BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Pengenalan Android
Andy Rubin lebih spesifik mengatakan bahwa, “Android adalah platform pertama yang benar-benar terbuka dan komprehensif untuk perangkat mobile. Android mencakup sistem operasi, tampilan layar dan aplikasi – yaitu setiap perangkat lunak yang berjalan di telepon genggam yang tidak menghalangi inovasi perangkat.” (Andy, 2007) Android saat ini telah berkembang dari sekedar sistem operasi yang digunakan pada telepon genggam menjadi platform pengembangan untuk perangkat keras yang semakin banyak, seperti tablet dan televisi. Reto Meier (2012:4) mengungkapkan bahwa Android adalah sebuah lingkungan yang diciptakan dengan tiga kombinasi komponen yaitu sebagai berikut: 1. Sebuah sistem operasi open-source dan gratis untuk perangkat tertanam, 2. Sebuah platform pengembangan open-source untuk membuat aplikasi, dan 3. Perangkat, umumnya adalah telepon genggam, yang menggunakan sistem operasi Android dan aplikasi yang dibuat untuk Android.
7
8
2.2
Open Source Platform
Android adalah open source platform, artinya adalah bahwa setiap komponen yang membangun sistem operasi Android mulai dari modul Linux sampai native libraries, dan kerangka aplikasi sampai aplikasi, seluruhnya boleh dimodifikasi dan digunakan kembali. Setiap pengembang memiliki akses penuh terhadap setiap kode program dari Android. Hal ini akan memberikan pemahaman terhadap bagaimana sistem operasi Android ini bekerja. Bagi perusahaan manufaktur, hal ini memiliki arti bahwa sistem operasi Android dapat dengan mudah ditanamkan pada perangkat keras. Android tidak memerlukan lisensi apapun, setiap orang dapat mulai menggunakannya dan dapat memodifikasinya sesuai keinginan. (Marko Gargenta, 2011)
2.3
Sensor pada Android
Perangkat mobile Android dilengkapi dengan beberapa sensor diantaranya: 1 Motion Sensor, sensor ini mengukur akselerasi dan rotasi dalam tiga sumbu kordinat. Beberapa diantaranya adalah accelerometer, sensor gravitasi, gyroscopes, dan sensor rotasi. 2 Environmental Sensor, sensor ini mengukur beberapa parameter yang terdapat di lingkungan, contohnya adalah suhu
9
dan teekanan udaraa, cahaya, daan kelembabban. Contoh sensornya adalah barometerr, photometeer, dan therm mometer. 3
Positiion Sensor, ssensor ini mengukur m possisi fisik darii perangkat. Contoohnya adalahh sensor orieentasi dan magnetometerr.
Tidak sem mua perangkkat akan mem miliki ketigaa jenis sensorr, beberapa peran ngkat hanya akan memilliki satu atau u dua jenis seensor. Namuun, semua peran ngkat dilenggkapi dengann sensor acceelerometer. Sistem ko ordinat padaa Android meengacu padaa posisi layarr. Gambar 2.1 adalah a repressentasi sumbbu x, y dan z pada peranggkat Androidd.
m Kordinat Perangkat Anndroid Gambaar 2.1 Sistem
Sumbu kordinat k berddasarkan gam mbar 2.1. terrdiri dari: 1. Sumbbu X, horizonntal dengan nilai positiff ke kanan daan nilai negattif ke kiri. 2. Sumbbu Y, vertikaal dengan nillai positif kee arah atas daan nilai negattif ke arah baawah.
10
3. Sumbu Z, nilai positif apabila arah pergerakkan perangkat searah dengan arah layar depan dan nilai negatif apabila arah pergerakkan perangkat tidak searah dengan arah layar depan. (Zigurd Mednieks, 2011:393)
2.4
Java
Jeff Friesen (2010: 1-2) secara khusus menjelaskan bahwa, “Java adalah platform untuk mengeksekusi program dan terdiri dari library yang digunakan untuk menjalankan program dan berinteraksi dengan sistem operasi yang mendasarinya.” Java adalah bahasa pemrograman yang sederhana, berorientasi obyek, terdistribusi, terinterpretasi, kuat, aman, memiliki arsitektur yang netral, portable, kinerja tinggi, multithreaded, dan dinamis. Java dapat dijalankan di berbagai sistem operasi dan arsitektur komputer yang berbeda-beda.
2.5
Arsitektur Client Server
Dalam arsitektur client-server, sebuah aplikasi dimodelkan sebagai sebuah layanan yang disediakan oleh server. Client dapat menggunakan layanan ini dan menghasilkan sesuatu untuk disajikan kepada pengguna. Arsitektur client-server adalah arsitektur yang mempunyai satu atau lebih server yang memiliki kemampuan pemrosesan lebih dari
11
perangkat lain yang terhubung dalam suatu jaringan. Terdapat pembagian kerja antara server dan client meskipun proses dilakukan di pusat. Client akan melakukan proses awal terhadap data yang masuk dan mengirimkan data tersebut ke server. Server akan melakukan proses lanjutan dari data yang dikirimkan client. Proses tersebut dilakukan agar data dapat dipakai bersama, atau sampai proses yang digunakan untuk mengolah data menjadi informasi. (Ian Sommerville, 2011)
2.6
Global Positioning System
GPS (Global Positioning System) saat ini sudah digunakan di berbagai perangkat seperti navigator pada kendaraan, navigator portable, dan telepon genggam. Keuntungan menggunakan GPS adalah posisi perangkat dapat diketahui dengan sangat akurat. Namun, terdapat beberapa kekurangan GPS, yaitu sebagai berikut: 1. Peningkatan nilai, perangkat yang dilengkapi GPS akan memiliki harga yang lebih tinggi meskipun tidak terlalu besar. 2. Pengurangan kekuatan baterai, penggunaan GPS akan mengurangi daya baterai dengan cepat. Sebagian besar perangkat yang memiliki GPS akan memberikan pilihan untuk mengatur apakah GPS diaktifkan atau tidak. 3. Terdapat tempat khusus dimana GPS tidak mampu mendapatkan posisinya, yaitu pada tempat yang dikelilingi oleh
12
konstruksi baja dan tempat yang berada di bawah tanah, seperti tempat parkir maupun di beberapa bangunan.
Sebagian besar perangkat khususnya telepon genggam dengan sistem operasi Android sudah dilengkapi dengan GPS dan dapat digunakan. (Zigurd Mednieks, 2011:372)
2.7
Algoritma Pendeteksi Jatuh pada Android
Penelitian ini akan menggunakan algoritma untuk mendeteksi jatuh. Algoritma ini dikembangkan sendiri sesuai dengan definisi jatuh pada penelitian. Algoritma pendeteksi jatuh pada penelitian ini akan menggunakan kondisi berikut untuk dijadikan sebagai algoritma. 1. Perangkat berada minimal 50 cm di atas tanah, 2. Perangkat bergerak menuju tanah, dan 3. Perangkat berada pada posisi diam selama lima detik setelah berada di atas tanah.
Algoritma ini akan diimplementasikan pada telepon pintar Android. Algoritma akan memanfaatkan sensor accelerometer dalam mendeteksi adanya jatuh sesuai tiga kondisi di atas. Dari sensor accelerometer akan diperoleh tiga buah nilai, yaitu: 1. Nilai percepatan sumbu x, 2. Nilai percepatan sumbu y, dan
13
3. Nilai percepatan sumbu z.
Relasi 2.1 adalah relasi bagaimana ketiga nilai percepatan sumbu x, y, dan z diperoleh. (2.1)
d
Berdasarkan relasi 2.1, dapat diketahui bahwa nilai percepatan yang diperoleh dari sensor accelerometer (ad) merupakan hasil pembagian antara gaya (F) dengan massa (m) yang dipengaruhi oleh percepatan gravitasi (-g). Relasi nilai percepatan di atas berlaku untuk ketiga nilai yang dihasilkan sensor. Dari relasi 2.1 akan diperoleh tiga buah nilai yaitu nilai ax, ay, dan az. Masing-masing percepatan tersebut merupakan percepatan pada masing-masing kordinat, oleh karena itu ketiga nilai tersebut digabungkan dengan menggunakan Pythagorean Theorem untuk mendapatkan nilai percepatan keseluruhan menggunakan relasi 2.2. x
y
z
(2.2)
Hasil pada relasi 2.2 akan memiliki arti bahwa jika perangkat diletakkan di atas meja, maka percepatan yang dimiliki oleh perangkat adalah sebesar g. Nilai g sesuai dengan Satuan Internasional (SI) adalah sebesar 9.80665 m/s2. Namun nilai g tersebut berubah bergantung pada ketinggian wilayah. Nilai percepatan yang diperoleh dari sensor accelerometer kemudian akan digunakan untuk menghitung nilai g-force atau
14
gravitational force untuk mengetahui rasionya terhadap percepatan gravitasi. Nilai g-force didapatkan dengan menggunakan relasi 2.3. (2.3) Dari relasi 2.3, dapat dilihat bahwa nilai g-force (G) adalah hasil dari pembagian antara percepatan (a) dengan percepatan gravitasi (g). Sederhananya, g-force (G) adalah rasio nilai percepatan dengan percepatan gravitasi. Nilai g-force pada kondisi standby akan berada sekitar 1, sedangkan pada kondisi bergerak nilai g-force akan melebihi 1. Pada saat benda bergerak menuju permukaan tanah maka nilai g-force akan bergerak mendekati angka 0. Sebuah benda yang terjatuh adalah sebuah benda yang bergerak menuju permukaan tanah. Alasan penggunaan g-force adalah karena dengan menggunakan g-force, maka dapat diketahui apakah benda bergerak ke arah tanah atau tidak. Nilai g-force akan selalu digunakan dalam algoritma pendeteksi jatuh. Gambar 2.2 adalah model representasi algoritma. Model tersebut adalah pengembangan sendiri dan memiliki langkah – langkah sebagai berikut: 1. Mendeteksi apakah pengguna dalam posisi standby atau terdiam, 2. Apabila pengguna berada dalam posisi standby atau terdiam, maka periksa apakah dalam waktu tiga detik sebelumnya pengguna mengalami perubahan aktifitas secara tiba-tiba atau tidak.
15
Gambar 2.2 Model Algoritma Pendeteksi Jatuh
3. Apabila pengguna mengalami perubahan aktifitas secara tibatiba, maka periksa apakah perubahan aktifitas tersebut melebihi batas ambang jatuh.
16
4. Apabila perubahan aktifitas tersebut melebihi batas ambang jatuh, periksa kembali apakah pengguna berada pada posisi standby atau diam selama lima detik atau lebih. 5. Apabila pengguna berada pada posisi standby atau diam selama lima detik atau lebih, maka sinyal jatuh akan dikirimkan. 6. Namun apabila pengguna berada pada posisi standby atau diam kurang dari lima detik, maka sinyal jatuh tidak dikirimkan. 7. Selain itu, apabila pengguna tidak mengalami perubahan aktifitas yang melebihi batas ambang jatuh, maka sinyal jatuh juga tidak dikirimkan. 8. Apabila pengguna tidak sedang berada pada posisi standby setelah melewati batas ambang jatuh, maka sinyal jatuh juga tidak dikirimkan. Dari model algoritma di atas dapat disimpulkan bahwa sinyal jatuh hanya akan dikirimkan apabila memenuhi kondisi berikut: 1. Pengguna mengalami perubahan aktifitas melebihi batas ambang jatuh, dan 2. Pengguna berada pada posisi standby atau diam selama lima detik atau lebih. Setiap kali sensor memperoleh nilai percepatan, maka nilai percepatan tersebut akan digunakan untuk mencari nilai g-force. Kemudian nilai g-force tersebut akan disimpan selama tiga detik untuk digunakan sebagai perbandingan dalam algoritma. Setelah algoritma di atas dikembangkan, maka algoritma akan diuji dan dievaluasi.
17
2.8
Penelitian Sejenis
Terdapat beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Penelitian tersebut memberikan pengaruh terhadap model yang akan digunakan dalam penelitian ini. Berikut adalah penelitian sejenis yang menjadi acuan penelitian.
2.8.1 A Mobile-Phone-Based Health Management System
Penelitian ini dilakukan oleh Yu-Chi Wu di National United University, Taiwan. Penelitian MMHS (Mobile Health Management System) bertujuan membuat sebuah sistem yang mampu memonitor data kesehatan penggunanya dengan memanfaatkan teknologi telepon pintar. Konsep penelitian ini adalah pengguna akan dipasangkan sebuah alat berbentuk cincin. Alat ini memiliki sensor untuk mendeteksi detak jantung. Sensor akan mendeteksi detak jantung dan menyimpan data hasil deteksi tersebut, kemudian data tersebut dikirim ke sebuah telepon pintar. Telepon pintar yang telah menerima data tersebut akan menampilkan hasil pada layar. (Yu, 2010) Dari penelitian MMHS akan diambil beberapa model untuk digunakan dalam penelitian yaitu sebagai berikut: 1. Penggunaan telepon pintar, 2. Penggunaan jaringan nirkabel atau jaringan internet untuk mengirimkan informasi, dan
18
Gambar 2.3 Diagram Konsep Penelitian MHMS
3. Pemanfaatan arsitektur client-server dalam transaksi informasi.
2.8.2 An Android Based Monitoring and Alarm System for Patients with Chronic Obtrusive Disease
Penelitian ini dilakukan sebagai thesis di Orebro University. Penelitian Android-Based Monitoring bertujuan untuk membuat sebuah sistem yang mampu memantau kondisi kesehatan penggunanya dengan bantuan sensor yang terdapat pada telepon pintar Android. Sensor akan mengumpulkan data berupa denyut nadi pengguna, kemudian data tersebut
19
dipetakan dalam bentuk grafik. Grafik hasil pemetaan data kemudian dapat digunakan oleh pihak rumah sakit untuk pengambilan keputusan. Penggunaan telepon pintar dengan sistem operasi Android dalam penelitian Android-Based Monitoring akan digunakan sebagai model dalam penelitian. Alasannya adalah telepon pintar dengan sistem operasi Android memiliki kemampuan untuk mendeteksi pergerakan dari telepon pintar melalui sensor accelerometer. (Gregory, 2011)
2.8.3 Mobile Personal Health Care System for Patients with Diabetes
Penelitian Mobile Personal Health Care System dilakukan oleh Fuchao Zhou di Iowa State University. Perancangan dan pengembangan sistem pengawasan kesehatan pada pasien penderita diabetes dibahas sepenuhnya dalam penelitian ini. Konsep yang digunakan sama seperti penelitian lainnya, yaitu menggunakan sebuah telepon pintar dengan sistem operasi Android, sensor yang terpasang pada pasien, jaringan internet, dan basis data. (Zhou, 2011) Data dari sensor akan dikirim ke telepon pintar kemudian diteruskan ke penyedia jasa kesehatan seperti rumah sakit. Gambar 2.4 adalah arsitektur sistem pada penelitian Mobile Personal Health Care System.
20
Gambar 2.4 Arsitektur Mobile Personal Health Care System
Penelitian ini sepenuhnya membahas langkah-langkah yang dilakukan dalam mengembangkan sistem. Sebagian besar penelitian membahas mengenai class diagram yang digunakan serta hasil UI dari pengembangan. Oleh karena itu, penelitian Mobile Personal Health Care System dijadikan sebagai acuan dalam mengembangkan aplikasi prototipe penelitian yang akan dikerjakan.
2.8.4 Tracking Devices for Elderly Care System by Using GPS and RF Tags
Penelitian dilakukan oleh Muhammad Wasim Munir di Tampere University of Technology bertujuan untuk membandingkan alat pendeteksi yang biasanya dipasang pada orang tua. Alat yang dibandingkan adalah alat yang memiliki GPS dan RF tags.
21
Adapun saran yang disampaikan oleh peneliti dalam penelitian ini adalah bahwa orang tua tidak membutuhkan terlalu banyak perangkat. Perangkat yang dibutuhkan oleh orang tua cukup satu, yaitu perangkat yang mampu mengetahui lokasi perangkat, kondisi kesehatan pasien, dan mampu mengirimkan data tersebut untuk ditindaklanjuti. Saran tersebut disampaikan peneliti karena orang tua memiliki kemungkinan lebih besar untuk kehilangan perangkat apabila jumlah perangkat yang dipasang lebih dari satu. (Munir ,2009) Dari penelitian ini maka fungsi di atas akan digabungkan dalam satu perangkat saja, yaitu dengan menggunakan telepon pintar Android.
2.8.5 Fall Detection Using a Smartphone
Penelitian yang dilakukan oleh Gonzales pada tahun 2011 ini membahas mengenai pembuatan sistem pendeteksi jatuh. Penelitian menjabarkan tiga buah algoritma pendeteksi jatuh dengan nilai variabel konstanta yang berbeda. Penelitian juga menampilkan evaluasi terhadap algoritma pendeteksi jatuh tersebut. Algoritma pendeteksi jatuh yang digunakan dalam penelitian yang akan dikerjakan ini merupakan pengembangan menggunakan metode sendiri. Namun, metode evaluasi dari algoritma tersebut akan menggunakan metode evaluasi seperti yang digunakan oleh peneliti terdahulu. (Gonzales, 2011)
22
2.8.6 Understanding and Using Sensitivity, Specificity and Predictive Values
Penggunaan algoritma pendeteksi jatuh kemudian akan diimplementasikan ke dalam prototipe sistem dan dievaluasi. Evaluasi diawali dengan mengidentifikasi terlebih dahulu empat kondisi yang dihasilkan saat pendeteksi bekerja. Empat kondisi tersebut adalah sebagai berikut: 1. True Positive (TP), adalah kondisi dimana terjadi jatuh dan algoritma berhasil mendeteksinya. 2. False Positive (FP), adalah kondisi dimana tidak terjadi jatuh tetapi algoritma mendeteksi adanya jatuh. 3. True Negative (TN), adalah kondisi dimana tidak terjadi jatuh dan perangkat tidak mendeteksinya. 4. False Negative (FN), adalah kondisi dimana terjadi jatuh tetapi perangkat tidak mendeteksinya.
Setelah empat kondisi di atas diketahui, maka akan dihitung tiga nilai dengan relasi berikut: 1.
(2.4)
2.
(2.5)
3.
(2.6)
23
Sensor yang sempurna akan menghasilkan nilai 100% (=1) pada ketiga komponen di atas. Sederhananya, sensitivity adalah persentase terjadinya TP, specificity adalah persentase terjadinya TN, dan accuracy adalah tingkat keberhasilan algoritma dalam mendeteksi jatuh. (Parikh, Mathai, Sekhar, Thomas, 2008)
