JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

1

Abstrak— Sesuai dengan perkembangan zaman, pendidikan agama dinilai masyarakat sebagai salah satu standar ilmu yang akhir akhir ini disejajarkan dengan pendidikan formal dan pondok pesantren dijadikan tempat untuk memberikan pendidikan moral dan ilmu disiplin yang sangat bersinergi dengan pendidikan agama, namun menerapkan pendidikan moral dan kedisplinan sulit diterapkan pada era sekarang, mengingat jumlah santri yang sangat banyak dan tidak sebanding dengan sumber daya ustad yang relatif sedikit. Salah satu pelanggaran kedisiplinan yang sering dilakukan oleh para santri ialah keluar dari pondok pesantren pada saat jam belajar pondok, oleh karena itu diperlukan alat bantu modern untuk mambantu para ustad mengawasi lingkungan pondok pesantren. Dengan cara memanfaatkan teknologi Raspberry Pi dan kombinasi beberapa alat sensor yang dapat digunakan untuk mengawasi para santri, sensor sensor yang bisa digunakan ialah sensor PIR, sensor ultrasonic dan ditambah dengan modul kamera. Dari hasil uji coba dapat disimpulkan bahwa sistem ini mampu membantu mendeteksi santri hingga jarak 7 meter dan dapat membantu ustad mengetahui gambar dari santri yang melanggar. Ustad juga bisa mengetahui tempat yang paling sering terjadi pelanggaran oleh santri.

Kata Kunci—Modul Kamera, Pondok Pesantren, Raspberry Pi,

Sensor.

I. PENDAHULUAN

ondok pesantren adalah sebuah lembaga yang menerapkan

pendidikan agama yang terpadu dan diiringi dengan

pendidikan formal yang bermutu sebagai bentuk sekolah

formal yang ada. Pondok pesantren juga membantu orang tua

dalam menanamkan pendidikan moral dan kedisiplinan dalam

kegiatan sehari hari yang sangat bersinergi dengan pendidikan

agama.

Sesuai dengan perkembangan zaman yang semakin maju

pondok pesantren banyak dijadikan prioritas utama oleh orang

tua dalam memberikan pendidikan kepada anak sehingga

jumlah santri dari tahun ke tahun semakin banyak, hal ini tidak

sebanding dengan sumber daya guru atau ustad yang relatif

sedikit. Oleh karena itu dalam hal mengawasi lingkungan

pondok pesantren sangat kurang karena jumlah santri yang

bertambah dan para ustad yang sedikit mengakibatkan sulitnya

menerapkan kedisiplinan dan pendidikan moral. Pelanggaran

kedisiplinan yang paling sering dilakukan oleh para santri

ialah keluar dari pondok pesantren pada saat jam belajar

pondok, oleh karena itu dibutuhkan suatu sistem yang modern

untuk mengawasi teritorial pondok pesantren.

Dengan kemajuan teknologi sekarang, banyak teknologi

yang dapat membantu kehidupan sehari hari, salah satunya

embedded system. Berbagai embedded system telah dibuat

sebelumnya seperti contohnya Surveillance Cam [1]. Proyek

ini memiliki tujuan yaitu membuat suatu sistem pengawasan

ruangan menggunakan teknologi Raspberry Pi dan modul

kamera, namun proyek ini outputnya hanya streaming video

yang disajikan dalam web adapun kekurangan dalam proyek

ini adalah tidak adanya suatu notifikasi apabila terjadinya

suatu situasi yang mencurigakan maupun tidak ada notifikasi

yang real time.

Dalam Tugas Akhir ini penulis ingin membuat sistem yang

lebih real time, fitur notifikasi, fitur koordinat, dan hemat

listrik. Sistem yang dibuat digunakan untuk mengawasi area

pondok pesantren yang peletakkan sistemnya di area pagar

ataupun tembok. Sistem ini memanfaatkan teknologi

Raspberry Pi sebagai pusat semua perangkat, sensor PIR

sebagai pendeteksi adanya suatu gerakan, sensor deteksi jarak

sebagai solusi untuk menemuka jarak antara sistem dengan

objek manusia dan yang terakhir modul kamera Raspberry Pi

tipe NoIR yang digunakan untuk mengambil gambar objek

manusia tersebut.

II. URAIAN PENELITIAN

A. Raspberry Pi Raspberry Pi adalah sebuah Single Board Computer seukuran

kartu kredit yang dikembangkan oleh Raspberry Fondation

dari UK dengan tujuan mempromosikan pengajaran ilmu

komputer di sekolah dasar. Raspberry Pi mengguanakan

system on a chip (SoC) dari Broadcom BCM2835, dan juga

termasuk prosesor ARM1176JZF-S 700 MHz, GPU

VideoCore IV dan penyimpanan data jangka panjang.

Meskipun mempunyai hampir semua kemampuan yang

dimiliki komputer biasa, namun kemampuan komputasi

Raspberry Pi tidak sehebat computer pada umumnya.

Aplikasi-aplikasi open source pun bisa dipasang ke dalam

komputer mini tersebut seperti Libre Office, web browser

ataupun programming [2]. Pada Tugas Akhir ini Raspberry Pi

dijadikan suatu main system dari perangkat perangkat yang

lain.

Pengawasan Batas Teritorial Pondok Pesantren

Menggunakan Teknologi Raspberry Pi Tirta Taruna Ramadhan, Tohari Ahmad, S.Kom., MIT., Ph.D., dan Hudan Studiawan, S.Kom.,

M.Kom.

Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

(ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia

e-mail: tohari@if.its.ac.id

P

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

2

B. HC-SR501 Passice Infrared Sensor (PIR) PIR adalah sebuah perangkat sensor dimana perangkat

tersebut berguna untuk mendeteksi adanya gerakan suatu

objek di sekitarnya. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor

ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya

menerima radiasi sinar infra merah dari luar, ketika sebuah

gerakan terdeteksi dengan adanya suatu sumber radiasi dengan

suhu tertentu yaitu manusia melewati sumber infra merah

disekitarnya dengan suhu berbeda, maka sensor akan

membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap

satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi

perubahan pembacaan pada sensor. Tipe PIR yang khusus

digunakan untuk mendeteksi manusia adalah tipe HC-SR501

Body Sensor Module Pyroelectric Infrared.

HC-SR501 Body Sensor Module Pyroelectric Infrared

didasarkan pada teknologi inframerah dengan sensifitas yang

tinggi dan modus operasi ultra-low-voltage. Sensor ini

memiliki voltage 5V-20V, Power Comsumption 65mA, TTL

output mencapai 3.3V, 0V. Suhu yang dideteksi memiliki

temperatur 20-70 derajat. jarak sensor bisa mencapai 5-7

meter dengan sudut pancaran mencapai kurang lebih 120

derajat [3]. Dalam Tugas Akhir ini sensor PIR digunakan

sebagai pendeteksi adanya suatu gerakan.

C. Modul Kamera Raspberry Pi NoIR Modul kamera Raspberry PI NoIR adalah modul kamera

yang dirancang khusus add –on untuk Raspberry Pi yang tidak

memiliki IR cut filter yang dipasang seperti pada kamera

biasa, dengan hanya memasangkan ke salah satu soket kecil di

permukaan atas Raspberry Pi. Interface soket ini

menggunakan CSI interface yang khusus, yang mana

dirancang khusus untuk interfacing pada kamera.

Versi NoIR adalah hal yang terbaik karena dapat digunakan

pada malam hari, karena modul kamera Raspbeerry Pi NoIR

dapat memancarkan cahaya inframerah [4]. Pada Tugas Akhir

ini modul kamera digunakan untuk mengambil gambar.

D. Ranging Detecktor Mod Distance Sensor HC-SR04 Sensor HC-SR04 adalah sensor yang berfungsi sebagai

deteksi jarak antara sensor dengan sebuah objek. Jarak

maksimum yang dapat terdeteksi oleh sensor ini sekitar 5

meter dengan akurasi hingga 3mm. Seperangkat sensor ini

terdiri dari ultrasonic transmitters, receiver dan control circuit [5]. Prinsip dasar kerja dari sensor ini adalah:

1. Menggunakan IO trigger untuk paling sedikit dengan

sinyal sebesar 10us.

2. Secara otomatis mengirimkan gelombang ultrasonic

sebesar 40 kHz dan mendeteksi apakah ada sinyal

balik.

3. Jika terdapat sinyal yang kembali, melalui sinyal tinggi

maka waktu output durasi IO adalah waktu

pengiriman ultrasonic untuk kembali.

Test distance = (high level time x velocity of sound

(34000 cm/s)) / 2

Dalam Tugas Akhir ini sensor deteksi jarak digunakan untuk

menghitung jarak antara sistem dengan objek.

E. Raspbian OS Raspbian adalah sistem operasi Linux distro Debian yang

dioptimalkan untuk penggunaan perangkat komputer mini

Raspberry Pi. Sistem operasi ini memiliki beberapa program standard dan beberapa alat bantu untuk dapat menjalankan

perangkat keras dari komputer mini Raspberry Pi. Di dalam

sistem operasi Raspbian ini sudah lengkap daripada sistem

operasi yang murni pada komputer umum, karena Raspbian

berisi lebih dari 35.000 paket dan pre-compiled perangkat

lunak yang tersaji dalam bentuk format yang mudah untuk

dipasang dalam komputer mini Raspberry Pi [6]. Pada Tugas

Akhir ini operasi sistem yang digunakan adalah Raspbian.

F. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) Simple Mail Transfer Protocol atau SMTP adalah sebuah

protocol yang dimana berfungsi untuk membantu dalam hal

pengiriman email dan penjaluran pengiriman email. Dalam

bahasa pemograman Python disediakan smtplib modul, yang

dimana dapat menerjemahkan sebuah objek client session

SMTP yang digunakan untuk melakukan pengiriman email ke

semua perangkat internet yang mendukung pembacaan SMTP

Daemon [7]. Pada Tugas Akhir ini menggunakan SMTP untuk

mengirimkan notifikasi melalui email.

G. OpenCV OpenCV adalah suatu library gratis yang dikembangkan

oleh developer-developer Intel Corporation. Library ini terdiri

dari fungsi-fungsi computer vision dan API (Aplication

Programming Interface) untuk image processing high level maupun low level dan sebagai optimasi aplikasi realtime.

OpenCV sangat disarankan untuk programmer yang akan

berkutat pada bidang computer vision, karena librarynya

mampu membuat aplikasi yang handal dibidang digital vision

dan mempunyai fitur yang mirip dengan cara pengolahan

visual pada manusia [8]. Tugas Akhir ini menggunakan

library OpenCV untuk mendeteksi objek manusia pada suatu

gambar.

Berikut ini adalah beberapa fitur pada library OpenCV:

Manipulasi data gambar (alokasi memori, melepaskan

memori, setting serta konversi gambar)

Image/Video I/O (Bisa menggunakan kamera yang sudah

didukung oleh library ini)

Manipulasi matriks dan vektor serta terdapat juga routines

linier algebra (products, solvers, eigenvalues, SVD)

Image processing dasar (filtering, edge detection,

pendeteksiantepi, sampling dan interpolasi, konversi

warna, operasi morfologi, histograms, image pyramids)

Analisis struktural

Kalibrasi kamera

Pendeteksian gerak

Pengenalan objek (Hewan, Manusia, Tumbuhan dll)

Basic GUI (Display gambar/video, mouse/keyboard control, scrollbar)

Image Labelling (line, conic, polygon, text drawing)

III. DESAIN SISTEM

A. Deskripsi Umum Pada Tugas Akhir ini akan dibangun sebuah sistem

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

3

pengawas teritorial pondok pesantren berbasis Raspberry Pi.

Sistem ini dirancang dengan studi kasus untuk mengawasi

batas teritorial pondok pesantren dari pelaanggara santri yang

keluar pondok tanpa izin.

Sistem ini menggunakan sensor PIR untuk mendeteksi

adanya suatu gerakan yang mencurigakan di batas teritorial

dan sebagai trigger yang nantinya akan diteruskan ke modul

kamera yang akan mengambil gambar objek tersebut dan

mendeteksi objek pada gambar tersebut. Lalu sensor deteksi

jarak menghitung jarak dari sistem ini ke objek yang bertujuan

untuk menemukan titik kordinat dari objek manusia. Dan yang

terakhir hasil informasi dari perangkat sistem ini akan

dikirimkan ke email tujuan sebagai bentuk notifikasi.

B. Arsitektur Sistem Dalam Tugas Akhir ini akan merancang perangkat keras.

Dimana secara garis besar memiliki rancangan arsitektur

sistem yang dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1 dijelaskan alur kerja dari arsitektur umum sistem

adalah sebagai berikut:

1. Dengan cara mendeteksi suhu panas dari tubuh

seseorang yang akan keluar dari pondok pesantren

tersebut dengan menggunakan sensor PIR yang sudah

diintegrasikan melalui socket GPIO dengan Raspberry

Pi.

2. Setelah sensor infra merah menangkap suhu panas

tubuh manusia yang tidak sengaja terkena pancaran

infra merah tersebut, maka kamera akan mengambil

gambar objek bergerak tersebut, lalu gambar tersebut

dideteksi apakah objek tersebut benar-benar manusia

atau bukan. Setelah terdeteksi objek tersebut adalah

manusia maka gambar akan disimpan di file storage

Raspberry Pi. Kemudian sensor deteksi jarak akan

melakukan tugasnya yaitu menghitung jarak antara

rangkaian alat ini dengan objek manusia.

3. Semua input data yang telah didapat dari sensor infra

merah, modul kamera dan sensor deteksi jarak akan

disimpan di memori Raspberry Pi.

4. Data input yang telah disimpan dalam storage

Raspberry Pi. Kemudian akan dikirim ke email agar

para ustad dapat secara mudah dapat mengetahui

informasi dari rangkaian alat ini. Informasi yang

didapat ustad antara lain gambar, jarak, dan titik

koordinat.

C. Alur Sistem Alur sistem untuk sistem dimulai pada saat sensor PIR

dalam kondisi siaga, apabila terdeteksi suatu gerakan maka

sensor merespon kemudian dilanjutkan ke modul kamera yang

akan mengambil objek gambar tersebut setelah mendapatkan

gambar Dengan bantuan library openCV, sistem dapat

mendeteksi objek manusia yang berada pada gambar. Setelah

terdeteksi manusia maka akan dilanjutkan ke sensor deteksi

jarak yang berfungsi untuk menghitung jarak antara objek

dengan perangkat sistem. Dengan mendapatkan, jarak sistem

dapat menemukan kordinat map objek. Langkah terakhir

sistem mengirimkan notifikasi yang berisi informasi yang

didapatkan dari sensor dan modul kamera melalui email. Alur

sistem dapat dilihat pada

Gambar 2.

IV. IMPLEMENTASI

Implemnetas pada sistem ini dibagi menjadi dua bagian yakni

implementasi perangkat keras dan implementasi perangkat

lunak.

A. Implementasi Perangkat Keras Pada Gambar 3 menunjukkan hasil dari implementasi

perangkat keras yang akan digunakan pada sistem pengawasan

batas teritorial pondok pesantren. Dengan Raspberry Pi

sebagai pusat dari seluruh perangkat keras yang digunakan

dan berbagai perangkat tambahan seperti sensor PIR, modul

kamera, dan sensor deteksi jarak.

Berikut ini adalah penjabaran dari perangkat keras yang

digunakan:

Gambar 2. Diagram Alir Sistem Pengawsan Batas Teritorial Pondok Pesantren

Gambar 1. Arsitektur Umum Sistem

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

4

Gambar 3. Hasil Implementasi Perangkat Keras

1 buah mini komputer Raspberry Pi model B versi

China.

1 buah sensor PIR tipe HC-SR501

1 buah sensor deteksi jarak HC-SR04

1 buah modul kamera Raspberry Pi NoIR

1 buah breadboard 400 tie point 11 buah kabel pelangi male to female

1 buah wireless USB adapter EW-7811Un

1 buah powerbank oren 2600mah

1 buah SDHC card Sandisk Ultra 8GB

1 buah konveter VGA ke HDMI

B. Implementasi Perangkat Lunak Untuk Implementasi perangkat lunak yang dibutuhkan

pertama kali yaitu memasang sistem operasi Raspbian pada

Raspberry Pi. Setelah terpasang sistem operasi maka

dilanjutkan dengan konfigurasi pada modul kamera lalu

memasang paket paket yang dibutuhkan untuk menjalankan

beberapa fitur sistem ini. Kemudian membuat script Python

pada tiap sensor dan modul kamera agar bekerja dengan baik.

V. UJI COBA DAN EVALUASI

A. Skenario Uji Coba Skenario uji coba adalah pengujian perangkat sistem yang

diletakkan di lantai 3 gedung selatan Teknik Informatika dan

pada saat siang hari antara pukul 13.00-15.00 wib.

Dari skenario uji coba dapat dilihat pada Tabel 1, bahwa

sistem dapat menghasilkan informasi berupa jarak, koordinat

map, waktu. Skenario uji coba 1 juga menghasilkan gambar

dan map yang ditunjukkan pada Gambar 4 dan Gambar 5.

Tabel 1. Hasil Uji Coba Skenario

Jarak 135.917186737 cm

Koordinat -7.279725,112.797132308

Posisi

Objek

Manusia

Menghadap ke samping

Sensor

PIR

Bekerja

Waktu Siang

Pukul 1:44 PM

Tempat Lantai 3 gedung selatan Teknik Informatika

Gambar 4. Hasil Uji Coba

Gambar 5. Hasil Uji Coba

B. Uji Coba Performa Uji coba ini melakukan pengecekan presentasi CPU pada

saat siaga yaitu proses dimana Raspberry Pi dalam keadaan

stand by dan pada saat menjalankan proses utama, proses

utama ialah fase dimana Raspberry Pi menggunakan seluruh

perangkat keras mulai dari sensor hingga modul kamera.

Penggunaan CPU Raspberry Pi telah ditunjukkan pada Tabel

2.

Tabel 2. Presentase Penggunaan CPU

No.

Penggunaan Presentase CPU (%)

Pada saat siaga Pada saat proses utama

1 0.00 98.00

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

5

2 1.02 99.00

3 0.00 95.00

4 1.01 95.00

5 1.02 97.00

Gambar 6. Grafik Penggunaan CPU pada Raspberry Pi

Gambar 6 menunjukkan perbandingan dari penggunaan CPU

pada sistem, pada mode siaga sistem mendekati 0% dalam

pengguanaan CPU sedangkan pada saat melakukan proses

utama penggunaan CPU hampir mendekati 100%.

VI. KESIMPULAN

Dari hasil uji coba yang telah dilakukan terhadap

perangkat sistem pengawasan pondok pesantren menggunakan

teknologi Raspberry Pi dapat disimpulkan antara lain:

1. Perangkat sistem ini dapat mendeteksi objek manusia yang

bergerak hingga berjarak 7 meter.

2. Dengan menggunakan perangkat sistem ini, ustad dapat

mengetahui area yang paling sering terjadinya pelanggaran

santri.

3. Perangkat sistem ini menggunakan sumber daya CPU dan

memori yang cukup intensif.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis T.T.R mengucapkan terima kasih kepada Tuhan

Yang Maha Esa, kedua orangtua dan keluarga penulis, kedua

dosen pembimbing, seluruh dosen dan kepala jurusan Teknik

Informatika, teman-teman Teknik Informatika angkatan 2010,

serta berbagai pihak yang telah membantu penulis dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1] "Surveillance Cam Raspberry Pi," [Online]. Available:

http://www.raspberrypi.org/turn-your-pi-into-a-low-cost-hd-surveillance-cam/. [Accessed 30 Juli 2014].

[2] "Raspberry Pi: FAQs," [Online]. Available:

http://www.raspberrypi.org/faqs#introWhatIs. [Accessed 11 Maret 2014].

[3] "Sensor PIR," [Online]. Available: https://learn.adafruit.com/pir-passive-infrared-proximity-motion-sensor/overview. [Accessed 19 juni

2014].

[4] "5MP Raspberry Pi Camera Board NoIR," [Online]. Available: https://www.modmypi.com/raspberry-pi-noir-camera-board. [Accessed

1 Maret 2014].

[5] "Ultrasonic Ranging Detector Mod HC-SR04 Distance Sensor," [Online]. Available: http://www.sainsmart.com/ultrasonic-ranging-

detector-mod-hc-sr04-distance-sensor.html. [Accessed 1 Maret 2014].

[6] "Raspbian OS," [Online]. Available: http://www.raspbian.org/. [Accessed mei 1 2014].

[7] "SMTP," [Online]. Available:

http://www.tutorialspoint.com/python/python_sending_email.htm. [Accessed 10 mei 2014].

[8] "OpenCV," [Online]. Available: http://docs.opencv.org/modules/core/doc/intro.html. [Accessed 13 mei

2014].

[9] "Automatic Plant Irrigation System," [Online]. Available: http://www.electronicshub.org/automatic-plant-irrigation-system/.

[Accessed Juli 2014].

[10] "Automatic Railway Gate Controller," [Online]. Available:

http://www.electronicshub.org/automatic-railway-gate-controller/.

[Accessed Juli 2014].

[11] "wireless security camera arduino," [Online]. Available: https://learn.adafruit.com/wireless-security-camera-arduino-

yun/introduction. [Accessed Juli 2014].

[12] "HOG," [Online]. Available: http://docs.opencv.org/modules/gpu/doc/object_detection.html#gpu-

hogdescriptor-detectmultiscale. [Accessed Mei 2014].

[13] "HC-SR501 Human Sensor Module Pyroelectric Infrared," [Online]. Available:

http://www.icstation.com/product_info.php?products_id=1390#.UxV_

FvmSy3B. [Accessed 2 Maret 2014].