ISIS ~ Smart Thermal Conditioning and Monitoring



//
Posted on November 12, 2015 at 2:01 PM

//

ISIS ~ adalah sebuah sistem pengontrolan Air Conditioner secara cerdas dengan sinyal inframerah berbasiskan parameter termal bangunan. Parameter termal tersebut antara lain adalah kelembaban, suhu, dan okupansi. Terdapat dua mode yang dapat dipilih pada perangkat antamuka dalam sistem ini, yaitu manual mode dan echo mode. Dalam manual mode, pengguna akan dapat melakukan pengontrolan air conditioner menggunakan gadget, kapanpun dan dimanapun asalkan terhubung dengan jaringan internet. Sedangkan dalam echo mode, adalah mode energy saving dimana AC akan dikontrol secara otomatis berdasarkan penjadwalan yang diinginkan pengguna dan parameter termal ruangan. Dengan dua mode ini, penghematan energi dan kenyamanan udara akan tercapai dengan mudah hanya dengan satu sentuhan di gadget pengguna




ISIS ~ SMART THERMAL CONDITIONING AND MONITORING

By: Raras Handwiyanto, Pradito Bintang, Enggar Nanggalih

 

Tujuan Proyek

1. Merancang sistem monitoring dari kelembaban, suhu, dan okupansi ruangan. Hasil pemantauan parameter disimpan di dalam database dan dapat diakses melalui jaringan internet.

2. Pengontrolan jarak jauh dari air conditioner memanfaatkan transmitter sinyal IR yang diakses melalui jaringan internet.

3. Merancang sistem otomasi Air Conditioner dengan mempertimbangkan

  • Suhu ruangan melalui pengukuran dengan sensor temperature
  • Kelembaban ruangan melalui pengukuran dengan sensor kelembaban
  • Okupansi melalui pengukuran dengan sensor gerakan pada zona pengontrolan.

4. Merancang aplikasi berbasis web sebagai perangkat antarmuka yang bisa diakses menggunakan gadget yang terhubung dengan jaringan internet.

Overview Proyek

Indonesia  yang saat ini mengalami pertumbuhan ekonomi yang baik dan memiliki iklim tropis menempati urutan ketiga sebagai negara dengan potensi terbesar untuk melakukan pendinginan udara ruangan menggunakan Air conditioner (Davis: 2015). Selain itu, konsumsi energi untuk HVAC berkontribusi sebesar 50% dalam konsumsi energi bangunan (US Energy Information Administration : 2013). Memperhatikan hal tersebut, penggunaan Air Conditioner di Indonesia perlu dilakukan secara efektif dan efisien agar tidak berdampak pada semakin cepatnya laju pemanasan global.

Beberapa penyebab tidak efektifnya penggunaan Air Conditioner antara lain adalah AC tetap digunakan ketika tidak ada orang dalam ruangan, AC digunakan melebihi beban pendinginan dari ruangan, dan kelalaian penghuni bangunan untuk mematikannya ketika bepergian. Menjawab masalah tersebut, efektivitas penggunaan AC salah satunya dapat dilakukan apabila Air Conditioner dapat berjalan secara otomatis berdasarkan kondisi termal ruangan, dengan melakukan penjadwalan mati-hidup, serta pengontrolan dari manapun dan kapanpun dengan menggunakan jaringan internet. Tentu tidak boleh dilupakan hal - hal tersebut harus dapat dilakukan melalui gadget baik itu smartphone android, PC, dan iPhone yang saat ini banyak digunakan oleh masyarakat.

Memperhatikan seluruh masalah dan tantangan tersebut, jawabannya adalah ISIS~. ISIS ~ adalah sebuah sistem pengontrolan Air Conditioner via transmitter inframerah secara cerdas berbasiskan parameter termal bangunan. Terdapat dua mode yang dapat dipilih pengguna ISIS~ melalui aplikasi web, yaitu mode manual dan mode echo. Dengan mengaktifkan mode manual, kita dapat melakukan pengontrolan AC dari manapun dan kapanpun asalkan terhubung dengan jaringan internet. Tentu kita bisa membayangkan kondisi rumah yang sudah sejuk sepulang kerja karena kita telah menghidupkan AC dalam perjalanan ke rumah. Lalu, echo mode ada untuk menyempurnakan keberadaan manual mode. Echo mode akan melakukan pengontrolan AC secara otomatis berdasarkan nilai bacaan sensor okupansi, suhu, dan kelembaban. Selain itu, pengguna akan dapat melakukan setting waktu penjadwalan hidup mati dalam echo mode. Tak perlu lagi khawatir AC lupa dimatikan atau berjalan melebihi kapasitas pendinginan lagi dengan ISIS~.

Skema Perancangan Proyek

Sistem yang dirancang bekerja sebagai jaringan kontroler dengan memanfaatkan protokol wi-fi dan komunikasi serial sebagai infrastruktur utama jaringannya. Sistem memiliki sebuah mikrokontroler Arduino sebagai slave yang terhubung secara langsung dengan rangkaian transmitter inframerah menggunakan Arduino PCB shield. Raspberry pi dapat memiliki dua fungsi sekaligus dalam sistem ini, yaitu sebagai web server dan gateway. Mikroprosessor tersebut berperan sebagai menjadi web server dengan cara menjadi pusat jaringan dan gateway dengan cara menghubungkan beberapa sistem jaringan. Beberapa jaringan yang dihubungkan oleh Raspberry Pi adalah jaringan sensor ubiquiti melalui komunikasi protokol wi-fi, arduino melalui komunikasi serial, dan gadget dalam range yang jauh melalui Hamachi Virtual Private Network (VPN).

Melalui Raspberry Pi, dengan perantara web service, aplikasi web yang dapat diakses melalui berbagai gadget menggunakan web browser, kita dapat menampilkan kondisi termal dan okupansi ruangan serta melakukan pengaturan kontroler. Web service sendiri adalah aplikasi antar platform jaringan yang dapat diakses melalui jaringan internet dimana aplikasi tersebut menyediakan berbagai metode untuk interaksi satu aplikasi dengan aplikasi lainnya yang diakses melalui URL. Web service dibuat dalam Bahasa PHP dengan metode HTTP request dikombinasikan dengan CSS. Dalam kasus ini web service menerima dan mengirim response dalam bentuk XML (Extensive Markup Language), yang merupakan kelanjutan dari HTML. Seluruh data hasil pengukuran oleh sensor akan disimpan di dalam database cloudserver dengan alamat http://www.eng-cloud.com. Nilai tersebut akan diolah dan menjadi input pengontrolan secara otomatis air conditioner ketika echo mode diaktifkan.

Metodologi Perancangan

1. Decoding sinyal inframerah dari unit air conditioner yang ingin dikontrol menggunakan paket kernel LIRC dalam raspberry pi

2. Perancangan rangkaian transmiter IR

3. Pemrograman arduino uno sebagai slave dalam pengiriman sinyal inframerah. Arduino bertugas sebagai generator sinyal inframerah dengan pin PWM yang dimilikinya. Selanjutnya arduino diintegrasikan dengan rangkaian transmiter IR sebagai kontrolernya.

4. Pemrograman raspberry pi untuk memiliki peran sebagai berikut:

a. Master, raspberry pi berfungsi sebagai insiator komunikasi serial dalam pengiriman sinyal inframerah ke AC. Dibuat sebuah program dalam bahasa C untuk mengakomodasi peran tersebut.

b. Server, dilakukan beberapa instalasi program di dalam raspberry pi agar bisa menjalan fungsi web server antara lain Apache, PHPP5, dan Hamachi VPN

c. Gateway, raspberry pi menghubungkan sensor mFi ubiquiti dengan database/user menggunakan jaringan wifi dan internet VPN

5. Perancangan perangkat antarmuka, perangkat antarmuka dibuat menggunakan bahasa HTML dan CSS

6. Integrasi sistem

7. Pengujian sistem

Time Frame

1. 12-19 Oktober 2015 : Perumusan Ide dan spesifikasi perancangan

2. 19-22 Oktober 2015 : Pengadaan kebutuhan perangkat keras

3. 23-25 Oktober 2015 : Pembuatan dan integrasi perangkat keras

4. 26-31 Oktober 2015 : Pemrograman arduino dan integrasi dengan transmiter IR

5. 1-6 November 2015 : Pemrograman Raspberry Pi 

6. 7-12 November 2015 : Pembuatan perangkat antarmuka

7. 12-22 November 2015 : Implementasi dan pengujian di Laboratorium Manajemen Energi dengan menggunakan modul ESP8266

8. 23-25 November 2015 : Integrasi sistem dengan Geeknesia

9. 26-29 November 2015 : Pengujian Sistem

Budget

1 Raspberry Pi: Rp 590.000

1 Arduino Uno: Rp 320.000

1 Modul ESP8266: Rp 80.000 

1 Raspberry Pi Shield: Rp. 90.000

1 Arduino Shield: Rp 85.000

1 Micro USB Power Hub: Rp 90.000

1 USB Serial Communication Cable: Rp 35.000

1 IR LED Transmitter: Rp 2000

1 IR Receiver: Rp 5000

1 Transistor: Rp 3000

Resistor: Rp 3000

1 mFi Ubiquiti THS: Rp 320.000

1 mFi Ubiquiti MSC: Rp 430.000

1 mFi Ubiquiti mPORT: Rp 900.000

Total:  Rp 2.922.000


Leave a Comment:

Please Sign in First