PEMODELAN SISTEM PELACAKAN LOT PARKIR KOSONG BERBASIS SENSOR ULTRASONIC DAN INTERNET OF THINGS (IOT) PADA LAHAN PARKIR DILUAR JALAN

PEMODELAN SISTEM PELACAKAN LOT PARKIR KOSONG BERBASIS SENSOR ULTRASONIC DAN INTERNET OF THINGS (IOT) PADA LAHAN PARKIR DILUAR JALAN

Pertumbuhan Jumlah kendaraan bermotor di Indonesia dari tahun 2014 sampai tahun 2015 sebanyak 6,29%, dimana jumlah kendaraan pada tahun 2015 sebanyak  121,390 juta unit yang terdiri dari mobil penumpang 13,48 juta unit, kemudian mobil barang 6,6 juta unit, serta mobil bis dengan jumlah 2,4 juta unit dan paling dominan sepeda motor sebanyak 98,88 juta unit. Dipulau Jawa sendiri menempati urutan pertama dalam jumlah kendaraan yaitu sebesar 51,24% atau 62,200 unit kendaraan. Hal ini terutama di kota-kota besar seperti Jakarta dan Surabaya mempunyai permasalah ruang parkir dimana penggunaan parkir di area jalan (on street parking) sudah banyak dikurangi agar dapat mengurangi kemacetan yang dikarenakan parkir di area jalan. Kebijakan pemerintah untuk mengurangi adanya parkir di area jalan dilakukan pemerintah daerah dengan mengharuskan pusat-pusat kegiatan bisnis (business district), rumah sakit, perkantoran baik swasta maupun pemerintah menyediakan suatu ruang parkir yang cukup (memenuhi standar).  Penyediaan ruang parkir yang cukup pada pusat-pusat kegiatan bisnis (mall) biasanya adalah lahan bertingkat sedangkan untuk perkantoran pemerintah dan rumah sakit biasanya masih berupa lahan mendatar yang dikarenakan masih begitu luas ketersediaan lahan. Persoalan yang ditimbulkan adalah masalah pencarian atau pelacakan tempat (lot) parkir yang masing kosong dimana kendaraan (mobil) akan berputar-putar atau naik-turun untuk mencari lot parkir yang masih kosong tersebut. Untuk mengatasi persoalan diatas pengelola parkir atau manajemen parkir biasanya membantu pengguna parkir dengan memberikan info jumlah lot parkir yang kosong pada jalur yang dilalui pengguna parkir. Walaupun membantu tetapi masih sering pengguna parkir mencari posisi lot yang kosong tersebut.

Untuk mengatasi permasalahan diatas perlu dilakukan suatu cara agar pengguna lahan parkir dapat dengan mudah untuk mengetahui dimana letak lot parkir yang masih kosong. Sebuah sensor ultrasonic dan Internet of Things (IoT) dapat digunakan untuk dapat memberikan informasi posisi dan keadaan lot parkir tersebut terisi maupun kosong. Alat ini juga berguna bagi manajemen pengelolaan lahan parkir untuk dapat memonitor sirkulasi penggunaan lahan parkir juga dapat digunakan untuk monitoring pendapatan.

Istilah Internet of Things (IoT) walaupun telah ramai dibicarakan orang tetapi masih banyak yang belum mengenalnya, definisi standar hingga kini masih belum ada. Namun pada dasarnya secara sederhana dapat dijabarkan dimana benda-benda (objek) disekitar kita yang dapat saling berkomunikasi melalui jaringan internet. IoT ini mengacu pada identifikasi suatu benda (objek) yang diinterprestasikan secara visual melalui jaringan kabel ataupun nirkabel ke dunia maya (internet) kemudian diolah menggunakan perangkat lunak aplikasi khusus untuk mendapat suatu informasi. Implementasi dari IoT tergantung keinginan dari pengembang termasuk perangkat lunak yang dibuatnya.

Internet of Things (IoT)

Internet of Things (IoT) adalah skenario dari suatu objek yang dapat melakukan suatu pengiriman data/informasi melalui jaringan tanpa campur tangan manusia. Teknologi IoT telah berkembang dari konvergensi microelectromechanical systems (MEMS), dan

Internet pada jaringan nirkabel. Sedangkan “A Things” dapat didefinisikan sebagai subjek seperti orang dengan implant jantung, hewan peternakan dengan transponder chip dan lainlain. IoT sangat erat hubungannya dengan komunikasi mesin dengan mesin (M2M) tanpa campur tangan manusia ataupun komputer yang lebih dikenal dengan istilah cerdas (smart). Istilah IoT (Internet of Things) mulai dikenal tahun 1999 yang saat itu disebutkan pertama kalinya dalam  sebuah presentasi oleh Kevin Ashton, cofounder and executive director of the Auto-ID Center di MIT.

Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik). Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik bisa merambat melalui zat padat, cair dan gas. Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. Akan tetapi, gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa.

 Gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima

 Karena kecepatan bunyi adalah 340 m/s, maka rumus untuk mencari jarak berdasarkan ultrasonik adalah :

340.t

S                                                      (1)

2

dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.

HC-SR04 merupakan sensor ultrasonik yang berfungsi sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm-4m dengan akurasi 3mm.

Mikrokontroller bisa bekerja pada order mikrosekon (1s = 1.000.000 μs) dan satuan jarak bisa kita ubah ke satuan cm (1m = 100 cm). Oleh sebab itu, rumus di atas menjadi:

340 100  .t

S _ 1000000

2

0,034.t

S                         (2)

2

Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik positif dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.

Chip ESP-8266

ESP8266 merupakan modul wifi yang berfungsi sebagai perangkat agar dapat terhubung langsung dengan wifi dan membuat koneksi TCP/IP.

Modul ini membutuhkan daya sekitar 5v dengan memiliki tiga mode wifi yaitu Station, Access Point dan Both (Keduanya). Modul ini juga dilengkapi dengan prosesor, memori dan GPIO dimana jumlah pin bergantung dengan jenis ESP8266 yang digunakan. Firmware default yang digunakan oleh perangkat ini menggunakan AT Command, selain itu ada beberapa Firmware SDK yang digunakan oleh perangkat ini berbasis opensource yang diantaranya adalah sebagai berikut :

•       NodeMCU dengan menggunakan basic programming lua

•       MicroPython dengan menggunakan basic programming python

•       AT Command dengan menggunakan perintah perintah AT command

Untuk pemrogramannya sendiri kita bisa menggunakan ESPlorer untuk Firmware berbasis NodeMCU dan menggunakan putty sebagai terminal control untuk AT Command, perangkat ini juga diprogram menggunakan Arduino IDE dengan menambahkan library ESP8266.

Frekuensi 2.4 GHz

Perkembangan teknologi komunikasi memang terus maju, salah satunya adalah perkembangan teknologi WiFi yang sudah banyak digunakan untuk berbagai bidang. WiFi adalah sebuah teknologi jaringan yang bekerja dengan memanfaatkan teknologi Wireless dan bisa bekerja pada dua jenis spectrum frekuensi yang berbeda yaitu 2.4 GHz dan 5.8 GHz. Dua jenis frekuensi ini tentu memiliki sistem kerja yang berbeda dan bisa dioperasikan dalam dua kondisi yang berbeda.

Frekuensi 2.4 GHZ memiliki beberapa ciri yang sangat jelas terlihat yaitu bekerja dengan 3 chanel tanpa overlapping, standar wireless adalah B, G dan N, jangkauan jaringan yang lebih luas, dan tingkat gangguan yang lebih tinggi.

Tingkat Gangguan dari frekuensi 2.4 GHz karena ada beberapa perangkat elektronik dan komunikasi lain yang memang memakai tingkat frekuensi 2.4 GHz. Frekuensi 2.4 GHz juga bisa ditemukan untuk jaringan telepon, microwave, komputer dan perangkat lain. Jadi pemakai WiFi dengan frekuensi 2.4 GHz harus berusaha untuk mengurangi beberapa gangguan lingkungan yang terjadi karena tabrakan jaringan.

Pemakaian frekuensi 2.4 GHz harus disesuaikan dengan daya pemakaian yang diinginkan. Beberapa tujuan yang paling sesuai untuk 2.4 GHz adalah akses internet sederhana seperti pencarian data, browsing dan penggunakan email saja karena beberapa aplikasi ini memang tidak banyak mengambil bandwith dan bisa bekerja dengan baik meskipun memiliki daya jangkau jarak yang lebih luas.

Keuntungan dari pemakaian frekuensi 2.4 GHz adalah memiliki toleransi pemakaian dan gangguan yang lebih kecil, sesuai untuk pemakaian beberapa perangkat yang membutuhkan WiFi standar seperti pemakaian WiFi pada ponsel, laptop, dan kamera, juga tidak membutuhkan lisensi untuk memakai frekuensi ini jadi lebih hemat dan mudah. Sementara itu kerugian dari pemakaian frekuensi 2.4 GHz adalah jumlah channel yang lebih kecil hanya tiga saja, frekuensi ini lebih banyak gangguan dan pemakai yang lebih banyak.

Jenis-Jenis Parkir Ada empat jenis parkir, yaitu:

1.  Parkir di ruang milik jalan (on-street) Adalah ruang parkir pada jalan umum, parkir ini mengambil ruang milik jalan baik legal maupun ilegal (biasanya mengambil ruang peruntukan pejalan kaki dalam hal ini sering kali menyebabkan kemacetan) 

2.  Parkir umum diluar ruang milik jalan

(public off-street)

Parkir umum tidak diruang milik jalan dan penggunaan untuk semua anggota masyarakat dengan ketentuan yang diberlakukan seperti waktu parkir maksimum atau pengenaan biaya parkir, dan lain-lain. 

3.  Parkir swasta non-residensial diluar ruang milik jalan (private non-residential offstreet)

Parkir yang umumnya banyak dijumpai pada pusat-pusat perbelanjaan atau perkantoran.

4.  Parkir pribadi dalam permukiman (private residential parking)

Jenis ini dapat ditemui pada gedung yang terkait dengan pemukiman atau rumah susun (apartemen), sifatnya hanya penghuni yang dapat memanfaatkannya.

METODE

Garis Besar Pendekatan Penelitian

Penelitian dimulai dengan mengetahui tujuan studi dan memahami literature yang berhubungan dengan tujuan studi serta sebagai acuan dalam melakukan penelitian, menentukan data-data yang dibutuhkan serta alat-alat yang diperlukan, menghubungkan sensor ultrasonic dengan chip ESP8266, melakukan sinkronisasi, membuat identifikasi chip ESP8266 sebagai transmitter, membuat aplikasi manajemen parkir di server, melaksanakan kajian pendahuluan untuk menentukan disain uji laboratorium dan uji lapangan, melakukan uji laboratorium dan uji lapangan.

Metode dan Tahapan Pembuatan

Tahapan awal pembuatan dimulai dengan disain kontrol chip ESP8266 untuk dapat menerima sinyal dari sensor ultrasonic HC-SR04 menggunakan modul Arduino. Selanjutnya melakukan pemrograman untuk menghasilkan disain kontrol yang sesuai dengan identitas lot parkir dan dapat memancarkan data identitas lot parkir secara terus menerus melalui sinyal wifi.

Indikator Keberhasilan

Indikator keberhasilan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1.      Terbuatnya sistem pendeteksian lot parkir dengan sensor ultrasonic HC-SR04 yang dipadukan dengan chip ESP8266 sebagai pengirim info lot parkir.

2.      Terselesaikannya transfer data dengan menggunakan wireless access point pada frekuensi 2,4 GHz.

3.      Terselesaikannya pembuatan software aplikasi manajemen parkir dengan software PHP dan database MySQL pada server.

4.      Terselesaikannya aplikasi mobile berbasis android untuk pengguna parkir.

Perancangan Hardware

Indentifikasi lot parkir dibangun oleh sensor     ultrasonic         HC-SR04         yang     akan memancarkan gelombang ultrasonic ke suatu objek dalam hal ini adalah lantai atau mobil dan menerima gelombang pantulannya sehingga berdasarkan waktu tempuh (waktu awal mengirimkan gelombang hingga menerima kembali gelombang pantulan) dapat diketahui jarak antara sensor dengan objek. Kemudian informasi yang didapatkan diteruskan ke chip ESP8266 dan dilakukan pengolahan data tersebut. Chip ESP8266 akan memancarkan informasi status lot parkir dan akan diterima oleh access point dan diteruskan ke server manajemen parkir yang berbasis web. Data informasi akan berada pada cloud akan diupload dengan software aplikasi khusus di gadget pengemudi, sehingga dapat dengan mudah untuk mendapatkan informasi mengenai lot parkir yang masih kosong.

Perancangan Software

Realisasi identifikasi lot parkir dibutuhkan tiga software yaitu Arduino IDE untuk memprogram chip ESP8266 sebagai client dan router, software PHP untuk membuat program aplikasi manajemen parkir pada server dan software Android Studio untuk membuat program aplikasi berbasis android untuk gadget (smartphones).

Hardware client dalam hal ini adalah chip ESP8266 diisi dengan program berupa nomor lot parkir sebagai SSID (service set identifier) dan dapat menerima sinyal yang dikirim dari sensor ultrasonic serta mengolahnya dengan menggunakan software Arduino IDE dan dipancarkan terus-menerus oleh sinyal wifii.Untuk hardware router juga dipakai chip

ESP8266 yang diprogram untuk dapat menangkap sinyal wifi yang dipancarkan oleh hardware chips client. Router ini harus terhubungan dengan jaringan internet melalui access point terdekat dan melakukan scanning SSID client (nomor lot parkir dan statusnya) kemudian mengirimnya ke web service dan web server akan menampilkan status lot parkir tersebut.Dengan menggunakan software khusus untuk gadget pengguna lahan parkir maka gadget akan dapat menampilkan peta  area parkir dan status lot-lot parkir pada area (lantai parkir) dimana pengguna berada. Sehingga pengguna lahan parkir dapat mengetahui status dan posisi lot parkir terutama untuk lot parkir yang masih kosong.

Uji Coba Laboratorium

Pengujian laboratorium dilakukan dengan merangkai sensor ultrasonic pada breadboard dan mengubungkannya dengan chip ESP8266 dengan aturan sebagai berikut:

Sensor Ultrasonic HC-SR04		Chip ESP8266
VCC	ó	5v
Trigger	ó	D5
Echo	ó	D6
GND	ó	G

 Catu daya berasal dari konverter V-AC ke V-DC sebesar 5v pada bagian micro usb yang ada pada chip ESP8266. Kemudian pada chip juga dihubungkan dengan LCD 16x2 untuk menampilkan hasil pengukuran yang diterima dari sensor ultrasonic. Langkah selanjutnya adalah memprogram chip ESP8266 untuk dapat menerima dan mengolah sinyal dari sensor ultrasonic HC-SR04 dan mengirimkan info ke LCD 16x2 untuk ditampilkan. Pengujian dilakukan dengan cara menghalangi sensor ultrasonic pada jarak tertentu dan dilihat apa LCD menampilkan nilai jarak yang sama .Bila pada LCD tertera nilai yang sama dengan jarak benda yang menutupi sensor ultrasonic maka rangkaian dan program bekerja dengan baik. Setelah alat selesai diuji di laboratorium maka untuk pengujian/implementasi lapangan, alat ditempatkan pada sebuah casing khusus kemudian dipasang pada plafon dengan posisi tengah-tengah lot parkir pada lokasi parkir yang dipilih sebagai tempat uji lapangan.Pada lot parkir sensor ultrasonic akan memancarkan gelombang ultrasonic sampai ke lantai dan pantulannya akan diterima kembali oleh sensor, kemudian sensor akan mengirim informasi ke chip ESP8266. Chip akan mengolahnya sebagai nilai jarak lot parkir (S₀) sebagai nilai default dan memancarkan secara terus menerus melalui sinyal wifi. Karena sensor terus menerus memancarkan dan menerima kembali gelombang ultrasonic dan mengirimkan ke chip, maka setiap saat chip juga memancarkan data jarak lot parkir melalui sinyal wifi. Data yang dipancarkan oleh chip melalui sinyal wifi akan diterima oleh access point untuk diteruskan ke server, kemudian server akan mengolahnya sebagai status lot parkir. Jika nilai jarak yang dikirimkan chip sama dengan nilai default yang ada pada server, maka server akan memberikan status kosong lot parkir. Sedangkan bila nilai jarak kurang dari default maka server akan memberikan status isi pada lot tersebut.dalam hal ini dipakai peta lot parkir mobil samping gedung A Universitas Kadiri yang ditampilkan pada sistem informasi berbasis web pada server yang telah dipadukan dengan informasi status lot parkir telah berhasil diwujudkan (gambar 18).Sistem informasi menampilkan status masing-masing lot parkir yang ditandai dengan warna hijau untuk status lot kosong dan warna merah untuk status bahwa lot tersebut terisi mobil.

Gambar 18. Sistem Informasi Lot Parkir

Berbasis Web

 Sehingga permasalahan pelacakan lot parkir kosong dapat dipecahkan dengan memasang sensor ultrasonic yang dipadukan dengan chip ESP8266 dengan modul wifi sebagai penampung sinyal yang berasal dari sensor dan SSID dari lot parkir serta memancarkannya melalui sinyal wifi.Sayangnya hingga makalah ini dibuat untuk aplikasi pada perangkat pengguna (gadget) belum selesai dikembangkan namun secara garis besar model aplikasi pada gadget menginformasikan peta lot parkir dan status lot parkir seperti kalau menggunakan aplikasi GPS navigation. Persoalan yang timbul pada aplikasi gadget adalah tidak dapat menampilkan jumlah kendaraan yang masih mencari lot parkir kosong pada area yang dipetakan, kecuali semua pengguna membuka aplikasi untuk gadget.Pada masa mendatang kami juga akan mencoba untuk memadukan hasil penelitian kami tentang digitalisasi nomor polisi kendaraan (Pemanfaatan Internet of Things Sebagai Solusi Manajemen Transportasi Kendaraan Sepeda Motor, Mudjanarko, S. W., Winardi, S., Limantara, A. D., 2017) sebagai satu kesatuan untuk menunjang manajemen parkir dalam hal pengelolaan, pengawasan dan pelayanan yang lebih baik.