Dokumen ini membahas rancang bangun sistem monitoring pemakaian air menggunakan jaringan sensor nirkabel dengan komunikasi multihop. Sistem ini diimplementasikan untuk memantau konsumsi air pelanggan secara real-time dengan menggunakan node-node sensor yang dapat berkomunikasi satu sama lain secara multihop hingga jarak 100 meter. Analisis dilakukan untuk menentukan konfigurasi optimal sistem terkait sampling rate, jarak antar node, dan baud rate komunikasi. Hasilnya

1. Rancang Bangun Sistem Monitoring
Pemakaian Air Menggunakan
Komunikasi Multihop pada Jaringan
Sensor Nirkabel
Fadli Rahmawan
Pembimbing 1 : Dr. Ir Wirawan DEA,
Pembimbing 2 : Dr. Istas Pratomo ST. MT.
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

2. Outline
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
Kesimpulan dan Saran
Analisis
Perancangan
Pendahuluan

3. Latar Belakang
No Jenis Pelanggan
T A H U N
2009 2010 2011 2012 2013
1 Perumahan 367.456 397.04 420.14 445.714 466.529
2 Pemerintah 1.199 1.201 1.182 1.396 1.213
3 Perdagangan 28.609 29.769 31.376 32.561 33.899
4 Industri 881 872 578 403 398
5 Sosial Umum 3.598 3.56 3.495 3.482 3.573
6 Sosial Khusus 1.516 1.572 1.714 1.608 1.94
7 Pelabuhan 4 4 4 5 5
Total 403.263 434.018 458.489 485.169 507.557
8 Jumlah Penduduk 2.794.596 2.731.018 2.719.237 2.750.357 2.818.700
9
Penduduk
Terlayani
2.028.175 2.168.698 2.270.751 2.389.498 2.495.737
10 Cakupan Layanan 72.57% 79.41% 83.51% 86.88% 90.02%
Pengecekan Watermeter Secara
Manual
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
Kota Surabaya terdapat 507.557 Pelanggan
Sumber : http://pdam-sby.go.id/page.php?get=jumlah_pelanggan_tahunan&bhs=1

4. Sistem Distribusi Air
• 3 tipe pipa
distribusi :
1. Pipa Primer
600 mm hingga
1500 mm.
2. Pipa Sekunder
200 mm hingga
600 mm.
3. Pipa Tersier
100 mm hingga
200 mm.
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

5. Jaringan Sensor Nirkabel
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
Ilustrasi Jaringan Sensor Nirkabel
Sensor Flowmeter

6. Multihop
Mengapa menggunakan
Multihop ?
• Perluasan jaringan
dengan jumlah
backhaul yang rendah.
• Penjangkauan daerah
yang memiliki jumlah
obstacle banyak.
• Area jaringan menjadi
lebih luas karena
menggunakan multi-
hop forwarding.
Single Hop
Multihop
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

7. Rumusan Masalah
• Jaringan sensor nirkabel = monitoring pemakaian
air ?
• kondisi optimal sistem monitoring pemakaian air ?
• jangkauan sistem ?
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

8. Framework
Berupa Prototipe
Pengukuran Air
Kasus
Pengukuran Pada
Perumahan
Parameter yang diukur
adalah Jumlah Debit Air
Tipe Routing
Statis
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
Batasan Masalah

9. Tujuan Penelitian
• Menerapkan jaringan sensor nirkabel
dengan komunikasi multihop sebagai
monitoring pemakaian air oleh konsumen.
• Mengetahui kondisi komunikasi optimal dari
sistem monitoring ini.
• Mengetahui besar jangkauan sistem
monitoring pemakaian air ini.
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

10. Metodologi
Perancangan
Sistem
Implementasi
Hardware
Konfigurasi
Node
Analisis
Sistem dan
Kesimpulan
Pembuatan
Laporan
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

11. Arsitektur Jaringan
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

12. • Jangkauan hingga 100
meter.
• ISM radio bands: 2.4
GHz, 868 MHz dan 915
MHz .
• Jaringan besar (65.000
node)
• Sangat aman (128 bit
AES enkripsi)
• Protokol : IEEE 802.15.4
dan ZigBee
Arsitektur XBee
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
Antenna Xbee

13. Sistem Perputaran Air
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

14. Node Sensor
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

15. Sensor Flowmeter
• Seri FS300A
• Diameter ¾”
• Kecepatan Maksimal =
3.6 M3/Jam
Skema Sensor Flowmeter FS300A
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

16. Konfigurasi Node Sensor
• Pengukuran Air
• Menjawab Data
Request
• Forwarding Data
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

17. Node Koordinator
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

18. Konfigurasi Node
Koordinator
• Konfigurasi IP
• Kirim Data
Request
• Forwarding Data
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

19. Konfigurasi Jaringan
Sistem
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

20. Implementasi Sistem
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

21. Analisis Sistem
• Analisis Sensor
• Analisis Sampling Rate
• Analisis Jarak Antar Node
• Analisis Baudrate
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

22. Pengukuran Pertama
Pemakaian (L)
Kalibrasi
Putaran
Turbin
ErrorAnalog Start 5357.1
Analog End 6827.9
Pengukuran
Analog
1470.8 6.99
10290.56
Sensor 1 1837.6 5.6 24.94%
Analisis Sensor
𝑘1 =
𝑘2 × 𝐹𝑙𝑜𝑤𝑟𝑎𝑡𝑒(𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙)
𝐹𝑙𝑜𝑤𝑟𝑎𝑡𝑒(𝑎𝑛𝑎𝑙𝑜𝑔)5.6 6.99 7.31 7.56 7.33 7.14
Persentase Error 29.49% 4.64% 3.42% 3.12% 2.56% 0.08%
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
Persentase Error
𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =
𝐻𝑎𝑠𝑖𝑙 𝐷𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙
𝐻𝑎𝑠𝑖𝑙 𝐴𝑛𝑎𝑙𝑜𝑔
− 1 × 100%
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
Dengan nilai kalibrasi sebesar 7.14 didapatkan
hasil pengukuran dengan nilai error 0.08%

23. Analisis Sampling Rate (1)
𝐾𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝐵𝑟𝑜𝑎𝑑𝑐𝑎𝑠𝑡 =
𝑆𝑎𝑚𝑝𝑙𝑖𝑛𝑔𝑅𝑎𝑡𝑒
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑁𝑜𝑑𝑒
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
5 Detik
20 Detik
30 Detik
60 Detik
120 Detik

24. Analisis Sampling Rate (2)
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
Persentase keberhasilan pengiriman 100% disaat
sampling rate 30 detik dan 60 detik

25. Analisis Sampling Rate (2)
𝐾𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝐵𝑟𝑜𝑎𝑑𝑐𝑎𝑠𝑡 =
𝑆𝑎𝑚𝑝𝑙𝑖𝑛𝑔𝑅𝑎𝑡𝑒
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑁𝑜𝑑𝑒
𝑺𝒂𝒎𝒑𝒍𝒊𝒏𝒈 𝑹𝒂𝒕𝒆
𝑱𝒖𝒎𝒍𝒂𝒉 𝑵𝒐𝒅𝒆
> 𝑫𝒆𝒍𝒂𝒚 𝑴𝒂𝒌𝒔𝒊𝒎𝒂𝒍
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
Sampling Rate 5 detik 20 detik 30 detik 60 detik
Kecepatan Broadcast 1.25 detik 5 detik 7.5 detik 15 detik
Hop 1 3.3 2.2 2.2 2.1
Hop 2 4.5 3.7 3.5 3.8
Hop 3 4.9 4.9 5.2 5.2
Hop 4 5 7.8 6.5 6.6

26. Analisis Jarak Antar Node
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
Jarak Antar Node dengan Halangan : 24 Meter
Jarak Antar Node secara Line of SightJarak Antar Node dengan Halangan
Jarak Antar Node tanpa Halangan : 70 Meter

27. Analisis Baudrate
Baudrate 2400 Baudrate 9600
Delay Rata - Rata Delay Rata - Rata
Jumlah
Hop
1 Hop 00:02.5
Jumlah
Hop
1 Hop 00:02.1
2 Hop 00:02.4 2 Hop 00:02.2
3 Hop 00:04.2 3 Hop 00:03.5
4 Hop 00:05.8 4 Hop 00:05.0
Baudrate 38400 Baudrate 115200
Delay Rata - Rata Delay Rata - Rata
Jumlah
Hop
1 Hop 00:02.0
Jumlah
Hop
1 Hop 00:01.9
2 Hop 00:02.0 2 Hop 00:02.0
3 Hop 00:03.4 3 Hop 00:03.1
4 Hop 00:04.6 4 Hop 00:04.6
𝑇𝑖𝑚𝑒 𝐷𝑒𝑙𝑎𝑦 =
𝑆𝑖𝑧𝑒 𝑜𝑓 𝐷𝑎𝑡𝑎
𝐵𝑎𝑢𝑑𝑟𝑎𝑡𝑒 × 𝑆𝑖𝑧𝑒 𝑜𝑓 𝑆𝑦𝑚𝑏𝑜𝑙
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

28. Analisis Baudrate
𝑇𝑖𝑚𝑒 𝐷𝑒𝑙𝑎𝑦 =
𝑆𝑖𝑧𝑒 𝑜𝑓 𝐷𝑎𝑡𝑎
𝐵𝑎𝑢𝑑𝑟𝑎𝑡𝑒 × 𝑆𝑖𝑧𝑒 𝑜𝑓 𝑆𝑦𝑚𝑏𝑜𝑙
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
𝑇𝑖𝑚𝑒 𝐷𝑒𝑙𝑎𝑦 = 00: 01.0 × 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐻𝑜𝑝 + 00: 00.7

29. Analisis Baudrate
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
99.52% 98.30% 94.62%
98.37%
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
Rata- rata
Baudrate 2400
Rata- rata
Baudrate 9600
Rata- rata
Baudrate 38400
Rata- rata
Baudrate
115200
Pengaruh Nilai Baudrate terhadap Keberhasilan
Pengiriman Data
Series1
Nilai persentase keberhasilan fluktuatif dari 94.62% hingga 99.52%,
baudrate 2400, 9600, 38400, dan 115200 dapat diterapkan pada sistem
ini.
(Symbol per detik)

30. Kesimpulan
• Jaringan Sensor Nirkabel dapat diterapkan untuk
monitoring jumlah pemakaian air konsumen.
• Sistem ini dapat dikondisikan secara optimal
dengan syarat nilai kecepatan pengiriman data
request lebih besar daripada nilai delay
pengiriman.
• Jarak komunikasi saat Line of Sight sebesar 70 meter
sedangkan jika tanpa halangan sebesar 24 meter.
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

31. Saran
• Tipe Routing yang dinamis
• Tidak terbatas pada satu tipe mikrokontroler
• Perhitungan budget
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

32. Daftar Pustaka
• Deny Febriyanto, Tri Budi Santoso, Taufiqurrahman, “Rancang Bangun Sistem Komunikasi Multihop Pada
Jaringan Sensor Nirkabel.” EEPIS Final Project, 2010.
• Yuniar. Rizky, Suryawati. Endah, Husen. Ali, Hermawan. Hendhi, “Penerapan Teknologi Wireless RF dan
SMS Gateway pada Sistem Monitoring Pemakaian Air PDAM Skala Rumah Tangga Terintegrasi
Database via Internet,” Proceedings, Industrial Electronic Seminar, 2009.
• “Jumlah Pelanggan Tahunan”. 2014. Diakses 30 Desember 2014, dari Profil Perusahaan pdam-sby.go.id.
URL:http://pdam-sby.go.id/page.php?get=jumlah_pelanggan _tahunan&bhs=1
• Dargie Waltenegus and Peullabauer Christian, "Fundamentals of Wireless Sensor Network." John Wiley &
Sons Ltd, 2010.
• Yulizar, “Komunikasi Antar Robot Menggunakan RF Xbee dan Arduino Microcontroller,” IncomTech,
Jurnal Telekomunikasi dan Komputer vol.4 no.1, 2013.
• Robert Faludi. “Building Wireless Sensor Network.” United States of America: O’Reilly Media, Inc. 2011.
• Datasheet of Watermeter Tipe LXSG 15-50 E Dry Dial. www.pam-meter.com
• John Nussey, “Arduino for Dummies,” John Wiley & Sons Inc. 2013.
• Bell Charles, “Beginning Sensor Networks with Arduino and Raspberry Pi” Apress. 2013.
• Ilyas, Mohammad, 2005. “Handbook of Sensor Networks Compact Wireless and Wired Sensing Systems”,
Boca Raton:CRC Press.
• Kadir, Abdul, “Panduan PraktisMempelajari Mikrokontroler dan Pemrogramannya menggunakan
Arduino.” AndiPublisher. 2013.
• http://www.seeedstudio.com/wiki/G3/4_Water_Flow_sensor
• R. Jain, “Wireless Mesh and Multi-Hop Relay Networks,” http://www.cse.wustl.edu/~jain/cse574-06/
• António Grilo, “Wireless Sensor Networks Chapter3: Network architecture”, Information and
Communication Technologies Institute.
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

33. Lampiran
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

34. Lampiran
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

35. Terima Kasih
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074

36. Teknologi Monitoring
Pipa
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074
Accoustic Monitoring System
Fiber Optik

37. Mikrokontroler
• Board
• Programmable
• Terdapat IDE
• Sketch mirip bahasa C
• Berbagai macam Interface
menggunakan shield
23 Juni 2015 Fadli Rahmawan – 2211 100 074