Bangunan merupakan salah satu kebutuhan yang mendasar bagi manusia, bersama dengan makanan dan pakaian. Diawali dari masa zaman dahulu, dimana film-film dan bukubuku menggambarkan manusia menggunakan gua sebagai rumah, tempat untuk kembali saat malam tiba sebagai perlindungan dari kondisi alam dan hewan buas yang tidak menentu. Dan sejak itu pun, fungsi bangunan kian beragam. Tidak hanya tempat untuk berlindung lagi, ada yang digunakan sebagai tempat untuk beristirahat, ada yang digunakan sebagai tempat untuk beribadah, tempat untuk bekerja, tempat untuk menikmati hiburan, tempat untuk belajar, tempat untuk melakukan percobaan, tempat untuk menganalisis data dan masih banyak lagi fungsi dari sebuah bangunan, entah apakah itu merupakan fungsi yang ada sejak zaman dahulu ataukah fungsi yang tercipta seiring dengan perkembangan zaman. Menurut Sanchez dan Tercero (2010) rumah cerdas (smart home) adalah suatu konsep teknologi yang berjalan di sebuah rumah dengan cara mengintegrasikan sebuah sistem otomasi yang sudah dirancang untuk membantu aktivitas juga rutinitas pemilik rumah. Integrasi ini dapat dilakukan melalui perangkat keras dan perangkat lunak untuk mengendalikan sejumlah peralatan yang ada di lingkungan rumah, misalnya peralatan listrik di dapur (microwave, toaster, dan lainlain), lampu-lampu pencahayaan rumah, penyejuk udara, maupun peralatan-peralatan lainnya. Peralatan-peralatan ini terkendali pada modul unit kontrol terpusat berbasis sensor sebagai masukan dan aktuator sebagai keluaran untuk memberikan respon atas perintah yang diberikan unit kontrol tersebut. Pada pengembangan sistem smart home seperti yang telah dijelaskan Sanchez dan Tercero, masukan sebagai perintah untuk unit kontrol smart home didasarkan pada sensor. Smart home bisa juga diartikan sebagai Home Automation, atau yang gampangnya semua perangkat yang ada di rumah kita bisa kita jalankan secara otomatis atau bisa kita pantau tanpa kita harus berada di rumah kita sendiri. Smart home System adalah sebuah sistem berbantuan komputer yang akan memberikan segala kenyamanan, keselamatan, keamanan dan penghematan energi, yang berlangsung secara otomatis dan terprogram melalui komputer, pada gedung atau rumah tinggal anda. Dapat digunakan untuk menggendalikan hampir semua perlengkapan dan peralatan di rumah Anda, mulai dari pengaturan tata lampu hingga ke berbagai alat-alat rumah tangga, yang perintahnya dapat dilakukan dengan menggunakan suara, sinar merah infra, atau melalui kendali jarak jauh (remote). Penerapan sistem ini memungkinkan Anda untuk mengatur suhu ruangan melalui termostat pada sistem pemanas atau penyejuk hawa, sehingga memberikan suasana " adanya kehidupan " meski sebenarnya Anda dan seisi rumah sedang tidak ada di tempat. Hanya dengan melakukan hubungan telepon, maka Anda dapat mengatur buka-tutup tirai yang mengunakan motor, mengatur penerangan di dalam atau luar rumah, mengawasi seluruh aktivitas yang terjadi di rumah, atau mudahnya, bisa diartikan bahwa Anda mengatur semua prasarana rumah atau kantor Anda yang menggunakan sumberdaya listrik sebagai pembangkit kerjanya Pengembangan dari sistem rumah cerdas (smart home) ini sudah banyak, salah satunya yang telah ada (Anung, 2013) dengan memanfaatkan salah satu konsep pengolahan sinyal digital speech recognition dan mengaplikasikan salah satu embedded system menggunakan SBC yaitu Raspberry Pi, maka dikembangkan 2 implementasi yang bertujuan menggantikan gerak manusia dalam melakukan pengendalian peralatan elektronik. Namun dalam pengembangannya tentu mempunyai kelemahan, diantaranya adalah masukan yang diberikan dari microphone ke
raspberry pi menggunakan komunikasi serial, sehingga terbatas oleh jarak, selanjutnya penggunaan kamus acuan yang berbahasa inggris tentunya menyusahkan pengguna, dikarenan pelafalan dan intonasi pengucapan bahasa inggris setiap orang berbeda-beda, apalagi logat bahasa inggris setiap orang disetiap negara pun berbeda, tentu hal – hal tersebut berpengaruh dalam pengenalan ucapan atau instruksi yang diberikan. Untuk mengatasi beberapa kekurangan tersebut maka dapat dimanfaatkan penggunaan komunikasi nirkabel antara raspberry pi dan smartphone android, yang instruksi ucapannya dibuat berbahasa indonesia, sehingga memudahkan pengguna. Pemasangan instalasi listrik yang tidak memenuhi standar menyebabkan proses pengaktifan peralatan elektronik yang tidak paktis dan efesien, dikarenakan letak dari saklar yang tidak berada dekat pada pintu masuk atau berada jauh dari posisi penghuni rumah berada. Hal ini menyebabkan perlu dilakukan sebuah aksi berpindah tempat menuju tempat dimana saklar itu berada. Ditambah lagi apabila kondisi manusia kurang memungkinkan untuk melakukan aktifitas fisik seperti bagi para difabel atau manusia dalam kondisi lelah atau sakit, hal tersebut merupakan sesuatu yang sulit dilakukan. Dengan memperhatikan hal – hal tersebut, maka dilakukan pengembangan sistem rumah cerdas (smart home), yang dapat memudahkan pengendalian peralatan elektronik. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam upaya pembangunan smart home dan building 1. Meningkatnya Temperatur dan Kadar CO2 Entah ini disebabkan oleh penggunaan zat-zat yang merusak lapisan ozon atau hanya siklus alami yang terjadi pada bumi, rata-rata temperatur atmosfer bumi kian meningkat seiring berjalannya waktu. Begitu juga dengan kadar CO2 yang tiap tahun terus meningkat. Karena belum ada tanda-tanda dimana grafik kadar CO2 yang digambarkan dengan grafik garis dan temperatur yang digambarkan dengan diagram batang mencapai puncak, kelihatannya nilai dari keduanya masih akan bertambah, seperti yang dapat dilihat pada grafik berikut
Gambar 1. Temperatur dan Kadar CO2 Global [1] 2. Meningkatnya Ketinggian Permukaan Laut Meningkatnya temperatur secara global pun akan berpengaruh terhadap volume es yang ada di dunia, khususnya di daerah kutub. Dengan meningkatnya suhu, kalor yang diterima es akan bertambah, Dan, jika kalor jenis pada es sudah mencapai titik puncaknya, kalor yang diterima akan berubah bentuk menjadi air, yang akan mengalir
menuju ke laut dan meningkatkan ketinggian permukaannya, dan ketinggiannya tiap tahun terus meningkat, sebagaimana digambarkan oleh grafik berikut.
Gambar 2. Deviasi Ketinggian Permukaan Laut [1] 3. Meningkatnya Harga Sumber Energi Energi merupakan kebutuhan yang sangat mendasar bagi seluruh manusia di dunia saat ini, terlepas dari digunakan untuk apa energi tersebut. Nyatanya, di zaman dengan berbagai sistem automasi seperti saat ini, manusia bergantung pada energi untuk melakukan hampir segala hal. Dari hal sederhana seperti berpindah tempat dengan menggunakan transportasi, belajar atau bekerja dengan menggunakan peralatan elektronik, mengatur kondisi agar ruangan yang ditempati terasa nyaman seperti dengan menyalakan lampu atau pendingin ruangan, dan lain sebagainya. Dan saat ini, energi fosil merupakan sumber energi utama yang digunakan manusia baik untuk menggerakkan kendaraan bermotor ataupun untuk menggunakan peralatan elektronik, khususnya di Indonesia. Padahal, sumber energi fosil bukan sumber daya yang tidak terbatas, sumber daya ini dapat habis jika digunakan terus menerus. Dan, seperti hukum pasar pada umumnya, kelangkaan suatu barang seperti energi fosil dan permintaan yang besar akan membuat harga barang tersebut meningkat, sebagaimana yang digambarkan pada grafik berikut
Gambar 3. Grafik Harga Sumber Energi Fosil [2]
Tapi di sisi lain, pemerintah pun mengambil langkah dengan kebijakan untuk memindahkan kecenderungan dari penggunaan minyak bumi kepada batu bara dan gas bumi—yang harganya tergolong sama atau lebih murah berdasarkan grafik di atas—dan kelak ditargetkan untuk beralih ke energi terbarukan yang tidak akan habis Kepastian apakah harga yang dipatok akan naik atau tidak mungkin akan sangat bergantung pada keberhasilan proyek konservasi ini, dengan kondisi dunia internasional dan sedikit keberuntungan dalam menemukan lokasi baru yang belum terdata dan dapat dieksploitasi energi fosilnya. Tapi, mengingat harga listrik PLN dan BBM jauh lebih mahal saat ini dibandingkan dengan dekade lalu dan belum menunjukkan akan adanya penurunan, kelihatannya hal ini masih akan berlanjut dalam periode yang lumayan lama di masa depan. 4. Jumlah penduduk global Berdasarkan prediksi Population Division di United Nations, populasi dunia telah mencapai angka 7 Milyar manusia, dan diperkirakan akan mencapai angka 9 Miliar di sekitar tahun 2045.
Gambar 6. Grafik Pertumbuhan Penduduk Berdasarkan Benua di Perkotaan dan Pedesaan [6] Berdasarkan sumber yang sama, selain meningkatnya jumlah penduduk, old age dependency ratio atau rasio ketergantungan usia tua—persentase perbandingan antara penduduk berusia 65 tahun lebih dengan penduduk berusia 15-64 tahun—juga diprediksi akan meningkat, sebagaimana yang digambarkan pada kedua grafik berikut. dan mengingat sifat manusia yang selalu berusaha membuat kehidupannya senyaman mungkin, bangunan di masa depan dapat diprediksi. Meningkatnya temperatur dan kadar CO2 menimbulkan kebutuhan akan bangunan yang dapat mengondisikan beban termal pendinginan dan sirkulasi udaranya dengan baik; Meningkatnya ketinggian permukaan laut menimbulkan kebutuhan akan bangunan yang tinggi dengan material yang tidak mudah terpengaruh pada air, kelembaban serta cuaca yang tidak menentu atau infrastruktur seperti bandungan yang mampu menahan air laut tanpa cela sehingga kota tidak akan dibanjiri air laut karena kerusakan pada infrastruktur tersebut; Energi yang semakin mahal menyebabkan pemilik bangunan memerlukan dana yang besar untuk memenuhi kebutuhan energinya, meminimalisir kebutuhan energi yang diperlukan dengan memanfaatkan alam seperti menggunakan pencahayaan alami siang hari dan panas matahari untuk memanaskan bangunan, dan/atau perlu mengandalkan sumber energi baru terbarukan dalam memenuhi kebutuhan energinya; Padatnya pertumbuhan penduduk di perkotaan akan menyebabkan kebutuhan akan bangunan yang mampu menampung orang dalam jumlah banyak pada daerah pemukiman, seperti apartemen, real estate atau rumah susun, yang juga akan menimbulkan kebutuhan terhadap struktur yang kuat untuk menopang live load berupa manusia yang semakin besar. Selain itu, perkembangan teknologi yang bertujuan untuk membuat kehidupan manusia menjadi lebih nyaman pun akan berperan, entah apakah itu dalam bentuk
robot yang mengurus semua pekerjaan yang seharusnya dilakukan manusia, kenyamanan atau suasana dalam ruangan yang membuat tubuh dapat beraktivitas secara optimal, dan lain sebagainya. Bangunan yang ada pun diharapkan memiliki efisiensi energi yang lebih baik, yang dapat ditingkatkan melalui beberapa metode. Beberapa di antaranya adalah penambahan fitur pasif seperti pencahayaan alami siang hari dan ventilasi alami, memperbaharui perlengkapan pencahayaan dan tata udara dalam ruangan dengan teknologi yang lebih efisien seperti LED dan AC dengan nilai kW/tr yang kecil, serta dengan menambahkan teknologi penghasil listrik yang menghasilkan jumlah karbon yang rendah seperti CHP (Combined Heat and Power) atau Boiler Biomassa. Saat ini pun ada beberapa bangunan yang futuristic, seolah menggambarkan bagaimana bangunan di masa depan, seperti Dynamic Tower di Dubai untuk daerah pemukiman, The Crystal di London untuk perkantoran, serta Perot Museum of Nature and Science di Texas. Kecenderungan manusia untuk mengikuti dan mengembangkan contoh desain yang sudah tercipta menyebabkan adanya kemungkinan desain bangunan di masa depan merupakan pengembangan dari bangunan-bangunan serupa, karena itu ciri bangunan futuristic ini juga akan dibahas. Dynamic Tower merupakan sebuah menara setinggi 80 lantai dimana tiap lantai dapat berotasi jika diperintahkan melalui suara, sehingga bangunan ini pun dianggap bangunan 4-Dimensi—bangunan yang bentuknya akan selalu berubah seiring berjalannya waktu. Bangunan ini mendapatkan keseluruhan energinya dari Sel Photovoltaic dan 79 buah turbin angin yang masing-masing terletak sebuah di antara tiap lantai, yang diprediksikan masih akan menyisakan energi yang cukup besar untuk dibagi dengan bangunan yang ada di sekitarnya. The Crystal merupakan bangunan yang menggunakan struktur kaca berbentuk kristal yang dinamis. Bangunan yang memiliki ruang ekshibisi, pusat konferensi, pusat teknologi dan inovasi serta ruang kantor seluas 6000m2 ini terletak di London bagian timur. Bangunan ini mengangkat konsep green building dengan menggunakan inovasi teknologi terbaru. Beberapa teknologi yang bangunan ini gunakan adalah pencahayaan dengan Lampu LED, ventilasi dengan tingkat efisiensi tinggi, rainwater harvesting (menggunakan air hujan untuk kebutuhan di dalam gedung), black water treatment (pengolahan air limbah), solar heating (menggunakan energi termal) dari matahari untuk meningkatkan temperatur ruangan, dan charging station untuk mobil listrik Perot Museum of Nature and Science merupakan museum yang memanfaatkan prinsip green, dengan eskalator dalam struktur kaca berbentuk tabung, tanaman langka dan anti kering yang ditanam di atap, sistem pengumpul air hujan, pencahayaan dengan Lampu LED, teknologi penghasil energi off-grid, pemanas air tenaga surya, dan fitur teruniknya adalah “Leap Frog Forest” yang dipenuhi dengan patung amfibi (kodok) yang bercahaya. Dari ketiga bangunan diatas, ada beberapa kesamaan yang dapat dijadikan ciri bangunan di masa depan, yaitu desain unik yang belum pernah ada di masa lampau, memiliki sumber energi sendiri—yang umumnya menggunakan energi terbarukan—atau dapat menghasilkan energi walaupun off-grid, memanfaatkan lingkungan sebaik mungkin tetapi tidak mengeluarkan limbah yang dapat merusaknya, dan hemat energi. Karena itu, kemungkinan besar bangunan di masa depan juga akan menerapkan konsep serupa. Selain itu, perkembangan teknologi juga diperkirakan akan memberikan pengaruh yang serupa, khususnya di bidang Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA), Robotika, dan Automasi, yang pada gilirannya akan membentuk konsep Smart Cities dan Intelligent Buildings.
Keunggulan Inovasi Smart Home: a. Memonitor dan Mengendalikan perangkat sudah dapat dilakukan dari gadget/ smartphone b. Aplikasi Smart Home sudah bisa didapatkan melalui gadget/ smartphone Android c. Sistem Smart Home kompatibel dengan peralatan elektronik yang sudah masif dan tidak bergantung pada merk tertentu d. Sistem Smart Home dapat dimonitor dan dikendalikan dari dalam rumah (Wireless LAN) dan dari luar rumah
e. Menghemat energi serta meningkatkan keamanan rumah dari bahaya kebakaran f. Meningkatkan nilai jual rumah g. Sistem Smart Home merupakan produk dalam negeri dengan harga kompetitif, yang menawarkan layanan purna jual, garansi, serta tenaga ahli dari dalam negeri loud Internet). Kerugian dari pembangunan smart home a. Daerah penghijaun semakin sempit b. Tempat tempat binatang untuk bertahan hidup semakin sempit, sehingga semakin berkurangnya polpulasi populasi hewan. c. Semakin banyaknya bangunan-bagunan daerah rsapann air semakin sedikit
