• Home
  • ARTICLES
  • Paper Review: Pengembangan Stasiun Monitoring Cuaca Berbasis IoT

Paper Review: Pengembangan Stasiun Monitoring Cuaca Berbasis IoT

20 Dec 2022

Paper Review oleh Rahmi Fadillah Busyra, Alfonsus S. Hariaji, dan Bimo Septyo Prabowo

Editor: Amalia Zahra, S.Kom., Ph.D.

 Referensi:

Holovatyy, Andriy. (2021). Development of IoT Weather Monitoring System Based on Arduino and ESP8266 Wi-Fi Module. Department of Computer-Aided Design Systems, Lviv Polytechnic National University

  1. Pendahuluan

Cuaca sangat mempengaruhi berbagai kegiatan manusia, seperti pertanian, transportasi, pembangunan, dan lain lain. Kondisi cuaca seperti suhu, kelembaban, dan tekanan udara setiap saat dapat berubah, sehingga dibutuhkan suatu teknologi yang dapat mengukur dan memantau kondisi cuaca secara cepat dan real time.

Penulis telah meneliti dan mengembangkan sebuah stasiun monitoring cuaca menggunakan teknologi Internet of Things (IoT). Sistem ini dapat mendeteksi, merekam, dan menampilkan beberapa parameter cuaca yaitu suhu, kelembaban, dan tekanan udara secara real time. Sistem ini dibangun menggunakan beberapa perangkat dan platform IoT yang sudah tersedia. Data yang didapatkan oleh sistem ini dapat dianalisa atau digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti prakiraan/ramalan cuaca (weather forecast) dan lain lain.

  1. Perangkat

Adapun perangkat perangkat keras (hardware) yang digunakan terdiri dari:

  • Arduino Mega2560 board pada ATmega2560 microcontroller sebagai platform sistem monitoring cuaca IoT sebagai parameter mengukur cuaca

Gambar 1. Arduino Mega2560

  • Modul ESP-01 yang sudah tersedia dalam chip Wi-Fi ESP8266 sebagai penghubung terkait jaringan wireless

Gambar 2. ESP8266 WiFi Module

  • Modul LCD alphanumeric 16×2 yang terdapat pada controller HD44780 terdapat lebar tampilan 2 row 16 column atau biasa disebut sebagai LCD Character 2×16 Hitachi, dengan konektor 16 pin.

Gambar 3. HD44780 LCD Module

  • BME280 adalah Sensor IoT yang digunakan untuk mengukur suhu, kelembapan, dan tekanan udara.

Gambar 4. BME280

Adapun perangkat lunak (software) yang digunakan terdiri dari:

  • Arduino IDE, digunakan untuk menuliskan kode program dan meng-upload ke dalam mikrokontroler.
  • Message Queue Telemetry Transport Protocol (MQTT), protokol ringan pengiriman aliran data sederhana dari sensor pada aplikasi, perangkat penghubung atau platform analisa dan komputasi awan. Mosquitto adalah message broker berbasis open-source yang dapat mengimplementasikan protocol MQTT.
  • Thingsboard,platform IoT open source yang digunakan untuk mengembangkan aplikasi IoT dan mendukung berbagai protokol seperti HTTP, MQTT, RPC,
  • Node Red, Low Code Programming Tools berbasis open-source yang digunakan untuk mengembangkan workflow aplikasi tanpa harus menuliskan banyak source code.
  1. Alur

Gambar 5. Alur Kerja Perangkat

Gambar 6. Rangkaian Perangkat

Alur kerja perangkat monitoring cuaca berbasis IoT adalah sebagai berikut :

  1. Perangkat melakukan inisialisasi dan pengecekan terhadap komponen – komponen apakah sudah terhubung dan tidak ada error.
  2. Sensor BME membaca data temperature, humidity, dan pressure dari cuaca sekitar.
  3. Data cuaca dari sensor kemudian ditampilkan di layar LCD HD44780 dan di Serial Monitor.
  4. Perangkat menyiapkan data berupa format JSON message untuk dikirimkan ke message broker.
  5. WiFi module melakukan koneksi ke jaringan WiFi, apabila wifi sudah terhubung selanjutnya perangkat akan membuat koneksi ke aplikasi message broker (Mosquitto).
  6. Perangkat akan mengirimkan data / publish message setiap 3 detik ke Mosquitto message broker melalui protokol MQTT untuk selanjutnya diteruskan ke IoT Platform (Thingsboard).
  7. Thingsboard menampilkan visualisasi data yang sudah dikirimkan melalui MQTT dari perangkat ke aplikasi message broker (Mosquitto).

  1. Visualisasi Data

Peneliti menggunakan tools Node RED untuk mengembangkan workflow atau alur kerja aplikasi dengan memanfaatkan node-node yang disediakan oleh aplikasi Node RED. Dengan menggunakan Node RED, proses pengiriman data dari perangkat ke Mosquitto lalu ke Thingsboard dapat lebih disederhanakan cukup dengan drag and drop tanpa banyak melakukan coding.

Gambar 7. Visualisasi pada Node-RED dan Thingsboard

  1. Kesimpulan

Pada penelitian ini, penulis telah membangun sebuah stasiun monitoring cuaca berbasis IoT yang dapat mengukur beberapa parameter cuaca yaitu suhu, kelembaban, dan tekanan udara serta menampilkannya dalam bentuk visualisasi berupa grafik, angka, dan gambar secara cepat dan real time.

Sensor BME280 yang digunakan dapat menghasilkan lebih dari satu jenis data yaitu dapat mengukur temperatur, kelembaban, dan tekanan udara sekaligus. Protocol MQTT juga dapat melakukan pengiriman data dengan cepat dan minim delay. Pengembangan sistem pun dipermudah dengan Node Red dan platform Thingsboard.

Hasil pengujian dan simulasi stasiun monitoring cuaca berbasis IoT menunjukkan bahwa sistem dan perangkat yang telah dibangun beroperasi dengan baik.

Amalia Zahra