Tutorial Projek Akhir Tahun: Cara Bina Sistem Pencahayaan Jalan Pintar dan Pemantauan Trafik Berasaskan IoT

Malaysia sedang menuju era bandar pintar. Dari Putrajaya Smart City hingga Iskandar Malaysia di Johor, kerajaan dan sektor swasta sedang melabur besar-besaran dalam infrastruktur kota yang lebih cerdas. Salah satu komponen paling asas — dan paling membazir — dalam infrastruktur bandar adalah sistem pencahayaan jalan.

Lampu jalan konvensional menyala pada keamatan penuh sepanjang malam, tidak kira sama ada jalan itu sibuk atau lenggang. Di Malaysia, ini bermakna jutaan ringgit tenaga elektrik digunakan untuk menerangi jalan-jalan yang mungkin tiada satu kenderaan pun selama beberapa jam pada waktu dini hari.

Kenapa Projek Ini Cemerlang Untuk FYP?

Projek ini ada tiga lapisan teknikal yang jelas: hardware (sensor dan LED/lampu), firmware (ESP32 logic), dan software (dashboard analitik trafik). Tiga lapisan ini menunjukkan bahawa korang mampu reka sistem end-to-end yang lengkap.

Konteks bandar pintar memberikan projek ini relevansi dasar awam yang kuat. Korang boleh reference blueprint Bandar Malaysia Smart City, polisi kecekapan tenaga TNB, atau kajian akademik tentang adaptive street lighting.

Senarai Komponen

Komponen	Spesifikasi	Anggaran Harga
ESP32 DevKit V1	38-pin, WiFi+BT	RM 20–28
IR Sensor E18-D80NK	Adjustable 3–80cm, weatherproof	RM 12–18 (x4)
LDR GL5528	Light Dependent Resistor	RM 2–3 (x2)
LED High Power 3W	6500K cool white	RM 5–8 (x6)
Mosfet IRLZ44N	N-channel, logic-level	RM 5–8 (x3)
Heatsink Aluminium	Untuk LED 3W	RM 3–5
RTC DS3231	I2C	RM 10–15
MicroSD Module	SPI	RM 8–12
OLED 0.96"	128x64, I2C, SSD1306	RM 12–18
Resistor Set	220Ω, 10kΩ, 12Ω (2W)	RM 5
Kapasitor	100nF, 100µF	RM 3
Mini Model Jalan	Balsa wood atau foam board	RM 20–30
Power Supply 12V 2A	Untuk LED	RM 18–25

Jumlah anggaran: RM 123–178

Tip Model Fizikal: Buat model jalan skala 1:50 menggunakan foam board. Letak 6 tiang lampu dengan LED high-power. Tambah kereta mainan untuk demo live. Model fizikal yang cantik selalu tambah markah.

Cara Kerja Sistem Adaptif

Sistem menggunakan tiga kaedah kawalan serentak:

Kehadiran kenderaan (IR sensor): Bila kenderaan masuk zon, lampu di zon tersebut terang penuh
Cahaya ambient (LDR): Bila siang, semua lampu dimatikan automatik
Waktu (RTC): Waktu sibuk (7–9 pagi, 5–7 petang) = keamatan minimum lebih tinggi

PWM (Pulse Width Modulation) digunakan untuk kawal keamatan LED secara halus dari 0 hingga 255.

Gambarajah Pendawaian

IR Sensor E18-D80NK ke ESP32:

4 sensor: GPIO34, GPIO35, GPIO32, GPIO33
VCC → 5V, GND → GND, Output (active LOW saat detect) → GPIO pin
Laraskan jarak detection ke ~50–80cm untuk detect kenderaan

LDR ke ESP32 (Voltage Divider):

3.3V → LDR → GPIO36 → 10kΩ → GND

LED 3W via Mosfet IRLZ44N:

Gate → ESP32 GPIO (melalui 220Ω) → Mosfet Driver
Drain → LED katod, Source → GND
Anode LED → 12V melalui resistor 12Ω (2W)
Tiga zon: LED_ZON1→GPIO26 (PWM ch0), LED_ZON2→GPIO27 (ch1), LED_ZON3→GPIO14 (ch2)
Pasang heatsink pada LED!

RTC & OLED (I2C):

SDA→GPIO21, SCL→GPIO22

MicroSD (SPI):

MOSI→GPIO23, MISO→GPIO19, SCK→GPIO18, CS→GPIO15

Kod Arduino/ESP32

#include <WiFi.h>
#include <HTTPClient.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <RTClib.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include <ArduinoJson.h>

const char* ssid      = "WiFi_Korang";
const char* password  = "Password_Korang";
const char* serverURL = "http://server.com/api/traffic";

#define IR1   34
#define IR2   35
#define IR3   32
#define IR4   33
#define LDR   36
#define LED_Z1 26
#define LED_Z2 27
#define LED_Z3 14
#define SD_CS  15

#define PWM_FREQ 5000
#define PWM_RES  8   // 8-bit: 0–255
#define TERANG_PENUH   255
#define TERANG_SEDANG  150
#define TERANG_MIN     30
#define TERANG_MATI    0
#define LDR_SIANG      2000
#define TIMEOUT_KEND   10000  // ms selepas detect — kekal terang

Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire, -1);
RTC_DS3231 rtc;

int  bilanganKenderaan[4] = {0,0,0,0};
int  totalKenderaan = 0, kenderaanPerJam = 0;
unsigned long masaDetect[4] = {0,0,0,0};
bool statusSensor[4]  = {false,false,false,false};
int  keamatanSemasa[3] = {0,0,0};
bool modSiang = false;
int  sensorPins[4] = {IR1, IR2, IR3, IR4};
unsigned long lastDataSent = 0, lastHourReset = 0;

void setKeamatan(int zon, int nilai) {
  if (keamatanSemasa[zon] == nilai) return;
  keamatanSemasa[zon] = nilai;
  ledcWrite(zon, nilai);
}

void prosesDeteksi() {
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    bool adaObjek = (digitalRead(sensorPins[i]) == LOW);
    if (adaObjek && !statusSensor[i]) {
      statusSensor[i] = true;
      masaDetect[i] = millis();
      bilanganKenderaan[i]++;
      totalKenderaan++;
      kenderaanPerJam++;
    } else if (!adaObjek && statusSensor[i]) {
      statusSensor[i] = false;
    }
  }
}

void kawalCahayaAdaptif() {
  modSiang = (analogRead(LDR) > LDR_SIANG);

  if (modSiang) {
    setKeamatan(0, TERANG_MATI);
    setKeamatan(1, TERANG_MATI);
    setKeamatan(2, TERANG_MATI);
    return;
  }

  unsigned long skrg = millis();
  DateTime now = rtc.now();
  bool waktuSibuk = (now.hour() >= 7 && now.hour() <= 9) ||
                    (now.hour() >= 17 && now.hour() <= 19);
  int keamatanAktif = waktuSibuk ? TERANG_PENUH : TERANG_SEDANG;

  bool aktif[3];
  aktif[0] = statusSensor[0] || statusSensor[1] ||
             (skrg - masaDetect[0] < TIMEOUT_KEND) || (skrg - masaDetect[1] < TIMEOUT_KEND);
  aktif[1] = statusSensor[1] || statusSensor[2] ||
             (skrg - masaDetect[1] < TIMEOUT_KEND) || (skrg - masaDetect[2] < TIMEOUT_KEND);
  aktif[2] = statusSensor[2] || statusSensor[3] ||
             (skrg - masaDetect[2] < TIMEOUT_KEND) || (skrg - masaDetect[3] < TIMEOUT_KEND);

  for (int z = 0; z < 3; z++) setKeamatan(z, aktif[z] ? keamatanAktif : TERANG_MIN);
}

float kiraPenjimatan() {
  int total = keamatanSemasa[0] + keamatanSemasa[1] + keamatanSemasa[2];
  return ((255.0 * 3 - total) / (255.0 * 3)) * 100.0;
}

void kemaskiniOLED() {
  DateTime now = rtc.now();
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1); display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(0, 0); display.print("Smart Street Light");
  display.drawLine(0, 9, 127, 9, SSD1306_WHITE);

  char buf[20]; sprintf(buf, "%02d:%02d:%02d", now.hour(), now.minute(), now.second());
  display.setCursor(0, 12); display.print(buf);
  display.setCursor(0, 22); display.print("Kend/jam: "); display.print(kenderaanPerJam);
  display.setCursor(0, 32); display.print("Total: "); display.print(totalKenderaan);
  display.setCursor(0, 42);
  display.printf("Z1:%d Z2:%d Z3:%d", keamatanSemasa[0], keamatanSemasa[1], keamatanSemasa[2]);
  display.setCursor(0, 54); display.printf("Jimat: %.0f%%", kiraPenjimatan());
  display.display();
}

void simpanLog() {
  DateTime now = rtc.now();
  char ts[30];
  sprintf(ts, "%04d-%02d-%02d %02d:%02d", now.year(), now.month(), now.day(), now.hour(), now.minute());
  File f = SD.open("/trafik_log.csv", FILE_APPEND);
  if (f) {
    f.printf("%s,%d,%d,%d,%d,%d,%d\n", ts, kenderaanPerJam, totalKenderaan,
      keamatanSemasa[0], keamatanSemasa[1], keamatanSemasa[2], (int)kiraPenjimatan());
    f.close();
  }
}

void hantarDataServer() {
  if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) return;
  DateTime now = rtc.now();
  StaticJsonDocument<300> doc;
  doc["timestamp"]  = now.unixtime();
  doc["kend_jam"]   = kenderaanPerJam;
  doc["total"]      = totalKenderaan;
  doc["zon1"]       = keamatanSemasa[0];
  doc["zon2"]       = keamatanSemasa[1];
  doc["zon3"]       = keamatanSemasa[2];
  doc["jimat_pct"]  = kiraPenjimatan();
  doc["mod_siang"]  = modSiang;
  String body; serializeJson(doc, body);

  HTTPClient http;
  http.begin(serverURL);
  http.addHeader("Content-Type", "application/json");
  http.POST(body); http.end();
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Wire.begin(21, 22);

  for (int i = 0; i < 4; i++) pinMode(sensorPins[i], INPUT_PULLUP);

  ledcSetup(0, PWM_FREQ, PWM_RES); ledcAttachPin(LED_Z1, 0);
  ledcSetup(1, PWM_FREQ, PWM_RES); ledcAttachPin(LED_Z2, 1);
  ledcSetup(2, PWM_FREQ, PWM_RES); ledcAttachPin(LED_Z3, 2);
  setKeamatan(0, TERANG_MIN); setKeamatan(1, TERANG_MIN); setKeamatan(2, TERANG_MIN);

  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
  display.clearDisplay(); display.setTextSize(1); display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.print("Smart Street Light"); display.display();

  rtc.begin();

  if (!SD.begin(SD_CS)) Serial.println("SD gagal!");
  else if (!SD.exists("/trafik_log.csv")) {
    File f = SD.open("/trafik_log.csv", FILE_WRITE);
    f.println("Timestamp,Kend_Jam,Total,Zon1,Zon2,Zon3,Jimat_Pct");
    f.close();
  }

  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); }
  Serial.println("WiFi OK");
  lastHourReset = millis();
}

void loop() {
  prosesDeteksi();
  kawalCahayaAdaptif();
  kemaskiniOLED();

  if (millis() - lastHourReset > 3600000) {
    simpanLog();
    kenderaanPerJam = 0;
    lastHourReset = millis();
  }

  if (millis() - lastDataSent > 60000) {
    hantarDataServer();
    lastDataSent = millis();
  }

  delay(100); // Loop pantas untuk response trafik yang baik
}

Langkah Demi Langkah

Langkah 1 — Bina Model Jalan Skala Guna foam board 5mm untuk buat jalan dua lorong ~60–80cm panjang. Buat tiang lampu dari straw ~10–12cm tinggi. Letak LED 3W dengan heatsink.

Langkah 2 — Kalibrasi LDR Uji dalam keadaan terang dan gelap. Rekod nilai ADC dan tetapkan threshold. Untuk demo dalam bilik, simulasikan siang dengan lampu suluh ke arah LDR.

Langkah 3 — Uji Logik Adaptif Uji setiap kombinasi: kenderaan di zon 1 sahaja, semua zon, tiada kenderaan, waktu sibuk vs senyap. Log ke Serial Monitor dan verify keamatan berubah seperti yang dijangka.

Langkah 4 — Bina Dashboard Analitik Trafik Graf bilangan kenderaan per jam, perbandingan keamatan vs bilangan kenderaan, dan peratus penjimatan. Gunakan Chart.js atau D3.js.

Langkah 5 — Lakukan Ujian Penjimatan Tenaga Ukur jumlah tenaga sistem adaptif vs lampu penuh selama tempoh yang sama. Ini adalah data paling penting untuk justifikasi projek.

Tips Pembentangan

Demo dramatic: Padamkan lampu bilik, bawa model jalan, gerakkan kereta mainan — tunjukkan lampu "mengikut" kenderaan. Sangat memorable.
Quantify penjimatan: "Dalam ujian 3 malam, sistem jimat purata 42% tenaga. Untuk 1,000 lampu jalan, ini RM X sebulan."
Reference Smart City Malaysia: Sebut projek bandar pintar Malaysia yang relevan.
Tunjukkan data historik: Graf corak trafik dalam masa semalam atau seminggu.

Penutup

Sistem pencahayaan jalan pintar ini adalah prototaip teknologi yang Malaysia perlukan untuk capai sasaran bandar pintar. Untuk IR sensor E18-D80NK, LED high power, mosfet driver, dan semua komponen lain, lawati Rectronx di rectronx.com.

Tutorial Projek Akhir Tahun: Cara Bina Sistem Pencahayaan Jalan Pintar dan Pemantauan Trafik Berasaskan IoT

Tutorial Projek Akhir Tahun: Cara Bina Sistem Pencahayaan Jalan Pintar dan Pemantauan Trafik Berasaskan IoT

Kenapa Projek Ini Cemerlang Untuk FYP?

Senarai Komponen

Cara Kerja Sistem Adaptif

Gambarajah Pendawaian

Kod Arduino/ESP32

Langkah Demi Langkah

Tips Pembentangan

Penutup

More Articles

Tutorial Projek Akhir Tahun: Cara Bina Sistem Amaran Awal Banjir dan Pemantauan Paras Air Pintar

Tutorial Projek Akhir Tahun: Cara Bina Sistem Pengurusan dan Automasi Tenaga Bilik Darjah Pintar

Need Help With Your FYP?