Sistem Kunci Toilet Elektronik Cerdas (Kunci-TEC )

pada Toilet Umum

DISUSUN OLEH:

FAWWAZ MUHAMMAD 13511083

SONNY LAZUARDI 13511066

HABIBIE FARIED 13511026

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

BANDUNG

2014

A. Latar Belakang

Toilet merupakan salah satu fasilitas umum yang cukup penting. Menurut fakta, rata-rata

orang mengunjungi toilet 2.500 kali per tahun. (6-8 kali per hari) dan orang-orang menghabiskan

minimal 3 tahun hidup mereka di toilet[1]. Sayangnya sebagian masyarakat masih belum disiplin

dalam hal menjaga kebersihan toilet umum. Kebiasaan buruk seperti itu, kerap dijumpai di

sejumlah toilet umum di Jakarta seperti pada tempat pariwisata, terminal, pasar, pom bensin

dan sebagainya. Faktanya, meskipun terdapat pegawai kebersihan, kebersihan toilet umum tidak

lepas dari peran masyarakat yang menjaganya. Efeknya kembali kepada masyarakat lagi yang

menjadi enggan untuk menggunakan toilet umum karena tidak nyaman. Padahal dengan

meningkatkan kenyamanan penggunanya, suatu penyedia jasa bisa mendapatkan omset yang

lebih banyak sebagaimana yang dilakukan oleh PT KAI[2].

Walaupun perkara kecil, hal ini bisa membawa beberapa hal negatif. Pertama dari sisi

kesehatan, toilet yang kurang bersih lebih cepat dalam hal menularkan penyakit karena bakteri

lebih cepat berkembang. Kedua, dari sisi sosial, toilet yang kurang higienis membuat citra

indonesia kurang baik di mata internasional. Oleh karena itu, kami mencoba mengurangi

permasalahan tersebut engan mengembangkan Sistem Kunci Toilet Elektronik Cerdas pada

Toilet Umum. Sebuah gagasan untuk mengubah kebiasaan masyarakat dalam menggunakan

toilet umum dengan harapan masyarakat lebih bertanggung jawab setelah menggunakan toilet

umum. Ide ini terinspirasi dari kombinasi dua video di youtube[3][4]. Selain itu kami percaya

bahwa pendekatan persuasif positif lebih efektif[5] untuk mengubah perilaku masyarakat

sehingga sistem tidak hanya mencegah perilaku kurang baik, tapi juga memberikan feedback

positif. Berangkat dari niatan untuk memperbaiki perilaku masyarakat, sistem ini dapat dianggap

sebagai bagian dari pembentukan budaya*.

Komponen utama dalam sistem ini terdiri dari sensor, mikrokontroler, dan aktuator yang

terhubung dengan kunci pintu. Sistem toilet akan mengingatkan pengguna apabila belum

membersihkan toilet dan sistem juga akan memberikan apresiasi kepada pengguna jika telah

menggunakan toilet dengan baik. Sistem kami akan mendeteksi kebersihan toilet dengan sensor

amonia. Selama sistem masih mendeteksi bau amonia pada toilet, maka kunci pada pintu toilet

tidak akan bisa terbuka. Sistem baru membuka kunci pintu toilet setelah penggunanya

membersihkan toilet. Sistem juga memberikan respon berupa display LED berbentuk emoticon

senyum hijau atau Running text LED ucapan terimakasih kepada pengguna yang telah

membersihkan toilet dengan baik. Sistem juga dilengkapi kunci darurat yang hanya bisa diakses

oleh penjaga toilet ketika terjadi keadaan yang tidak diinginkan (seperti orang pingsan di

toilet,dst).

Dengan adanya sistem penjagaan kebersihan toilet yang kami buat, perilaku masyarakat

akan lebih menghargai kebersihan khususnya di toilet umum dan menghilangkan persepsi

masyarakat bahwa toilet umum adalah toilet yang kotor. Sistem ini juga diharapkan bisa

meningkatkan kualitas pelayanan yang diberikan oleh pemilik toilet.

* ) Budaya menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia didefinisikan sebagai : budaya n 1 pikiran; akal budi: hasil

--; 2 adat istiadat: menyelidiki bahasa dan --; 3 sesuatu mengenai kebudayaan yg sudah berkembang (beradab, maju): jiwa yg --; 4 cak sesuatu yg sudah menjadi kebiasaan yg sudah sukar diubah; sumber : http://kbbi.web.id/budaya

B. Tujuan dan Manfaat

Sistem yang ingin kami bangun memiliki tujuan untuk mendisiplinkan perilaku masyarakat,

sekaligus membentuk budaya untuk menjaga dan menghargai kebersihan toilet umum. Kami

berharap sistem yang kami bangun memiliki manfaat untuk dapat diterapkan pada tempat

umum di kota-kota besar.

C. Analisis dan Tinjauan Pustaka

a. Sanitasi

Sanitasi adalah perilaku disengaja dalam pembudayaan hidup bersih dengan maksud

mencegah manusia bersentuhan langsung dengan kotoran dan bahan buangan

berbahaya lainnya dengan harapan usaha ini akan menjaga dan meningkatkan

kesehatan manusia[6].

Salah satu parameter kebersihan adalah kadar ammonia pada udara sekitar

lingkungan. Amonia adalah senyawa kimia dengan rumus NH3. Biasanya senyawa ini

didapati berupa gas dengan bau tajam yang khas. Gas Ammonia ini dapat terbentuk

dari kotoran termasuk kotoran manusia. [7]

Menurut informasi dari NIOSH (National Insitute for Occupational Safety and Health

dan ACGIH (The American Conference of Governal Industrial Hygienists), batas kadar

ammonia diudara yang aman bagi manusia adalah 25ppm. Bila kadar lebih tinggi dari

ini, dapat mengakibatkan bibit-bibit penyakit yang bisa membahayakan bagi manusia. Di

atas ambang batas, gas Ammonia dapat mengiritasi mata, kulit lembab dan selaput

lendir.[8]

b. Kotoran Manusia

Manusia mengeluarkan kotoran berupa tinja dan air seni setiap harinya.

Kedua jenis kotoran manusia ini sebagian besar berupa air, terdiri dari zat-zat

organik (sekitar 20% untuk tinja dan 2,5% untuk air seni), serta zat-zat anorganik

seperti nitrogen, asam fosfat, sulfur, dan sebagainya.[9]

Pada proses pencernaan, jenis protein pada makanan dihancurkan oleh

bakteri pembusuk menjadi amonia, indole, skatole dan hidrogen sulfida.Zat amonia

inilah yang akan menguap dan bercampur dengan udara pada lingkungan sehingga

membuat udara menjadi tidak sehat.

c. Arduino

Arduino adalah sebuah mikrokontroler yang bersifat open source.

Mikrokontroler dapat diibaratkan sebagai sebuah otak dalam komputer kecil.

Arduino biasa digunakan untuk prototyping atau pembuatan embedded

system(sistem tertanam) yang terdapat pada peralatan elektronik seperti

jam,telpon, mesin cuci, dan perangkat rumah tangga. Arduino dapat diprogram

menggunakan bahasa C/C++.

Arduino memiliki beberapa jenis varian seperti Arduino Uno, Mega, Nano.

Dengan berbagai jumlah pin input/output. Arduino uno yang digunakan pada

prototyping sistem ini memiliki 14 pin digital input/output, dan 6 pin analog

input/output.

Berikut spesifikasi terkait arduino UNO board:

Mikrokontroller AT-Mega 328

Tegangan Operasi 5V

Tegangan Input 7-12 V

Digital I/O 14 (6 buah mendukung PWM)

Arus DC setiap pin 40 mA

d. Karakteristik Sensor amonia

Ada beberapa jenis sensor amonia yang ada dengan berbagai variasi range

sensitivitas konsentrasi amonia. Berikut daftar sensor amonia yang ada :

Nama Sensor Sensitivitas

TGS2602 1 10 ppm

MQ-137 10 300 ppm

MQ-135 5 200 ppm

Sebagaimana penggunaan sensor lainya, sensor amonia bekerja dengan

memanfaatkan reaksi redoks(reduksi-oksidasi) antara partikel gas amonia (NH3)

dengan zat yang terdapat pada plat detektor (SnO2) sehingga membuat hambatan

listrik ()pada sensor berubah ubah bergantung pada kadar zat yang dideteksi.

D. Desain dan Implementasi

a. Rancangan Teknis (sementara, masih dikembangkan lagi, baca rencana

pengembangan)

Berikut state diagram dari sistem

Current State

Next State

Terdeteksi Amonia

Tidak Terdeteksi Amonia

Terbuka Terkunci Terbuka

Terkunci Terkunci Terbuka

Rancangan skematik dari sistem ini dapat dilihat di lampiran, sementara itu,

penampilan dari sistem versi sederhana adalah sbb:

Source code untuk menjalankan sistem adalah sbb:

int led = 13;

int switchpin = 8;

int sensepin = 9;

int treshold = 400; // Tegantung dari hasil kalibrasi

boolean statusdarurat = false;

boolean pintubolehdibuka = true; // representasi kondisi pintu

void setup(){

analogReference(DEFAULT);

Serial.begin(9600);

pinMode(led,OUTPUT);

pinMode(switchpin,INPUT);

}

void loop(){

/**

* Tahap I

* Mendeteksi kondisi darurat

*/

if(digitalRead(switchpin) == HIGH){

statusdarurat= true;

//digitalWrite(led,HIGH);

}else{

statusdarurat=false;

//digitalWrite(led,LOW);

}

/**

* Tahap II

* Membaca Nilai pembacaan sensor

*/

// Membaca sensor

int val = analogRead(sensepin);

Serial.println(val);// digunakan unntuk menampilkan bera

nilai yang dideteksi sensor pada layar komputer.

// jika nilai sensor yang dibaca melebihi ambang batas,

berarti ditemukan zat amonia diudara

// pintu dikunci jika ditemukan amonia dan kondisi tidak

dalam keadaan darurat, selain itu semua, pintu boleh dibuka

if((val>treshold) && (!statusdarurat)){

pintubolehdibuka=false;

}else{

pintubolehdibuka=true;

}

/**

* Tahap III

* Menentukan aksi yang dipilih apakah pintu dibuka / ditutup.

*/

if(pintubolehdibuka){

DisplaySenyum();

BukaPintu();

}else{

DisplaySedih();

TutupPintu();

}

}

void DisplaySenyum(){

/**

* Gunakan Library Max7219 untuk menggambar smiley senyum

*

*/

}

void DisplaySedih(){

/**

* Gunakan Library Max7219 untuk menggambar smiley sedih

*

*/

}

void BukaPintu(){

// Kode yang merepresentasikan pintu dibuka

}

void TutupPintu(){

// Kode yang merepresentasikan pintu ditutup

}

Deskripsi Source Code

Pada baris ke 1- 14, kode mendeskripsikan variabel variabel yang digunakan dalam

program. Kemudian di dalam blok setup, program mendeskripsikan bahwa pin-pin

yang dibuat untuk input / output. Pada blok Loop, yaitu bagian utama inti, program

membaca apakah kondisi saklar sedang tertekan. Jika sedang tertekan (representasi

kondisi tombol darurat sedang ditekan) maka status kunci boleh dibuka dianggap

boleh terbuka meskipun terdeteksi ada amonia berikut kombinasi state serta reaksi

yang disalurkan kepada aktuator.

Terdeteksi amonia ? Tombol darurat ditekan ? Pintu boleh dibuka?

Ya Ya Ya

Ya Tidak Tidak

Tidak Ya Ya

Tidak Tidak Ya

Kemudian selanjutnya pada tahap 3, ditentukan aksi yang dikembalikan dari sistem

untuk penggunanya (reaksi feedback) apakah display menampilkan smiley senyum

/sedih atau membuka / menutup pintu.

b. Target Impelemtasi

Kami menargetkan sistem ini dapat diimplementasikan pada toilet yang terdapat di

tempat umum seperti objek wisata, terminal, rumah susun dst. Pada mulanya

implementasi dilakukan berfokus pada satu lokasi dahulu. Kemudian setelah

dianggap cukup efektif, sistem ini dapat digunakan di lokasi lainya. Sebagai

perbandingan, pengimplementasianya dapat dilakukan sebagaimana pemkot kota

bandung menerapkan sistem parkir otomatis di jalan braga.Saat ini, tidak seluruh

jalan menggunakan sistem ini, tetapi setelah dianggap cukup menarik dan familiar di

masyarakat, sistem dapat diimplementasikan di lokasi lain.

c. Timeline implementasi

Kegiatan

Minggu ke- Output

1 2 3 4

Survey Mencari tempat-tempat dimana toiletnya dapat dipasang sistem kunci otomatis seperti toilet tempat pariwisata, toilet stasiun

Publikasi sistem toilet

Sosialisasi sistem toilet baru pada masyarakat serta pengguna yang berada disekitar toilet

Kalibrasi Pemasangan sistem toilet serta penempelan poster cara penggunaan sistem toilet yang baru

Pemasangan

Pengumpulan data sensitivitas sensor agar sensor berjalan dengan baik

Perawatan maintenance Melakukan Perawatan serta pengecekan sistem otomatis toilet untuk memperkecil kemungkinan error

E. Rencana pengembangan

Sejauh ini, sistem yang ada dalam prototipe ini masih bisa ditingkatkan dengan

menambahkan intelegensia buatan yang tingkatanya lebih kompleks. Sejauh pengamatan

dan hasil pengukuran kami, meskipun sudah dilakukan penelitan mengenai berapa kadar

ppm amonia di udara yang dapat dikategorikan sebagai udara kotor (25 ppm), tetapi fakta di

lapangan tidak seperti pada teorinya. Representasi ruangan toilet yang kotor dengan

indikator udara yang bau amonia agak subjektif. Hasil pengukuran di berbagai tempat

cukup variatif, dapat diringkas dalam tabel berikut :

Lokasi Nilai hasil konversi Analog to Digital Converter (skala

0 1024)

ITB (Bandung) 300

Jakarta Pusat 250

Tanggerang 200

Variasi nilai ini kami anggap disebabkan oleh berbagai kecepatan penguapan amonia di

udara yang sangat tergantung dengan kelembapan, suhu, dan tekanan udara pada tempat

tersebut. Oleh karena itu selama ini, dalam menentukan batas treshold pada kadar berapa

ppm suatu ruangan dianggap sebagai ruangan kotor atau bersih masih dilakukan secara

manual(kalibrasi manual). Artinya, kami mengukur kadar amonia di udara pada ruangan

bersih, kemudian kami mengukur kadar amonia di udara pada ruangan kotor, dan dengan

asumsi sederhana, kami menetapkan bahwa batas treshold batas bersih/kotor adalah nilai

tengah diantara kedua nilai tersebut. Atau jika dituliskan dalam formula adalah spt berikut :

Nilai treshold inilah yang diinput secara manual (Hardcode) pada saat tahapan Kalibrasi.

Tentu metode demikian masih sangat buruk, sehingga kami berencana menambahkan

sistem machine learning pada sistem sehingga sensor tidak perlu dikalibrasi. Kami

berencana akan menambahkan beberapa sensor lainya (suhu , kelembapan dan/atau

tekanan udara ) untuk meningkatkan akurasi representasi udara bersih / kotor. Dengan

demikian, kami berharap sistem kami dapat melakukan auto tune, menyesuaikan batas

treshold bersih / kotor, sesuai lingkunganya saat itu.

F. Dokumentasi produksi prototipe

Berikut beberapa dokumentasi produksi :

G. Penutup

a. Kesimpulan

Dari uraian diatas dapat disimpulkan beberapa hal:

1. Sistem ini dapat di produksi.

2. Sistem ini dapat diterapkan untuk menjaga kebersihan toilet umum di kota-

kota besar di indonesia.

b. Saran

Kami berharap satu saat nanti sistem dapat diterapkan dan diimplementasikan di

toilet umum di beberapa kota besar di indonesia.

H. Referensi

[1]http://pojokpulsa.co.id/fakta-kamar-mandi-yang-belum-kita-ketahui/

http://www.factslides.com/s-Toilets

[2 ]http://www.antaranews.com/berita/399139/resensi-menata-kereta-api-berawal-dari-toilet

[3] http://www.youtube.com/watch?v=Yv8-mPuJaQ0

[4] http://www.youtube.com/watch?v=j9NV7lZxK08

[5] http://thefuntheory.com

[6]http://id.wikipedia.org/wiki/Sanitasi

[7]http://id.wikipedia.org/wiki/Amonia

[8]http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0028.html

[9]http://inspeksisanitasi.blogspot.com/2009/09/karakteristik-dan-dekomposisi-tinja.html

[10]http://www.jakarta.go.id/web/news/2013/03/program-unggulan-provinsi-daerah-

khusus-ibukota-jakarta-tahun-2013

http://pojokpulsa.co.id/fakta-kamar-mandi-yang-belum-kita-ketahui/http://www.factslides.com/s-Toiletshttp://www.antaranews.com/berita/399139/resensi-menata-kereta-api-berawal-dari-toilethttp://id.wikipedia.org/wiki/Sanitasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Amoniahttp://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0028.htmlhttp://inspeksisanitasi.blogspot.com/2009/09/karakteristik-dan-dekomposisi-tinja.htmlhttp://www.jakarta.go.id/web/news/2013/03/program-unggulan-provinsi-daerah-khusus-ibukota-jakarta-tahun-2013http://www.jakarta.go.id/web/news/2013/03/program-unggulan-provinsi-daerah-khusus-ibukota-jakarta-tahun-2013

I. Lampiran

a. Rancangan Skematik