UNIVERSITI TUN HUSSEIN ONN MALAYSIA PENGESAHAN STATUS LAPORAN PROJEK SARJANA MUDA SISTEM PEMANTAUAN PENGGUNAAN TENAGA ELEKTRIK PINTAR MENGGUNAKAN CLOUD STORAGE SESI PENGAJIAN: 2017/2018 Saya MUHAMMAD HAZIM FAHMI BIN MOHD GHAFAR mengaku membenarkan Laporan Projek Sarjana Muda ini di simpan di Perpustakaan dengan syarat-syarat kegunaan seperti berikut: 1. Laporan Projek Sarjana Muda adalah hak milik Universiti Tun Hussein Onn Malaysia. 2. Perpustakaan dibenarkan membuat salinan untuk tujuan pengajian sahaja 3. Perpustakaan dibenarkan membuat salinan tesis ini sebagai bahan pertukaran antara institusi pengajian tinggi 4. **Sila Tandakan (√)
SULIT TERHAD
(Mengandungi maklumat yang berdarjah keselamatan atau kepentingan malaysia seperti yang termaktub di dalam AKTA RAHSIA RASMI 1972) (Mengandungi maklumat TERHAD yang telah ditentukan oleh organisasi/badan di mana penyelidikan dijalankan
TIDAKTERHAD
√
Disahkan Oleh
(TANDATANGAN PENULIS) Alamat Tetap;
(TANDATANGAN PENYELIA)
NO 175, FELDA SERTING HILIR 1, 72120, BANDAR SERI JEMPOL, N. SEMBILAN Tarikh: …………..........
Tarikh: ………………….
CATATAN:
*
Jika laporan projek sarjan muda ini SULIT atau TERHAD, sila lampirkan surat daripada pihak berkuasa/ organisasi berkenaan dengan menyatakan sekali sebab dan tempoh tesis ini perlu dikelaskan sebagai SULIT atau TERHAD
i
SISTEM PEMANTAUAN PENGGUNAAN TENAGA ELEKTRIK PINTAR MENGGUNAKAN CLOUD STORAGE
MUHAMMAD HAZIM FAHMI BIN MOHD GHAFAR
Laporan projek ini dikemukakan sebagai memenuhi sebahagian daripada syarat penganugerahan Ijazah Sarjana Muda Pendidikan Vokasional (Elektrik & Elektronik) Dengan Kepujian
Fakulti Pendidikan Teknikal dan Vokasional Universiti Tun Hussein Onn Malaysia
JUN 2018
ii
Saya akui laporan projek ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali nukilan dan ringkasan yang tiap-tiap satunya telah saya jelaskan sumbernya.
Pelajar
:
………………………………………………………….. MUHAMMAD HAZIM FAHMI BIN MOHD GHAFAR
Tarikh
:
…………………………………………………………..
Penyelia
:
………………………………………………………… DR SAIFULLIZAM BIN PUTEH
iii
DEDIKASI
Istimewa buat insan-insan yang disayangi
Buat Ayahanda dan Bonda Mohd Ghafar Bin Yahaya Dan Nordziah Binti Musa
Buat Adik-Beradik Nur Atikah Mohd Nabil Fikri Nur Farah Aqila
Dan jutaan terima kasih kepada penyelia, Dr Saifullizam bin Puteh, pembantu jurutera Encik Syah Hafiz Bin Masrol serta semua warga UTHM yang sentiasa memberi sokongan. “Terima Kasih di atas iringan doa dan restu yang sentiasa mengiringi perjuangan serta kejayaan ini”
Semoga Allah sentiasa merahmati kalian semua.
iv
PENGHARGAAN
Setinggi-tinggi penghargaan dan jutaan terima kasih dirakamkan kepada penyelia Projek Sarjana Muda, Dr Saifullizam Bin Puteh atas bimbingan dan dorongan yang telah beliau diberikan sepanjang tempoh perlaksanaan Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage. Seterusnya, sekalung penghargaan dan jutaan terima kasih khas ditujukan kepada kepada keluarga tersayang, terutama kepada ayahanda dan bonda, Mohd Ghafar in Yahaya dan Nordziah Binti Musa yang sentiasa memberi kata-kata semangat dan titipan doa untuk kejayaan ini dunia dan akhirat serta sentiasa berusaha memberi bantuan untuk saya dalam perlaksanaan projek ini. Tidak lupa juga kepada adik beradik saya (Nur Atikah, Nabil Fikri dan Farah Aqila) di atas jasa kalian yang telah menghulurkan bantuan kepada saya secara langsung atau tidak langsung. . Tidak dilupakan juga, kepada sahabat dunia akhirat saya Amzar Aizat Bin Allias dan Muhammad Suhairy Bin Suhaimy kerana tidak putus-putus menghulurkan bantuan dan memberikan sokongan kepada saya sepanjang tempoh perlaksanaan projek ini dijalankan serta pihak-pihak yang terlibat dalam menjayakan pembangunan projek ini secara langsung dan tidak langsung. Penutup kata, segala budi baik dan jasa kalian akan dikenang sehingga hujung nyawa. Semoga Allah merahmati kalian dunia dan akhirat. Sekian, terima kasih
v
ABSTRAK
Grafik penggunaan tenaga meningkat akibat arus revolusi penggunaan teknologi semakin maju hari demi hari di mana menyebabkan sumber tenaga semakin berkurangan. Punca utama masalah ini ialah penggunaan tidak terkawal lebih kepada sikap pembaziran dalam penggunaan tenaga elektrik oleh pengguna. Metodologi yang dipilih bagi melaksanakan projek ini adalah menggunakan model System Development Life Cycle (SDLC), teknologi Internet of Things (IoT) iaitu perisian aplikasi Blynk sebagai pangkalan data kepada sistem yang telah dibangunkan, mikro pengawal NodeMCU ESP8266, geganti 5V Arus Terus (A.T), alat pengesan yang digunakan adalah pengesan arus ACS712 20A. Pengaturcaraan adalah menggunakan Arduino IDE version 1.8.3 berserta menggunakan bahasa C di dalam pengaturcaraan. Mikropengawal NodeMCU ESP8266 disambungkan kepada keluaran iaitu geganti 5V Arus Terus (A.T) dan pengesan arus ACS712 sebagai sistem penerima dan penghantaran dan data tersebut akan memaparkan data tersebut pada paparan perisian aplikasi Blynk di telefon pintar pengguna sebagai alat pemantauan dan kawalan. Hasil daripada projek ini, ia dapat memantau kos penggunaan elektrik di dalam tempoh masa sehari dan sebulan selain boleh bertindak mengawal sistem persuisan elektrik tidak kira di mana kita berada dengan jarak jauh serta fungsinya yang mesra pengguna. Dapat dirumuskan, terdapat beberapa kelebihan di dalam sistem ini, antaranya adalah ia menjimatkan kos, ringkas dan mudah di selenggara. Diharap agar ia mampu memberi manfaat kepada pengguna.
vi
ABSTRACT
Graphic of energy consumption is increasing due to the current revolution of rapid usage in technological use day by day which causes the energy source to decrease. The main source of this problem is the use of uncontrolled over the waste behavior in the use of electricity by consumers. The methodology selected to implement this project is using the System Development Life Cycle (SDLC), Internet of Things (IoT) technology, Blynk application software as a database of developed systems, NodeMCU ESP8266 controller, Direct 5V Relay (AT) , and the detector used is the ACS712 20A current sensor. Programming is using Arduino IDE version 1.8.3 and using C language in programming. The NodeMCU microcontroller ESP8266 is connected to the output of the 5V Direct Relay (AC) relay and the ACS712 current sensor as the receiver and transmission system and the data will display the data on the Blynk application software display on the 's smartphone as a monitoring and control tool. As a result of this project, it is able to monitor the cost of electricity consumption within a day and a month, as well as to control the power supply system regardless of where we are located remotely and its -friendly functions. It can be summarized that there are some advantages in this system, among which is costsaving, simple and easy-to-maintain. It is hoped that it will benefit the s.
ii
ISI KANDUNGAN
BAB 1
TAJUK PENGAKUAN
i ii
DEDIKASI
iii
PENGHARGAAN
iv
ABSTRAK
v
ABSTRACT
vi
KANDUNGAN
vii
SENARAI RAJAH
xi
SENARAI JADUAL
xiv
SENARAI SINGKATAN
xvi
SENARAI LAMPIRAN
xviii
PENGENALAN 1.1
Pendahuluan
1
1.2
Latar Belakang Masalah
2
1.3
Penyataan Masalah
4
1.4
Tujuan kajian
5
1.5
Objektif Kajian
6
1.6
Persoalan Kajian
6
1.7
Skop Kajian
7
iii 1.8 1.9
Batasan Kajian Kepentingan Kajian
7 7
1.10
Definisi Istilah dan Operational
8
1.10.1 Penjimatan Tenaga Elektrik
8
1.10.2 Litar Kawalan
9
1.10.3 Agen Kawalan
9
1.10.4 Sistem Pintar
9
1.10.5 Sistem Pemantauan
10
Rumusan
10
1.11 BAB 2
KAJIAN LITERATUR 2.1
Pengenalan
11
2.2
Internet o Things (IoT)
12
2.3
Permintaan Penggunaan Tenaga Elektrik
14
2.4
Sistem Telekomunikasi
14
2.4.1
Modem
15
2.4.2
Topologi
17
2.5
Wireless Sensor Network
23
2.6
Aplikasi Blynk
23
2.7
NodeMCU ESP866
26
2.8
Pengesan Rintangan Arus ACS712
28
2.9
Geganti Arus Ulang - Alik (AC Relay)
30
2.10
Model Reka Bentuk
31
2.10.1 Model ADDIE
32
2.10.2 Model SDLC
33
iv 2.10.3 Model Dick & Carey 2.11 Rumusan
BAB 3
METODOLOGI
3.1 3.2
BAB 4
33 34
Pengenalan Proses Pembangunan Produk
35 35
3.2.1
Analisis
38
3.2.2
Reka Bentuk
39
3.2.3
Perlaksanaan
73
3.2.4
Pengujian
79
3.2.5
Fasa Penilaian
79
3.3
Kos Peralatan
80
3.4
Jangkaan Dapatan
81
3.5
Rumusan
82
ANALISIS KEJUTERAAN 4.1 4.2
Pengenalan Analisis Litar
83 83
4.2.1
83
Litar Pengatur Voltan
4.3
Analisis Perisian Pengaturcaraan Program
86
4.4
Analisis Perisian Blynk
88
4.4.1
Kebolehfungsian Pemantauan Penggunaan Tenaga
4.4.2
89
Kebolehfungsian Kawalan Bekalan Perkakas Elektrik
90
v
4.5
Analisis Teknikal 4.5.1 Jarak Penghantaran dan Penerimaan Data 4.5.2
92
Tempoh Penghantaran dan Penerimaan Data
BAB 5
92
93
4.6
Analisis Pakar
93
4.7
Rumusan
98
PERBINCANGAN, KESIMPULAN DAN CADANGAN 5.1 5.2
Pengenalan Perbincangan
98 98
5.3
Cadangan Kajian Lanjutan
102
5.4
Cadangan Kepada Pihak Berkepentingan
102
5.5
Kesimpulan
103
RUJUKAN
104
LAMPIRAN
109
VITA
118
vi
SENARAI RAJAH
2.1 2.2
Komponen yang terkandung dalam IoT Potensi Teknologi IoT
11 12
2.3
Statistik Jualan Tenaga Elektrik (GWj) Tenaga
14
Nasional Berhad 2.4
Statistik Bilangan Pengguna Tenaga Elektrik
14
(GWj) Tenaga Nasional Berhad 2.5
Contoh modem wireless
16
2.6
Topologi Bintang
17
2.7
Topologi Cincin
18
2.8
Penamat pada Topologi Bas
20
2.9
Topologi Mesh
21
2.10
Topologi Pokok
21
2.11
Cara Wireless Sensor Network berhubung
22
2.12
Gambaran keseluruhan aplikasi Blynk
23
2.13
Operasi rangkaian aplikasi Blynk
24
2.14
Gambarajah blok ESP 8266
26
2.15
Gambarajah operasi ESP 8266
26
2.16
Gambarajah binaan ESP866
26
vii 2.17 2.18
Label binaan papan Node MCU Pinout ESP 8266 Spesifikasi pengesan arus
27 28
2.19
Litar Skematik dan sambungan ACS712
28
2.20
Gambaran sebenar pengesan arus ACS712
29
2.21
Litar skematik geganti
30
2.25
Komponen geganti arus ulang-alik
30
2.26
Model ADDIE
32
2.24
Kitaran pembangunan reka bentuk SDLC
33
2.25
Reka Bentuk Model Dick & Carey
33
3.1
Gambarajah blok sistem pemantauan tenaga elektrik pintar menggunakan cloud storage
36
3.2
Kitaran pembangunan reka bentuk SDLC
36
3.3
Carta alir pembangunan produk (Model SDLC)
37
3.4
Lakaran reka bentuk produk
39
3.5
Gambarajah blok projek
40
3.6
Gambarajah sambungan komponen
41
3.7
Litar skematik pengatur voltan
42
3.8
Gambarajah komponen litar pengatur voltan
42
3.9
Label binaan papan Node MCU pinout ESP 8266
43
3.10
Gambarajah litar skematik komponen ACS 712
44
3.11
Gambarajah sambungan pengesan arus ACS712 kepada beban
44
3.12
Gambarajah sambungan geganti kepada beban
45
3.13
Gambarajah Muat Turun Aplikasi Arduino IDE
50
viii 3.14 4.1
Gambarajah Carta Alir Reka Bentuk Gambarajah litar bekalan kuasa
74 84
4.2
Graf analisis kesesuaian produk
94
4.3
Graf analisis reka bentuk produk
95
4.4
Graf analisis kebolehfungsian produk
97
ix
SENARAI JADUAL
3.1 3.2
Pegujian geganti (relay) dan Nodemcu ESP 8266 Kaedah Muat Turun Aplikasi Blynk
46 51
3.3
Sign Up new project
52
3.4
Kaedah Membangunkan Projek Sistem Pemantauan
55
3.5
Auth Token (token pengesahan)
55
3.6
Auth Token Yang Diterima Pengguna
56
3.7
Proses Membangunkan Graik Antaramuka Blynk
57
3.8
Langkah- Langkah Memuat Turun Blynk Libraries
60
3.9
Proses muat turun ESP8266 Board Manager
61
3.0
Pengabungan pengautrcaraan dan aplikasi Blynk
63
3.11
Pembinaan Widget Sistem Pemantauan Dan Kawalan
73
3.12
Senarai Bahan Yang Digunakan Untuk membangun Produk
75
3.13
Proses Pemasangan dan Pendawaian
76
3.14
Anggaran Kos Peralatan dan Pemasangan
80
4.1
Pengujian Ukuran Voltan Masukan dan Keluaran Pengatur Voltan 84
4.2
Pengujian Pengaturcaraan Program Dalamm Arduino IDE
86
4.3
Pengujian Paparan Pemantauan Tenaga Elektrik
89
4.4
Pengujian Kebolehfungsian Kawalan Beban Lampu
91
x 4.5 4.6
Jarak Pemantauan Tenaga Elktrik Dan Kawalan Beban Lampu Tempoh Kawalan Beban Lampu
92 93
4.7
Jadual Analisis Kesesuaian Produk
94
4.8
Jadual Analisis Bagi Reka Bentuk Produk
95
4.9
Jadual Analisis Bagi Kebolehfungsian Produk
97
xi
SENARAI SINGKATAN
AC DC
-
Alternating Current Direct Current
DPDT
-
Double Pole Double Throw
DPST
-
Double Pole Single Throw
BNC
-
Bayonet Neill–Concelman
GWj
-
Gega Watt jam
IDE
-
Integrated Development Environment
IEEE
-
Institute of Electrical and Electronics Engineers
IoT
-
Internet of Things
iOS
-
iPhone Operating System
IP
-
Internet Protocol
LAN
-
Local Area network
MW
-
Mega Watt
NC
-
Normally Close
NO
-
Normally Open
PCB
-
Printed Circuit Board
RF
-
Radio Frequency
SDLC
-
System Development Life Cycle
xii SPDT SPST
-
Single Pole Double Throw Single Pole Single Throw
TNB
-
Tenaga Nasional Berhad
T
-
Transmission Control Protocol
USB
-
Universal Serial Bus
Wifi
-
Wireless Fidelity
WLAN
-
Wide Local Area Network
WPAN
-
Wide Personal Area Network
WSN
-
Wireless Sensor Network
xiii
LAMPIRAN
A B
Pengesahan Pakar (Produk) Pengesahan Pakar (Soal Selidik)
108 111
C
Borang Soal Selidik (Pakar)
114
D
Carta Gantt PSM 1
115
E
Carta Gantt PSM 2
116
1
BAB 1
PENGENALAN
1.1
Pendahuluan
Pada era ini kemajuan teknologi adalah sesuatu perkara yang merupakan faktor penanda aras tahap kemajuan sesebuah negara di peringkat global dan tidak boleh dielakkan atau dipinggirkan oleh setiap sesebuah negara di peringkat global (Sabri, 2012). Hal ini kerana, revolusi perindustrian (Industri 4.0) melibatkan teknologi yang memberi cabaran baharu kepada semua sektor di Negara ini yang memerlukan mereka melakukan perubahan seiring dengan transformasi digital itu untuk kekal berdaya saing (Schlein, 2016). Ini menunjukkan bahawa revolusi ini memberi penanda yang melibatkan keupayaan baharu sepenuhnya bagi manusia, mesin dan kaedah teknologi baharu dengan kemunculan sistem fizikal siber (Schlein, 2016). Kerancakan kemajuan landskap dunia moden ini mencakupi penemuan pelbagai teknologi baharu seperti automasi, Internet of Things (IoT), analisis dan big data, simulasi, integriti sistem, penggunaan robotik dan Biotechnology, dan energy storage (Schwab, 2015). Ini menunjukkan sesuatu perkara yang sangat jelas bahawa dunia mesti bertindak balas terhadap perubahan ini secara bersepadu dan komprehensif dengan melibatkan semua badan-badan kepentingan politik global, dari sektor awam dan swasta, institusi pendidikan, dan paling utama adalah masyarakat itu sendiri. Jadi, jika Negara kita tidak memberi penekanan yang sewajarnya terhadap cabaran teknologi baharu maka boleh menyebabkan Malaysia jauh ketinggalan dalam persaingan di peringkat global. Melihat kepada perkembangan revolusi industri ini pasti berhubung kait dengan penggunaan tenaga elektrik di mana penggunaan kuasa elektrik akan meningkat secara mendadak dengan penggunaan pelbagai alatan teknologi (Schlein, 2016). Plan perancangan dan pembangunan perlu dibangunkan
2 bagi menggalakkan penjimatan tenaga dan kecekapan untuk mencapai pembangunan yang lebih mantap kerana penggunaan tenaga elektrik secara berlebihan ini akan berterusan (Varadi et al., 2011). Setiap model inovasi akan memberi kesan positif kepada kehidupan manusia dan ia juga banyak memberi kemudahan dan kaedah moden dalam melakukan aktiviti seharian mereka khususnya dalam bidang elektrik (Hussain et al., 2013). Pihak kerajaan terpaksa meningkatkan penjanaan tenaga elektrik bagi memenuhi keperluan pengguna akibat penggunaan tenaga elektrik secara berlebihan (Hussain, Ismail, & Noh, 2013). Ini bermaksud sekiranya kita ingin menerapkan gaya hidup yang lebih mesra alam ia sebaiknya bermula daripada pengguna itu sendiri berbanding daripada ia ditetapkan oleh pihak yang berkuasa. Oleh sebab itu, untuk mengawal penggunaan elektrik perlu menggunakannya secara lebih cekap (Munoz et al., 2013), terutama di kawasan domestik dan industri. Bagi membantu penggunaan tenaga yang cekap, adalah amat penting untuk mengukur serta memantau penggunaan sistem elektrik (Sindhuja & Balamurugan, 2015). Pemantauan boleh dilakukan dengan visualisasi dan analisis data menggunakan teknologi terkini yang membantu dalam penjimatan tenaga dan mengoptimumkan penggunaan elektrik (Sindhuja & Balamurugan, 2015). Dengan menggunakan kaedah pemantauan ini dapat membantu pengguna memantau sendiri penggunaan tenaga elektrik di rumah kediaman mereka dan mampu meringankan beban penggunaan dalam penggunaan tenaga elektrik.
1.2
Latar Belakang Masalah
Elektrik adalah keperluan paling asas bagi semua orang dalam hal dunia moden ini (Hussain et al., 2013). Grafik penggunaan tenaga meningkat akibat arus revolusi penggunaan teknologi semakin maju hari demi hari di mana menyebabkan sumber tenaga semakin berkurangan (Sindhuja & Balamurugan, 2015). Namun apa yang membimbangkan kini adalah penggunaan tenaga elektrik yang tidak cekap dan pemantauan penggunaan boleh memberikan kesan negatif kepada alam sekitar dan manusia kerana akan menyebabkan kos kehidupan harian meningkat kerana terpaksa membayar bil elektrik (Hussain et al., 2013). Hal ini kerana pengoperasian sesebuah bangunan kediaman atau komersil amat memerlukan tenaga elektrik dan merupakan elemen terpenting. Segala sistem yang beroperasi dalam bangunan itu adalah berasaskan kepada bekalan tenaga elektrik (Hussain et al., 2013).
3 Antara sistem yang terdapat dalam sesebuah bangunan ialah sistem pencahayaan, sistem penghawa dingin, sistem peralatan motor, sistem komunikasi dan sebagainya. Ketiadaan tenaga elektrik menyebabkan sistem ini tidak dapat berfungsi sekaligus menjejaskan aktiviti pengguna serta keperluan mereka (Hussain et al., 2013). Kecuaian pengguna juga memainkan peranan apabila tidak memastikan suis-suis yang berkaitan ditutup sebelum meninggalkan kediaman mereka. Selain itu, faktor gaya hidup masyarakat yang semakin sibuk terutamanya dengan kehidupan seharian mereka dengan ibu bapa sibuk bekerja dan anak-anak bersekolah dari waktu pagi hingga ke petang. Tambahan pula jika kelalaian begini berterusan dikhuatiri akan mengakibatkan sesuatu kejadian yang di luar jangkaan seperti kebakaran dan litar pintas. Dengan ini perlunya ada inisiatif pembangunan model yang membantu dalam penggunaan tenaga elektrik yang cekap, sistematik dan mesra pengguna dalam sistem pendawaian.
Perkembangan era teknologi baru yang bercirikan Internet of Things (IoT) yang merujuk kepada struktur yang memainkan peranan penting dalam hal kehidupan seharian dari segi kepintaran penggunaan teknologi dengan mudah dan boleh digunakan di mana-mana sahaja (Hlaing, 2017). Perkembangan teknologi Internet of Things (IoT) akan membawa kepada revolusi besar dalam membantu memantau kuasa elektrik dan pengurusan dalam masa terdekat. Melihat pada era ini, dunia lebih tertumpu pada revolusi industri 4.0 yang menyebabkan keperluan peningkatan tenaga elektrik dan peningkatan taraf kehidupan (Hussain et al., 2013). Pelbagai teknologi dan aplikasi baru diperkenalkan contohnya automasi rumah seperti kawalan pintu, tingkap, kawalan suhu dan lampu serta pelbagai jenis rumah. Oleh itu perlunya aplikasi yang boleh mengawal peralatan di rumah bagi menjaminkan keselamatan dan menghindari tabiat pembaziran penggunaan tenaga elektrik. Namun begitu, pemantauan perlu dilakukan terhadap penggunaan sistem aplikasi dan peranti elektronik supaya berada dalam keadaan yang stabil (Roy, Bera, & Saskar, 2012). Kaedah pemantauan ini mempunyai pelbagai cara dan kaedah antaranya melalui pemerhatian, internet, aplikasi pintar dan sebagainya. Sistem pembangunan pemantauan tenaga dan kawalan atau peralatanperalatan di rumah ini sudah mula mempengaruhi kehidupan manusia masa kini seiring dengan pembangunan teknologi moden (Hlaing, 2017). Antara kebaikan ialah mendapat
mengurangkan
pembaziran
memudahkan pengguna dengan mampu
bekalan
elektrik,
keselamatan
dan
4 mengawal penggunaan peralatan elektrik. Pengguna boleh melakukan perancangan penggunaan tenaga elektrik dan mengenal pasti peralatan elektrik yang menggunakan lebihan tenaga elektrik yang banyak. Melihat pada situasi Negara semakin membangun seiring dengan pembangunan industri perumahan yang semakin meningkat dari keperluan pengguna dalam gaya hidup moden. Justeru itu, gaya hidup moden bagi pengguna sudah tentu memerlukan sistem rumah yang memudahkan kerja dan aspek keselamatan yang tinggi (Sabri, 2012). Hal ini demikian, perlunya ada pembangunan produk seperti Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar menggunakan Cloud Storage bagi memenuhi kehendak pengguna dari aspek kerja lebih mudah, keselamatan dapat ditingkatkan dan keselesaan pengguna. Perkembangan teknologi Internet of Things (IoT), big data, dan cloud storage telah lama diaplikasikan di luar Negara dalam pelbagai bidang dan digunakan secara menyeluruh berbanding di Malaysia. Menurut Rubaneswaran (2017) menyatakan kebanyakkan industri Malaysia berada dalam revolusi industri 2.0 yang berasaskan buruh dan perlu meningkatkan tahap untuk sampai ke 4.0. Kementerian Sains dan Teknologi sedang giat memperluaskan teknologi ini di seluruh Malaysia kerana teknologi Internet of Things (IoT) akan menjadi pemacu transformatif dan luas perubahan dan penambahbaikan dengan berpotensi menambah baru dimensi kepada industri (“National Internet of Things (IoT) Strategic Roap: A Summary,” n.d, 2015). Oleh itu, perlunya pembangunan produk berkait dengan teknologi Internet of Things (IoT) kerana kos yang murah dengan perkembangan teknologi sensor yang semakin banyak dan murah. Teknologi ini memudahkan untuk dibangunkan dengan gabungan telefon pintar dan mudah digunakan oleh pengguna. 1.3
Penyataan Masalah Penggunaan tenaga yang tidak terkawal memberi kesan kepada kos perbelanjaan,
dan sekiranya jumlah tenaga dikurangkan maka akan menyebabkan memberi kesan kepada prestasi dan kualiti jika mengikut kepuasan pengguna (Sindhuja & Balamurugan, 2015). Penggunaan tidak terkawal ini lebih kepada sikap pembaziran dalam penggunaan tenaga elektrik oleh pengguna Dalam hal ini jika sikap ini berterusan, ini menyebabkan penggunaan tenaga daripada sumber kuasa janaan tenaga komersial seperti TNB, SESB dan SESCO terus mengalami peningkatan dari
5 penggunaan sumber dan secara tidak langsung akan meningkatkan kos (Suruhanjaya Tenaga, 2017). Selain itu, pengguna mengalami peningkatan kos perbelanjaan disebabkan kos untuk pembayaran setiap tariff elektrik yang telah digunakan. Hal ini demikian, pengguna tidak mengetahui berapa kos tarif elektrik setiap hari bagi setiap penggunaan peralatan elektrik. Kebiasaanya pengguna hanya mengetahui selepas tempoh sebulan dengan melalui bil tariff elektrik yang dikeluarkan oleh syarikat komersial melalui data yang diambil pada meter kilowatt jam (KWJ) di setiap kediaman pengguna. Antara faktor lain adalah sikap kecuaian dan kelalaian pengguna itu sendiri dengan tidak menutup suis bekalan peralatan elektrik ketika keluar dari kediaman masing-masing (Sabri, 2012). Sikap sebegini boleh menyebabkan berlakunya kemalangan atau kebakaran yang disebabkan oleh litar pintas atau kebakaran terutamanya perkakas elektrik yang menggunakan tenaga haba contohnya seterika baju. Jika hal ini berlaku, pengguna terpaksa mengambil tempoh masa untuk pulang dan mematikan suis perkakas elektrik tersebut dan akan mengganggu aktiviti harian kerja mereka di tempat kerja. Dengan adanya sistem pemantauan penggunaan tenaga elektrik dan kawalan suis perkakas elektrik dapat membantu dalam penjimatan penggunaan tenaga elektrik dan meningkatkan aspek keselamatan dan mencegah daripada kemalangan yang tidak dihindari berlaku (Hlaing, 2017). Pemasangan sistem pemantauan dan kawalan ini dapat membantu pengguna memantau kos penggunaan tenaga elektrik setiap perkakas elektrik yang digunakan secara tidak langsung memberi kesedaran untuk mengambil langkah penjimatan penggunaan tenaga elektrik. Tambahan pula dengan adanya sistem ini pengguna boleh mengawal suis perkakas elektrik menggunakan telefon pintar walaupun berada di luar kawasan kediaman dan di tempat kerja. Justeru itu, penggunaan tenaga elektrik dapat dikurangkan dengan wujudnya pemasangan sistem pemantauan dan kawalan penggunaan tenaga elektrik. 1.4
Tujuan Projek
Mereka bentuk satu prototaip Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage di mana projek ini mampu untuk memantau penggunaan kuasa, arus dan kos pada setiap perkakas elektrik yang digunakan pada sistem
6 pendawaian domestik. Alat ini direka untuk memudahkan pengguna memantau penggunaan tenaga elektrik dengan menggunakan telefon pintar sahaja. Selain itu, membantu pengguna merancang dan mengawal penggunaan bekalan tenaga elektrik mereka berdasarkan data maklumat yang diterima daripada sistem alat ini. Dengan adanya sistem ini, kos penjimatan bayaran tariff bil elektrik dapat dikurangkan dan juga dapat menjimatkan kos pengeluaran sumber janaan tenaga di Negara ini. Selain itu, produk ini juga memberi pendedahan kepada orang ramai tentang teknologi internet of things (IoT) di mana kemampuannya boleh mengawal suis perkakas elektrik dengan menggunakan aplikasi di telefon pintar dan kelebihannya mampu mengawalnya walaupun berada di luar kawasan kediaman atau dimana-mana sahaja tanpa menggunakan kaedah secara manual. 1.5
Objektif
Kajian yang dijalankan bagi menghasilkan projek ini bertujuan untuk mencapai objektif yang dijalankan iaitu: i.
Reka bentuk operasi kawalan Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage.
ii.
Membangunkan prototaip Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage.
iii.
Menguji kebolehfungsian prototaip Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage.
1.6
Persoalan Kajian
Bagi memastikan objektif kajian tercapai dan seterusnya memastikan perjalanan kajian terancang dan teratur, persoalan kajian telah dikenal pasti seperti berikut: i.
Bagaimanakah reka bentuk operasi kawalan Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage?
ii.
Bagaimanakah pembangunan prototaip Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage?
7 iii.
1.7
Adakah prototaip prototaip Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage ini dapat beroperasi dengan baik.
Skop Projek
Projek yang ingin dibangunkan ini tertumpu kepada mencipta dan membangunkan sistem pemantauan untuk litar kawalan pendawaian elektrik domestik dan menghidup dan mematikan bekalan elektrik kepada lampu menggunakan aplikasi telefon pintar. Projek ini menggunakan perisian aplikasi Blynk sebagai memaparkan tenaga elektrik perkakas elektrik yang digunakan untuk satu hari dan sebulan apabila bekalan dihidupkan. Data maklumat daripada aplikasi Blynk dihantar atau diterima menggunakan data based dan data based pula menerima atau menghantar data maklumat kepada mikro pengawal NodeMCU ESP82266 yang telah mengikut arahan program keluaran yang telah ditetapkan. Perisian Blynk ini mengumpul segala data daripada alat pemantauan yang telah dibangunkan bukan sahaja boleh memantau dan mengawal litar kawalan elektrik domestik, malahan juga boleh menjimatkan serta selamat digunakan. Seterusnya, pemilihan komponen yang bersesuaian dan tepat perlu dilakukan supaya ia dapat menghasilkan sebuah litar yang berfungsi sebagai sebuah litar yang berfungsi dengan sempurna. 1.8
Batasan Kajian
Batasan kajian ini adalah dikhaskan kepada untuk membangunkan sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage yang hanya menggunakan rangkaian wifi atau data internet. Sistem ini juga tertumpu kepada penggunaan domestik seperti perumahan, sektor kerajaan dan sektor swasta yang menggunakan sistem pendawaian satu fasa sahaja. 1.9
Kepentingan Kajian
Hasil daripada kajian yang dijalankan ini dapat membantu banyak pihak dari pelbagai sektor. Di antara kepentingan kajian ini adalah:
8 i.
Rumah kediaman Pembangunan projek ini dapat meningkatkan kesedaran mengenai penjimatan penggunaan tenaga elektrik dan memberi pendedahan kepada pengguna mengenai teknologi Internet of Things (IoT). Projek ini juga dapat menyelesaikan masalah penggunaan tenaga elektrik berlebihan kepada lebih praktikal berdasarkan data maklumat daripada sistem yang dibangunkan ini. Pengguna juga boleh mengawal bekalan tenaga perkakas elektrik dalam jarak jauh di luar kawasan kediaman dengan menggunakan aplikasi di telefon pintar. Oleh yang demikian sistem suis perkakas elektrik boleh dikawal dengan jauh dan boleh menjimatkan masa dan kos.
ii.
Industri Pembangunan projek ini dapat membantu pengurusan industri menyelesaikan masalah penggunaan tenaga elektrik berlebihan kepada penggunaan yang menjimatkan dan praktikal. Perancangan dan kawalan penjimatan dapat dilakukan berdasarkan data yang diterima melalui pembangunan sistem produk ini di telefon pintar. Selain itu dapat menjimatkan masa dan memudahkan proses juruteknik menyelenggara mesin atau peralatan elektrik yang mampu mematikan dan menghidupkan bekalan perkakas tersebut dari jarak yang jauh.
1.10
Definisi Istilah dan Operational
Pengkaji telah mendefinisikan beberapa istilah mengikut konteks kajian yang dijalankan di mana melibatkan perkataan-perkataan seperti berikut: 1.10.1 Penjimatan Tenaga Elektrik Penjimatan tenaga adalah perbuatan atau hal menjimatkan tenaga. Ia berkaitan dengan perihal berjimat atau menjimatkan penggunaan sesuatu .Ini dicapai melalui penggunaan tenaga secara cekap, seperti memadamkan lampu dan peralatan elektrik apabila tidak diperlukan, menggunakan cahaya matahari dan lain-lain. Ini dicapai melalui penggunaan tenaga secara cekap, seperti memadamkan lampu dan peralatan elektrik apabila tidak diperlukan, menggunakan cahaya matahari dan lain-lain. Penggunaan tenaga elektrik merupakan salah satu punca peningkatan CO2 di samping
9 pengangkutan, bahan buangan dan pembangunan lain (Hussain et al., 2013). Pembebasan karbon adalah dari proses menghasilkan tenaga elektrik dan ini bermakna semakin kurang tenaga elektrik yang digunakan semakin kurang CO2 dibebaskan dari puncanya.
1.10.2 Litar Kawalan Litar kawalan ialah turutan Kawalan alat-alat dan perlindungan yang terdapat pada fius utama pemasangan pengguna. Litar ini termasuklah pengasingan, pensuisan, pelindung arus lebihan dan pelindung arus bocor ke bumi (Johana, Yunus, Rahim, & Chan, 2012) 1.10.3 Agen Kawalan Papan kekunci dan paparan yang boleh diprogramkan di mana ia digunakan oleh program diterangkan, dan senario eksperimen disediakan untuk menggambarkan hubungan antara program dan hasil keluaran apabila mereka digabungkan ke dalam fasa aktiviti. Penerangan program dan panduan pengguna juga dipaparkan (Doshi, 2017). Ia merupakan satu alat yang bertindak sebagai pengawal kepada peralatan elektrik yang mana telah disetkan pada perisian supaya ia dapat menerima arahan untuk mengawal dengan menghidupkan dan mematikan bekalan tersebut. 1.10.4 Sistem Pintar Satu sistem yang dibangunkan atau diprogramkan terlebih dahulu dan bertindak mengawal sistem tersebut tanpa perlu ada pengawalan atau pemantauan daripada manusia (Malin & Screckenghost, 1993). Kebiasaannya sistem yang dibangunkan akan bertindak atau hasil keluarannya bergantung kepada ciri-ciri kesesuaian ataupun kemahuan yang dikehendaki pengguna.
10 1.10.5 Sistem pemantauan Pemantauan atau pengauditan tenaga adalah merupakan satu pemeriksaan, kaji selidik, dan analisis tenaga elektrik yang mengalir masuk atau yang telah digunakan oleh pengguna dalam sesebuah kediaman atau bangunan. Penjimatan tenaga ini juga boleh didefinisikan sebagai kajian kebolehlaksanaan tentang penggunaan tenaga. Pemantauan tenaga juga merupakan satu kajian untuk mengenal pasti purata jumlah penggunaan tenaga elektrik di kepelbagaian agensi perkhidmatan (Sindhuja & Balamurugan, 2015). 1.11 Rumusan Secara keseluruhannya, di akhir penghasilan produk sistem Pemantauan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage ini adalah satu cara untuk memudahkan pengguna memantau penggunaan tenaga elektrik dan mengawal peralatan elektrik yang digunakan. Objektif haruslah tercapai agar projek yang akan dibangunkan akan dapat menjawab semua permasalahan yang dihadapi oleh pengguna. Persoalan kajian akan membantu dalam mencapai objektif yang telah ditetapkan.
11
BAB 2
KAJIAN LITERATUR
2.1
Pengenalan
Dalam kajian literatur ini memfokuskan tentang kaedah bagaimana untuk mencari sumber dan maklumat untuk diadaptasikan dalam melaksanakan kajian yang akan dibina. Sumber dan maklumat yang dicari perlu merungkai persoalan yang membantu dalam pelaksanaan kajian dan perlu selaras dengan kehendak objektif kajian yang telah ditetapkan. Bagi menghasilkan suatu reka bentuk produk iaitu Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage dibangunkan bagi tujuan untuk mengesan kehadiran kuasa yang digunakan pada sepanjang penggunaan peralatan elektrik dengan memaparkan kos yang digunakan. Setiap arus yang mengalir atau digunakan akan dikesan olehnya serta akan dipaparkan setiap penggunaan kuasa pada peralatan elektrik atau elektronik. Selain itu, produk ini juga bertujuan mengawal peralatan elektrik dengan menggunakan jalur lebar (WiFi) ataupun data telefon yang telah dimuat turun di dalam aplikasi telefon pintar. Dalam bab ini, pengkaji telah menjalankan
kajian
terhadap
komponen–komponen
yang
diperlukan
untuk
membangunkan prototaip alat yang telah dicadangkan iaitu alat pengesan arus pada setiap peralatan elektrik yang boleh membaca setiap penggunaan arus boleh memaparkan jumlah kos yang digunakan . Kajian demi kajian telah dijalankan bagi menghasilkan produk yang baik serta bermutu tinggi untuk tujuan pemasaran. Selain itu, kajian terhadap penggunaan dan prinsip sesuatu bahan dilakukan bagi mencapai standard dari segi kualiti penghasilan produk ini.
Kajian literatur adalah kajian untuk mendapatkan maklumat menyeluruh projek yang dijalankan. Sumber maklumat diperolehi dari bahan bacaan atau dari sumber-sumber elektronik seperti jalur lebar (internet). Maklumat daripada kajian kes
12 dan kajian lapangan berkemungkinan boleh diperolehi atau di tambah melalui kajian literatur. Hasil kajian yang diperolehi dikelaskan kepada beberapa bahagian maklumat yang mana dapat menyempurnakan kajian latar belakang dan maklumat kajian tambahan projek ini. 2.2
Internet of Things (IoT)
Internet of Things (IoT) adalah konvergensi peranti pintar yang menjana data melalui sensor untuk mewujudkan maklumat dan pengetahuan baru untuk meningkatkan kecerdasan manusia, keberkesanan dan produktiviti kepada meningkatkan kualiti hidup. IoT ditakrifkan sebagai "Interaktiviti pintar antara manusia dan perkara yang berkaitan untuk bertukar maklumat dan pengetahuan untuk penciptaan nilai baru "(“National Internet of Things (IoT) Strategic Roap: A Summary,” n.d, 2015). Ia adalah kompleks tetapi menyelesaikan penyelesaian yang merangkumi tiga utama komponen teknologi iaitu bersambung perkara dengan sensor tertanam, sambungan dan infrastruktur, analisis yang paling penting dan aplikasi seperti ditunjukkan pada Rajah 2.1.
Rajah 2.1 : Komponen yang terkandung dalam IoT (“National Internet of Things (IoT) Strategic Roap: A Summary,” n.d, tahun 2015) Potensi ekonomi IoT awal untuk Malaysia akan menjadi RM9.5 bilion penciptaan PNK menjelang 2020 dan dijangkakan untuk mengalami pertumbuhan eksponen melebihi 2020 dan mencapai RM42.5 bilion seperti ditunjukkan pada Rajah 2.1
13 (“National Internet of Things (IoT) Strategic Roap: A Summary,” n.d, 2015). Selain memberikan impak kewangan kepada negara, IoT boleh berfungsi sebagai platform yang baik untuk penyelidikan komuniti untuk mengkomersialkan output R & D. Pada tahun 2012, terdapat 146 paten berpotensi dari Pencipta Malaysia yang boleh dilesenkan kepada pelabur untuk meningkatkan daya saing mereka Aplikasi dan perkhidmatan IOT. Tambahan pula, pertumbuhan IOT di pasaran Malaysia dijangka meningkat menjana sejumlah 14,270 pekerjaan berkemahiran tinggi peluang menjelang tahun 2020 (“National Internet of Things (IoT) Strategic Roap: A Summary,” n.d, 2015). IoT akan menjadi pemacu transformatif dan luas perubahan dan penambahbaikan dengan berpotensi menambah baru dimensi kepada industri dengan cara berikut: i.
Ujian kemudahan untuk saling kendalian, piawaian pematuhan dan ujian berkaitan eksport
ii.
Piawaian pembangunan perisian untuk alamat silo standard dan memudahkan penciptaan aplikasi dan perkhidmatan khusus
iii.
Perkhidmatan integrasi sistem untuk menghasilkan pakar dari usahawan melalui interaksi dengan pelbagai pemegang kepentingan dalam ekosistem
Rajah 2.2: Potensi Teknologi IoT (“National Internet of Things (IoT) Strategic Roap: A Summary,” n.d tahun 2015)
14 2.3
Permintaan Penggunaan Tenaga Elektrik
Menurut Suruhanjaya Tenaga (2013), saban hari semakin ramai penduduk di Malaysia bertambah jumlahnya. Oleh itu, permintaan terhadap bekalan tenaga elektrik untuk keperluan domestik amnya juga semakin meningkat naik selaras dengan peningkatan kapasiti penduduk seperti ditunjukkan pada Rajah 2.4. Mereka ini terpaksa meminta bekalan elektrik daripada TNB dengan cara memohon bekalan elektrik masuk ke rumah dengan syarat-syarat tertentu. Merujuk kepada maklumat prestasi pembekalan elektrik di Malaysia (2011), permintaan di semenanjung Malaysia pada tahun 2011 meningkat naik berbanding pada tahun 2010. Kehendak maksimum sistem grid di Semenanjung Malaysia telah meningkat sebanyak 2.7% daripada 15,072 MW pada tahun 2010 kepada 15,476 MW pada tahun 2011. Namun begitu, tiada penambahan kapasiti baru yang dilaporkan di mana ia kekal pada paras 21,817 MW seperti dua tahun yang sebelumnya. Pada tahun 2011, kapasiti penjanaan terpasang TNB adalah sebanyak 7,054 MW dan selebihnya dibekalkan oleh penjanapenjana bebas (IPP). Margin rizab sistem pula berada dalam lingkungan 41% berbanding 45% pada tahun sebelumnya. Permintaan di Sabah dan Sarawak juga tidak terkecuali mengalami peningkatan permintaan tenaga elektrik. Pada ketika ini, Sabah masih lagi berhadapan dengan isu kekurangan bekalan tenaga elektrik berikutan dengan tahap kesediaan dan daya harap yang rendah bagi sesetengah stesen jana kuasa, terutamanya stesen jana kuasa berasaskan diesel. Pada tahun 2011, kenaikan sebanyak 6.5% direkodkan bagi kehendak maksimum di Sabah iaitu 830.1 MW pada 2011 berbanding 779.7 MW pada tahun 2010. Di Sarawak, permintaan maksimum telah meningkat daripada 1,091 MW pada tahun 2010 kepada 1,278 MW pada tahun 2011. Di samping itu, terdapat pertambahan seramai 23,346 pelanggan baru menjadikan jumlah keseluruhan pelanggan meningkat kepada 528,551 pada tahun 2011. Jualan tenaga elektrik pula telah meningkat sebanyak 13.2% kepada 6,486 GWj dengan nilai sebanyak RM 1,673 juta (Suruhanjaya Tenaga, 2013). Rajah 2.3 menunjukkan Tenaga Nasional Berhad terpaksa meningkatkan jualan penggunaan tenaga elektrik untuk menampung jumlah penduduk yang ramai dengan projek empangan yang baru dan sebagainya. Selain itu, faktor yang mempengaruhi permintaan elektrik adalah disebabkan perubahan iklim atau cuaca. Di mana, apabila cuaca atau musim panas, ramai penduduk akan menggunakan penghawa dingin untuk melegakan kepanasan. Di sini berlakunya peningkatan penggunaan
15 elektrik seharian dan boleh menyebabkan bil elektrik melambung tinggi atas kuasa yang digunakan (Laporan Suruhanjaya Tenaga, 2010).
Sumber: Laporan maklumat prestasi dan statistik bekalan elektrik 2011 (Suruhanjaya Tenaga, 2013) Rajah 2.3: Statistik Jualan Tenaga Elektrik (GWj) Tenaga Nasional Berhad
Sumber: Laporan maklumat prestasi dan statistik bekalan elektrik 2011 (Suruhanjaya Tenaga, 2013) Rajah 2.4: Statistik Bilangan Pengguna Tenaga Elektrik (GWj) Tenaga Nasional Berhad
2.4
Sistem Komunikasi
Menurut Rasheed et al. (2012) mendefinisikan komunikasi sebagai “bagaimana proses maklumat disampaikan dan idea individu yang disampaikan kepada individu atau satu kumpulan yang lain. Melihat definisi bahasa kejuruteraannya adalah satu disiplin kejuruteraan yang berpusat pada kejuruteraan elektrik dan komputer yang bertujuan untuk menyokong dan meningkatkan sistem telekomunikasi (Burnham, Gerald O et
16 al., 2001). Kerja ini terdiri daripada reka bentuk litar asas untuk perkembangan massa yang strategik. Jurutera telekomunikasi bertanggungjawab untuk mereka bentuk dan mengawasi pemasangan peralatan dan kemudahan telekomunikasi, seperti sistem pensuisan elektronik kompleks dan kemudahan perkhidmatan telefon lama yang lain, kabel gentian optik, rangkaian IP dan sistem penghantaran gelombang mikro. Kejuruteraan telekomunikasi juga bertindih dengan kejuruteraan penyiaran (Sindhuja & Balamurugan, 2015). Ini menunjukkan bahawa proses yang berlangsung adalah merangkumi kedua-duanya serta saling memerlukan di antara satu sama lain seperti perbuatan menghantar maklumat dan proses untuk bertukar-tukar maksud. Di dalam pembangunan projek ini, sistem komunikasi akan dibahagikan kepada dua bahagian iaitu Modem wireless dan Topologi.
2.4.1 Modem Modem didefinisikan sebagai peranti komputer yang memproses dengan menukar isyarat berbentuk digital yang dihasilkan oleh komputer kepada isyarat berbentuk gelombang supaya dapat dihantar menerusi talian telefon tanpa wayar dan juga sebaliknya. Ia mampu mengalihkan isyarat gelombang kepada isyarat digital (Dvorakova et al., 2012). Modem berfungsi sebagai mengubahkan isyarat berbentuk 1 dan 0 kepada isyarat berbentuk gelombang serta frekuensi dan sebaliknya (Durrani et al., 2013). Rajah 2.5 menunjukkan contoh modem wireless yang mana boleh digunakan untuk menyampaikan isyarat berbentuk digital kepada isyarat berbentuk gelombang dan mudah untuk memberikan maklumat dan menerima maklumat daripada aplikasi alatan elektronik yang lain untuk berfungsi setelah menerima atau menghantar signal arahan atau maklumat.
17
Rajah 2.5: Contoh modem wireless (Wikipedia) 2.4.2 Topologi Penyambungan yang melibatkan beberapa komputer atau peralatan komunikasi yang saling berhubung antara satu sama lain menjadi satu rangkaian yang lengkap adalah didefinisikan sebagai Topologi. Dalam proses membaik pulih atau penyelenggaraan setiap rangkaian adalah berbeza serta kelajuan penghantaran data, kos, pembuatan pembinaan rangkaian juga adalah berbeza mengikut jenis-jenis rangkaian. (Oesterling, et al., 2010). Setiap jenis topologi rangkaian komputer mempunyai kelebihan serta kekurangannya masing-masing. Terdapat lima jenis topologi iaitu ring, star, bus, mesh, dan tree. Setiap topologi mempunyai kekuatan dan kelemahan masing-masing.
i.
Topologi Bintang (Star)
Topologi bintang ialah kesemua kabel penyambung dari komputer akan masuk ke satu lokasi pusat iaitu peranti yang dikenali sebagai hab. Topologi ini dikembangkan membentuk rangkaian yang dikenali sebagai topologi bintang hibrid iaitu sambungan dengan beberapa hab (Cheng, Hutchinson, & Ito, 2008). Topologi bintang adalah yang paling mudah di antara semua topologi rangkaian yang ada sekarang di mana sambungan rangkaian adalah secara berpusat. Apabila berlaku kerosakan atau sambungan longgar, penghantaran maklumat atau signal masih lagi boleh dihantar.
18 kepada komputer yang lain tanpa gangguan (Induja & Jaba, 2017). Rajah 2.6 menunjukkan penyambungan dan gambaran pergerakan penghantaran maklumat kepada setiap komputer di dalam topologi bintang berkomunikasi dengan hab pusat yang akan menghantar utusan sama ada kesemua komputer (dalam rangkaian bintang broadcast) atau hanya kepada destinasi komputer tertentu sahaja (dalam rangkaian bintang switch).
Rajah 2.6: Topologi Bintang (www.indiamart.com, tahun 2017) ii.
Topologi Cincin (Ring)
Menurut Simon (2012), topologi cincin adalah satu topologi rangkaian komputer yang mana nod disambungkan dengan dua nod yang lain bagi membentuk laluan sejajar tunggal. Data akan melalui setiap nod dan nod yang dilalui akan menerima paket data. Topologi cincin adalah jaringan atau rangkaian di mana setiap komputer yang dihubungkan dalam satu lingkaran. Definisi lainnya adalah setiap komputer yang terhubung dalam satu jaringan rangkaian yang saling bersambung ke komputer lainnya sehingga membentuk jaringan yang sama dengan bentuk cincin (Wahyu purnomo et al. 2016). Topologi ini mempunyai kelemahan yang serupa dengan topologi bas di mana jika salah satu komputer rosak maka semua rangkaian tidak akan bersambung. Di samping itu, pembangunan rangkaian menggunakan topologi cincin agak sukar dilakukan. Dalam topologi cincin semua nod dan titik berfungsi sebagai pengulang yang akan menguatkan isyarat
19 sepanjang peredaran mereka. Iaitu, setiap peranti berfungsi bersama untuk menerima isyarat dari peranti sebelumnya selepas ia diteruskan ke peranti selepas itu. Rajah 2.7 menunjukkan hubungan antara komputer dengan file server yang akan disambungkan dengan Ring Network Topology.
Rajah 2.7: Topologi Cincin (Wordpress.com, tahun 2012)
iii.
Topologi Bas (Bus)
Topologi ini adalah merupakan antara topologi yang paling mudah dan mudah diselenggara. Topologi ini sangat mudah yang mana ia terdiri dari kabel yang dikenali sebagai segmen atau tulang belakang, di mana akan menyambungkan semua komputer dalam rangkaian ke dalam satu barisan seperti dalam Rajah 2.6 di bawah (Nolan, Burke, & Coyle, 2012). Dalam topologi bas kedua-dua hujung rangkaian mesti berakhir dengan terminator. Penyambung barrel boleh digunakan untuk memanjangkannya. Rangkaian ini terdiri daripada hanya satu saluran kabel yang menggunakan kabel BNC. Komputer yang mahu menyambung ke rangkaian boleh mengaitkan diri mereka dengan Ethernet mereka di sepanjang kabel. Pemasangan rangkaian bas sangat mudah, murah dan maksimum terdiri daripada 5 hingga 17 komputer. Kesukaran yang sering dihadapi adalah kemungkinan perlanggaran data kerana mekanisme rangkaian agak mudah dan jika salah satu simpul dipecahkan akan mengganggu prestasi dan trafik keseluruhan rangkaian (Ahmed & Farag, 2014). Tiga konsep yang perlu diambil kira supaya komputer dapat berkomunikasi dengan rangkaian bas iaitu:
20 a) Penghantaran Isyarat b) Lantunan Isyarat c) Penamat a) Penghantaran Isyarat Data dalam rangkaian ini berada dalam bentuk elektronik, isyarat dihantar kepada semua komputer dalam rangkaian. Maklumat ini hanya akan diterima oleh komputer yang mempunyai alamat yang sepadan dengan alamat yang dikodkan oleh isyarat asal. Hanya satu komputer sahaja yang boleh menghantar isyarat atau dalam satu tempoh masa. Oleh yang demikian, ia memberikan kesan kepada prestasi rangkaian apabila bilangan komputer dalam rangkaian bertambah. Semakin banyak komputer digunakan untuk menghantar data semakin perlahan pergerakan data yang dapat dihantar (Nolan, Burke, & Coyle, 2012). Selain itu, ada juga faktor lain yang mempengaruhi kelajuan rangkaian antaranya: i.
Keupayaan perkakasan komputer dalam rangkaian
ii.
Jumlah kekerapan komputer menghantar data
iii.
Jenis aplikasi yang sedang dilaksanakan dalam rangkaian
iv.
Jenis kabel yang digunakan dalam rangkaian
v.
Jarakdi antara satu komputer dengan komputer yang lain dalam rangkaian
b) Lantunan Isyarat Data yang berupa isyarat elektronik yang dihantar ke seluruh rangkaian akan bergerak dari pangkal hingga hujung kabel rangkaian. Jika isyarat ini tidak dihentikan, isyarat akan melantun ke hadapan dan ke belakang sepanjang talian. Ini mengakibatkan komputer lain tidak dapat menghantar isyarat mahupun data.
21 c) Penamat Untuk menghentikan isyarat ini dari melantun, penamat (terminator) diperlukan pada kedua-dua hujung kabel tersebut. Penamat ini berfungsi untuk menyerap isyarat yang telah dihantar agar tidak melantun dan mengganggu komputer lain yang sedang menunggu giliran untuk menghantar data. Rajah 2.8 menunjukkan penamat pada kedua hujung kabel dalam topologi bas.
Rajah 2.8: Penamat pada Topologi Bas (wordpress.com tahun 2012) iv.
Topologi Mesh Menurut Kumaravel & Marimuthu (2014), topologi mesh ialah satu cara yang dihalakan antara nod rangkaian dengan data, bunyi dan kaedah yang tertentu. Satu rangkaian mesh mempunyai beberapa nod di mana semuanya bersambung di antara satu sama lain bagi memastikan ia adalah satu sambungan atau kitaran yang lengkap. Kelebihan topologi mesh adalah mampu meluaskan liputan rangkaian tanpa meningkatkan kuasa penghantaran atau kepekaan penerima (Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2009). Rajah 2.9 menunjukkan rangkaian mesh ini boleh dibaiki sendiri (self-healing) di mana rangkaian masih boleh beroperasi bila satu nod tidak dapat berfungsi atau mempunyai kerosakan pada sambungan. Ia merupakan rangkaian yang boleh dipercayai. Konsep ini dapat digunakan kepada rangkaian tanpa wayar, rangkaian berkabel dan perisian yang bertindak. Rajah 2.9 menunjukkan gambaran bagaimana rangkaian mesh tanpa wayar diperbaiki.
22
Rajah 2.9: Topologi Mesh (wordpress.com tahun 2014)
v.
Topologi Pokok Topologi pokok adalah gabungan dua atau lebih rangkaian sambungan bintang. Setiap topologi bintang akan dijadikan Local Area network (LAN) di mana terdapat sebuah komputer pusat untuk semua nod stesen bekerja secara langsung. Komputer pusat topologi bintang ini dihubungkan dengan kabel utama dipanggil bas. Oleh itu, topologi pokok adalah gabungan topologi bintang (Lee, Ranjitkar, & Ko, 2010). Rajah 2.10 menunjukkan topologi pokok dengan lima topologi bintang yang disambungkan kepada bas biasa. Stesen kerja ditunjukkan sebagai sfera kecil, komputer pusat topologi bintang ini ditunjukkan sebagai sfera yang lebih besar sambungan dalam topologi bintang ditunjukkan garis pendek, dan bas yang ditunjukkan sebagai barisan panjang yang berat. Sambungan boleh terdiri daripada kabel wayar, kabel gentian optik, ataupun pautan tanpa wayar (Xie & Wang, 2014).
Rajah 2.10: Topologi Pokok (wordpress.com tahun 2010)
23 2.5
Wireless Sensor Network (WSN)
WSN merupakan sebuah infrastruktur jaringan wireless yang menggunakan sensor untuk memantau keadaan fizikal dan persekitaran seperti sensor pergerakan tekanan dan sebagainya. Ia berfungsi dengan cara di mana sensor tersebut akan mengubah data analog ke dalam bentuk digital yang seterusnya data akan dikirim ke suatu nod melalui media komunikasi yang digunakan sebagai Bluetooth, infrared ataupun WiFi. Nod dalam setiap WSN dilengkapi dengan radio transceiver sebagai nod penerima dengan antenna dalaman atau sambungan kepada antenna luaran mikropengawal, litar elektronik dan sebagainya (Choi, Jeon, & Park, 2010). Rajah 2.11 menggambarkan bagaimana system wireless sensor network berhubung sebelum di hantar kepada pengguna.
Rajah 2.11: Cara Wireless Sensor Network berhubung (Wikipedia) 2.6
Aplikasi Blynk
Blynk adalah platform menggunakan aplikasi iOS dan Android untuk mengawal Arduino, Raspberry Pi dan lebih dikenali dengan penggunaan internet. Mempunyai paparan digital di mana ianya boleh membina bagaimana bentuk grafik untuk projek yang dimahukan oleh pengguna dengan hanya memilih pelbagai jenis widget seperti kawalan dan paparan data maklumat bergantung kepada aplikasi yang ingin digunakan. Untuk menetapkan atau membina projek yang baru adalah sangat mudah dan mudah dikendalikan oleh pengguna. Blynk tidak terikat dengan beberapa papan atau perisai tertentu. Sebaliknya, ia menyokong perkakasan pilihan pengguna. Sama ada menggunakan Arduino atau Raspberry Pi ini dikaitkan dengan Internet melalui Wi-Fi, Ethernet atau cip ESP8266 baru ini, Blynk akan membawa penggunanya dalam
24 talian dan bersedia untuk Internet Of Your Things (Doshi, 2017). Rajah 2.12 di bawah menunjukkan gambaran grafik widget di paparan aplikasi Blynk.
Rajah 2.12: Gambaran keseluruhan aplikasi Blynk (www.Blynk.cc tahun 2017) Aplikasi Blynk ini direka untuk Internet of Things. Aplikasi ini boleh mengawal perkakasan elektrik atau elektronik dari jauh, ia boleh memaparkan maklumat data daripada sensor, boleh menyimpan data, menggambarkannya dan melakukan banyak perkara lain yang mudah dan mudah diaplikasikan oleh pengguna (Doshi, 2017). Terdapat tiga komponen utama dalam platform: 1. Aplikasi Blynk (Blynk App) Bergantung kepada pengguna untuk membuat membuat kawalan atau pemantauan data maklumat daripada sensor bergantung kepada kesesuaian projek dengan menggunakan pelbagai widget yang disediakan. 2. Pelayan Blynk (Blynk Server) Pelayan Blynk (Blynk Server) bertanggungjawab untuk semua komunikasi antara telefon pintar dan perkakasan (hardware). Blynk Cloud atau menjalankan pelayan Blynk peribadi tanpa ada halangan kerana Blynk Cloud mampu menampung aplikasi projek yang pelbagai dan jumlah kuantiti yang banyak.
25 3. Rujukkan Blynk (Blynk Libraries) Blynk Libraries ialah sebagai rujukkan yang membolehkan komunikasi Blynk diantara perkakas (hardware), untuk semua platform perkakasan yang popular digunakan oleh pengguna, dan memaparkan contoh antara server dan proses arahan (commands) masuk dan keluar. Menurut Doshi (2017), Blynk beroperasi menggunakan rangkaian Internet untuk berhubung dengan perkakas (hardware). Ini bermakna setiap perkakas yang dipilih sepatutnya dapat disambungkan ke internet. Beberapa papan, seperti Arduino Uno memerlukan Ethernet atau Wi-Fi Shield untuk berkomunikasi, yang lain sudahpun direka bersesuaian untuk perhubungan menggunakan Internet untuk menghantar data seperti ESP8266, Raspberri Pi dengan dongle WiFi, Partikel Photon atau SparkFun Blynk Board. Setiap kali pengguna menekan Button dalam aplikasi Blynk, data maklumat itu dihantar ke Blynk Cloud, di mana secara semula jadi mengesan perkakasan (hardware). Rajah 2.13 dibawah menunjukkan operasi aplikasi Blynk berfungsi.
Rajah 2.13: Operasi rangkaian aplikasi Blynk (www.Blynk.cc tahun 2017)
26 2.7
NodeMCU ESP 8266
Rajah 2.16 menunjukkan binaan komponen NodeMCU ESP8266 Wi-Fi adalah modul binaan cip Wi-Fi yang kosnya adalah sangat rendah yang dihasilkan oleh pengeluar Cina yang berpangkalan di Shanghai. Sistem Espressif, binaan produk ini sistemnya bergantung sepenuhnya pada cip dengan susunan protokol T / IP bersepadu yang boleh menghantar isyarat maklumat mikrokontroler ke rangkaian Wi-Fi seperti yang ditunjukkan pada Rajah 2.17 (Saha, 2017). ESP8266 boleh berfungsi bukan sahaja untuk menjadi pusat bahagian utama aplikasi tetapi juga sebagai offloading semua fungsi rangkaian Wi-Fi dari yang lain dengan pemproses data maklumat yang diterima. Dengan pra-diprogramkan dengan arahan, ESP8266 modul firmware tetapkan sehingga ia membolehkan peranti Arduino untuk disambung dengan Wi-Fi.
Penggunaannya ialah tetap terhad untuk tujuan WI-FI sahaja. Sekarang penyelesaian itu yang dicadangkan di sini menggunakan ESP8266 yang mempunyai keupayaan memproses serta Wi-Fi bersepadu pada cip itu sendiri. Tiada tambahan papan seperti Arduino digunakan dalam pendekatan yang dicadangkan. ESP8266 melakukan pemprosesan serta aktiviti WI-FI tetapi dengan penggunaan kuasa yang rendah. Data yang diambil oleh sensor adalah dihantar ke ESP8266 yang kemudiannya boleh dianalisis dan diproses oleh ESP8266 di papan mikropengawal sendiri dengan bantuan firmware dimuatkan ke dalam memori flashnya. Tindakan Wi-Fi Router sebagai Titik Akses Rangkaian Pengesan Tanpa Wayar atau WSN. Pada cip Wi-Fi ESP8266 menghubungkan ke router Wi-Fi sebagai nod stesen dan boleh menolak data pengesan (sensor) langsung ke Ubidots seperti yang ditunjukkan pada Rajah 2.15 (Saha, 2017). Rajah 2.114 menunjukkan salah satu daripada ciri terbaik ESP8266 ialah mempunyai pemprosesan di papan dan fungsi storan yang bukan sahaja dapat disepadukan dengan sensor dan peranti Internet of Things (IoT). ESP8266 menyokong penghantaran kuasa automatik untuk Internet Protocol IP aplikasi dan Bluetooth. ESP8266 mengandungi RF sendiri yang dikalibrasi membolehkannya berfungsi di bawah semua operasi keadaan, dan tidak memerlukan bahagian luar RF. ESP8266 menawarkan penyelesaian rangkaian Wi-Fi yang lengkap dan lengkap, yang membolehkan ia menjadi hos aplikasi atau memuatkan semua fungsi rangkaian Wi-Fi dari pemproses aplikasi lain (Hlaing, 2017).
27
Rajah 2.14: Gambarajah blok ESP 8266 (ESP8266 Datasheet tahun 2015)
Rajah 2.15: Gambarajah operasi (ESP8266 Datasheet tahun 2015)
Rajah 2.16: Gambarajah binaan ESP 8266 (ESP8266 Datasheet tahun 2015)
28
Rajah 2.17: Label binaan papan Node MCU Pinout ESP 8266 (ESP8266 Datasheet, tahun 2015) 2.8
Pengesan Rintangan Arus ACS 712
Pengesan rintangan arus ACS712-20A mempunyai pengesanan arus yang lebih tinggi ketepatan, garis lurus yang lebih baik, kurang kesan akibat suhu, voltan masukkan adalah 5V Arus Terus (AT) dan apabila arus semasa dikesan adalah 20Aseperti dalam Rajah 2.19. Rajah 2.20 menunjukkan binaan komponen ini lebih ringkas dan mudah untuk memproses data untuk dihantar kepada mikro pengawal (Li, Chen, & Liu, 2010).
Pengesan rintangan arus adalah satu alat yang digunakan untuk mengesan dan menukarkan arus ke dalam ukuran yang mudah untuk mengukur voltan keluarannya. Ianya berkadaran dengan arus yang diukur ketika beban digunakan. Terdapat pelbagai jenis pengesan (sensor), dan setiap pengesan adalah mempunyai fungsi yang sesuai untuk pelbagai arus yang akan diukur. Tidak ada pengesan yang di optimum untuk kegunaannya (Teay, Batunlu, & Albarbar, 2017). Walau bagaimana pengesan rintangan arus adalah pengesan yang kerap digunakan. Ia boleh dianggap sebagai penukar arus ke voltan, di mana memasukkan perintang ke dalam bahagian arus
29 semasa penukaran kepada voltan dengan cara yang linear [V = I × R]. Kelebihan perintang pengesan arus ini adalah: i.Pengesan rintangan arus adalah murah. ii.Ketepatan mengukur tinggi. iii.Boleh mengukur arus dari julat yang rendah ke sederhana. iv.Keupayaan untuk mengukur arus DC dan AC. Walau bagaimanapun, pengesan rintangan arus ini adalah jenis AC712-20A. Fungsi bagi komponen ini adalah untuk mengesan arus yang mengalir dalam litar. Spesifikasi dan dimensi bagi pengesan rintangan arus ini adalah seperti Rajah 2.18 di bawah:
Rajah 2.18: Spesifikasi pengesan arus (anergiazero, 2006)
Rajah 2.19: Litar skematik dan sambungan ACS 712 (anergiazero, 2006)
30 Gambaran komponen sebenar pengesan arus ACS 712-20A:
Rajah 2.20: Gambaran sebenar pengesan arus ACS 712 (anergiazero, 2006)
2.9
Geganti Arus Ulang-Alik (AC Relay)
Sistem geganti arus ulang-alik berfungsi untuk membuat dan memecahkan garisan kuasa arus ulang-alik dengan menggunakan elektromagnetik geganti yang mempunyai gegelung untuk membuka dan menutup hubungan pensuisan mekanikal, semikonduktor berpagar dua hala seperti Triac yang disambungkan ke seluruh masukan sambungan, dan litar kawalan untuk menukar geganti dan Triac dalam urutan yang betul didedahkan (Meshcheryakov et a., 2018). Relay adalah sejenis suis, iaitu suis yang beroperasi daripada isyarat elektrik. Kebanyakan geganti menggunakan elektromagnet untuk mengubah suis atau relay. Terdapat dua jenis relay iaitu Normally Open (NO) dan Normally Close (NC).
Rajah 2.21: Litar skematik geganti (shahrulniam.com/relay, 2017)
31 Maksud Normally Open adalah suisnya tidak bersentuhan atau suis terbuka sebelum geganti dihidupkan manakala Normally Close adalah suisnya telah bersentuhan atau suis tertutup sebelum geganti dihidupkan. Merujuk Rajah 2.21 skematik di atas, pin no 2 adalah NC, pin no 3 adalah NO manakala pin no 1 adalah Common. Terdapat beberapa kombinasi relay iaitu Single Pole Single Throw (SPST), Single Pole Double Throw (SPDT), Double Pole Single Throw (DPST) dan Double Pole Double Throw (DPDT) (Sugawara, 2013). Geganti elektromagnetik mempunyai coil untuk menghasilkan elektromagnet bagi menggerakkan relay. Oleh kerana geganti ini memiliki bahagian mekanikal yang bergerak, geganti tidak boleh di hidupkan dan di matikan dengan cepat. Aplikasi relay adalah untuk mengawal litar voltan tinggi daripada litar voltan rendah. Contoh litar di atas adalah untuk menghidupkan atau mematikan litar arus ulang alik AC (Alternating Current) daripada litar yang bervoltan rendah melalui mikropengawal (Meshcheryakov et a., 2018). Rajah 2.22 menunjukkan kompenan geganti arus ulang-alik.
Rajah 2.22: Komponen geganti arus ulang-alik (Fasttech, 2017) 2.10
Model Reka Bentuk
Dalam pembangunan sesuatu aplikasi, produk atau kajian, pemilihan model reka bentuk produk adalah penting supaya boleh dijadikan sebagai penanda aras semasa menjalankan pembangunan aplikasi, produk ataupun kajian tersebut. Menurut Kasim Jalil (2000), reka bentuk didefinisikan sebagai satu proses sistematik dan reflektif yang menterjemahkan pelbagai prinsip pengejaran atau instruksi dalam bentuk bahan-bahan dan aktiviti instruksi, sumber imformasi serta penilaian. Produk ini perlulah dibangunkan berasaskan kepada satu pilihan model-model reka bentuk yang sesuai
32 sebagai panduan pembangunan produk. Terdapat beberapa model reka bentuk yang boleh digunakan, antaranya adalah seperti berikut: i.
Model ADDIE
ii.
Model SDLC
iii.
Model Dick & Carey
2.10.1 Model ADDIE Model ADDIE merupakan antara model reka bentuk instruksi yang sering menjadi asas kepada model-model reka bentuk instruksi yang lain (Barbara, 2004). Secara amnya, model ADDIE seperti yang ditunjukkan pada Rajah 2.23 adalah terdiri daripada
fasa
Analysis
(Analisis),
Design
(Reka
bentuk),
Development
(Pembangunan), Implementation (Perlaksanaan) dan Evaluation (Penilaian).
Rajah 2.23: Model ADDIE (Barbara, 2004) Penggunaan pendekatan ini sebagai model reka bentuk dalam membangunkan sebuah produk adalah menjurus kepada penghasilan sesuatu produk yang akan dibangunkan dan memberi manfaat kepada pengguna. Dalam penyataan Aris et.al (2000), bagi membangunkan sesuatu produk, pengkaji perlu mengenal pasti bentuk
33 pelaksanaan reka bentuk yang akan diguna pakai bagi memastikan pembangunan sesuatu model itu berjaya. 2.10.2 Model SDLC Menurut Min (2010), System Development Life Cycle (SDLC) adalah satu aktiviti yang tersusun untuk membangunkan sebuah sistem maklumat dan merupakan proses yang penting. Model SDLC juga merupakan sebuah model reka bentuk yang sistematik dan sesuai dalam pembangunan model stesen pengecas telefon bimbit berkuasa solar ini dan model ini merupakan model rujukan yang sering digunakan. Dalam dalam pembangunan reka bentuk model SDLC terdapat lima fasa utama
iaitu
analisis
(Analysis),
reka
bentuk
(Design),
perlaksanaan
(Implementation), pengujian (Testing) dan penilaian (Evaluation). Rajah 2.24 menunjukkan fasa dalam pembangunan reka bentuk model SDL.
Rajah 2.24: Kitaran pembangunan reka bentuk SDLC (aquaiver, 2017) 2.10.2 Model Dick & Carey Model reka bentuk oleh Dick & Carey ini, secara keseluruhannya menggambarkan satu sistem instruksi yang lengkap. Model ini mempunyai sembilan komponen kecil dalam model yang bersifat saling berhubung antara satu sama lain. Rajah 2.25 menunjukkan reka bentuk Model Dick & Carey.
34
Rajah 2.25: Reka Bentuk Model Dick & Carey (Wikispace, 2018) 2.11
Rumusan
Secara keseluruhannya, apa yang dapat diperkatan di sini adalah, konsep Pemantauan Penggunaan Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage ini menggunakan aplikasi telefon pintar untuk memantau penggunaan tenaga elektrik dan mengawal penggunaan peralatan perkakas elektrik dalam sistem pendawaian domestik. Dengan sistem yang berasaskan Internet of Things (IoT) dan wireless sensor network yang membolehkan operasi kawalan dan pemantauan penggunaan tenaga elektrik terhadap perkakas elektrik. Sistem wireless sensor network adalah bertindak sebagai pengawal perkakasan dalam bentuk tanpa wayar. Selain itu juga, kos yang digunakan agak rendah dan tidak terlalu tinggi walaupun konsep yang digunakan berteknologi tinggi. Secara tidak langsung ianya banyak memberi kemudahan kepada pengguna masa kini dalam menjalankan penghidupan di zaman moden ini seiring dengan era revolusi industri 4.0.
35
BAB 3
METODOLOGI 3.1
Pengenalan
Dalam bab berkaitan sebelum ini iaitu kajian literatur adalah berkaitan kaedah-kaedah yang digunakan untuk membangunkan sebuah produk prototaip Sistem Pemantauan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Data Storage. Pelbagai maklumat dan data yang diperolehi untuk membantu pengkaji membangunkan model reka bentuk yang bersesuaian dengan tajuk yang berkaitan. Metodologi adalah sebuah kajian yang melibatkan beberapa faktor dalam memudahkan pembangunan sesuatu projek. Bab ini membincangkan tentang kaedah pelaksanaan dalam membangunkan projek Sistem Pemantauan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Data Storage supaya proses pelaksanaan mengikut skop dan objektif yang telah dinyatakan. Selain itu, bab ini juga sebagai penanda aras bagi proses pelaksanaan dan pembangunan projek.
3.2 Dalam
Proses Pembangunan Produk pembangunan
produk
Sistem
Pemantauan Tenaga
Elektrik
Pintar
Menggunakan Cloud Data Storage ini, pengkaji telah memilih untuk menggunakan Kitaran Hayat Pembangunan Sistem (SDLC) yang diadaptasi sebagai garis panduan untuk perlaksanaan pembangunan produk. Dalam pembangunan produk, metodologi merupakan sebuah aktiviti yang membantu bagi menyelesaikan sesuatu masalah dalam membangunkan sesuatu produk. Pendekatan model SDLC dipilih kerana bersesuaian dengan proses pembangunan yang dibangunkan. Rajah 3.1 menunjukkan proses pembangunan produk ini.
36
Rajah 3.1: Gambarajah blok sistem pemantauan tenaga elektrik pintar menggunakan cloud storage Selain itu, kitaran hayat pembangunan sistem (SDLC) dirujuk sebagai sebuah model pembangunan yang diaplikasikan sebagai kitaran hayat yang mencirikan prosedur untuk meningkatkan kualiti sistem dan keseluruhan proses pembangunan. Ia juga merupakan kaedah yang digunakan dalam pembangunan kejuruteraan maklumat dan organisasi sistem untuk menggambarkan proses perancangan, pembangunan, pengujian dan penggunaan sistem atau menaik taraf sistem tertentu. Rajah 3.2 menunjukkan fasa-fasa yang terdapat dalam model SDLC
Rajah 3.2 : Kitaran pembangunan reka bentuk SDLC (www. aquaiver.com, 2017)
37 Seterusnya, ini dibangunkan berbantukan fasa-fasa yang terkandung di dalam model SDLC ini kerana ia merupakan sebuah model reka bentuk yang sistematik. Rajah 3.3 menunjukkan carta alir pembangunan produk Sistem Pemantauan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud ` Storage berdasarkan fasa-fasa yang terkandung dalam model reka bentuk SDLC.
Rajah 3.3: Carta alir pembangunan produk (Model SDLC)
38 3.2.1 Analisis Mentakrifkan matlamat projek ke dalam fungsi dan operasi yang ditetapkan untuk aplikasi yang dimaksudkan. Ia adalah proses mengumpul dan menafsirkan fakta, mendiagnosis masalah dan mencadangkan penambahbaikan kepada sistem. Menganalisa keperluan maklumat pengguna akhir dan juga menghapuskan sebarang ketidak konsistenan dan ketidaklengkapan dalam keperluan ini. Fasa analisis merupakan fasa yang melibatkan proses penentuan untuk mengenalpasti masalah yang telah berjaya dikenalpasti dan ingin diselesaikan. Antara aspek yang diperlukan dalam fasa analisis ini adalah mengenalpasti masalah dan tentukan halatuju ataau sasaran serta fungsi produk yang akan dibangunkan. Selain itu, pembinaan objektif dan skop projek yang telah dirangka berdasarkan masalah yang timbul juga adalah antara aspek yang penting dalam fasa analisis ini agar produk yang akan dibangunkan mencapai matlamat dan tidak tersasar daripada matlamat awal.
Masalah utama yang ingin diselesaikan adalah masalah bekalan elektrik yang digunakan secara terus menerus dan tidak terkawal sehingga menyebabkan sikap pembaziran berlaku. Selain itu, analisis keperluan yang diambil kira daripada statistik yang dikeluarkan oleh beberapa syarikat pembekal utama tenaga elektrik seperti TNB di kawasan Semenanjung Malaysia, SESB di kawasan sekitar Sabah dan SESCO di kawasan sekitar Sarawak. Oleh yang demikian, kumpulan sasaran sebagai pengguna produk yang dibangunkan ini adalah orang awam serta boleh diaplikasikan di industri dan produk ini sesuai digunakan untuk pendawaian domestik. Berdasarkan pengalaman, maklumat serta rujukan yang telah dikumpul, tajuk yang dipilih adalah dalam bidang elektrik dan elektronik
dan
pembangunan
produk
ini dapat
membantu
pengguna
dalam
menyelesaikan masalah yang telah dinyatakan dalam bab satu. Seterusnya, proses pembangunan produk ini dirancang melalui carta gantt yang dibuat secara teliti agar pembangunan model ini dapat disempurnakan dalam tempoh masa yang ditetapkan.
39 3.2.2 Reka Bentuk Fasa ini memberikan tumpuan ke arah mereka bentuk sistem dan bagaimana sistem tersebut beroperasi. Fasa ini diakhiri dengan menyediakan satu dokumentasi reka bentuk sistem dengan menggunakan gabungan berbagai alat dan perisian yang digunakan. a. Cadangan Reka Bentuk Pada bahagian ini pengkaji telah melakar satu reka bentuk yang sesuai untuk dipertimbangkan bagi pembangunan projek Sistem Pemantauan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Data Storage. Reka bentuk yang sesuai adalah penting dalam fasa reka bentuk kerana ianya akan menentukan projek yang akan dibangunkan oleh pengkaji akan berjaya mencapai objektif kajian atau sebaliknya. Rajah 3.4 menunjukkan contoh lakaran reka bentuk produk yang akan dibangunkan yang dilukis dalam perisian Sketchup.
Rajah 3.4 Lakaran reka bentuk produk
40 b. Gambarajah Blok Projek Berdasarkan Rajah 3.5 menunjukkan gambarajah blok operasi sepenuhnya bagi sistem operasi projek ini. Telefon pintar yang mempunyai perisian Blynk bertindak menerima data untuk pemantauan dan menghantar data untuk proses kawalan sistem pensuisan perkakas elektrik. Rangkaian yang paling baik adalah dengan menggunakan rangkaian jalur lebar tanpa wayar iaitu modem Wifi yang akan bertindak sebagai router. NodeMcu pula berfungsi sebagai penyimpan data yang menerima dan menghantar data. Sebarang keseluruhan operasi masukan dan keluaran yang diinginkan telah diprogramkan menggunakan perisian Arduino IDE untuk dimuat naikkan pada NodeMCU. Pengesan arus ACS712 berfungsi sebagai penghantaran data ukuran arus daripada keluaran sambungan dari meter kilo watt jam (Kwj). Proses kawalan persuisan pula apabila pengguna menekan widget button dan penghantaran data akan dihantar pada NodeMCU dengan perantaraan rangkaian wifi. Kemudian NodeMCU akan memberi isyarat pada geganti untuk menukarkan penyentuh (or) yang bertindak sebagai suis kepada beban perkakas elektrik. Rajah 3.6 menunjukkan sambungan pendawaian litar.
Rajah 3.5: Gambarajah blok projek
41
Rajah 3.6: Gambarajah sambungan komponen (www.circuito.io) i.
Litar Pengatur Voltan Arus Terus A.T
Pengatur voltan penting bagi litar ini kerana ia berfungsi untuk menetapkan keluaran bekalan kuasa seperti mana yang dikehendaki. Di dalam litar ini pengatur voltan yang digunakan adalah sebanyak 5v dan 3.3v, ini kerana ia membekalkan bekalan voltan 5v yang stabil kepada komponen lain seperti sensor ACS712 dan Geganti (Relay). Voltan keluaran 3.3v pula adalah untuk bekalan kepada mikro pengawal NodeMCU. Voltan masukkan bagi pengatur voltan ini adalah 12V namun jika semakin besar voltan dibekalkan maka semakin cepat litar pengatur ini menjadi panas. Selain daripada itu, bagi mengelakkan terjadinya voltan balikkan, Diod digunakan untuk mengelakkan voltan balikkan yang besar pada bekalan yang boleh menyebabkan berlakunya kerosakan pada litar. Kapasitor bertindak sebagai bank atau simpanan pada voltan dan menukarkan arus ulang-alik kepada arus terus kepada bekalan keluaran seperti Rajah 3.7 yang menunjukkan litar skematik dan Rajah 3.8 menunjukkan binaan model litar lengkap yang terdapat dipasaran.
42
Rajah 3.7: Litar skematik pengatur voltan
Rajah 3.8: Gambarajah Komponen Litar Pengatur Voltan (www.mylelong.com) ii.
NodMCU
NodeMCU Wi-Fi adalah modul binaan cip Wi-Fi yang kosnya adalah sangat rendah yang boleh berfungsi bukan sahaja untuk menjadi pusat bahagian utama aplikasi tetapi juga sebagai offloading semua fungsi rangkaian Wi-Fi dari yang lain dengan pemproses data maklumat yang diterima seperti Rajah 3.9 menunjukkan binaan komponen NodeMCU. Dengan pra-diprogramkan dengan arahan, ESP8266 modul firmware tetapkan sehingga ia membolehkan peranti Arduino untuk disambung dengan Wi-Fi. Dalam pembangunan projek ini NodeMCU bertindak
43 sebagai sistem pengawal yang dimana sebelum itu arahan sistem yang dikehendaki akan dimuat naik menggunakan kabel Universal Serial Bus (USB) dengan menggunakan perisian Arduino IDE. Di dalam projek ini antara terminal digunakan untuk geganti adalah terminal digital iaitu D0 dan D1 dan untuk pengesan arus ACS 712 adalah terminal Analog A0.
Rajah 3.9 : Label Binaan Papan Node MCU Pinout ESP 8266 (ESP8266 Datasheet, tahun 2015)
iii.
Pengesan Rintangan Arus ACS 712
Pengesan rintangan arus ACS712-20A mempunyai pengesanan arus yang lebih tinggi ketepatan, garis lurus yang lebih baik, kurang kesan akibat suhu, voltan masukkan adalah 5V Arus Terus (AT) dan apabila arus semasa dikesan adalah 20A. Binaan komponen ini lebih ringkas dan mudah untuk memproses data untuk dihantar kepada mikro pengawal NodMMCU seperti dalam Rajah 3.10. Sambungan masukkan pada komponen ACS 712 disambung dari keluaran Meter Kilowatt Jam (KWJ) dan keluaran pada komponen ACS 712 disambung dari masukkan kabel hidup suis utama di kotak agihan seperti yang ditunjukan pada Rajah 3.11. Bacaan arus akan dipaparkan pada aplikasi Blynk di telefon pintar
44 pengguna dan dirumuskan dengan formula kiraan kos dan kuasa yang digunakan oleh beban atau perkakas elektrik
Rajah 3.10: Gambarajah litar skematik komponen ACS 712
Rajah 3.11: Gambarajah Sambungan Pengesan Arus ACS712 Kepada Beban Yang Diukur
45 iv.
Geganti Arus Ulang-Alik (AC Relay)
Sistem geganti arus ulang-alik berfungsi untuk membuat dan memecahkan garisan kuasa arus ulang-alik dengan menggunakan elektromagnetik geganti yang mempunyai gegelung untuk membuka dan menutup hubungan pensuisan mekanikal . Relay adalah sejenis suis, iaitu suis yang beroperasi daripada isyarat elektrik. Kebanyakan geganti menggunakan elektromagnet untuk mengubah suis atau relay. Terdapat dua jenis relay iaitu Normally Open (NO) dan Normally Close (NC). Dalam sistem kawalan projek ini menggunakan dua geganti dimana geganti 1 (relay 1) bertindak sebagai suis pilihan automatik atau manual dimana pilihan automatik adalah untuk mematikan dan menghidupkan bekalan elektrik beban lampu menggunakan aplikasi blynk yang mampu dikawal dengan jarak yang jauh. Jika pilahan manual maka kawalan suis beban lampu adalah menggunakan secara manual dengan menekan suis satu hala untuk menghidupkan beban lampu seperti ditunjukkan dalam Rajah 3.12.
Rajah 3.12: Gambarajah Sambungan Geganti Kepada Beban
46 c. Pembangunan Sistem Pengaturcaraan Program Pemilihan peralatan dan komponen yang akan digunakan dipilih dengan teliti setelah mendapat lakaran awal projek dengan litar skematik yang telah dipilih. Fungsi setiap peralatan dan kelengkapan yang akan digunakan tersebut perlu diketahui dengan lebih jelas supaya ia dapat disesuaikan dengan produk yang akan dibangunkan. Komponen yang dipilih perlu dikaji terlebih dahulu supaya kos dapat dijimatkan. Dalam fasa pembangunan ini pengkaji menekankan beberapa fasa antaranya: i.
Ujikaji ke atas reka bentuk sistem Pada peringkat ini, proses ujikaji dijalankan pada reka bentuk sistem. Proses ini dijalankan adalah bagi memastikan reka bentuk sistem ini beroperasi dan mencapai objektif yang telah ditetapkan dalam kajian ini. Bagi memudahkan kerja, penyambungan sementara dijalankan pada breadboard sebelum proses pematerian dilakukan. Jadual 3.1 menunjukkan proses ujikaji terhadap papan litar NodeMcu ESP 8266 dan kebolehfungsian geganti (relay). Proses ujikaji ini adalah bertujuan untuk mengetahui bagaimana kedua-dua papan litar ini berfungsi. Proses ujikaji ini hanya menggunakan pengaturcaraan yang asas dan hanya menggunakan Relay sebagai output. Jadual 3.1 : Pegujian geganti (relay) dan Nodemcu ESP 8266
Bil
Proses
Langkah Kerja Buka aplikasi Blynk pada
1
telefon pintar dan secara mengunakan gmail atau cipta akaun baru dan klik pada ‘New Project”
47 i.
Letakkan nama projek
yang ingin dilakukan pada Project Name. 2
ii.
Pilih choose device yang digunakan.
iii.
Pilih jenis connection type yang digunakan
iv.
Kemudian klik ‘Create Project’
3 i.
‘Auth dihantar
Token’
akan
pada
email
pengguna. ii.
Auth
token merupakan
address pengguna
untuk yang
projek boleh
digunakan lebih daripada seorang pengguna.
48 4
i.
‘Widget’ yang digunakan sesuai dengan jenis projek yang akan dijalankan kerana setiap ‘Widget’ mempunyai berlainan aturcara.
ii.
Pilih jenis input yang bersesuaian dengan jenis board. Dalam kajian ini pengkaji memilih pin digital dan masukkan pin D0 pada board.
iii.
Pastikan pin yang dimasukkan adalah bersesuaian dengan board yang digunakan kemudian klik ‘OK’ jika semua tetapan telah diubah.
49 i.
Setelah kembali ke dashboard, klik butang play dan klik pada ‘button widget’ dan lampu LED
5
warna hijau Relay menyala menandakan
akan
dan ini papan litar
NodeMcu ESP 8266 dan pengaturcaraan
sedia
untuk digunakan. #define BLYNK_PRINT Serial
#include <ESP8266WiFi.h> #include
i.
// You should get Auth Token in the Blynk App.
Di dalam pengaturcaraan ini apa yang penting adalah
header file
yang digunakan dan
juga
token yang telah
auth
diemail. Copy
// Go to the Project Settings (nut icon).
auth token tersebut kemudian paste
char auth[] = "YourAuthToken";
kan pada ruangan “char auth[] =”YourAuthToken”, pastikan
// Your WiFi credentials.
simbol “ ; “ dan juga “ { dan } “ tidak hilang dari pengaturcaraan
// Set to "" for open networks. char ssid[] = "iPhone";//nama wifi
kerana papan litar akan mengimbas kembali pengautrcaraan yang
char [] = "muhammad930429"; // void setup()
dibuat dan akan melakukan kerja mengikut pada arahan yang telah
{
ditulis pada pengautrcaraan. // Debug console Serial.begin(9600);
ii.
Masukkan ssid dan bagi wifi atau hotspot bagi untuk menghubungkan telefon pintar dan
Blynk.begin(auth, ssid, ); juga papan litar NodeMcu 8266.
} void loop() { Blynk.run(); }
ESP
50 iii.
Pemilihan perisian pengaturcaraan
Dalam membangunkan produk ini, pengaturcaraan merupakan proses kerja yang paling penting. Pengkaji perlu mengkaji perisian yang paling sesuai untuk digunakan untuk mengaturcara papan litar NodeMcu ESP 8266. Oleh itu, perisian pengaturcaraan yang dipilih adalah Arduino IDE 1.8.5 akan digunakan dalam membangunkan produk ini. Perisian ini adalah sesuai digunakan kerana pengkaji menggunakan papan litar jenis NodeMcu ESP 8266. Rajah 3.13 menunjukkan paparan perisisan Arduino IDE.
Rajah 3.13: Gambarajah Muat Turun Aplikasi Arduino IDE iv.
Pemilihan aplikasi telefon pintar Dalam pembangunan produk Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage ini, pengkaji perlu memilih aplikasi yang sesuai bagi menghubungkan telefon pintar ke sistem kawalan. Telefon pintar sedia ada kini mempunyai beberapa operasi sistem yang berbeza antaranya adalah Android dan juga iOS. Aplikasi yang digunakan adalah Blynk. Aplikasi ini boleh dimuat turun secara percuma di google playstore bagi Android dan Apps store bagi iOS. Pengkaji menggunakan aplikasi Blynk ini adalah kerana reka bentuk perisian Blynk ini yang menarik dan lebih mudah untuk diaturcara. Dalam kajian ini pengkaji menggunakan telefon jenis Android.
51 v.
Pembangunan kajian Pembangunan produk adalah bertujuan untuk menerangkan tentang langkahlangkah membangunkan produk Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage. Dalam pembangunan ini juga pengkaji menceritakan dengan lebih terperinci dalam langkah-langkah atau proses kerja yang perlu dilakukan. Dalam membangunkan produk ini terdapat dua bahagian penting iaitu proses pengaturcaraan dan juga proses gabungan antara dua peranti elektronik antaranya: a. Reka bentuk aplikasi Blynk Blynk merupakan satu platform bagi aplikasi OS Mobile (iOS dan Android) yang bertujuan untuk mengendalikan papan litar microcontroller yang lain melaluirangkaian tanpa wayar yang menggunakan jalur lebar sebagai penghantaran isyarat atau data.. Aplikasi ini boleh dilakukan mengikut kehendak pengguna itu sendiri dalam membuat grafik antara muka dalam projek yang akan dibangunkan dengan kaedah drag and drop widget. Dari platform aplikasi ini, pengkaji dapat mengawal produk yang akan dibangunkan dari jarak jauh dengan sambungan internet yang stabil. Cara untuk menggunakan aplikasi Blynk ini adalah seperti berikut: 1. Jadual 3.2 menunjukkan cara aplikasi Blynk ini di muat turun. Aplikasi yang sesuai ditentukan sendiri oleh pengkaji sebelum produk dibangunkan. Proses ini adalah proses terawal dalam pembagunan produk ini dan aplikasi ini sangat sesuai bagi semua jenis telefon pintar.
Jadual 3.2 : Kaedah Muat Turun Aplikasi Blynk Bil 1
Proses
Langkah Kerja i. Cari perisian aplikasi untuk android di playstore
52
ii. Muat turun aplikasi yang telah dipilih iii. Untuk permulaan Blynk memberi 600 energy untuk pembelajaranasas menggunakan widget iv. Untuk menggunakan widget yang banyak pengguna perlu membayar untuk penambahan energy kerana setiap widget mempunyai energy.
2. Jadual 3.3 menunjukkan proses permulaan menggunakan applikasi ini. Dalam proses ini terdapat dua cara iaitu dengan menggunakan facebook, atau email. Dalam pembangunan produk ini pengkaji menggunakan facebook sebagai proses sign up. Jadual 3.3 : Sign up new project Bil
Proses
Langkah Kerja
i. Terdapat beberapa cara untuk sign up aplikasi ini. ii. Pengkaji menggunakan facebook untuk proses sign up 1 iii. Selain dari menggunakan facebbok, pengguna juga boleh sign up dengan membuat akaun baru dengan klik pada create new .
53 i. Pop up seperti rajah berikut
akan muncul jika pendaftaran dibuat menggunakan 2
facebook. ii. Klik butang continue bagi proses sign up.
3. Jadual 3.4 menunjukkan proses permulaan kerja akan dilakukan pada aplikasi Blynk. Klik new project, dan pilih salah satu modul yang akan digunakan atau hardware bagi sambungan rangkaian internet. Jadual 3.4 : Kaedah Membangunkan Projek Sistem Pemantauan
Bil
1
Proses
Langkah Kerja
i.
Klik pada new project untuk memulakan proses kerja.
54 i. Dalam rajah berikut
pengkaji perlu memilih jenis hardware yang telah disediakan pada aplikasi Blynk ini. 2 ii. Pengkaji menggunakan NodeMCU kerana menggunakan hardware NodeMCU ESP8266 kemudian klik OK
i. Setelah pemilihan
hardware dilakukan, pilih jenis sambungan yang akan digunakan. 3
ii. Terdapat beberapa jenis sambungan yang disediakan. Dalam kajian ini pengkaji menggunakan sambungan wifi, kemudian klik OK.
55 i. Pastikan pilihan yang
dibuat adalah sama dengan papan litar yang digunakan. 4
ii. Rename projek yang dibangunkan. iii. Klik create project untuk proses seterusnya
4. Jadual 3.5 menunjukkan token pengesahan yang akan dihantar ke email. Jadual 3.5 : Auth token (token pengesahan) Bil
Proses
Langkah Kerja i. Rajah berikut
menunjukkan Auth token akan dihantar ke email 5
pengguna. ii. Klik OK untuk menghantar token pengesahan ke email.
56 5. Jadual 3.6 menunjukkan Auth token yang telah dihantar ke email pengguna. Jadual 3.6 : Auth Token Yang Diterima Email Pengguna Langkah
Antaramuka
Proses
i. Rajah berikut menunjukkan Auth token yang telah dihantar ke email.
6
ii. Auth token ini akan digunakan semasa proses pengaturcaraan.
6. Jadual 3.7 menunjukkan proses antaramuka yang akan dibuat dalam aplikasi Blynk yang digunakan. Jadual 3.7 : Proses Membangunkan Grafik Antaramuka Blynk Langkah
Antaramuka
Proses i. Rajah berikut menunjukkan
antaramuka papan litar Blynk. 7
ii. Tekan pada simbol ‘+’ untuk meletakkan widget.
57 iii. Pilih widget yang ingin
digunakan. Terdapat 8
pelbagai pilihan widget yang disediakan.
iv.
Kemudian drag and drop
widget yang ingin digunakan. 9 v.
Dalam produk ini pengkaji menggunakan widget Gauge untuk memaparkan kos
vi.
Tukarkan pin input mengikut pengaturcaraan program yang dimuat naik pada nodeMCU.
vii.
Untuk paparan kos virtual pin digunakan dan virtual
10
pin tidak disambung pada mana-mana terminal NodeMCu kerana hanya ditulis dalam arahan command di pengaturcaraan program sahaja.
Sebelum pengaturcaraan dimulakan, Blynk Libraries perlu dimuat turun ke dalam perisian Arduino IDE. Berikut adalah cara-cara untuk memuat turun Blynk libraries ke dalam perisian Arduini IDE. Jadual 3.8 menunjukkan langkah-langkah proses memuat turun Blynk libraries ke perisian Arduino IDE.
Jadual 3.8 : Langkah-Langkah Memuat Turun Blynk Libraries
58 Bil
Antaramuka Dan Proses
1
Langkah 1 : Buka perisian pengaturcaraan Arduino IDE
2
Langkah 2 : Pergi ke menu sketch dan pergi ke Include Library. Langkah 3 : Dalam include library klik manage libraries.
59
3
Langkah 4 : Pada ruang search yang ditunjukkan, taip Blynk seperti yang ditunjukkan dalam rajah diatas. Langkah 5 : Pastikan version yang dinyatakan adalah version yang terbaru kemudian klik install untuk memulakan proses muat turun.
4
60 Langkah 6 : Proses seterusnya adalah dengan menyemak semula proses muat turun samada Berjaya atau tidak. Buka persisian Arduino IDE kemudian pergi ke menu file seterusnya pergi ke menu example seperti dalam rajah berikut.
Langkah 7 : Dalam rajah yang ditunjukkan, proses muat turun perisian Blynk library telah berjaya dimuat turun ke dalam perisian Arduino IDE.
Seterusnya proses muat turun Board Manager perlu dilakukan. Papan litar rangkaian internet yang dipilih adalah ESP8266. Oleh itu, papan litar ini perlu dimuat turun ke dalam perisian Arduino IDE terlebih dahulu. Berikut adalah proses memuat turun Board Manager bagi ESP8266. Jadual 3.9 menunjukkan langkah-langkah untuk memuat turun ESP8266 Board Manager ke dalam perisian Arduin IDE.
Jadual 3.9 : Proses muat turun ESP8266 Board Manager Bil
1
Antaramuka
Proses
i.Buka perisian aturcara Arduino IDE
61 i.
Kemudian pergi ke Tools.
ii.
Di dalam tools cari Boards.
iii. 2
Setelah toolbars pada Boards dipilih, pada bahagian atas sekali akan kelihatan perkataan Boards Manager. Klik pada bahagian Board Manager tersebut
i.
Taip “ESP8266” pada
bahagian search. Setelah selesai 3
proses mencari, klik Install seperti rajah sebelah Boards telah tersedia.
i.
Rajah berikut menunjukkan proses muat turun Board Manager bagi ESP8266 telah dimuat
4
turun ke dalam perisian aturcara Arduino IDE. Setting Board adalah berdasarkan device hardware mikro pengawal.
62 vi.
Pembangunan sistem Setelah proses pengujian sistem dan litar NodeMcu ESP 8266 selesai dijalankan, pengabungan kesemua proses tersebut dijalankan bagi melengkapkan satu model sistem pemantauan dan kawalan penggunaan tenaga elektrik yang lengkap. Fasa ini adalah pengabungan antara aplikasi Blynk dan juga pengaturcaraan yang dibuat. Jadual 3.10 menunjukkan hasil gabungan antara pengaturcaraan dan juga aplikasi Blynk di dalam telefon pintar.
Jadual 3.10 : Pengabungan Pengaturcaraan Dan Aplikasi Blynk
Bil
Proses
Langkah Kerja
NodeMCU ESP8266 Pin Mapping
Sebelum membuat pengaturcaraan pengkaji perlu mengetahui pin mapping yang terdapat pada NodeMCU ESP 8266. Oleh kerana papan litar ini adalah bukan keluaran dari 1
Arduino jadi pin mapping
bagi NodeMCU ESP 8266 adalah berbeza dari papan litar microcontroller yang lain. Pin mapping ini adalah sangat penting kerana ia akan dijadikan sebagai rujukan semasa proses pengaturcaraan dilakukan.
63
Jadual 3.11 : Pembinaan Widget Sistem Pemantauan dan kawalan Bil
Proses Gauge Widget
Langkah Kerja i. Fungsi gauge widget dalam kajian ini adalah untuk membaca ‘energy’ iaitu dalam KWJ dan kos penggunaan dengan tenaga elektrik dalam sehari dan sebulan . ii. Sambungannya adalah : VCC (3.3v) GND (GND)
1
OUT (A0) iii. Apabila virtual pin
Pengaturcaraan bagi gauge widget #define BLYNK_DEBUG
digunakan,tiada sambungan pin perlu dilakukan pada NodeMCU ESP 8266
#define BLYNK_PRINT Serial kerana ia berfungsi
64 #include
#include <ESP8266WiFi.h>
sepenuhnya melalui pengatutrcaraan.
#include
#include <Ethernet.h> //ledwidget
iv. Sambungan yang perlu dilakukan adalah sensor ACS712 iaitu :
float energyCostpermonth = 0; // 30 day cost as present energy usage incl approx PF
+ pada 5v
- pada Gnd
float energyCostperday = 0; // per day
Com pada pin Tx (rujuk pada
unsigned int energyTariff = 2180; // https://www.tnb.com.my/residential/pricing-tariffs
Blynk.virtualWrite(V1, String(WH, 3)); Blynk.virtualWrite(V3, int(WH + 0.5)); // gauge energyCostpermonth = 24.0 * 30.0 * (WH / 1000.0)
* (energyTariff / 10000.0); //bulan Serial.print(" Approx cost per month: RM"); Serial.println(String(energyCostpermonth, 2)); Blynk.virtualWrite(V6, String(energyCostpermonth, 2));
energyCostperday = 24.0 * 1.0 * (WH / 1000.0) * (energyTariff / 10000.0); //bulan Serial.print(" Approx cost per day: RM"); Serial.println(String(energyCostperday, 2)); Blynk.virtualWrite(V9, String(energyCostperday, 2)); }
pin mapping)
65
Display value Widget
v. Fungsi display value widget dalam kajian ini adalah untuk membaca arus iaitu dalam unit Ampere (A) yang disambung pada pengesan ACS 712 dan digunakan untuk memaparkan kuasa dalam kilo watt jam (kwj) vi. Sambungannya adalah :
Pengaturcaraan bagi Display value widget 2 #define BLYNK_DEBUG #define BLYNK_PRINT Serial #include
#include <ESP8266WiFi.h> #include
#include <Ethernet.h> //ledwidget const int sensorIn = A0; unsigned int mVperAmp = 100; // 185 for 5A, 100 for 20A and 66 for 30A Module //asal 66 float ACSVoltage = 0; float VRMS = 0; float AmpsRMS = 0; float inputV = 238.0; // reading from DMM float mcuVoltage = 5.0; // MCU ADC maximum - voltage divider means we should use 5.0V reference not 3.2V float WH = 0;
void getACS712() { // for AC
VCC (3.3v)
GND (GND)
OUT (A0)
vii. Apabila virtual pin digunakan,tiada sambungan pin perlu dilakukan pada NodeMCU ESP8266 kerana ia berfungsi sepenuhnya melalui pengaturcaraan.
66 ACSVoltage = getVPP(); VRMS = (ACSVoltage/2.0) *0.707; VRMS = VRMS - (calibration / 10000.0);
//
calibtrate to zero with slider AmpsRMS = (VRMS * 1000)/mVperAmp; if((AmpsRMS > -0.015) && (AmpsRMS < 0.008)){ / remove low end chatter AmpsRMS = 0.0;
Blynk.virtualWrite(V0, String(AmpsRMS, 3)); Blynk.virtualWrite(V1, String(WH, 3));
float getVPP() { float result; int readValue; int maxValue = 0; int minValue = 1024; uint32_t start_time = millis(); while((millis()-start_time) < 950) //read every 0.95 Sec
{ readValue = analogRead(sensorIn); if (readValue > maxValue)
{ maxValue = readValue;
} if (readValue < minValue) { minValue = readValue;
} } result = ((maxValue - minValue) * mcuVoltage) / 1024.0; return result; }
67 Slider widget
viii.
Apabila virtual pin digunakan,tiada sambungan pin perlu dilakukan pada NodeMCU ESP8266 kerana ia berfungsi sepenuhnya melalui pengaturcaraan.
ix.
Slider Calibration berfungsi untuk mendapat
Pengaturcaraan bagi slider widget
nilai dengan tepat.
unsigned int calibration = 62; // V2 slider calibrates
x.Slider voltage untuk menetapkan voltan
this
mengikut standard
3 unsigned int pF = 95;
// Power Factor default
90
voltage domestic. xi.
ialah berungsi sebagai kecekapan alatan elektrik
VRMS = VRMS - (calibration / 10000.0); //
menggunakan kuasa
calibtrate to zero with slider
elektrik. fator kuasa yang diterima pakai adalah
/ V0 AC IRMS display / V1 WH display BLYNK_WRITE(V2) { // calibration slider 50 to 70 calibration = param.asInt();
} // V3 WH gauge BLYNK_WRITE(V4) { // set supply voltage slider 70 to 260 inputV = param.asInt(); }
Slider Power Factor
kurang dari 0.85. xii.
Slider Energyy Tariff berfungsi sebagai kos dalam 1 unit penggunaan. Dalam sistem ini tariff mengikut standard di Negara ini iaitu Rm0.218 untuk penggunaan 100KWJ yang pertama.
68
// V6 Cost gauge BLYNK_WRITE(V7) { // PF slider 60 to 100 i.e 0.60 to 1.00, default 95 pF = param.asInt();
} BLYNK_WRITE(V8) { // Energy tariff slider 2000 to 6000, default 2180 (MAS RM 0.218 / KWH) energyTariff = param.asInt();
}
Notification Widget
i.
Fungsi notification widget adalah untuk memberi maklumat jika aplikasi Blynk adalah offline.
ii. 4
Tiada sambungan atau pengaturcaraan perlu dilakukan
kerana bentuk notifikasi tersebut dihantar berdasarkan Auth Token yang diemailkan dan dimasukkan ke dalam aturcara.
69 Button Widget
5
iii.
Bagi Lampu 1 button ,penggunaanya adalah untuk menghidupkan dan mematikan lampu secara automatik dengan jarak jauh.
iv.
Pengaturcaraan bagi button widget #define BLYNK_PRINT Serial #include <ESP8266WiFi.h> #include
Bagi ‘AUTO SWITCH’ relay adalah untuk mengawal suis lampu jika
‘MANUAL’, suis dihidupkan secara
/ You should get Auth Token in the Blynk App.
/ Go to the Project Settings (nut icon). char auth[] = "YourAuthToken";
manual di kotak suis dan jika ‘AUTO’ lampu
/ Your WiFi credentials. / Set to "" for open networks. char ssid[] = "ssid"; char [] = "s"; void setup() { / Debug console Serial.begin(9600);
Blynk.begin(auth, ssid, ); } void loop() { Blynk.run(); }
boleh dihidupkan di telefon pintar.
70 Gabungan ke semua widget Setelah
kesemua widget
yang
ingin
digunakan
telah
selesai
diaturcara
dan disambungkan pin 6
pada
pada
NodeMCU
ESP8266 kesemua widget tersebut disatukan
bagi
menjadikan
reka
bentuk
satu
sistem kawalan
yang lengkap.
Pergabungan kesemua pengaturcaraan: #define CLOUD // comment out for local server
BlynkTimer timer; char auth[]
= "5e12c578e27d42db9980236e4d843d12";
char ssid[] = "AndroidAP"; char [] = "mrkh3391"; char server[] = "blynk-cloud.com"; // ip or domain char myhostname[] = "ACS712-5A-20A-30A"; // for OTA and router identification const int sensorIn = A0; unsigned int mVperAmp = 100; // 185 for 5A, 100 for 20A and 66 for 30A Module //asal 66 float ACSVoltage = 0; float VRMS = 0; float AmpsRMS = 0; float inputV = 238.0; // reading from DMM float mcuVoltage = 5.0; // MCU ADC maximum - voltage divider means we should use 5.0V reference not 3.2V float WH = 0; unsigned int calibration = 62; // V2 slider calibrates this unsigned int pF = 95; // Power Factor default 90 float energyCostpermonth = 0; // 30 day cost as present energy usage incl approx PF float energyCostperday = 0; // per day unsigned int energyTariff = 2180; // https://www.tnb.com.my/residential/pricing-tariffs void getACS712() { // for AC ACSVoltage = getVPP(); VRMS = (ACSVoltage/2.0) *0.707;
71 VRMS = VRMS - (calibration / 10000.0); // calibtrate to zero with slider AmpsRMS = (VRMS * 1000)/mVperAmp; if((AmpsRMS > -0.015) && (AmpsRMS < 0.008)){ // remove low end chatter AmpsRMS = 0.0; } Serial.print(String(AmpsRMS, 3)); Serial.print(" Amps RMS"); Serial.print("\tPower: "); WH = (inputV * AmpsRMS) * (pF / 100.0); Serial.print(String(WH, 3)); Serial.print(" WH"); Blynk.virtualWrite(V0, String(AmpsRMS, 3)); Blynk.virtualWrite(V1, String(WH, 3)); Blynk.virtualWrite(V3, int(WH + 0.5)); // gauge energyCostpermonth = 24.0 * 30.0 * (WH / 1000.0) * (energyTariff / 10000.0); //bulan Serial.print(" Approx cost per month: RM"); Serial.println(String(energyCostpermonth, 2)); Blynk.virtualWrite(V6, String(energyCostpermonth, 2)); energyCostperday = 24.0 * 1.0 * (WH / 1000.0) * (energyTariff / 10000.0); //bulan Serial.print(" Approx cost per day: RM"); Serial.println(String(energyCostperday, 2)); Blynk.virtualWrite(V9, String(energyCostperday, 2)); } float getVPP() { float result; int readValue; int maxValue = 0; int minValue = 1024; uint32_t start_time = millis(); while((millis()-start_time) < 950) //read every 0.95 Sec { readValue = analogRead(sensorIn); if (readValue > maxValue) { maxValue = readValue; } if (readValue < minValue) { minValue = readValue; } } result = ((maxValue - minValue) * mcuVoltage) / 1024.0; return result; } / V0 AC IRMS display / V1 WH display BLYNK_WRITE(V2) { // calibration slider 50 to 70 calibration = param.asInt(); } // V3 WH gauge
72 BLYNK_WRITE(V4) { // set supply voltage slider 70 to 260 inputV = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V5) { // set 5, 20 or 30A ACS712 with menu switch (param.asInt()) { case 1: { // 30A mVperAmp = 66; break; } case 2: { // 20A mVperAmp = 100; break; } case 3: { // 5A mVperAmp = 185; break; } default: { // 30A mVperAmp = 66; } // V6 Cost gauge BLYNK_WRITE(V7) { // PF slider 60 to 100 i.e 0.60 to 1.00, default 95 pF = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V8) { // Energy tariff slider 2000 to 6000, default 2180 (MAS RM 0.218 / KWH) energyTariff = param.asInt(); } const int btnPin = 16 and 5; //ledwidget WidgetLED led1(V11); WidgetLED led2(V10); boolean btnState = false; void buttonLedWidget() { // Read button boolean isPressed = (digitalRead(16) == LOW); / If state has changed... if (isPressed != btnState) { if (isPressed) { led1.on(); } else { led1.off(); } btnState = isPressed; } { // Read button boolean isPressed = (digitalRead(5) == LOW);
73 / If state has changed... if (isPressed != btnState) { if (isPressed) { led2.on(); } else { led2.off(); } btnState = isPressed; } \ void setup() { WiFi.hostname(myhostname); Serial.begin(115200); Serial.println("\n Rebooted"); WiFi.mode(WIFI_STA); #ifdef CLOUD Blynk.begin(auth, ssid, ); #else Blynk.begin(auth, ssid, , server); #endif while (Blynk.connect() == false) {} ArduinoOTA.setHostname(myhostname); ArduinoOTA.begin(); pinMode(16 , INPUT_PULLUP); //ledwidget pinMode(5 , INPUT_PULLUP); //ledwidget timer.setInterval(2000L, getACS712); // get data every 2s timer.setInterval(500L, buttonLedWidget); //ledwidget
} BLYNK_CONNECTED(){ Blynk.syncAll(); } void loop() { Blynk.run(); ArduinoOTA.handle(); timer.run(); }
3.2.3 Perlaksanaan Perlaksanaan adalah proses yang berdasarkan ojektif dan reka bentuk model yang dibangunkan dimana fasa ini memfokuskan untuk menguji keberkesanan serta masalahmasalah yang mungkin berlaku dalam fasa reka bentuk. Fasa pelaksanaan ini
74 adalah bertujuan untuk menunjukkan langkah-langkah untuk membangunkan Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Data Storage. .Rajah 3.9 di bawah menunjukan carta alir bagi pembangunan reka bentuk.
3.14: Gambarajah Carta Alir Reka Bentuk a. Pemilihan Bahan Merujuk jadual 3.12 di bawah, jadual tersebut merupakan pemilihan bagi senarai bahan-bahan elektronik, papan microcontroller, perisian telefon bimbit, dan juga perisian pengaturcaraan yang digunakan. Kos bahan-bahan yang digunakan adalah mengikut pada kemampuan sesebuah papan
75 microcontroller dan juga komponen elektronik yang bersesuaian dengan kajian yang dijalankan. Jadual 3.12 : Senarai Bahan Yang Digunakan Untuk Membangunkan Produk Komponen Power Supply Module
PCB Board
NodeMcu ESP 8266
Relay
ACS712
Female Header Pin
Jumper wire
Adapter 12 Vdc
76
b. Pemasangan Litar dan Model Model Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar ini menggunakan satu unit lampu, dua unit soket alur keluar, satu set kotak agihan dan meter Kwj. Penggunaan lampu bagi kajian ini adalah sebagai simulasi padasemua perkakas elektrik yang mampu dikawal menggunakan teknologi Internet of Things (IoT). Jadual 3.13 menunjukkan proses pemasangan dan pendawaian model Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar. Jadual 3.13 : Proses Pemasangan Dan Pendawaian Bil
Proses
Langkah Kerja i. Membuat rangka penyokong untuk papan kayu prototaip dengan menggunakan bahan
1
besi. ii. Kerja kimpalan dilakukan bagi memastikan rangka yang dibina kukuh..
i. 2
Bagi proses kekemasan, besi yang telah siap dikimpal akan dicat untuk menampakan
lebih kemas dan material tahan lama.
77
i.
Pemasangan pendawaian meter Kwj mestilah perlu memastikan
3
sambungan betul untuk memastikan putaran meter tidak terbalik.
i.
Kerja-kerja pendawaian dilakukan dengan berpandukan lakaran
4
litar skematik pendawaian bagi mengelakkan salah penyambungan. i.
Sebelum kerja-kerja
mematri dilakukan, 5
komponen dan sambungan perlu dicuba dahulu pada papan litar.
i.
Pematrian female header
pin di PCB Board bagi menampakkan 6
kekemasan dan memudahkan peroses penyambungan litar.
78
i.
Untuk memastikan pemasangan litar kukuh pada PCB Board, hot
7
glue gam di sekeliling komponen litar dilakukan. i.
Hasil kerja-kerja kekemasan litar
8
dilakukan ke atas PCB Board
i.
Pendawaian dilakukan
pada pendawaian beban 9
kepada komponen geganti (relay) dan pengesan arus ACS72
i.
Model Sistem
Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar 10
Menggunakan Cloud data Storage telah siap dibangunkan.
79
3.2.4 Pengujian Ujian menjadi lebih dan lebih penting untuk memastikan kebolehfungsian operasi, dan ia tidak memerlukan pengetahuan dalam pengekodan, konfigurasi perkakasan atau reka bentuk. Pengkaji telah menunjukkan cara operasi Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Data Storage dan membuat beberapa jenis pengujian antaranya ialah: a. Pengujian perkakas Pada peringkat pengujian perkakasan, ia boleh dijalankan secara pengujian awal sebelum membuat pemasangan komponen pada litar. Perisian yang dicadangkan adalah seperti di laman web (www.circuito.io) dimana lebih mudah digunakan untuk pengujian awal di papan litar. Hal ini penting untuk dilaksanakan kerana dari pengujian yang dijalankan pengkaji dapat memastikan litar yang dibangunkan dapat berfungsi dengan sempurna. b. Pengujian keseluruhan Seterusnya, pada pengujian keseluruhan pula, pengujian ini dilakukan secara keseluruhan apabila kerangka utama dan perkakasan digabungkan. Langkah pengujian tertumpu kepada operasi keseluruhan produk. Pengujian ini dilakukan bagi memastikan produk ini dapat berfungsi dengan baik seperti yang telah dinyatakan pada objektif projek.
3.2.5 Fasa Penilaian
80
Fasa penilaian ini akan dilakukan melalui pengesahan pakar yang akan menilai operasi produk secara keseluruhan dan memastikan sama ada produk yang akan dibangunkan dapat berfungsi dengan baik dan memenuhi objektif yang telah dinyatakan. membuat pengesahan pakar sebanyak 2 orang tenaga pengajar dan 1 orang juruteknik Makmal Pendawaian Elektrik di Fakulti Pendidikan Teknikal dan Vokasional di Universiti Tun Hussein Onn. Komen dari pakar tersebut akan dianalisis di dalam bab 4. Seterusnya, hasil daripada penilaian pakar tersebut akan didokumentasikan dan dibuat penganalisaan bagi tujuan penambahbaikan. Fasa ini juga menentukan keselamatan dan jangka hayat produk yang akan dibangunkan. Pemeriksaaan berkala terhadap komponen pada litar dan setiap penyambungan dan perkakasan perlu dijalankan bagi memastikan produk tersebut berada dalam keadaan yang baik. Jika terdapat sebarang masalah pada proses pemeriksaan, proses penyenggaraan akan dilakukan dengan segera. 3.3
Kos Peralatan
Dalam membangunkan sesuatu produk seperti sistem kawalan peralatan elektrik dan pemantauan penggunaan tenaga elektrik di rumah ini, memerlukan pelaburan yang baik serta penggunaan teknologi terkini bagi mencapai peningkatan pengguna tenaga secara efisien. Oleh demikian, pengkaji telah menyenaraikan alatan berserta dengan harga yang bakal digunakan untuk mencapai produk yang berkualiti seperti Jadual 3.14 di bawah. Jadual 3.14 : Anggaran Kos Peralatan dan Pemasangan Bil
Komponen
Unit
Harga (Rm)
1
NodeMcu ESP 8266
1
37.00
2
Relay 5v
2
16.00
3
Jumper Wire
2
7.00
4
ACS712
1
19.00
81 5
Female Header Pin
1
4.00
6
PCB Board
1
2.00
7
Power Supply Module 3.3v and 5v
1
5,00
8
USB data Cable
1
8.00
Jumlah
3.4
Rm 98.00
Jangkaan Dapatan Kajian
Berdasarkan persoalan kajian yang dibangunkan, terdapat beberapa dapatan yang dijangka. Produk bagi tujuan pengurusan tenaga dan keselamatan bercirikan revolusi industri 4.0 dapat dibangunkan. Produk yang dibangunkan dapat mengawal penggunaan tenaga peralatan elektrik di rumah melalui aplikasi telefon pintar dengan menggunakan rangkaian jalur lebar dan tanpa wayar (wireless). Dari aspek pengurusan tenaga dapat dibangunkan melalui kaedah pemantauan penggunaan tenaga elektrik dimana pengguna boleh mengetahui berapa banyak penggunaan tenaga elektrik yang digunakan sekaligus dapat membuat perancangan penggunaan tenaga elektrik dan pembangunan produk ini Melihat kepada aspek keselamatan pula pembangunan projek ini menggunakan penyambungan wireless sensor network iaitu tanpa menggunakan banyak kabel dan ciri keselamatan cloud data yang terjamin dengan menggunakan Auth token yang dihantar kepada e-mail pribadi. Jangkaan seterusnya, produk yang dibangunkan dapat mengurangkan penggunaan tenaga dan dapat menjimatkan kos elektrik di rumah di mana banyak memberi kebaikan pada pengguna-pengguna tenaga elektrik domestik. Melalui pemantauan tenaga elektrik, pengguna dapat mengesan jika berlaku lebihan atau pembaziran dalam penggunaan tenaga elektrik. Melalui hasil data maklumat pemantauan penggunaan tenaga elektrik, pengguna dapat membuat langkah penyelesaian atau plan awal untuk penjimatan penggunaan tenaga elektrik.
82 Jangkaan terakhir ialah dapat memberikan sumbangan kepada industri dalam membantu mengurangkan kos bil elektrik yang terpaksa ditanggung oleh syarikat sekaligus mengurangkan risiko syarikat. Dengan pembangunan produk ini memudahkan pekerja bahagian teknikal di bangunan untuk menghidupkan sistem bekalan elektrik di setiap ruang di dalam bangunan. Pengguna domestik pula akan menikmati kelebihan memantau penggunaan harian tenaga elektrik yang digunakan dirumah mereka. Kawalan penggunaan dapat dikawal dengan jarak yang jauh disamping dapat menjimatkan masa. Pembangunan projek ini boleh diperluas dengan kaedah sistem Internet of Things (IoT) menjadikan sebuah rumah sepenuhnya menggunakan Home Automation System selaras dengan era kemajuan global revolusi industri 4.0. 3.5
Rumusan
Secara keseluruhannya, reka bentuk projek yang dibangunkan perlu memiliki ciri-ciri yang telah diterangkan dan mengikut aspek yang betul. Hal ini bertujuan untuk memastikan produk yang dibina berfungsi dengan baik dan efisien. Pengkaji juga perlu memikirkan dari segi kos, masa serta kebolehfungsian produk ini untuk memastikan produk yang dicipta ini berjaya mengikut masa yang telah ditetapkan. Selain itu, dalam bab metodologi ini banyak menerangkan kaedah - kaedah yang dijalankan bermulanya dari permulaan sehingga kepenamat. Banyak fasa yang perlu dilalui oleh pengkaji untuk menjayakan pembangunan prototaip ini. Metodologi ini juga merupakan panduan dan landasan untuk pengkaji menghasilkan propotaip dengan membantu pengkaji mencapai objektif yang telah ditetapkan.
83
83
BAB 4
ANALISIS KEJURUTERAAN
4.1
Pengenalan
Bab ini membincangkan mengenai hasil analisis kejuruteraan yang telah dibuat oleh pengkaji terhadap produk yang telah dibangunkan. Terdapat beberapa aspek penting dalam proses pembangunan produk memaparkan nilai kos penggunaan elektrik dan mengawal sistem pensuisan perkakas elektrik dengan jarak yang jauh dalam satu masa. Seterusnya, penumpuan analisis ini juga menjurus kepada analisis tentang kemampuan pelbagai jenis rangkaian. Hal ini kerana keseluruhan sistem ini beroperasi menggunakan hubungan rangkaian seperti wifi, hotspot dan broadband. 4.2
Analisis Litar
Analisis peringkat ini amat penting bagi mengelakkan kerosakan komponen litar lain dan sebarang keadaan tidak normal menyebabkan NodeMCU ESP 8266, pengesan arus ACS712 dan geganti tidak dapat berfungsi dengan baik. Selain itu, proses ini perlu mengambil ciri-ciri keselamatan agar produk yang dibangunkan mesra pengguna dan selamat. 4.2.1 Litar Pengatur Voltan Pengatur voltan penting bagi litar ini berfungsi untuk menetapkan keluaran bekalan kuasa seperti mana yang dikehendaki. Di dalam litar ini pengatur voltan yang digunakan adalah sebanyak 5v, ianya membekalkan bekalan voltan 3.3v yang stabil kepada komponen mikro pengawal iaitu NodeMCU ESP8266 untuk mengaktifkannya
84 dan kepada komponen lain iaitu pengesan arus ACS712 dan geganti (relay). Voltan masukkan bagi pengatur voltan ini adalah 12V Arus Terus (A.T) namun jika semakin besar voltan dibekalkan maka semakin cepat litar pengatur ini menjadi panas. Analisis terhadap voltan amat penting kerana jika kurangnya nilai voltan keluaran maka NodeMCU tidak dapat berfungsi dengan stabil dan bacaan arus daripada pengesan arus ACS712 tidak stabil dan tepat. Voltan keluaran pengatur voltan juga memainkan peranan terhadap geganti yang boleh menyebabkan penyentuh (or) tidak bergerak kearah Normally Open (NO) walaupun isyarat telah dihantar oleh NodeMCU. Rajah 4.1 menunjukkan gambarajah skematik litar pengatur voltan dan Jadual 4.1 menunjukkan proses pengujian voltan masukan dan keluaran.
Rajah 4.1: Litar Skematik bekalan kuasa Jadual 4.1: Pengujian Ukuran Voltan Masukan dan Keluaran Pengatur Voltan Pin Voltan keluaran (Vout)
Bacaan Meter Pelbagai (VDC)
Bacaan ukuran:
3.31 V
Keadaan
i.
Nilai voltan normal.
ii.
NodMCU
berfungsi dan
85 3.3 v
Bacaan Standard: 3.30 V
penghantaran isyarat dengan baik
i.
Nilai voltan normal.
ii.
Komponen
Bacaan ukuran: 4.95 V Bacaan Standard:
geganti (relay)
5v
dan sensor ACS712
5V
berfungsi dan penghantaran isyarat dengan baik Pin Voltan Masukkan (Vout)
Bacaan Meter Pelbagai (VDC)
Keadaan
i.
Nilai voltan normal.
ii.
Kipas VDC
Bacaan ukuran: 12.25 V Bacaan Standard: 12v
berfungsi dengan baik.
12 V
Hasil analisis yang telah dilakukan pada litar pengaturan voltan, voltan ukuran menggunakan meter pelbagai menunjukkan keluaran dan masukkan voltan adalah normal dan litar berfungsi dengan baik. Sebarang pengurangan nilai voltan boleh menyebabkan sistem operasi keseluruhan tidak dapat berfungsi dan analisis ini dilakukan bertujuan untuk menjaga komponen dari litar pintas atau rosak terutama NodeMCU yang lebih sensitif.
86 4.3
Analisis Perisian Pengaturcaraan Program
Bagi projek ini, perisian yang digunakan adalah perisian Arduino IDE. Bagi menghasilkan arahan (command) ditulis menggunakan perisian Arduino IDE dan rujukan arahan bagi sesuatu fungsi merujuk pada laman sesawang Blynk Community. Simulasi dijalankan menggunakan perisian Arduino IDE di mana litar NodeMCU akan disambungkan pada port komputer riba menggunakan kabel Universal Serial Port (USB). Fungsi litar dan simulasi dibuat bersama dengan pengaturcaraan yang dibentuk. Supaya alat pengesan arus ACS712 dan Geganti dapat menerima arahan yang betul serta memaparkan hasil yang betul. Selepas pembangunan sistem telah siap, proses (kegunaan untuk periksa kesalahan command) dan (kegunaan untuk memuat turun data kepada mikro pengawal NodeMCU). Jadual 4.2 menunjukkan proses pengujian perisian program.
Jadual 4.2: Pengujian Pengaturcaraan Program Dalam Arduino IDE Jenis Pengujian
Pengujian compling sketch
Langkah kerja
i.
Klik pada compile di Tool bar atas.
ii.
Done compling sketch menunjukkan sketch program tiada error atau masalah dan bersedia untuk di .
87
Pengujian ing pada NodeMCU
i.
Klik pada di Tool bar atas.
ii.
Done ing menunjukkan sketch program tiada error atau masalah dan bersedia untuk di hubung dengan aplikasi Blynk.
88 Output data connection complete Blynk Run
i.
Result output
menunjukkan perisian program dan Blynk berjaya disambungkan.
i. Output data connection complete Blynk Run
Hidupkan semua bekalan pada litar kawalan dan sensor.
ii.
Output data yang
dikeluarkan berdasarkan ukuran data dari sensor.
iii.
Data ini disimpan
melalui serial monitor.
4.4
Analisis Perisian Blynk
Blynk adalah platform menggunakan aplikasi Android untuk mengawal Sistem Pemantauan Penggunaan Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage dan lebih dikenali dengan penggunaan internet. Dalam aplikasi sistem ini mempunyai paparan digital di mana ianya boleh memaparkan kos penggunaan tenaga elektrik mengikut hari serta bulanan, penggunaan kuasa dalam Watt Jam (Wj), dan button widget untuk menghidupkan dan mematikan beban lampu dengan jarak jauh menggunakan telefon
89 pintar. Kawalan dan paparan data maklumat bergantung kepada aplikasi objektif kajian pembangunan produk dan sistem pengaturcaraan di dalam perisian Arduino IDE. Analisis ini penting bagi menetapkan atau membina projek mudah dikendalikan oleh pengguna dan keolehfungsian setiap widget yang digunakan dalam Blynk. 4.4.1 Kebolehfungsian Pemantauan Penggunaan Tenaga Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan tiga jenis bahan perkakas elektrik yang berbeza iaitu lampu filament, adapter pengecas telefon dan kipas angin. Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage berkeupayaan mengukur arus, kuasa tenaga digunakan , kos penggunaan dalam sehari dan kos penggunaan dalam sebulan. Jadual 4.3 menunjukkan hasil analisis pemantauan penggunaan tenaga elektrik bagi tiga jenis beban. Jadual 4.3: Pengujian Paparan Pemantauan Tenaga Elektrik Jenis Perkakas Elektrik Lampu filamen
Bacaan Arus, kuasa dan Kos (sehari) Bacaan Paparan
Nilai Kiraan 24 jam *
(40WH/1000) * 0.218 sen = 0.214 sen
Bacaan Arus, kuasa dan Kos (sebulan)
Bacaan Paparan
Nilai Kiraan 24 jam *30 hari*
(40.WH/1000) * 0.218 sen = Rm 6.42
Pengecas telefon
24 jam * (32 WH/1000) *
24 jam * 30 hari * (32WH/1000) *
0.218 sen = 0.17
0.218 sen =
sen
Rm 5.02
90 Kipas 24
jam
*
(60
WH/1000) * 0.218
Keseluruhan Perkakas dihidupkan
24 jam * 30 hari * (60WH/1000) * 0.218 sen =
sen = 0.31 sen
Rm 9.41
24 jam
24 jam * 30 hari* (135WH/1000) *
* (135
WH/1000) * 0.218 sen = 0.71 sen
0.218 sen = Rm 21.19
4.4.2 Kebolehfungsian Kawalan Bekalan Perkakas Elektrik Proses analisis ini adalah menguji kebolehfungsian mengawal sistem pensuisan perkakas elektrik dengan jarak yang jauh dengan menggunakan rangkaian hotspot. Dalam pembangunan litar bagi projek ini pengkaji menggunakan dua unit geganti di mana geganti 1 (relay 1) berfungsi sebagai pilihan kaedah menghidupkan beban lampu. Jika keadaan Manual, maka suis satu hala digunakan secara manual untuk menghidupkan dan mematikan bekalan beban. Sekiranya pilihan kepada Auto, maka sistem beroperasi menggunakan menggunakan perisian Blynk di telefon pintar pengguna sahaja. Mematikan dan menghidupkan bekalan beban lampu pengguna perlu menekan widget L1 sebagai geganti 2 (relay 2) untuk menghidupkan dan mematikan lampu dengan jarak jauh. Jadual 4.4 di bawah menunjukkan pengujian kebolehfungsian kawalan beban lampu.
91 Jadual 4.4: Pengujian Kebolehfungsian Kawalan Beban Lampu Keadaan Widget
Suis 1 Hala
Keadaan Geganti (relay)
OFF
Relay 1 : Normally
Lampu Tidak menyala
Closed (NC) Relay 2 : Normally Closed (NC) ON
Menyala
Tidak Menyala OFF Relay 1 : Normally
Open (NO) ON
Relay 2 : Normally
Tidak Menyala
Closed (NC)
OFF
Menyala
Relay 1 : Normally Open (NO) Relay 2 : Normally Open (NO) Menyala ON
92 4.5
Analisis Teknikal
Analisis teknikal yang telah dijalankan ialah pengujian berkaitan kekuatan gelombang isyarat yang dihantar melalui pelbagai jenis rangkaian dan tempoh masa penghantaran dan penerimaan data serta tindak balas operasi mengikut aspek jarak dan jenis rangkaian. 4.5.1 Jarak Penghantaran dan Penerimaan Data Pengujian jarak kebolehfungsian sistem pemantauan dan kawalan ini menggunakan tiga jenis rangkaian iaitu wifi, broadband dan hotspot. Penggunaan rangkaian wifi, nama wifi dan kata laluan () perlu dimasukkan dalam pengaturcaraan program. Modem wifi akan bertindak sebagai router yang disambung secara wireless pada mikro pengawal NodeMCU ESP8266 dan sebagai pengantaraan penghantaran data antara NodeMCU dan perisisan aplikasi Blynk. Pengujian broadband pengkaji menggunakan data internet telefon yang lain untuk rangkaian antara NodeMCU ESP8266 selain daripada telefon yang digunakan untuk kajian penggunaan aplikasi Blynk. Kedua- dua sistem ini menggunakan kaedah sistem topologi bintang. Pengujian rangkaian jenis hotspot pula, nama dan kata laluan () data internet telefon yang digunakan untuk paparan dan kawalan Blynk itu sendiri. Sistem ini berfungsi menggunakan topologi mesh di mana tidak menggunakan router. Jadual 4.5 di bawah menunjukkan kajian jarak dengan mengikut jenis rangkaian. Jadual 4.5: Jarak Pemantauan Tenaga Elektrik Dan Kawalan Beban Lampu Jenis Rangkaian
Jarak Yang Dicapai ( Kotak Kawalan
Jarak Yang Dicapai ( Kotak Kawalan
NodeMCU dengan Router)
NodeMCU dengan Telefon
Capaian sambungan
Pintar)
Wifi
< 100 meter
>100 meter
Luas
Broadband
< 100 meter
>100 meter
Luas
Hotspot
< 50 meter
<100 meter
Terhad
93 4.5.2 Tempoh Penghantaran dan Penerimaan Data Pengkaji menentukan kestabilan isyarat dengan mengukur dengan jarak antara telefon pintar perisisan aplikasi Blynk dengan sistem mikro pengawal NodeMCU ESP8266. Pengujian ini adalah menggunakan jenis rangkaian hotspot. Jadual 4.6 di bawah menunjukkan kekuatan penghantaran isyarat dan sela masa sistem bertindak balas apabila aplikasi Blynk digunakan dengan dihubungkaitkan dengan jarak. Jadual 4.6: Tempoh Kawalan Beban Lampu
4.6
Jarak (pengguna)
Isyarat Penghantar
Sela Masa
10m
Stabil
1s
30m
Stabil
1s
50m
Stabil
2s
70m
Tidak stabil
5s
90m
Tidak ada isyarat
-
100m
Tidak ada isyarat
-
Analisis Pakar
Pada bahagian ini, terdapat beberapa maklum balas yang telah diberikan oleh tiga orang pakar ketika membuat penilaian terhadap keseluruhan produk yang telah dibangunkan. Analisis ini juga dikenali sebagai fasa penilaian kerana pakar akan menilai dahulu sejauh mana keberkesanan produk yang telah dibangunkan. Dalam analisis ini, pengkaji melakukan analisis berdasarkan maklum balas yang diterima dan disahkan oleh pakar berdasarkan borang pengesahan pakar serta borang soal selidik. Di dalam soal selidik terbahagi kepada tiga (3) bahagian, iaitu: i.
Bahagian A: Aspek kesesuaian produk Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage.
ii.
Bahagian B: Aspek reka bentuk produk Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage.
94 iii.
Bahagian C: Aspek kebolehfungsian Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage
4.6.1 Analisis Pakar Bagi Kesesuaian Produk Jadual 4.7 dan Rajah 4.2 menunjukkan hasil dapatan daripada penilaian pengesahan pakar pada Bahagian A bagi menilai tahap produk Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage. Pengkaji telah melakukan analisis berdasarkan jawapan yang telah diberikan oleh pakar dalam borang pengesahan pakar tersebut. Jadual 4.7: Jadual Analisis Kesesuaian Produk BIL.
ITEM
Ya
Tidak
Bil
%
1.
Produk yang dibangunkan bersesuaian
3
100
2.
Produk memenuhi keperluan pengguna
3
100
3.
Produk stabil untuk pemantauan tenaga elektrik dan kawalan
3
100
4.
Produk yang ringkas dan mesra pengguna
3
100
Rajah 4.2 Graf analisis kesesuaian produk
Bil
%
95 Hasil daripada analisis yang dilakukan, pengkaji mendapati bahawa semua daripada empat soalan yang dikemukan tentang kesesuaian produk iaitu semua soalan mendapat nilai peratus sebanyak 100% menjawab Ya manakala oleh pakar. Hal ini menunjukkan pakar berpendapat produk ini sesuai untuk keperluan pengguna dan mesra pengguna. Terdapat satu cadangan daripada pakar pada ruang komen di soalan nombor 4 iaitu produk ringkas dan mesra pengguna. Cadangan pakar adalah menambah bilangan geganti bagi mengawal perkakas soket alir keluar terutamanya bagi penggunaan streka baju yang sangat merbahaya jika pengguna terlupa untuk mematikan suisnya ketika meninggalkan kediaman mereka. 4.6.2 Analisis Pakar Bagi Reka Bentuk Produk Pada bahagian B dalam soal selidik, analisis pakar berkenaan dengan reka bentuk produk produk Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage yang telah dibangunkan. Jadual 4.8 dan Rajah 4.3 menunjukkan hasil dapatan daripada penilaian pakar bagi reka bentuk produk yang dibangunkan.
Jadual 4.8: Jadual Analisis Bagi Reka Bentuk Produk BIL.
ITEM
Ya
Tidak
Bil
%
1.
Rekaannya bersesuaian
3
100
2.
Binaannya kukuh
3
100
3.
Pemilihan perkakasan yang tepat
3
100
4.
Pembangunan produk yang relevan untuk dibangunkan
3
100
5.
Pemasangan dan susunan komponen yang kemas
3
100
6.
Reka bentuk produk tidak merbahaya
3
100
Bil
%
96
Rajah 4.3 Graf analisis reka bentuk produk Berdasarkan analisis yang dilakukan, pengkaji mendapati bahawa semua daripada enam soalan yang dikemukakan tentang reka bentuk produk iaitu semua soalan mendapat nilai peratus sebanyak 100% menjawab Ya oleh pakar. Hal ini menunjukkan pakar berpendapat produk ini reka bentuknya kukuh dan kemas serta selamat digunakan oleh pengguna. Terdapat satu cadangan daripada pakar pada ruang komen di soalan nombor 5 iaitu pemasangan dan susunan komponen kemas. Cadangan pakar adalah memasang engsel lipat pada penutup kotak pengawal litar supaya memudahkan pengguna membuka dan menutup untuk tujuan penyelenggaraan dan sebagainya.
4.6.3 Analisis Pakar Bagi Kebolehfungsian Produk Pada bahagian C dalam soal selidik, analisis pakar berkenaan dengan kebolehfungsian produk
produk Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage yang telah dibangunkan. Jadual 4.9 dan Rajah 4.4 menunjukkan hasil dapatan daripada penilaian pakar bagi kebolehfungsian produk yang dibangunkan
97 Jadual 4.9: Jadual Analisis Bagi Kebolehfungsian Produk BIL.
ITEM
Ya
Tidak
Bil
%
1.
Pemantauan dan kawalan menggunakan aplikasi Blynk berfungsi dengan baik
3
100
2.
Litar kawalan berfungsi dengan baik
3
100
3.
Penghantaran data dapat berfungsi dengan baik.
3
100
4.
Sistem pemantauan ini sesuai digunakan pada sisem pendawaian domestik
3
100
Bil
%
Rajah 4.4 Graf analisis kebolehfungsian produk Berdasarkan Rajah 4.4 analisis yang dilakukan, pengkaji mendapati bahawa semua daripada empat soalan yang dikemukakan tentang kebolehfungsian produk iaitu semua soalan mendapat nilai peratus sebanyak 100% menjawab Ya oleh pakar. Hal ini menunjukkan pakar berpendapat produk ini mampu berfungsi dengan baik dan boleh diaplikasikan pada sistem pendawaian domestik.
98 4.7
Rumusan
Setelah menjalankan pelbagai jenis analisis untuk Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloaud Storage ini, pengkaji mendapati masih terdapat pelbagai kekurangan terhadap produk ini. Hasil analisis adalah bertujuan untuk memastikan bahawa reka bentuk produk yang di bangunkan mampu berfungsi seperti yang dikehendaki dan memenuhi skop serta objektif produk yang telah ditetapkan. Hasil dapatan analisis yang telah diterangkan dalam bab ini didapati telah menjawab soalan kajian dan seterusnya mencapai objektif yang telah ditetapkan.
98
BAB 5
PERBINCANGAN, KESIMPULAN DAN CADANGAN
5.1
Pengenalan
Di dalam bab ini pengkaji akan membuat sedikit perbincangan, kesimpulan dan beberapa cadangan secara menyeluruh. Dalam perbincangan ianya berkaitan dengan persoalan kajian yang ingin dijawab berpandukan hasil dapatan yang telah dianalisis. Kesimpulan pula merujuk kepada perbincangan yang telah dibuat bagi melihat sejauh mana persoalan kajian dalam pembangunan Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage ini dapat dijawab. Seterusnya pengkaji akan memberi beberapa cadangan untuk kajian pada masa akan datang. 5.2
Perbincangan
Bahagian ini merupakan perbincangan berdasarkan tentang dapatan kajian yang telah di analisis. Perbincangan ini merangkumi setiap aspek yang berkenaan dengan persoalan kajian yang telah dinyatakan berdasarkan objektif kajian. Persoalan kajian untuk dibincangkan adalah seperti berikut: iv.
Bagaimanakah reka bentuk operasi kawalan Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage? Pengkaji telah membuat pencarian maklumat mengenai model sistem pemantauan tenaga elektrik yang berasaskan teknologi Internet of Things (IoT) di laman web dan rujukan daripada kajian terdahulu. Reka bentuk prototaip yang dibangunkan adalah idea-idea daripada mengikut standard sistem pendawaian domestik sedia
99 ada di Malaysia. Hal ini kerana model sistem pemantauan penggunaan tenaga elektrik menggunakan teknologi Internet of Things (IoT) di Malaysia yang ramai masyarakatnya masih tidak menyedari kelebihan teknologi berdasarkan Internet of Things (IoT) (Saha, 2017). Oleh yang demikian, pengkaji telah membuat satu reka bentuk yang bersifat mesra pengguna dan senang digunakan dengan menggunakan aplikasi Blynk, disamping dapat memberi pendedahan serta memupuk kesedaran pengguna tentang penjimatan penggunaan tenaga elektrik melalui pemantauan kos penggunaan tenaga elektrik untuk perkakas elektrik di kediaman.
Pengkaji telah membuat analisis-analisis penting untuk menghasilkan satu alat pemantauan penggunaan tenaga elektrik yang memenuhi objektif yang telah dinyatakan di dalam bab 1. Analisis ini sangat penting kerana melalui analisis inilah pengkaji dapat mengetahui kaedah untuk mereka bentuk sistem dan model prototaip yang sesuai untuk digunakan serta dapat menjimatkan kos pembangunan projek ini. Secara keseluruhannya, pengkaji telah berjaya membangunkan Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage ini mengikut tempoh masa yang telah ditetapkan. Namun, terdapat beberapa masalah yang timbul seperti kesukaran untuk memastikan reka bentuk sistem pengaturcaraan untuk komponen pengesan yang akan dibangunkan memenuhi konsep mesra pengguna dan mudah digunakan seperti yang diinginkan oleh pengkaji. v.
Bagaimanakah pembangunan prototaip Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage? Dengan merujuk kepada jenis produk yang dibangunkan, pembangunan prototaip Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage ini diadaptasi daripada pembangunan reka bentuk model SDLC yang terdiri daripada fasa analisis, fasa reka bentuk, fasa perlaksanaan, fasa pengujian dan fasa penilaian (Min, 2010). Pada fasa analisis pengkaji telah membuat pengumpulan maklumat tentang penggunaan teknologi pemantauan penggunaan tenaga elektrik menggunakan kaedah Internet of Things (IoT). Pembangunan sistem ini berdasarkan kesesuai aplikasi Blynk dimana sistem ini beroperasi
100 dengan menggunakan rangkaian wifi sebagai rangkaian penghantaran dan penerimaan data dan isyarat dari aplikasi Blynk di telefon pintar. Dengan menggunakan widget di aplikasi Blynk pengguna mampu melihat arus, kos selama satu hari penggunaan, kos sebulan penggunaan, dan kuasa dalam jam (Kwj) penggunaan tenaga elektrik bagi perkakas elektrik yang sedang digunakan. Selain itu, kawalan suis bagi perkakas elektrik boleh dikawal dengan jarak yang jauh. Sehubungan itu, dalam prototaip ini juga melibatkan fasa pembangunan yang telah di reka bentuk dan dirancang. Peringkat prototaip ini terbahagi kepada beberapa bahagian dan setiap bahagian mempunyai kepentingannya tersendiri dalam proses pembangunan produk ini. Antara bahagian penting adalah bahagian kotak kawalan Internet of Things (IoT) yang melibatkan sambungan setiap litar serta membawa sambungan untuk penghantaran dan penerimaan data kepada aplikasi Blynk di telefon pintar pengguna.
Selain itu, kerangka utama iaitu litar pendawaian domestik satu fasa merupakan bahagian kedua terpenting bagi pengkaji untuk menjadikan sebuah prototaip sistem pemantauan dan kawalan tenaga elektrik untuk diuji kepada pengguna. Dengan menggunakan besi keluli yang dipotong mengikut ukuran dan dikimpalkan menjadi sebuah kerangka utama seperti yang dirancang. Bagi pembangunan litar pula, setiap litar yang dibangunkan akan diuji dahulu di papan litar sementara. Pengkaji meneruskan dengan proses pemasangan komponen pada prototaip PCB. Seterusnya, pembangunan prototaip Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage telah berjaya dilaksanakan dengan merujuk kepada reka bentuk yang telah dirancang. Oleh itu, setiap pembangunan produk yang dijalankan memerlukan reka bentuk yang sesuai kerana reka bentuk ini merupakan perkara yang penting dalam menghasilkan produk yang berkualiti dan mengikut keperluan pengguna.
vi.
Adakah prototaip prototaip Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage ini dapat beroperasi dengan baik. Berdasarkan kajian dan analisis yang telah dilakukan di bab 4, pengkaji telah menguji kebolehfungsian Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar
101 Menggunakan Cloud Storage ini dan keputusan pengujian adalah menepati objektif yang dinyatakan. Litar pengatur voltan keluaran 3.3v dan 5v yang merupakan bekalan voltan kepada komponen litar NodeMCU ESP8266, geganti dan pengesan arus ACS712. Dengan keluaran voltan yang tepat membolehkan kesemua komponen litar yang terlibat berfungsi dengan baik. Kebolehfungsian operasi sistem diuji dengan menguji kebolehfungsian pemantauan penggunaan tenaga elektrik di paparan perisian aplikasi Blynk. Kos penggunaan sehari dan bulanan berjaya dipaparkan mengikut formula yang telah diprogram di dalam perisian Arduino IDE. Pengukuran dilakukan hanya apabila bekalan perkakas elektrik dihidupkan sahaja. Kebolehfungsian pengawalan pensuisan secara jarak jauh menggunakan aplikasi Blynk juga telah beroperasi dengan baik. Dengan sistem kawalan ini pengguna boleh mematikan dan menghidupkan perkakas elektrik dengan jarak jauh. Hal ini secara tidak langsung membantu dari segi penjimatan dan keselamatan apabila pengguna terlupa mematikan bekalan perkakas elektrik secara amnya perkakas elektrik yang merbahaya yang boleh menyebabkan kebakaran seperti streka baju (Sabri & Yusof, 2012). Analisis setiap jenis rangkaian dari segi jarak dan kekuatan penghantaran juga telah dilakukan bagi mengukur capaian rangkaian produk dan kestabilan pengoperasian sistem apabila digunakan oleh pelanggan. Walau bagaimanapun, semua objektif yang telah dinyatakan telah dapat dicapai dengan baik walaupun terdapat beberapa ulasan yang telah diberikan semasa pengkaji membuat pengesahan daripada pakar. Perkara tersebut telah dihuraikan lebih lanjut pada bahagian komen dan cadangan bagi menambahbaik prototaip Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage pada masa akan da
102 5.3
Cadangan Kajian Lanjutan
Setiap projek yang dibangunkan pasti ada fungsinya yang tersendiri, kelebihan dan kelemahannya. Walaupun reka bentuk Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage ini telah mencapai objektifnya, namun masih terdapat beberapa kelemahan yang boleh dipertingkatkan lagi dalam kajian akan datang supaya ianya benar-benar dapat dimanfaatkan oleh pengguna. Cadangan penambahbaikan ini diharap membolehkan Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage ini diperbaiki bagi menjadikan ia lebih praktikal dan efisien pada masa akan datang. Pengkaji telah menemui beberapa cadangan dan cara daripada banyak pihak untuk mengatasi masalah yang timbul sepanjang reka bentuk Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud
Storage ini dilakukan. Berikut merupakan cadangan kajian lanjutan dalam menghasilkan sistem ini:
i.
Perbanyakkan parameter yang boleh diukur dan dipantau seperti sensor pressure pad, sensor kelembapan, pengesan asap dan sebagainya untuk penambahan pada Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage.
ii.
Menambah bilangan geganti (relay) yang boleh mengawal soket alur keluar untuk kegunaan seperti streka baju.
iii.
Data kos mengikut setiap jam dan nilai kuasa terdahulu tidak berubah walaupun tenaga bekalan perkakas dimatikan.
iv.
Memaparkan data kos dan penggunaan tenaga elektrik melalui graf dan tarikh serta masa supaya lebih mudah menilai pemantauan penggunaan tenaga elektrik.
5.4
Cadangan Kepada Pihak Berkepentingan Projek ini dibangunkan dapat membantu pengguna membuat perancangan penjimatan tenaga elektrik mereka. Berikut merupakan cadangan kepada pihak berkepentingan yang diberikan bagi menunjukkan bagaimana mereka boleh mendapat atau menggunakan projek ini sebagai satu manfaat:
103 i.
Pengguna boleh muat turun aplikasi Blynk di android atau iOS .
ii.
Pengguna perlu tekan pada icon QR code dan fokus pada code bar yang diberi.
iii.
Berdasarkan paparan maklumat data penggunaan tenaga elektrik dan kos, pengguna boleh membuat perancangan penggunaan yang lebih cermat dan bijak.
5.5
Kesimpulan
Secara keseluruhannyya, Sistem Pemantauan Penggunaan Tenaga Elektrik Pintar Menggunakan Cloud Storage telah mencapai objektifnya yang dimana reka bentuk sistem operasi kawalan ternyata mampu diaplikasikan oleh pengguna dengan jarak yang jauh dan isyarat penghantaran adalah pantas bergantung kepada jenis rangkaian yang digunakan pengguna. Ini telah dibuktikan oleh pengkaji di bahagian analisis teknikal dimana kemampuannya telah diukur. Hal ini demikian, penemuan teknologi yang baru iaitu teknologi Internet o Things (IoT) yang membantu dalam keseluruhan projek. Selain itu, dalam pembangunan reka bentuk prototaip juga telah berjaya dilaksanakan dimana kesesuaiannya digunakan kepada pengguna domestik. Hasil analisis yang telah dilakukan terhadap pakar bahawa sistem ini adalah ringkas dan mudah digunakan. Penemuan ilmu baharu iaitu aplikasi Blynk sangat membantu dalam pembangunan projek ini. Produk ini juga dapat membantu pengguna dalam membuat perancangan penjimatan dan pengguna dapat mengambil langkah yang lebih bijak dan cermat dalam penggunaan tenaga elektrik.
104
RUJUKAN
Ahmed, K. E., & Farag, M. M. (2014). Overloaded CDMA bus topology for MPSoC interconnect. 2014 International Conference on Reconfigurable Computing FPGAs, ReConFig 2014. https://doi.org/10.1109/ReConFig.2014.7032543 Barbara A. Bichelmeyer, The ADDIE Model”- A Metaphor for the Lack of Clarity in the field of IDT. Ph.D. Indiana University; 2004 Charles, J. N., Derek, V., & Thomas, J. M. (2008). Synthesis Studies Effectiveness of Saffety Corridor Programs. Report On Tasks 1-3. Columbia, University of Missouri. Choi, Y. –S., Jeon, Y. –J., & Park, S. –S. (2010). A study on sensor nodes attestation protocol in a Wireless Sensor Network. In 2010 The 12th International Conference on Advenced Communication Technology (ICACT) (Vol. 1, pp.574-579). Cheng, L., Hutchinson, N. C., & Ito, M. R. (2008). RealNet : A Topology Generator Based on Real Internet Topology. In 22nd International Conference on Advenced Information Networking and Applications – Workshops, 2008. AINAW 2008 (pp. 526-532). Doshi, H. S. (2017). INTERNET of THINGS ( IoT ): Integration of BLYNK For Domestic Usability, 1(4), 149–157 Durrani, S., Jattala, I., Farooqi, J., Shakeel, N., & Murad, M. (2013). Design and development of wireless RTU and cybersecurity framework for SCADA system. In 2013 5th International Conference on Information Communication technologies (ICICT) (pp. 1-6).
105 Dvorakova, I. O., Malyutin, A. A., & Nechaev, Y. B. (2012). Use of predistortion in data transmission modems on multipath communication channels. International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops, 423–430. https://doi.org/10.1109/ICUMT.2012.6459704 ESP8266 Datasheet. (2015). ESP8266EX Datasheet. Espressif Systems Datasheet, 1– 31.
Retrieved fromhttps://www.adafruit.com/images/product-files/2471/0A-
ESP8266__Datasheet__EN_v4.3.pdf Elliott, Strachan, & Radford. (2004). Structured systems analysis and design method (SS). Office of Government Commerce (1980), UK. Hlaing, W. (2017). Implementation of WiFi-Based Single Phase Smart Meter for Internet of Things ( IoT ), (March), 8–10. Hussain, T. P. R. S., Ismail, H., & Noh, M. K. M. (2013). Kesedaran Mengenai Penjimatan Tenaga Elektrik dan Kelestarian Alam Sekitar. Prosiding Perkem Viii, 2, 977–990. Induja, K., & Jaba, A. (2017). A Connectivity Protocol For Star Topology Using, 50– 56. Institute of Electrical and Electronics Engineers. (2009). {IEEE} recommended practice for information technology telecommunications and information exchange between systems-- local and metropolitan area networks-- specific requirements. Part 15.5, Part 15.5,. Retrieved from http://ieeexplore.ieee.org/servlet/opac?punumber=4921741 Kasim, A. J. (2000). Proses dan Kaedah Reka Bentuk. Skudai: Penerbit UTM. Kementerian Sains Teknologi dan Inovasi (2015). National Internet of Things (IoT) Strategic Roap: A Summary. Dicapai pada November 11, 2017, http://www.mimos.my/iot/National_IoT_Strategic_Roap_Summary.pdf Kumaravel, K., & Marimuthu, A. (2014). An optimal mesh MASH routing topology using mesh in wireless sensor networks. In 2014 International Conference on Green Computing Communication and Electrical Engineering (ICGCCEE) (pp. 1-12).
106 Kim, S. H., Kang, J. S., Park, H. S., Kim, D., & Kim, Y. –J. (2009). UPnP-ZigBee Internetworking architecture mirroring a multi-hop ZigBee network topology. IEEE Transactions on Consumer Electronics, 55(3), 1286-1294. Lee, S. –W., Ranjitkar, A., & Ko, Y. –B. (2010). K-Neigh Backbone Tree Based Topology Control for Tactical Mobile Ad-Hoc Networks. In 2010 International Conference on Information Science and Applications (ICISA) (pp. 1-8). Malin, J. T., & Schreckenghost, D.L. (1993). as intelligent agent : Interface design for intelligent monitoring systems. In, Ninth Conference on Artificial Intelligence for Applications, 1993. Proceedings (p. 461-1) Md Yunos, Y., Mansor, M. S. B., Ayob, N. M. N., Fea, P. J., Rahim, R. A., & San, C.K.(2012). Infrared Tomography Sensor Configuration Using 4 Parallel Beam Projections. Jurnal Teknologi, 55(1), 101-111. Suruhanjaya Tenaga. (2013). Industri Pembekalan Elektrik di Malaysia. Journal of Chemical Information and Modeling, 53(9), 1689–1699. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004 Min, L. S. (2010). System Development Life Cycle (SDLC) Kitaran Hayat Pembangunan Pangkalan Data. Universiti Teknologi Malaysia. Universiti Teknologi Malaysia: Tesis Sarjana Muda. Munoz, J., Canizares, C. Bhattacharya & Vaccaro, A, (2013) Affine arithmetic based methods for voltage and transient stability assessment of power systems with intermitten generation source. In Bulk Power System Dynamics and Control – IX Optimization, Security and Control of the Emerging Power Grid (IREP), 2013 IREP Symposium (pp. 1-4) Novella, A. O. (2015). Program Studi Manajemon Informatika. Jurusan Teknologi Informasi. Politeknik Negeri Malang, Indonesia. Nolan, M., Burke, E., & Coyle, E. (2012). A wireless and digital electrode bus topology for biopotential measurement. In Signal and Systems Conference (ISSC 2012), IET Irish (pp. 1-4).
107 Oesterling, P., Scheuermann, G., Teresniak, S., Herey, G., Koch, S., Ertl, T., & Weber, G. H. (2010). Two-stage framework for a topology-based projection and visualization of classified document collections. In 2010 IEEE Symposium on Visual Analytics Science and Technology (VAST) (pp. 91-98). Rasheed, I., Abdullah, M., Mehmood, S., & Chaudhary, M. (2012). Analyzing the non-linear effects at various power levels power levels and channel counts on the performance of DWDM based optical fiber commucication system. In 2012 International Conference on Emerging Technologies (ICET) (pp. 1-5). Roy, A., Bera, J., & Sarkar, G. (2012). A state-of-the-art PMU based monitoring system with Intelligent Electronic Device using microcontroller. In 2012 1
st
International Conference on Emerging Technology Conference on Power and Energy in NERIST (IEN) (pp. 1-4). Saha, S. (2017). Based Wireless Sensor Network and Cloud Based Dashboard with Real Time Alert System, 23–24. Sabri, S. (2017). Pembangunan Suis Lampu Pengesan Pergerakan. Sarjana Muda, Universiti Teknikal Malaysia Melaka; 2012, Schlein, L. Pendiri WEF: Dunia Tak Siap Hadapi Revolusi Industri Ke-4. Voice of America 9 Februari 2016. http://www.voaindonesia.com/content/pendiri-wefdunia-tak-siap-hadapirevolusi-industri-keempat/3144637.html Schwab, K. The Fourth Industrial Revolution, What It Means and How to Respond.December 12, 2015. https://www.foreignaffairs.com/articles/201512-12/fourth-industrialrevolution S.H. Teay, C.Batunlu and Albarbar. International Journal on Smart Sensing and Intelligent System. Smart Sensing System For Enhancing The Reliability Of Power Electronic Devices Used In Wind Turbines.2017. VOL.10, No. 2, ISN 1178-5608 Sindhuja, P., & Balamurugan, M. S. (2015). Smart power monitoring and control system through internet of things using cloud data storage. Indian Journal of Science and Technology, 8(19).https://doi.org/10.17485/ijst/2015/v8i19/76698
108 Technical, N., & Service, I. (2017). Cscl 09b 74-32634 0 Sugawara, A., Goso, T., Sato, T., Tada, S., & Tanabe, K. (2013). 2013 2nd International Conference on Electric Power Equipment - Matsue, Japan, 1–4. Suruhanjaya Tenaga. (2013). Industri Pembekalan Elektrik di Malaysia. Journal of Chemical Information and Modeling, 53(9), 1689–1699. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004 Suruhanjaya Tenaga. (2017). Laporan Tahunan Suruhanjaya Tenaga 2016. ST (P) 15/08/17 http://www.parlimen.gov.my/ipms/eps/2017SRHNJYA%20TENAGA.pdf Simon, G. (2012). Efficient time-synchronization in ring-topology wireless sensor networks. In Instrumentation and Measurement Technology Conference (12MTC), 2012 IEEE International (pp. 958-962). Varadi, A. S., Szentirmai, L., & Szarka, T. (2011). Emerging electrical energy saving technologies and application for greenhouse gas emission abatement. In 2011 International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP) (pp. 426–433). Yourgwook, K. (2015). Detection of Eye Blinking Using Doppler Sensor with Principle Component Analysis. Antennes and Wireless Pripagation Letter, (Vol. 14). Zheng, H., Zhang, H., & Pan, L. (2014). Modeling and Analysis of ZigBee Based Smart Home System. In 2014 5th International Conference on Digital Home (ICDH) (pp. 242-245).
109 LAMPIRAN A
110
LAMPIRAN A
111
LAMPIRAN A
112 LAMPIRAN B
113 LAMPIRAN C
114
LAMPIRAN C
115
LAMPIRAN C
116 CARTA GANTT PROJEK SARJANA MUDA 1 Semester 1 2017/2018 TAJUK: SISTEM PEMANTAUAN PENGGUNAAN TENAGA ELEKTRIK PINTAR MENGGUNAKAN CLOUD STORAGE PERANCANGAN/MINGGU
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Taklimat PSM 1 Pemilihan tajuk dan menghantar tajuk PSM1 Tajuk PSM diluluskan dan mula berjumpa dengan penyelia Berbincang tajuk PSM 1 dengan penyelia Mencari bahan untuk PSM1 Membincangkan objektif, tujuan, skop kajian dengan penyelia Bincang semua isi Bab 1 dengan penyelia Menghantar Bab 1 kepada penyelia untuk disemak Bincang Bab 2 dengan penyelia Menghantar Bab 2 kepada penyelia untuk disemak Bincang Bab 3 dengan penyelia Menghantar Bab 3 kepada penyelia untuk disemak Penyemakan akhir semua Bab 1,Bab 2,Bab 3 Penyediaan laporan akhir Menghantar laporan akhir kepada penyelia
Seminar PSM 1
116
Menghantar laporan akhir kepada
117 CARTA GANTT PROJEK SARJANA MUDA 2 Semester 2 2017/2018 TAJUK: SISTEM PEMANTAUAN PENGGUNAAN TENAGA ELEKTRIK PINTAR MENGGUNAKAN CLOUD STORAGE PERANCANGAN/MINGGU Penyediaan Bahan dan komponen Merekabentuk produk dan sistem Proses Pembangunan Produk Menghantar draf 1 Bab 4 dan dibincangkan dengan penyelia Menghantar draf 2 Bab 4 kepada penyelia setelah dimurnikan Pengujian dan penilaian produk Menghantar draf 1 Bab 5 dan dibincangkan dengan penyelia Menghantar draf 2 Bab 5 kepada penyelia setelah dimurnikan Penyemakan semual Bab 1,2,3,4, dan 5 Menghantar draf keseluruhan kepada penyelia Penyediaan laporan akhir Menghantar laporan akhir kepada penyelia Menghantar laporan akhir kepada Seminar PSM 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
118
VITA
Penulis dilahirkan pada 29 April 1993 di Kuala Pilah, Negeri Sembilan. Beliau mendapat pendidikan awal di Sekolah Kebangsaan Serting Hilir Kompleks, Negeri Sembilan. Kemudian, melanjutkan pelajaran ke peringkat menengah di Sekolah Menengah Kebangsaan Serting Hilir Kompleks dan seterusnya di Sekolah Menengah Teknik Kuala Klawang, Negeri Sembilan. Beliau telah menamatkan zaman persekolahan di sekolah tersebut dalam Sijil Pelajaran Malaysia Vokasional (SPMV) pada tahun 2010. Pada tahun 2011, beliau ditawarkan untuk melanjutkan pelajaran ke Politeknik Sultan Azlan Shah, Perak dalam jurusan Diploma Kejuruteraan Elektrik selama tiga tahun dan tamat pada tahun 2014. Kemudianya beliau ditawarkan bekerja sebagai Jurutenik di Samsung SDIEM Sdn Bhd dalam bahagian Production Department selama 9 bulan. Pada tahun 2015, beliau melanjutkan pengajian di peringkat Ijazah Sarjana Muda dengan Kepujian di Universiti Tun Hussein Onn Malaysia dengan mengambil jurusan Ijazah Sarjana Muda Pendidikan Teknikal dan Vokasional (Elektrik dan Elektronik). 117