Rancang Bangun Purwarupa Pengidentifikasi Kendaraan Bermotor Pelanggar Lalu Lintas dengan RFID Berbasis Arduino UNO

Transkripsi

1 Rancang Bangun Purwarupa Pengidentifikasi Kendaraan Bermotor Pelanggar Lalu Lintas dengan RFID Berbasis Arduino UNO Adityo Sumantri 1, Ernita Dewi Meutia 2, Sayed Muchallil 3 1,2,3 Jurusan Teknik Elektro, Universitas Syiah Kuala Jl. Tgk. Syech Abdul Rauf No. 7, Darussalam, Banda Aceh Indonesia 1 adityosumantri@gmail.com 2 ernita.dmeutia@unsyiah.ac.id 3 sayed.muchallil@unsyiah.ac.id Abstrak Menerobos lampu lalu lintas merupakan pelanggaran aturan lalu lintas yang ikut menyumbang terjadinya kemacetan dan kecelakaan di jalan raya. Salah satu cara untuk mengatasinya adalah dengan sebuah sistem yang dapat mengidentifikasi secara otomatis kendaraan bermotor yang melakukan pelanggaran tersebut. Dalam penelitian ini dibangun sebuah purwarupa yang memanfaatkan teknologi Radio Frequency Identification (RFID) untuk mengidentifikasi kendaraan bermotor pelanggar rambu lalu lintas secara otomatis tanpa kontak langsung. Purwarupa ini terdiri dari RFID reader dan RFID tag untuk mengidentifikasi kendaraan serta rangkaian LED sebagai simulasi lampu lalu lintas yang dikendalikan oleh Arduino Uno. Frekuensi kerja RFID yang digunakan yaitu 125 khz. RFID reader dipasang di area lampu lalu lintas dan RFID tag dipasang pada tiap-tiap kendaraan. Apabila terdapat kendaraan yang menerobos, maka RFID tag mengirim data atau identitas pelanggar ke RFID reader kemudian meneruskan data tersebut ke komputer untuk ditampilkan pada Serial Monitor. Purwarupa yang dibangun berjalan baik, RFID reader memiliki jangkauan sudut pembacaan yang cukup luas dan dapat mengidentifikasi kendaraan yang melanggar. Jarak optimal yang mampu dijangkau oleh RFID reader 6 cm dan purwarupa ini bekerja baik untuk mendeteksi satu kendaraan yang menerobos lampu lintas. Kata Kunci Pelanggaran lampu lalu lintas, RFID tag, RFID reader, Arduino Uno I. PENDAHULUAN Penggunaan kendaraan bermotor di Indonesia semakin hari terus meningkat. Namun, peningkatan ini tidak diimbangi dengan membaiknya perilaku masyarakat dalam berkendara. Angka kecelakaan lalu lintas dalam beberapa tahun ini sangat tinggi. Tahun 2013majakah Gatra mencatat sebanyak kasus kecelakaan lalu lintas di Indonesia dengan jumlah korban tewas mencapai orang [1]. Pada penduduk di Kanada, faktor penyebab ter-jadinya kecelakaan lalu lintas adalah: aggressive driving (67%), mengendara over speed (60%), penggunaan HP saat mengemudi (37%), perilaku berbahaya yang tidak lazim (45%), unsafe passing (43%), drive just for fun (12%), menerobos lampu pengatur lalu lintas (72%) [2]. Berdasarkan data tersebut, menerobos lampu pengatur lalu lintas menjadi faktor terbesar terjadinya kecelakaan di Kanada. Fungsi utama lampu lalu lintas adalah untuk mengatur arus lalu lintas yang terpasang di persimpangan jalan agar arus lalu lintas kendaraan tetap lancar. Namun, pengemudi kendaraan seperti tidak mempedulikan adanya lampu lalu lintas tersebut sehingga pemandangan mene-robos lampu lalu lintas masih sering terlihat. Untuk mengatasinya dibutuhkan suatu sistem yang dapat meng-identifikasi kendaraan bermotor yang menerobos lampu lalu lintas secara otomatis. Salah satunya dengan memanfaatkan teknologi Radio Frequency Identification (RFID). Beberapa penelitian mengenai pemanfaatan RFID untuk mengurangi kemacetan lalu lintas dan tertundanya kendaraan di jalan telah pernah dilakukan pada [3] dengan mensimulasikan sistem pemantauan lalu lintas berbasis RFID. Teknologi RFID juga dimanfaatkan untuk mengidentifikasi pelanggar lampu lalu lintas [4], yang dilengkapi dengan sensor phototransistor, dimana jika hubungan sensor putus, maka RFID akan aktif dan memasukkan data pelanggaran. Sementara foto hasi pemlanggaran diambil dengan menggunakan webcam. Selain itu, teknologi RFID juga digunakan sebagai pen-dukung proses bisnis pada SAMSAT [5] guna mening-katkan kualitas pelayanan administrasi. Penelitian ini membahas pemanfaatan teknologi RFID sebagai pengidentifikasi kendaraan bermotor pelanggar lampu lalu lintas berbasis Arduino Uno. RFID reader akan aktif ketika lampu merah menyala. Apabila terdapat pengendara yang menerobos lampu lalu lintas, RFID reader akan mengirimkan informasi berupa nomor unik yang terdapat pada RFID tag ke PC dan ditampilkan melalui Serial Monitor. II. DASAR TEORI A. Radio Frequency Identification (RFID) RFID merupakan suatu metode untuk mengidentifi-kasi suatu objek yang dilengkapi dengan label RFID dengan memanfaatkan frekuensi transmisi radio dengan mengguna- 19

2 kan RFID transponder (transmitter + responder). Secara umum terdapat dua komponen utama di dalam sistem RFID yaitu tag atau transponder dan reader yang terhubung ke sebuah aplikasi (biasa disebut middleware) yang berfungsi sebagai pengolah data. Gambar 1 Komponen utama dalam sistem RFID secara umum [7] Pada Gambar 1 di atas dapat dilihat cara kerja dari sistem RFID. Tag atau label RFID yang digunakan adalah jenis label pasif yang tidak dilengkapi dengan sumber daya. Label ini mendapatkan dayanya dari reader. Pada saat RFID tag berada dalam jangkauan gelombang elektromagnetik dari RFID reader, kumparan pada RFID tag akan menerima energi yang dipancarkan oleh RFID reader. Energi tersebut digunakan sebagai catu daya dan sinyal trigger, dan akan mengaktifkan RFID tag (yang secara otomatis akan memancarkan data sekuensial melalui kumparan pada RFID tag). Data tersebut merupakan ID yang telah dimodulasi sesuai dengan tag tersebut. Informasi tersebut akan diterima oleh RFID reader dan kemudian di-encoding sehingga RFID reader akan mendapatkan ID dari RFID tag tersebut yang dibawa secara nirkabel serta sekaligus meneruskan informasi ke aplikasi atau software untuk dilakukan pengolahan. 1) RFID Tag: RFID tag merupakan komponen yang diletakkan pada objek yang akan diidentifikasi oleh RFID reader. Komponen ini terbuat dari chip silikon yang dilengkapi sebuah antena kecil dan memori yang dapat menyimpan dan mengambil data dari RFID reader. Kontak antara RFID tag dengan reader dilakukan secara nirkabel. Kode-kode RFID tag dapat dibaca pada jarak yang cukup jauh dan memiliki nomor yang unik Berdasarkan catu daya maka sistem RFID tag ini dapat dibagi menjadi tiga jenis antara lain sebagai berikut: RFID Tag Aktif RFID Tag Pasif RFID Tag Semi-Pasif 2) RFID Reader : RFID reader merupakan komponen pengidentifi-kasi pada sistem RFID. Informasi yang terdapat di dalam RFID tag hanya dapat diperoleh pada saat RFID tag telah dibaca oleh perangkat RFID reader. Prinsip kerja RFID reader serupa dengan tranceiver radio, yaitu memancarkan dan menerima sinyal. RFID reader akan selalu memancarkan gelombang elektromagnetik. Jika ada RFID tag yang berada dalam jangkauan RFID reader, maka RFID tag akan memberikan informasi ke RFID reader dan kemudian RFID reader akan meneruskan informasi tersebut ke middleware atau software. 3) Frekuensi Kerja : Frekuensi kerja sistem RFID merupakan faktor penting yang harus diperhatikan dalam mendesain sistem dengan RFID. Frekuensi inilah yang digunakan untuk jalur komunikasi antara RFID reader dan RFID tag. Ada empat alokasi frekuensi yang digunakan pada RFID yaitu: Low Frequency (LF) yang berada pada kisaran 125 hingga 134 khz, High Frequency (HF) pada 13,56 MHz, Ultra High Frequency (UHF) pada kisaran 860 hingga 960 MHz, dan gelombang mikro dengan frekuensi 2,45 GHz. Frekuensi rendah umumnya digunakan pada tag pasif, sementara frekuensi tinggi digunakan pada tag aktif. Pada frekuensi rendah, tag pasif tidak dapat mentransmisikan data dengan jarak yang jauh, sebab keterbatasan daya yang diperoleh dari induksi medan elektromagnetik RFID reader. Jarak komunikasi yang lebih jauh bisa diperoleh dengan menggunakan frekuensi tinggi. [8]. B. Arduino UNO (RFID) Arduino Uno adalah papan berbasis mikrokontro-ler ATmega 328, yang mempunyai 14 digital input/output pin (di mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power dan tombol reset. Papan ini dapat dicatu langsung ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC adaptor. Untuk membangun suatu program menggunakan Arduino dibutuhkan Arduino IDE (Integrated Development Environment). Yaitu sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memori mikro-kontroler. Bahasa yang digunakan adalah bahasa pemrograman C [9]. C. Relay Relay merupakan komponen yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup dan membuka kontak saklar atau untuk mengontrol hubungan rangkaian listrik. Pada beberapa aplikasi industri, relay merupakan elemen kontrol yang penting. Secara umum, relay digunakan sebagai pengatur logika kontrol sistem ataupun sebagai remote control [10]. Relay terdiri dari coil dan contact. Coil ialah gulu-ngan kawat yang mendapat arus listrik, sementara contact merupakan sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada atau tidaknya arus listrik di coil. Ada 2 jenis contact, antara lain: Normally Open dan Normally Close. Normally Open adalah kondisi awal sebelum diaktifkan terbuka (open), sedangkan Normally Close adalah kondisi awal sebelum diaktifkan tertutup (close). D. LED (Light Emitting Diode) LED adalah komponen elektronika yang menghasilkan cahaya. Struktur dasar LED adalah semikonduktor yang dapat 20

3 menghasilkan cahaya saat dialiri arus sebesar 10 ma dan tegangan 2V. Jika tegangan yang diberikan lebih dari 2V, maka dibutuhkan resistor yang dihubungkan secara seri dengan LED [11] III. METODOLOGI PENELITIAN Proses rancang bangun ini dimulai dengan membuat diagram blok system seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Gambar 4 Rangkaian sistem RFID B. Perancangan Perangkat Lunak Algoritma sistem pengidentifikasian kendaraan bermotor pelanggar lampu lalu lintas berikut menggambarkan cara kerja purwarupa yang dibangun. Mulai Gambar 2 Diagram blok sistem void setup() Sistem yang akan dirancang terdiri atas beberapa perancangan yang meliputi: A. Perancangan Perangkat Keras 1) Perancangan Sistem Lampu lalu Lintas: Perancangan lampu lalu lintas ini menggunakan LED sebagai simulasi pengganti lampu lalu lintas. Digunakan sebanyak 12 buah LED. Anoda pada tiap LED dihubungkan dengan pin pada Arduino Uno. Katoda pada tiap LED dihubungkan dengan resistor 220 Ω. Sistem lalu lintas yang dibangun menggunakan sistem pengaturan waktu tetap. Rangkaian sistem lalu lntas ditunjukkan pada Gambar 3. digitalwrite 14 = HIGH digitalwrite 7 = HIGH Ada pelanggar? Ya while(rfid.available() > 0) Tidak RFID.read() Gambar 3 Blok rangkaian sistem lampu lalu lintas 2) Perancangan Sistem RFID : Pada perancangan sistem RFID ini digunakan relay sebagai pengontrol RFID reader. Fungsi relay di sini sebagai saklar untuk mengaktifkan dan menon-aktifkan RFID reader. Gambar 4 menunjukkan blok rangkaian sistem RFID. if(teks.length() > 12) Serial.println( ID: +Teks) Selesai Gambar 5 Flowchart sistem pengidentifikasian kendaraan bermotor pelanggar lampu lalu lintas 21

4 Komunikasi antara RFID reader dan Arduino Uno menggunakan komunikasi serial dengan baud rate sebesar 9600 bps (bit per second). Apabila lampu merah menyala dan ada pelanggar maka RFID reader akan mendeteksi RFID tag yang terdapat pada kendaraan dan mengirimkan informasi berupa nomor unik ke komputer dan ditampilkan di Serial Monitor. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengujian Sistem Lalu Lintas Pengujian yang dilakukan pada sistem lampu lalu lintas yang dibangun menunjukkan bahwa sistem bekerja sesuai dengan yang direncanakan. Lampu hijau hanya menyala pada tiap satu persimpangan saja. Sementara di tiga persimpangan lainnya lampu merah akan menyala. Sistem lampu lalu lintas yang dibangun menggunakan sistem pengaturan waktu tetap, dengan pengaturan lama menyala lampu merah 24 detik, lampu hijau 5 detik, dan lampu kuning 3 detik. Sistem ini akan berulang setiap 32 detik. B. Pengujian Sistem RFID 1) Pengujian Relay: Relay yang berfungsi mengaktifkan RFID reader pada sistem ini berfungsi dengan baik. Hasil pengujian terlihat pada Gambar 6 (a) dan (b). Ketika lampu merah belum menyala, RFID reader belum aktif. Ketika lampu merah menyala, relay otomatis meng-aktifkan reader. Gambar 7 Hasil pengujian jarak pembacaan RFID reader terhadap tag pada posisi horizontal. Berdasarkan grafik di atas, diketahui bahwa tag 2, 3 dan 5 memiliki jarak baca maksimal yang dapat dijangkau oleh reader sebesar 4 cm, pada kedua sisi tag. Sementara tag 1 dan 4 mampu dibaca hingga jarak 5 cm, baik sisi atas mau-pun bawah. Tag 6 yang merupakan jenis card mempunyai jarak maksimal pembacaan hingga mencapai 6 cm, baik sisi atas maupun bawah. Dari pengujian ini disimpulkan bahwa pada pembacaan RFID reader dengan posisi horizontal, jangkauan RFID reader terhadap RFID tag yang terjauh didapat pada tag jenis card. (a) (b) Gambar 6 (a) LED hijau menyala dan RFID reader belum aktif (b) LED merah menyala dan RFID reader aktif 2) Pengujian Pembacaan RFID Reader Tag: Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah RFID reader dapat membaca informasi yang ada pada tag dan dapat mengirimkan informasi secara serial ke Arduino Uno untuk ditampilkan pada serial monitor. Hasil pengujian menunjukkan bahwa komunikasi antara tag, reader dan monitor berjalan baik. Semua tag baik yang berbentuk key maupun card dapat tebaca dengan kode uniknya masingmasing. 3) Pengujian Jarak Baca RFID reader: Jarak baca reader terhadap tag diukur dengan menjauhkan tag dari reader hingga tidak lagi terbaca. Pengukuran dilakukan terhadap kedua sisi tag baik pada posisi horizontal maupun vertikal Selain itu juga dilakukan pengujian pengaruh susdut terhadap jarak baca, untuk mendapatkan polarisasi yang terbaik. Gambar 8 Hasil pengujian jarak pembacaan RFID reader terhadap tag pada posisi vertikal.. Sementara dari grafik hasil pengujian jarak pembacaan pada gambar 8, diketahui bahwa jarak maksimal yang dapat dijangkau oleh RFID reader terhadap tag yang didekatkan secara vertikal yaitu 1,6 cm. Jarak ini diperoleh pada pengukuran tag 4 baik pada sisi kiri maupun kanan. Pada umumnya jarak pembacaan pada sisi kanan maupun kiri hasilnya sama dari masing-masing RFID tag. Hal berbeda justru pada pengujian jarak pembacaan untuk sisi depan dan belakang dari tiap-tiap RFID tag, umumnya jarak pembacaan untuk sisi depan lebih besar dibanding sisi belakang. Hal ini disebabkan oleh posisi antena pada RFID tag yang letaknya lebih dekat dengan sisi depan. 22

5 Gambar 9 Hasil pengujian pengaruh sudut terhadap pembacaan RFID reader Pada pengujian pengaruh sudut terhadap pembacaan RFID reader dilakukan dengan cara RFID reader diletakkan pada posisi yang tetap sementara posisi RFID tag diubahubah berdasarkan variasi sudut mulai dari 0 hingga 90. Dari data hasil pengujian di atas, diketahui bahwa RFID reader dapat membaca RFID tag pada sudut 0 hingga 90. Hasil pembacaan paling baik yaitu pada sudut 0. Semakin besar sudutnya jarak baca semakin pendek, sehingga dapat disimpulkan bahwa reader menggunakan antean dengan polarisasi linier. Dengan demikian, dalam pengaplikasiannya posisi reader perlu diatur agar pembacaan reader terhadap tag dapat dilakukan secara maksimal. Demikian pula juga penempatan tag perlu dipertimbangkan agar mudah terbaca sesuai dengan polarisasi antena reader. B. Pembacaan RFID Reader dengan 2 Buah RFID Tag Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah RFID reader mampu membaca 2 buah RFID tag sekaligus. Pengujian dilakukan dengan meletakkan dua buah RFID tag secara bersisian dan secara ditumpuk. Pada pengujian dua tag yang bersisian, kedua tag dapat dibaca oleh reader karena tag dibaca satu persatu. Sedang pada pengujian pembacaan dua buah tag yang ditumpuk, hanya tag yang berada paling dekat dengan reader yang teridentifikasi. Hal ini terjadi karena sinyal dari reader terhalang oleh tag yang berada di depan, sehingga tidak dapat mencapai tag yang berada di belakangnya. Dari hasil pengujian pada Tabel 3, diketahui bahwa RFID reader dapat membaca dua buah tag yang bersisian karena tag dibaca satu persatu. Pada pengujian dua tag yang ditumpuk, hanya tag yang berada paling dekat dengan reader yang teridentifikasi. Hal ini terjadi karena sinyal dari reader terhalang oleh tag yang berada di depan, sehingga tidak dapat mencapai tag yang berada dibelakangnya. tag yang digunakan adalah dari jenis key karena lebih mudah untuk direkatkan pada miniatur mobil. Dari hasil pengujian jarak baca, diketahui bahwa jarak baca maksimal RFID tag jenis key adalah 5 cm. Oleh karena itu RFID reader harus dipasang pada jarak lebih besar dari 5 cm dari garis marka jalan, agar tidak ada RFID tag yang terdeteksi ketika kendaraan tersebut berhenti tepat di belakang garis marka jalan. Untuk pengujian keseluruhan purwarupa ini dilakukan dua pengujian. Yang pertama pengujian ketika hanya satu buah mobil yang menerobos lampu merah seperti ditunjukkan pada Gambar 10. Dari hasil pengujian ini diketahui bahwa RFID reader dapat mengidentifikasi kendaraan yang melanggar lampu lalu lintas dan mengirimkan kode unik dari RFID tag ke personal computer untuk ditampilkan di Serial Monitor (Gambar 11). Gambar 10 Pengujian satu buah mobil menerobos lampu lalu lintas Gambar 11 Hasil pembacaan kode unik RFID tag di Serial Monitor Pengujian kedua adalah ketika dua buah mobil secara bersamaan menerobos lampu merah seperti pada Gambar 12.. C. Pengujian Sistem Secara Keseluruhan Untuk menguji sistem yang dibangun dibuat sebuah maket perempatan jalan yang dilengkapi dengan sistem lalu lintas dan RFID reader. Karena ketersediaan RFID reader yang digunakan pada penelitian ini terbatas, maka hanya satu persimpangan saja yang dilengkapi dengan RFID reader. Pengujian yang dilakukan hanya untuk satu jalur saja, dengan RFID tag dipasang pada bagian depan mobil mainan. Jenis 23

6 3. RFID reader yang digunakan dalam penelitian ini hanya mampu membaca satu buah tag yang berada terdekat dengannya. VI. SARAN Purwarupa ini dapat dikembangkan dengan menggunakan RFID tag jenis aktif yang dapat dibaca hingga jarak 10 m dan RFID reader yang memiliki kemampuan multi-tags reading sehingga dapat membaca banyak tag secara bersamaan. Sistem ini kemudian dihubungkan dengan sistem basis data yang menyimpan data dari pemilik kendaraan bermotor. Gambar 12 Pengujian dua buah mobil secara bersamaan menerobos lampu lalu lintas Hasil pembacaan reader ditunjukkan pada Gambar 13, dimana hanya satu buah mobil yang teridentifikasi yaitu yang berada paling dekat dengan reader. Jika sistem ini diterapkan pada kondisi sebenarnya, jenis RFID yang digunakan haruslah RFID berbasis UHF atau microwave, karena RFID jenis tersebut mempunyai jarak baca yang jauh (hingga 10 m). Reader yang dipakai juga sebaiknya yang mengaplikasikan anti-collision protocol sehingga mampu membaca beberapa RFID tag sekaligus. Gambar 13 Hasil pembacaan kode unik RFID tag di Serial Monitor REFERENSI [1] Badan Pusat Statistik Statistik Transportasi Darat BPS. Jakarta. [2] Beirness, D.J., et all The Road Safety Monitor 2002 Risk Driving, November Ontario: The Traffic Injury Research Foundation. [3] Xinyun, Qiu & Xiao, Xiao, The Design and Simulation of Traffic Monitoring System Based on RFID, Control and Decision Conference (2014 CCDC), The 26 th Chinese, pp , [4] Billy, Perancangan Sistem Pengidentifikasian Pelanggaran Lampu Lalu Lintas Secara Otomatis Menggunakan RFID serta Dilengkapi dengan Webcam, Jakarta: Teknik Elektro, Universitas Tarumangera [5] Prakananda, Muhammad Ilyas, Rancangan Penerapan Teknologi RFID untuk Mendukung Proses Identifikasi Dokumen dan Kendaraan di SAMSAT, Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi (SNAST) Periode III, Yogyakarta, halaman [6] Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 22 Tahun 2009, Lalu Lintas dan Angkutan Jalan, Jakarta, Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 2009 Nomor 96, 22 Juni [7] Finkenzeller, Klaus, RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards, Radio Frequency Identification and Near- Field Communication, Third Edition. John Wiley & Sons, Inc, [8] Hunt, V. D., Puglia, A. and Puglia, M, RFID - A Guide to Radio Frequency Identification, New Jersey: John Wiley & Sons, [9] Banzi, Massimo, Getting Started with Arduino, Second Edition. Sebastopol: O Reilly, [10] Wicaksono, Handy, Programmable Logic Controller (Teori, Pemrograman dan Aplikasinya dalam Otomasi Sistem). Yogyakarta: Graha Ilmu, [11] Linsey, Trevor, Instalasi Listrik Dasar. Jakarta: Erlangga, V. KESIMPULAN Dari purwarupa yang dibangun, dapat disimpulkan: 1. Purwarupa pengidentifikasian kendaraan bermotor pelanggar lampu lalu lintas dengan RFID berbasis Arduino Uno yang dibangun dapat bekerja dengan baik untuk mendeteksi satu kendaraan yang menerobos lampu lalu lintas. 2. Sudut pembacaan RFID reader cukup luas, mampu menjangkau sudut 0 hingga 90, meskipun semakin besar sudutnya semakin pendek jarak pembacaan, dengan jarak maksimal 6 cm. Oleh karena itu, tag harus dipasang dengan sudut yang tepat pada kendaraan agar dapat dibaca dengan baik. 24