PEMBANGUNAN SISTEM INDUSTRIAL INTERNET OF THINGS UNTUK PUSAT DATA DENGAN PENDINGIN BERBASIS AIR TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh ABDUL HAMID NIM. 23822002 (Program Studi Magister Instrumentasi dan Kontrol) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Agustus 2024 i ABSTRAK PEMBANGUNAN SISTEM INDUSTRIAL INTERNET OF THINGS UNTUK PUSAT DATA DENGAN PENDINGIN BERBASIS AIR Oleh Abdul Hamid NIM. 23822002 (Program Studi Instrumentasi dan Kontrol) Penelitian ini bertujuan untuk membangun platform IIoT (Industrial Internet of Things) untuk sistem pendingin berbasis air pada pusat data tier 2. Pusat data tersebut memiliki ukuran 3x4 meter persegi dengan beban 34 server, yang harus dijaga suhunya antara 18°C-20°C. Sistem pendinginan terdiri dari satu mesin pendingin (chiller) yang memasok air pendingin ke dua sistem in-rack cooling dalam pusat data, dengan rentang suhu kerja masing-masing 10°C-22°C dan 18°C- 22°C. Antara mesin pendingin dan pusat data, terdapat sistem perpipaan sepanjang 15 meter. Untuk memantau kinerja sistem ini, telah dipasang 10 sensor suhu, 8 sensor tekanan, 2 sensor aliran air, 2 power meter, 2 motor pompa sentrifugal, 2 inverter 3 kW, dan sebuah Programmable Logic Controller (PLC). Modul komunikasi pada PLC menggunakan RS485 dan modul analog, sedangkan modul komunikasi pada in-rack cooling menggunakan RS485 melalui protokol ethernet. Proses akuisisi data dilakukan menggunakan Node-RED yang terhubung dengan database lokal. Seluruh pengamatan terhadap data dan kinerja sistem dapat dilakukan melalui sebuah antarmuka, sehingga keseluruhan sistem menjadi platform IIoT untuk keperluan pemantauan sistem pendingin pusat data. Berdasarkan data yang dikumpulkan dari platform ini, telah dilakukan analisis kinerja statik dan dinamik sistem pendingin pusat data. Analisis kinerja statik sistem pengukuran pada chiller dilakukan menggunakan prinsip rekonsiliasi data dan deteksi kesalahan besar dengan metode Least Square. Ditemukan bias pengukuran pada empat sensor suhu masing-masing sebesar 2,52°C, 2,57°C, 2,52°C, 2,57°C. Setelah dilakukan koreksi akurasinya meningkat dengan rerata 0,504. Sementara itu untuk dua sensor aliran dari hasil filtering didapatkan residu 1 l/s dan terdeteksi siap bias sebesar 7,08 l/s dan 18,87 l/s dan setelah dilakukan koreksi akurasinya meningkat dengan MAE sebesar 0,045 dan 0,015. Sistem IIoT yang telah dibangun memiliki fitur filtrasi data, koreksi, serta pemantauan waktu nyata yang ditampilkan melalui antarmuka HPHMI yang dibuat berdasarkan standar ISA 101. Kata kunci : Industrial Internet of Things, sistem pendingin berbasis air, rekonsiliasi data, pemantauan waktu-nyata ii ABSTRACT THE DEVELOPMENT OF AN INDUSTRIAL INTERNET OF THINGS (IIoT) SYSTEM FOR A DATA CENTER WITH WATER -BASED COOLING By Abdul Hamid NIM. 23822002 (Master’s Program in Instrumentation and Control) This research aims to build an IIoT (Industrial Internet of Things) platform for a water-based cooling system in a tier 2 data center. The data center, measuring 3x4 square meters, houses 34 servers that need to be maintained at a temperature between 18°C-20°C. The cooling system consists of one chiller that supplies cooling water to two in-rack cooling systems within the data center, with each having an operating temperature range of 10°C-22°C and 18°C-22°C. Between the chiller and the data center, there is a 15-meter-long piping system. To monitor the performance of this system, 10 temperature sensors, 8 pressure sensors, 2 water flow sensors, 2 power meters, 2 centrifugal pump motors, 2 3 kW inverters, and a Programmable Logic Controller (PLC) have been installed. The communication module on the PLC uses RS485 and analog modules, while the communication module on the in-rack cooling uses RS485 via the Ethernet protocol. Data acquisition is carried out using Node-RED, which is connected to a local database. All observations of data and system performance can be done through an interface, making the entire system an IIoT platform for monitoring the data center's cooling system. Based on the data collected from this platform, static and dynamic performance analyses of the data center's cooling system have been conducted. The static performance analysis of the measurement system on the chiller was conducted using data reconciliation principles and gross error detection with the Least Square method. Measurement biases were found on four temperature sensors, each by 2.52°C, 2.57°C, 2.52°C, and 2.57°C. After correction, the accuracy improved with an average of 0.504. Meanwhile, for two flow sensors, after filtering, a residue of 1 l/s was obtained, and biases of 7.08 l/s and 18.87 l/s were detected, and after correction, the accuracy improved with MAE values of 0.045 and 0.015. The IIoT system that has been built features data filtration, correction, and real- time monitoring displayed through an HPHMI interface created based on ISA 101 standards. Keywords : Industrial Internet of Things, water-based cooling system, data reconciliation, real-time monitoring iv PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis Magister yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada penulis dengan mengikuti aturan Haki yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin penulis dan harus disertai dengan kaidah ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Sitasi hasil penelitian Tesis ini dapat ditulis dalam bahasa Indonesia sebagai berikut: Hamid, Abdul. (2024): Pembangunan Sistem Industrial Internet of Things untuk Pusat Data dengan Pendingin Berbasis Air, Tesis Program Magister, Institut Teknologi Bandung. dan dalam bahasa Inggris sebagai berikut: Hamid, Abdul. (2024): The Development of An Industrial Internet of Things (IIoT) System for Data Center with Water-based Cooling, Master, Institut Teknologi Bandung. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis harus seizin Dekan Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. v Dipersembahkan untuk Ibu Chaidaroh dan Bapak Suhari Saudara kandung Rose Ida Ummah & Ananda Ratna Aghajari Istri tercinta Clora Widya Brilliana dan Anak laki-laki serta Perempuanku kelak yang membaca ini vi KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah Swt. karena atas rahmat dan izin-Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian Tesis yang berjudul “Perancangan Sistem Industrial Internet of Things Mesin Pendingin Berbasis Air untuk Pusat Data Tier 2”. Tujuan penulisan laporan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan mata kuliah Tesis 1 serta memenuhi tahap S2 Program Studi Instrumentasi dan Kontrol Institut Teknologi Bandung. Penulis berharap bahwa tulisan ini dapat memberikan kontribusi dalam pemantauan real-time sistem pendingin berbasis air untuk pusat data menuju Digital Twin System yang nantinya bisa menjadi pedoman untuk transformasi sebuah proses plan ke dalam Digital Twin. Penelitian dan laporan ini tidak dapat diselesaikan tanpa bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak di sekitar penulis. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Allah SWT yang memberikan rezeki, kesempatan, takdir, dan semua hal yang menyebabkan penulis dapat menjadi bagian dari civitas akademik ITB yang merupakan salah satu cita-cita terpendam penulis yang sempat terlupakan karena bersekolah di SMK Farmasi. Terima Kasih atas Segala Nya Allah Dzat Yang Maha Baik, Penulis Skenario Terbaik untuk setiap Hamba-Nya 2. Orang tua penulis Ibu Chaidaroh, dan Bapak Suhari serta saudara kandung penulis Rose Ida Ummah, Hasan Basri, dan Ananda Ratna Aghajari yang memberikan dukungan berupa material, cinta, dan motivasi untuk dapat menyelesaikan penulisan tesis ini dengan baik. 3. Istri Tercinta Clora Widya Brilliana yang memberikan dukungan material, semangat, cinta dan kasih yang tiada henti untuk penulis dalam melewati masa terberat sepanjang hidup penulis. 4.