Aplikasi solar energy harvesting dalam jaringan sensor nirkabel pemantauan kualitas udara: Applications of solar energy harvesting in wireless sensor networks for air quality monitoring

Maitsa’a  Rafasani; Sabar  Pramono; Paula Santi Rudati

doi:10.35313/jitel.v2.i1.2022.1-10

Authors

Maitsa’a Rafasani Politeknik Negeri Bandung
Sabar Pramono Politeknik Negeri Bandung
Paula Santi Rudati Politeknik Negeri Bandung

DOI:

https://doi.org/10.35313/jitel.v2.i1.2022.1-10

Keywords:

jaringan sensor nirkabel, SEH, sensor node, baterai, daya

Abstract

Jaringan sensor nirkabel merupakan teknologi yang banyak digunakan oleh sistem dengan koneksi jarak jauh. Jaringan sensor nirkabel terdiri dari sensor node serta gateway. Sesuai dengan tujuan pengembangannya, sensor node dari jaringan sensor nirkabel seringkali terletak di daerah yang jauh dari sumber listrik. Selain itu, baterai sebagai sumber daya untuk sensor node memiliki kapasitas yang terbatas dan akan berkurang seiring waktu. Solar energy harvesting (SEH) adalah suatu metode pembangkitan listrik dari energi sekitar dengan menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi. Pada penelitian ini dilakukan realisasi dan investigasi penggunaan SEH pada sistem jaringan sensor nirkabel untuk mendeteksi kualitas udara. SEH dirancang dengan menggunakan panel surya yang mengubah energi foton sinar matahari menjadi daya listrik yang disimpan pada baterai. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penggunaan SEH pada sistem pemantauan kualitas udara dapat memberikan tambahan daya pada baterai sehingga masa pakai baterai dua kali lebih lama dari masa pakai baterai pada node sensor tanpa SEH. Pada sistem ini, kualitas udara dan kondisi baterai dari setiap sensor node dapat dipantau melalui antarmuka berbasis web yang dapat diakses secara lokal maupun luas melalui jaringan internet.

References

P. Rawat, K. D. Singh, H. Chaouchi, and J. M. Bonnin, “Wireless Sensor Networks: A Survey on Recent Developments and Potential Synergies,” The Journal of Supercomputing, vol. 68, pp. 1-48, 2014.

A. A. A. Ari, A. Gueroui, N. Labraoui, and B. O. Yenke, “Concepts And Evolution of Research In The Field of Wireless Sensor Networks,” International Journal of Computer Networks & Communications (IJCNC), vol. 7, no. 1, pp. 81-98, 2015.

H. Sharma, A. Haque, and Z. A. Jaffery, “Solar energy harvesting wireless sensor network node: A survey,” Journal of Renewable and Sustainable Energy, vol. 10, no. 2, pp. 023704, 2018.

K. Liu and C. Wang, “Improved Optimal Route Evaluation Method for Wireless Sensor Networks,” IEEE Sensor Journal, vol. 18, no. 4, pp. 1747-1754, 2018.

R. S. Ko, “A load balancing routing algorithm for Wireless Sensor Networks based on domain decomposition,” Ad Hoct Netw, vol. 30, no. 4, pp. 63-83, 2015.

M. Hammoudeh and R. Newman, “Adaptive routing in wireless sensor network: QoS optimization for enhanced application performance,” Inf. Fusion, vol. 22, no. 1, pp. 3-15, 2015.

K. Wang, H. Gao, X. Xu, J. Jiang, and D. Yue, “An energy efficient reliable data transmission scheme for complex environment monitoring in underwater acoustic sensor networks,” IEEE Sensor Journal, vol. 16, no. 11, pp. 4051-4061, 2016.

N. Magaia, N. Horta, R. Neves, PR. Pereira, and M. Correia, “A multi objective routing algorithm for wireless sensor network,” Appl. Soft Comput, vol. 30, no. 5, pp. 104-112, 2015.

A. Kusiak, M. Li, and H. Zheng, “Virtual Models Of Indoor-Air-Quality Sensors,” Applied Energy, vol. 87, pp. 2087–2094, 2010.

T. D. Nguyen, J. Y. Khan, and D. T. Ngo, “An Effective Energy-Harvesting-Aware Routing Algorithm for WSN-based IoT Applications,” IEEE International Conference on Communications (ICC), Paris, France, 2017.

C. W. Hung and W. T. Hsu, “Article Power Consumption and Calculation Requirement Analysis of AES for WSN IoT,” Sensors, vol. 18, pp. 1675, 2018.

K. S. Adu-Manu, N. Adam, and C. Tapparello, “Energy-Harvesting Wireless Sensor Networks (EH-WSNs): A Review,” ACM Transactions on Sensor Networks, vol. 14, no. 2, pp. 1-50, 2018.

L. Zhang, Y. Yu, H. Ma, and Y. Z. Guilin, “Design of Photovoltaic Power Supply MPPT Circuit for WSN Node Based on Current Observation,” International Journal of Online and Biomedical Engineering, vol. 14, no. 7, pp. 45-61, 2018.

A. P. Vadean, P.P. Pop, T. Latinovic, C. Barz, and C. Lung, “Harvesting Energy An Sustainable Power Source, Replace Batteries for Powering WSN and Devices on The Iot,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 200, Innovative Ideas in Science, Baia Mare, Romania, 2016.

H. Sharma, A. Haque, and Z. A. Jaffery, “Maximization of Wireless Sensor Networks Lifetime using Solar Energy Harvesting for Smart Agriculture Monitoring,” Ad Hoc Networks, vol. 94, pp. 101966, 2019.

H. T. Monda, F. Feriyonika, and P. S. Rudati, “Sistem Pengukuran Daya pada Sensor Node Wireless Sensor Network,” 9th Industrial Research Workshop and National Seminar, Bandung, 2018, pp. 28-31.

M. N. Fauzi, P. S. Rudati, and F. Feriyonika, “Sistem Penjaluran dan Klasterisasi pada Jaringan Sensor Nirkabel Berbasis LoRa,” 9th Industrial Research Workshop and National Seminar, Bandung, 2018, pp. 271-274.

M. Bor, U. Roedig, and J. M. Alonso, “Do LoRa Low-Power Wide-Area Networks Scale?,” MSWiM '16: 19th ACM International Conference on Modelling, Analysis and Simulation of Wireless and Mobile Systems, Malta, 2016.