YourSpot: IoT Parking Sensor

YourSpot Team:

1. LA40 - DARRELL DEVANA DJAYA PUTRA - 2501962372
2. LA40 - MUHAMMAD MIRZA - 2501966761
3. LA40 - RICHIE ANGJAYA - 2502030536

Proyek ini, yang bernama YourSpot. YourSpot merupakan sub-sistem parkir yang menggunakan sensor infrared photodiode dan ESP32 untuk memberikan informasi real-time tentang ketersediaan slot parkir di suatu tempat. Data status tempat parkir diunggah ke Firebase Realtime Database oleh sensor infrared photodiode. Melalui aplikasi yang dikembangkan dengan menggunakan platform Flutter, pengguna dapat dengan mudah melihat dan mencari slot parkir yang tersedia, memberikan kemudahan dalam memantau ketersediaan tempat parkir tanpa harus mengecek secara langsung, menghemat waktu, dan mengurangi perasaan kesal dalam mencari tempat parkir yang tersedia.

Tujuan:

Tujuan dari proyek IoT Smart Parking Sensor "YourSpot" adalah memberikan solusi yang efektif dan efisien untuk masalah pencarian tempat parkir. Dengan menggunakan sensor Infrared Photodiode dan ESP32, proyek ini bertujuan untuk:

1. Memberikan informasi real-time tentang ketersediaan slot parkir di suatu tempat.
2. Memudahkan pengguna untuk melihat dan mencari slot parkir yang tersedia dengan adanya aplikasi mobile yang dikembangkan dengan framework Flutter
3. Meningkatkan pengalaman berkendara dengan memudahkan pengendara dalam memonitor ketersediaan tempat parkir tanpa harus mengecek secara langsung, menghemat waktu, dan mengurangi perasaan kesal dalam mencari tempat parkir yang tersedia

1. Lima DOIT ESP32 Devkit V1
2. Tiga Infrared Photodiode Module
3. Tiga Battery 18650
4. Tiga Battery Holder satu slot
5. Tiga BMS 1S 18650 Battery Protection Charging Board
6. Tiga MT3608 Step Up DC Module
7. Satu Type C to DIP
8. Header Female
9. Jumper Male to Male
10. Tiga PCB Master
11. Satu PCB Slave
12. Casing Master
13. Casing Slave
14. Tiga baut M3.5x5

Design PCB dan STL akan diberikan pada step 11.

Metodelogi

Metodologi yang digunakan dalam proyek ini adalah metode waterfall. Metode ini dipilih karena cocok untuk proyek yang memiliki kompleksitas tinggi dan membutuhkan perencanaan yang matang. Kami melihat potensi dari mengembangkan sistem parkir dan memutuskan untuk mengembangkan sub-sistemnya, yaitu parking sensornya. Dari sini, kami menganalisis cara terbaik dalam menyelesaikan problem terkait parking sensor untuk parkir outdoor. Kami mendesign parking sensor yang pengiriman datanya secara wireless dengan topologi star yang di mana tiga master terhubung dengan satu slave yang merupakan node centralnya. Kami mengimplementasikan design kami dengan mengcode ESP32 master dapat menerima data dari Infrared Photodiode, melakukan deep sleep untuk menghemat daya baterai, dan melakukan komunikasi ESPNOW kepada slave dan mengcode ESP32 slave untuk menerima data dari protokol komunikasi ESPNOW dan mengunggah data tersebut ke FIrebase Realtime Database. Pada saat testing, terdapat problem, seperti pada slave tidak dapat melakukan dua protokol komunikasi sekaligus dalam satu ESP32 karena satu antenna ESP32 hanya bisa melayani satu protokol komunikasi wireless saja. Oleh karena itu, kami menggunakan dua ESP32 pada slave yang di mana ESP32 yang satu menghandle protokol komunikasi ESPNOW dan ESP32 yang lagi satu menghandle WiFi Client untuk mengirimkan data ke Firebase Realtime Database. Setelah menyelesaikan masalah tersebut dengan menggunakan dua ESP32 pada slave, YourSpot bekerja sesuai dengan ekspektasi kami.

Design Solution

Hardware:

• Sensor infrared photodiode digunakan untuk mendeteksi keberadaan mobil pada slot parkir.
• ESP32 digunakan untuk mengumpulkan data dari sensor infrared photodiode dan mengunggah data ke Firebase Realtime Database.
• Baterai 18650 digunakan untuk memberi daya pada ESP32.

Software:

• Aplikasi mobile menggunakan platform Flutter untuk menampilkan informasi ketersediaan slot parkir.
• Firebase Realtime Database digunakan untuk menyimpan data ketersediaan slot parkir.

Konsep:

1. Sensor Infrared Photodiode: Sensor ini mendeteksi keberadaan mobil pada slot parkir dengan menerima gelombang inframerah yang dipantulkan oleh mobil yang awalnya dipancarkan oleh LED Infrared dan akan ditangkap Photodiode
2. ESP32: Mengumpulkan data dari sensor dan menggunakan protokol komunikasi ESPNOW untuk berkomunikasi oleh perangkat master ke slave dan mengunggah data ke Firebase Realtime Database oleh perangkat slave.
3. Baterai 18650: Memberikan daya listrik pada ESP32, dengan menggunakan mode deep sleep ESP32 untuk menghemat daya baterai.
4. Aplikasi Mobile (Flutter): Menampilkan informasi ketersediaan slot parkir secara realtime kepada pengguna.
5. Firebase Realtime Database: Menyimpan data ketersediaan slot parkir secara real-time.

Berikut adalah Block Diagram dari YourSpot. Seperti yang tertera pada gambar Block Diagram di atas, YourSpot dalam project ini menggunakan tiga master yang masing-masing berisi DOIT ESP32 Devkit V1, Infrared Photodiode, Baterai 18650, dan Battery Management System Module yang digunakan untuk menjaga kualitas baterai 18650 yang digunakan. Pada slave, terdapat dua DOIT ESP32 Devkit V1. Salah satu ESP32 tersebut berperan dalam mengurus komunikasi protokol komunikasi ESPNOW dan ESP32 yang lain berperan dalam mengunggah data ke Firebase Realtime Database. Antara kedua ESP32 tersebut, terdapat protokol komunikasi serial yang digunakan ESP32 yang mengurus ESPNOW untuk memberikan perintah kepada ESP32 yang akan mengunggah data yang mana ke Firebase Realtime Database.

Berikut adalah schematic dari YourSpot (master dan slave). Pada master, terdapat satu DOIT ESP32 Devkit V1, satu Infrared Photodiode yang pin datanya terhubung dengan pin digital ESP32, dan slot power yang menggunakan connector header female sehingga ESP32 bisa ditempatkan pada PCB dan Infrared Photodiode dapat diatur posisinya karena tidak langsung disolder pada PCB. Pada slot power, terdapat pin VCC dan GND yang akan disambungkan dengan +V dan -V modul Battery Management System. Pada slave, terdapat dua DOIT ESP32 Devkit V1 dan satu Type C to DIP yang merupakan komponen yang memudahkan untuk menghubungkan power dengan slot Type C tanpa harus menyolder socket Type C secara SMD. Kedua ESP32 pada slave, terhubung satu sama lain dengan pin TXD2 ESP32 kiri terhubung dengan pin RXD2 ESP32 kanan dan pin RXD2 ESP32 kiri terhubung dengan pin TXD2 ESP32 kanan untuk protokol komunikasi serial (Serial2).

Berikut adalah Flowchart dari YourSpot. Flowchart dari YourSpot dibagi menjadi dua, yaitu: flowchart hardware dan flowchart software. Pada flowchart hardware berisi proses dari pengambilan data oleh master, pengiriman data ke slave, dan pengunggahan data ke Firebase Realtime Database. Sedangkan, pada flowchart software, berisi proses untuk menggunakan aplikasi YourSpot yang dimulai dari login dengan menggunakan akun google sampai proses menampilkan data pada aplikasi.

Salah satu master dari YourSpot akan ditempatkan pada satu slot parkir yang posisinya akan berada di bawah mobil. Master berfungsi untuk mengecek apakah pada slot parkir tersebut sudah ditempatkan suatu mobil atau kosong yang menggunakan sensor Infrared Photodiode untuk melakukan hal tersebut. Aktivitas tersebut akan dilakukan secara periodik dengan jeda kurang lebih tujuh detik. Hal ini disebabkan oleh penggunaan fitur deep sleep pada ESP32 yang digunakan untuk menghemat daya baterai yang digunakan.

Setelah master mendapatkan data ada atau tidaknya mobil pada slot parkir tersebut, master akan mengirim data tersebut ke slave menggunakan protokol komunikasi ESPNOW secara wireless. ESPNOW merupakan protokol komunikasi yang dimiliki oleh chip seri ESP32 yang menggunakan MAC Address sebagai alamat tujuan untuk mengirim data. Pengiriman data dari master ke slave akan dilakukan apabila terjadi perubahan data pada master, seperti perubahan kondisi pada slot parkir tersebut, terdapat mobil yang baru parkir atau keluar pada slot parkir tersebut yang pengecekan kondisi ini dilakukan secara periodik setiap tujuh

Setelah menerima data dari master, slave akan melakukan algoritma untuk mengetahui data yang dterima slave berasal dari master yang mana. Setelah mengetahui hal tersebut dan data yang dikirimkan, data tersebut akan diunggah ke Firebase Realtime Database sesuai dengan data yang diterima.

Data yang terdapat pada Firebase Realtime Database akan ditampilkan pada aplikasi mobile YourSpot yang sifatnya realtime. Dengan demikian, pengguna yang mengendarai mobil dapat mengetahui secara langsung slot parkir yang statusnya masih kosong sehingga pengguna dapat memarkirkan mobilnya pada slot tersebut.

Berikut video penjelasan serta demonstrasi dari YourSpot.

Berikut lampiran design PCB dan STL yang digunakan YourSpot.

Secara keseluruhan, desain sistem YourSpot telah dirancang dengan baik. Namun, beberapa peningkatan dapat diterapkan:

1. Sensor Infrared Photodiode: Sensitivitas dapat ditingkatkan untuk mendeteksi keberadaan mobil dengan lebih akurat.
2. Ultrasonic Sensor / Metal Sensor : Sensor mungkin dapat digantikan dengan sensor yang lebih efektif untuk mendeteksi sebuah “Kendaraan”
3. ESP32: Efisiensi dapat ditingkatkan untuk menghemat daya baterai lebih efektif.
4. Firebase Realtime Database: Performa dapat ditingkatkan agar dapat menangani lebih banyak data dengan lebih cepat.

Dengan melakukan peningkatan ini, sistem YourSpot dapat menjadi solusi parkir yang lebih baik dan memberikan manfaat yang lebih besar bagi pengguna.

ESP32 ESPNOW:

https://randomnerdtutorials.com/esp-now-esp32-arduino-ide/

https://randomnerdtutorials.com/esp-now-many-to-one-esp32/

ESP32 Firebase Realtime Database:

https://randomnerdtutorials.com/esp32-firebase-realtime-database/

Waterfall Methodelogy:

https://www.techtarget.com/searchsoftwarequality/definition/waterfall-model