SISTEM MONITORING KECELAKAAN PENGENDARA SEPEDA MOTOR DENGAN MENGGUNAKAN ACCELEROMETER SEBAGAI PENGIDENTIFIKASI BENTURAN

SISTEM MONITORING KECELAKAAN PENGENDARA SEPEDA

MOTOR DENGAN MENGGUNAKAN ACCELEROMETER

SEBAGAI PENGIDENTIFIKASI BENTURAN

Yusuf Wibisono S1, Djoko Purwanto2, Agus Sigit Pramono3

1,2

Program Studi Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember

3

Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Email : yusuf_ws@yahoo.com

Abstrak

Keterlambatan petugas kepolisian dalam menangani kecelakaan disebabkan oleh luasnya daerah yang harus dipantau, akibatnya kematian pada korban kecelakaan tidak terhindarkan dikarenakan penanganan medis yang terlambat. Oleh karena itu dibutuhkan suatu alat untuk membantu petugas kepolisian dalam memantau dan memonitor kecelakaan di jalan raya sehingga diharapkan petugas dapat lebih cepat dalam menangani kecelakaan tersebut. Pada penelitian ini dirancang sistem monitoring kecelakaan pengendara sepeda motor yang terdiri dari dua bagian yaitu Bagian Mobile yang terletak pada helm dan sepeda motor pengendara, dan Bagian Pengawas yang terletak di pos polisi. Bagian Mobile dilengkapi dengan sensor tekan, accelerometer, mikrokontroler, TRW 2.4G, GPS dan GSM modem. Sensor tekan dan accelerometer yang terletak pada helm pengendara berfungsi sebagai pengidentifikasi terjadinya kecelakaan dengan mengukur gaya impak yang diserap oleh kepala pengendara saat helm berbenturan dengan aspal atau kendaraan lain. Gaya impak sebesar 300 g atau lebih dapat mengakibatkan gegar otak serius dan cedera permanen pada kepala sehingga sensor akan memberikan informasi kecelakaan. Informasi kecelakaan pada helm akan dikirimkan oleh TRW 2.4G ke sepeda motor pengendara secara wireless. Mikrokontroler akan mengolah informasi kecelakaan tersebut dan mengambil data posisi dari GPS, kemudian dikirimkan ke Bagian Pengawas melalui GSM modem dengan format SMS. Bagian Pengawas terdiri dari GSM modem dan komputer yang dilengkapi dengan peta digital kota Surabaya. GSM modem berfungsi untuk menerima SMS dari Bagian Mobile yang berisi informasi identitas pengendara dan posisi kecelakaan, kemudian informasi tersebut dikirimkan ke komputer. Komputer akan mengolah informasi posisi kecelakaan dalam bentuk lintang dan bujur kemudian ditampilkan secara visual pada peta digital yang bersesuaian dengan posisi kecelakaan sebenarnya, dan informasi identitas pengendara akan ditampilkan sesuai dengan data yang tersimpan di database. Dengan demikian petugas kepolisian dapat memonitor di daerah mana saja terjadinya kecelakaan. Sistem telah diuji untuk monitoring kecelakaan pada lokasi kota Surabaya.

Kata kunci: accelerometer, GPS, GSM modem, sistem monitoring kecelakaan.

1. PENDAHULUAN

Terjadinya kecelakaan sepeda motor di jalan raya sangat beragam jenisnya jika dilihat dari sisi sebab kecelakaan, arah tabrakan dan arah jatuhnya. Hal yang paling sering terjadi saat kecelakaan sepeda motor adalah pengendara terlempar dan berbenturan dengan aspal/tanah atau berbenturan dengan kendaraan lain. Bagian tubuh pada manusia yang paling vital saat terjadi benturan adalah kepala. Standar pengujian helm di wilayah Amerika Serikat dan Kanada yaitu DOT (Departement of Transportation) dan Snell Memorial Foundation menentukan bahwa gaya impak yang diserap kepala sebesar 300 g atau lebih dapat mengakibatkan gegar otak serius dan cedera kepala permanen. Dimana konversi 9810 m/s2 setara dengan 1000 g. Jika kecelakaan terjadi di tempat yang sepi dan pengendara dalam keadaan pingsan dikarenakan

benturan yang keras pada kepala, maka kematian tidak akan terhindarkan. Sehingga pada penelitian ini, identifikasi kecelakaan dilakukan pada helm pengendara.

TABEL I

Kriteria Impak Pada Helm

Impact Criteria DOT FMVSS 218 SNELL M2000

Allowed Peak Acceleration 400 G 300 G Allowed Duration Requirement 2 ms over 200 G 4 ms over 150 G - 2. DESKRIPSI SISTEM

Rancang bangun sistem monitoring kecelakaan pada pengendara sepeda motor terdiri dari dua bagian, yaitu Bagian Mobile yang terletak

pada sepeda motor dan helm pengendara, sedangkan Bagian Pengawas yang bertempat di pos polisi.

Gambar. 1 Diagram Blok Perancangan Sistem. Interkoneksi Hardware pada Bagian Mobile terdapat di dua tempat yaitu di helm pengendara dan di sepeda motor dengan pertimbangan terbatasnya ruang pada helm dan konsumsi power yang besar pada GPS dan GSM modem, sehingga sumber tegangan dapat memanfaatkan aki pada sepeda motor.

Helm pengendara dilengkapi dengan sensor tekan, accelerometer, mikrokontroler dan TRW 2.4G. Sedangkan pada sepeda motor dilengkapi dengan mikrokontroler, TRW 2.4G, GPS dan GSM modem. Sensor tekan dan accelerometer berfungsi sebagai input untuk pengidentifikasi terjadinya kecelakaan dengan cara mengukur gaya impak atau benturan yang terjadi pada helm pengendara. Mikrokontroler pada helm akan mengirimkan informasi kecelakaan ke bagian sepeda motor secara wireless dengan menggunakan TRW 2.4G. Jika terjadi kecelakaan, mikrokontroler pada sepeda motor akan mengambil input posisi berupa Lintang dan Bujur dari GPS receiver kemudian menginstruksikan GSM modem untuk mengirimkan informasi posisi dan kecelakaan dengan menggunakan instruksi tipe ATCommand. GSM modem akan mengirimkan informasi ke Bagian Pengawas dengan metode Short Messages Service (SMS). GSM modem digunakan untuk pengiriman data karena memanfaatkan operator seluler GSM sehingga jangakauan sangat luas selama pemenuhan sinyal GSM tersedia.

Bagian Pengawas terdiri dari dua komponen yaitu GSM modem dan komputer, kedua komponen tersebut terletak di kantor polisi untuk memonitor terjadinya kecelakaan di kota Surabaya. GSM modem berfungsi sebagai penerima informasi kecelakaan dari Bagian Mobile dalam format SMS. Hasil informasi tersebut dikirimkan ke komputer untuk diproses lebih lanjut. Komputer dilengkapi dengan peta kota Surabaya dan database identitas

pengendara sepeda motor di Surabaya. Informasi yang diterima adalah nomor polisi sepeda motor pengendara dan posisi terjadinya kecelakaan. Posisi kecelakaan berupa Lintang dan Bujur akan divisualisasikan dalam bentuk titik warna merah pada peta yang akan bersesuaian dengan posisi sebenarnya. Sedangkan nomor polisi pengendara akan dicocokan dengan daftar yang ada di database kemudian identitas pengendara akan ditampilkan. 2.1 Accelerometer ACC301

Pada penelitian ini accelerometer berfungsi sebagai pengidentifikasi terjadinya kecelakaan dengan mengukur gaya impak yang diserap oleh kepala pengendara saat helm berbenturan dengan aspal/tanah atau kendaraan lain. Accelerometer yang digunakan adalah ACC 301 yang terdiri dari 3 axis dan dapat mengukur percepatan hingga 500g. Spesifikasi accelerometer ACC301, yaitu:

• Arus pengaktif sensor 2mA constant current (per axis).

• Tegangan pengaktif sensor 15-30Vdc (per axis). • Output 10 mV/g (per axis).

• Frekuensi output 100 Hz (per axis).

Berdasarkan karakteristik dari ACC301 tersebut maka dibutuhkan rangkaian pendukung untuk mengaktifkan sensor dan rangkaian pengkondisi sinyal output, sehingga output dari sensor sesuai dengan karakteristik dari ADC internal ATMega 8535.

Gambar. 2 Diagram Blok Rangkaian Pendukung Accelerometer ACC301.

Accelerometer ACC301 memiliki 3 axis dalam mendeteksi arah vibrasi yaitu terhadap sumbu X, sumbu Y dan sumbu Z. Sehingga pada ADC digunakan 3 input channel untuk masing-masing axis. Hasil pengukuran dari masing-masing sumbu dihitung resultannya hingga didapatkan besar XYZ. Besar XYZ inilah yang nantinya diidentifikasi untuk memenuhi standart kecelakaan yaitu lebih dari 300g, lebih dari 200g selama 2mS dan lebih dari 150g selama 4mS. Perhitungannya adalah sebagai berikut:

(

2 2

)

Y X XY= + (1)

(

2 2

)

Z XY XYZ= + (2)

Sensor accelerometer diletakkan pada bagian head foam helm agar gaya impak yang dirasakan oleh sensor sama denga gaya impak yang dirasakan oleh kepala setelah diredam oleh head foam. Sisi atas permukaan helm merupakan sumbu X sensor, sisi depan dan belakang permukaan helm merupakan sumbu Y sensor dan sisi samping kanan-kiri permukaan helm merupakan sumbu Z sensor.

Gambar. 4 Peletakan Sensor Accelerometer ACC301 Pada Helm 2.2 GSM Modem

GSM Modem digunakan sebagai media komunikasi antara sepeda motor dengan komputer yang memanfaatkan operator GSM. Ketika terjadi kecelakaan, informasi kecelakaan pada sepeda motor akan dikirimkan ke komputer pengawas dengan format SMS. Keuntungan menggunakan GSM Modem adalah area jangkau yang luas selama sinyal GSM tersedia. Format SMS yang dikirim ditunjukkan pada Tabel II.

TABEL III Format SMS

Fungsi dari Password adalah untuk memfilter SMS yang masuk pada Bagian Pengawas, sehingga jika Password tidak cocok maka SMS akan diabaikan. Password yang digunakan adalah kalimat ”ACCIDENT”. Nomer Polisi berisi nomer polisi sepeda motor pengendara. Nomer Polisi berfungsi sebagai pengenal identitas pengendara (Bagian Mobile) yang mengalami kecelakaan, sehingga petugas diharapkan dapat lebih cepat dalam menolong pengendara. Derajat Lintang, Menit Lintang, Derajat Bujur, dan Menit Bujur berisi informasi yang diambil dari GPS berupa posisi koordinat terjadinya kecelakaan. Contoh:

ACCIDENT L1234X 07 19.644 112 44.144 artinya adalah Bagian Mobile dengan nomer polisi kendaraan L1234X mengalami kecelakaan, dimana posisi terjadinya kecelakaan adalah 07˚ 19.644’ LS dan 112˚ 44.144’ BT.

2.3 Peta Surabaya

Pada penelitian ini desain peta Surabaya diambil dari peta google earth. Peta google earth yang digunakan merupakan foto udara yang diambil dari satelit pada tanggal 2 September 2007.

Beberapa pertimbangan menggunakan google earth dalam mendesain peta adalah:

1. Gambar jelas dan seperti aslinya.

2. Dapat di-zoom sesuai dengan ketinggian yang diinginkan.

3. Dilengkapi garis-garis jalan dan keterangan nama jalan.

4. Pada setiap titik dapat diketahui koordinat Lintang dan Bujur.

Langkah yang harus dilakukan untuk dapat mengambil gambar dari google earth adalah dengan meng-instal dan menjalankan software google earth yang terhubung dengan internet. Gambar peta dapat di-capture pada posisi, ketinggian dan batas Lintang-Bujur yang diinginkan.

Gambar. 5 Batasan Lintang dan Bujur Pada Peta. Informasi koordinat Lintang dan Bujur dari posisi terjadinya kecelakaan tidak dapat langsung ditampilkan secara visual pada peta Surabaya, hal ini dikarenakan koordinat peta pada Visual Basic ditentukan terhadap pixel. Pada komputer, gambar dari setiap peta akan ditampilkan dengan resolusi 929 pixel x 681 pixel. Untuk itu dilakukan perhitungan dengan membandingkan koordinat Lintang dan Bujur posisi sebenarnya dengan koordinat horizontal dan vertikal pixel pada peta.

Gambar. 6 Peta Pada Ketinggian 762 m Dari Tanah. Perhitungannya adalah sebagai berikut: Lon = Data Bujur posisi kecelakaan Lat = Data Lintang posisi kecelakaan

Bujur Kanan = 112˚ 44.795’ Bujur Kiri = 112˚ 45.272’ Horisontal Pixel = 929 Pixel Horisontal Kiri) Bujur -Kanan (Bujur ) Kiri Bujur -(Lon X _×      = (3.18) Lintang Atas = 7˚ 16.392’ Lintang Bawah = 7˚ 16.735’ Vertikal Pixel = 681 Pixel Vertikal ) Atas Lintang -Bawah (Lintang ) Atas Lintang -(Lat Y _×      = (3.19) Pixel = (X,Y)

Setelah didapatkan koordinat pixel terjadinya kecelakan, selanjutnya divisualisasikan dalam bentuk titik merah pada peta. Contoh tampilan posisi terjadinya kecelakaan pada tiga ketinggian yang berbeda ditunjukkan pada Gambar 7

Gambar. 7 Peta Pada Ketinggian 762 m Dari Tanah.

2.4 Database Identitas Pengendara dan Daftar Kecelakaan

Monitoring kecelakaan pada komputer juga dilengkapi dengan database identitas pengemudi sepeda motor dan database daftar kecelakaan. Sehingga saat terjadi kecelakaan, petugas dapat dengan cepat memperoleh informasi data diri pengemudi dan alamat yang bisa dihubungi. Hal ini dapat lebih mempercepat proses penyelamatan nyawa korban kecelakaan, sehingga tingkat kematian kecelakaan dapat lebih ditekan

Database identitas pengemudi dan database daftar kecelakaan disimpan pada Microsoft Office Access, sedangkan software monitoring fungsinya untuk menampilkan data tersebut dan diijinkan pula untuk merubah dan memperbarui data. Koneksi yang menghubungkan antara software dan Microsoft Office Access digunakan koneksi ODBC.

(a)

(b)

Gambar. 8 (a)Diagram Blok Koneksi Database Identitas Pengendara; (b)Diagram Blok Koneksi Database Daftar

Kecelakaan. 3. PENGUJIAN SISTEM

Setelah melalui tahap pembuatan sistem monitoring kecelakaan pada pengendara sepeda motor baik pada bagian hardware maupun software, maka tahap selanjutnya dilakukan pengujian dan pengukuran pada tiap-tiap bagian. Tujuan dilakukan pengujian dan pengukuran adalah untuk mengetahui hasil dari penelitian yang telah dilakukan, baik dari kebenaran data maupun kemampuan atau performa alat secara keseluruhan.

3.1Pengujian dan Pengukuran Sensor Accelerometer ACC301

Pengujian dan pengukuran pada sensor accelerometer ACC301 bertujuan untuk mengetahui respon output dari sensor terhadap benturan yang terjadi pada helm pengendara dari tiap-tiap sisi. Sisi permukaan pada helm sangat luas sehingga pada pengujian ini dipilih pada tiga sisi yang berbeda yaitu sisi atas, sisi belakang dan sisi samping. Masing-masing sisi mewakili tiga sumbu atau axis yang berbeda dari sensor accelerometer ACC301, yaitu sisi atas untuk sumbu X, sisi belakang untuk sumbu Y dan sisi samping untuk sumbu Z.

(b)

(c)

Gambar. 9 (a) Hasil Pengukuran Sensor Accelerometer ACC301 Terhadap Benturan Pada Sisi Atas Helm (Sumbu X); (b) Hasil Pengukuran Sensor Accelerometer ACC301 Terhadap Benturan

Pada Sisi Belakang Helm (Sumbu Y); (c) Hasil Pengukuran Sensor Accelerometer ACC301 Terhadap Benturan Pada Sisi

Samping Helm (Sumbu Z).

Pengujian dan pengukuran dalam menjatuhkan helm, dilakukan pada tiga ketinggian yang berbeda yaitu 0.5 meter, 1.5 meter dan 1 meter. Dimana pada sisi atas permukaan helm, sisi belakang permukaan helm dan sisi samping permukaan helm, dijatuhkan tegak lurus sebanyak lima kali pada masing-masing ketinggian.

TABEL IIIII

Pengujian Accelerometer ACC301 Pada Sisi Atas Helm (Sumbu X).

TABEL IV

Pengujian Accelerometer ACC301 Pada Sisi Belakang Helm (Sumbu Y).

TABEL V

Pengujian Accelerometer ACC301 Pada Sisi Samping Helm (Sumbu Z).

Dari hasil pengujian Accelerometer ACC301 terhadap sumbu X, Y dan Z ditunjukkan bahwa saat helm jatuh tegak lurus terhadap sumbu X maka besar percepatan tertinggi terukur pada sumbu X, sedangkan jika dijatuhkan tegak lurus terhadap sumbu Y maka besar percepatan tertinggi terukur pada sumbu Y, begitu pula terhadap sumbu Z. Sedangkan resultan percepatan jika dijatuhkan tegak lurus terhadap sumbu X, Y, Z pada ketinggian 0.5 m, menunjukkan bahwa rata-rata besar resultan percepatan yang terukur berada pada range yang hampir sama yaitu 63-71g. Sedangkan pada ketinggian 1 m juga menunjukkan rata-rata resultan percepatan yang terukur berada pada range yang hampir sama yaitu 106-112g, begitu pula pada ketinggian 1.5 m yaitu pada range 170-182g. Dari hasil pengujian dan pengukuran ini menunjukkan bahwa respon output sensor accelerometer ACC301 pada masing-masing sumbu X, Y dan Z memiliki kesamaan.

3. 2 Pengujian Peta Surabaya Pada Komputer Pengujian peta Surabaya pada Bagian Pengawas bertujuan untuk memastikan kebenaran posisi kecelakaan yang ditunjukkan pada peta bila dibandingkan dengan posisi kecelakaan sebenarnya. Pengujian dilakukan pada lima tempat yang berbeda pada area kota Surabaya, dimana lima tempat tersebut adalah ruangan terbuka agar GPS menerima data valid dari satelit. Pengujian dilakukan dengan cara mengambil data Lintang dan Bujur dari GPS pada tempat tersebut, kemudian data tersebut dikirimkan ke komputer dengan format SMS. Data Lintang dan Bujur yang diterima kemudian ditampilkan berupa titik warna merah pada peta.

Pengujian dilakukan pada lima tempat yang berbeda. Pengambilan data yang pertama di jalan Dharma Husada depan Galaxy Mall ditunjukkan pada Gambar 4.8, halaman 77. Pengambilan data yang kedua di jalan Ahmad Yani depan Giant ditunjukkan pada Gambar 4.9, halaman 77. Pengambilan data yang ketiga di jalan Mayjend. Soengkono depan Hotel Sangrila ditunjukkan pada Gambar 4.10, halaman 77. Pengambilan data yang keempat di jalan Raya Darmo depan BCA ditunjukkan pada Gambar 4.11, halaman 78. Pengambilan data yang kelima di jalan Basuki Rahmad depan Gramedia Expo ditunjukkan pada Gambar 4.12, halaman 78.

Dari hasil pengujian dapat dilihat bahwa posisi yang ditampilkan pada peta Surabaya menunjukkan titik merah pada tepi jalan raya, hal ini dikarenakan pengambilan data dilakukan di tepi jalan raya. Sehingga dari pengujian peta Surabaya dapat disimpulkan bahwa tampilan pada peta Surabaya mendekati posisi sebenarnya.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Gambar. 10 (a) Pengambilan Data Di Jalan Dharma Husada Depan Galaxy Mall; (b) Pengambilan Data Di Jalan Ahmad Yani

Depan Giant; (c) Pengambilan Data Di Jalan Mayjend. Soengkono Depan Sangrila; (d) Pengambilan Data Di Jalan Raya

Darmo Depan BCA; (e) Pengambilan Data Di Jalan Basuki Rahmad Depan Gramedia Expo.

3.3Pengujian dan Pengukuran Sistem Monitoring Secara Keseluruhan

Sistem monitoring kecelakaan secara keseluruhan meliputi komunikasi antara Bagian Mobile dengan Bagian Pengawas mulai dari terjadinya kecelakaan pada helm hingga ditampilkannya posisi kecelakaan pada peta Surabaya.

Pengujian dan pengukuran sistem monitoring secara keseluruhan bertujuan untuk mengetahui kemampuan dari sistem ketika dijalankan secara bersamaan, baik dari keberhasilan sistem secara keseluruhan, kebenaran posisi kecelakaan yang ditampilkan, maupun lama kerja dari sistem mulai terjadinya kecelakaan pada Bagian Mobile hingga ditampilkannya posisi kecelakaan pada Bagian Pengawas. Pengujian dan pengukuran dilakukan di dua ruangan berbeda, dimana Bagian Mobile bertempat di ruangan terbuka sedangkan Bagian Pegawas bertempat di ruangan tertutup. Pengukuran lama kerja dari sistem dilakukan menggunakan stopwatch.

Pada pengujian dan pengukuran sistem monitoring secara keseluruhan dilakukan sepuluh kali percobaan, seperti ditunjukkan pada Tabel VI. Dari sepuluh percobaan terjadi sekali kegagalan, hal ini dikarenakan SMS yang dikirim dari Bagian Mobile tidak kunjung diterima oleh Bagian Pengawas. Posisi terjadinya kecelakaan yang ditampilkan pada peta Surabaya sesuai dengan posisi sebenarnya. Waktu yang dibutuhkan sistem dalam bekerja rata-rata selama 45.56 detik. Dari pengujian ini dapat disimpulkan bahwa kemampuan kerja sistem monitoring sebesar 90%.

TABEL VI

Pengujian Sistem Monitoring Secara Keseluruhan

4. KESIMPULAN

Beberapa kesimpulan yang didapatkan setelah melalui tahapan-tahapan penelitian adalah:

1. Sensor yang dipasang pada helm pengendara, menghasilkan gaya impak yang cenderung sama ketika helm dijatuhkan tegak lurus dari sisi permukaan yang berbeda dengan ketinggian yang yang sama.

2. Tampilan posisi kecelakaan pada peta Surabaya mendekati posisi sebenarnya.

3. Sistem monitoring kecelakaan secara keseluruhan dapat bekerja dengan kemampuan 90%. Waktu yang dibutuhkan sistem dalam bekerja mulai dari terjadinya kecelakaan hingga

ditampilkan di peta Surabaya, rata-rata selama 45.56 detik.

5. DAFTAR PUSTAKA

Afshari, A., Rajaai, S.M. (2008), “Finite Element Simulations Investigating The Role Of The Helmet In Reducing Head Injuries”, International Journal Simul Model VII, Vol. 1, pp. 42-51.

Chang, L.T., Chang, G.L., Huang, J.Z., Huang, S.C, Liu, D.S, Chang, C.H. (2003), ” Finite Element Analysis Of The Effect Of Motorcycle Helmet Materials Againts Impact Velocity”, Journal of the Chinese Institute of Engineers, Vol. 26, No. 6, pp. 835-843.

Ibnkahla, M. (2004), “Signal Procecessing for Mobile Communications Hand book”, CRC Press, pp.1-1 to 1-3.

Price, D.C., Hancock, G.M. (2005), “Modernizing Accident Investigation using GPS”, Conference and Technology Exhibition, March 18-23, 2005, Las Vegas, Nevada, USA

Sarma, A.D., Rafikanth, P.S., Reddy, D.K. (2005), “Integration of GPS and GSM for Determination of Cellular Coverage Area”, International Union of Radio Science, XXVIII th General Assembly, 23-29 October 2005, New Delhi.

SIMCOM (2005), “SIM300EVB User Guide”, Ver 1.03, Release Dec 8, 2005.

SIMCOM (2006), “SIM508EVB User Guide”, Ver 1.01, Release Apr 21, 2006.

Snell Memorial Foundation (2000), 2000

STANDARD FOR PROTECTIVE HEADGEAR, Release November 5, 2002.

Snell Memorial Foundation (2000), Implications of Snell M2000 Testing Policy, Release November 5, 2002.

Wavecom. (2001), “AT Commands Interface Guide”, Version.001/9.1, pp.127-128.