## Oksimeter Militer Pemantau Stres Prajurit TNI Berbasis Internet of Military Things
Dananjaya Ariateja Iqbal Ahmad Dahlan Uvi Desi Fatmawati Program Studi Teknik Elektro Universitas Pertahanan Bogor, Indonesia dananjaya.ariateja@idu.ac.id Program Studi Teknik Elektro Universitas Pertahanan Bogor, Indonesia iqbal.dahlan@idu.ac.id Program Studi Teknik Elektro Universitas Pertahanan Bogor, Indonesia uvi.fatmawati@idu.ac.id
Abstract—In carrying out their duties, TNI soldiers often experience pressure and threats that attack both physically and psychologically. This can trigger stress. Uncontrolled stress will cause disease disorders such as arrhythmias and hypoxemia. We offer a solution by building an Internet of Military Things (IoMT) based military  oximeter  for  soldier  stress  monitoring.  The  proposed  tool  is  real-time  and  portable,  can  monitor heart  rate  (BPM)  and  blood  oxygen  saturation  (SpO2)  when  soldiers  are  on  duty  in  conflict  areas.  This military oximeter is equipped with notifications and alarms that are integrated with applications installed on smartphones,  so  commanders  can  monitor  the  condition  of  their  soldiers  directly  and  view  their  health history. Based on the test results, obtained an accuracy of 99.7% and 99.88% for measuring heart rate and oxygen  saturation  in  the  blood.  This  military  oximeter  can  be  used  as  a  medical  aid  to  monitor  the  health condition of soldiers while on duty.
Keywords—the military oximeter, stress, BPM, SpO2, IoMT

## I. P ENDAHULUAN
Kontribusi  dan  profesionalisme  prajurit  TNI  dalam  menjalankan  misi  kemanusiaan, mendukung  pertahanan  negara,  dan  memelihara  perdamaian  dunia  membuktikan  bahwa Indonesia  adalah  bangsa  yang  besar  [1].  Hal  ini  tidak  terlepas  dari  pembinaan  prajurit yang  dikenal  dengan  istilah  Tri  Pola  Dasar,  yaitu  pembinaan  mental,  intelektual,  dan jasmani/fisik  [2].  Ketiga  aspek  pembinaan  tersebut  harus  dilaksanakan  secara  konsisten dan  berimbang  sehingga  akan  dapat  mewujudkan  prajurit-prajurit  yang  tangguh  dan terampil [3].
Dalam  menjalankan  tugasnya,  seringkali  prajurit  mengalami  tekanan  dan  ancaman yang  menyerang  fisik  maupun  psikologis.  Ancaman  fisik  dapat  berupa  cuaca  ekstrim, kontak senjata, dan ancaman serangan mendadak. Secara psikologis, prajurit dihadapkan pada waktu yang cukup lama terpisah oleh keluarga, rasa jenuh, rasa takut, depresi, dan tidak  tenang  [4].  Beberapa  ancaman  tersebut,  baik  secara  fisik  maupun  psikologis membuat  stamina  seorang  prajurit  terkuras.  Kelelahan  dan  rasa  mengantuk  selama bertugas hampir setiap saat menghantui para prajurit. Sedangkan selama bertugas, kondisi fisik  dan  psikis  prajurit  dituntut  selalu  dalam  kondisi  stabil  dan  prima.  Kondisi tersebut akan mempengaruhi kualitas kinerja dan pengambilan keputusan seorang prajurit [5].
Stres  dapat  mempengaruhi  fokus  dan  konsentrasi  prajurit,  khususnya  bagi  prajurit yang  ditugaskan  di  daerah  konflik.  Stres  yang  tidak  terkendali  akan  menyebabkan penyakit seperti aritmia dan hipoksemia [6]. Oleh karena itu dibutuhkan suatu alat untuk memantau  stres  seorang  prajurit  yang  sifatnya real-time dan portable .  Pada  penelitian sebelumnya, Kumar dkk. [7] mengusulkan sistem untuk memonitor tiga sinyal fisiologis yaitu  detak  jantung,  konduktansi  kulit,  dan  suhu  kulit  secara  non-invasif,  serta mengklasifikasikan  tingkat  stres.  Sistem  dirancang  berdasarkan  IoT  untuk  orang  yang tinggal  di  daerah  terpencil.  Di  penelitian  lainnya,  Mozafari  dkk.  [8]  menerapkan perangkat  yang  dapat  dikenakan  berbasis  IoT  dan  teknologi  penginderaan  untuk pengumpulan  data  terkait  stres  yang  berkelanjutan.  Pada  penelitian  ini  kami  membuat sebuah  alat  yang  dapat  memantau  stres  seorang  prajurit  lewat  deteksi  denyut  jantung
( heart  rate )  dan  saturasi  oksigen  dalam  darah  (SpO2).  Alat  ini  dilengkapi  display  yang secara real-time mengirimkan  informasi  stamina  prajurit,  memberitahukan  kondisi normal  ataupun  abnormal,  dan  adanya  alarm  yang  akan  berbunyi  ketika  prajurit  dalam kondisi  abnormal.  Alat  ini  diintegrasikan  dengan smartphone ,  informasi heart  rate dan SpO2  prajurit  akan  dikirimkan  secara real-time melalui  media  internet,  jadi  pimpinan atau  komandan  regu  dapat  memantau  keadaan  kesehatan  anggotanya  ketika  sedang bertugas.

## II. S TUDI L ITERATUR

## A. Stres
Stres  merupakan  reaksi  tubuh  terhadap  situasi  sulit,  terdesak,  ataupun  berbahaya. Tubuh  secara  otomatis  akan  berusaha  mempertahankan  diri  dengan  lebih  banyak memproduksi hormon adrenalin [9]. Berdasarkan Gambar 1, ada 6 tingkat stres yang bisa terjadi  pada  prajurit  TNI  ketika  menjalankan  tugasnya,  stres  tingkat  satu  merupakan tahapan yang paling ringan. Stres tingkat satu biasanya disertai dengan perasaan-perasaan seperti  energi  dan  gugup  berlebihan.  Stres  tingkat  dua  mulai  timbul  beberapa  keluhan seperti  merasa  letih  setelah  bangun  tidur,  adanya  gangguan  sistem  pencernaan,  serta adanya  perasaan  tegang  pada  otot-otot  punggung  dan  belakang  leher.  Stres  tingkat  tiga keluhan  keletihan  semakin  nampak  disertai  gejala,  seperti  otot-otot  terasa  tegang, gangguan tidur, dan badan terasa seperti mau pingsan. Stres tingkat empat menunjukkan keadaan yang lebih buruk, ditandai dengan sulitnya bertahan dengan kegiatan sepanjang hari serta kehilangan kemampuan untuk menanggapi situasi sosial dan lingkungan. Stres tingkat  lima  ditandai  dengan  ketidakmampuan  mengerjakan  pekerjaan  yang  sederhana, perasaan takut yang berlebihan, dan adanya gangguan pencernaan yang lebih sering. Stres tingkat enam merupakan tahapan puncak gawat darurat, di tahapan ini prajurit mendapati gejala-gejala  seperti  debaran  jantung  yang  teramat  keras,  sesak  nafas,  tubuh  dingin, keringat bercucuran, badan gemetaran, dan tidak adanya tenaga untuk melakukan hal-hal yang ringan [6].
Gambar 1. Tingkat Stres Manusia

## B. Aritmia
Aritmia  merupakan  kondisi  abnormal,  dimana  terdapat  gangguan  penjalaran  impuls listrik  ke  miokardium.  Aritmia  terdiri  dari  dua  jenis,  yaitu  bradiaritmia  dan  takiaritmia. Bradiaritmia  dicirikan  dengan  laju  jantung  yang  terlalu  lambat  (kurang  dari  60  kali  per menit), sedangkan takiaritmia dicirikan dengan laju jantung yang terlalu cepat (lebih dari 100 kali per menit). Laju jantung normal berada pada rentang nilai 60 sampai 100 kali per menit  untuk  orang  dewasa.  Ketika  prajurit  istirahat,  aktivitas  jantung  umumnya  tidak terasa, namun setelah melakukan olah raga yang cukup berat atau setelah mengalami stres emosional,  denyut  jantung  dapat  dirasakan  untuk  waktu  singkat.  Hal  tersebut  adalah kondisi berdebar fisiologis, sedangkan berdebar di luar keadaan fisiologis adalah berdebar yang  abnormal  [10].  Kondisi  jantung  berdebar  normal  dan  abnormal  ditunjukkan  pada Gambar 2.
Gambar 2. Perbedaan Irama Jantung Normal dan Abnormal [11]

## C. Hipoksemia
Hipoksemia adalah suatu kondisi turunnya kadar oksigen (O2) di dalam darah arteri. kondisi  ini  menyebabkan  suplai  O2  ke  jaringan  terhambat  (hipoksia).  Hipoksia menyebabkan  kerusakan  organ,  jika  tidak  ditangani  dengan  baik  maka  akan mengakibatkan  kematian.  Rendahnya  transfer  O2  dari  paru  ke  aliran  darah,  ditandai dengan  rendahnya  tekanan  darah  parsial  O2  (di  bawah  80  mm  Hg)  dapat  menyebabkan gangguan  oksigenasi.  Normalnya,  ketika  diukur  menggunakan  alat  oksimeter,  saturasi oksigen dalam darah di atas 95% [12]. Efek dari hipoksia digambarkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Efek Hipoksia [13]
D. Internet of Military Things (IoMT)
IoMT  merupakan  pengembangan  dari Internet  of  Things (IoT),  dimana  konsep  ini melibatkan relasi  penuh  dari sensing,  computing ,  dan communication .  Hal ini  mengarah ke  skala  informasi  yang  belum  pernah  ada  sebelumnya  yang  dihasilkan  oleh  sensor jaringan  dan  unit  komputasi.  Seperti  ilustrasi  pada  Gambar  4,  mengintegrasikan perangkat  penginderaan  dan  komputasi  untuk  dikenakan  oleh  tentara,  kemudian ditanamkan  dalam  pakaian  tempur,  helm,  sistem  senjata,  dan  peralatan  lainnya, merupakan salah satu dari beberapa tantangan kritis yang dihadapi penerapan solusi IoT di medan perang [14]. Dengan mengintegrasikan perangkat pintar di medan perang, ahli strategi  militer  memanfaatkan Internet  of  Things untuk  mengasah  taktik  mereka. Penyebaran  besar-besaran  perangkat  seperti  sensor,  perangkat  yang  dapat  dikenakan,
kendaraan  probabilistik  otonom,  dan  drone  diharapkan  dapat  mengubah  medan  perang militer masa depan menjadi ekosistem Internet of Military Things skala besar [15].
Gambar 4. Internet of Military Things [16]

## III. M ETODOLOGI

## A. Gambaran Umum
Gambaran umum alat oksimeter militer yang dibuat ditunjukkan pada Gambar 5. Alat tersebut  dapat  menampilkan  informasi  berupa  nilai  BPM  dan  SpO2  prajurit  melalui jari yang  ditempelkan  pada  sensor.  Alat  tersebut  terhubung  dengan  aplikasi  di smartphone , sehingga informasi tadi juga dapat termonitor dari jarak jauh.

## B. Diagram Blok
Diagram blok yang dibuat terkait dengan papan sirkuit rangkaian elektronik oksimeter militer.  Bagian  input  adalah  sensor  Max30100  untuk  mengukur  heart  rate  dan  saturasi oksigen  dalam  darah,  bagian  pemrosesan  ada  NodeMCU  sebagai  pusat  kendali,  bagian output  ada  OLED,  buzzer,  dan  HP  pimpinan  untuk  menampilkan  data  dan  alarm. Diagram blok diilustrasikan pada Gambar 6.
Gambar 6. Diagram Blok

## C. Skematik Rangkaian
Skematik  rangkaian  pada  Gambar  7  digunakan  untuk  mengidentifikasi  dan menganalisis  rangkaian  elektronik.  Hal  ini  bertujuan  untuk  memastikan  bahwa sambungan  antar  komponen  sudah  tepat  dan  aman,  sehingga  dapat  menghindari  adanya salah sambungan, hubung singkat, dan mempermudah keperluan pemrograman. Skematik rangkaian ini juga digunakan sebagai dasar dalam pembuatan PCB.
Gambar 7. Skematik Rangkaian

## D. Diagram Alir Sistem
Diagram  alir  dibuat  untuk  mengetahui  cara  kerja  oksimeter  militer.  Ketika  tombol saklar diarahkan pada posisi on , maka sistem akan  menyala termasuk sensor Max30100 yang  siap  membaca  data.  Saat  pengguna  menempelkan  jarinya,  data heart  rate (BPM) dan  saturasi  oksigen  dalam  darah  (SpO2)  akan  ditampilkan  di  OLED  dan  aplikasi smartphone . Apabila nilai BPM dan SpO2 berada di dalam batas yang ditentukan, maka akan  ada  bahwa  kondisi  normal  dan  alarm  tidak  akan  hidup.  Namun  apabila  nilai  BPM
dan  SpO2  melebihi  atau  kurang  dari  batas  yang  ditentukan,  maka  akan  ada  notifikasi kondisi abnormal dan alarm akan hidup.
Mulai
Membaca Sensor
MAX30100
Mengirimkan Data BPM dan SpO2 Ke OLED dan HP Pimpinan
Apakah Kondisi Prajurit Normal?
Mengaktifkan alarm dan Menampilkan Notifikasi Di HP Pimpinan Ya Tidak Mode Standby Selesai Gambar 8. Diagram Alir Sistem

## IV. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Oksimeter  Militer  yang  dibuat  bersifat portable dan  dikemas  sedemikian  rupa menggunakan  bahan  dasar acrylic ,  sehingga  mudah  dibawa  kemanapun  dan  disimpan dimanapun. Alat ini dilengkapi sebuah baterai Lithium Polymer 400 mAh yang dapat diisi ulang jika energinya habis.

## A. Pengujian Alat
Pengujian  alat  dilakukan  dengan  dibantu  relawaan  saat  berada  dalam  kondisi  sehat. Pengujian alat dilakukan dengan menempelkan salah satu jari ke  oksimeter militer yang dibuat,  sementara  itu  jari  yang  lain  ditempelkan  ke  oksimeter  pabrikan  (sebagai validator).  Posisi  relawan  pada  saat  dilakukannya  pengujian  yaitu  dalam  posisi  duduk. Posisi  tangan  berada  di  atas  meja  sejajar  dengan  dada,  sehingga  pengambilan  data dilakukan saat tubuh dalam posisi yang rileks. Pengambilan data BPM dan SpO2 relawan dilakukan  selama  lima  menit  yang  dilakukan  sebanyak  satu  kali.  Karena  pembacaan sensor dilakukan setiap tiga detik sekali, maka relawan memiliki 100 data. Sampel hasil pengujian alat disajikan pada Gambar 9 dan Tabel 1 berikut ini.
Gambar 9. Pengujian Alat
Tabel 1. Sampel Hasil Pengujian Alat
Detik ke- BPM SpO2 (%) Oksimeter Militer Oksimeter Pabrikan Oksimeter Militer Oksimeter Pabrikan 3 86 87 98 98 6 86 87 97 97 9 85 85 97 97 12 85 86 97 97 15 86 85 98 98 18 87 85 98 98 21 85 86 97 98 24 86 85 97 98 27 85 85 98 98 30 85 86 98 97 … … … … … 300 85 86 98 98 Rata-rata ( ̅ 85,81 86,01 97,51 97,39 % Error | | | |
Berdasarkan  Tabel  1  di  atas,  dari  100  data  yang  dihimpun  selama  pengujian, didapatkan galat 0,23 % untuk pengujian heart rate dan 0,12 % untuk pengujian saturasi oksigen  dalam  darah.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  oksimeter  yang  dibuat  memiliki
akurasi  yang  baik  dalam  mengukur heart  rate dan  saturasi  oksigen  dalam  darah,  yaitu masing-masing 99,7 % dan 99,88 %. Pada pengujian yang telah dilakukan, kondisi pasien dalam keadaan sehat karena heart rate dan saturasi oksigen dalam darah berada di dalam batas normal. Pada kondisi ini relawan tidak ada tanda-tanda stres, sehingga tidak timbul gejala  aritmia  dan  hipoksemia.  Kondisi  inilah  yang  diharapkan  juga  ketika  alat  ini diterapkan di lapangan. Dengan ditugaskannya prajurit di daerah konflik ataupun medan perang,  selama  tingkat  stres  mereka  terjaga,  maka  fokus  dan  konsentrasi  mereka  juga akan terjaga.

## B. Tampilan Aplikasi
Beberapa widget yang dipakai dalam arsitektur aplikasi ini antara lain Labeled Value, Gauge,  LED,  SuperChart,  Notification ,  dan Eventor .  Semuanya  diintegrasikan  menjadi satu  sesuai  dengan  fungsinya  masing-masing.    Sistem  yang  dibangun  menggunakan protokol  komunikkasi  MQTT  ( Message  Queuing  Transport ),  yaitu  suatu  protokol  yang dirancang  khusus  untuk  keperluan machine  to  machine yang  tidak  memiliki  alamat khusus  seperti  NodeMCU  yang  digunakan.  Sistem  kerja  protokol  ini  yaitu  dengan menerapkan Publish (mengirim)  dan Subscribe (menerima)  data.  Pada  dasarnya,  divais akan  terhubung  pada  sebuah Broker dan  mempunyai Topic tertentu. Broker bertugas untuk  menangani  data Publish dan Subscribe dari  berbagai  divais,  sedangkan Topic merupakan pengelompokan data di suatu kategori tertentu.

## Gambar 10. Tampilan Aplikasi
Aplikasi  ini  dapat  diinstal  di  ponsel  siapapun,  baik  komandan  maupun  pimpinan prajurit, sehingga sewaktu-waktu dapat memonitor kondisi prajurit saat melakukan tugas.
Di  aplikasi  ini  terdapat  fitur  untuk  melihat  histori  pengukuran heart  rate dan  saturasi oksigen dalam darah yang tersimpan dalam bentuk file .csv.

## V. K ESIMPULAN
Oksimeter  militer  ini  dirancang  dan  dibuat  sebagai  alat  bantu  kesehatan  saat  prajurit TNI  bertugas.  Alat  ini  dapat  mengukur  laju  jantung  (BPM)  dan  saturasi  oksigen  dalam darah  (SpO2)  untuk  mengetahui  tingkat  stres  prajurit yang  ditugaskan  di  daerah konflik ataupun  medan  perang.  Pengendalian  stres  yang  baik  dapat  menghindarkan  prajurit  dari gangguan aritmia dan hipoksemia. Berdasarkan hasil pengujian, didapatkan akurasi yang baik dalam mengukur BPM dan SpO2, yaitu masing-masing sebesar 99,7 % dan 99,88 %. Berdasarkan  hasil  pengujian  tersebut,  oksimeter  militer  ini  dapat  dijadikan  alat  bantu kesehatan untuk memantau kondisi kesehatan prajurit selama bertugas.

## D AFTAR P USTAKA
[1] G.  Kasenda,  S.  Djati,  and  Suprapto,  “Analisis  Profesionalisme  Prajurit  TNI Angkatan Laut Dalam Mendukung Pertahanan Negara di Komando Armada I,” J. Manaj. Pertahanan , vol. 6, no. 2, pp. 108–127, 2020.
[2] N.  Soleh,  “Pembinaan  Mental  dan  Implikasinya  Terhadap  Penguatan  Karakter Religius Prajurit TNI-AD Korem 073/Makutarama Salatiga,” IAIN Salatiga, 2020.
[3] F.  Pantouw,  “Implementasi  Kurikulum  Integrated  System  Pada  Akademi  TNI (Akmil) Tahun 2011-2012 Dalam Rangka Penyiapan SDM Pertahanan Darat,” J. Prodi Strateg. Pertahanan Darat , vol. 3, no. 2, pp. 77–103, 2017.
[4] L. McBard, A. Wood, and M. Fossey, “The Impact of Service Life on the Military Child,” UK, 2021.
[5] M.  I.  Rokhim,  “Faktor-Faktor  yang  Mempengaruhi  Stres  Kerja  di  Batalyon Arhanud 11/WBY,” Universitas Medan Area, 2019.
[6] G. Y. Asih, H. Widhiastuti, and R. Dewi, Stres Kerja , 1st ed. Semarang: Semarang University Press, 2018.
[7] R.  Kumar,  Ranjith,  Saran,  and  Surendar,  “IoT  Based  Physiological  Stress Monitoring and Managing Device,” Int. J. Innov. Res. Adv. Eng. , vol. 6, no. 3, pp. 225–229, 2019.
[8] M.  Mozafari,  F.  Firouzi,  and  B.  Farahani,  “Towards  IoT-enabled  Multimodal Mental Stress Monitoring,” 2020.
[9] H. Yaribeygi, Y. Panahi, H. Sahraei, T. Johnston, and A. Sahebkar, “The Impact of Stress on Body Function: A Review,” EXCLI , vol. 16, pp. 1057–1072, 2017.
[10] Y.  Yuniadi,  “Mengatasi  Aritmia,  Mencegah  Kematian  Mendadak,” eJournal Kedokt. Indones. , vol. 5, no. 3, pp. 139–146, 2017.
[11] H.  L.  Fern,  “Apakah  Denyut  Jantung  Anda  Tidak  Normal?  Semua  Tentang Aritmia,” health plus , 2018. https://www.mountelizabeth.com.sg/id/healthplus/article/arrhythmia-guide
(accessed Oct. 07, 2021).
[12] C.  Dewi,  R.  Yaswir,  and  Desywar,  “Korelasi  Tekanan  Parsial  Oksigen  Dengan Jumlah Eritrosit Berinti Pada Neonatus Hipoksemia,” J. Kesehat. Andalas , vol. 8, no. 1, pp. 76–80, 2019.
[13] R.  Shi,  C.  Liao,  and  Q.  Zhang,  “Hypoxia-Driven  Effects  in  Cancer: Characterization, Mechanisms, and Therapeutic Implications,” MDPI , vol. 10, no.
3, 2021.
[14] A.  Castiglione,  K.-K.  R.  Choo,  M.  Nappi,  and  S.  Ricciardi,  “Context  Aware Ubiquitous Biometrics in Edge of Military Things,” IEEE Cloud Comput. , vol. 4, pp. 16–20, 2017.
[15] A.  Pant,  “Internet  of  Things  Centricity  of  Future  Military  Operations,” J.  Def. Stud. , vol. 13, no. 2, pp. 22–58, 2019.
[16] V.  ECE,  “Laying  groundwork  for  the  Internet  of  Battlefield  Things,” Bradley Department of Electrical and Computer Engineering , Blacksburg, Jan. 04, 2017.