Mobile Home-Surveillance

Mobile Home-Surveillance
Budi Daryatmo 1, Dedi Hermanto 2, Mohammad Iqbal 3 , Yoannita 4
STMIK-MDP
Jalan Rajawali No. 14 Palembang, 30113
1
[email protected], 2 [email protected], 3 [email protected],
4
[email protected]
Abstract
Mobile Home-Surveillance is an area monitoring system which is integrated to user’s
mobile-phone and can be accessed anywhere and anytime as long as the mobile phone is in
the provider’s network coverage. This system uses GPRS/UMTS bearer to transmit
monitoring data to user’s mobile phone. While monitoring, user can also set the position of
the monitoring phone (the phone which is used to capture images) from his phone. This
capability makes the monitoring area become dynamic. It can be done by using Bluetooth
facility from the monitoring phone and microcontroller. The size of video frames or images
captured by the phone are various and depend on camera resolution, lighting, and the
monitoring object.
Keywords : mobile, home-surveillance, Java, GPRS/UMTS, microcontroller
1. Pendahuluan
Komunikasi merupakan hal penting dalam kehidupan manusia, baik yang bersifat
aktif maupun pasif, yang dapat dilakukan dengan berbagai media. Melalui perkembangan
teknologi bergerak, komunikasi dapat dilakukan dimanapun dan kapanpun selama
dijangkau oleh jaringan operator. Pembaruan di dalam berkomunikasi terus dilakukan di
mana selain suara, video juga dapat dikirim dengan teknologi 3G, sehingga lawan bicara
dan kondisi lingkungan tempat lawan bicara berada dapat dilihat [1]. Selain aspek
komunikasi yang telah menjadi kebutuhan manusia, aspek lain yang tidak kalah pentingnya
adalah rasa aman. Rasa aman memberikan manfaat sosial bagi masyarakat karena
masyarakat memperoleh keyakinan akan kepastian terhadap keselamatan diri dan
lingkungannya.
Banyak sekali kondisi yang dihadapi masyarakat yang dapat memberikan perasaan
kurang aman atau menjadi pikiran. Sebagai contoh, bagaimana seseorang merasa yakin
bahwa lingkungan yang merupakan bagian penting dalam hidupnya, misalnya rumah atau
ruangan penting dalam kantor, dalam keadaaan aman ketika ditinggal selama periode
waktu tertentu? Atau bagaimana orang tua dapat tetap memantau kondisi rumahnya yang
ditinggal karena ada pekerjaan luar kota dan tetap dapat mengawasi bayinya yang ditinggal
bersama pengasuh bayi, sekaligus mengobati rasa kangen terhadap bayinya tersebut?
Untuk menjawab tantangan di atas, dirumuskanlah konsep yang mengkombinasikan
aspek keamanan dan komunikasi ke dalam sebuah sistem yang dinamakan Mobile HomeSurveillance. Mobile Home-Surveillance merupakan sistem monitoring lingkungan yang
terintegrasi dengan perangkat bergerak pengguna.
2. Tinjauan Pustaka
2.1 Teknologi Java
Teknologi Java terbagi atas 4 kuadran utama, yaitu Java 2 Enterprise Edition
(J2EE) yang difokuskan ke aplikasi distribusi, Java 2 Standar Edition (J2SE) yang
difokuskan ke aplikasi stand-alone, Java 2 Micro Edition (J2ME) yang difokuskan ke
aplikasi bergerak, dan Java Card yang difokuskan ke aplikasi smart card. Perbedaan
Media Teknika Vol. 8 No. 1, Juni 2008: 1 – 12
utama antara berbagai edisi Java ini terletak pada fitur yang ditawarkan dan persyaratan
sumber daya (kapasitas memori, kecepatan processor, dan lain-lain) yang dimiliki.
J2ME terbagi atas configuration, profile, dan optional API, yang menyediakan
informasi spesifik mengenai API dan peralatan [2]. Configuration didisain khusus untuk
suatu peralatan berdasarkan pertimbangan kapasitas memori, daya dan kecepatan
processor. Configuration menspesifikasikan Java Virtual Machine (JVM), subset API dari
J2SE, dan optional API yang akan digunakan pada platform J2ME. Profile merupakan
layer di atas configuration yang menspesifikasikan API yang lebih spesifik ke peralatan
dibanding configuration, seperti API untuk user interface dan persistent storage. Optional
API mendefinisikan fungsionalitas tambahan yang dapat disertakan ke platform J2ME.
2.2 Surveillance System
Surveillance System ditujukan untuk memonitor berbagai aktivitas di suatu lokasi
dengan menggunakan sensor visual [3]. Untuk kebutuhan yang lebih spesifik, sistem ini
digunakan untuk keperluan deteksi, pengenalan, dan identifikasi obyek yang dimonitor.
Sistem ini dapat dikembangkan menggunakan teknologi analog maupun digital, baik
dengan kabel maupun nirkabel. Perkembangan teknologi bergerak telah memungkinkan
proses monitoring dilakukan menggunakan perangkat bergerak, sehingga pengguna tetap
dapat melakukan monitoring dimanapun mereka berada selama terjangkau jaringan
operator.
3. Metode Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam pengembangan sistem Mobile HomeSurveillance adalah Rational Unified Process (RUP). RUP diformulasikan oleh Rational
Software Corporation yang menggunakan Unified Modeling Language (UML) sebagai
bahasa pemodelan selama periode pengembangan dan iterative incremental sebagai model
siklus pengembangan aplikasi [4]. Model ini membagi sistem aplikasi menjadi beberapa
komponen dan memungkinkan para pengembang menerapkan metode iterative (analisis,
disain, implementasi dan pengujian) pada tiap komponen. Dengan menggunakan model
ini, RUP membagi tahapan pengembangan perangkat lunaknya ke dalam 4 fase sebagai
berikut (lihat Gambar 1).
a. Inception, merupakan tahap untuk mengidentifikasi sistem yang akan
dikembangkan. Aktivitas yang dilakukan pada tahap ini antara lain mencakup
analisis sistem eksisting, perumusan sistem target, identifikasi kebutuhan,
perumusan persyaratan fungsional, pemodelan diagram UML (diagram use case
dan activity).
b. Elaboration, merupakan tahap untuk melakukan disain secara lengkap berdasarkan
hasil analisis di tahap inception. Aktivitas yang dilakukan pada tahap ini antara lain
mencakup pembuatan disain arsitektur sistem (architecture pattern), disain
komponen sistem, disain antarmuka/tampilan, disain peta aliran tampilan,
pemodelan diagram UML (diagram sequence, class, component, dan deployment).
c. Construction, merupakan tahap untuk mengimplementasikan hasil disain dan
melakukan pengujian hasil implementasi.
d. Transition, merupakan tahap untuk menyerahkan sistem aplikasi ke konsumen
(roll-out), yang umumnya mencakup pelaksanaan pelatihan kepada pengguna dan
testing beta aplikasi terhadap ekspetasi pengguna.
2
Budi Daryatmo, Dedi Hermanto, Mohammad Iqbal, Yoannita, Mobile-Home …
Gambar 1. System Development Life Cycle RUP
3.1 Tahap Inception
Mobile Home-Surveillance merupakan sistem monitoring lingkungan (dapat berupa
ruangan di rumah, kantor, dan lain sebagainya) yang terintegrasi dengan perangkat
bergerak pengguna, yang dapat dimanfaatkan selama berada dalam jangkauan jaringan
operator. Sistem ini memiliki fungsionalitas utama sebagai berikut.
a. Melakukan monitoring, merupakan fungsionalitas untuk melihat kondisi lingkungan
yang menjadi obyek pengamatan.
b. Melakukan pengaturan posisi ponsel kamera, merupakan fungsionalitas untuk
mengatur posisi ponsel kamera dengan memerintahkan motor servo bergerak searah
jarum jam atau sebaliknya, sejauh yang diharapkan.
c. Mengatur kondisi lampu sistem, merupakan fungsionalitas untuk menghidupkan atau
mematikan lampu sistem agar pemantauan pada ruangan gelap tetap dapat dilakukan.
d. Mengatur frekuensi pengambilan hasil monitoring, merupakan fungsionalitas untuk
mengatur selang waktu pengambilan gambar kondisi lingkungan yang menjadi obyek
pengamatan.
Selain pengguna sistem yang dapat menginisiasi fungsionalitas sistem, faktor
eksternal seperti sensor, dapat juga menginisiasi fungsionalitas terkait keperluan
monitoring. Fitur ini membuat Mobile Home-Surveillance menjadi sistem cerdas yang
dapat memproses atau memberikan informasi kepada pengguna agar melakukan
monitoring karena dideteksi adanya hal yang mungkin tidak diinginkan. Informasi push
kepada pengguna dari sistem dapat berupa pengiriman SMS, missed-call, ataupun
teknologi push registry pada mekanisme socket. Fungsionalitas sistem yang lebih lengkap
dapat dilihat pada diagram use case berikut.
3
Media Teknika Vol. 8 No. 1, Juni 2008: 1 – 12
Gambar 2. Fungsionalitas Sistem Mobile Home-Surveillance
3.2 Tahap Elaboration
3.2.1 Arsitektur Mobile Home-Surveillance
Mobile Home-Surveillance menerapkan arsitektur client server, seperti yang
diperlihatkan pada Gambar 3. Sistem ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan
menggunakan arsitektur layanan video call (3G). Sistem Mobile Home-Surveillance terdiri
dari komponen-komponen utama berikut.
a. Ponsel dengan aplikasi Mobile Home-Surveillance, yang dibawa pengguna.
b. Ponsel kamera yang ditempatkan di lokasi yang hendak dimonitor.
c. Microcontroller sebagai pengontrol sistem di lokasi. Microcontroller berfungsi
menerima perintah dari ponsel kamera melalui modul Bluetooth dan mengirim
perintah ke berbagai peralatan, seperti ke motor servo untuk menggerakkan posisi
ponsel kamera.
d. Mobile application server berfungsi sebagai aplikasi yang memproses penyimpanan
hasil monitoring dan permintaaan untuk melihat hasil monitoring.
4
Budi Daryatmo, Dedi Hermanto, Mohammad Iqbal, Yoannita, Mobile-Home …
Gambar 3. Arsitektur Mobile Home-Surveillance
3.2.2 Arsitektur Aplikasi
Aplikasi yang dikembangkan untuk sistem Mobile Home-Surveillance terdiri dari 3
modul, yaitu modul untuk ponsel pengguna, ponsel kamera, dan aplikasi server (lihat
Gambar 4.a dan 4.b). Aplikasi ini dikembangkan menggunakan platform Java (J2ME untuk
perangkat bergerak dan J2EE untuk server).
a. Modul Camera
Modul Camera berfungsi mengambil gambar sekaligus mengirimkannya ke server
dan memberikan atau menerima perintah dari dan ke sistem embedded
microcontroller melalui modul Bluetooth untuk mengendalikan berbagai peralatan
pendukung sistem. Aplikasi ini ditanamkan ke ponsel yang memiliki kamera dan
Bluetooth. Pemrograman J2ME untuk komunikasi Bluetooth menggunakan pustaka
Java API for Bluetooth Wireless Technology [5].
b. Modul Watcher
Modul Watcher berfungsi mengambil gambar dari server yang dikirim oleh aplikasi
Camera, menampilkan gambar tersebut dan mengirimkan kode ke aplikasi Camera
untuk menggerakkan motor servo dan berbagai peralatan pendukung sistem.
c. Modul Controller
Modul Controller berfungsi mengatur lalu lintas monitoring dari aplikasi Camera
sebagai sumber ke aplikasi Watcher sebagai tujuan. Aplikasi ini juga bertugas
menjembatani perintah untuk mengatur peralatan pendukung sistem dari Watcher
ke Camera.
5
Media Teknika Vol. 8 No. 1, Juni 2008: 1 – 12
Gambar 4.a Arsitektur Komponen Aplikasi Mobile Home-Surveillance
Gambar 4.b Arsitektur Komponen Aplikasi Mobile Home-Surveillance-Watcher
3.2.3 Arsitektur Hardware
Perangkat keras yang digunakan pada sistem Mobile Home-Surveillance sebagai
berikut.
a. Modul Bluetooth EB-500 SER.
Modul Bluetooth EB-500 SER digunakan sebagai media komunikasi
microcontroller (ATmega8535) dengan ponsel kamera. Modul ini menggunakan
6
Budi Daryatmo, Dedi Hermanto, Mohammad Iqbal, Yoannita, Mobile-Home …
port serial untuk berkomunikasi dengan microcontroller [6]. Komponen EB-500
SER diperlihatkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Modul Bluetooth : EB-500 SER
b. Microcontroller ATmega 8535.
Microcontroller ATmega8535 digunakan sebagai pemroses data yang diterima oleh
modul Bluetooth, yang dimasukkan ke dalam port RX microcontroller [7]. Jika
data yang valid diterima, microcontroller akan mengontrol peralatan sesuai dengan
data yang diberikan tersebut. Untuk keperluan inisiasi dari faktor eksternal,
misalnya sensor switch yang dipasang di pintu, port interupsi digunakan. Apabila
pintu terbuka, switch akan aktif dan dibaca oleh microcontroller sebagai interupsi
dan microcontroller akan mengirim data ke ponsel kamera melalui modul
Bluetooth. Selanjutnya, ponsel yang menerima data akan memberitahukan ponsel
yang dipegang oleh pengguna (pengendali) bahwa telah terjadi interupsi yang
dikirmkan oleh ponsel yang dikendalikan. Kondisi ini dapat digunakan oleh
pengguna untuk segera melakukan monitoring. ATmega 8535 diperlihatkan pada
Gambar 6.
Gambar 6. Sistem Embedded dengan Microcontroller ATmega 8535
c. Motor Servo Futaba S3003.
Motor servo digunakan untuk menggerakkan ponsel pemantau, sehingga ponsel
yang dikendalikan ini dapat bergerak ke kiri dan ke kanan dengan sudut putaran
180o. Ponsel pemantau akan diletakkan di atas motor servo yang dikontrol oleh
microcontroller. Motor servo yang digunakan diperlihatkan pada Gambar 7.
7
Media Teknika Vol. 8 No. 1, Juni 2008: 1 – 12
Gambar 7. Motor Servo Futaba S3003
d. Komponen miniatur lainnya.
Komponen miniatur lainnya berupa lampu, switch, alarm, dan komponen
elektonika lainnya yang digunakan untuk membangun sistem embedded di lokasi
pemantauan.
Arsitektur perangkat keras sistem Mobile Home-Surveillance diperlihatkan pada
Gambar 8.
Gambar 8. Arsitektur Perangkat Keras Mobile Home-Surveillance
3.2.4 Antarmuka Aplikasi Mobile Home-Surveillance
Antarmuka aplikasi Mobile Home-Surveillance berupa tampilan aplikasi di
perangkat bergerak, yang didisain berdasarkan diagram use case. Selanjutnya dibuat disain
peta aliran antarmuka, yang mendeskripsikan transisi tampilan ketika pemakai
menginisiasi menu perintah [8].
3.2.5 Diagram Sequence, Class, Component, dan Deployment
Diagram sequence menggambarkan interaksi antar-obyek di dalam dan di sekitar
sistem (termasuk pengguna, tampilan, dan sebagainya) berupa message yang digambarkan
terhadap waktu [9]. Diagram sequence didisain untuk setiap use case yang didefinisikan.
Selanjutnya didisain diagram class, yang mendeskripsikan komposisi kelas (atribut dan
metode) dan hubungan antar-kelas [9]. Kelas-kelas yang didefinisikan kemudian
dikelompokkan ke dalam file-file dan paket-paket pada component diagram. Terakhir,
kebutuhan perangkat fisik yang diperlukan untuk merealisasikan sistem Mobile HomeSurveillance didisain dalam bentuk deployment diagram. Disain diagram sequence sistem
diperlihatkan pada gambar berikut.
8
Budi Daryatmo, Dedi Hermanto, Mohammad Iqbal, Yoannita, Mobile-Home …
Gambar 9. Diagram Sequence Sistem
3.3 Tahap Construction
Pada tahap awal construction, dilakukan pemeriksaan ulang hasil analisis dan
disain, terutama disain pada domain perilaku (diagram sequence) dan domain struktural
(diagram class, component, dan deployment). Setelah disain yang dibuat sesuai dengan
analisis sistem, maka implementasi dengan bahasa pemrogramanan Java dilakukan
[2,10,11,12]. Aktivitas yang dilakukan pada tahap ini antara lain mencakup pengujian hasil
analisis dan disain menggunakan Class Responsibility Collaborator, penentuan coding
pattern yang digunakan, pembuatan program, dan pengujian sistem. Hasil dari tahap ini
dapat dilihat pada bagian selanjutnya.
4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Perangkat Keras Mobile Home-Surveillance
Hasil prototipe sistem Mobile Home-Surveillance untuk perangkat keras dari
berbagai sudut pandang diperlihatkan pada Gambar 10. Prototipe yang dibuat berupa
maket sebuah ruangan di dalam rumah yang menjadi obyek monitoring. Pada gambar
terlihat sistem perangkat keras utama, yang mencakup modul microcontroller, modul
Bluetooth, motor servo, dan ponsel kamera.
9
Media Teknika Vol. 8 No. 1, Juni 2008: 1 – 12
Gambar 10. Miniatur Mobile Home-Surveillance (1)
Gambar 10.Miniatur Mobile Home-Surveillance (2)
Gambar 10. Miniatur Mobile Home-Surveillance (3)
Gambar 10. Miniatur Mobile Home-Surveillance (4)
10
Budi Daryatmo, Dedi Hermanto, Mohammad Iqbal, Yoannita, Mobile-Home …
4.2 Aplikasi Mobile Home-Surveillance
Hasil prototipe sistem Mobile Home-Surveillance untuk aplikasi diperlihatkan pada
Gambar 11. Gambar di sisi kiri adalah splash screen aplikasi Camera di ponsel kamera,
sedangkan gambar di sisi kanan adalah tampilan hasil monitoring di ponsel pengguna,
yang didapat dari hasil tangkapan ponsel kamera terhadap lingkungan yang diamati.
Gambar 11. Tampilan Prototipe Aplikasi Mobile Home-Surveillance
5. Kesimpulan
Mobile Home-Surveillance merupakan sistem monitoring lingkungan yang
terintegrasi dengan perangkat bergerak (ponsel atau PDA) pengguna yang dapat diakses
dimanapun dan kapanpun selama berada dalam jangkauan jaringan operator. Sistem ini
ditujukan untuk memberikan rasa aman, melalui penambahan kualitas pengawasan, kepada
pengguna terhadap orang-orang yang dicintai dan benda-benda berharga yang tidak dapat
dimonitor secara langsung karena faktor lokasi dan waktu.
Mobile Home-Surveillance menggunakan bearer GPRS/UMTS di dalam
mentransmisikan data monitoring ke perangkat bergerak pengguna. Selain melakukan
monitoring, pengguna dapat mengatur posisi ponsel kamera pemantau dari perangkat
bergerak miliknya, sehingga area monitoring bersifat dinamis. Ukuran setiap frame video
atau gambar hasil tangkapan ponsel kamera sangat bervariasi, terutama tergantung dari
resolusi kamera, pencahayaan, dan lingkungan yang menjadi obyek monitoring (rata-rata
ukuran gambar hasil tangkapan ponsel kamera adalah 3 KB). Persyaratan ponsel pengguna
adalah memiliki fitur GPRS/3G dan Java, yang sama sekali tidak tergantung vendor
pembuatnya.
6. Saran
Saran pengembangan lebih lanjut terhadap sistem ini adalah sebagai berikut.
1. Pembuatan perangkat keras embedded yang lebih compact dan ekonomis, serta
mengintegrasikannya dengan sistem home-security.
11
Media Teknika Vol. 8 No. 1, Juni 2008: 1 – 12
2. Implementasi mekanisme inisiasi dari sistem (sensor) di lokasi sebagai alternatif
inisiasi dari pengguna, dengan media push-email, MMS, SMS, ataupun hanya berupa
missed-call, untuk lebih meningkatkan aspek keamanan kepada pengguna untuk
melakukan monitoring online ataupun offline (MMS dan push email).
3. Penerapan arsitektur video call (3G) pada sistem Mobile Home-Surveillance.
Penerapan video call memungkinkan proses monitoring dan komunikasi yang lebih
interaktif dilakukan.
Daftar Pustaka
[1] Korhonen, J., 2003, Introduction to 3G Mobile Communications, 2nd Edition,
London, Artech House
[2] Knudsen, J., 2003, Wireless Java : Developing with J2ME, USA, Apress.
[3] Cohen, N.; Gattuso, J.; MacLennan-Brown, K., 2007, CCTV Operational
Requirements Manual, UK, Home Office Scientific Development Branch.
[4] Kroll, Per; Kruchten, Philippe, 2003, The Rational Unified Process Made Easy : A
Practitioner’s Guide To The RUP, USA, Addison Wesley.
[5] Hopkins, Bruce; Antony, Ranjith, 2003, Bluetooth for Java, USA, Apress.
[6] http://www.a7eng.com/products/embeddedblue/serial/eb500-SER.htm,
EmbeddedBlue eb500-SER Bluetooth Serial Adapter, 3 Mei 2008.
[7] http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2502.pdf, ATmega 8535,
3 Mei 2008.
[8] Mallick, Martyn, 2003, Mobile and Wireless Design Essentials, Canada, Wiley
Publishing.
[9] Boggs, Wendy; Boggs, Michael, 2002, Mastering UML with Rational Rose 2002,
USA, SYBEX Inc.
[10] Gratton, D. A., 2007, Developing Practical Wireless Applications, USA, Elsevier
Inc.
[11] Knudsen, J. dan Li, Sing, 2005, Beginning J2ME From Novice to Professional 3rd
Edition, USA, Apress.
[12] Mikkonen, Tommi, 2007, Programming Mobile Devices : An Introduction for
Practitioners, England, John Wiley & Sons, Ltd.
12