Disusun Oleh:
| Irma Aulia | (24051204005) |
| Kaysa karuma Amalia | (24051204011) |
| Maskurotin Faizah | (24051204015) |
| Qurrota A'yun | (24051204082) |
| Syifa Nayla Artika Dewi | (24051204238) |
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Internet of Things (IoT) merupakan konsep yang memungkinkan perangkat fisik terhubung ke jaringan internet untuk mengumpulkan, mengirimkan, dan menampilkan data secara otomatis. Teknologi ini dapat diterapkan dalam berbagai bidang, termasuk pemantauan kondisi lingkungan di ruang kelas.
Suhu dan kelembapan merupakan parameter lingkungan yang dapat dipantau untuk mengetahui kondisi suatu ruangan. Pemantauan secara digital dapat membantu pengguna mengamati perubahan kondisi ruangan tanpa harus melakukan pengukuran secara manual secara terus-menerus.
Berdasarkan kebutuhan tersebut, dibuat proyek SmartClass Virtual Monitoring, yaitu sistem simulasi pemantauan suhu dan kelembapan menggunakan mikrokontroler ESP32 dan sensor DHT22. Sistem dirancang menggunakan platform Wokwi untuk simulasi rangkaian dan program, sedangkan ThingsBoard Cloud digunakan untuk menerima data, menampilkan hasil pemantauan melalui dashboard, dan mengatur alarm berdasarkan nilai sensor.
Melalui proyek ini, konsep dasar IoT dapat dipelajari mulai dari pembacaan sensor, pengolahan data oleh mikrokontroler, komunikasi menggunakan protokol MQTT, hingga visualisasi data dan konfigurasi notifikasi pada platform cloud.
1.2 Rumusan Masalah
1.Bagaimana merancang sistem monitoring suhu dan kelembapan menggunakan ESP32 dan sensor DHT22?
2.Bagaimana mengirimkan data sensor dari simulasi Wokwi ke ThingsBoard Cloud?
3.Bagaimana menampilkan data suhu dan kelembapan pada dashboard monitoring?
4.Bagaimana mengonfigurasi alarm untuk mendeteksi nilai suhu dan kelembapan yang melewati batas tertentu?
5.Apa saja kendala yang muncul selama proses implementasi dan pengujian sistem?
1.3 Tujuan Laporan
1.Membuat simulasi sistem monitoring suhu dan kelembapan menggunakan ESP32 dan DHT22.
2.Mengimplementasikan komunikasi MQTT antara ESP32 dan ThingsBoard Cloud.
3.Menampilkan data sensor melalui dashboard monitoring.
4.Mengonfigurasi alarm berdasarkan nilai telemetry.
5.Memahami proses pengiriman notifikasi serta keterbatasan layanan cloud yang digunakan.
1.4 Manfaat Penulisan
•Bagi mahasiswa, menambah pemahaman mengenai penerapan konsep Internet of Things melalui simulasi perangkat ESP32 dan sensor DHT22.
•Bagi proses pembelajaran, memberikan pengalaman dalam mengintegrasikan sensor, mikrokontroler, komunikasi MQTT, dan platform IoT berbasis cloud.
•Bagi pengembangan sistem, menjadi dasar untuk memahami pemantauan suhu dan kelembapan secara digital melalui dashboard.
•Bagi pengujian sistem, membantu mengidentifikasi kendala komunikasi data dan keterbatasan fitur notifikasi pada platform yang digunakan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
Internet of Things (IoT)
Internet of Things (IoT) merupakan konsep yang menghubungkan perangkat fisik ke jaringan sehingga perangkat dapat mengumpulkan, mengirimkan, dan bertukar data secara otomatis. Sistem IoT umumnya terdiri atas sensor, mikrokontroler, jaringan komunikasi, platform pengolahan data, dan antarmuka untuk menampilkan informasi.
Dalam proyek SmartClass Virtual Monitoring, konsep IoT diterapkan melalui simulasi pembacaan suhu dan kelembapan menggunakan DHT22 yang terhubung dengan ESP32. Data sensor kemudian dirancang untuk dikirimkan ke ThingsBoard Cloud agar dapat ditampilkan dan dipantau melalui dashboard.
Mikrokontroler ESP32
ESP32 merupakan mikrokontroler yang memiliki kemampuan komunikasi Wi-Fi dan dapat digunakan untuk membaca data sensor serta mengirimkannya ke server. Mikrokontroler ini banyak digunakan dalam pengembangan sistem IoT karena mendukung integrasi antara perangkat sensor dan jaringan komunikasi.
Pada proyek ini, ESP32 digunakan sebagai pengendali utama yang membaca data suhu dan kelembapan dari sensor DHT22. Program ESP32 juga mengatur koneksi jaringan dan komunikasi MQTT dengan ThingsBoard Cloud.
Sensor DHT22 (Suhu dan Kelembapan)
DHT22 merupakan sensor digital yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembapan relatif. Sensor ini menghasilkan data yang dapat digunakan oleh mikrokontroler untuk memantau kondisi lingkungan.
Dalam proyek SmartClass Virtual Monitoring, DHT22 digunakan sebagai sumber data utama dengan dua key telemetry, yaitu suhu untuk nilai suhu dan kelembapan untuk nilai kelembapan. Pembacaan sensor dilakukan melalui program ESP32 yang dijalankan menggunakan simulator Wokwi.
Protokol MQTT
Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) merupakan protokol komunikasi ringan yang banyak digunakan pada sistem IoT. MQTT memungkinkan perangkat mengirimkan data ke broker sehingga data dapat diteruskan dan diterima oleh layanan yang terhubung.
Dalam proyek ini, MQTT digunakan sebagai mekanisme komunikasi antara ESP32 dan ThingsBoard Cloud. Program menggunakan pustaka PubSubClient untuk membantu mengatur koneksi dan pengiriman data telemetry.
Wokwi
Wokwi merupakan simulator berbasis web yang digunakan untuk merancang rangkaian elektronik dan menjalankan program mikrokontroler secara virtual. Simulator ini memungkinkan proses pengujian dilakukan tanpa harus menggunakan perangkat keras fisik secara langsung.
Pada proyek ini, Wokwi digunakan untuk menyimulasikan ESP32 dan sensor DHT22, menjalankan program, serta mengamati keluaran melalui Serial Monitor. Melalui simulasi tersebut, proses pembacaan sensor dan komunikasi jaringan dapat diperiksa sebelum sistem digunakan lebih lanjut.
ThingsBoard Cloud
ThingsBoard Cloud merupakan platform IoT yang menyediakan fitur pengelolaan perangkat, penerimaan data telemetry, visualisasi melalui dashboard, serta pengaturan alarm dan pemrosesan pesan.
Dalam proyek SmartClass Virtual Monitoring, ThingsBoard Cloud digunakan sebagai platform untuk menerima data dari perangkat SmartClass-ESP32. Data tersebut menggunakan key suhu dan kelembapan, kemudian dapat ditampilkan melalui dashboard SmartClass Monitoring. Platform ini juga digunakan untuk mengonfigurasi alarm dan mengelola notifikasi berdasarkan kondisi telemetry.
2.2 Komponen
Berikut adalah rincian komponen perangkat keras (virtual) dan perangkat lunak yang digunakan dalam implementasi simulasi berbasis Wokwi ini:
Perangkat Keras
| No | Komponen | Fungsi |
|---|---|---|
| 1 | ESP8266 / ESP32 | Sebagai mikrokontroler yang membaca data sensor dan mengatur pengiriman data ke ThingsBoard Cloud. |
| 2 | Sensor Suhu DHT22 | Mengukur suhu dan kelembapan relatif sebagai data utama sistem monitoring. |
| 3 | Kabel Penghubung Virtual | Menghubungkan pin sensor DHT22 dengan pin ESP32 pada rangkaian simulasi Wok |
Perangkat Lunak
| No | Komponen | Fungsi |
|---|---|---|
| 1 | Wokwi | Menyimulasikan rangkaian ESP32 dan DHT22 serta menjalankan program secara virtual. |
| 2 | Arduino | Digunakan untuk menulis program pembacaan sensor dan pengiriman data. |
| 3 | Wifi.h | Mengatur koneksi ESP32 ke jaringan Wi-Fi simulasi. |
| 4 | Dht.h | Membantu membaca nilai suhu dan kelembapan dari sensor DHT22. |
| 5 | PubSubClient,h | Mendukung komunikasi MQTT untuk mengirimkan data dari ESP32. |
| 6 | ThingsBoard Cloud | Menerima dan menyimpan telemetry serta menyediakan fitur pemantauan perangkat. |
| 7 | Dashboard SmartClass Monitoring | Menampilkan data suhu dan kelembapan dalam bentuk nilai maupun grafik. |
| 8 | Rule Engine dan Rule Chain | Mengatur pemrosesan pesan serta alur tindakan berdasarkan konfigurasi yang dibuat. |
| 9 | Alarm | Mendeteksi kondisi telemetry yang memenuhi aturan ambang batas. |
| 10 | Notification Center | Mengelola template, penerima, dan aturan notifikasi. |
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Implementasi Simulasi ESP32 dan Sensor DHT22
Implementasi SmartClass Virtual Monitoring diawali dengan membuat rangkaian ESP32 dan sensor DHT22 menggunakan platform Wokwi. ESP32 berfungsi sebagai mikrokontroler yang menjalankan program, sedangkan sensor DHT22 digunakan untuk membaca suhu dan kelembapan. Data sensor selanjutnya diproses oleh program dan dipersiapkan untuk dikirimkan ke ThingsBoard Cloud melalui protokol komunikasi MQTT.
3.2 Pengujian Nilai Suhu dan Kelembapan
(Pengaturan Nilai Awal Sensor)
Sebelum melakukan pengujian, nilai suhu dan kelembapan pada simulasi diatur untuk merepresentasikan kondisi ruangan. Pengaturan ini dilakukan agar sistem dapat diuji dalam beberapa keadaan, baik ketika nilai sensor masih berada di bawah ambang alarm maupun ketika nilainya telah melewati batas.
(Kondisi Normal)
Pengujian kondisi normal dilakukan dengan mengamati nilai suhu dan kelembapan pada simulasi. Berdasarkan dokumentasi, suhu menunjukkan nilai 23,9°C dan kelembapan sebesar 49%. Kedua nilai tersebut masih berada di bawah ambang alarm yang digunakan, yaitu suhu lebih dari 30°C dan kelembapan lebih dari 50%.
(Kondisi Melewati Batas)
Pengujian berikutnya dilakukan dengan mengubah nilai sensor pada simulasi Wokwi. Dokumentasi menunjukkan nilai suhu sebesar 33°C dan kelembapan sebesar 53%. Kedua nilai tersebut telah melewati ambang alarm yang ditetapkan pada sistem.
3.3 Integrasi Perangkat dengan ThingsBoard Cloud
Pemeriksaan Status Perangkat
Setelah simulasi disiapkan, perangkat diintegrasikan dengan ThingsBoard Cloud untuk menerima dan mengelola data telemetri. Perangkat yang digunakan pada sistem ini bernama SmartClass-ESP32.
Pemeriksaan Data Telemetri Terakhir
Data telemetri yang digunakan dalam sistem terdiri atas parameter "suhu" dan "kelembapan". Kedua parameter tersebut menjadi sumber data untuk menampilkan nilai pada dashboard serta mendukung proses pemicu alarm.
Pengelolaan Kredensial Perangkat
Komunikasi perangkat dengan ThingsBoard memerlukan kredensial sebagai bagian dari proses autentikasi. Kredensial tersebut harus sesuai dengan konfigurasi program yang digunakan oleh ESP32.
Menu Manage credentials digunakan untuk memeriksa informasi autentikasi perangkat. Informasi ini penting dalam konfigurasi komunikasi MQTT. Karena bersifat sensitif, access token tidak perlu ditampilkan secara lengkap pada laporan yang dibagikan kepada publik.
3.4 Pembahasan Dashboard Monitoring
Dashboard SmartClass Monitoring digunakan untuk menyajikan data suhu dan kelembapan dalam bentuk indikator angka serta grafik. Indikator angka membantu pengguna mengetahui nilai yang ditampilkan, sedangkan grafik digunakan untuk mengamati perubahan nilai selama proses pemantauan.
Tampilan Dashboard
Dashboard menampilkan informasi suhu dan kelembapan dalam satu tampilan. Penyajian data tersebut memudahkan pengguna mengamati kondisi yang direpresentasikan oleh simulasi tanpa harus membaca data mentah dari perangkat.
Pengamatan Grafik Suhu dan Kelembapan
Grafik pada dashboard digunakan untuk melihat perubahan suhu dan kelembapan berdasarkan waktu. Melalui grafik tersebut, pengguna dapat mengamati kapan nilai parameter mengalami kenaikan atau penurunan selama pengujian. Dengan demikian, dashboard tidak hanya menampilkan nilai pada satu waktu, tetapi juga membantu pengguna memahami pola perubahan data yang tercatat.
3.5 Konfigurasi dan Pengujian Alarm
Konfigurasi Alarm Kelembapan
Alarm kelembapan dikonfigurasi untuk mengenali kondisi ketika nilai kelembapan lebih besar dari 50%. Aturan ini digunakan untuk memberikan penanda ketika nilai kelembapan melewati ambang yang telah ditentukan.
Konfigurasi Alarm Suhu
Selain kelembapan, sistem memiliki alarm suhu untuk mengenali kondisi ketika nilai suhu lebih besar dari 30°C.
Konfigurasi alarm suhu digunakan untuk menandai kondisi ketika suhu melampaui batas yang ditentukan. Dengan adanya aturan alarm suhu dan kelembapan secara terpisah, sistem dapat mengenali dua parameter yang diuji sesuai ambang masing-masing.
Pengamatan Notifikasi Alarm
Setelah aturan alarm dikonfigurasi, pengujian dilanjutkan dengan mengamati notifikasi yang muncul pada ThingsBoard. Dokumentasi memperlihatkan notifikasi alarm dengan tingkat keparahan Major serta status alarm yang tercatat pada platform.
Berdasarkan dokumentasi, label Major menunjukkan tingkat keparahan alarm yang ditetapkan pada konfigurasi. Sementara itu, status Cleared menunjukkan bahwa alarm telah dinyatakan selesai oleh sistem sesuai mekanisme penanganan alarm yang berlaku. Status tersebut perlu dibaca bersama nilai sensor dan riwayat alarm untuk memahami kondisi yang terjadi selama pengujian.
3.6 Pembahasan Rule Chain dan Riwayat Notifikasi
Struktur Root Rule Chain
Rule Chain digunakan untuk mengatur alur pemrosesan pesan dan tindakan otomatis pada ThingsBoard. Diagram Root Rule Chain memperlihatkan node-node yang saling terhubung untuk menjalankan proses berdasarkan konfigurasi sistem
Riwayat Notifikasi
Riwayat notifikasi digunakan untuk meninjau peristiwa alarm yang tercatat pada platform. Melalui riwayat tersebut, pengguna dapat memeriksa notifikasi yang muncul selama pengujian dan menghubungkannya dengan perubahan nilai sensor.
3.7 Evaluasi Keseluruhan Sistem
Berdasarkan dokumentasi pengujian, SmartClass Virtual Monitoring telah menerapkan simulasi pembacaan suhu dan kelembapan menggunakan ESP32 dan DHT22, menampilkan data melalui dashboard ThingsBoard, serta mengonfigurasi alarm berdasarkan ambang suhu lebih dari 30°C dan kelembapan lebih dari 50%.
Pengujian memperlihatkan contoh kondisi normal pada suhu 23,9°C dan kelembapan 49%, serta kondisi yang melewati batas pada suhu 33°C dan kelembapan 53%. Dashboard digunakan untuk mengamati nilai dan grafik, sedangkan alarm digunakan untuk menandai kondisi yang memenuhi aturan pemicu.
3.8 Kode Program
#include <PubSubClient.h>
#include <DHT.h>
// Wi-Fi simulasi Wokwi
const char* WIFI_SSID = "Wokwi-GUEST";
const char* WIFI_PASSWORD = "";
// ThingsBoard Cloud
const char* MQTT_SERVER = "thingsboard.cloud";
const int MQTT_PORT = 1883;
// Ganti dengan Access Token perangkatmu
const char* MQTT_TOKEN = "ISI_ACCES_TOKEN_KAMU";
// DHT22
#define DHT_PIN 15
#define DHT_TYPE DHT22
DHT dht(DHT_PIN, DHT_TYPE);
WiFiClient espClient;
PubSubClient mqtt(espClient);
unsigned long lastSend = 0;
const unsigned long SEND_INTERVAL = 5000;
void connectWiFi() {
Serial.print("Menghubungkan ke WiFi");
WiFi.mode(WIFI_STA);
WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("\nWiFi terhubung!");
Serial.println(WiFi.localIP());
}
void connectMQTT() {
while (!mqtt.connected()) {
Serial.print("Menghubungkan ke ThingsBoard... ");
if (mqtt.connect("SmartClass-ESP32", MQTT_TOKEN, nullptr)) {
Serial.println("Berhasil!");
} else {
Serial.print("Gagal, kode: ");
Serial.println(mqtt.state());
delay(3000);
}
}
}
void setup() {
Serial.begin(115200);
dht.begin();
connectWiFi();
mqtt.setServer(MQTT_SERVER, MQTT_PORT);
connectMQTT();
}
void loop() {
if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
connectWiFi();
}
if (!mqtt.connected()) {
connectMQTT();
}
mqtt.loop();
if (millis() - lastSend >= SEND_INTERVAL) {
lastSend = millis();
float suhu = dht.readTemperature();
float kelembapan = dht.readHumidity();
if (isnan(suhu) || isnan(kelembapan)) {
Serial.println("Gagal membaca sensor DHT22");
return;
}
char payload[100];
snprintf(
payload,
sizeof(payload),
"{\"suhu\":%.2f,\"kelembapan\":%.2f}",
suhu,
kelembapan
);
Serial.print("Telemetry: ");
Serial.println(payload);
if (mqtt.publish("v1/devices/me/telemetry", payload)) {
Serial.println("Data berhasil dikirim!");
} else {
Serial.println("Pengiriman data gagal.");
}
}
}
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil implementasi dan pengujian SmartClass Virtual Monitoring, dapat disimpulkan bahwa sistem pemantauan suhu dan kelembapan ruangan dapat disimulasikan menggunakan ESP32 dan sensor DHT22 melalui platform Wokwi. Data hasil pembacaan sensor dirancang untuk dikirimkan ke ThingsBoard Cloud menggunakan protokol MQTT agar dapat ditampilkan dan dipantau melalui dashboard.
Sistem ini menggunakan dua parameter utama, yaitu suhu dan kelembapan. Berdasarkan dokumentasi pengujian, kondisi normal ditunjukkan oleh suhu sebesar 23,9°C dan kelembapan 49%, sedangkan kondisi yang melewati ambang ditunjukkan oleh suhu 33°C dan kelembapan 53%. Ambang alarm yang digunakan adalah suhu lebih dari 30°C dan kelembapan lebih dari 50%.
ThingsBoard Cloud digunakan untuk menampilkan data melalui dashboard, mengatur alarm, serta mencatat notifikasi yang muncul selama pengujian. Dengan demikian, proyek ini menunjukkan penerapan konsep Internet of Things (IoT) untuk pemantauan kondisi ruangan melalui simulasi dan layanan berbasis cloud. Namun, pengujian lebih lanjut masih diperlukan.
4.2 Saran
Pengembangan SmartClass Virtual Monitoring selanjutnya dapat dilakukan dengan menguji sistem menggunakan perangkat keras ESP32 dan sensor DHT22 secara langsung agar hasilnya dapat dibandingkan dengan simulasi Wokwi. Pengujian juga perlu dilakukan dalam jangka waktu yang lebih panjang untuk mengetahui kestabilan pembacaan sensor dan pengiriman data ke ThingsBoard Cloud.
Selain itu, konfigurasi alarm dan notifikasi perlu diperiksa secara berkala, terutama untuk memastikan bahwa setiap alarm muncul sesuai ambang yang ditetapkan dan email benar-benar diterima oleh penerima. Pengembangan berikutnya juga dapat mencakup penambahan sensor, penyempurnaan tampilan dashboard, dan pengujian pada kondisi ruangan yang sebenarnya.
DAFTAR PUSTAKA
Espressif Systems. (n.d.). ESP32 series datasheet. https://www.espressif.com/en/support/documents/technical-documents
OASIS. (2014). MQTT version 3.1.1. https://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v3.1.1/mqtt-v3.1.1.html
ThingsBoard. (n.d.). Alarms and notifications. https://thingsboard.io/docs/concepts/alarms-and-notifications/
ThingsBoard. (n.d.). Telemetry—MQTT API. https://thingsboard.io/docs/reference/mqtt-api/telemetry/
Wokwi. (n.d.). ESP32 WiFi networking. https://docs.wokwi.com/guides/esp32-wifi
LAMPIRAN
Link video presentasi: https://drive.google.com/drive/folders/1J1QAZRnRgFWiTQZJXrWFaoY6KiOcyvcA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar