MKG ROBOTIC SHIP : INOVASI KAPAL ROBOTIK JENIS SMART AUTONOMOUS SURFACE VEHICLE BERBASIS IOT DALAM PENGUKURAN PARAMETER OSEANOGRAFI DAN DETEKSI DINI TSUNAMI SEBAGAI KORELASI KEMAJUAN PERADABAN LINGKUP INTERAKSI SOSIAL EKONOMI

Riko

“inovasi akan terus tercipta dan berkembang dengan sangat baik, oleh pemikir - pemikir yang terus mengusahkan pemikiran yang dinamis”

Pemantauan kondisi maritim merupakan aspek krusial terhadap interaksi sosial budaya dan ekonomi pada aspek keselamatan dan efisiensi masyarakat dengan berbagai aktivitas yang berlangsung di lautan seperti pelayaran, perikanan, eksplorasi dan eksploitasi sumber daya laut. Ketidakpastian kondisi cuaca di lautan dapat menimbulkan risiko tinggi terhadap keselamatan kapal dan muatannya, serta menimbulkan kerugian ekonomi yang signifikan terhadap masyarakat disekitarnya. Oleh karena itu, sistem pemantauan maritim yang akurat dan real-time sangat diperlukan untuk mendukung operasi maritim yang aman dan efisien (Smith et al., 2018). Indonesia, sebagai negara yang memiliki lebih dari 17.000 pulau dan tercatat dengan garis pantai urutan kedua terpanjang di dunia, sangat bergantung pada kondisi cuaca yang baik untuk memastikan keberlanjutan aktivitas maritim. Selain itu, Indonesia pula berada pada kawasan Cincin Api Pasifik sehingga rawan terhadap berbagai ancaman bencana alam, seperti yang kerap terjadi yaitu gempa bumi dan tsunami dengan kuantitas dan kekuatan yang cukup tinggi. Selama beberapa dekade terakhir, bencana tsunami telah menimbulkan kerugian besar dari segala sisi, baik dari segi material maupun korban jiwa. Antisipasi yang dilakukan di indonesia masih menitikberatkan pada bouy. Namun kekurangan bouy sendiri hanya berjumlah sangat sedikit di indonesia, kemudian keberadaan bouy yang menarik perhatian, seharusnya memberikan informasi tsunami, malah kerap dicuri oleh tangan-tangan yang tidak bertanggung jawab.

Kemudian sistem operasi bouy sendiri hanya dapat mengidentifikasi pada satu titik wilayah dengan jangkauan yang tidak terlalu luas, identifikasi sistem operasi bouy hanya memberikan informasi dimana bouy tersebut ditempatkan. Sedangkan indonesia dengan wilayah kemaritiman yang sangat luas, masih banyak wilayah-wilayah yang rawan dan berpotensi mengalami ancaman tsunami tidak mendapatkan instrumen pengindikasi terjadinya tsunami dan hanya berharap pada bouy tersebut. Kemudian dalam pe-mberian informasi dan data terkait gelombang besar dan kemungkinan terjadinya tsunami masih membutuhkan waktu jeda dalam pentranmisian ke server terkait, dan penyebaran informasi ke masyarakat luas cukup sulit dilakukan.

Oleh karena itu, Indonesia memerlukan adanya inovasi sistem deteksi dini tsunami (Early Warning System) yang dinamis, murah, akurat, real-time, serta user friendly dalam penyebaran informasi tsunami dan keadaan cuaca maritim yang sangat mudah dipahami bahkan untuk masyarakat awam sekalipun. Salah satu teknologi yang dapat diandalkan untuk pemecahan masalah tersebut adalah MKG Robotic Ship dengan jenis kapal Autonomous Surface Vehicle (ASV) yang dapat melakukan pemantauan laut secara mandiri karena telah dilengkapi sistem navigasi canggih dan performa Robotic Operating System (ROS). MKG robotic ship jenis ASV adalah kendaraan laut tanpa awak yang canggih dan ramah lingkungan, dilengkapi dengan sensor early warning system dan berbagai sensor untuk mengukur parameter oseanografi.

Teknologi ini dapat digunakan dalam berbagai pengaplikasian, seperti penelitian oseanografi, pemantauan lingkungan, dan misi mitigasi serta peringatan dini Tsunami melalui sumbernya secara real-time. Dengan kemampuan navigasi otomatis dan pengumpulan data yang real-time, ASV mampu memberikan informasi yang akurat dan berkelanjutan tentang kondisi laut. Hal ini penting dalam konteks deteksi dini tsunami, di mana perubahan kecil dalam parameter oseanografi dapat menjadi indikator awal dari potensi tsunami yang dilengkapi early warning system dan menjadikan inovasi ini sebagai Robotic Ship pertama diindonesia yang mampu memberikan peringatan tsunami dengan kecepatan pemberian data yang sangat baik, kemudian harga terjangkau dalam proses pembuatannya, memungkinkan wilayah-wilayah diperarairan seluruh indonesia mampu memiliki inovasi teknologi MKG Robotic Ship ini.

Kapal Robotik berjenis ASV ini dirancang dengan menggunakan sistem Robot Operating System (ROS) teknologi 5.0. ROS dipilih karena dalam pengembangan sistem robotik dapat menjadi lebih fleksibel dan kemampuannya dalam mendukung berbagai jenis sensor dan aktuator. ROS menyediakan kerangka kerja yang memungkinkan integrasi berbagai modul perangkat lunak untuk pengendalian, pemrosesan data, dan komunikasi, yang sangat bermanfaat dalam pengoperasian ASV. Dengan menggunakan ROS, ASV dapat diprogram untuk beroperasi secara otonom dalam mengumpulkan dan mengirimkan data cuaca secara real-time. Implementasi ROS pada ASV menawarkan berbagai keunggulan. ROS memungkinkan pengembangan sistem yang modular, di mana setiap fungsi spesifik diimplementasikan sebagai node yang dapat berkomunikasi satu sama lain melalui pesan. Hal ini memungkinkan pengembangan dan pengujian yang lebih mudah, serta mempermudah integrasi sensor baru atau peningkatan fungsi yang sudah ada. Selain itu, komunitas pengembang ROS yang luas dan aktif menyediakan berbagai sumber daya dan dukungan, yang sangat membantu dalam pengembangan dan pemeliharaan sistem ROS pada MKG Robotic Ship.

MKG Robotic Ship pula telah dilengkapi dengan sensor cuaca seperti anemometer, barometer, dan termometer dapat mengumpulkan data cuaca yang lebih detail dan real-time dibandingkan dengan stasiun cuaca tetap. Data ini dapat digunakan untuk memperbaiki model prakiraan cuaca, memberikan peringatan dini tentang kondisi cuaca buruk, dan mendukung keputusan operasional yang lebih baik yang dapat digunakan masyarakat. Dengan demikian MKG Robotic Ship ini sangat mumpuni dalam memberikan informasi dan memainkan peran penting dalam keberlangsungan kehidupan masyarakat terkait informasi kemaritiman dan memberikan informasi peringatan dini tsunami secara akurat dan real-time melalui pengamatan pada gelombang laut, bentuk antisipasi dan mitigasi secara modernisasi diera transformasi digital yang diyakini mampu memberikan kebermanfaatan yang sangat luas, dan mampu memicu berbagai inovasi-inovasi kemaritiman maupun bidang lainnya untuk terus bermunculan dan dikembangkan, sehingga menciptakan Indonesia tanggap bencana dengan kepemahaman teknologi globaliasi dan digital terus dinamis. Oleh karena itu, pengembangan inovasi ini harus didukung dan terus dikembangkan dengan standar kompeten internasional, dengan memperhatikan keberlanjutan jangka panjang guna memperoleh kebermanfaatan yang luas bagi masyarakat Indonesia.

Autonomous Surface Vehicle (ASV) merupakan jenis kapal yang diterapkan pada inovasi essai oleh FISIP UIN Walisongo dan UKM LPM Refrece ini, yang merupakan perangkat tanpa awak yang beroperasi di permukan air. ASV dikendalikan secara otomatis menggunakan Ground Control Station (GCS) secara real-time melalui komunikasi telemetri, secara input manual maupun dengan penentuan waypoint. Berikut merupakan rancagan desain yang telah dibuat

Gambar 1. Desain General Arrangement Kapal Robotik

ROS (Robot Operating System) kerangka kerja open source yang menyediakan berbagai alat dan pustaka yang berguna untuk mengembangkan program atau aplikasi dalam sistem robotik (Ougley, 2019). Struktur ROS yang modular memungkinkan integrasi yang mudah antara program yang sudah ada dengan yang sedang dikembangkan. Komunikasi antar proses dalam ROS dilakukan melalui node-node yang saling terhubung menggunakan topicImplementasi ROS pada ASV menawarkan berbagai keunggulan. ROS memungkinkan pengembangan sistem yang modular, di mana setiap fungsi spesifik diimplementasikan sebagai node yang dapat berkomunikasi satu sama lain melalui pesan. Hal ini memungkinkan pengembangan dan pengujian yang lebih mudah, serta mempermudah integrasi sensor baru atau peningkatan fungsi yang sudah ada. Selain itu, komunitas pengembang ROS yang luas dan aktif menyediakan berbagai sumber daya dan dukungan, yang sangat membantu dalam pengembangan dan pemeliharaan sistem ROS pada MKG Robotic Ship.

Gambar 2. Diagram Perangkat Lunak Berbasis ROS untuk Mengontrol Operasi Semua Sistem Robot Multi-Node

Navigasi pada MKG Robotic Ship ini mencakup beberapa teknologi dan prinsip dasar yang memungkinkan kendaraan bergerak secara otonom di lingkungan laut. Biasanya dilengkapi dengan sistem navigasi berbasis GPS untuk menentukan posisi secara real-time dengan akurasi tinggi. Sehingga mampu kembali ke titik awal (base) untuk mencegah kehilangan kapal, kemudian penghindaran hantaman benda asing atau bertahan pada ombak yang besar serta memungkinkan ASV untuk memiliki pemahaman yang lebih komprehensif tentang lokasinya di lautan, yang penting untuk menjalankan misi dengan presisi tinggi.

Sistem yang dirancang mampu mengukur berbagai parameter oseanografi dengan tingkat akurasi yang tinggi. Pengukuran suhu air menunjukkan akurasi sebesar ±0.1°C, sementara salinitas diukur dengan akurasi ±0.08 PSU (Practical Salinity Units). Kedalaman air dapat diukur dengan akurasi ±0.95 meter, dan arus laut dengan akurasi ±0.05 m/s. Di sisi meteorologi, suhu udara diukur dengan akurasi ±1°C, kelembaban dengan akurasi ±3%, dan tekanan udara dengan akurasi ±0.2 hPa, Hasil ini menunjukkan bahwa sistem mampu memberikan data yang sangat akurat dan dapat diandalkan untuk keperluan penelitian dan monitoring lingkungan maritim.

Kemudian kemampuan yang sangat mumpuni dari MKG robotic Ship ini mampu memberikan data secara real-time dengan latensi minimal. Hasil pengujian menunjukkan bahwa pengiriman data real-time dari ASV ke pusat kontrol memiliki latensi kurang dari 5 detik. Proses analisis data dilakukan dalam waktu kurang dari 5 detik setelah data diterima. Dengan demikian, total waktu yang diperlukan untuk mengumpulkan, mengirim, dan menganalisis data adalah sekitar 10 detik. Hal ini memungkinkan sistem untuk memberikan peringatan dini tsunami dengan sangat cepat, memberikan waktu yang cukup bagi otoritas terkait untuk mengambil tindakan pencegahan yang diperlukan.

Salah satu output yang berperan penting dalam penyebarluasan hasil pemantauan maritim dan early warning system adalah website. Pada penelitian ini berhasil menciptakan website yang dapat diakses oleh siapapun. Berikut tampilan salah satu fitur pada website yang dihasilkan oleh MKG Robotic Ship. Kecepatan real-time dari sistem ini sangat mengesankan, dengan total waktu respons sekitar kurang dari 10 detik dari pengumpulan data hingga analisis dan pengiriman peringatan dini. Hal ini sangat penting dalam konteks deteksi dini tsunami, di mana setiap detik berharga untuk menyelamatkan nyawa dan meminimalkan kerugian. Sistem komunikasi data yang efisien dan kemampuan IoT untuk menganalisis data dengan cepat memastikan peringatan dini dapat dikirimkan hampir seketika setelah tanda-tanda tsunami terdeteksi. Sistem IoT yang dikembangkan mampu menganalisis data oseanografi untuk mendeteksi perubahan parameter yang signifikan, seperti peningkatan mendadak kedalaman atau arus laut yang tidak biasa. Jika tanda-tanda tsunami terdeteksi, sistem segera mengirim peringatan dini melalui jaringan komunikasi real-time ke pusat kontrol dan stasiun pemantau di pantai. Peringatan dini dikirimkan dalam bentuk notifikasi SMS, email, dan aplikasi seluler kepada otoritas terkait dan masyarakat di daerah rawan tsunami. Sistem diuji menggunakan data simulasi tsunami, dan hasilnya menunjukkan akurasi dan keandalan yang tinggi dalam memberikan peringatan dini.

Gambar 3. Prototype kapal robotic dan website sistem Navigasi

Ketahanan sistem terhadap kondisi ekstrem juga menjadi salah satu keunggulan utama. ASV dirancang untuk beroperasi stabil dalam kondisi gelombang tinggi dan lingkungan maritim yang keras, memastikan bahwa sistem tetap berfungsi dengan baik meskipun dalam situasi yang menantang. Penggunaan material tahan korosi dan desain tahan air memastikan bahwa peralatan tetap terlindungi dan dapat beroperasi tanpa gangguan. Sistem peringatan dini tsunami yang dikembangkan menunjukkan keandalan tinggi dalam mendeteksi perubahan parameter lingkungan yang signifikan dan mengirimkan peringatan dini. Uji coba menggunakan data simulasi tsunami dengan akurasi yang baik dan memberikan peringatan dini secara efektif. Hal ini memberikan kepercayaan bahwa sistem ini dapat digunakan sebagai alat yang efektif dalam mitigasi bencana tsunami.

Dengan demikian MKG Robotic Ship ini sangat mumpuni dalam memberikan informasi dan memainkan peran penting dalam keberlangsungan kehidupan sosial, budaya bahkan ekonomi masyarakat, berkaitan erat dengan informasi kemaritiman dan memberikan informasi peringatan dini tsunami secara akurat dan real-time melalui pengamatan pada gelombang laut, bentuk antisipasi dan mitigasi secara modernisasi diera transformasi digital yang diyakini mampu memberikan kebermanfaatan yang sangat luas, dan mampu memicu berbagai inovasi-inovasi kemaritiman maupun bidang lainnya untuk terus bermunculan dan dikembangkan, sehingga menciptakan Indonesia tanggap bencana dengan kepemahaman teknologi globaliasi dan digital terus dinamis.

Implementasi teknologi MKG Robotic Ship jenis ASV telah terbukti efektif dalam pengukuran parameter oseanografi dan deteksi dini tsunami. Dengan memanfaatkan berbagai sensor canggih dan sistem navigasi otomatis, ASV dapat melakukan pemantauan laut secara mandiri dan real-time. Sistem ROS memungkinkan integrasi dan pengendalian berbagai modul perangkat lunak, memberikan fleksibilitas dalam pengembangan dan peningkatan fungsi sensor dan aktuator. Hasil pengujian menunjukkan bahwa data yang dihasilkan oleh sistem ini sangat akurat dan dapat diandalkan. Pengukuran parameter oseanografi seperti suhu air, salinitas, kedalaman, dan arus laut memiliki tingkat akurasi tinggi, sedangkan data meteorologi seperti suhu udara, kelembaban, tekanan udara, kecepatan dan arah angin juga menunjukkan akurasi yang sangat baik. Selain itu, sistem ini dirancang untuk memberikan data secara real-time dengan latensi minimal, memungkinkan pengiriman peringatan dini tsunami dalam waktu sekitar kurang dari 10 detik sejak data dikumpulkan hingga analisis selesai. Oleh karena itu, pengembangan inovasi ini harus didukung dan terus dikembangkan dengan standar kompeten internasional, dengan memperhatikan keberlanjutan jangka panjang guna memperoleh kebermanfaatan yang luas bagi masyarakat Indonesia.

DAFTAR PUSTAKA

ArduPilot, 2019. “Mission Planner Overview,”http://ardupilot.org/planner/docs/ mission-planneroverview.html (accessed Jul. 02, 2019).

A S. Taufik. (2022). “Robot sistem Navigasi Waypoint pada Autonomous Mobile”.

Aydogdu, A., & Ever, B. (2021). Autonomous surface vehicles (ASVs) for environmental monitoring: A review. Water, 113(4), 485. hhttps://doi.org/10.3390/w130404685

Hausknecht, K., & Bradford, M. (2019). Integrating AI in weather prediction: Current status and future directions. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 36(6), 1009-10255.

https://doi.org/10.12175/JTECH-D-19-0014.1

Kikkert, C., & Brewer, P. (2019). Development of autonomous surface vehicles for oceanographic research. Marine Technology Society Journal, 53(2), 12-25.

M, Quigley, K. Conley, B. P. Gerkey, J. Faust, T. Foote, J. Leibs, R. Wheeler, and A. Y. Ng. 2019. “Ros: an open-source robot operating system,” in ICRA Workshop on Open Source Software.

Nurdin, A., & Hendriyawan A, M. S. (2019). Implementasi ROS (Robotic Operating System) Pada Sistem KendaliJarak Jauh Robot Bergerak Jenis Non-holonomic (Doctoral dissertation, University of Technology Yogyakarta).

P. Vasile, C. Ciaoca, D. Luculeseu, A. Luchian, dan S. Pop. (2019). “Consideration about UAV command and control. Ground Control Station,” dalam 5th International Scientific Conference SEA-CONF, 2019, hal 1-9.

Rahman, A. (2020). Penerapan slam gmapping dengan robot operating system menggunakan laser scanner pada turtlebot. Jurnal Rekayasa Elektrika, 16(2).

Ramadhan, F., & Aryawan, W. D. (2017). Pembuatan detail Desain unmanned surface vehicle (USV) dalam monitoring wilayah perairan indonesia. Jurnal Teknik ITS, 6(2), RG302-G3107.

R. E. Saputra, S. Aulia dan S. Rangkuti. (2021). “Desain Prototype Sistem Kendali dan Pelacakan pada Mesin Boat,” Jurnal Rekayasa Elektrika,vol. 17(2), pp. 79- 85, 2021.