RANCANG BANGUN e-WATER METER UNTUK SMART CITY
Transcript of RANCANG BANGUN e-WATER METER UNTUK SMART CITY
RANCANG BANGUN e-WATER METERUNTUK SMART CITY
Baristand Industri Surabaya
Oleh :Aan Anto S. :: Aneke Rintiasti :: Arif Indro S.Musthofa S. :: Indra W. D. :: Ika Prawesty W.
Surabaya, 22 Juli 2020
#Dolan Bisby-3 @2020
1-1 Latar Belakang
Pencatatan pemakaian air secara manual tidak efektif.
Monitoring pemakaian air dapat dilakukan real time TI - IoT
Teknologi Nirkabel keunggulan daya rendah & jangkauan luas
(Low Power Wide Area - LPWA)
137 LoRa Network Operator, 157 Countries
I. PENDAHULUAN
#Dolan Bisby-3 @2020
Perdirjen SDPPI No 3 Tahun 2019 - KominfoPersyartan Teknis Alat Dan atau Perangkat TelekomunikasiLPWA (Low Power Wide Area) - 16 Mei 2019Indonesia 920 MHz – 923 MHz (Lock factory)
SNI 2547-2008 – Spesifikasi Meter AirMax error 2% ≤ 30ºC - 3% > 30ºC
-1
Reg
ula
si
Frekuensi RF 433 MHz Asia, 868 MHz Eropa, Amerika 915
1-2 Latar Belakang - State of The Art
I. PENDAHULUAN
"Design and Development of Automatic Water Flow Meter “ (Sood, 2013)Mikrokontroler AT89S52 & G½ Hall effect Water sensor dengan hasil rata-rata 21,5 L/Menit dari data aktual 20 L/Menit
“SOC Module for IOT Based Smart Water Monitoring” (Padmanahan, 2017) Smart metering IoT - hall effect sensor IoT Based - arsitektur ZegBee.
A Study of LoRa : Low Range & Low Power Networks for IoT (Agustin, 2016)Arsitektur Lora – LoRa End Node - Gateway Concentrator – Server
Implementasi Sistem Akuisisi Data Sensor Pertanian Menggunakan Protokol Komunikasi LoRa (Wisduanto, 2019)
Raspberry Pi 3, Arduino Nano, LoRa HopeRF-RFM9x, MongoDB, gateway untuk sensor pertanian - hujan, tanah, udara dan kelembapan udara,
-2 #Dolan Bisby-3 @2020
I. PENDAHULUAN
-3
1.3Tujuan
Membuat prototype e-Water Meter Pengiriman data real time - Teknologi LoRa
Membangun Arsitektur jaringan LoRa (End Node – Gateway Concentrator – Cloud Server)
Sistem Billing Pemakaian airdiakses (komputer, laptop, smartphone).
#Dolan Bisby-3 @2020
Jangkauan luas 10 KM - Geolocation mendeteksi lokasi (free).
Biaya Rendah, infrastruktur, operasional dan sensor dengan network sendiri.
Daya Rendah 13 mA hingga 15 mA
Safety embeded end-to-end enkripsi AES128
Kapasitas Tinggi Mendukung banyak pelanggan
Frekuensi RF 433 MHz Asia, 868 MHz Eropa, Amerika 915
II. TINJAUAN PUSTAKA
2-1 LoRa – Long Range
Arsitektur Jaringan LoRa
- 4 #Dolan Bisby-3 @2020
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Water Meter Digital
Sensor meter airmengubah aliran menjadi pulsa digital [PWM]
Prinsip Hall effect - Water Metermotor + magnet ketika berputar medan magnet Putaran “ada ” dan “tida ada” magnet output pulsa digital.
V = Q x T (V)Volume; (Q)Debit air L/S, `(T)detik
- 5 #Dolan Bisby-3 @2020
1.1
3.1 Pendekatan Kerangka Teoritis
III. METODOLOGI
a. Prototipe e-Water Meter
b. LoRa System
Desain Arsitektur LoRa
Integrasi (Embeded System) = e-Water Meter LoRa End Node
LoRa End node <> Gateway <> LoRa Server [Web API]
c. Billing e-Water Meter
* Setiap Tahapan Melui SDLC (Sytem Development Live Cycle)
Desain Develop [ Uji Coba + Verifikasi ]
Blok Diagram Sistem – Flow Chart System
- 6 #Dolan Bisby-3 @2020
4.1 E-Water Meter & Verifikasi
IV. HASIL
Running e-Water Meter..........
Verifikasi........
Instalasi pengukuran.....
- 8
e-Water Meter
Akurasi e-Water Meter Error = 510 mL – 506 mL
= 4 mLError 0,79%
#Dolan Bisby-3 @2020
4 Hasil
IV. HASIL
Arsitektur
1. Setup Gateway – Upload Program - OTAA
Akses Gateway : Web GUI, Putty - Console Monitor
LoRa GatewayLoRa End Node
Send Data()...
1
2
3
LoRa End Node LoRa Gateway
Start .........
Got Replay()...
getData() ... sendReplay()
send-get __Data()...
KomunikasiLoRa End Node - LoRa Gateway Concentrator
*Hasil Uji Coba - area kantor :hampir seluruh nya dalam range LoRa - 9
Dragino LG01-SLoRa SX 1276
4 Prototipe 2 - LoRa End Node
IV HASIL & PEMBAHASAN
#LitBang Baristand Sby @2019- 10
Prototipe
e-Water Meter [ LoRa End_Node]
4. Prototipe - e-Water Meter
IV. HASIL
- 11
LoRa - SX 1276Sensor e-Water
Aichi - OF05ZAT
Prototipe e-Water Meter [ End_Node LoRa]
#Dolan Bisby-3 @2020
#1 #2 #3
4
IV HASIL
Uji Coba WEB – API
- 18#LitBang Baristand Sby @2019
Monitor_Console ( IP_ 10.130.1.5)
Monitor_PuTTY (IP_ 10.130.1.5)
Real Time Data LoRa Gateway Concentrator
Untuk security data yang dikirim :E-Water Meter harus terdaftar
Sistem Billing e-Water Meter ........
4
Dasboard e-Water Meter
IV HASIL
Tagihan Pemakaian Air
- 14
Sistem Billing e-Water Meter ........
#Dolan Bisby-3 @2020
4
IV HASIL
Maps .... e-Water Meter menggunakan GCPGoogle Cloud Platform
- 13
[admin] Posisi Gateway & e-Water Meter
Sistem Billing e-Water Meter ........
HASIL PENGUJIAN EMC – Radiated EMISSION (RE)
Equipment Setup & Antenna Polarization
Polarisasi Antena Horizontal – RE 10 M Polarisasi Antena Vertikal – RE 10 M
Polarisasi Antena Horizontal – RE 3 MSetup Equipment
- 15
HASIL PENGUJIAN EMC – LoRa
RADIATED EMISSION 10m MEASUREMENT
- 16
Range 30 MHz – 1GHz
Lulus uji parameter RE 10m Nilai Quasi Peak terjeleknya di frekuensi 53.8 MHz < (limit 30 dBμV/m )
HASIL PENGUJIAN EMC – LoRa
RADIATED EMISSION 3 m MEASUREMENT
- 17
Range 1G – 6 GHz
lulus uji parameter RE 3m
Nilai Peak terjeleknya di frekuensi 2434.6 MHz 47.70 dBμV/m
WiFi -2,4G
4.2 Konsumsi Daya
IV. Analisa
Arus min Sensor idleArus Max Kirim data LoRa
Catatan :Konsumsi Arus Max diasumsikan 1 detikPada kondisi real ada kemungkinan < 1detik Menggunakan osciloscope Probe khusus
Batre Li-ion 18650 3,7 V 3400 mAh
#Dolan Bisby-3 @2020- 18
4.2
IV. ANALISA
RSSI - Received Signal Strength Indicator
Jarak 1-50 m -38dBm .... -82 dBm 350 m mendekati batas bawah RSSI yaitu -116 dBm
Transmisi data LoRa semakin jauh lemah dan akhirnya hilangSinyal Gateway Concentrator LoRa semakin lemah
== RSSI ==-30 dBm : kuat (10-3 mW)-120 dBm : lemah (10×10-13 mW)
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
1 m 50 m 100 m 200 m 300 m 350 m
RSSI
dB
m
*Uji 10x - tiap titik
#Dolan Bisby-3 @2020- 19
- Sistem –
5-1 Kesimpulan
V. KESIMPULAN
Saran - Pengembangan
a. Prototipe e-Water Meter dengan Teknologi Lora mengirimkan data real time Menampikan Sistem Billing Pemakaian Air - tingkat Error 0,79%
b. Desain arsitektur Teknologi LoRa dapat diimplementasikan dengan baik
c. Hasil pengujian prototipe e-Water Meter Lulus uji EMC - CISPR 32
sesuai persyaratan PerDirjen SDPPI No. 3 Tahun 2019 - Kominfo.
Prototipe e-Water Meter Kapasitas debit air, Ketahanan daya, Casing Tahan Air IP 68
Infrastruktur LoRa Server LoRa, Gateway jangkauan lebih luas user lebih banyak
- 20
5-2
#Dolan Bisby-3 @2020