Hasil pembacaan dapat langsung dibaca oleh

microcontroller melalui antarmuka 1-wire. Transmisi sinyal sensor ini bekerja

hingga 20 meter. Berikut ini adalah spesifikasi sensor suhu dan kelembaban relatif

DHT11 [8].

Catu daya 3V DC5,5V DC

Antarmuka 1-wire

Range 20 - 90% RH; 0-50 C

Akurasi kelembaban 5% RH

Akurasi suhu 2 C

Arduino SDK

Arduino SDK (Software Development Kit) merupakan perangkat

pengembangan yang bersifat open source. Arduino SDK digunakan untuk

mengembangkan firmware yang kemudian diunggah ke dalam microcontroller

Arduino SDK berbasis pada avr-gcc dan Processing SDK.

Isis Proteus Professional 7

ISIS Proteus Professional v.7 adalah perangkat lunak yang berfungsi untuk

membuat rancangan skematik diagram atau alur sirkuit perangkat elektronika

sekaligus mensimulasikannya. Selain itu, ISIS Proteus Professional v.7 dapat juga

digunakan untuk pengujian skema rangkaian elektronika.

NetBeans IDE 7.3

NetBeans IDE (Integrated Development Environment) adalah sebuah

perangkat lunak open source yang digunakan oleh pemrogram untuk menulis,

mengompilasi, mencari kesalahan, membangun, dan menyebarkan program,

terutama dalam pengembangan program yang ditulis dalam bahasa pemrograman

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

12/16

Java. Namun juga dapat digunakan untuk mengembangkan program dalam bahasa

pemrograman lain.

METODE PENELITIAN

Metode penelitian dilaksanakan dalam beberapa tahap. Berikut ini adalah

tahapan-tahapan metode penelitian yang dimaksud.

1.

Analisis dan Pengumpulan Dataa. Studi Literatur

Pada tahap studi literatur, penulis mengumpulkan dan mempelajari

literatur mengenai pembangunan pemantauan kualitas udara dan

pembangunan aplikasi web.

b. Diskusi dan WawancaraDiskusi dan wawancara dilaksanakan oleh penulis yang bertujuan

untuk memperoleh informasi atau wawasan mengenai

pembangunan pemantauan kualitas udara. Diskusi dan wawancara

dilakukan kepada Kepala Laboratorium Interfacing System serta

pihak lain yang kompeten di bidangnya.

2. Perancangan dan PembangunanPerancangan dan pembangunan sistem merupakan tahapan di mana

seluruh perangkat keras yang telah terkumpul kemudian dirangkai

sedemikian rupa, sehingga terbentuk sebuah sistem pemantauan kualitas

udara yang terintegrasi.

3. Pembangunan Perangkat LunakPembangunan perangkat lunak dilakukan setelah seluruh perangkat keras

dibentuk. Tahap ini dipisahkan menjadi dua kelompok. Pertama,

membangun perangkat lunak (firmware/embedded system) untuk

microcontroller. Kedua, membangun perangkat lunak berbasis web yang

menyuguhkan berbagai informasi seputar kualitas udara berdasarkan hasil

pengukuran yang dilakukan oleh sensor.

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

13/16

4. PengujianTahap pengujian merupakan tahap untuk menguji ketepatan ukur sensor

yang kemudian ditampilkan di situs web. Selain itu, kecepatan pengiriman

data dari sensor ke web server menggunakan Ethernet Shield juga diuji.

Paradigma pengembangan sistem yang digunakan pada kegiatan tugas akhir ini

adalah paradigma prototipe. Alasan dari penggunaan paradigma ini adalah

penulis/pengembang dapat mengembangkan sistem alat yang perlahan-lahan

direalisasikan secara evolusioner sesuai dengan kebutuhan yang semakin

kompleks pada versi-versi berikutnya.

System

Requirement

System

Prototyping

Testing

Metode Prototipe

Metode prototipe ini memiliki beberapa tahapan yaitu :

a. Spesifikasi kebutuhan dari sistem yang akan dibangun (System requirement).b. Pembuatan prototipe (prototyping) dari spesifikasi yang telah ditetapkan

sebelumnya.

c. Melakukan pengujian (testing) terhadap prototipe yang dibangun.Diagram Alur Kerja Sistem

Arduino UnoArduino

Ethernet ShieldSensor Gas

WebsiteInternet Service

ProviderWeb Server

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

14/16

Sensor gas mendeteksi konsentrasi kontaminan udara, kemudian hasil baca

tersebut diproses oleh papan pengendali mikro Arduino Uno melalui pin analog.

Agar data dapat disampaikan ke web server, Arduino Ethernet Shield yang

disematkan pada papan pengendali mikro Arduino Uno berperan penting sebagai

jembatan komunikasi antara microcontroller dengan web server PHP dan basis

data melalui internet. Kemudian situs web menampilkan data kualitas udara dari

web server.

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

15/16

JADWAL KERJA

Agar pelaksanaan tugas akhir lancar dan terarah, berikut ini merupakan

rencana jadwal kerja pelaksanaan tugas akhir.

No KegiatanMaret April Mei Juni

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 PengumpulanHardware

2 Studi Literatur dan

Pengumpulan Data

3 Proposal TA

4 Analisis & Perancangan

5 Coding/ Implementasi

6 Pengujian

7 Sidang

8 Pembuatan Laporan

USULAN PEMBIMBING

Setiadi Yazid, Ir., M.T., Ph.D.

5/25/2018 Proposal Ta - Sistem Pemantauan Kualitas Udara Berbasis Web

16/16

DAFTAR REFERENSI

[1] Pencemaran Udara, http://id.wikipedia.org/wiki/Pencemaran_udara,

Diakses 9 Maret 2014

[2] Parameter Pencemar Udara dan Dampaknya Terhadap Kesehatan,

http://www.depkes.go.id/downloads/Udara.PDF,Diakses 11 Maret 2014

[3] Bagian Per Juta,http://id.wikipedia.org/wiki/Bagian_per_juta,Diakses 10

Maret 2014

[4] Arduino,http://en.wikipedia.org/wiki/Arduino,Diakses 10 Maret 2014

[5] Arduino Uno, http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno, Diakses 13

Maret 2014

[6] Arduino Ethernet Shield,http://arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShield

Diakses 14 Maret 2014

[7] MQ Gas sensors, http://playground.arduino.cc/Main/MQGasSensors,

Diakses 10 Maret 2014

[8] D-Robotics. 2010.DHT11 Humidity & Temperature Sensor.

DAFTAR PUSTAKA

Rekayasa Perangkat Lunak, Edisi 7, Roger S. Pressman, Ph. D., Penerbit Andi

2012

Tim Pustenna ITB, Jurus Kilat Jago Membuat Robot, Dunia Komputer, 2011