Cabaran Teknologi LoRa Dalam Menyokong Revolusi Perindustrian 4.0

Oleh: Encik Hamdan Abu

LoRa adalah singkatan Long Range, merupakan teknologi komunikasi tanpa wayar yang menggunakan jalur frekuensi ultra tinggi (UHF) dalam julat 916.00 Mhz hingga 924.000 MHz serta 433.000 MHz. Secara umum LoRa digunakan untuk menghantar data jarak jauh dengan menggunakan kuasa pancaran rendah kira-kira 100 mW dan rangkaian internet Generasi ke-5 (5G). LoRa telah menjadi semakin popular di seluruh dunia, termasuk di Malaysia disebabkan kemampuannya menyokong sistem peranti berhubung atau internet of things (IoT) dengan cara mudah dan kos yang murah.

Teknologi LoRa bermula pada tahun 2009, apabila dua orang saintis di Perancis , Nicolas Sornin dan Olivier Seller berusaha membangunkan teknologi modulasi kuasa rendah jarak jauh. Walaupun menghadapi rintangan, kedua-dua saintis itu terus mendedikasikan usahanya sehingga tahun 2010 dan pada 2015 menubuhkan syarikat AS Semtech untuk mempromosikan teknologi ciptaannya.

Pada tahun 2015 juga, pemain industri telah mempromosikan LoRa serta menyeragamkan penggunaan protokol rangkaian kawasan luas jarak jauh (LoRaWAN) yang diperakui oleh Kesatuan Telekomunikasi Antarabangsa (ITU). Sejak itu, LoRaWAN telah digunakan dalam pelbagai aplikasi pintar serta menyokong IoT dalam revolusi perindustrian 4.0 (IR4.0)

Cabaran Pengunaan LoRa di Malaysia

Malaysia, sebagai sebuah negara yang giat membangunkan infrastruktur digital, melihat teknologi LoRa sebagai komponen penting dalam merealisasikan aspirasi menjadi negara pintar.

Sejak 2015, pelbagai sektor di Malaysia telah mula memanfaatkan LoRA sama ada sebagai usaha memenuhi keperluan IR4.0 atau untuk meningkatkan keberkesanan operasi, pentadbiran atau untuk menjimatkan kos utiliti organisasi mereka.

Secara umumnya, teknologi LoRA telah mula digunakan dalam banyak sektor seperti industri perkilangan, pertanian, perniagaan, perbankan, perkapalan dan maritim serta juga dalam perkhidmatan awam kerajaan. Antara organisasi atau perkhidmatan yang telah memulakan teknologi LoRa antaranya ialah:

Pengurusan Utiliti: Syarikat utiliti menggunakan LoRa untuk pemantauan seperti meter air dan meter elektrik secara jarak jauh. Teknologi ini memudahkan pengurusan data dan pengurangan penggunaan tenaga kerja.

Sebagai contoh, Tenaga Nasional Malaysia (TNB) telah mula memasang kira-kira 1.5 juta meter pintar elektrik secara perintis di premis pengguna di Melaka dan Putrajaya sejak 2014 hingga 2016. Malah, sehingga 2023, selain Melaka dan Putrajaya TNB telah memasang sebanyak 3.5 juta unit meter pintar di Kuala Lumpur, Selangor, Kedah, Johor dan Pulau Pinang.

TNB melalui Perbadanan Putrajaya juga telah membangunkan infrastruktur LoRa untuk lampu jalan pintar di Presint 15 pada 2021 dengan kerjasama sebuah syarikat swasta untuk menguruskan penggunaan tenaga secara cekap serta mengurangkan kos operasi. Sistem lampu jalan pintar itu memanfaatkan teknologi rangkaian kawasan luas berkuasa rendah (Low-Powered Wide Area Network) membolehkan pihak berkuasa tempatan (PBT) mengawal selia penggunaan elektrik pada jarak antara dua hingga lima kilometer. Menerusi kaedah itu, pihak berkuasa tempatan bukan sahaja boleh mengawal sistem lampu jalanan secara tanpa wayar, tetapi juga mempercepatkan proses baik pulih lampu-lampu yang gagal berfungsi seperti disebabkan mentol terbakar atau gangguan litar.

Pengurusan Pertanian Lestari: Dalam pengurusan pertanian lestari, sensor LoRa dipasang di ladang-ladang yang berskala besar untuk memantau sistem pengairan, kelembapan tanah, suhu dan keadaan cuaca.

Data-data itu ini dihantar ke platform IoT melalui rangkaian LoRaWAN untuk dianalisis dan seterusnya membuat arahan untuk membuka atau menutup, seterusnya mengawal aliran air ke kawasan pengairan.Ini membolehkan pengairan yang tepat dan cekap, mengurangkan sisa air dan mengoptimumkan kesihatan tumbuhan.

Teknologi LoRa digunakan dalam pengurusan tanaman untuk mengawal rumah kaca, serangan musuh tanaman seperti haiwan dan serangga perosak serta mengawal sistem irigasi dan penggunaan air. Data-data yang di kumpul dari lapangan dihantar ke sistem pelayan menggunakan gelombang radio LoRa.

Sehingga Jun 2023 terdapat kira-kira 30 ladang telah menggunakan teknologi LoRa-powered Farm untuk pengurusan ladang secara IoT. Di ladang, sistem LoRa yang direka oleh Sustainable Hrvest, sensor dan penderia jarak jauh dapat digunakan sehingga empat tahun tanpa perlu penyelenggaraan atau penukaran alat ganti.

Pengurusan Haiwan Ternakan: Sejak dahulu, penternak ruminan berhadapan kesukaran mengesan haiwan ternakan seperti lembu yang hilang dari kawasan padang ragut menyebabkan kerugian yang besar kepada penternak. Berdasarkan data masa nyata yang direkodkan oleh LoRa, haiwan ternakan yang dipasangkan penderia global positioning system (GPS) boleh menjejak kedudukan semasa haiwan-haiwan berkenaan sekali gus membantu mengurangkan impak hilang atau haiwan ternakan dicuri.

Sensor LoRa akan menghantar maklumat koordinat GPS ke Gerbang LoRa di mana koordinat yang diterima akan direkodkan dalam pelayan Favoriot secara berkala. Berdasarkan data yang diterima ia akan memberi koordinat semasa haiwan.

Pengairan Pintar: Dalam sistem pengairan berteknologi LoRa, pelbagai sensor dan penggerak injap digunakan di ladang untuk memantau dan mengawal operasi pengairan secara masa nyata. Penderia ini mengumpul data seperti kelembapan tanah, suhu, kelembapan udara dan hujan. Data ini kemudiannya dihantar ke sistem kawalan pusat menggunakan LoRaWAN.

Selain itu, LoRa juga digunakan dalam pemantauan alam sekitar, keselamatan komuniti serta pengangkutan dan logistik. LoRa dalam sektor alam sekitar digunakan untuk mengesan kualiti udara, paras air sungai dan tahap pencemaran di kawasan tertentu.

Pemantauan Kualiti Air dan Udara: LoRa juga boleh digunakan untuk memantau kualiti air dan udara. Penderia pengesan disambungkan ke LoRaWAN untuk mengukur parameter air atau pencemaran udara terutama di kawasan perindustrian atau kawasan kuari.

LoRa Dalam Sektor Ekonomi dan Perbankan: Dalam sektor perniagaan, ekonomi dan perbankan, teknologi LoRa juga menawarkan pelbagai aplikasi untuk meningkatkan keberkesanan operasi dan pengalaman pelanggan. Dalam sektor ini, LoRa digunakan antaranya untuk:

Perkhidmatan Pelanggan: Sensor LoRa boleh digunakan untuk menyediakan perkhidmatan perbankan yang lebih mesra pelanggan, seperti pengurusan barisan pintar dan sistem navigasi dalam bank besar.
Pemantauan Inventori: Dalam perniagaan runcit, sensor LoRa boleh digunakan untuk memantau tahap stok secara masa nyata, membantu peruncit mengelakkan kekurangan atau lebihan stok.
Pengesanan Penipuan: Dalam sektor perbankan, teknologi LoRa boleh digunakan untuk mengesan aktiviti luar biasa pada mesin ATM atau terminal pembayaran, memberikan amaran awal kepada pihak bank.

Kesejahteraan dan Keselamatan Komuniti: Bagi memastikan keselamatan awam atau sesuatu komuniti, LoRa boleh digunakan dalam sistem pengawasan berterusan. Dalam sesebuah bandar pintar, LoRa digunakan untuk memantau keselamatan awam khususnya di kawasan sensitif dan di lokasi tumpuan ramai selain pemantauan lalu lintas atau pengurusan trafik.

Misalnya di Bukit Ketaya, Pahang sebagai contoh, projek Hybrid LoRa Network for Underserved Community Internet (LUCI) sedang diuji oleh Information Society Innovation Fund, Asia (ISIF) bersama Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) untuk memantau maklumat persekitaran di kawasan tersebut yang dihuni oleh kira-kira 500 orang Asli berhampiran Tasik Chini.

Jika teknologi LoRa tersebut berjaya dibangunkan, masyarakat Orang Asli di Tasik Chini yang merupakan komuniti terpencil akan mempunyai akses kepada kandungan digital melalui sistem pemesejan di samping amaran paras air untuk memberi maklumat awal bencana banjir dan kemarau. Projek tersebut menggabungkan kepakaran daripada UKM dan The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP Itali) melalui Pusat Penyelidikan Tasik Chini (PPTC), UKM dalam mewujudkan komunikasi tanpa wayar kepada masyarakat orang asli di Tasik Chini.

Penggunaan LoRa dalam Industri Perubatan dan Kesihatan

LoRa juga memainkan peranan penting dalam sektor perubatan, hospital, dan kesihatan. Teknologi ini digunakan untuk meningkatkan keberkesanan perkhidmatan dan memastikan pemantauan yang lebih baik. Teknologi LoRA dalam industri kesihatan antara lain merangkumi:

Pengurusan Tenaga dan Utiliti: Di dalam hospital, terutama yang bersaiz besar, LoRa membantu memantau penggunaan tenaga seperti pencahayaan dan penghawa dingin untuk mengurangkan kos operasi.
Pemantauan Pesakit Jarak Jauh: Sensor LoRa digunakan untuk memantau keadaan kesihatan pesakit seperti kadar jantung, tekanan darah, dan tahap glukosa secara jarak jauh. Data ini dihantar kepada doktor atau penjaga dalam masa nyata untuk intervensi segera.
Pengurusan Aset Perubatan: LoRa membantu hospital menjejaki lokasi peralatan perubatan seperti kerusi roda, mesin sinar-X, dan peralatan kecemasan, yang meningkatkan kecekapan operasi.
Pemantauan Alam Sekitar Hospital: Teknologi LoRa digunakan untuk mengawasi keadaan persekitaran di hospital, seperti tahap kebersihan udara, suhu, dan kelembapan, bagi memastikan keselesaan dan keselamatan pesakit.
Sistem Amaran Kecemasan: Sistem berasaskan LoRa dapat memberikan amaran kecemasan kepada kakitangan hospital sekiranya berlaku situasi kritikal seperti kebakaran atau kegagalan sistem.
Pengurusan Data Penyakit Berjangkit: Dalam usaha mengawal penularan penyakit, LoRa boleh digunakan untuk mengesan pergerakan pesakit yang dijangkiti serta mengawasi zon kuarantin.

Penggunaan LoRa dalam Pendidikan

Dalam sektor pendidikan, LoRa memberikan inovasi dan kreativiti kepada pendidik untuk merangsang sesi pembelajaran lebih berkesan kepada pelajar. Malah, LoRa membantu guru dan pentadbir menguruskan institusi pendidikan secara IoT dengan lebih cemerlang. Antara bidang yang dikenal pasti boleh dilaksanakan ialah:

Pemantauan Keselamatan Sekolah: LoRa boleh digunakan untuk memasang sensor keselamatan di kawasan sekolah bagi memantau akses masuk dan keluar, serta memberi amaran awal terhadap situasi berisiko.
Pengurusan Tenaga dan Sumber: Sensor LoRa membantu institusi pendidikan menyelaras penggunaan tenaga, seperti pencahayaan dan penghawa dingin, untuk menjimatkan kos dan meningkatkan keberkesanan pengurusan sumber.
Alat Bantuan Pengajaran: LoRa menyokong alat pengajaran interaktif yang berasaskan IoT, seperti papan putih pintar dan peranti pemantauan kehadiran pelajar secara automatik.
Pembelajaran Jarak Jauh: Dalam kawasan pedalaman, LoRa dapat digunakan untuk menyediakan sambungan internet asas kepada pelajar melalui titik akses IoT, membantu mereka mendapatkan bahan pembelajaran dalam talian.
Pemantauan Persekitaran: Institusi pendidikan boleh menggunakan LoRa untuk memantau kualiti udara, suhu dan kelembapan di bilik darjah dan makmal, memastikan suasana pembelajaran yang kondusif.

Mengulas mengenai penggunaan LoRa, pemimpin Pengakap Daerah Batu Pahat, Johor, Encik Mohd Izzat Tasnim bin Zainuddin berkata, “LoRa banyak digunakan sebagai alternatif kepada kaedah konvensional yang menggunakan radio dua hala bagi mengendalikan operasi automatic packet radio system (APRS) secara masa nyata.

LoRa APRS ialah aplikasi untuk mengesan sesuatu koordinat yang boleh dipasang di dalam pelbagai jenis kenderaan atau dibawa oleh seseorang pengguna. Alat ini juga amat baik digunakan oleh mereka yang suka hiking atau mendaki gunung dan lain-lain disebabkan kemampuannya memberi koordinat sesuatu lokasi dengan tepat.

Mohd Izzat yang juga penggiat radio amatur menambah, “sekarang saya lebih gunakannya (LoRa) ketika memandu jauh. Tujuannya jika berlaku kecemasan atau kemalangan atau kereta rosak, kawan-kawan yang berdekatan mudah mengesan lokasi saya.”