Rancang Bangun Sistem Deteksi Aktivitas Lansia Berbasis Arduino Mega

Transkripsi

1 Rancang Bangun Sistem Deteksi Aktivitas Lansia Berbasis Arduino Mega Pujianti Wahyuningsih Jurusan Sistem Komputer STMIK Handayani Abstrak Lansia merupakan manusia yang sudah lanjut usia dan tidak bisa melakukan banyak aktivitas. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang bangun sistem deteksi aktivitas lansia berbasis arduino mega. Masalah pada penelitian ini adalah bagaimana membangun sistem deteksi aktivitas lansia saat penjaga lansia sedang berada diluar atau beraktivitas. Solusi pada penelitian ini adalah membangun sebuah sistem yang dapat mendeteksi aktivitas lansia menggunakan sebuah karpet yang terdapat node sensor keypad pada setiap bagian karpet tersebut. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah terdiri dari tiga bagian yaitu input, proses dan output. Input pada sistem ini adalah berupa karpet yang terdapat banyak node sensor keypad pada setiap bagian karpet. Proses yang digunakan pada penelitian ini adalah menggunakan arduino mega, dimana pada sistem ini arduino mega berfungsi sebagai pusat pengolahan data dari input sensor dan kontrol output. Output pada penelitian ini adalah berupa informasi yang dikirimkan kepada penjaga lansia menggunakan Raspberry pi dan jaringan internet. Adapun algoritma yang digunakan untuk deteksi aktivitas lansia pada karpet adalah algoritma greedy. Hasil dari penelitian ini adalah sensor keypad pada karpet dapat mendeteksi aktivitas lansia yaitu ketika sensor yang pada karpet antara 2 sampai 4 node maka lansia sedang duduk, jika sensor yang pada karpet 5 sampai 8 node maka lansia sedang duduk dan jika sensor yang antara 9 node atau lebih maka lansia sedang berbaring atau tidur. Informasi dari aktivitas tersebut dapat terkirimke internet dan diakses oleh user menggunakan website. Saran dari penelitian ini adalah adanya sistem pendeteksi pada saat lansia tidak melakukan aktivitas diluar karpet dan sistem pengaturan suhu agar lansia dapat merasa nyaman beraktivitas dalam ruangan. Kata Kunci : Lansia, Arduino Mega, Sensor Keypad dan Algoritma Greedy. 1. Pendahuluan Lansia (Lanjut Usia) merupakan tahapan dimana manusia sudah mencapai fase umur penuaan. Secara biologis dan fisik hampir semua Lansia mempunyai daya tahan tubuh yang kurang serta sudah tidak banyak beraktifitas lagi, sehingga kegiatan kesehariannya hanya dilakukan di sekitar rumah atau bahkan hanya didalam rumah saja. Dalam menjalankan kehidupan sehari-hari, lansia tidak terlepas dari pengawasan keluarga atau penjagaan tertentu karena dikhawatirkan Lansia akan mengalami hal-hal tertentu sehingga akan terjadi sesuatu yang tidak diinginkan pada Lansia tersebut. Salah satu kendala terhadap lansia adalah beberapa kesibukan dan aktifitas yang terkadang harus meninggalkan Lansia sendiri dirumah menjadi masalah penting dalam mengatasinya. Penggunaan teknologi dan perkembangannya sudah menjadi tren dalam beberapa penelitian untuk memberikan solusi dalam kehidupan sehari-hari, seperti pengunaan alat sistem control jarak jauh menggunakan mikrokontroler yang dihubungkan dengan internet, system informasi jarak jauh menggunakan SMS Gateway dan Website serta beberapa teknologi lainnya yang dapat membantu manusia dalam menjalankan aktifitas sehari-harinya. Sistem monitoring dan tracking aktivitas fisik user yang dimanfaatkan untuk melakukan monitoring terhadap aktivitas fisik pengguna yang akan dideteksi saat berjalan dan terlentang[1]. Sistem dapat melakukan identifikasi user dengan proses pengenalan pola untuk mengenali 102

2 aktivitas pengguna. Sistem untuk mendeteksi aktivitas fisik user pada saat terjatuh dengan notifikasi melalui ketika user terdeteksi jatuh[2]. Dari uraian tersebut maka penulis akan melakukan penelitian dibidang pengontrolan untuk mengetahui keadaan aktivitas lansia secara realtime yang ada di rumah menggunakan sensor keypad pada karpet. 2. Tinjauan Pustaka 2.1. Pengertian Sistem Sistem merupakan sekumpulan elemen-elemen yang saling terintegrasi serta melaksanakan fungsinya masing-masing untuk mencapai tujuan yang telah ditetapkan [3]. Karakteristik sistem terdiri dari komponen sistem, batasan sistem, lingkungan luar sistem, penghubung sistem, masukan sistem, keluaran sistem, pengolah sistem dan sasaran sistem. Sistem dapat diklasifikasikan dari beberapa sudut pandang diantaranya adalah sebagai abstrak dan sistem fisik. Sistem abstrak adalah sistem yang berupa pemikiran atau ide yang tidak tampak secara fisik, sedangkan sistem fisik merupakan sistem yang secara fisik seperti sistem komputer, sistem akuntansi, sistem produksi dan sebagainya [3] Lanjut Usia (LANSIA) Pada penelitian ini peneliti hanya fokus pada sistem pendeteksi keberadaan lansia pada sebuah ruangan. Lansia adalah tahap akhir dari siklus hidup manusia, dimana manusia tersebut pastinya akan mengalami perubahan baik secara fisik maupun mental. Kategori umur lansia adalah diatas 60 tahun[21], proses penuaan merupakan proses alami yang dapat menyebabkan perubahan anatomis, fisiologis, dan biokimia pada pada jaringan tubuh yang dapat mempengaruhi fungsi, kemampuan badan dan jiwa (Setiati dkk, 2000) [4]. Proses penuaan otak yang merupakan bagian dari proses degenerasi menimbulkan berbagai gangguan neuropsikologis. Salah satu masalah kesehatan yang paling umum terjadi pada kelompok lansia adalah demensia [4] Sensor Keypad Sensor Keypad adalah bagian penting dari suatu perangkat elektronika yang membutuhkan interaksi manusia. Keypad berfungsi sebagai interface antara perangkat (mesin) elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI(Human Machine Interface). Matrix keypad 4 4 pada artikel ini merupakan salah satu contoh keypad yang dapat digunakan untuk berkomunikasi antara manusia dengan mikrokontroler. Matrix keypad 4 4 memiliki konstruksi atau susunan yang simple dan hemat dalam penggunaan port mikrokontroler. Konfigurasi keypad dengan susunan bentuk matrix ini bertujuan untuk penghematan port mikrokontroler karena jumlah key (tombol) yang dibutuhkan banyak pada suatu sistem dengan mikrokontroler. Konstruksi matrix keypad 4 4 untuk mikrokontroler [5]. Gambar 1. Keypad [5] 2.4. Arduino Mega 2560 Model Arduino Mega 2560 berdasarkan mikrokontroller Atmega 2560 yang sangat powerful, memilki frekuensi clock 16 MHz. Salah satu keunggulan terbesar model Mega 2560 adalah ukuran flash memory yang mencapai 256 KB, delapan kali lebih besar dari ruang memori Arduino Uno, sehingga model Arduino Mega 2560 menjadi platform target proyek perangkat lunak yang kompleks [6]. Arduino adalah platform pembuatan prototipe elektronik yang bersifat open-source hardware yang berdasarkan pada perangkat keras dan perangkat lunak yang fleksibel dan mudah digunakan. Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan objek atau lingkungan yang interaktif [7]. 103

3 Gambar 2. Arduino Mega 2560 [7] 2.5. Raspberry pi Raspberry Pi adalah suatu perangkat mini computer berukuran sebesar kartu kredit. Raspberry Pi memiliki sistem Broadcom BCM2835 chip (SoC), yang mencakup ARM1176JZF-S 700 MHz processor (firmware termasuk sejumlah mode "Turbo" sehingga pengguna dapat mencoba overclocking, hingga 1 GHz, tanpa mempengaruhi garansi), VideoCore IV GPU, dan awalnya dikirim dengan 256 megabyte RAM, kemudian upgrade ke 512MB. Termasuk built-in hard disk atau solid-state drive, tetapi menggunakan kartu SD untuk booting dan penyimpanan jangka panjang[8]. Terdapat beberapa jenis model Raspberry, yaitu model A, Model B dan Model B+. Pada penelitian ini menggunakan raspberry pi jenis B. Berikut adalah gambar dari raspberry pi model B. Gambar 3. Raspberry Pi Model B [8] Algoritma Greedy Algoritma Greedy dikenal juga dengan nama algoritma rakus, karena kemudahan dalam mengambil keputusan pada saat sistem sedang bekerja. Untuk menentukan aktivitas atau pergerakan lansia sehingga diperlukan algoritma yang cepat sesuai dengan apa yang diinginkan. Algoritma Greedy merupakan algoritma yang menghasilkan solusi optimum melalui penyelesaian langkah per langkah (step by step) dengan menerapkan 2 hal berikut pada tiap langkahnya[9]: a. Pilihan yang diambil merupakan pilihan terbaik yang dapat diperoleh pada saat itu tanpa memperhatikan konsekuensinya ke depan nanti, hal ini bersesuaian dengan prinsip Algoritma Greedy yaitu take what you can get now [9]. b. Berharap dengan memilih pilihan terbaik saat itu (optimum lokal/local optimum) dapat mencapai solusi terbaik dari permasalahan yang dihadapi (optimum global/global optimum). [8]. Pada penelitian ini algoritma greedy digunakan untuk mendeteksi input sensor keypad berdasarkan titik terdekat dari node-node sensor yang pada saat lansia sedang melakukan aktivitas seperti berdiri, duduk dan berjalan. Algoritma ini digunakan karena pronsip kerjanya yang rakus untuk memberikan solusi terbaik pada penyelesaian permasalahan yang optimum. Terdapat banyak sensor pada karpet dimana setiap sensor mewakili sari satu node dan saling terhubung antara node satu dengan lainnya. Pada saat lansia berjalan maka satu hingga tiga node sensor akan bersamaan dan mengirimnya ke sistem kontrol, pada penerapannya algoritma greedy akan mencari jalur terpendek untuk mendeteksi node sensor yang dan berjalan secara acak sesuai dengan node pada bagian mana sensor keypad dikarpet. Pada saat lansia sedang duduk maka node sensor yamg 104

4 adalah antara empat sampai tujuh sensor, dan pada saat lansia sedang berbaring maka node sensor yang adalah lebih dari tujuh sensor. 3. Metodologi Penelitian Pada perancangan penelitian ini terdapat arsitektur sistem yang saling terhubung yaitu input, proses dan output. Input pada sistem ini adalah sensor Keypad, Proses pada sistem ini menggunakan Arduino Mega dan Output pada sistem ini adalah berupa informasi yang diterima arduino mega kemudian dikirim ke raspberry pi untuk di ulpoad menggunakan jaringan internet. Pada saat user ingin melihat aktivitas lansia maka user dapat melihatnya menggunakan akses website pada jaringan internet. Berikut adalah gambar dari arsitektur sistem yang dibangun : Gambar 4. Arsitektur sistem Input data dari sensor keypad, kemudian diproses oleh Arduino Mega. Pada Arduino Mega terdapat perintah program yang digunakan untuk mengatur perintah saat kondisi sensor mendeteksi keadaan perubahan disekitarnya. Data yang diolah kemudian dihubungkan ke internet agar user dapat melihat aktivitas lansia. Berikut adalah rancangan layout yang akan dibangun. Gambar 5. Rancangan layout system Gambar 6. Aktivitas lansia saat berdiri atau berjalan 105

5 Gambar 7. Aktivitas lansia saat duduk Gambar 8. Aktivitas lansia saat berbaring atau tidur Pada rancangan layout system terdapat titik-titik node sensor keypad, diaman jika titik tersebut berwarna merah maka keypad tersebut. Jika sensor yang antara yang pada karpet antara 2 sampai 4 node maka lansia sedang duduk, jika sensor yang pada karpet 5 sampai 8 node maka lansia sedang duduk dan jika sensor yang antara 9 node atau lebih maka lansia sedang berbaring atau tidur. 4. Hasil Penelitian Berdasarkan perancangan yang ada, karpet yang dirancang berukuran lebar 120 cm, Panjang 240 cm pada ruang keluarga dengan ukuran lebar 300 cm dan panjang 300 cm. Adapun bahan yang digunakan untuk membuat sistem ini adalah karpet, acrylic dan aluminium. Sistem terbuat dari beberapa bagian yang saling terhubung yaitu sensor keypad pada karpet, arduino, komponen elektronika dan koneksi Internet. Semua komponen tersebut disatukan hingga terbentuk suatu sistem pendeteksi aktivitas lansia dengan berbasis arduino mega menggunakan jaringan Internet. Dalam penelitian ini sistem dirancang untuk dapat mendeteksi pergerakan aktivitas lansia. Jika penjaga lansia ingin mengetahui kondisi lansia yang ditinggalkan maka informasi aktivitas lansia dapat diperoleh dengan menggunakan internet sehingga penjaga dapat mengetahui aktifitas lansia ketika sedang berdiri, duduk dan berbaring. Berikut gambar hasil perancangan dari sistem yang telah dibangun. Gambar 9. Hasil perancangan sistem 106

6 Arduino mega Raspberry Pi Power supply Sensor keypad Gambar 10. Hasil perancangan sensor keypad pada karpet Gambar 11. Hasil perancangan 1 node sensor keypad Dalam sistem ini pengguna dapat melihat kondisi lansia menggunakan mobile phone, sistem yang dirancang adalah bagaimana informasi yang dideteksi oleh sistem kontrol kemudian dikirim ke pengguna menggunakan raspbery pi dan jaringan internet. Ketika pengguna ingin melihat kondisi aktivitas lansia maka pengguna akan melihat nya melalui web browser, kemudian memasukkkan alamat url yang digunakan untuk mengakses website tersebut. Dalam sistem informasi yang ada pada website dapat terlihat kondisi aktifitas lansia melalui keypad pada karpet. Berikut adalah hasil perancangan website untuk melihat aktivitas lansia. Gambar 10. Hasil perancangan 1 node sensor keypad 107

7 Tabel 1. Hasil deteksi sensor keypad saat lansia beraktivitas No Pin Kondisi Keterangan 1 Pin 2-8, 14-21,25, 27, 29, 2-4 Pin Lansia sedang berjalan atau berdiri 2 Pin 2-8, 14-21,25, 27, 29, 3 Pin 2-8, 14-21,25, 27, 29, 4 Pin 2-8, 14-21,25, 27, 29, 5-8 Pin >= 9 Pin Tidak ada pin yang Lansia sedang duduk Lansia sedang berbaring atau tidur Tidak ada aktifitas lansia di karpet (Kondisi idle) Berdasarkan hasil perancangan sistem yang telah dibangun dapat dilihat bahwa informasi dari aktivitas lansia dapat diakses dengan baik oleh user menggunakan jaringan internet. Informasi yang dikirim oleh sensor keypad ke arduino mega dapat diolah menggunkan algoritma greedy sehingga informasi yang diberikan sesuai dengan kondisi yang terjadi pada lansia. Jika sensor keypaad yang antara 2 hingga 4 maka lansia sedang berdiri atau jalan, jika sensor yang antara 5 hingga 8 maka lansia sedang duduk dan jika lebih dari 8 maka lansia sedang berbaring atau tidur. 5. Kesimpulan Hasil dari penelitian ini adalah sensor keypad pada karpet dapat mendeteksi aktivitas lansia yaitu ketika sensor yang pada karpet antara 2 sampai 4 node maka lansia sedang duduk, jika sensor yang pada karpet 5 sampai 8 node maka lansia sedang duduk dan jika sensor yang antara 9 node atau lebih maka lansia sedang berbaring atau tidur. Informasi dari aktivitas tersebut dapat terkirimke internet dan diakses oleh user menggunakan website. Saran dari penelitian ini adalah adanya sistem pendeteksi pada saat lansia tidak melakukan aktivitas diluar karpet dan sistem pengaturan suhu agar lansia dapat merasa nyaman beraktivitas dalam ruangan. Daftar Pustaka [1] Aldila Hilman, Waskitho Wibisono. Sistem Monitoring dan Tracking Aktivitas Fisik User Bergerak Berbasis Sensor Accelerometer dan GPS pada Perangkat Mobile Berbasis Android Menggunakan Metode Klasifikasi Decision Tree dan Naive Bayesian, JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012). [2] Dedy Nur Arifin, Waskitho Wibisono, dan Baskoro Adi Pratomo, Rancang Bangun Sistem Fall Detection untuk Pengguna Bergerak Berbasis Sensor Accelerometer dan Sensor Gyroscope pada Perangkat Mobile. JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: [3] Sulindawati dan Muhammad Fathoni, Pengantar Analisa Perancangan Sistem, Jurnal Saintikom Vol. 9 No. 2 Agustus [4] Dwiyani Kartikasari, dkk. Pemenuhan Kebutuhan Dasar Manusia Pada Lansia Demensia Oleh Keluarga. JURNAL NURSING STUDIES, Volume 1, Nomor 1 Tahun 2012, Halaman [5] Sonty Lena dan Bagus Bayu Nur Putrawan. Perancangan sistem pengamanan rumah menggunakan keypad dan teknologi sms berbasis mikrokontroler. Program Studi Teknik Informatika, STMIK LPKIA. [6] Soleh, Andi Susilo. Desain dan implementasi smart home system pengendali lampu rumah berbasis arduino mega. Seminar Riset Teknologi Informasi (SRITI) tahun [7] JauhariArifin, Leni Natalia Zulita, Hermawansyah. Perancangan Murottal Otomatis Menggunakan Mikrokontroller Arduino Mega Jurnal Media Infotama Vol. 12 No. 1, Februari [8] Abdul Jalil, 2014, Pengolahan Citra Mendeteksi Keaslian Uang Kertas Rupiah Menggunakan Raspberry Pi Jurnal IT STMIK Handayani, Volume 14, [9] Ardyansyah, Dkk, Implementasi Algoritma Greedy Untuk Melakukan Graph Coloring : Studi Kasus Peta Provinsi Jawa Timur, Jurnal Informatika Vol 4 No. 1 Januari Program Studi Teknik Informatika Universitas Ahmad Dahlan. 108