Departemen Teknik Komputer FTE Institut Teknologi Sepuluh Nopember TJ141501 TUGAS AKHIR I - 3 SKS Nama Mahasiswa : Nadhira Fidelia Nomor Pokok : 2913 100 039 Bidang Studi : Telematika Semester : Ganjil 2016 / 2017 Dosen Pembimbing : 1. Arief Kurniawan, ST., MT. 2. Muhtadin, ST., MT. Judul Tugas Akhir : Sistem Monitoring Kualitas Udara Menggunakan Map Digital Berbasis Vehicle Sensor Air Quality Monitoring System Using Digital Map Uraian Tugas Akhir : Penggunaan sensor pendeteksi kualitas udara sudah banyak digunakan di tempat umum, namun status sensor yang tidak selalu aktif dan keberadaannya yang tidak berpindah tempat membuat masyarakat kesulitan untuk mengetahui kondisi udara pada area tertentu secara realtime. Tugas Akhir ini mengembangkan fungsi dari pendeteksi kualitas udara menggunakan map digital, yang memperlihatkan warna (hijau, kuning, dan merah) pada masing-masing garis jalan (pathway) sesuai dengan indeks standar pencemar udara (ISPU). Untuk mendapatkan data indeks kualitas udara pada setiap pathway atau lokasi, digunakan sebuah small packed-system berbasis Vehicle Sensors yang terdiri dari 3 Sensor pendeteksi gas Nitrogen Dioksika, Ozon, Karbon Monoksida, Suhu dan Kelembaban, GPS dan GPRS. Alat ini bersifat mobile menggunakan kendaraan, lalu mengirimkan data-datanya ke server berupa indeks kualitas udara serta titik lokasi (longitude dan latitude). Dengan dikembangkannya alat ini, masyarakat diharapkan akan lebih mudah untuk mengetahui kualitas udara di lokasi-lokasi tertentu secara praktis. Surabaya, 2 Maret 2017 Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II, Arief Kurniawan, ST., MT. NIP. 197409072002121001 Muhtadin, ST., MT. NIP.198106092009121003 Mengetahui, Departemen Teknik Komputer FTE-ITS Kepala, Dr. I Ketut Eddy Purnama, ST., MT. NIP. 196907301995121001
A. JUDUL TUGAS AKHIR Sistem Monitoring Kualitas Udara menggunakan Map Digital Berbasis Vehicle Sensor. B. RUANG LINGKUP 1. Sistem Tertanam (Embedded System) 2. Digital Map 3. Sensor C. LATAR BELAKANG Indonesia menduduki posisi ke empat di dunia sebagai negera paling terpolusi [4]. Polusi adalah proses masuknya polutan ke dalam suatu lingkungan sehingga dapat menurunkan kualitas lingkungan tersebut. Pemantauan kualitas udara secara nasional dilakukan oleh Kementerian Negara Lingkungan Hidup dengan menggunakan peralatan air quality monitoring station (AQMS) yang ditempatkan di beberapa daerah di Indonesia [6]. Data yang diperoleh digunakan untuk menghitung indeks standar pencemaran udara (ISPU) dan ditampilkan pada papan tampilan ISPU yang tersebar di 100 lokasi di Indonesia. Seluruh konsentrasi yang dipantau oleh AQMS membahayakan kesehatan bagi siapapun yang menghirupnya, diantaranya konsentrasi gas CO dalam darah mengakibatkan penurunan fungsi sistem saraf pusat, perubahan fungsi jantung dan paru-paru, mengantuk, koma, sesak napas, dan dapat pula menyebabkan kematian [5]. Data yang diperoleh digunakan untuk menghitung indeks standar pencemaran udara (ISPU) dan ditampilkan pada papan tampilan ISPU yang tersebar di beberapa lokasi, namun status sensor yang tidak selalu aktif dan keberadaannya yang tidak berpindah tempat membuat masyarakat kesulitan untuk mengetahui kondisi udara pada area tertentu yang ingin mereka kunjungi atau lewati secara real-time. Pengembangan alat ini berfokus pada Gas Sensor yang bersifat mobile dan Digital Map. D. PERUMUSAN MASALAH 1. Keberadaan AQMS di Indonesia yang tidak merata pada seluruh lokasi. 2. Pemeliharaan AQMS yang kurang baik, tidak semua AQMS berstatus aktif. 3. Belum adanya media informasi mengenai status kualitas udara yang interaktif. E. BATASAN MASALAH 1. Hanya menggunakan 1 sensor (MQ-7 untuk Karbon Monoksida). 2. Menggunakan Arduino Uno sebagai controller. 3. Menggunakan GPS sebagai penentu lokasi, dan GPRS untuk mengirim data ke server. 4. Batasan pengujian hanya di daerah Surabaya. F. TUJUAN TUGAS AKHIR DAN MANFAAT Mengimplementasikan sensor-sensor pendeteksi udara untuk mendapatkan ISPU lokasi dan ditampilkan melalui map digital dalam bentuk warna (merah, kuning, hijau) pada
masing-masing lokasi, sehingga seseorang dapat mengetahui informasi kualitas udara pada daerah-daerah tertentu secara mudah dan praktis. G. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 1. Indeks Standar Pencemar Udara (ISPU)[1] ISPU adalah indeks untuk melaporkan kualitas udara harian, yang menginformasikan tentang seberapa bersih atau kotornya udara saat itu, dan dampak apa saja yang dapat terjadi berdasarkan indeks tersebut. a. Kriteria Indeks Udara menurut ISPU adalah sebagai berikut [2]: BAIK (0 50) Tingkat kualitas udara yang tidak memberikan efek bagi kesehatan manusia atau hewan dan tidak berpengaruh pada tumbuhan, bangunan ataupun nilai estetika. SEDANG (51 100) Tingkat kualitas udara yang tidak memberikan efek bagi kesehatan manusia atau hewan, tetapi berpengaruh pada tumbuhan yang sensitif dan nilai estetika. TIDAK SEHAT (101 199) Tingkat kualitas udara yang bersifat merugikan pada manusia ataupun kelompok hewan yang sensitif atau bisa menimbulkan kerusakan pada tumbuhan ataupun nilai estetika. SANGAT TIDAK SEHAT (200 299) Tingkat kualitas udara yang dapat merugikan kesehatan pada sejumlah segmen populasi yang terpapar. BERBAHAYA (300-lebih) Tingkat kualitas udara berbahaya yang secara umum dapat merugikan kesehatan yang serius pada populasi. Tabel 1. Batas Indeks Standar Pencemar Udara (Dalam Satuan SI)[2] Indeks Standar Pencemaran Udara CO Ppm 10 5 100 10 200 17 300 34 400 46 500 57.5
b. Perhitungan Batas Indeks Standar Pencemar Udara (Dalam Satuan SI) [2]: I = Ia Ib (Xx Xb) + Ib Xa Xb (1) 2. Alat yang digunakan I = ISPU terhitung Ia = ISPU batas atas Ib = ISPU batas bawah Xa = Ambien batas atas Xb = Ambien batas bawah Xx = Kadar Ambien byata hasil pengukuran A. Sensor: 1. MQ-7 Semi-conductor Sensor for Carbon Monoxide [3] Karakter: 1. Sensitif dalam jangkauan yang luas terhadap kandungan CO 2. Sensitifitas yang tinggi terhadap CO 3. Long-life dan Low-cost B. Lainnya: 1. GPS Antenna 2. GPRS Antenna 3. Arduino Uno (Controller) 4. 3G Shield 5. RTC 6. LCD RGB 16x2 Shield 7. Power + Fan H. METODOLOGI PENELITIAN Gambar 1. Alur Kerja Sistem
Gambar 2. Alur Penentuan Pathway dari Latitude dan Longitude yang didapat Gambar 1 dan Gambar 2 merupakan alur kerja sistem dan alur penentuan pathway yang di usulkan. Pada kedua gambar diatas, terdapat langkah-langkah sebagai berikut: 1. Merekam Data Container yang berisi sensor MQ-7, GPS, dan GPRS merekam konsentrasi CO, Latitude dan Longitude (Koordinat Geografis). 2. Pengiriman Data ke Server Data kemudian dikirim ke Server menggunakan GPRS. Pengiriman data akan berlangsung setiap 250 meter (jarak yang ditempuh) atau 30 detik sekali, dalam keadaan normal (asumsi kecepatan normal rata-rata 30 km/jam). 3. Pemrosesan Data pada Server Data lokasi (latitude dan longitude) yang direkam sering kali tidak presisi dengan lokasi asli, sehingga diperlukan metode perhitungan jarak (t) sesuai Gambar 2 untuk mendapatkan pathway yang benar, setelah itu akan di proses menggunakan rumus batas ISPU[2] sehingga akan didapatkan ISPU setiap lokasi. 4. Map digital Menampilkan Data yang diterima dari Server berbentuk Warna ISPU akan ditampilkan berbentuk warna pada masing-masing pathway map digital, dimana 0-50 berwarna hijau (kualitas udara baik), 51-100 berwarna kuning (kualitas udara sedang), dan 101-500 berwarna merah (kualitas udara buruk).
I. JADWAL KERJA (SEMESTER 7) KEGIATAN Studi Literatur Perancangan Desain Sistem Pengumpulan Perlengkapan Pembangunan Alat (Sensor) Uji Coba Alat (Sensor) Uji Coba Metode Akurasi Lokasi MINGGU KE- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (SEMESTER 8) KEGIATAN Uji Coba Metode Akurasi Lokasi Uji Coba Komunikasi Data Pembangunan Fungsi Digital Map Uji Coba Alat Penulisan Laporan MINGGU KE- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 J. DAFTAR PUSTAKA [1] Air Quality Basics. https://www.airnow.gov/index.cfm?action=aqibasics.aqi#good. Diakses pada tanggal 28 September 2016 [2] Pedoman Teknis Perhitungan dan Pelaporan serta Informasi indeks standar pencemar udara: http://www.cetsuii.org/bml/udara/ispu/ispu%20(indeks%20standar%20pencemar%20udara).htm l. Diakses pada tanggal 27 September 2016. [3] MQ-7 Data Sheet: http://eph.ccs.miami.edu/precise/gassensorspecs/co.pdf Diakses pada tanggal 28 September 2016. [4] Kritis, Polusi Udara Indonesia Salah Satu Terburuk di Dunia. http://metroterkini.com/berita-15968-polusi-udara-indonesia-salah-satu-terburuk-didunia-berada-dalam-tahap-kritis.html. Diakses pada tanggal 4 Oktober 2016. [5] Lestari, Yuni. Bahaya Karbon Monoksida Bagi Kesehatan Manusia. [6] AQMS Indonesia (Air Quality Monitoring System). http://iku.menlhk.go.id/