Orion Gas — Pemantauan Gas Dieng

5Setup Build & Pustaka

Dikompilasi dengan Arduino IDE, board package esp32 v3.x. Tidak ada dependensi berbayar dan tidak ada pustaka vendor yang wajib — hanya pustaka publik untuk dua sensor I²C dan driver AT yang ditulis sendiri.

5.1 Konfigurasi board

USB CDC On Boot wajib Enabled agar log serial pembacaan sensor terlihat melalui kabel USB saat bench-test.

5.2 Pustaka

5.3Arsitektur Sketsa & Konstanta

Seluruh parameter tuning dikumpulkan sebagai konstanta di bagian atas sketsa sehingga penyesuaian lapangan cukup mengubah satu blok dan memflash ulang.

// ── Pin ────────────────────────────────────────────────
#define LORA_RX   26      // UART1 ke E32
#define LORA_TX   25
#define RS485_RX  16      // UART2 ke MAX485
#define RS485_TX  17
#define RS485_DE  19
#define RS485_RE  33
#define SIM_RX    13      // SoftwareSerial dari SIM800L TX
#define SIM_TX    18      // SoftwareSerial ke SIM800L RX
#define SIM_PKEY  15
#define SIM_RESET 14
#define BATT_SENSE 34     // pembagi 12:1, ADC1_CH6
#define LED_RED_BUZZ 23   // satu BC547 untuk LED merah + buzzer
#define LED_GREEN 27
#define CONFIG_MODE 32    // jumper ke GND = mode konfigurasi
// SPI fase 2 (kartu SD): SCK=D4 MISO=D2 MOSI=D5 CS=D12 (+ pulldown 10 kΩ)
// Spare: D6, D7

// ── Ambang alarm ───────────────────────────────────────
#define H2S_WARN   5.0    // ppm
#define H2S_CRIT  10.0    // ppm
#define CO2_WARN   5000   // ppm
#define CO2_CRIT  20000   // ppm
#define CO2_MAX   40000   // ppm
#define BATT_MIN   6.5    // volt — di bawah ini = alarm

// ── Timing ─────────────────────────────────────────────
#define CYCLE_MS          120000UL   // siklus baca + kirim
#define LORA_ACK_MS       5000       // tunggu ACK LoRa
#define WIFI_SCAN_MS      10000      // batas scan whitelist
#define HTTP_TIMEOUT_MS   15000
#define ALARM_COOLDOWN_MS 300000UL   // 5 menit antar alarm
#define NO_ACK_SMS_MS     1200000UL  // 20 menit tanpa ACK → SMS

// ── Identitas & jaringan ───────────────────────────────
#define STATION_ID  "A-SIKIDANG"     // atau "B-TIMBANG"
#define HTTP_HOST   "iot.dieng.or.id"
#define GPRS_APN    "internet"
#define WIFI_RSSI_MIN  -70          // dBm
const char* SMS_RECIPIENTS[3] = {"+62xxx", "+62yyy", "+62zzz"};

Alur setup() dan loop():

setup() : Serial(115200) → pin → Wire(21,22) → bme688.begin + setTPH
          → scd41.begin + setAutoBaseline(false) → UART1/UART2
          → simPowerOn() → (jumper D32 = GND → mode konfigurasi)

loop()  : tiap CYCLE_MS ──┬→ baca NDC30 (Modbus, CRC16)
                          ├→ scd41.measure() → readCO2()
                          ├→ bme688 forced mode → getData(0)
                          ├→ hitung tegangan baterai (×12)
                          ├→ kirim: LoRa → tunggu ACK → Wi-Fi → GPRS
                          ├→ jika 20 menit tanpa ACK → sendSmsAlarm()
                          └→ evaluasi ambang → LED/buzzer → cooldown

5.4Tiga Jalur Transmisi

Setiap siklus, data dicoba dikirim melalui tiga jalur secara berurutan: LoRa ke base C (utama, hemat daya), lalu Wi-Fi bila ada AP whitelist dalam jangkauan, lalu GPRS SIM800L. SMS hanya untuk alarm yang tidak ter-ACK.

5.4.1 Wi-Fi: scan dua tahap dan POST

// Tahap 1 — scan dan cocokkan dengan whitelist
int n = WiFi.scanNetworks();
for (int i = 0; i < n; i++) {
  for (int w = 0; w < WIFI_LIST_COUNT; w++) {
    if (WiFi.SSID(i) == WIFI_LIST[w] && WiFi.RSSI(i) >= WIFI_RSSI_MIN)
      wIdx = w;
  }
}
if (wIdx < 0) return false;              // tidak ada AP yang lolos

// Tahap 2 — sambung dan POST
WiFi.begin(WIFI_LIST[wIdx], WIFI_PW[wIdx]);
// … tunggu connected (maks 15 s) …
HTTPClient http;
http.begin(String("http://") + HTTP_HOST + HTTP_PATH);
http.addHeader("Content-Type", "application/json");
http.setConnectTimeout(HTTP_TIMEOUT_MS);
int code = http.POST(payload);
bool ok  = (code >= 200 && code < 300);
http.end();
WiFi.disconnect();

5.4.2 GPRS: rantai AT sampai POST 200

bool establishGPRS() {
  simSendAT("AT+CREG?");            // harus 0,1 atau 0,5
  simSendAT("AT+CSQ");              // RSSI — log saja
  if (!simSendAT("AT+CGATT?").endsWith("+CGATT: 1"))
    simSendAT("AT+CGATT=1");        // paksa attach bila perlu
  return true;
}

bool transmitViaGPRS() {
  simSendAT("AT+CIPSHUT");                              // bersihkan
  simSendAT("AT+CSTT=\"" GPRS_APN "\",\"\",\"\"");      // set APN
  simSendAT("AT+CIICR", 10000);                         // bawa wireless
  String ip = simSendAT("AT+CIFSR");                    // harus mengandung '.'
  simSendAT("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"" HTTP_HOST "\",80", 15000);
  // bangun POST manual — Content-Length wajib tepat
  String req = "POST " HTTP_PATH " HTTP/1.1\r\n"
               "Host: " HTTP_HOST "\r\n"
               "Content-Type: application/json\r\n"
               "Content-Length: " + String(body.length()) + "\r\n\r\n" + body;
  simSendAT("AT+CIPSEND=" + String(req.length()));
  // tunggu '>' lalu tulis req + 0x1A
  // sukses = balasan mengandung "200" dan "SEND OK"
  simSendAT("AT+CIPSHUT");
}

5.4.3 SMS alarm: kirim ke tiga nomor

void sendSmsAlarm(float h2s, int co2, float t) {
  simSendAT("AT+CMGF=1");                       // mode teks
  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    flushRx();                                  // buang sisa balasan
    simSendAT("AT+CMGS=\"" + String(SMS_RECIPIENTS[i]) + "\"", 5000);
    if (!gotPrompt) continue;                   // tanpa '>' → lewati
    String body = "CRIT DIENG " STATION_ID
                + " H2S=" + String(h2s, 1)
                + " CO2=" + String(co2)
                + " T="   + String(t, 0)
                + " @"    + timestamp();
    SIMSer.print(body); SIMSer.write(0x1A);     // 0x1A = kirim
    // verifikasi "+CMGS" — bila gagal, catat dan lanjut
    delay(500);                                 // jeda antar nomor
  }
}

5.6Driver NDC30 Modbus RTU

Sensor H₂S NDC30 diakses sebagai slave Modbus RTU 0xA2, register input 0x0000, satu register, skala 0,01 ppm/LSB. CRC16 dihitung dengan polinomial 0xA001, init 0xFFFF, dikirim little-endian (byte rendah dulu).

uint16_t crc16Modbus(const uint8_t *buf, int len) {
  uint16_t crc = 0xFFFF;
  for (int i = 0; i < len; i++) {
    crc ^= buf[i];
    for (int b = 0; b < 8; b++)
      crc = (crc & 1) ? (crc >> 1) ^ 0xA001 : (crc >> 1);
  }
  return crc;
}

Urutan frame dan aturan arah:

Request  (8 byte) : A2 03 00 00 00 01 CRCL CRCH
Response (7 byte) : A2 03 02 HI LO CRCL CRCH

digitalWrite(RE, LOW);      // RE aktif LOW → penerima siap
digitalWrite(DE, HIGH);     // DE aktif HIGH → transmitter aktif
SerialRS485.write(req, 8);
SerialRS485.flush();        // tunggu sampai terkirim semua
digitalWrite(DE, LOW);      // lepas bus → dengarkan balasan

// 800 ms window — baca 7 byte, lalu:
//   cek addr == 0xA2, fn == 0x03, len == 0x02
//   hitung CRC atas 5 byte pertama, bandingkan CRCL/CRCH
//   lolos semua → ppm = (HI << 8 | LO) * 0.01
//   gagal satu saja → return -1.0  (tidak dipakai sebagai data)

6Kebijakan Alarm Tiga Tingkat

Setiap pembacaan dibandingkan dengan ambang per parameter. Tingkat tertinggi yang terpicu menang — bila H₂S masuk CRIT saat CO₂ masih WARN, indikator dan pesan mengikuti H₂S.