Perpustakaan Nasional: Katalog Dalam Terbitan ISBN: 978-979-1421-08-9 Cetakan 1, Desember 2010
P
ENULIS Wisnu Jatmiko Andreas Febrian Ferdian JovanMuhammad Eka Suryana Muhammad Sakti Alvisalim Asep Insani
D
ESAINS
AMPULAri Wibisono
P
ENERBITFakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia Jl. Prof. Nugroho Noto Susanto
Kampus UI, Depok 16424 Jawa Barat, Indonesia
H
AKC
IPTAHak cipta buku dengan judul Swarm Robot dalam Pencarian Sumber Asap sepenuhnya dimiliki oleh Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia.
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya semata maka Tim Penulis dapat menyelesaikan buku yang diberi judul ”Swarm Robot dalam Pencarian Sumber Asap”. Buku yang dibuat berdasarkan hasil penelitian sejak tahun 2000 ini mengusung tema metoda pencarian sumber asap dengan menggunakan robot otonom. Topik pencarian sumber asap merupakan penelitian yang masuk dalam bidang robotika dan kecerdasan buatan. Penelitian ini awalnya dilakukan oleh W. Jatmiko pada tahun 2000 di Nagoya University. Kemudian penelitian ini di-lanjutkan oleh salah satu lab di Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia dengan bimbingan langsung dari beliau. Sampai akhir tahun 2010, tak kurang dari dari tiga belas peneliti yang sudah terlibat di dalamnya.
Tentu saja untuk menjaga kualitas sebuah buku yang didasari dari hasil penelitian, kami menggunakan publikasi-publikasi ilmiah sebagai rujukan utama. Tidak hanya publikasi yang sudah kami buat, namun juga publikasi-publikasi dari para peneliti lain-nya. Ada banyak hal yang bisa memperluas wawasan pembaca, mulai dari konsep de-sain robot sampai modifikasi lanjut algoritma pencarian. Namun, perlu diingat bahwa buku ini berbeda dengan makalah-makalah ilmiah. Kami berusaha agar bahasa dalam buku tetap sederhana sehingga dapat mudah dimengerti. Seluruh bab dalam buku juga sudah tersusun sedemikian rupa sehingga para pembaca bisa dengan mudah menda-patkan pemahaman yang menyeluruh. Tentu saja dengan seluruh keunggulan yang kami tawarkan, kami percaya bahwa buku ini akan dapat memuaskan dahaga para pembaca yang haus mempelajari teknik-teknik pencarian sumber asap dengan meng-gunakan robot otonom.
Kualitas buku ini juga terjamin berkat adanya sejumlah publikasi jurnal baik dalam negeri maupun luar negeri yang mendukung isi buku ini. Sebagai contoh jurnal seperti ”A PSO-Based mobile robot for odor source localization in dynamic advection-diffusion with obstacles environment: Theory simulation and measurement” karya W. Jatmiko bersama Prof. T. Fukuda dan K. Sekiyama berhasil menembus IEEE Compu-tational Intelligence Magazine. Lebih dari 7 jurnal dan konfrensi internasional berhasil dibuat sebelum penulis mencoba menuangkannya dalam sebuah buku.
Pada bagian awal buku, kami menyajikan pengertian dasar mengenai gas dan asap serta beberapa fungsinya dalam kehidupan sehari-hari. Disini pembaca diajak untuk melihat mengenai bahaya dan kebutuhan dari penelitian yang kami lakukan. Ketika bicara gas dan asap, maka mau tidak mau bau juga akan termasuk didalamnya. Bau juga memiliki banyak fungsi, baik dalam kesehatan, kenyamanan, maupun kebersihan. Pada
faat karena dapat membantu pencari menentukan seberapa jauh dan posisi tepat sumber bau. Selain bau, penguraian zat di udara secara kimia dapat juga dimanfaatkan untuk pencarian. Teknik kedua inilah yang kami gunakan dalam penelitian. Pada buku ini juga dijelaskan tentang perkembangan metode pencarian, mulai dari pencarian yang menggunakan satu agen sampai yang menggunakan banyak agen. Pada bagian men-jelang akhir, kami menyajikan modifikasi yang telah dilakukan untuk meningkatkan kualitas algoritma pencarian. Seluruh modifikasi dapat dicoba dalam perangkat lunak robot pencari sumber asap yang juga dibuat oleh tim peneliti. Tak hanya metode pen-carian, desain robot yang merupakan salah satu elemen penting pada pencarian sumber asap juga dijabarkan secara komperhensif.
Kami sangat berterimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan ban-tuan dan atas kerjasama yang menyenangkan selama pelaksanaan pembuatan buku ini, terutama kepada pihak Kementerian Riset dan Teknologi, pihak Kementerian Pen-didikan Nasional, Dekan Fakultas ilmu Komputer Universitas Indonesia, dan juga kepada mahasiswa di Lab 1231 Fasilkom UI atas segala jerih payah mereka sehingga buku ini dapat diterbitkan. Tak lupa kami ucapkan terima kasih kepada rekan-rekan peneliti dalam bidang pencarian sumber asap, hidung elektronik, dan robotika yang memberikan inspirasi baik langsung maupun tak langsung bagi kami. Semoga kerja keras ini ini dapat memberi kontribusi yang berarti bagi pengembangan keilmuan di In-donesia. Kami juga menyadari bahwa kritikan dari pembaca akan membantu pengem-bangan kualitas buku ini. Oleh karena itu, kami ucapkan terima kasih untuk setiap masukan yang akan Anda berikan.
Judul: Swarm Robot dalam Pencarian Sumber Asap
Buku ini merangkum topik robotika dalam bidang pencarian sumber asap menggunakan robot otonom. Buku ini menyajikan pengertian dasar mengenai gas dan asap serta ba-haya yang mengancam dibaliknya. Topik yang diangkat spesifik pada pencarian sum-ber asap. Penjelasan secara singkat mengenai perkembangan metode pencarian dari menggunakan satu agen hingga akhirnya sampai ke metodeswarmjuga dijelaskan se-cara singkat didalamnya. Selain desain robot yang dapat digunakan dalam pencarian, buku ini juga menjelaskan modifikasi-modifikasi yang dapat mempercepat proses pen-carian sumber asap. Bersama buku ini juga disertakan CD-ROM yang berisi percobaan-percobaan pencarian sumber asap baik dalam 2 dimensi, 3 dimensi dan dunia nyata. Penjelasan mengenai sejarah dari penelitian ini dan sejumlah penelitian lain yang di-lakukan dapat dilihat pada http://www.cs.ui.ac.id/staf/wisnuj/wjabout-id.htm
V
ERSID
OKUMENSwarm Robot dalam Pencarian Sumber Asap versi 2.02
P
ENULISWisnu Jatmiko Andreas Febrian Ferdian Jovan
H
AKC
IPTAHak cipta buku dengan judul Swarm Robot dalam Pencarian Sumber Asap sepenuhnya dimiliki oleh Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia.
I
NFORMASIUntuk informasi lebih lanjut, silahkan menghubungi alamat berikut: Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia Jl. Prof. Nugroho Noto Susanto
Kampus UI, Depok 16424 Jawa Barat, Indonesia
Swarm Robot dalam Pencarian Sumber Asap 1
Swarm Robot dalam Pencarian Sumber Asap i
Dewan Redaksi i
Kata Pengantar dari Penulis ii
Informasi v
Daftar Isi vii
Daftar Gambar xi
Daftar Tabel xvii
Daftar Algoritma xix
1 Gas dan Asap 1
1.1 Sekilas Mengenai Gas dan Asap . . . 1
1.1.1 Gas dan Asap dalam Keseharian . . . 3
1.1.2 Jenis-jenis Gas dan Asap . . . 6
1.2 Permasalahan dengan Gas dan Asap . . . 8
1.2.1 Permasalahan Pada Daerah Perumahan . . . 8
1.2.2 Permasalahan Pada Daerah Industri . . . 9
1.2.3 Permasalahan di Hutan . . . 10
1.3 Teknik Penanggulangan Kebocoran . . . 11
1.3.1 Penanganan Konvensional . . . 12
1.3.2 Kelemahan Metode Konvensional . . . 14
1.3.3 Kemungkinan Pemanfaatan Teknologi . . . 15
1.4 Refleksi . . . 17
2 Teknik Autonomus pada Pencarian Sumber Asap 19 2.1 Faktor-Faktor Penting dalam Pencarian Sumber Asap . . . 20
2.2 Pencarian Berbasis Satu Robot . . . 26
2.2.1 Pendekatan dengan Anemotaksis . . . 27
2.2.4 Pendekatan dengan Algoritma Zig-zag . . . 33
2.2.5 Pendekatan dengan Surge Spiral . . . 35
2.3 Pencarian Berbasis Banyak Robot . . . 37
2.4 Pencarian Berbasis Swarm . . . 40
2.5 Pertanyaan Refleksi . . . 42
3 Pencarian Sumber Asap Dalam Multidisiplin 45 3.1 Pemodelan Gas . . . 49
3.1.1 Pemodelan Matematis Gas Dasar . . . 50
3.1.2 Pemodelan Matematis Gas Modifikasi . . . 55
3.1.3 Pemodelan Gas Untuk OSL . . . 60
3.2 Arsitektur Perangkat Keras dan Sensor . . . 65
3.2.1 Sensor Bau . . . 67
3.2.2 Agen Pencari (Al-Fath) . . . 72
3.2.3 Arsitektur dalam OSL . . . 79
3.3 Kecerdasan Agen Pencari . . . 83
3.3.1 Kecerdasan Agen Pencari . . . 85
3.3.2 Penerapan PSO Dalam Lokalisasi Sumber Asap . . . 91
3.4 Refleksi . . . 97
4 Modifikasi PSO Tingkat Lanjut untuk Pencarian Satu Sumber 99 4.1 Pencarian Lokal . . . 103
4.2 Pemposisian Ulang Partikel . . . 104
4.3 Pembatasan Ingatan . . . 105
4.4 PSO Deteksi dan Respon . . . 108
4.5 PSO Bermuatan . . . 114
4.6 Utilisasi Angin . . . 120
4.6.1 Utilisasi Angin dengan Area Terlarang . . . 123
4.6.2 Utilisasi Angin dengan Parameter Pengontrolθ0 . . . 125
4.7 Evaluasi Performa dari Algoritma Modifikasi dan Kombinasinya . . . . 126
4.7.1 Perbedaan Modifikasi PSO dengan Implementasinya . . . 127
4.7.1.1 Implementasi PSO Bermuatan . . . 128
4.7.1.2 Implementasi Utilisasi Angin . . . 129
4.7.2 Hal Umum Mengenai Implementasi PSO dan Modifikasinya . . 130
4.7.3 Skenario Evaluasi . . . 133
4.7.4 Analisa dan Hasil . . . 136
4.7.4.1 Hasil Analisa Eksperimen I & II . . . 136
5 Modifikasi PSO Tingkat Lanjut untuk Pencarian Banyak Sumber 153
5.1 Penutupan Sumber Asap . . . 160
5.2 Fase Menyebar (Spread) . . . 164
5.3 ParalelNichePSO . . . 170
5.4 Range Global Best . . . 174
5.5 Partikel Utama dan Perpindahaan Keanggotaan . . . 176
5.6 Algoritma Penyebaran Partikel Utama . . . 181
5.7 Posisi Partikel Utama Mengikuti PosisiGlobal Best . . . 185
5.8 Pembatasan Area Gerak Partikel Bermuatan dari Partikel Utama . . . . 186
5.9 Evaluasi Performa dari Kombinasi Algoritma Modifikasi . . . 189
5.9.1 Perbedaan Modifikasi Pencarian Satu Sumber dengan Banyak Sumber . . . 189
5.9.2 Skenario Evaluasi . . . 190
5.10 Refleksi . . . 207
Daftar Referensi 209
Profil Singkat Peneliti 213
Ucapan Terima Kasih 220
1.1 Asap Belerang di Gunung Bromo . . . 2
1.2 Contoh Adveksi di Kawah Putih . . . 3
1.3 Beraneka Ragam Soto dan Buah-buahan Beraroma . . . 5
1.4 Venus Flytrap(Gambar: Darren Robertson/FreeDigitalPhotos.net) . . . 6
1.5 Kompor dan Tabung Gas . . . 8
1.6 Seseorang Sedang Berusaha Menutup Sumber Gas . . . 12
1.7 Masker untuk Melindungi Pernapasan dari Gas-gas Berbahaya . . . 13
1.8 Salah satu contoh implementasi dariWireless Sensor Network . . . 15
1.9 Robot sebagai pengganti manusia dalam melakukan pencarian sumber asap . . . 16
2.1 Kondisi Lingkungan Pencarian . . . 20
2.2 Hidung Elektronik . . . 22
2.3 Tahapan Pencarian Sumber Gas . . . 23
2.4 Diagram Alur Tahap Pencarian Sumber Asap . . . 25
2.5 Visualisasi Konsep Anemotaksis . . . 27
2.6 Simulasi Belanger . . . 27
2.7 Diagram Alur Pencarian dengan Anemotaksis . . . 28
2.8 Ilustrasi Kemotaksis . . . 29
2.9 Diagram Alur Kemotaksis . . . 30
2.10 Pemanfaatan OGR dalam percobaan W. Jatmiko [20] . . . 31
2.11 Diagram AlurOdor-Gated Rheotaxis. . . 32
2.12 Algoritma Zig-Zag . . . 33
2.13 Presentase Keberhasilan Algoritma Zig-Zag. . . 34
2.14 Waktu Pencarian Algoritma Zig-Zag. . . 35
2.15 Algoritma Surge Spiral. . . 36
2.16 Alat dan ruang dari percobaan Hayes, et al. . . 36
2.17 Pencarian sumber asap dengan satu robot pada lingkungan dinamis . . . 38
2.18 Kegagalan Robot Tunggal. . . 41
3.1 Disiplin Ilmu Dalam Pencarian Sumber Asap . . . 45
3.2 Robot Hammer Lego . . . 46
3.3 Contoh Pemodelan Zat Dalam Fluida Bergerak . . . 47
3.4 Simulasi dan ImplementasiParticle Swarm Optimization . . . 48
3.7 Distribusi Metode Adveksi-Difusi . . . 54
3.8 Eulerian Model dalam Tiga Dimensi . . . 56
3.9 Visualisasi dari Model Gaussian . . . 57
3.10 Distribusi Konsentrasi Gas 2D dengan Persamaan 3.14 . . . 59
3.11 Pemodelan Asap Berbasis Filamen . . . 61
3.12 Visualisasi Pemodelan Gaussian . . . 61
3.13 Visualisasi Pemodelan Asap 3 Dimensi . . . 62
3.14 Penutupan Sumber Asap Dalam Simulasi . . . 63
3.15 Rancangan Lapangan Ferdian Jovan . . . 64
3.16 Pemodelan Lapangan Asap . . . 64
3.17 Arsitektur Perangkat Keras Secara Umum . . . 66
3.18 Sensor Asap Jenis Oksida Metal . . . 67
3.19 Model dari Penghalang Elektron . . . 68
3.20 Skema reaksi antara CO dan oksigen yang teradsorpsi oleh SnO2 . . . . 69
3.21 Respon Sensor . . . 70
3.22 Aksi Awal Sensor . . . 70
3.23 Prinsip Dasar Sensorquartz crystal micro balance . . . 72
3.24 Robot Al-Fath . . . 75
3.25 Diagram Koneksi Antara Robot dan Komputer melalui YS1020U RF Transceiver . . . 77
3.26 Konfigurasi yang mungkin dari koneksi USART terhadap sistem eksternal 77 3.27 Al-Fath Brain Structure . . . 78
3.28 Arsitektur Lokalisasi Sumber Asap . . . 79
3.29 Contoh Implementasi Modul Kamera . . . 80
3.30 Robot Al-Fath dengan Indetifikasi Warna. . . 81
3.31 Konfigurasi untuk Banyak Kamera . . . 81
3.32 Alur Komunikasi . . . 83
3.33 Konsep PSO Dalam Dunia Binatang . . . 85
3.34 Blok Diagram Perhitungan PSO . . . 91
3.35 Vektor posisi dan kecepatan robot . . . 92
3.36 Benturan Antar Robot . . . 92
3.37 Benturan Robot Dengan Dinding . . . 93
3.38 Simulasi 2D Dengan Algoritma PSO . . . 94
3.39 Pembulatan Sudut dan Hasil Perputaran Robot . . . 95
3.40 Implementasi 3D Dengan Algoritma PSO . . . 96
3.41 Implementasi Dunia Nyata Dengan Algoritma PSO . . . 97
4.3 Robot Kehilangan Asap karena Perubahan Angin . . . 100
4.4 Kegunaan Sifat Konvergen dan Divergen . . . 101
4.5 Partikel Terjebak pada Lokal Optima . . . 103
4.6 Diagram Alur Pemposisian Ulang Partikel . . . 104
4.7 Alur Algoritma Pembatasan Ingatan Pada Partikel . . . 107
4.8 Pengaruh Konvergensi PSO Pada Pencarian . . . 108
4.9 Alur Robot Kehilangan Asap Sewaktu Pencarian . . . 108
4.10 Fase PSO dan Kritis Pada PSO DR . . . 109
4.11 Alur Fase PSO . . . 110
4.12 Alur Fase Kritis . . . 111
4.13 Ilustrasi Partikel Memasuki Fase Kritis . . . 112
4.14 Alur Algoritma PSO DR Secara Keseluruhan . . . 113
4.15 Ilustrasi Akhir Algoritma PSO DR . . . 114
4.16 Perbandingan Luas Area Pengamatan Robot Netral dan Bermuatan . . . 115
4.17 Robot Bermuatan Tidak Dapat Mendekati Sumber Asap . . . 116
4.18 Ilustrasi Pencarian dengan PSO Bermuatan . . . 116
4.19 Gaya Pada Robot Bermuatan . . . 117
4.20 Posisi Agen Tanpa Gaya Tolak . . . 119
4.21 Posisi Agen dengan Pengaruh Gaya Tolak . . . 119
4.22 Pemanfaatan Arah Angin untuk Penentuan Arah Gerak Robot . . . 120
4.23 Konsep Utilisasi Angin . . . 121
4.24 Ilustrasi Area Telarang pada Utilisasi Angin . . . 124
4.25 Beberapa Kondisi . . . 125
4.26 Fungsi Kontinu Pengontrol Kecepatan Robot . . . 126
4.27 Antar Muka Perangkat Lunak . . . 127
4.28 Besarχ0Berdasarkan Sudut . . . 129
4.29 Area Pemberlakuan Utilisasi Angin . . . 130
4.30 Susunan Awal, Arah Sumbu X, dan Arah Sumbu Y . . . 131
4.31 Pengamatan pencarian sumber asap dengan model gaussian . . . 137
4.32 Visualisasi pencarian model adveksi-difusi . . . 138
4.33 Rata-rata waktu pencarian titik optimum diulang 25 kali(gaussian) . . . 139
4.34 Rata-rata waktu pencarian titik optimum diulang 25 kali(adveksi-difusi) 139 4.35 Rata-rata waktu pencarian PSO bermuatan dengan gangguan noise diu-lang 25 kali(gaussian) . . . 140
4.36 Rata-rata waktu pencarian PSO bermuatan dengan penambahan jumlah robot, diulang 25 kali(gaussian) . . . 141
4.37 Rata-rata waktu konvergensi(adveksi-difusi) DR PSO dan PSO Bermu-atan . . . 142
ror menunjukkan standar deviasi, sekecil-kecil nilai menunjukkan
per-forma yang lebih baik. . . 143
4.39 Visualisasi penghalang pada lingkungan . . . 144
4.40 Visualisasi robot beserta penghalang dengan model asap adveksi-difusi . 145 4.41 Rata-rata waktu konvergensi PSO bermuatan dan WU I-45 dengan ling-kungan berpenghalang diplot dengan matriks performa indeks. . . 145
4.42 Rata-rata waktu konvergensi PSO bermuatan dan WU I-90 dengan ling-kungan berpenghalang diplot dengan matriks performa indeks. . . 146
4.43 Rata-rata waktu konvergensi PSO bermuatan dan WU II dengan ling-kungan berpenghalang diplot dengan matriks performa indeks. . . 146
4.44 Perbandingan performa PSO bermuatan dengan WU I-45, diulang se-banyak 25 kali. Barerrormenunjukkan standar deviasi dan ketinggian lebih rendah menunjukkan performa yang lebih baik . . . 148
4.45 Perbandingan performa PSO bermuatan dengan WU I-90, diulang se-banyak 25 kali. Barerrormenunjukkan standar deviasi dan ketinggian lebih rendah menunjukkan performa yang lebih baik. . . 148
4.46 Perbandingan performa PSO bermuatan dengan WU II, diulang se-banyak 25 kali. Barerrormenunjukkan standar deviasi dan ketinggian lebih rendah menunjukkan performa yang lebih baik. . . 149
4.47 Rata-rata waktu menuju konvergensi WU I-45 & WU II dengan lima penghalang. . . 149
4.48 Rata-rata waktu menuju konvergensi WU I-90 & WU II dengan lima penghalang. . . 150
4.49 Algoritma PSO Bermuatan dengan Fungsi Aktivasi . . . 151
5.1 Pencarian Banyak Sumber Asap . . . 153
5.2 Penggabungan Asap dari Berbagai Sumber pada Area Tertentu . . . 154
5.3 Perbandingan Satu Kelompok dan Dua Kelompok . . . 155
5.4 Partikel Kesulitan untuk Menemukan Sumber Asap Lainnya . . . 157
5.5 Alur Algoritma Pencarian . . . 159
5.6 Konsep Teknik Penutupan Sumber Asap . . . 161
5.7 Ilustrasi Pencarian dengan Teknik Penutupan Sumber Asap . . . 162
5.8 Alur Penutupan Sumber Asap . . . 163
5.9 Gagal Menemukan Sumber Asap Lainnya Setelah Menutup Salah Satu Sumber . . . 164
5.10 Tiga Fase: PSO, Kritis, dan Menyebar . . . 164
5.11 Perbedaan Pergeseran Asap Berdasarkan Posisi Partikel . . . 165
5.14 Menyebar dari Titik Tengah Seluruh Partikel Netral . . . 168
5.15 Pencarian dengan Menggunakan Tiga Fase . . . 169
5.16 Alur Algoritma PSO dengan Tiga Fase . . . 170
5.17 SetiapNiche MemilikiGlobal Bestnya Masing-masing . . . 171
5.18 Simulasi Pencarian dengan Menggunakan Duaniche . . . 172
5.19 Pencarian dengan Menggunakan Tiga Fase . . . 173
5.20 Partikel-partikel dari Dua Niche Berbeda Berkumpul di Sekitar Area yang Sama . . . 174
5.21 PengembanganRange Global BestTahap I - Area PengaruhGlobal Best 175 5.22 PengembanganRange Global BestTahap II . . . 176
5.23 Agen dariniche 2 Menjelajah Areaniche 1 . . . 177
5.24 Area Ketertarikan dan Gaya Tolak Partikel Utama . . . 178
5.25 Agen Utamaniche 2 Memindahkan Keanggotaan Agen dariniche 1 . . 179
5.26 Satu Agen Diperebutkan oleh Dua Agen Utama . . . 181
5.27 DuaGlobal BestBerdekatan [35] . . . 182
5.28 Area Ketertarikan DuaNicheBeririsan . . . 183
5.29 Alur Algoritma Penyebaran Partikel Utama . . . 184
5.30 Jarak Maksimal Robot Bermuatan dari Robot Utama . . . 187
5.31 Alur Pembatasan Area Gerak Robot Bermuatan dari Robot Utama . . . 188
5.32 Susunan Awal . . . 190
5.33 Tahapan Evaluasi Modifikasi Algoritma PSO untuk Pencarian Banyak Sumber Asap . . . 191
5.34 Performa Algoritma PSO dengan Penutupan Sumber Asap . . . 193
5.35 Kinerja Algoritma PSO dengan Teknik Menyebar pada Area Seluas 5x5 m2 . . . 194
5.36 Kinerja algoritma PSO dengan Teknik Menyebar pada Area Seluas 10x10m2 . . . 195
5.37 Perbandingan Kinerja Dua Pendekatan Parallelisasiniche . . . 196
5.38 Kinerja TeknikRange Global Best I . . . 198
5.39 Standar Deviasi Distribusi Penemuan Sumber Asap perNiche. . . 198
5.40 Rata-rata Waktu yang Dibutuhkan dalam Pencarian Menggunakan Range Global BestII . . . 199
5.41 Standar Deviasi Pencarian dengan MenggunakanRange Global BestII . 200 5.42 Perbandingan Rata-rata Waktu Pencarian denganRange Global Best I dan II . . . 201
5.43 Hasil Percobaan Algoritma Modifikasi Tambahan pada Partikel Bermu-atan . . . 203
1.1 Kategori Gas Berdasarkan Bentuk Fisi, Bau, dan Efek Terhadap Manusia 6
3.1 Spesifikasi Al-Fath . . . 74
3.2 Spesifikasi SRF08 Devantech . . . 76
3.3 Pilihan Metode Deteksi dan Respon . . . 90
4.1 Parameter Tambahan Pada Algortima PSO DR . . . 109
4.2 Perbedaan Partikel Netral dan Partikel Bermuatan . . . 115
4.3 Matriks Tujuan Eksperimen . . . 134
4.4 Paramater Konfigurasi Eksperimen . . . 135
4.5 Rata-rata waktu pencarian PSO bermuatan, diulang 25 kali(gaussian) . . 140
4.6 Rata-rata waktu pencarian PSO bermuatan, diulang 25 kali(adveksi-difusi) . . . 141
4.7 Rata-rata waktu konvergensi WU II yang telah mempertimbangkan fak-torerror, pengujian diulang 25 kali . . . 150
5.1 Parameter Tambahan Pada Teknik Penutupan Sumber . . . 161
5.2 Parameter Tambahan Pada Teknik Penutupan Sumber . . . 166
5.3 Perbedaan Fase PSO, Kritis, dan Menyebar . . . 169
5.4 Parameter Tambahan Pada TeknikRange Global Best . . . 175
5.5 Perbedaan Partikel Netral, Partikel Bermuatan, dan Partikel Utama . . . 177
5.6 Parameter Tambahan Pada Teknik Penutupan Sumber . . . 183
5.7 Parameter Tambahan pada Teknik Pembatasan Area Gerak . . . 187
5.8 Konfigurasi Lingkungan Dinamis untuk Teknik Penutupan Sumber Asap 192 5.9 Konfigurasi Parameter Robot untuk Teknik Penutupan Sumber Asap . . 192
5.10 Konfigurasi Parameter Robot Bermuatan untuk Teknik Penutupan Sum-ber Asap . . . 192
5.11 Konfigurasi Parameter PSO untuk Teknik Penutupan Sumber Asap . . . 192
5.12 Konfigurasi Lingkungan Dinamis untuk Teknik Menyebar . . . 193
5.13 Konfigurasi Parameter PSO untuk Teknik Menyebar . . . 194
5.14 Konfigurasi ParalelNichePSO dengan Memperbanyak Jumlah Robot . 196 5.15 Konfigurasi ParalelNichePSO dengan Membagi Seluruh Robot dalam BeberapaNiche . . . 196
Modifikasinya . . . 202 5.18 Jumlah Kombinasi Tiap Faktor dengan PenambahanRange Global Best 205 5.19 Hasil Percobaan BNT pada Percobaan Faktorial dengan Penambahan
3.1 Pseudocode PSO . . . 89 4.1 Periksa Kemungkinan Penempatan Robot . . . 132
GAS DAN ASAP
Manusia sebagai mahluk hidup tidak pernah bisa terlepas dari lingkungan di mana mereka berada. Lingkungan menyediakan berbagai hal yang dibutuhkan manusia un-tuk bisa bertahan hidup, seperti makanan, air, dan udara. Makanan merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia karena makanan merupakan sumber tenaga. Hal ini-lah yang menyebabkan ada berbagai jenis makanan di berbagai beini-lahan bumi, mulai dari yang digoreng, direbus, dibakar, sampai yang dimakan mentah-mentah. Seperti halnya makanan, air juga merupakan kebutuhan pokok yang penting bagi kehidupan. Fakta menunjukkan bahwa manusia dapat bertahan sampai 21 hari tanpa makanan, na-mun hanya mampu bertahan selama beberapa jam tanpa air [1]. Hal ini boleh jadi erat hubungannya dengan fakta bahwa kandungan air dalam tubuh sekitar 70% dari tinggi manusia tersebut [2]. Lingkungan juga menyediakan udara bagi manusia, khususnya pasokan oksigen (O2) yang berguna bagi pernapasan manusia. Tanpa adanyaO2, hidup manusia dapat berakhir dengan cepat. Fakta ini menunjukan bahwa udara merupakan unsur vital bagi keberlangsungan kehidupan manusia, namun perlu diingat bahwa ketiga unsur ini saling melengkapi satu sama lain. Makanan yang masuk ke dalam tubuh ke-mudian dibakar dengan memanfaatkanO2 yang dihirup. Hasil pembakaran kemudian
didistribusikan ke seluruh tubuh agar setiap otot mendapatkan tenaga untuk bergerak [3].
Lingkungan sekitar kita tidak hanya menyediakan hal-hal yang dapat membantu manusia untuk bertahan hidup, namun juga hal-hal yang berbahaya bagi kesehatan dan kehidupan. Perilaku manusia yang mengejar kenyamanan dan kemudahan juga turut menambah variasi bahaya yang harus kita hadapi. Ada banyak contoh menge-nai bahaya-bahaya ini, namun pembahasannya akan dibatasi pada bahaya yang datang dari udara. Udara mengandung banyak zat selainO2, diantaranya adalah virus, kuman, bakteri, ataupun gas beracun. Manusia juga turut berkontribusi aktif dalam mempro-duksi gas-gas berbahaya, contohnya adalah karbondioksida (CO2) dan
karbonmonok-sida (CO) yang dapat menyebabkan sesak napas dan bahkan kematian [3]. Bab ini akan membahas lebih jauh mengenai sifat, bahaya, dan penanggulangan bahaya yang disebabkan oleh zat-zat di udara.
1.1
Sekilas Mengenai Gas dan Asap
Alam menyediakan banyak hal untuk membantu manusia memenuhi kebutuhan mereka akan makanan, minuman, dan udara. Walau tersedia dalam jumlah yang tidak sedikit,
persaingan untuk mendapatkan makanan dan minuman tetap terjadi. Berbeda dengan keduanya, manusia dapat memperoleh udara tanpa persaingan. Udara selain tersedia dalam jumlah besar, juga memiliki beragam bentuk yang di kenal dengan nama gas dan asap. Udara, gas, dan asap merupakan hal yang sama dengan definisi yang berbeda, ter-gantung dari keadaan dimana hal tersebut muncul atau berada. Sebagai contoh, sebutan untuk sesuatu yang kita hirup sehari-hari sebagai udara, tanpa memikirkan zat-zat apa saja yang terkandung di dalamnya. Asap sering kali didefinisikan sebagai kumpulan zat-zat dalam udara yang sejenis dan dapat dilihat oleh mata. Gambar 1.1 menun-jukkan salah satu contoh asap, yaitu asap belerang dari oleh Gunung Bromo. Asap juga ada yang berbahaya dan ada pula yang tidak, seperti uap air yang mendidih. Namun karena asap bukanlah sesuatu yang kasat mata, maka kita dapat menghindari asap tanpa harus terlebih dahulu menghirupnya. Gas adalah bagian dari udara yang hanya men-gandung satu jenis zat di dalamnya. Sama seperti udara, gas umumnya kasat mata dan berasal dari molekul-molekul yang bergerak bebas. Berdasarkan pengertian ini, dapat disimpulkan bahwa perbedaan asap dan gas secara fisik ada pada kasat atau tidak kasat matanya zat di udara.
Gambar 1.1:Asap Belerang di Gunung Bromo
Baik asap maupun gas, molekul-molekul yang ada di dalamnya bergerak dengan sifat adveksi dan difusi. Selain itu, keduanya membutuhkan suatu sumber reaksi kimia agar dapat muncul di udara. Adveksi menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI) [4] adalah massa udara secara horizontal yang mengakibatkan perubahan unsur fisik udara (seperti suhu). Pada konteks gas dan asap, adveksi berarti perpindahan molekul zat dalam udara karena terbawa oleh angin. Angin selalu bergerak dengan cepat dan berubah arah, hal ini menyebabkan zat dalam udara berpindah tempat dan menyebar dalam waktu yang cepat pula. Salah satu contoh adveksi dalam kehidupan sehari-hari diperlihatkan pada Gambar 1.2, yaitu kejadian dimana asap bergerak karena adanya angin yang bertiup. Kejadian ini merupakan contoh adveksi dalam dunia nyata. Se-dangkan difusi menurut [4] adalah penyebaran atau pemencaran sesuatu dari satu pihak
ke pihak lainnya. Jika dilihat dari konteks gas dan asap, difusi adalah perpindahan molekul-molekul zat dalam udara ke daerah-daerah dengan konsentrasi zat yang lebih rendah sampai mencapai titik kesetimbangan. Sifat difusi dapat terlihat dari semakin berkurangnya kepekatan zat di udara seiring menjauhnya zat tersebut dari sumbernya. Pada Gambar 1.1, difusi terlihat pada perbedaan tingkat kepekatan asap yang berada dekat mulut kawah dan yang berada jauh dari mulut kawah. Asap yang berada jauh dari mulut kawah terlihat lebih tidak pekat dan menyebar.
Gambar 1.2:Contoh Adveksi di Kawah Putih
Selain sifat adveksi dan difusi, gas dan asap memiliki sifat lain yang diwariskan dari sifat zat yang terkandung di dalamnya. Sifat zat inilah yang menentukan warna, bau, dan efek dari gas yang terbentuk, misalnya uap yang dihasilkan dari pemanasan air akan terlihat putih dan tipis, tidak berbau, dan lembab. Sementara asap yang dihasilkan dari belerang akan berwarna putih, berbau pekat, dan berbahaya pada tingkat tertentu. Selain itu, massa jenis zat akan menentukan seberapa tinggi asap yang terbentuk akan naik. Semakin kecil massa jenisnya, maka asap tersebut akan naik semakin tinggi. Pengetahuan mengenai sifat-sifat zat yang menjadi gas akan sangat membantu saat kita perlu untuk mengenali jenis gas atau melacak sumber gas. Misalkan saja ada sebuah ruangan yang tercium begitu harum, maka kita dapat menduga jenis aroma yang tercium dan bahkan merek dari pewangi ruangan yang digunakan.
1.1.1
Gas dan Asap dalam Keseharian
Baik disadari ataupun tidak dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menggunakan asap dan gas sebagai indikator. Sebagai contoh, kepulan uap air digunakan sebagai indikator untuk menilai tingkat panas air dan asap dari knalpot kendaraan bermotor digunakan untuk menilai kondisi kendaraan tersebut. Hampir seluruh manusia mengerti ketika ada asap, maka pasti ada sumber api didekatnya. Pemikiran ini juga berarti bahwa asap dapat digunakan untuk menentukan posisi titik api secara kasar. Pada contoh yang lebih
ekstrem, asap juga berarti sedang terjadi kebakaran. Keempat contoh ini menunjukkan bahwa manusia menggunakan asap sebagai indikator akan adanya bahaya atau sesuatu yang panas. Pada beberapa kejadian, asap sangat bermanfaat untuk membantu manusia terhindar dari bahaya yang tidak diinginkan.
Selain sebagai indikator, asap juga dapat digunakan sebagai media komunikasi jarak jauh. Asap yang didapatkan dari pembakaran api dapat dimanfaatkan sebagai penanda adanya marabahaya. Pada masa Cina masih dipimpin oleh Kaisar, mereka menggu-nakan cara ini untuk memberitahu pasukan utama apabila terjadi serangan dari bangsa lain. Signal asap digunakan karena asap yang dibuat dapat dilihat oleh orang yang ber-jarak sejauh 750 km hanya dalam waktu beberapa jam saja. Pada masa perperangan, ko-munikasi yang efisien dan cepat akan sangat menentukan keberhasilan pasukan dalam mempertahankan diri dari para penyerang. Selain bangsa Cina, bangsa Yunani dan bangsa Indian di Amerika Utara juga menggunakan asap sebagai media komunikasi. Cerita lebih lengkap mengenai bangsa Indian dapat dibaca pada [5]. Gereja Vatikan di Roma sampai saat ini masih menggunakan cara komunikasi dengan asap untuk mem-beritahu apa bila seorang Paus baru sudah terpilih. Asap berwarna dijadikan tanda ter-pilihnya Paus. Ada dua warna asap yang digunakan pada saat pemilihan berlangsung, yaitu asap berwarna hitam dan putih [6]. Asap berwarna hitam berarti rapat kardinal masih belum dapat memutuskan Paus yang baru. Ketika asap berwarna putih terlihat, berarti Paus baru sudah terpilih.
Fungsi asap sebagai indikator tidak terlepas dari sifat asap yang tidak kasat mata. Pada gas yang bersifat kasat mata, fungsi indikator didapatkan dari sifat bawaan zat dalam gas tersebut. Misalkan ada zat beracun yang berubah menjadi gas, maka gas tersebut juga akan bersifat racun. Namun, ciri racun dari zat baru dapat diamati ketika ada mahluk yang keracunan. Salah satu sifat lain yang dapat diamati adalah bau khas dari zat tersebut. Bau zat umumnya tetap terbawa ketika zat tersebut berubah bentuk menjadi gas, seperti bau kayu dari kayu yang terbakar api dan bau plastik yang terbakar. Keduanya memiliki ciri bau yang berbeda. Bahkan ketika sebuah sebuah benda lain terbakar, bau dari kayu atau plastik masih dapat dibedakan dengan mudah.
Manusia dalam kesehariannya memanfaatkan bau untuk berbagai macam hal, ter-masuk dalam persoalan mencari nafkah. Bagi orang-orang yang bergerak dalam bidang makanan, aroma makanan merupakan komponen yang dapat meningkatkan ketertarikan calon pembeli untuk mencoba [7]. Manusia umumnya menggunakan tiga komponen untuk menentukan enak atau tidaknya suatu masakan, yaitu penampilan, bau, dan rasa. Jika salah satu komponen tersebut kurang diasah, maka nilai terhadap masakan tersebut juga tidak akan tinggi. Agar dapat menarik pelanggan lebih banyak, para penjual dapat memancing pembeli dengan memaksimalkan poin pertama dan kedua. Pertama-tama calon pembeli di pancing dengan gambar-gambar makanan yang menarik dan terlihat lezat. Kemudian bau masakan dari dapur atau makanan yang sudah dipesan oleh
pem-beli lainnya berperan sebagai pancingan kedua yang membuat calon pempem-beli mereka-reka rasa masakan tersebut. Pancingan akan semakin mudah jika makanan yang dijual merupakan makanan yang umum dan memiliki aroma khas, seperti ayam goreng, laksa, dan soto.
(a)Aneka Jenis Soto (b)Aneka Jenis Buah
Gambar 1.3:Beraneka Ragam Soto dan Buah-buahan Beraroma
Tidak jauh berbeda dengan penjual makanan, pedagang buah-buahan juga menggu-nakan teknik yang sama untuk menarik calon pembeli. Buah-buahan yang dipajang mengeluarkan aroma yang berbeda-beda sesuai dengan jenisnya. Kemudian aroma yang tertangkap oleh indra penciuman akan membangkitkan stimulus untuk mencoba. Aroma buah juga digunakan sebagai indikator untuk menilai enak atau tidaknya buah tersebut. Kedua contoh pemanfaatan aroma pada makanan dan buah-buahan ini menun-jukkan bahwa presepsi manusia tentang relasi aroma dan kenikmatan sangatlah kuat. Kuatnya presepsi ini jugalah yang menyebabkan mudah bagi kita untuk membayangkan aroma dan rasa soto yang diperlihatkan pada Gambar 1.3a atau buah-buahan pada Gam-bar 1.3b.
Tubuh manusia juga mengeluarkan bau khas yang dapat digunakan sebagai indika-tor kesehatan badan dan daya tarik. Bau dari badan manusia umumnya dapat ditemukan pada keringat, kotoran, dan mulut. Jika dilihat dari sisi kesehatan, bau tidak sedap da-pat diartikan sebagai tanda bahwa ada organ dalam tubuh yang berfungsi dengan ku-rang baik. Bau badan tak sedap memberikan ku-rangsangan aroma pada indra penciuman. Bau yang tidak sedap juga menyulitkan dalam mencari pasangan, terutama bagi pria. Hidung wanita lebih sensitif dari pada hidung pria, yang berarti wanita dapat mencium bau-bau yang tidak terdeteksi oleh hidung pria. Bau yang tercium oleh seseorang juga dapat mempengaruhi perasaan orang tersebut [8]. Inilah sebabnya semakin banyak pro-duk kosmetika dan terapi yang mencoba untuk memanipulasi bau yang ada disekitar kita.
Bau yang khas tidak hanya dimiliki oleh manusia, namun juga oleh mahluk hidup lainnya, baik tumbuhan ataupun hewan. Sebagian besar hewan mengeluarkan aroma
khusus dari tubuhnya yang di kenal dengan namapheromone[8]. Kera dan kuda meng-gunakanpheromoneuntuk menarik perhatian dari lawan jenisnya. Berbeda dengan kera dan kuda, semut juga menggunakan pheromone untuk memberitahu semut lain me-ngenai jalan yang sudah ia lalui dan menemukan jalan kembali ke sarang mereka [9]. Pada dunia tumbuhan, bunga-bunga mengeluarkan aroma khusus yang dapat menarik serangga untuk membantu penyerbukan bunga. Ada juga tanaman pemakan serangga yang menggunakan aroma khusus untuk menarik mangsanya, seperti Dionaea (Venus Flytrap),Pinguicula (butterworts), danCatopsis.
Gambar 1.4:Venus Flytrap(Gambar: Darren Robertson/FreeDigitalPhotos.net)
Seluruh contoh ini memperlihatkan bahwa asap dan gas memiliki peranan besar dalam kehidupan sehari-hari. Manusia, hewan, dan tumbuhan menggunakan bau-bauan dalam berbagai kegiatan mereka. Walau hal ini sudah umum diketahui, namun peneli-tian lebih lanjut masih diperlukan untuk mendalaminya. Terutama perihal manfaat bau yang keluar dari badan manusia [10].
1.1.2
Jenis-jenis Gas dan Asap
Udara terdiri dari berbagai macam unsur zat. Hal ini berarti banyaknya jenis gas dan asap adalah sebanyak jenis unsur zat yang terkandung dalam udara. Namun, secara umum gas dan asap dikategorikan berdasarkan bentuk fisik, bau, dan efeknya terhadap manusia. Ada 16 kategori gas yang mungkin berdasarkan kombinasi ketiganya, seperti yang diperlihatkan pada tabel 1.1.
Tabel 1.1:Kategori Gas Berdasarkan Bentuk Fisi, Bau, dan Efek Terhadap Manusia Tampak Tidak Tampak
Berbau Ya Tidak Ya Tidak Terbakar Be r a c u n
Ya Tipe 1 Tipe 2 Tipe 3 Tipe 4 Tidak Tipe 5 Tipe 6 Tipe 7 Tipe 8 Tidak Terbakar Ya Tipe 9 Tipe 10 Tipe 11 Tipe 12
Berikut penjelasan masing-masing ciri yang digunakan dalam pengkategorian:
• Gas Tampak
Gas tampak atau yang umum disebut sebagai asap adalah jenis gas yang dapat terlihat oleh mata. Umumnya asap berasal dari hasil pembakaran suatu zat yang berubah menjadi uap.
• Tidak tampak
Gas tidak tampak atau biasa disebut sebagai gas/udara merupakan gas yang tidak dapat dilihat secara kasat mata, contohnya oksigen yang kita hirup setiap waktu. Walau bentuk fisik dari oksigen tidak terlihat oleh mata, tapi kita dapat merasakan bahwa udara yang hirup tersebut adalah oksigen (O2).
• Normal
Gas normal adalah gas yang tidak memiliki rasa, tidak berbau, dan umumnya tidak berwarna. Selain tidak berbahaya, gas dengan jenis ini merupakan gas yang diperlukan bagi kelangsungan hidup manusia. (O2) merupakan salah satu gas
yang termasuk dalam jenis gas normal.
• Gas Berbau
Beberapa gas masuk dalam kategori gas yang memiliki bau. Meski beberapa gas jenis ini tidak tampak terlihat, tetapi karena zat yang berubah menjadi gas merupakan zat yang berbau, maka keberadaan gas dapat diketahui dari baunya. Contoh dari jenis gas ini adalah gas yang dikeluarkan dari dalam tubuh kita. Gas buang ini mengandung metana (CH4) dan hidrogensulfida (H2S) yang memiliki bau kuat.
• Gas Beracun
Gas beracun adalah jenis gas yang berbahaya bagi mahluk hidup apa bila gas tersebut dalam tubuh melalui pernapasan, contohnya karbonmonoksida (CO) . (CO) merupakan gas yang secara aktif diproduksi secara massal oleh manu-sia. Kendaraan-kendaraan bermotor yang pembakarannya tidak sempurna akan menghasilkan gas ini dalam jumlah besar. Meskipun karbonmonoksida meru-pakan gas yang tidak berwarna dan tidak berbau, namun gas ini dapat menye-babkan kematian apabila terhirup dalam jumlah besar.
• Mudah terbakar
Gas mudah terbakar adalah jenis gas yang dapat menyala atau bahkan meledak jika bersentuhan dengan api. Contoh dari gas jenis ini adalah gas hidrokarbon yang umum digunakan sebagai isi dari tabung LPG [11]. Gas-gas seperti ini biasa digunakan sebagai bahan bakar dalam memasak. Umumnya gas-gas jenis ini
tidak dapat terlihat oleh mata tetapi dapat dirasakan oleh hidung dengan baunya yang cukup menyengat.
1.2
Permasalahan dengan Gas dan Asap
Subbab 1.1.1 memperlihatkan bahwa gas dan asap memiliki banyak kegunaan mulai dari menjadi indikator sampai cara untuk mendapatkan pasangan. Gas dan asap juga dapat digunakan sebagai senjata, contohnya gas air mata yang sering digunakan un-tuk membubarkan kumpulan massa anarkis. Ada banyak contoh lain efek dari gas yang tidak begitu menyenangkan bagi sebagian besar manusia, misalnya bau akibat bertumpuknya sampah dan bangkai binatang. Bau busuk yang dibawa udara ini sangat tidak nyaman dicium hidung dan membuat mual. Selain itu, udara secara alami juga mengandung banyak zat-zat yang berbahaya bagi manusia. Artinya, baik gas atau asap memiliki potensi menjadi petaka dan harus diwaspadai dengan sungguh-sungguh. Per-masalahan yang muncul karena gas dan asap dapat berupa bau tidak enak, kebocoran gas, penyebaran gas beracun, dan kebakaran. Pada bagian ini, kita akan melihat lebih jauh mengenai permasalahan-permasalahan yang mungkin timbul di daerah pemukiman penduduk, industri, dan hutan.
1.2.1
Permasalahan Pada Daerah Perumahan
Gambar 1.5:Kompor dan Tabung Gas
Kawasan perumahan umumnya merupakan daerah dengan jumlah penduduk yang banyak. Pada daerah seperti ini permasalahan dengan udara umumnya disebabkan karena kekurang hati-hatian manusia. Hampir seluruh rumah sekarang ini menggu-nakan tabung gas LPG (Liquified Petroleum Gas) atau gas minyak bumi yang dicairkan
sebagai pengganti kompor minyak untuk memasak. Jika ada kebocoran dari tabung gas tersebut, maka bau yang tidak sedap akan memenuhi ruang masak dimana tabung terse-but ditempatkan. Tanpa adanya sirkulasi udara yang baik, maka sedikit percikan api akan menghasilkan ledakan yang besar.
Hal lain yang juga menggunakan gas yang mudah terbakar seperti tabung gas LPG adalah pemanas air elektrik. Beberapa pemanas air elektrik juga menggunakan gas se-bagai salah satu cara untuk memanaskan air sehingga air yang kita gunakan untuk mandi menjadi terasa hangat. Meskipun banyak keuntungan yang ditawarkan dengan pemanas air jenis ini, hal ini tidak menutupi bahwa ada kekurangan yang dapat membahayakan penghuni rumah tersebut yaitu kebocoran gas.
Oleh sebab itu, ketika kita menyadari ada bau yang berasal dari tabung gas atau dari pemanas air, dengan sigap kita akan membuka jendela dan pintu untuk memberikan sirkulasi udara yang cukup. Kita juga bisa membawa tabung gas tersebut keluar ruangan untuk menghindari ledakan. Sayangnya banyak kejadian dari kebocoran gas ini yang kurang disadari lebih awal sehingga ledakan dari tabung gas tidak dapat dihindari lagi.
Permasalahan yang berhubungan dengan gas dan asap bisa datang dari aliran listrik arus pendek yang sering menyebabkan kebakaran. Aliran listrik arus pendek diawali de-ngan panas yang berlebih yang menyebabkan saklar menjadi hangus sebelum akhirnya terbakar. Saklar yang hangus ini pasti akan menghasilkan asap dan bau yang tidak sedap. Sering kali ini kasus seperti ini terjadi pada malam hari saat penghuni rumah sedang terlelap sehingga mereka tidak sadar akan adanya saklar yang sedang terbakar.
Seperti yang dapat terlihat, permasalahan yang berawal dari asap dan gas dapat ber-ada di sekeliling kita. Masalah-masalah ini dapat diatasi dengan baik jika sumber per-masalahan dapat diketemukan dengan cepat. Namun, sering kali kita terlambat dalam menemukan sumber permasalahan yang ada di sekitar hingga akhirnya kita menyadari bahwa semuanya telah terlambat.
1.2.2
Permasalahan Pada Daerah Industri
Permasalahan pada daerah industri lebih kompleks jika dibandingkan dengan perma-salahan pada daerah perumahan. Permaperma-salahan di daerah ini tidak hanya berhubungan dengan gas-gas yang mudah terbakar, tetapi juga berhubungan dengan gas-gas beracun. Sama seperti di dalam lingkungan kita, gas-gas yang mudah terbakar umumnya digu-nakan sebagai bahan bakar. Sementara itu, gas-gas beracun biasa digudigu-nakan sebagai bahan pelengkap dari suatu proses produksi [11].
Industri kimia seperti industri yang memproduksi titanium menggunakan gas ti-tanium tetracholride dalam produksi mereka, atau industri kimia yang berhubungan dengan plastik dan karet menggunakanmethyl chlorideyang diketahui sebagai gas be-racun. Industri-industri seperti ini tidak selamanya menggunakan gas-gas tersebut
se-cara langsung, umumnya gas-gas tersebut terbentuk sebagai hasil sampingan dari suatu proses. Gas-gas beracun ini juga bisa berasal dari zat-zat cair yang berbahaya dan mu-dah menguap. Oleh karena itulah biasanya para pekerja yang berurusan dengan gas ini menggunakan perlindungan yang lengkap.
Jika zat-zat yang berwujud gas tersebut bocor ke luar, maka hal ini dapat memba-hayakan nyawa dari para pekerja yang berada disekitar area dimana gas tersebut ber-ada. Evakuasi dan sterilisasi daerah beracun tersebut adalah satu-satunya cara untuk menangani masalah ini. Penanganan lebih lanjut umumnya diserahkan kepada pihak kepolisian. Pencarian sumber kebocoran gas jenis ini menjadi pencarian yang memper-taruhkan nyawa.
Jika kebocoran gas beracun berurusan dengan nyawa manusia, maka gas yang mu-dah terbakar atau mumu-dah meledak berurusan dengan nyawa manusia sekaligus kelang-sungan dari pabrik tersebut. Sudah jelas terlihat, jika gas tersebut tersulut oleh api maka sudah pasti akan terjadi ledakan dan kebakaran yang besar. Kebakaran yang besar seperti ini sulit untuk ditangani oleh pihak pemadam kebakaran karena luasnya area yang harus ditangani. Oleh sebab bahaya besar yang dibawa oleh gas tersebut, standardisasi untuk melakukan pemasangan alarm kebakaran danfire hydrantmaupun penempatan tabung-tabung pemadam merupakan suatu hal yang perlu untuk dipatuhi.
Meski berbagai usaha pencegahan untuk menangani baik gas beracun maupun gas mudah terbakar telah dilakukan, sering kali hal ini tetap lolos hingga akhirnya menjadi sebuah masalah bagi pekerja, perusahaan dan masyarakat sekitar. Diperlukan penang-anan yang lebih baik dari solusi yang dimiliki saat ini.
1.2.3
Permasalahan di Hutan
Hutan yang merupakan paru-paru dunia dengan keindahannya menyimpan sejumlah bahaya besar yang harus diwaspadai. Sebagai contohnya adalah penyebaran penyakit hewan serta kebakaran hutan. Masalah pertama yang dapat terjadi di hutan adalah penyebaran penyakit yang dapat membunuh mahluk hidup di dalam hutan tersebut. Masalah akan menjadi bertambah serius jika hutan tersebut merupakan hutan lindung atau suaka marga satwa dimana hewan-hewan langka dapat punah oleh karena penyakit tersebut. Tidak hanya hal itu saja, masyarakat yang tinggal disekitar hutan pun dapat ter-ancam kehidupannya. Seperti yang kita tahu hutan merupakan tempat dimana tumbuh-tumbuhan tumbuh dalam wilayah yang luas, oleh karena itu kematian hewan-hewan mungkin saja tidak terdeteksi dari luar. Mayat akan menghasilkan bau yang cukup menyengat dalam radius yang relatif kecil. Jika mayat manusia seperti ini dibuang ke hutan maka bau dari mayat tersebut tidak akan tercium meski dari pemukiman pen-duduk terdekat.
pencegahan dari tindakan seperti ini perlu dilakukan. Salah satu penanganan yang saat ini tersedia adalah dengan menempatkan pos-pos penjaga untuk setiap jalan keluar/ma-suk menjauhi hutan atau menuju hutan. Cara ini diharapkan dapat mencegah tindak pembuangan mayat ke hutan dan mempercepat penangkapan pelaku kejahatan tersebut. Meski telah ditempatkan pos-pos penjaga untuk setiap jalan masuk ke hutan, hal ini tidak dapat menanggulangi masalah pembuangan mayat ke hutan secara sempurna. Hal ini disebabkan oleh jalan ke hutan tidak selalu harus melalui jalan yang terdapat pos penjaganya, banyak jalan-jalan ”tikus” menuju hutan yang dapat digunakan untuk masuk dan keluar hutan dengan mudah. Alternatif penanganan lain perlu dilakukan untuk menangani masalah ini.
Contoh lain dari masalah asap dan gas adalah asap yang dihasilkan oleh ranting atau dahan kering yang mulai terbakar. Jika ranting atau dahan kering tersebut terbakar di-hutan, maka asap tersebut dapat menjadi pertanda dari kebakaran hutan yang mungkin terjadi. Jika kebakaran terjadi pada hutan yang luas, maka pencarian sumber asap un-tuk menghindari terjadinya kebakaran akan sulit dilakukan. Hal ini disebabkan oleh area pencarian yang sangat luas. Selain itu, tim pencari sumber asap juga akan meng-alami kesulitan dengan wilayah jelajah yang tidak rata. Tentu saja tim pencari dapat melakukan pencarian asap dengan menggunakan helikopter, sehingga penjelajahan area yang luas dapat dilakukan dalam waktu yang relatif singkat. Namun, umumnya asap yang dapat dideteksi dari udara merupakan asap yang berasal dari sumber kebakaran yang sangat besar.
Untuk menangani masalah kebakaran hutan, saat ini masyarakat dan pemerintah mencoba menggunakan metode yang digunakan untuk menanggulangi masalah pem-buangan mayat ke hutan, yaitu dengan pembuatan pos-pos. Pos-pos dibuat setiap jarak tertentu agar memudahkan dalam melakukan penanganan awal jika muncul asap disek-itar maupun di dalam hutan. Para penjaga pada setiap pos juga seharusnya dilengkapi dengan anjing pelacak sehingga potensi-potensi kebakaran dapat dideteksi lebih dini.
1.3
Teknik Penanggulangan Kebocoran
Beberapa dari metode konvensional yang spesifik digunakan pada masing-masing wilayah untuk mengatasi permasalahan sumber asap telah sedikit dijelaskan pada sub-bab sebelumnya. Beberapa metode berbentuk pencegahan, sedangkan beberapa metode merupakan bentuk dari penanggulangan. Metode-metode tersebut tidak terfokus pada pencarian sumber asap saja, untuk beberapa permasalahan metode-metode tersebut lebih terfokus pada hal lain.
Pada bab ini penanggulangan kebocoran lebih menekankan pada penanganan yang bersifat global, artinya penanganan ini digunakan secara umum untuk melakukan pen-carian sumber asap. Penanganan yang akan dijelaskan disini juga menekankan pada
permasalahan pencarian sumber asap saja, tidak akan melibatkan bagaimana cara pe-madaman api, bagaimana proses evakuasi dll.
Gambar 1.6:Seseorang Sedang Berusaha Menutup Sumber Gas
Secara umum penanggulangan kebocoran gas/asap dengan cara konvensional terbagi menjadi dua cara berdasarkan pada jenis gas. Untuk jenis gas yang tidak be-racun maka pencarian dapat dilakukan dengan melakukan pencarian dengan menggu-nakan tim polisi beserta anjing pelacaknya, sementara untuk gas yang bersifat racun maka pencarian dapat dilakukan dengan tim pencari yang menggunakan pakaian pelin-dung.
Subbab-subbab dibawah ini akan menerangkan penanganan dengan metode kon-vensional yang disebutkan diatas, kelemahan yang ada dengan metode konkon-vensional tersebut, serta peluang menggunakan teknologi untuk menangani kekurangan yang ada pada metode konvesional.
1.3.1
Penanganan Konvensional
Cara paling umum dalam menangani kebocoran gas yaitu dengan menyerahkan masalah ini kepada tim khusus dari pihak kepolisian yang melibatkan anjing pelacak. Masyarakat umumnya berharap penuh pada tim khusus ini dalam melakukan pencarian sumber asap sebelum masalah ini menjadi semakin parah. Tim khusus ini dipercaya karena kehandalannya dalam menemukan sesuatu yang memiliki bau yang khusus dan unik.
Tim khusus kepolisian yang melibatkan anjing pelacak memanfaatkan kemampuan anjing pelacak dalam mencari sumber bau/asap. Anjing dipercaya memiliki indra pen-ciuman yang lebih baik jika dibandingkan dengan manusia. Mereka dapat mendeteksi dan membedakan bau tertentu yang telah dilatih kepada mereka yang umumnya tidak terdeteksi oleh manusia. Tim polisi bersama anjing pelacak ini ditujukan untuk me-nangani kebocoran gas yang tidak beracun.
Sementara tim khusus kepolisian ditujukan untuk menangani pencarian sumber asap yang tidak beracun, tidak ada tim khusus yang ditujukan untuk menangani kebocoran gas beracun. Untuk melakukan penanganan sumber asap yang beracun umumnya kita melibatkan sukarelawan yang dilengkapi dengan baju pelindung untuk melindungi si pencari dari bahaya gas beracun tersebut.
Contoh lain adalah para sukarelawan pencari sumber gas beracun tersebut akan menggunakan pakaian yang biasa digunakan di dalam laboratorium-laboratorium kimia. Laboratorium-laboratorium yang memang bermain dengan gas biasanya menye-diakan pakaian khusus ini sebelum para peneliti atau pekerja dapat masuk ke dalam laboratorium tersebut. Pakaian-pakaian ini tidak hanya ditujukan untuk menjaga ling-kungan laboratorium tetap steril, akan tetapi pakaian ini juga melindungi pemakai dari zat-zat berbahaya yang mungkin terlempar atau tertumpah ke tubuh peneliti.
Gambar 1.7:Masker untuk Melindungi Pernapasan dari Gas-gas Berbahaya
Jika memang gas yang ingin diketemukan sumbernya adalah gas yang sangat berba-haya sedemikian sehingga tidak boleh terkena kulit, maka para pencari sumber asap haruslah tertutup secara sempura dari ujung rambut hingga ujung kepala. Biasanya hal ini dilakukan dengan menggunakan pelindung kepala yang menutupi seluruh kepala. Jika gas beracun tersebut hanya tidak boleh terhirup, maka perlindungan yang perlu dilakukan adalah dengan menutupi bagian hidung dengan sebuah masker seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.7.
Dua metode konvensional ini adalah cara yang paling umum digunakan dalam me-nangani kebocoran asap saat ini. Dengan tim khusus kepolisian sebagai tim penanganan asap tidak beracun dan sukarelawan berbaju zirah untuk penanganan asap beracun ter-bukti cukup efektif dalam menangani pencarian sumber asap.
1.3.2
Kelemahan Metode Konvensional
Dua metode yang dijelaskan pada subbab 1.3.1 merupakan metode paling efektif yang bisa ditawarkan di Indonesia saat ini. Belum ada metode lain yang memberikan solusi lebih baik dari dua metode tersebut. Hasil yang diberikan dengan dua metode terse-but juga cukup baik meskipun tidak selamanya berhasil dengan sempurna dan tanpa kekurangan.
Sayangnya terkadang keberhasilan ditawarkan harus dibayar dengan suatu keku-rangan yang cukup mahal. Sebagai contoh, kondisi dari polisi dan anjing pelacaknya sangat menentukan hasil dari pencarian yang mereka lakukan. Jika keadaan mereka sedang fit, maka biasanya pencarian dapat dilakukan dengan optimal. Akan tetapi jika kondisi sang pencari terutama anjing pelacaknya sedang tidak begitu baik maka pen-carian akan memakan waktu yang lama dan ketepatan dari penpen-carian sumber asap juga menjadi pertanyaan tersendiri.
Masalah lain ketika pencarian dilakukan dengan cara konvensional adalah jika sum-ber asap yang ingin ditemukan merupakan asap dimana anjing pelacak belum menge-nalinya. Pelatihan sebelum pencarian sangat diperlukan untuk menghindari pencarian sumber asap yang salah. Pelatihan ini umumnya memakan waktu dan tidak dapat di-lakukan dalam waktu yang cepat karena pelatihan ini melibatkan mahluk hidup yang kemampuan belajarnya akan sangat dipengaruhi oleh kondisi psikis dan psikologis dari pihak yang mau dilatih. Sekali lagi waktu menjadi harga yang harus dibayar sebelum memastikan keberhasilan pencarian.
Dari semua masalah yang telah disebutkan diatas, masalah yang paling utama adalah ketika tim pencari sumber asap dihadapkan dengan gas beracun. Tim pencari sumber asap tersebut mempertaruhkan nyawa mereka untuk menemukan sumber asap. Meskipun pakaian keselamatan disediakan bagi para pencari asap dan tata cara pelak-sanaan pencarian sumber asap telah ada, tetap saja pencarian seperti ini mengandung bahaya bagi tim pencari.
Berbagai penanganan yang ada saat ini belum cukup untuk menangani kebocoran asap/gas dengan cepat, tepat dan tanpa resiko yang cukup signifikan. Penanganan saat ini pun belum memberikan perlindungan secara sempurna bagi pihak pencari sumber asap jika mereka dihadapkan dengan gas beracun atau berbahaya. Oleh sebab itu diper-lukan inovasi baru untuk melakukan pencarian sumber asap yang dapat menanggulangi kekurangan yang ada pada metode saat ini.
Terobosan-terobosan baru untuk menggantikan atau sekadar membantu metode konvensional bisa datang dari dunia teknologi, ilmu kesehatan, maupun gabungan dari keduanya. Teknologi dapat memberikan terobosan dengan menawarkan tim pengganti dalam pencarian sumber asap. Bidang kesehatan mungkin dapat memberikan terobosan dengan memberikan perlindungan bagi tim pencari terhadap efek dari gas beracun.
1.3.3
Kemungkinan Pemanfaatan Teknologi
Meski metode konvensional sudah cukup baik tetapi pencarian sumber asap bukan tanpa resiko yang menemani. Masalah dasar adalah waktu pencarian yang bisa memakan waktu. Hal ini disebabkan karena mungkin saja gas yang ingin dicari merupakan jenis gas yang belum dikenali sebelumnya. Hal lain yang menjadi masalah dan merupakan salah satu resiko terbesar yang ada adalah kematian dari tim pencari asap ketika tim pencari dihadapkan dengan gas yang beracun.
Beberapa permasalahan yang tidak dapat ditangani oleh metode konvensional seperti yang dijelaskan pada subbab 1.3.2 perlu mendapatkan perhatian khusus. Metode baru yang akan diusulkan harus dapat mencakup penanganan cepat, waktu pelatihan yang relatif singkat, dan dapat menghindari hilangnya nyawa manusia. Melihat syarat dari cara baru yang dapat diusulkan, maka beberapa cara yang dapat disediakan oleh dunia teknologi adalah pemanfaatan sensor-sensor nirkabel yang dipasang pada tempat-tempat rawan kecelakaan maupun pemanfaatan robot untuk menggantikan tim pencari sumber asap.
Gambar 1.8:Salah satu contoh implementasi dariWireless Sensor Network
Sensor-sensor nirkabel yang terpasang melalui sistem jaringan atau sering dise-but sebagai Wireless Sensor Network merupakan terdiri dari sensor otonom yang ter-distribusi secara spatial untuk memonitor secara koperatif kondisi fisik atau kondisi lingkungan, seperti temperatus, suara, getaran, tekanan, gerakan dan polusi. Sensor ini dapat dipakai untuk mendeteksi bau-bau tertentu yang berasal dari asap maupun bau menyengat lainnya. Wireless Sensor Networkdapat digunakan di hutan, di daerah perindustrian maupun di daerah pemukiman penduduk untuk menjamin perlindungan dari bahaya kebakaran maupun kebocoran tabung gas.
Sensor-sensor dipasang pada setiap jarak tertentu. Setiap sensor memiliki jarang jangkauan deteksi yang sama, sehingga pemasangan sensor-sensor tersebut bisa disera-gamkan. Dengan cara seperti pada Gambar 1.8 maka daerah yang dapat tercakup oleh sensor menjadi optimal.
Sensor-sensor yang ingin digunakan harus dilengkapi dengan satu atau dua sen-sor bau, sebuah penerima gelombang radio atau alat komunikasi nirkabel, pengendali mikro kecil, dan sebuah sumber energi, yang biasanya adalah sebuah baterai. Karena biasanya sensor-sensor ini akan ditempatkan di alam terbuka, maka mereka harus di-bungkus sedemikian rupa sehingga tahan terhadap cuaca seperti hujan dan panas.
Cara lain yang dapat digunakan selain menggunakan Wireless Sensor Net-work adalah pemanfaatan robot sebagai pengganti tim pencari sumber asap. Robot adalah benda mekanik yang dapat melakukan pekerjaan fisik yang biasa dilakukan manusia, baik dibawah pengawasan dan kontrol manusia ataupun tidak, berdasarkan pada program yang telah didefinisikan terlebih dahulu. Robot biasa digunakan untuk melakukan pekerjaan berat, berbahaya, pekerjaan berulang dan pekerjaan yang kotor. Oleh sebab hal tersebut bisa dikatakan bahwa penggunaan robot dalam kasus pencarian kebocoran gas merupakan solusi yang tepat sasaran.
Gambar 1.9:Robot sebagai pengganti manusia dalam melakukan pencarian sumber asap
Robot yang digunakan untuk melakukan pencarian sumber asap dapat berupa robot berkaki maupun robot beroda. Robot berkaki cocok diterapkan dalam lingkungan yang memiliki dataran yang tidak rata seperti hutan dan pegunungan, sedangkan robot beroda cocok diterapkan dalam lingkungan yang datar seperti pemukiman penduduk dan dae-rah industri.
Sama sepertiWireless Sensor Network, robot yang digunakan harus dilengkapi de-ngan sensor bau, sebuah penerima gelombang, pengendali mikro, dan sumber energi. Robot-robot ini juga harus dilengkapi dengan perlindungan terhadap cuaca dari ling-kungan yang ia jaga atau sebuah mekanisme untuk menangani perubahan cuaca seperti berteduh ketika hujan, menjauhi daerah tersebut ketika ada aktifitas gunung berapi dsb.
Berbeda denganWireless Sensor Network, robot dapat bergerak dari satu tempat ke tempat lainnya. Penjagaan wilayah robot dapat dilakukan dengan melakukan patroli robot disekitar wilayahnya. Karena hal tersebut, maka daerah cakupan satu buah robot dapat lebih luas dari cakupan satu buah sensor padaWireless Sensor Network. Hal ini dapat mengurangi jumlah alat yang digunakan di daerah tersebut, sehingga perawatan yang dilakukan dapat lebih mudah.
Dari beberapa kekurangan yang ingin dicakup disini, baik penggunaan sensor nirka-bel maupun robot sangat menjanjikan untuk membantu tugas manusia dalam melakukan pencarian sumber asap. Hal ini memberikan kesempatan besar yang terbuka bagi agen-agen otonom untuk menggantikan peran anjing pelacak dan manusia. Banyak keuntun-gan yang dapat ditawarkan denkeuntun-gan pemanfaatan teknologi untuk menankeuntun-gani masalah ini, diantaranya:
1. Mengurangi resiko hilangnya nyawa pencari saat bertugas di lapangan. 2. Efektivitas pencarian tidak dipengaruhi oleh faktor psikis.
3. Kerusakan fisik dapat diperbaiki dalam waktu yang lebih singkat.
4. Waktu yang dibutuhkan untuk melatih robot sehingga dapat mengenali gas jenis baru akan jauh lebih cepat dari pada harus melatih manusia atau anjing.
1.4
Refleksi
Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut untuk menilai seberapa jauh Anda sudah mengerti pembahasan dalam bab ini.
1. Pada bab ini sudah ada penjelasan mengenai zat-zat yang terkandung dalam udara. Sebutkan, minimal 10 buah, unsur yang terkandung dalam udara!
2. Ada perbedaan antara asap dan gas. Jelaskan dalam bahasa Anda sendiri menge-nai perbedaan keduanya!
3. Jelaskan secara teoritis (sertakan dasar teorinya) mengapa kenapa asap naik ke atas? Apakah mungkin asap tidak naik ke atas?
4. Jelaskan dan berikan contoh dari sifat difusi dan adveksi!
5. Berikan tiga contoh (selain yang dijelaskan pada subbab 1.1.1) kegunaan asap atau gas dalam kehidupan kehidupan sehari-hari!
6. Apakah Anda mengetahui apakah perbedaan antara bau dan aroma? Jelaskan jawaban Anda dan berikan contoh yang mendukung!
7. Berikan contoh skenario pencarian sumber asap dengan menggunakan metode konvensional dan tuliskan analisa terhadap metode tersebut!
8. Berikan empat buah skenario dimana teknologi dapat dimanfaatkan dalam penanggulangan kebocoran gas atau pencarian sumber asap!
9. Pada bab ini ada penjelasan mengenaiWireless Sensor Network. Teknologi ini sangatlah bermanfaat dan aplikasi. Tugas Anda adalah mencari beberapa refernsi mengenai pemanfaatanWireless Sensor Networkdi Indonesia dan di luar negeri. Berikan masing-masing tiga contoh dan jelaskan secara singkat pemanfaatan dari teknologi tersebut!
10. Manfaat robot sangatlah banyak, jelaskan komponen minimum dari sebuah robot agar dapat digunakan sebagai agen pencari sumber asap ?
TEKNIK AUTONOMUS PADA PENCARIAN SUMBER ASAP
Perkembangan teknologi yang semakin maju memberikan kontribusi yang sangat besar terhadap semakin terbukanya variasi berbagai macam bidang ilmu, seperti teknologi pengenalan bau dan pencarian sumber asap. Hadirnya kemampuan mendekteksi gas secara digital membawa teknologi pengenalan bau semakin jauh dan aplikatif. Pada bidang ilmu pengenalan bau, para peneliti mencoba membuat hidung elektronik (electronic nose) yang mampu membedakan berbagai macam bau maupun campuran bau. Pada bidang ilmu pencarian sumber asap, para peneliti mencoba memanfaatkan teknologi yang ada untuk membantu menentukan secara tepat lokasi kebocoran gas. Namun sebelum buku ini membahas lebih jauh pemanfaatan teknologi ini, mari kita sepakati dulu bahwa istilah gas dan asap yang digunakan dalam bab ini dan seterusnya merujuk pada zat yang berbaur dengan udara dan merupakan zat yang menjadi target pencarian. Kembali pada topik bahasan, kemajuan teknologi membuat manusia mampu membuat sebuah sistem pendeteksi bahaya dini akibat kebocoran gas yang tidak diha-rapkan. Sebagai contohnya adalah pemasangan sensor bau di tiap ruangan pada sebuah rumah. Semakin banyak sensor yang dipasang, berarti cepat gas yang tidak diharapkan tersebut dapat dideteksi. Tentu saja kecepatan pendeteksian ini akan bergantung pada lamanya waktu zat yang dibutuhkan zat yang bocor untuk sampai diarea pendeteksian sensor.
Sistem pendeteksi dengan melakukan pemasangan sensor di tiap-tiap ruangan pada sebuah rumah memang dapat menyelamatkan banyak orang dari bahaya akibat gas be-racun, namun tidak dapat membantu penghuninya menemukan asal sumber kebocoran secara tepat. Tentu saja sumber kebocoran tidak dapat didiamkan begitu saja karena dapat membahayakan area yang lebih besar. Hal ini akan semakin berbahaya ketika gas yang bocor merupakan jenis gas yang berbahaya. Usaha yang dilakukan agar bahaya semacam ini tidak membesar adalah dengan menugaskan tim khusus untuk mencari dan menutup kebocoran. Tim khusus ini biasanya terdiri atas manusia dan anjing yang telah dilatih untuk melakukan pelacakan dengan indra penciuman mereka. Gas yang mereka hirup tidak mungkin tidak membahayakan nyawa para pencari. Cara konvensional ini jelas tidak begitu manusiawi.
Salah satu cara yang dapat digunakan agar pencarian sumber asap tidak menelan banyak korban adalah dengan membuat agen artifisial. Agen artifisial dapat berupa se-buah agen yang sudah diprogram dengan perilaku yang meniru kemampuan agen yang sebenarnya. Pada dunia komputer, cara seperti ini di kenal dengan nama sistem cerdas atau jika pada agen disebut dengan agen cerdas [12]. Agen-agen cerdas ini diberikan
kemampuan berpikir dan mengambil keputusan berdasarkan kondisi terakhir yang dike-tahui. Baik presepsi, cara berpikir, dan pengindraan dari agen yang sebenarnya harus dimodelkan dalam perilaku agen. Tentu ada banyak faktor yang harus diperhatikan, hal ini akan dijelaskan pada bab berikutnya. Agen-agen ini juga harus dapat menje-lajah secara bebas dalam ruang pencarian. Agen semacam ini dikenal dengan nama
autonomous mobile robot(robot mobil autonomus).
Robot-robot yang bertindak sebagai agen artifisial ini merupakan bagian dari rumpun kecerdasan buatan dalam ilmu komputer. Agen-agen ini umumnya telah dibekali pengetahuan dasar untuk dapat berinteraksi dan beradaptasi dengan lingkungan dimana agen tersebut berada. Penyesuaian algoritma untuk beradaptasi perlu dilakukan agar agen dapat berperilaku sebagaimana mestinya.
Kecerdasan buatan (Artificial Intelligence) adalah kecerdasan pada mesin atau sis-tem yang mengartikan dan mempersepsikan lingkungan, lalu mengambil tindakan yang mampu memaksimalkan kesempatan sukses yang ada [12]. Kecerdasan buatan sendiri memiliki berbagai jenis penjurusan, salah satu penjurusan yang berhubungan dengan dunia robotika adalah sistem multi-agen dan atonomous perceptive systems. Sistem multi-agen dipakai dalam dunia robotika dengan memanfaatkan robot dalam jumlah yang cukup banyak. Biasanya cara ini dipakai permasalahan yang melibatkan wilayah pencarian yang luas. Autonomous Perceptive Systemssendiri biasanya hanya menggu-nakan sejumlah kecil robot dan ditujukan untuk berinteraksi dengan manusia atau hal tertentu.
2.1
Faktor-Faktor Penting dalam Pencarian Sumber Asap
Kita telah melihat sekilas pada awal bab ini bahwa penanganan dari kebocoran sum-ber asap dapat ditangani tanpa harus melibatkan manusia dalam proses pencariannya. Penanganan dilakukan dengan bantuan agen-agen cerdas yang telah diprogram untuk menangani keadaan tertentu. Penyesuaian dari agen-agen tersebut dilakukan dengan memperhatikan faktor-faktor penting dari pencarian sumber asap. Salah satunya adalah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.4.
(a)Pabrik dengan Banyak Pipa (b)Tanah Pasir (c)Tanah Berbatu
Bab ini akan membahas mengenai faktor-faktor penting dalam melakukan pencarian sumber asap, tidak hanya dari faktor luar tetapi juga faktor dalam yang melibatkan sang agen pencari. Apa yang harus ada pada agen pencari, faktor-faktor apa saja yang harus diperhatikan dalam melakukan penyesuaian agen sebelum diterjunkan ke medan pencarian.
Pencarian sumber asap merupakan masalah yang kompleks karena memiliki banyak faktor yang harus diperhatikan agar pencarian dapat berlangsung dengan baik. Faktor-faktor ini melibatkan Faktor-faktor lingkungan, sifat gas, dan kondisi agen. Seluruh Faktor-faktor ini tidak boleh diabaikan, berikut dijelaskan secara ringkas efek dari masing-masing faktor:
• Sifat Gas
Gas memiliki kecenderungan untuk berdifusi dengan udara disekelilingnya [13]. Sifat difusi ini akan membuat gas tersebut menyebar ke daerah-daerah yang belum terkontaminasi. Disisi lain, sifat difusi akan membuat konsentrasi gas di udara berkurang sehingga akan mempersulit agen untuk mendeteksi kehadi-ran gas. Sifat difusi ini juga dapat dimanfaatkan untuk menentukan sumber ke-bocoran. Sifat difusi memberikan kepastian bahwa udara yang berada diseki-tar sumber-sumber kebocoran akan memiliki konsentrasi zat yang lebih tinggi dibandingkan dengan udara yang jauh dari sumber. Namun jika kebocoran sudah terlalu lama dan udara tidak dapat berpindah, maka bisa saja konsentrasi udara tersebut menjadi sangat pekat. Hal ini umum terjadi dalam ruang tertutup tanpa adanya ventilasi udara. Jika ini terjadi, penutupan kebocoran akan semakin sulit untuk dilakukan.
• Lingkungan
Kondisi lingkungan dimana kebocoran terjadi akan sangat berpengaruh besar ter-hadap keberhasilan pencarian. Kondisi lingkungan akan menentukan jenis agen seperti apa yang ditugaskan dalam pencarian. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.4, lingkungan pencarian dari sang agen dapat berbeda-beda. Sebagai contoh, agen yang dapat berjalan pada jalan yang tidak rata tentu berbeda dengan yang memang tidak didesain untuk itu. Jika dipaksakan, maka bisa saja agen tidak dapat berfungsi sama sekali. Selain itu, faktor angin pada ruang pencarian juga tidak boleh dilupakan. Angin memberikan tantangan yang sangat besar pada agen karena angin menciptakan kondisi asap yang lebih dinamis.
• Kondisi Agen
Kondisi agen harus selalu disinergikan dengan lingkungan pencarian. Kondisi lapangan dan letak kemungkinan kebocoran harus selalu menjadi perhatian saat menentukan jenis agen pencari. Belum lagi pemilihan teknik pencarian yang di-gunakan. Teknik pencarian harus dapat bersifat dinamis dan adaptif terhadap
sifat alami gas dan lingkungan dalam ruang pencarian. Selain itu, perilaku agen juga harus di optimasi agar dapat menyesuaikan diri dengan kondisi lingkungan. Contohnya, saat melakukan pencarian pada daerah yang sangat mengganggu frekuensi radio, sebaiknya tidak mengandalkan teknologi GPS (Global Position-ing System) dalam menentukan lokasi agen. Menentukan karakteristik dari zat yang dicari juga harus diperhatikan. Udara sering sekali mengandung berbagai macam zat yang dapat saja disalahartikan oleh agen. Dengan menentukan karak-teristik dari zat yang ingin dicari, secara tidak langsung kita memilih hidung elek-tronik yang akan dipasangkan pada agen pencari.
Jelas berdasarkan penjelasan diatas, faktor-faktor tersebut tidak dapat diabaikan. Kom-binasi dari seluruh faktor inilah yang menyebabkan proses pencarian sumber asap tidak dapat dikategorikan sebagai pekerjaan yang mudah. Terlebih lagi karena masih banyak contoh lain dari faktor-faktor tersebut yang tidak mungkin untuk diabaikan. Beberapa kasus yang umum terjadi akan ditemukan dalam bab ini bab-bab selanjutnya. Agar penjelasan pada bagian ini dan seterusnya menjadi lebih sederhana, maka istilah agen akan digunakan untuk menunjuk agen pencari sumber asap. Istilah zat akan digunakan untuk merujuk zat yang menjadi target pencarian.
Pencarian sumber asap memiliki banyak tantangan, mulai dari faktor alam sampai desain agen. Selain tantangan-tantangan ini, sisi perilaku agen juga memiliki tantan-gan yang tidak jauh berbeda. Setiap agen pencari harus memiliki kemampuan untuk mengenali gas dan teknik mencari sumber gas tersebut. Keduanya hal ini bagaikan be-nang dan kain, yang jika tidak baik salah satunya, maka hasil yang dicapai juga tidak akan optimal. Terkait dengan poin pertama, teknologi yang ada saat ini memungkinkan manusia untuk melatih agen untuk mengenali karakteristik dari suatu zat. Atau dengan kata lain, melatih agen untuk melakukan klasifikasi terhadap zat yang ada dalam udara.
Gambar 2.2:Hidung Elektronik
karakteristik sensitifitas dari sensor asap sang agen tersebut terhadap zat yang dapat dideteksi. Seperti yang nanti dapat dilihat pada Bab 3, agen yang memiliki sensor asap memiliki sensitivitas yang berbeda-beda terhadap zat-zat tertentu. Sensor-sensor bau satu sama lain juga memungkinkan untuk memiliki sensitivitas yang berbeda, sehingga klasifikasi pun disesuaikan dengan sensor bau yang digunakan. Sebagai contoh, sebuah sensor x yang tidak peka terhadap zat A, maka kita tidak mungkin untuk memanfaatkan sensor x dalam pencarian zat A. Gambar 2.2 adalah sensor asap TGS 2600 yang diper-gunakan untuk mendeteksi alkohol, Hidrogen, dan Karbon Monoksida yang dihasilkan oleh rokok. Jika sensor asap jenis ini digunakan untuk melakukan pencarian gas sul-fur atau belerang maka pencarian yang dihasilkan tidak akan optimal. Pada buku ini tidak akan dijelaskan lebih lanjut mengenai teknik klasifikasi gas. Jika Anda tertarik, silahkan baca referensi yang telah dicantumkan terkait hal ini.
Gambar 2.3:Tahapan Pencarian Sumber Gas
Hal kedua yang perlu dimiliki oleh agen pencari adalah teknik pencarian sumber asap. Teknik ini akan menentukan perilaku dari agen yang ditugaskan dilapangan. Kemampuan perangkat keras yang tanpa didukung oleh teknik yang baik tidak akan berhasil dengan baik. Berdasarkan penelitian Hayes et al. pada [9, 14], paling tidak ada tiga tahap yang harus dilalui dalam pencarian sumber asap. Tahap-tahap ini adalah mencari kehadiran zat di udara, kemudian melakukan pelacakan menuju sumber asap,
