ROBOT PATROLI GAS LPG PADA PIPA BERBASIS LOGIKA FUZZY
Sumantri K. Risandriya 1 Fran Robin Pakpahan 2 ,
Teknik Mekatronika 1,2
Program Studi Teknik Mekatronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Batam Parkway Street, Batam Centre, Batam 29461 Tel: +62 778 469856, Fax: +62 778 463620
E-mail:; sumantri_k@hotmail.com 1 , franrobin.pakpahan@gmail.com 2

## ABSTRAK
Resiko  yang  dapat  terjadi  dari  penggunaan  pipa  sebagai  media  untuk  mengalirkan  gas LPG adalah terjadinya kebocoran pada pipa tersebut. Resiko terbesar dari terjadinya kebocoran adalah apabila gas LPG yang bocor  dari  pipa  tersebut  tersulut  oleh  percikan  api,  maka  akan  mengakibatkan  ledakan  /  kebakaran  yang  dapat merusak fasilitas disekitarnya dan mengakibatkan korban jiwa maupun luka-luka.
Robot patroli gas LPG berbentuk sebuah robot tank, yang akan bergerak menelusuri panjang pipa dengan motor  DC  dan  sensor  ultrasonik,  dimana  robot  akan  bergerak  bolak-balik  seperti  berpatroli.  Robot  juga dilengkapi  dengan  sensor  gas  untuk  mendeteksi  adanya  kebocoran  gas  pada  pipa.  Otak  dari  robot  ini  adalah mikrokontroler  yang  programnya  memakai  logika fuzzy ,  sehingga  robot  dalam  bergerak  dan  mendeteksi kebocoran gas adalah secara otomatis tanpa bantuan manusia.
Hasilnya  adalah  robot  akan  berpatroli  menelusuri  pipa  dengan  kecepatan  normal  pada  saat  belum mendeteksi  adanya  kebocoran  gas.  Pada  saat  robot  mulai  mendeteksi  adanya  kebocoran,  maka  robot  akan bergerak  dengan  kecepatan  penuh  menuju  sumber  kebocoran.  Semakin  dekat  dengan  sumber  kebocoran,  robot akan bergerak tetapi kecepatannya  mulai berkurang secara  perlahan, sampai tepat berada di sumber  kebocoran, maka robot akan berhenti.
Kata Kunci : LPG , Pipa, Kebocoran, Robot, Mikrokontroler, Fuzzy .

## ABSTRACT
Risks that may occur from the use of the pipe as a medium to transport LPG gas is leakage in the pipeline. The  risk  of  leakage  is  greatest  when  the  LPG  gas  leaking  from  the  pipe  ignited  by  a  spark,  it  will  lead  to  an explosion / fire that can damage the surrounding facilities and result in fatalities and injuries.
Robots  patrol  LPG  gas  tank  shaped  robot,  which  will  move  through  a  long  pipe  with  a  DC  motor  and ultrasonic sensors, which the robot will move back and forth like a patrol. The robot is also equipped with a gas sensor  to  detect  a  gas  leak  in  the  pipe.  The  brain  of  this  robot  is  a  microcontroller  that  wears  fuzzy  logic program, so that the robot moves and detect gas leaks is automatically without human assistance.
The result is a robot will patrol the pipeline browse at normal speeds when not detect a gas leak.  By the time the robot starts to detect a leak, then the robot will move at full speed toward the source of the leak. The closer  to  the  source  of  the  leak,  the  robot  will  move  but  the  speed  begin  to  decrease  slowly,  until  it  is  in  the source of the leak, then the robot will stop.
Keyword : LPG, Pipe, Leak, Robotic, Microcontroller, Fuzzy.
Received 04 August 2014
Accepted 11 September 2014
Jurnal Integrasi , vol. 6, no. 2, 2014, 134-139 ISSN: 2085-3858 (print version)

## I. PENDAHULUAN
Perusahaan  yang  bergerak  di  bidang oil  and gas semakin  banyak  berkembang  pada  saat sekarang  ini,  terutama  di  Indonesia.  Dimana  dalam proses pengolahan produksinya, perusahaan oil and gas tersebut menghasilkan / menggunakan berbagai macam  jenis  gas  seperti LPG ( Liquified  Petroleum Gas ),  Nitrogen,  Hidrogen,  Oksigen, NG ( Natural Gas ) dan Udara Instrument. Dari berbagai jenis gas tersebut  ada  gas  yang  dikategorikan  sebagai  gas berbahaya  yaitu LPG ,  Hidrogen  dan NG karena bersifat flammable artinya  gas  tersebut  bersifat mudah terbakar jika tersulut oleh percikan / sumber api.
Pada perusahaan oil and gas , gas – gas yang bersifat flammable tersebut  digunakan  /  disimpan pada  tangki  ( vessel )  dan  dialirkan  melalui  pipa.
Bahaya  /  resiko  yang  dapat  terjadi  pada  saat penggunaan  gas  –  gas  tersebut  adalah  terjadinya kebocoran pada tangki atau pada jalur pipa gasnya. Bila  terjadi  kebocoran  akan mengakibatkan banyaknya  gas  yang  terbuang  sehingga  akan mengakibatkan kerugian pada sisi produksi. Bahaya yang  lebih  parah  lagi,  apabila  gas  yang  bocor tersebut  tersulut  oleh  percikan  api  ( spark ),  maka akan  mengakibatkan  ledakan  /  kebakaran  yang pastinya  kerugian  yang  didapat  akan  sangat  besar bagi pihak perusahaan. Oleh karena itu, perusahaan harus  dapat  menerapkan  sistem  keamanan  dan penanggulangan  yang  baik  untuk  gas  –  gas  yang berbahaya ini.
Berdasarkan hal tersebut,  penulis  merancang sebuah  alat  yang  dapat  mendeteksi  kebocoran  gas dan  alat  tersebut  bersifat mobile ,  artinya  alat tersebut  dapat  bergerak  mencari  sumber  kebocoran dalam  kata  lain  adalah  sebuah  robot.  Robot  ini dilengkapi  sensor  gas  untuk  mendeteksi  kebocoran gas pada pipa dan memakai algoritma fuzzy , artinya robot  akan  bergerak  secara  otomatis  mencari sumber  kebocoran.  Demikian  alat  ini  dapat membuat  pencegahan  dan  pendeteksian  kebocoran gas pada pipa – pipa gas.

## II. DASAR TEORI
LPG ( Liquefied  Petroleum  Gas )  adalah  gas hidrokarbon  yang  dicairkan  dengan  tekanan  untuk memudahkan  penyimpanan,  pengangkutan,  dan penanganannya,  yang  pada  dasarnya  terdiri  atas propana  (C3H8),  butana  (C4H10),  atau  campuran
keduanya. LPG digunakan sebagai pengganti freon , aerosol,  bahan  pendingin  ( refrigerant/cooling agent ), kosmetika, dan bahan bakar.

## 2.2 Logika Fuzzy
Logika fuzzy merupakan  sistem  logika  yang mengikuti  cara  penalaran  manusia  yang  cenderung menggunakan  “pendekatan”  dan  bukan  “eksak”. Sebuah  pendekatan  terhadap  ketidakpastian  yang mengkombinasikan  nilai  real  [0  -  1]  dan  operasi logika [1].

## 2.3 Arduino Duemilanove
Arduino Duemilanove adalah sebuah mikrokontroler yang berdasar pada Atmega168 atau Atmega328 . Arduino Duemilanove memiliki 14 pin input / output digital  (yang  mana  6  bisa  digunakan untuk output PWM),  6 input analog,  sebuah  kristal
16  MHz,  koneksi  USB, jack  power ,  ICSP header , dan  tombol  reset.  Arduino  Duemilanove  memiliki semua  yang  dibutuhkan  sebuah  mikrokontroller, mudah  terhubung  ke  PC  dengan  USB, input tegangannya bisa dari power supply atau baterai.

## 2.4 Sensor Gas MQ-6
Sensor gas analog MQ-6 adalah sensor yang dapat  digunakan  baik  di  industri  maupun  rumah untuk  mendeteksi LPG ( Liquid  Petroleum  Gas ), iso-butane , propane ,  dan LNG . Module sensor  ini sudah  dilengkapi  dengan  potensiometer  untuk mengatur sensitifitas.
2.5 Sensor Grove-Ultrasonic Ranger
Sensor Grove–Ultrasonic  Ranger adalah sebuah  modul  pengukuran  jarak  tanpa  kontak  yang bekerja pada frekuensi 42 KHz, cocok untuk proyek yang  memerlukan  pengukuran  dengan  jarak menengah.

## 2.6 Motor DC
Motor  DC  adalah  motor  yang  memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk  diubah  menjadi  energi  mekanik.  Kumparan medan  pada  motor  DC  disebut  stator  (bagian  yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Ketika arus listrik mengalir melalui  kumparan  dalam  medan  magnet,  gaya magnet  akan  menghasilkan  torsi  yang  akan memutar motor [2].

## III. PERANCANGAN SISTEM
3.1 Blok Diagram
Secara garis besar, robot ini memiliki sistem yang  terdiri  dari  3  blok  utama  yaitu Input ,  Unit
Pemroses  dan Output ,  dimana  masing  –  masing blok tersebut terdiri dari :
Input :  a. 2 buah sensor gas.
b. 4 buah sensor ultrasonik. Unit Pemroses : 1 Mikrokontroler Arduino Duemilanove.
Output : 2 buah motor DC .
Gambar 1. Blok Diagram Sistem

## 3.2 Bentuk Robot
Bentuk  jadi  robot  setelah  digabungkan  dengan rangkaian  elektronik  dan  sensor  –  sensor  yang dipakai dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 2. Bentuk Robot
3.3 Perancangan Logika Fuzzy
Sistem inferensi fuzzy yang digunakan adalah metode  Sugeno.  Model fuzzy sugeno  yang  akan dipakai  adalah  model fuzzy sugeno  orde  nol.  Input fuzzy adalah  nilai  ADC  dari  sensor  gas  depan  dan gas  belakang.  Label  untuk  fungsi  keanggotaan  dari sensor  gas  depan  adalah  DSK  (Depan  Sangat Kecil),  DK  (Depan  Kecil),  DLK  (Depan  Lumayan Kecil), DS (Depan Sedang), DLB (Depan Lumayan Besar),  DB  (Depan  Besar),  DSB  (Depan  Sangat Besar). Label untuk fungsi keanggotaan dari sensor gas belakang adalah BSK (Belakang Sangat Kecil),
BK (Belakang  Kecil),  BLK  (Belakang  Lumayan
Kecil),  BS  (Belakang  Sedang),  BLB  (Belakang
Lumayan  Besar),  BB  (Belakang  Besar),  BSB (Belakang Sangat Besar).
Gambar 3. Fungsi keanggotaan sensor gas depan
Gambar 4. Fungsi keanggotaan sensor gas belakang
Output  fuzzy  yang  digunakan  adalah  PWM arduino  yang  bernilai  0-255.  Kecepatan  robot dengan  kecepatan  normal  adalah  saat  PWM  150, dan  kecepatan  penuh  robot  adalah  saat  PWM  255, sehingga  rentang  dari  output  fuzzy  yang  akan digunakan  adalah  PWM  0  –  150.  Label  untuk output  fuzzy  adalah  ONB  (Mundur  Cepat),  ONM (Mundur  Sedang),  ONS  (Mundur  Pelan),  ONSS (Berhenti),  OZ  (Normal),  OPSS  (Berhenti),  OPS (Maju  Pelan),  OPM  (Maju  Sedang),  OPB  (Maju Cepat).
ADC Arduino µ[x] ADC Arduino µ[y]
Evaluasi  aturan  ( Rule )  yang  digunakan berjumlah 49 aturan. Dibawah ini  adalah tabel dari rule yang akan digunakan :
Tabel 1. Aturan ( Rule )
DSK DK DLK
DS DLB DB DSB BSK OZ OPB OPB OPB OPM OPS OPSS BK ONB OZ OPB OPB OPM OPS OPSS BLK ONB ONB OZ OPB OPM OPS OPSS BS ONB ONB ONB OZ OPM OPS OPSS BLB ONM ONM ONM ONM OZ OPS OPSS BB ONS ONS ONS ONS ONS OZ OPSS BSB ONSS ONSS ONSS ONSS ONSS ONSS OZ
Agregasi / Komposisi yang digunakan adalah kumpulan dan korelasi antar aturan dengan rumus :

## ∑
Dengan R = banyaknya rule, αr = fire strenght ke-r dan zr = output pada anteseden aturan ke –r. Defuzzifikasi didapatkan dengan cara mencari nilai rata  –  ratanya,  yaitu  dengan  prinsip  rata  –  rata terboboti  ( Weighted  Average ),  dengan  rumus sebagai berikut :
∑
∑

## IV. PENGUJIAN DAN ANALISA

## 4.1 Pengujian driver motor DC
Pengujian  dilakukan  terhadap  driver  motor L298  untuk  mengetahui kinerja  driver  motor dan motor  DC.  Tabel  hasil  pengujian  dapat  dilihat seperti dibawah ini :
Tabel 2 Hasil pengambilan data PWM dan RPM motor No. PWM Arduino Kecepatan Motor DC (RPM) Motor DC Kiri Motor DC Kanan 1 0 0 0 2 10 0 0 3 20 0 0 4 30 0 0 5 40 0 0 6 50 0 0 7 60 0 0 8 70 0 0
9 80 0 0 10 90 0 0 11 100 5,04 4,9 12 110 21,1 22,04 13 120 42,22 41,9 14 130 53 52,7 15 140 62,9 63,8 16 150 69,4 68,9 17 160 75,7 78,4 18 170 87,2 86,5 19 180 94,8 95,4 20 190 102 101,4 21 200 110,6 111,5 22 210 115,5 115,6 23 220 121,2 121,5 24 230 125,7 124,6 25 240 129,2 129,4 26 250 136,2 135,9 27 255 143,8 142,7

## 4.2 Pengujian terhadap sensor gas MQ-6
Pengujian  terhadap  sensor  gas  dilakukan untuk  mengetahui  kinerja  dan  karakteristik  sensor gas. Berikut ini adalah tabel hasil pengujian :
Tabel 3 Pengambilan data sensor gas depan No. Jarak gas dari sensor (cm) Nilai Analog pada arduino 1 0 901 2 2 848 3 4 791 4 6 679 5 8 614 6 10 503 7 12 493 8 14 478 9 16 402 10 18 368 11 20 235 12 22 226 Tabel 4 Pengambilan data sensor gas belakang No. Jarak gas dari sensor (cm) Nilai Analog pada arduino 1 0 945 2 2 927
3 4 921
SENSOR GAS DEPAN
4 6 817 5 8 614 6 10 542 7 12 491 8 14 469 9 16 394 10 18 410 11 20 372 12 22 401 13 24 258 14 26 220

## 4.3 Pengujian terhadap kinerja robot
Pengujian  dilakukan  untuk  mengetahui kinerja  dan  keberhasilan  dari  program  fuzzy  yang telah dibuat.  Pengujian pertama dilakukan terhadap robot  jika  gas  LPG  disemprotkan  dengan  jarak  25 cm  dari  sensor  gas  depan.  Berikut  tabel  dan  grafik dari hasil pengujian pertama :
Tabel 5

## Hasil pengujian pertama
No . Nilai ADC Arduino Nilai Defuzzifi kasi Nilai Integer Analog Write Gerak Robot Gas Depan Gas Belaka ng 1 65 93 0 150 Normal 2 65 93 0 150 Normal 3 71 93 0 150 Normal 4 102 94 0 150 Normal 5 129 152 0 150 Normal 6 194 209 0 150 Normal 7 383 255 34,65 184,65 Maju 8 475 295 105 255 Maju 9 546 331 105 255 Maju 10 583 360 96,25 246,25 Maju 11 637 379 105 255 Maju 12 669 396 89,89 239,89 Maju 13 652 422 102,41 252,41 Maju 14 632 450 105 255 Maju 15 644 480 105 255 Maju 16 666 502 91,54 241,54 Maju 17 675 525 70 220 Maju 18 665 550 59,06 209,06 Maju 19 681 576 57,7 207,7 Maju 20 768 615 39,67 189,67 Maju 21 865 632 3 153 Maju 22 908 646 2 0
Berhen ti
Gambar 6. Grafik hubungan antara sensor gas dan PWM motor
Dari  tabel  dan  grafik  terlihat  bahwa  nilai sensor gas depan mulai naik duluan mengakibatkan robot  akan  bergerak  maju,  dimana  pada  saat  nilai sensor  gas  depan  pertama  kali  naik,  robot  akan bergerak  maju  dengan  kecepatan  penuh.  Semakin besar  nilai  sensor  gas  depan,  robot  akan  bergerak maju  tetapi  kecepatannya  akan  mulai  berkurang sampai  dengan  nilai  maksimum  dari  sensor  gas depan  (gas LPG tepat  berada di  depan  sensor), robot  akan  berhenti.  Terlihat  juga  bahwa  nilai sensor gas belakang meningkat juga seiring dengan peningkatan  nilai  sensor  gas depan,  namun  nilai sensor  gas depan tetap  lebih  besar  nilainya  dari sensor gas belakang.
Pengujian  kedua  dilakukan  terhadap  robot jika gas LPG disemprotkan dengan jarak 25 cm dari sensor  gas  belakang.  Berikut  tabel  dan  grafik  dari hasil pengujian kedua :
Tabel 6

## Hasil pengujian kedua
No . Nilai ADC Arduino Nilai Defuzzif ikasi Nilai Integer Analog Write Gerak Robot Gas Depa n
Gas
Belakan g 1 132 183 0 150 Normal 2 132 225 -105 255 Mundur 3 132 417 -105 255 Mundur 4 132 541 -105 255 Mundur 5 132 591 -105 255 Mundur 6 133 588 -105 255 Mundur 7 134 589 -105 255 Mundur 8 134 608 -105 255 Mundur 9 136 632 -105 255 Mundur 10 143 651 -104,3 254,3 Mundur 11 155 678 -85,4 235,4 Mundur 12 180 713 -70 220 Mundur 13 308 731 -65,77 215,77 Mundur 14 476 739 -60,13 210,13 Mundur 15 598 767 -40,23 190,23 Mundur
0 50 100 150 200 250 300 0 500 1000
Pin A0 (Gas Depan)
Pin A1 (Gas Belakang)
Nilai ADC Arduino Nilai Analog Write
16 670 788 -15,88 165,88 Mundur 17 725 823 -3 153 Mundur 18 760 880 -2 0 Berhenti
Gambar 7. Grafik hubungan antara sensor gas dan PWM
motor
Dari  tabel  dan  grafik  terlihat  bahwa  nilai sensor gas belakang mulai naik duluan mengakibatkan  robot  akan  bergerak  mundur, dimana pada saat nilai sensor gas belakang pertama kali  naik,  robot  akan  bergerak  mundur  dengan kecepatan  penuh.  Semakin  besar  nilai  sensor  gas belakang,  robot  akan  bergerak  mundur  tetapi kecepatannya akan mulai berkurang sampai dengan nilai maksimum dari sensor gas belakang (gas LPG tepat  berada  didepan  sensor),  robot  akan  berhenti. Terlihat  juga  bahwa  nilai  sensor  gas  depan meningkat  juga  seiring  dengan  peningkatan  nilai sensor  gas  belakang,  namun  nilai  sensor  gas belakang  tetap  lebih  besar  nilainya  dari  sensor  gas depan.

## V. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari pengerjaan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Algoritma  fuzzy  pada  robot  ini  sudah berjalan  dimana  kecepatan  robot  disaat bergerak akan bertambah cepat jika sensor gas  sudah  mulai  mendeteksi  adanya  gas dan  akan  berkurang  jika  makin  mendekati sumber gas.
2. Sensor  gas  MQ-6  tidak  dapat  mendeteksi adanya  gas  pada  jarak  yang  jauh,  sensor dapat  mendeteksi  adanya  gas  pada  jarak terjauh  25  cm,  diatas  25  cm  sensor  tidak mampu mendeteksi gas dengan baik.
3. Robot  baru  mulai  kelihatan  perubahan kecepatannya pada jarak yang tidak terlalu jauh dari sumber gas dikarenakan sensitifitas sensor gas yang dipakai.
Saran dari penulis pada penelitian ini adalah :
1. Untuk kedepannya, agar sensor gas diganti dengan  sensor  yang  memiliki  sensitifitas lebih  tinggi,  yang  dapat  mendeteksi  gas pada jarak yang jauh.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Benny Singgih Santoso, Hendik Eko Hadi Suharyanto, Renny Rakhmawati, “Logika Fuzzy”, Rancang Bangun Sistem Pengaturan Kecepatan Coolpad Menggunakan Sistem Kontrol Logika Fuzzy , Vol. 1, pp. 2.
2. Ir. Tri Novianta Putra, M.ENG, kuliah-ii- motor-dc , Mata Kuliah Kendali Motor
Listrik, Jurusan Teknik Mekatronika, Politeknik Negeri Batam, 2012.
0 50 100 150 200 250 300 0 500 1000 Pin A0 (Gas Depan) Pin A1 (Gas Belakang) Nilai ADC Arduino
Nilai
Analog Write