Resume Jurnal Sistem Informasi - Jurnal 3: IoT for SmartCity

Judul jurnal: An intelligent parking sharing system for green and smart cities based IoT

Pendahuluan

Pencarian tempat parkir mobil yang tersedia akan membuang waktu, bahan bakar, kemacetan lalu lintas, dan frustasi pengemudi. Menurut studi, dalam pencarian tempat parkir, Pengemudi Inggris menghabiskan waktu yang setara dengan empat hari setiap tahun. Di Los Angeles, bahan bakar yang terbuang adalah 47.000 galon bensin yang setara dengan 38 perjalanan keliling dunia yang mencemari dunia sekitar 730 ton emisi 𝐶𝑂₂. Berdasarkan hal tersebut, diperlukan sistem yang mampu menemukan tempat cocok untuk parkir dan memungkinkan reservasi mobil berdasarkan perkiraan waktu kedatangan dan keberangkatan.

Penelitian ini mengusulkan kerangka kerja untuk sistem berbagi parkir cerdas dengan IoT lima lapisan. Validasi kinerja sistem menggunakan model analitik untuk mengontrol semua area parkir & memberikan nilai tambah. Penelitian ini meningkatkan kapasitas sistem jumlah area parkir & pelanggan yang dilayani, menyediakan lingkungan hijau & mengurangi kemacetan lalu lintas, dan mengusulkan menggunakan GPS untuk memandu pengemudi ke tempat parkir yang telah ditentukan.

Kontribusi penelitian ini yaitu:

• Mengusulkan solusi ramah lingkungan untuk sistem parkir cerdas berbasis IoT yang menghemat waktu dan energi.
• Mengusulkan penggunaan teori permainan untuk memodelkan sistem reservasi
• Solusi dengan sistem bagi hasil dimana perusahaan/pemilik rumah menyewakan jalan masuk pada saat tidak digunakan dan akan mendapatkan pendapatan
• Menyediakan tempat parkir berdasarkan jarak dengan tujuan / ongkos yang terjangkau

Sistem Arsitektur

Gambar 1. Arsitektur sistem parkir cerdas berbasis model lima lapis IoT

Pada model lima lapis IoT, terdapat business layer, application layer, service layer, object abstraction layer, dan objects (sensor) layer. Business layer sebagai node orchestrator dari alur kerja di seluruh model sistem dan bertanggung jawab untuk mengelola semua aktivitas model sistem dalam layanan yang diusulkan. Pada application layer, adanya web-interface node untuk memudahkan pelanggan/pengemudi mengakses sistem parkir sehingga perlu firewall untuk mencegah akses yang tidak sah. Service layer terdiri dari dua node, node pengontrol layanan parkir berisi algoritma layanan parkir dan node database (DB) yang merupakan penyimpanan lokal dari informasi yang dikumpulkan dari area parkir tentang status tempat parkir. Object abstraction layer bertanggung jawab pada pengumpulan status tempat parkir dan area kemacetan lalu lintas. Sedangkan objects (sensor) layer terdiri dari sensor fisik dan aktuator dunia IoT yang menyediakan kebutuhan, yang dalam penelitian ini adalah status tempat parkir.

Model Tindakan

Parameter model yang digunakan adalah:

• Waktu kedatangan yang diharapkan 𝐴_𝑒
• Waktu reservasi 𝑆_𝑒, menunjukkan kapan pelanggan memesan tempat parkir
• Perkiraan waktu keberangkatan 𝐷_𝑒 untuk menghitung periode parkir
• 𝑇_𝑒 adalah singkatan dari durasi acara
• Untuk pengisian ada 2 opsi yaitu batas tarif atau batas jarak berjalan kaki
• 𝐸_𝑒 adalah singkatan dari lokasi acara yang akan dihadiri pelanggan
• 𝐷_𝑚 lokasi acara reservasi terjadi pada waktu hari 𝑚
• 𝐻_𝑒 yaitu jam sibuk yang mempengaruhi tarif parkir pada waktu acara
• Lokasi acara

Gambar 2. Algoritma sistem parkir

Gambar 2 merupakan diagram alir dari alogartima sistem reservasi. Bagian 1 merupakan proses reservasi tempat parkir pengemudi. Dimulai dengan permintaan pengemudi dan diakhiri dengan pencarian ketersediaan tempat parkir. Pada bagian 2, pengontrol sistem memulai kompetisi permainan dan diakhiri dengan konfirmasi reservasi. Akhirnya pada bagian 3 pengontrol sistem mulai mengaktifkan reservasi dan biaya.

Gambar 3. Model node aliran pesan fungsional

Gambar 3 menjelaskan tentang alur kerja pesan sistem parkir yang diusulkan dalam penelitian ini.

Teori Permainan

Tabel 1. Simbol pada teori permainan

Penetapan reservasi dimulai saat pengontrol sistem menerima permintaan untuk memesan tempat parkir. Tujuan permainan ini adalah untuk menemukan dan memutuskan pilihan terbaik untuk memesan tempat parkir. Setiap pengemudi mobil yang mencari tempat parkir harus mengirimkan permintaan dengan mempertimbangkan parameter:

• Seberapa jauh tempat parkir dapat diterima dari lokasi acara
• Berapa yang bersedia dibayar pengemudi per jam

Solusi Model Teori Permainan

Fungsi keputusan sistem dalam memilih tempat parkir terbaik didasarkan pada 2 faktor yaitu tarif dan jarak jalan kaki dari tempat parkir ke lokasi acara. Tempat parkir akan memenangkan tantangan utilitas tempat parkir berdasarkan hubungan rasional antara biaya parkir dan jarak berjalan kaki sehingga tujuan utama dari solusi game ini adalah menghitung nilai setiap tempat parkir 𝑅_𝑚,𝑛. Untuk mengatasinya, perlu untuk mencapai Titik Ekuilibrium Nash (NEP) yang ditentukan oleh 𝑅^∗_𝑚,𝑛 di mana setiap objek tidak memiliki insentif untuk menyimpang secara sepihak dari NEP. Rumus NEP adalah:

Validasi Kinerja

Evaluasi telah dilakukan menggunakan Matlab. Model simulasi dibangun berdasarkan parameter berbeda:

Tabel 2. Parameter simulasi

Lima skenario simulasi digunakan untuk menguji validitas model matematika yang diusulkan dengan mengukur pengaruh parameter yang berbeda secara terpisah. Skenario simulasi mempelajari hasil dari model yang diusulkan dan model ASPIRE. Parameternya adalah pengaruh dari masing-masing durasi parkir, lokasi parkir, dan waktu reservasi tempat parkir.

SKENARIO 1. Pengaruh durasi parkir pada penawaran tempat parkir

Gambar 4. Pengaruh durasi parkir

Setiap penawaran tempat parkir menurun seiring dengan bertambahnya durasi parkir seiring dengan peningkatan pendapatan akibat lamanya parkir. Performa model permainan lebih baik daripada model ASPIRE berdasarkan hasil default dan rata-rata.

SKENARIO 2. Pengaruh lokasi tempat parkir pada penawaran

Gambar 5. Pengaruh lokasi tempat parkir

Dua faktor yang mempengaruhi pilihan tempat parkir terbaik: harga dan kedekatan dengan tujuan pelanggan. Tempat parkir mengurangi penawaran, ini untuk mengkompensasi seberapa jauh lokasi mereka ke tujuan pelanggan. Pengurangan penawaran tempat parkir berbasis eksponensial. Model ASPIRE mencapai kinerja yang sama seperti model permainan karena penggunaan tarif tempat parkir yang sama untuk kedua model.

SKENARIO 3. Pengaruh permintaan reservasi pengemudi awal pada penawaran tempat parkir

Gambar 6. Pengaruh waktu reservasi

Penawaran tempat parkir meningkat karena pelanggan memesan langsung sebelum kedatangannya. Pelanggan mendapatkan keuntungan dari harga layanan yang rendah ketika ia memesannya lebih awal. Kinerja model permainan jauh lebih baik dalam periode reservasi awal dua belas jam hingga dua jam sebelum kedatangan.

SKENARIO 4. Menyimpulkan total biaya yang dibayarkan untuk parkir mobil selama 1, 2 dan 3 jam

Gambar 7. Total biaya parkir

Biaya parkir nyata di Prancis digunakan dalam simulasi ini. Biaya parkir tertinggi diasumsikan untuk tempat parkir 1 (terdekat dengan tujuan pengemudi). Model ASPIRE memperhatikan waktu berjalan pengemudi mobil sehingga tarif parkirnya dianggap rata-rata. Model yang diusulkan mencapai kinerja yang lebih baik tergantung pada penyediaan banyak pilihan tempat parkir mobil dengan tarif biaya yang berbeda agar sesuai dengan pengemudi.

SKENARIO 5. Mempelajari efek dari setiap keputusan model sehubungan dengan jarak berjalan pengemudi

Gambar 8. Jarak jalan pengemudi

Model ASPIRE mendapatkan keputusan terbaik untuk memberikan jarak berjalan kaki pengemudi terendah ke tujuannya. Hasil yang sama dicapai oleh model yang diusulkan dengan memilih tempat parkir 1, tetapi jarak berjalan pengemudi meningkat dengan pilihan tempat parkir lain 2 menjadi 5. Biaya parkir tidak dipertimbangkan sehingga hasil model ASPIRE mungkin tidak sesuai dengan pengemudi. Dengan mempertimbangkan jarak berjalan yang sesuai dari pengemudi dan biayanya, didapatkan keputusan terbaik seperti model yang diusulkan. 

Kesimpulan

Dalam penelitian ini, diusulkan solusi untuk sistem parkir cerdas collaborative-aware berbasis IoT. Teori permainan digunakan untuk memodelkan sistem reservasi dari solusi yang diusulkan yang memberikan kinerja tinggi sesuai dengan hasil simulasi. Penelitian ini berhasil mengusulkan solusi untuk mengatasi masalah parkir dengan menghilangkan jumlah mobil yang beredar di area tertentu untuk menemukan tempat parkir yang sesuai, sehingga menghemat bahan bakar. Hasil simulasi model permainan yang diusulkan dievaluasi melalui skenario yang berbeda. Hasil kinerja model permainan dibandingkan dengan model ASPIRE. Model permainan mencapai kinerja yang lebih baik sepanjang skenario simulasi. Hasil ini membuktikan keefektifan validitas dan kinerja tinggi dari pendekatan ini.