PEMANTAUAN TINGGI AIR OTOMATIS UNTUK BENDUNGAN KATULAMPA

Transkripsi

1 PEMANTAUAN TINGGI AIR OTOMATIS UNTUK BENDUNGAN KATULAMPA Wiedjaja A.; Handy M.; Jonathan L.; Budi; Ismet Imran Ahmad; Justin A. Hasiholan Simatupang Computer Engineering Department, Faculty of Engineering, Binus University Jl. K.H. Syahdan No. 9, Palmerah, Jakarta Barat ABSTRACT The purpose of this study is to monitor the water levels at Katulampa dam. This research uses Arduino as the main module with microcontroller ATmega 328, PING ultrasonic sensor as a water height detector, and GSM module for communication media of water height data with short message (SMS) format. The device is run by platform cross Qt Programming compiler, which obtains the data saved to the database MySQL Workbench. The data obtained by experiments such as on a flat surface, calm water surface, rippling water surface and at Katulampa dam are in accordance with the purpose of the study with the precision accuracy by an average of 99.79% with a period of seconds every single cycle. The results of t this system can be used to monitor the water level in the dam Katulampa. Keywords: Arduino, Ultrasonic, GSM, SMS, Qt Programming, MySQL Programming ABSTRAK Tujuan dari penelitian ini ialah memantau ketinggian permukaan air pada bendung Katulampa. Alat penelitian ini menggunakan Arduino sebagai modul utama dengan mikrokontroler ATmega 328, sensor ultrasonik PING sebagai pendeteksi ketinggian air, dan GSM modul untuk media komunikasi data tinggi air dengan format pesan singkat (SMS). Perangkat berjalan dengan platform cross compiler Qt Programming, data yang diperolah disimpan ke database MySql WorkBench. Data yang diperoleh berdasarkan percobaan pada permukaan datar, permukaan air tenang, permukaan air beriak dan percobaan pada bendung katulampa telah sesuai dengan tujuan penelitian dengan akurasi ketepatan rata-rata sebesar 99.79% dengan waktu detik setiap satu siklus. Hasil data penelitian dari sistem ini dapat digunakan untuk memantau ketinggian air pada bendungan Katulampa. Kata kunci: Arduino, Ultrasonic, GSM, SMS, Qt Programming, MySql Programming Pemantauan Tinggi Air... (Wiedjaja A.; dkk) 93

2 PENDAHULUAN Pada kota Jakarta hampir setiap saat bisa terjadi banjir baik hujan maupun tidak pada musim hujan. Hujan yang memiliki curah air yang tinggi akan berpotensi membanjiri kota Jakarta dalam kurun waktu kurang dari 3 jam. Akan tetapi jika Jakarta mengalami banjir di sebagian wilayah meski tidak terjadi hujan, dapat dikatakan itu adalah banjir kiriman dari kota Bogor. Banjir kiriman ini diakibatkan oleh topografi wilayah kota Bogor yang jauh lebih tinggi daripada kota Jakarta. Salah satu faktornya karena bendungan yang ada di bogor yaitu bendungan Katulampa yang tidak mampu menampung debit air sehingga banjir datang tanpa ada pemberitahuan dari pihak yang berwenang. Bendungan ini dibangun pada tahun 1911 pada jaman pendudukan Belanda dengan luas bendung 2414 Ha (Gambar 1). Pada awalnya bendung ini digunakan untuk aliran air irigasi warga di sekitar bogor dan bermuara pada pantai di Jakarta. Sumber-sumber air yang mengalir ke daerah bendung ciliwung katulampa yaitu berasal dari 13 anak sungai kecil yang berhulu dari kawasan puncak bogor antara lain sungai Ciesek, Cijulang, Cibongas, Ciliwung, Cisarua, Cibogo, Cisukabirus, Cijambe, Cisampai, Citamiang, Cimegamendung, Cimandala, Cipassesan. Ke 13 anak sungai ini bermuara dan berkumpul di daerah bendung katulampa. Semua air yang ditampung di bendung katulampa ini dialirkan ke daerah jakarta lewat dua arah, yaitu aliran Katulampa Depok Manggarai serta aliran untuk irigasi melewati Katulampa Kramatjati Cililitan. Untuk aliran katulampa depok manggarai mengunakan 11 pintu air di mana tiga pintu mengunakan daun pintu hidrolik, enam pintu tidak megunakan daun pintu dengan tiap pintu mempunyai beda ketinggian 10 cm, sedangkan dua pintu terakhir digunakan untuk pengurasan bendung di mana salah satunya dipakaikan daun pintu dan pintu yang lainnya tidak dengan lebar aliran sungai bendung 100 meter ini dialirkan ke jakarta. Sementara itu untuk aliran irigasi yang kecil (Gambar 2) dengan alur air Katulampa Kramatjati Cililitan digunakan lima pintu dengan daun pintu berukuran 1 meter dan lebar 1,5 meter. Air dialirkan ke daerah Jakarta melalui sungai yang berukuran lebar 12 meter. Gambar 1 Bendung Ciliwung Katulampa (Pintu Utama) Gambar 2 Bendung Ciliwung Katulampa (Pintu Irigasi Kecil) Semua daun pintu pada bendungan pada awalnya digerakan dengan cara manual yaitu dengan memutar tuas pintu yang berbentuk seperti kemudi kapal. Akan tetapi cara ini tidak efektf karena membutuhkan tenaga yang cukup besar untuk memutarnya. Dengan keadaan ini dinas PSDA (pemeliharaan sungai danau dan pantai) selaku penangung jawab bendungan bekerjasama dengan alumnus ITB yang telah bekerja pada dinas PSDA membuat sebuah alat hidrolik (Gambar 3) untuk menggerakan daun pintu (Gambar 4) tersebut. 94 Jurnal Teknik Komputer Vol. 20 No.2 Agustus 2012:

3 Bendung katulampa dibuat dengan tujuan awal dari bendung katulampa ini sebagai sarana irigasi lahan seluas hektar yang terdapat pada sisi kanan dan kiri bendung. Saluran irigasi dari bendung ini mempunyai kapasitas maksimum sekitar liter per detik. Fungsi lain dari bendung katulampa adalah sebagai sistem informasi dini terhadap bahaya banjir Sungai Ciliwung yang akan memasuki Jakarta. Khususnya untuk informasi banjir kiriman ke Jakarta petugas berpatokan pada ketinggian air pada bendungan, dari data yang di dapat dengan mengamati tinggi air pada bendungan petugas akan melaporkannya ke kantor pusat PSDA dan pintu air Manggarai yang akhirnya akan di publikasikan kepada masyarakat luas agar masyarakat Jakarta dapat lebih waspada dan lebih siap untuk menghadapi banjir yang akan datang. Gambar 3 Mesin Penggerak Hidrolik Gambar 4 Tuas daun pintu Sistem pengambilan data ketinggian air tersebut pada awalnya dilakukan dengan cara manual, di mana seorang petugas bendungan harus berjalan sejauh 150 meter ke tempat pengukuran air dan kembali ke pos pengamatan bendungan kemudian mencatat dan menginformasikan data tersebut ke kantor pusat PSDA dan ke pos pengamatan depok dan pintu air Manggarai mengunakan radio HT dan telepon. Dengan demikian petugas pada pos pengamatan depok dan pintu air manggarai dapat memprediksi berapa lama air dari katulampa akan memasuki dan sampai ke Jakarta. Dengan sistem manual ini petugas tidak dapat bekerja dengan maksimal karena sistem manual ini tidak efektif dan efisien. Jika bendung sedang dalam posisi siaga atau debit air dan ketinggian air cukup tinggi, maka petugas tersebut harus mengirim informasi setiap lima menit sekali yang mengharuskannya untuk berjalan bolak balik antara pos dan bendungan untuk mencatat ketinggian air dalam lima menit sekali, sungguh itu sangat merepotkan dan sangat memakan waktu karena jika jarak 150 meter dari pos ke tempat dan kembali ke pos memerlukan waktu 4 6 menit maka petugas memerlukan waktu 7 8 menit untuk mengirimkan data kepada petugas pusat tentang kondisi bendungan, hal itu sangat tidak efisien dan tidak efektif. Pekerjaan ini dapat menjadi lebih lagi jika dilakukan saat hujan deras karena derasnya hujan akan menghalangi petugas dalam mencatat informasi ketinggian air secara akurat selain itu petugas juga memerlukan waktu yang relatif lebih lama untuk berjalan dari pos dan kembali ke pos. Dengan sistem yang manual seperti ini pemerintah daerah Jawa Barat bekerja sama dengan Telkom Indonesia dan Nokia Siemens Network membuat sistem pengamatan semi otomatis (Gambar 5) menggunakan kamera CCTV yang di tempatkan di depan tempat pengukuran ketingian air dan di kantor pemantau yang mengarah ke bendung katulampa. Pengamatan dari kamera CCTV di teruskan ke LCD pada pos pemantau sehingga petugas bisa lebih mudah untuk mengamati ketingian air. Kamera CCTV di tempatkan pada sensor automatic water level dengan floating ball, di mana sebuah bola di tempatkan ke dalam sebuah paralon yang ditempelkan pada ukuran ketinggian air, jika bola tersebut melewati ketinggian 80 cm maka switch sensor tersebut akan memberikan tanda bahwa ketinggian air berada pada level siaga 4 dengan memberikan peringatan berupa adanya buzzer dan seven segmen yang di tempatkan pada pos pengamatan, selain itu fungsi Pemantauan Tinggi Air... (Wiedjaja A.; dkk) 95

4 tersebut untuk mengingatkan petugas jika tertidur ketika bertugas. Setelah itu data ketinggian air tersebut akan di kirimkan ke kantor pusat, pos pengamatan depok dan pintu air manggarai dengan mengunakan radio HT dan telepon dan juga di publikasikan ke website PSDA yaitu Pada website ini terdapat data ketinggian air dan live streaming kamera CCTV pada bendung katulampa. Provider yang digunakan untuk komunikasi data dan internet yaitu dengan mengunakan provider indosat IM3. Namun sistem seperti ini masih mengalami sejumlah masalah antara lain: (1) sistem perubahan data ketinggian air masih dilakukan manual, di mana seorang petugas harus mengubah data pada website dengan manual, yaitu dengan mengetik ulang data ketinggian air pada bendung katulampa; (2) banyaknya sampah yang berada pada bagian tempat pengukuran mengakibatkan bola yang berada pada pipa paralon sering tersumbat yang mengakibatkan sensor water lever tersebut tidak bekerja dengan baik. sehingga petugas harus membersihkan sampah pada sensor water level dengan cara turun ke air menggunakan pelampung dan tali tambang untuk membersihkan sampah nya. Gambar 5 Sistem Pengukuran Ketinggian Air Bendung Katulampa METODE Perancangan Perangkat Keras Pada sistem ini menggunakan beberapa komponen hardware diantaranya yaitu: sensor ultrasonik yang berfungsi sebagai media pembaca ketinggian air pada bendung, Data ketinggian air pada bendungan akan diproses dibagian arduino minimal board. Data ketinggian air akan dikirimkan lewat format SMS menggunakan modul IcomSat v1.1. SMS yang dikirim akan diteruskan menggunakan operator telkomsel yang tersedia.data SMS yang telah terkirim oleh IComSat akan segera diterima lewat modem wavecom yang telah terlebih dahulu dalam kondisi idle. Oleh operator data berupa SMS akan dibaca terlebih dahulu dan seterusnya akan disimpan dalam tabel ketinggian air bulanan menggunakan unit komputer. Proses ini secara singkat digambarkan pada blok diagram sistem berikut (Gambar 6). Perancangan Piranti Lunak Pada awal proses sistem akan mangaktifkan modem Icomsat V1.1. Setelah modem aktif, sistem akan melakukan sampling permukaan air dengan sensor PING sebanyak lima kali dengan delay 2500ms per setiap sampling. Kelima sampling data tersebut kemudian akan dirata-rata untuk 96 Jurnal Teknik Komputer Vol. 20 No.2 Agustus 2012:

5 menghitung ketinggian air. Setelah diketahui data ketinggian air, sistem akan mengecek power pada modul Icomsat v1.1. Jika belum aktif, akan diaktifkan terlebih dahulu. Jika telah aktif, sistem akan melakukan registrasi jaringan GSM pada modul Icomsat v1.1. Jika tidak teregistrasi, sistem akan mengecek ulang power pada modul Icomsat v1.1 Jika sudah teregistrasi, sistem akan mengirimkan SMS yang berisi data tetinggian air. Setelah SMS dikirim sistem akan menonaktifkan power modul Icomsat dan melakukan delay sistem sesuai kondisi ketinggian air yang di dapat. SMS akan diterima oleh modem Wavecom yang terdapat pada komputer. Proses ini secara singkat digambarkan sebagai berikut (Gambar 7). Gambar 6 Blok diagram sistem Gambar 7 Diagram alir sistem Pemantauan Tinggi Air... (Wiedjaja A.; dkk) 97

6 HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian sensor ultrasonic di lakukan pada dalam tiga jenis material, yaitu medium bidang bidang padat datar, medium air tenang, dan medium air beriak. Berikut merupakan tabel data pengukuran pada benda padat (Gambar 8). (A) (B) Gambar 8 Grafik Pengukuran Jarak: Grafik (A) untuk mengukur jarak maksimum, Grafik (B) untuk mengukur jarak minimum Berikut ini merupakan data tentang pengukuran pada air tenang (Gambar 9). (A) (B) Gambar 9 Grafik Pengukuran Jarak: Grafik (A) uji coba sensor pada air tenang dengan jarak ukur 254cm, Grafik (B) uji coba sensor pada air tenang dengan jarak ukur cm Berikut ini merupakan grafik pengujian sensor pada air beriak (Gambar 10). 98 Jurnal Teknik Komputer Vol. 20 No.2 Agustus 2012:

7 (A) (B) (C) Gambar 10 Grafik Pengukuran Jarak: Grafik (A) uji coba sensor pada air beriak dengan jarak 199cm, Grafik (B) uji coba sensor pada air beriak dengan jarak 74cm, Grafik (C) uji coba sensor pada air beriak dengan jarak 244cm 11). Berikut merupakan Grafik dari pengujian pada Bendungan Katulampa pintu kecil (Gambar Gambar 11 Grafik Uji Coba Sensor pada Bendung Katulampa (Pintu Kecil) dengan jarak 133 cm Pengujian Sistem Secara Keseluruhan Percobaan ini merupakan kelanjutan dari percobaan pada bendung katulampa pintu kecil. Data yang didapat dari percobaan ini merupakan waktu yang dibutuhkan oleh sistem untuk Pemantauan Tinggi Air... (Wiedjaja A.; dkk) 99

8 melakukan satu kali sisklus, dengan memperhitungkan jumlah lima kali waktu sampling kemudian dijumlahkan dengan waktu untuk mengaktifkan modul Icomsat, waktu untuk meregistrasi jaringan SMS. Tabel 1 di bawah ini merupakan tabel delay setelah sistem melakukan 1 kali siklus, lama delay di tentukan berdasarkan status siaga yang terdapat pada bendung katulampa. Tabel 1 Karakteristik Siaga Katulampa Tabel Delay Sistem Pemantauan Ketinggian Air Bendung Katulampa Status Jarak ketinggian air Lama delay Siaga 1 > 200 cm 450 detik Siaga cm cm 900 detik Siaga 3 80 cm cm 1800 detik Siaga 4 < 80 cm 3600 detik Evaluasi Evaluasi Hasil Pengujian Sensor Hasil yang diperoleh dari pengujian pada medium permukaan padat yaitu jarak terjauh dapat diukur sensor sebesar 371,69 cm dan jarak terdekat dapat diukur sensor sebesar 1.98 cm. Data tersebut telah memenuhi syarat pengukuran pada bendungan Katulampa yang berkisar 0 cm 358 cm jika di ukur mengunakan sistem, dan 0 cm 250 cm jika dilakukan tanpa sistem. Hasil yang diperoleh pada air tenang dengan jarak 254 cm dan cm di atas permukaan air menunjukan bahwa sensor memiliki ttingkat ketepatan 99.87% untuk ketinggian 254 cm dan 99.94% untuk ketinggian cm. Hasil yang diperoleh dari pada air beriak dengan jarak 199 cm, 74 cm, dan 244 cm di atas permukaan air menujukan sensor memiliki sensitifitas dengan Persentase ketepatan 99.5% untuk ketinggian 199 cm, 99,59% untuk ketinggian 74 cm, dan 99,71% untuk ketinggian 244 cm. Evaluasi Hasil Pengujian Sistem pada Bendung Katulampa Pengujian dilakukan yaitu pada bendung Katulampa pintu besar dan bendung Katulampa pintu kecil. Hasil yang pada pengujian tidak sesuai dengan tujuan perancangan sistem, karena kondisi air pada bendungan Katulampa berada di bawah titik 0 cm pengukuran sehingga untuk pengujian pada bendungan Katulampa pintu besar sistem tidak bekerja dengan baik. Hasil dari pengujian sistem pada bendung Katulampa pintu kecil diperoleh Data rata-rata ketinggian berkisar pada ketinggian 3.47 cm dari dasar bendung Katulampa pintu kecil dengan jarak ukur 113 cm dari permukaan air ke tempat diletakan sistem. Sistem dapat bekerja dengan baik dengan tingkat ketepatan hingga 99.86%. Evaluasi Sistem Secara Keseluruhan Evaluasi sistem secara keseluruhan di fokuskan untuk mendapatkan waktu yang dibutuhkan sistem dalam melakukan 1 kali siklus. Hasil yang di dapat dari pengukuran sistem secara keseluruhan dalam 1 kali siklus dengan delay setiap pengambilan data 2.5 detik adalah detik detik, dengan rata-rata waktu detik setiap 1 kali siklus. Perbedaan selisih waktu di sebabkan oleh waktu yang dibutuhkan sub sistem dalam melakukan peran masing-masing. Sub sistem tersebut antara lain: (1) waktu untuk mengaktifkan modul Icomsat dengan rata-rata 8.67 detik; (2) waktu untuk melakukan registrasi jaringan dengan rata-rata 1.95 detik; (3) waktu untuk mengirim SMS dengan rata-rata 5.8 detik. 100 Jurnal Teknik Komputer Vol. 20 No.2 Agustus 2012:

9 SIMPULAN Simpulan dari percobaan yang telah dilakukan adalah sistem dapat membantu proses pemantauan ketinggian air pada bendungan katulampa. Implementasi pada bendungan Katulampa khususnya untuk pintu kecil berjalan dengan baik dengan persentase ketepatan 99.86% dalam waktu detik setiap 1 siklus sistem. Selain itu, sensor yang digunakan juga bekerja dengan baik yaitu dapat mendeteksi ketinggian jarak dengan jarak minimal 2.0 cm hingga jarak maksimal cm, Pengukuran jarak dapat dilakukan dengan baik pada medium padat, medium air yang tenang, dan medium air beriak dengan tingkat ketepatan akurasi dan sensitifitas data persentase rata-rata hingga 99.79% Sistem ini diharapkan dapat membantu pamantauan ketinggian air air pada bendung katulampa pada khususnya dan beberapa tempat lain yang membutuhkan sistem untuk mengukuran ketinggian air. Untuk perancangan selanjutnya disarankan untuk mengunakan sensor yang memiliki jarak jangkau lebih jauh dan memiliki sumber daya alternative seperti panel surya dan UPS. DAFTAR PUSTAKA Gunawan, Budi. (2010). Teknologi Sensor Kimia. Diakses dari Hani, Slamet. (2010). Sensor Ultrasonik SRF05 Sebagai Memantau Kecepatan Kendaraan Bermotor. Jurnal Teknologi, 3 (2). Iqbal, Mohamad. (2011) Membuat Aplikasi Mobile dengan Qt. Diakses dari Nahason, B., Elvin, L., Joko. (2010). Perancangan Media Penyampaian Informasi Otomatis dengan LEDMatrix Berbasis Arduino. Noviandy, Hendrali, Thio Fitsgerald Sistem Pemantau Daya Sel Surya Berbasis Web dengan Teknologi GSM. Jakarta. Poltak, L., Dede, S. (2011). Vehicle Blind Spot Detection System Berbasiskan ATmega 168. Diakses dari Sigit, P., Rafael, K. (2010). Pengukur Tekanan Darah Digital Dengan Database. Skripsi tidak diterbitkan. Universitas Bina Nusantara, Jakarta. Triesnawati, Hesti. (2006). AWLR (Automatic Water Level Recording) Basis Kalkulator Printing. Skripsi tidak diterbitkan. IPB, Bogor. Pemantauan Tinggi Air... (Wiedjaja A.; dkk) 101