Rancang Bangun dan Uji Kinerja Unmanned Surface Vehicle (USV) untuk Pemetaan Kualitas Perairan dan Vegetasi Bawah Air.

Abstract

Unmanned surface vehicle (USV) merupakan suatu wahana yang beroperasi di permukaan suatu perairan tanpa seorangpun personel di dalamnya. USV telah digunakan secara luas di bidang oseanografi, meteorologi, industri minyak dan gas serta dapat digunakan pada perairan tercemar yang telah terkontaminasi nuklir, biologi, atau bahan kimia. Salah satu aplikasi USV yang sering dimanfaatkan adalah pemantauan kualitas berbagai jenis perairan serta pemantauan vegetasi bawah air. Evaluasi kualitas perairan laut dan pemantauan vegetasi bawah air merupakan sesuatu yang penting karena berkaitan dengan kesejahteraan manusia, seperti aktivitas ekonomi yang bergantung pada kualitas perairan tersebut. Aktivitas pemantauan yang dilakukan secara terus menerus pada lokasi yang cukup luas oleh peneliti dapat dipermudah jika dilakukan dengan menggunakan USV, sehingga perlu dilakukan pengembangan pada teknologi USV di Indonesia. Penelitian ini bertujuan menghasilkan rancang bangun USV yang bersifat autonomous secara sederhana dan mudah digunakan, serta menganalisis kinerja USV dalam pengambilan data. Penelitian dilakukan dengan membagi ke dalam dua kegiatan utama yang dilakukan secara bertahap, yaitu perancangan wahana dan uji coba. Perancangan wahana terdiri atas perancangan kapal, perancangan sistem elektronik dan perancangan perangkat lunak. Uji coba terdiri atas uji stabilitas statis, uji fungsional, dan uji coba lapang. Uji fungsional dilakukan untuk memastikan sistem yang dibangun dapat berjalan dan berfungsi dengan baik. Wahana kapal dirancang dengan konsep kapal berjenis katamaran. Sistem elektronik wahana USV dibagi menjadi beberapa unit, yaitu mikroprosesor sebagai pusat perhitungan dan pengambil keputusan dalam melakukan gerak, serta mikrokontroller untuk membaca sensor serta sebagai pelaksana keputusan yang telah diambil oleh mikroprosesor. Mikroprosesor yang digunakan adalah Raspberry Pi 3B+, sedangkan mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino Mega 2560 dan Arduino nano. Wahana USV memiliki dimensi Length Overall (LOA) 2.04 m, Breadth (B) 0.6 m, Lebar tiap hull (Bhull) 0.3 m, dan Depth (D) sebesar 0.32 m. Hasil uji fungsional menunjukkan semua komponen elektronik yang digunakan dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan fungsinya masing-masing. Hasil uji stabilitas pada perairan statis menunjukkan USV mengalami 10 kali oleng dan sekitar 6 detik untuk dapat kembali pada posisi tegak. Persen reduksi oleng sebesar 63% dari oleng pertama ke oleng kedua. USV mampu melaju secara otonom dari satu titik waypoint ke waypoint berikutnya. Nilai error terbesar yang terbentuk saat USV beroperasi adalah sebesar 3.34 m pada sumbu x dan 4.95 m pada sumbu y. Standar deviasi galat yang dihasilkan USV selama uji coba lapang bernilai 1.04 m pada sumbu x dan 0.98 m pada sumbu y. Hal ini menunjukkan bahwa USV memiliki tingkat akurasi yang tinggi dalam mengikuti lintasan yang telah dibuat. Berdasarkan hasil uji coba lapang, USV mampu menghasilkan mosaic dasar perairan. Mosaic dasar perairan yang dihasilkan dapat digunakan untuk mendapatkan informasi berupa penutupan lamun. Hasil mosaic dasar perairan sangat dipengaruhi oleh pergerakan rolling dan pitching USV. Simpangan baku nilai roll pada kondisi quartering seas sebesar 1.43 dan pada kondisi bow seas sebesar 1.33. Simpangan baku nilai pitch pada kondisi quartering seas sebesar 0.55 dan pada kondisi bow seas sebesar 1.00. USV mampu menghasilkan sebaran suhu permukaan secara spasial dengan nilai suhu berkisar 27.3 ºC sampai 27.7 ºC. Nilai kedalaman yang didapatkan berkisar 0.6 sampai 0.98 m. Nilai yang didapatkan dari sensor kekeruhan berupa nilai analog yang dinormalisasi ke dalam skala persen. Semakin mendekati daratan, nilai kekeruhan semakin meningkat. USV mampu menempuh lintasan dengan jarak 811 m, kecepatan rata-rata sebesar 0.69 m/s dan kecepatan maksimun sebesar 1.53 m/s.