Rancang Bangun Wireless Sensor Network berbasis Protokol ZigBee dan GSM untuk Sistem Pemantauan Polusi Udara

Abstract

Polusi udara merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi kualitas kehidupan manusia di kota-kota besar terutama kota industri. Tingkat pencemaran udara ini biasanya diukur dengan menggunakan peralatan yang ada di laboratorium melalui proses kimiawi. Namun saat ini telah tersedia sensor elektronik yang dapat mengukur kualitas udara secara langsung. Hal ini tentu saja memudahkan dalam menyampaikan informasi tentang kualitas udara pada suatu wilayah sehingga sistem akuisisi data untuk pengukuran tingkat pencemaran udara ini pun menjadi berkembang. Salah satunya dengan mengukur secara real-time menggunakan teknologi wireless sensor network (WSN). WSN merupakan teknologi aplikasi pengambilan data dari suatu perangkat ukur berupa sensor secara nirkabel. Salah satu aplikasinya adalah pada bidang monitoring polusi udara. Penelitian ini mengusulkan pengembangan suatu sistem monitoring polusi udara yang terdistribusi secara nirkabel dengan menggunakan protokol ZigBee dan jaringan GSM. Ada 7 node sensor yang disebar di tempat-tempat dengan tingkat peluang polusi udara cukup besar di lingkungan kampus IPB Dramaga yaitu di pinggir jalan utama kampus. Komunikasi antar node sensor ini menggunakan protokol ZigBee dengan topologi mesh dimana setiap node sensor dapat saling berkomunikasi satu sama lain dalam radius jangkauannya secara nirkabel. Komunikasi data antar node yang menggunakan protokol ZigBee dibentuk oleh tiga mekanisme kerja yang berbeda dari setiap perangkat ZigBee yaitu coordinator, router dan end device. Router dan end device berfungsi sebagai pengambil data pengukuran. Kemudian data yang diukur oleh node sensor ini dikumpulkan pada satu coordinator (sink) yang selanjutnya mengirim data tersebut ke server melalui jaringan komunikasi GSM. Data yang telah didapat dari hasil akuisisi data kemudian diolah dan dianalisis. Analisis ini terdiri dari analisis perhitungan nilai ISPU dan analisis kinerja sistem WSN yaitu throughput, delay dan packet loss. Dari hasil pengukuran, perhitungan dan analisis terlihat sensor telah berhasil mendeteksi polusi untuk pencemar udara gas CO dengan nilai rata-rata 25.1 ppm dan yang lainnya menggunakan sensor dummy. Selain itu sistem mampu memberikan informasi secara real time dengan tingkat kinerja yang baik yaitu throughput lebih dari 1.017 kbps dan delay tidak lebih dari 409 ms serta packet loss kurang dari 5%. Selain hal yang telah disampaikan di atas pengguna dalam hal ini masyarakat luas dapat melihat informasi mengenai kondisi polusi udara dengan mengakses website pada domain server tersebut. Informasi yang ditampilkan pada website tersaji secara real-time sehingga pengguna dapat mengetahui tingkat polusi terkini pada area yang dipasangi sensor.