Penerapan Teknologi Internet of Things (IOT) untuk monitoring keberadaan siswa PDF

Preview

Summary

PENERAPAN TEKNOLOGI INTERNET OF THINGS (IOT) UNTUK MONITORING KEBERADAAN SISWA Ayu Mika Sherila1, Iwan Krisnadi2 Program Studi Magister Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jl. Raya Menteng, Jakarta, Indonesia E-mail: [email protected] 1, [email protected] 2 Abstrak...

Description

PENERAPAN TEKNOLOGI INTERNET OF THINGS (IOT) UNTUK MONITORING KEBERADAAN SISWA Ayu Mika Sherila1, Iwan Krisnadi2 Program Studi Magister Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jl. Raya Menteng, Jakarta, Indonesia E-mail: [email protected] 1, [email protected] 2

Abstrak-- Penerapan Internet of Things (IoT) pada dunia pendidikan memang perlu di laksanakan. Pertumbuhan teknologi memang telah berevolusi dengan pesat dan tentu saja kita tidak perlu memperdebatkan kembali mengenai pemanfaatan teknologi untuk kemajuan Pendidikan. Teknologi informasi telah memberikan dampak positif untuk kemajuan dunia pendidikan. khususnya pada peningkatan kualitas dan kuantitas pada proses belajar mengajar. Dengan memanfaatkan teknologi yang saat ini sudah berkembang dengan pesat salah satunya adalah dengan menerapkan metode monitoring keberadaan siswa dan siswi. Tentu saja dengan menerapkan monitoring, orang tua mampu mengetahui anaknya selama berada di sekolah. Penelitian ini menggunakan Mikrokontroler Arduino. Dan sistem yang dibuat adalah sistem Monitoring berbasis IoT. Metode – metode yang digunakan pada penelitian ini adalah analisis kebutuhan, desain sistem, implementasi sistem, dan pengujian system. Monitoring keberadaan siswa merupakan aplikasi berbasis Android yang digunakan untuk memantau keberadaan siswa selama berada di sekolah. Sistem ini berjalan di smartphone orang tua sehingga orang tua bisa melihat keberadaaan siswa dan aplikasi akan memberi pesan apabila jika siswa sudah masuk gerbang sekolah dan pulang dari sekolah. Pengujian direncanakan dengan menggunakan metode eksperimental di beberapa titik di sekolah seperti di gerbang sekolah, kelas, laboratorium, GOR, perpustakaan dan kantin. Dalam perencanaan pengujian aplikasi orang tua dapat memantau keberadaan siswa melalui handphone yang telah di install aplikasi tersebut. Kata Kunci : Internet of Things, Monitoring, Siswa

I.

PENDAHULUAN

Kenakalan siswa merupakan suatu bentuk perilaku siswa yang menyimpang dari aturan sekolah. Kenakalan siswa banyak macamnya. Salah satunya ialah membolos atau terlambat datang ke sekolah. Pemantauan siswa yang membolos tidaklah mudah karena dibutuhkan komunikasi rutin antara orang tua dengan pihak sekolah. Banyak siswa yang pamit kepada orang tuanya berangkat ke sekolah, namun

kenyataannya siswa tersebut membolos atau datang terlambat atau tidak berada dikelas saat jam pelajaran. Dengan menerapkan IoT dalam dunia Pendidikan, keberadaan siswa selama berada di sekolah dapat dimonitor oleh orang tua. Orang tua mampu melihat lokasi anak mereka selama berada di sekolah dan mendapatkan pemberitahuan melalui internet. Selain itu, penerapan IoT dalam dunia Pendidikan dapat meningkatkan efisiensi pada siswa. Dengan menggunakan teknologi Internet of Things, orang tua tidak perlu khawatir lagi karena system akan memberi pesan jika siswa sudah sampai sekolah dan keluar dari sekolah saat waktunya pulang. Aktifitas belajar mengajar di sekolah merupakan proses yang melibatkan berbagai macam tahapan yang dilakukan agar pendidikan berjalan dengan baik. Penilaian kepada siswa merupakan cara yang dilakukan oleh guru untuk melihat kemampuan siswa dalam memahami pelajaran baik teori maupun praktek. Penilaian akhir guru kepada siswa biasanya terdiri dari beberapa komponen seperti kehadiran siswa di kelas, tugas-tugas, praktek di laboratorium, ujian tengah semester dan ujian akhir semester. Pengembangan sistem ini diharapkan dapat memberikan manfaat dalam proses belajar mengajar seperti: a. Merekam waktu siswa saat masuk dan pulang dari sekolah b. Mendapatkan informasi tentang keberadaan siswa selama di sekolah. c. Memberikan informasi kepada orang tua atas kehadiran siswa di sekolah secara realtime melalui web aplikasi. d. Mendapatkan statistik kehadiran siswa dikelas yang dapat digunakan untuk tindakan evaluasi peningkatan proses belajar mengajar. Dalam mendukung berjalannya konsep Smart School, maka dibuatlah sebuah inovasi berupa sistem

guna monitoring siswa selama berada di sekolah. Sistem yang akan dibuat yaitu monitoring keberadaan siswa selama berada di sekolah. Kekhawatiran orang tua saat anak berangkat ke sekolah, apakah anak sudah sampai sekolah atau belum. Begitu juga saat jam guru mengajar pelajaran di kelas apakah anak berada didalam kelas atau makan dikantin. Sistem monitoring siswa selama berada di Sekolah dengan RFID dimana suatu aplikasi Berbasis Internet Of Things merupakan inovasi untuk mempermudah orangtua memantau anak nya selama berada di sekolah. Sistem ini dilengkapi dengan RFID, sebagai pembaca data siswa yang diteruskan kepada orang tua. Banyak aplikasi yang dapat memonitoring siswa salah satunya dengan menggunakan Device Manager. Aplikasi tersebut digunakan untuk mencari smartphone hilang namun dapat digunakan pula untuk memonitoring siswa dengan syarat siswa membawa smartphone tersebut. Beberapa penelitian terdahulu antara lain yang membahas tentang system pemantauan bis sekolah dengan RFID dan web aplikasi berbasis Internet of Things (Imam Ajie, 2020). Dari penelitian terdahulu, diharapkan pengembangan suatu penelitian ini untuk memonitor keberadaan siswa selama berada di sekolah, baik saat berada di kelas, kantin, laboratorium dan GOR. Penelitian ini menawarkan sebuah solusi untuk mengatasi permasalahan tersebut, yaitu dengan merancang sebuah perangkat keras yang mampu merekam data lokasi keberadaan siswa secara otomatis berbasis RFID. Pengujian direncanakan dilakukan dengan menggunakan metode eksperimental di beberapa titik di sekolah seperti di gerbang sekolah, kelas, laboratorium, GOR, perpustakaan dan kantin. Data yang didapat dari RFID diolah oleh sistem dan ditampilkan dalam bentuk text yang dapat diakses melalui aplikasi, sehingga dapat dijadikan sebagai acuan untuk pemantauan keberadaan siswa selama berada di sekolah.

II.

KAJIAN LITERATUR

Monitoring adalah kegiatan yang dilakukan untuk mengecek aktivitas atau keberadaan lokasi orang-orang. Sehingga dapat disimpulkan bahwa monitoring atau pemantauan adalah suatu kegiatan mengamati aktivitas dengan mencatat dan merekam semua kegiatan yang dilakukan oleh seseorang. Pada penelitian sebelumnya sistem pemantauan bis sekolah hanya menggunakan dengan RFID dan Web Aplikasi berbasis Internet of

Things [1]. Penelitian ini memonitor keberadaan siswa selama di sekolah dan notifikasi masuk ke smartphone orang tua nya. 2.1 Internet of Things (IoT) Internet of Things suatu konsep dimana objek tertentu punya kemampuan untuk mentransfer data lewat jaringan tanpa memerlukan adanya interaksi dari manusia ke manusia ataupun dari manusia ke perangkat komputer. Internet of Things lebih sering disebut dengan singkatannya yaitu IoT. IoT ini sudah berkembang pesat mulai dari konvergensi teknologi nirkabel, micro-electromechanical systems (MEMS), dan juga Internet. IoT ini juga kerap diidentifikasikan dengan RFID sebagai metode komunikasi. Walaupun begitu, IoT juga bisa mencakup teknologi-teknologi sensor lainnya, semacam teknologi nirkabel maupun kode QR yang sering kita temukan di sekitar kita. Adapun kemampuannya bermacam-macam contohnya dalam berbagi data, menjadi remote control, dan masih banyak lagi yang lainnya. Jadi, sederhananya istilah Internet of Things ini mengacu pada mesin atau alat yang bisa diidentifikasikan sebagai representasi virtual dalam strukturnya yang berbasis Internet [2]. Menurut Wikipedia, Internet of Things atau dikenal juga dengan singkatan IoT, merupakan sebuah konsep yang bertujuan untuk memperluas manfaat dari konektivitas internet yang tersambung secara terusmenerus. Adapun kemampuan seperti berbagi data, remote control, dan sebagainya, termasuk juga pada benda di dunia nyata. Contohnya bahan pangan, elektronik, koleksi, peralatan apa saja, termasuk benda hidup yang semuanya tersambung ke jaringan lokal dan global melalui sensor yang tertanam dan selalu aktif. Makna serupa yang lain, Internet of Things (IoT) adalah sebuah konsep/skenario dimana suatu objek yang memiliki kemampuan untuk mentransfer data melalui jaringan tanpa memerlukan interaksi manusia ke manusia atau manusia ke komputer. "A Things" pada Internet of Things dapat didefinisikan sebagai subjek misalkan orang dengan monitor implant jantung, hewan peternakan dengan transponder biochip, sebuah mobil yang telah dilengkapi built-in sensor untuk memperingatkan pengemudi ketika tekanan ban rendah. Sejauh ini, IoT paling erat hubungannya dengan komunikasi machine-tomachine (M2M) di bidang manufaktur dan listrik, perminyakan, dan gas. Produk dibangun dengan kemampuan komunikasi M2M yang sering disebut dengan sistem cerdas atau "smart". (contoh: smart label, smart meter, smart grid sensor). Meskipun konsep ini kurang populer hingga tahun 1999, namun IoT telah dikembangkan selama beberapa dekade. Alat Internet pertama, misalnya, adalah mesin Coke di Carnegie Melon University di awal 1980-an. Para programer dapat terhubung ke mesin melalui

Internet, memeriksa status mesin dan menentukan apakah ada atau tidak minuman dingin yang menunggu mereka, tanpa harus pergi ke mesin tersebut. Istilah IoT (Internet of Things) mulai dikenal tahun 1999 yang saat itu disebutkan pertama kalinya dalam sebuah presentasi oleh Kevin Ashton, cofounder and executive director of the Auto-ID Center di MIT. Dengan semakin berkembangnya infrastruktur internet, maka kita menuju babak berikutnya, di mana bukan hanya smartphone atau komputer saja yang dapat terkoneksi dengan internet. Namun berbagai macam benda nyata akan terkoneksi dengan internet. Sebagai contohnya dapat berupa: mesin produksi, mobil, peralatan elektronik, peralatan yang dapat dikenakan manusia (wearables), dan termasuk benda nyata apa saja yang semuanya tersambung ke jaringan lokal dan global menggunakan sensor dan atau aktuator yang tertanam.

Gambar 1. Internet of Things

2.2 Mikrokontroler Arduino Mikrokontroler merupakan sistem komputer yang seluruh atau sebagian besar elemennya dikemas dalam satu chip IC (Intergrated Circuit) sehingga sering juga disebut single chip microcomputer, yang masuk dalam kategori embedded komputer. Suatu kontroler digunakan untuk mengontrol suatu proses atau aspekaspek dari lingkunganMikrokontroler juga dikenal dengan mikroprosessor CPU (Central Procesing Unit) yang dikombinasikan dengan I/O dan memori ROM (Read Only Memory) dan RAM (Random Acces Memory). Berbeda dengan mikrokomputer yang memiliki bagian-bagian tersebut secara terpisah, mikrokontroler mengkombinasikan bagian tersebut dalam tingkat chip (Syafriyudin dan Purwanto 2009). Contoh dari mikrokontroler salah satunya adalah ATmega328. Salah satu mikrokontroler berbasis ATmega328 adalah Arduino UNO. Arduino UNO merupakan sebuah board yang berbasis mikrokontroler pada ATmega328. Board ini memiliki 14 digital input/output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik, dan

tombol reset (Saputri 2014). Arduino UNO ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler. Arduino diaktifkan dengan cara menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB yang menggunakan daya AC DC atau baterai. Elemen utama dari mikrokontroler Arduino UNO yaitu Input/Output atau I/O melalui pin-pin, port USB, dan mikrokontroler yang di dalamnya terdapat sejumlah kecil RAM. ATmega328 pada Arduino UNO hadir dengan sebuah bootloader yang memungkinkan untuk meng-upload kode baru ke ATmega328 (Ichwan et al. 2013). Sifat open source Arduino banyak memberikan keuntungan tersendiri, dikarenakan dengan sifat open source komponen yang digunakan tidak hanya tergantung pada satu merek tetapi juga memungkinkan bisa digunakan dalam semua komponen yang ada dipasaran. Bahasa pemrograman Arduino merupakan bahasa C yang sudah disederhanakan dengan syntax sehingga dapat mempermudah dalam mempelajari dan mendalami mikrokontroler [3]. Uno Arduino adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328 .Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya. Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru seperti 1,0 pinout yakni tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Karena yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan pengembangannya.

Gambar 2. Mikrokontroler Arduino

2.3 RFID RFID merupakan salah satu teknologi dari sistem pengidentifikasi suatu objek secara otomatis. RFID merupakan singkatan dari Radio Frequency Identification. Istilah RFID digunakan untuk menggambarkan berbagai teknologi yang menggunakan gelombang radio yang secara otomatis mengidentifikasi seseorang atau sebuah objek. Teknologi RFID adalah suatu metode yang bisa digunakan untuk menyimpan atau menerima data secara jarak jauh dengan menggunakan suatu piranti yang bernama RFID tag atau transponder. Suatu RFID tag adalah sebuah benda kecil, misalnya berupa stiker adesif dan dapat ditempelkan pada suatu barang atau produk. RFID tag berisi antena yang memungkinkan mereka untuk menerima dan merespon terhadap suatu query yang dipancarkan oleh suatu RFID transceiver [4]. Radio Frequency Identification (RFID) adalah terminologi umum untuk teknologi non kontak yang menggunakan gelombang radio untuk mengidentifikasi orang atau objek secara otomatis. Ada sejumlah metoda identifikasi, namun yang paling umum adalah menyimpan nomor seri yang meng-identifikasi orang atau objek, dalam sebuah microchip yang dihubungkan dengan sebuah antena. Kombinasi antena dan microchip disebut RFID transponder atau RFID tag, dan bekerja bersama sebuah RFID reader. RFID adalah proses identifikasi seseorang atau objek dengan menggunakan frekuensi transmisi radio. RFID menggunakan frekuensi radio untuk membaca informasi dari sebuah device kecil yang disebut tag atau transponder (transmitter dan responder). Tag RFID akan mengenali diri sendiri ketika mendeteksi sinyal dari device yang kompatibel, yaitu pembaca RFID (RFID reader). RFID adalah teknologi identifikasi yang fleksibel, mudah digunakan, dan sangat cocok untuk operasi otomatis. RFID mengkombinasikan keunggulan yang tidak tersedia pada teknologi identifikasi yang lain. RFID dapat disediakan dalam device yang hanya dapat dibaca saja (Read Only) atau dapat dibaca dan ditulis (Read atau Write), tidak memerlukan kontak langsung maupun jalur cahaya untuk dapat beroperasi, dapat berfungsi pada berbagai variasi kondisi lingkungan, dan menyediakan tingkat integritas data yang tinggi. Sebagai tambahan, karena teknologi ini sulit untuk dipalsukan, maka RFID dapat menyediakan tingkat keamanan yang tinggi. Pada sistem RFID umumnya, tag atau transponder ditempelkan pada suatu objek. Setiap tag dapat membawa informasi yang unik, di antaranya: serial number, model, warna, tempat perakitan, dan data lain dari objek tersebut. Ketika tag ini melalui medan yang dihasilkan oleh pembaca RFID yang kompatibel, tag

akan mentransmisikan informasi yang ada pada tag kepada pembaca RFID, sehingga proses identifikasi objek dapat dilakukan. Teknologi RFID didasarkan pada prinsip kerja elektromagnetik, dimana komponen utama dari RFID tag adalah chip dan tag antena, dimana chip berisi informasi dan terhubung dengan tag antena. Informasi yang berada atau tersimpan dalam chip ini akan dikirim atau terbaca melalui gelombang elektromagnetik setelah tag antena menerima pancaran gelombang elektromagnetik dari reader antena. RFID reader ini yang sekaligus akan meneruskan informasi pada aplication server.

Gambar 3. RFID

III.

METODOLOGI PENELITIAN

Metode dalam penelitian ini menggunakan Model Penelitian Pengembangan atau Research and Development (R&D) melalui beberapa tahapan, yaitu: a. Penelitian dan Pengumpulan Data (Research & Information Collecting) Pada tahap ini ada 2 (dua) hal yang dilakukan yaitu studi literatur dan lapangan. Pada studi literatur, digunakan untuk menemukan konsep dan implementasi yang berkaitan dengan Internet of Things dan problem penanganan siswa yang diluar kelas pada saat jam pelajaran berlangsung. Selain studi literatur, dilakukan pula studi lapangan atau dengan kata lain disebut sebagai pengukuran kebutuhan dan penelitian dalam skala kecil (Sukmadinata,2013) yaitu dengan melakukan analisis kebutuhan informasi yang berkaitan dengan kehadiran siswa disekolah. b. Perencanaan Merumuskan permasalahan, menentukan tujuan, mendata produk yang dihasilkan develop preliminary form of product, yaitu mengembangkan bentuk permulaan dari produk yang akan dihasilkan berupa penggunaan aplikasi monitoring untuk informasi keberadaan siswa selama berada di sekolah. Pembuatan

rancang bangun sistem akan menggunakan Metode Prototype untuk pengembangan perangkat lunak dan perangkat keras. Kemudian dilakukan Perancangan sistem berdasarkan pengkajian serta uji coba yang dilakukan terhadap semua teori serta metode yang berhubungan dengan topik penelitian ini. Ada dua pengembangan yaitu mengenai pengembangan sistem perangkat lunak dan pengembangan sistem perangkat kerasnya. Kajian tersebut terkait dengan: (1) arsitektur sistem perangkat lunak untuk Web base aplikasi, (2) perancangan sistem Internet of Things pada sistem monitoring siswa (3) pembuatan program, dan (4) peralatan yang digunakan dalam perancangan. Setelah semua pilihan tersebut ditentukan, maka dilakukan kompilasi dan upload program serta pembuatan peralatan perangkat keras. c. Preliminary Field Testing Langkah selanjutnya adalah uji coba perancangan sistem dengan skala kecil terlebih dahulu untuk memastikan bahwa perancangan sistem bisa diterapkan secara real yaitu diaplikasikan di rangkaian perangkat keras mikrokontroller dan bisa berjalan dengan baik. d. Main Product Revision. Tahapan ini merupakan perbaikan dari hasil uji coba lapangan awal. Pada tahap penyempurnaan produk awal ini, lebih banyak dilakukan dengan pendekatan kualitatif produk yaitu dengan menerima masukan dari pihak sekolah. e. Main Field Testing. Uji coba lapangan. Berupa pengiriman pesan request informasi keberadaan siswa selama berada di sekolah. Analisa hasil uji coba jika sudah layak maka bisa diimplementasikan. f. Pembuatan rumusan laporan penelitian dan rekomendasi hasil kajian

berlangsung dalam sistem. Pada gambar 4 menunjukkan diagram konteks dari system. Berdasarkan diagram konteks sistem, siswa berangkat ke sekolah dengan membawa RFID dan telah terverifikasi. Didalam lingkungan sekolah terdapat RFID Reader yang berfungsi untuk membaca data RFID. Ketika siswa sudah sampai sekolah lalu masuk kelas, kemudian berpindah ke laboratorium untuk praktek, lalu ke GOR untuk kegiatan olahraga, kemudian ke kantin untuk makan siang, orangtua siswa dapat melihat keberadaan siswa melalui web aplikasi. Sebelumnya orang tua sudah meng-install aplikasi monitoring di smartphone nya dan login menggunakan akun yang telah terdaftar di database. Admin server dapat merekam keberadaan siswa dengan kegiatan di sekolah setiap hari. Jika siswa melanggar aturan misalnya siswa ke kantin saat jam pelajaran berlangsung, maka ada notifikasi di smartphone orang tua yang menginformasikan bahwa anaknya tidak ada dikelas tetapi dikantin. Lalu jika pelanggaran sudah banyak maka guru BK/konseling akan mengirim notifikasi ke orang tua untuk konsultasi secara online/offline di sekolah. Berikut ini adalah Flow Chart pada sistem monitoring keberadaan siswa selama berada di sekolah.

Pada analisis kebutuhan sistem, rancangan penelitian ini dibangun sistem yang terdiri dari suatu RFID Tag dan Reader yang berfungsi sebagai input dan pembaca data, GPS sebagai pendeteksi keberadaan siswa, serta internet sebagai penghubung antara alat dan orangtua.

Gambar...