PERANCANGAN SISTEM PERGESERAN TANAH MENGGUNAKAN SENSOR DRAW WIRE BERBASIS MIKROKONTROLER DENGAN INFORMASI SMS GATEWAY

Transkripsi

1 PERANCANGAN SISTEM PERGESERAN TANAH MENGGUNAKAN SENSOR DRAW WIRE BERBASIS MIKROKONTROLER DENGAN INFORMASI SMS GATEWAY Suraya 1, Muhammad Andang Novianta 2 1 Jurusan Teknik Informatika Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta 2 Jurusan Teknik Elektro Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta Kampus ISTA Jl. Kalisahak No. 28 Kompleks Balapan Yogyakarta, * 1 suraya_pandes@yahoo.com, 2 m_andang@akprind.ac.id ABSTRAK Indonesia termasuk daerah rawan bencana tanah longsor dikarenakan banyaknya kawasan perbukitan di wilayah seluruh Indonesia. Pergeseran tanah merupakan salah satu faktor terjadinya tanah longsor. Terjadinya tanah longsor banyak menelan korban baik secara material maupun jiwa, sehingga dibutuhkan suatu sistem peringatan dini (early warning system) untuk dapat menekan dan meminimalisir jatuhnya korban bencana, diharapkan sistem ini dapat memberikan langkah-langkah untuk menghadapi bencana tanah longsor sebelum terjadi. Penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem pergeseran tanah menggunakan sensor draw wire berbasis mikrokontroler dengan informasi sms gateway. Penelitian diujicobakan secara simulasi di laboratorium dengan mengkalibrasi alat penelitian, jika terjadi fluktuasi nilai pergeseran tanah maka alat akan mendeteksinya dan hasilnya dikirimkan melalui SMS gateway. Kesimpulan yang didapat nilai resolusi sensor pada sudut pengujian yang sama akan ditentukan oleh keliling cakram sensor. Pemakaian memori pada alat penelitian dapat dijadikan sebagai data logger yang mencatat data otomatis pada durasi tertentu, data pengukuran yang diperoleh sebelumnya dapat digunakan untuk menggambarkan pola perubahan pergeseran tanah, sehingga dapat diprediksi dan direncanakan pada waktu mendatang dalam rangka optimalisasi penggunaan lahan tempat tinggal masyarakat dan juga mengantisipasi adanya korban dari ancaman bencana tanah longsor, waktu respon rata-rata SMS sekitar 4 detik tergantung kualitas sinyal dan trafic data dari suatu provider oleh pengguna. Kata kunci: draw-wire, pergeseran tanah, sms gateway PENDAHULUAN Indonesia termasuk daerah rawan bencana tanah longsor dikarenakan banyaknya kawasan perbukitan di wilayah seluruh Indonesia. Pergeseran tanah merupakan salah satu faktor terjadinya tanah longsor. Terjadinya tanah longsor banyak menelan korban baik secara material maupun jiwa, hal ini terjadi karena belum ada alat yang dapat mendeteksi akan dan kapan terjadinya longsor atau sering disebut sistem peringatan dini (early warning system). Pada peristiwa tanah longsor ( land slide) terdapat faktor geseran masa tanah dalam skala besar baik diameter maupun ketebalan yang relatif terhadap satu titik tetap (reference point). Nilai geseran yang terjadi dapat dalam orde millimeter hingga puluhan meter. Hasil dari pemantauan sangat tergantung pada perangkat pengindera (sensor). Semakin tinggi tingkat ketelitian ukur dari perangkat sensor maka semakin akurat pula data pemantauan terhadap nilai pergeseran tanah yang telah terjadi. Teknologi jaringan komunikasi sangat memungkinkan perancangan sebuah sistem pemantauan jarak jauh (telemetri) terhadap parameter gejala tanah longsor dengan hasil pemantauan yang didapat pada saat kapanpun dan dimanapun serta oleh siapapun. Dengan menempatkan titik-titik pantau pergeseran tanah, maka akan dapat dipantau adanya pergeseran tanah secara tepat dan cepat. Diharapkan dengan titik-titik stasiun pantau tersebut, perubahan pergeseran tanah dapat dipantau dan dicatat pada 144

2 selang waktu tertentu sehingga masyarakat dapat mengambil langkah-langkah untuk menghadapi bencana tersebut sebelum terjadi dan diharapkan dapat menekan dan meminimalisir jatuhnya korban. Meskipun saat ini sistem pemantauan parameter bencana secara jarak jauh masih dalam tahap awal pengembangan dan para peneliti masih menggali lagi setiap aspek yang berkaitan, sistem pemantauan jarak jauh (telemetri) akan berkembang cukup pesat serta bervariasi untuk segala aspek kehidupan dalam waktu dekat ( Bruninga, 2006). Hal ini didukung dengan semakin banyaknya jaringan komunikasi wireless seperti jaringan GSM di Indonesia dari berbagai macam provider serta tersebarnya BTS ( Base Transmitter Station) yang mendukung komunikasi melalui SMS Gateway. Permasalahan utama pada penelitian ini adalah bagaimana mengubah suatu gerak mekanik ke dalam sistem digital dan mentransfernya menjadi suatu database pada komputer yang digunakan untuk mengetahui jarak geseran tanah pada suatu daerah yang rawan longsor serta bagaimana rancangan sistem pemantauan pengukuran jarak jauh (telemetri) yang terbaik terhadap parameter gejala longsor yaitu geseran tanah yang mampu menjamin kompatibilitas dan interoperabilitas. Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang sistem pergeseran tanah menggunakan sensor draw wire berbasis mikrokontroler serta penyampaian informasinya menggunakan sistem SMS Gateway, sehingga pemantauan parameter gejala tanah longsor dengan mengukur seberapa besar terjadinya pergeseran tanah dapat diketahui secara realtime pada saat kapanpun dan dimanapun serta oleh siapapun. Suryolelono (2002), meneliti pendeteksian gejala-gejala alamiah tanah longsor dari sudut pandang geoteknik. Penelitian yang dilakukan fokus utamanya adalah mempelajari sebab-sebab tentang berkurangnya kuat geser tanah dan bertambahnya tegangan geser tanah sebagai akar masalah terjadinya longsor dari sisi geoteknik. Hasil penelitian yang diperoleh menunjukkan parameter-parameter yang bersifat hidro-geologi yang dapat dijadikan indikator gejala tanah longsor seperti kenaikan kapasitas air dalam tanah, guguran material bawah tanah pada relief sumur dan debit curah hujan yang terserap oleh tanah. KK Geodesi FTSL ITB (2002), bekerjasama dengan DVMBG (Direktorat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi) menerapkan teknik pemantauan pergeseran tanah di daerah Ciloto menggunakan suatu jaringan frekuensi ganda dengan multikoordinat. Dari hasil pengolahan data survei diperoleh informasi mengenai adanya pergerakan tanah di wilayah Ciloto. Besarnya penurunan tanah di wilayah Ciloto selama empat periode rata-rata berkisar antara beberapa centimeter sampai beberapa belas centimeter. Meskipun pergerakannya tidak terlihat besar, namun informasi ini berguna untuk analisis lebih lanjut mengenai karakteristik pergerakan tanah di Ciloto. Zhao Y (2001), melakukan penelitian pada lokasi longsor di Ya an Xiakou Provinsi Sichuan dengan menggunakan jaringan multikoordinat GPS geodetic untuk terus memantau tingkat pergeseran tanah pada lokasi yang pernah terjadi longsor tersebut. Pada penelitian tersebut juga digunakan tambahan instrumen ukur yaitu sistem pantau hidro-geologi yang meliputi tinggi muka air bawah tanah (pluviometer), suhu air, debit curah hujan (ombrometer), pergeseran permukaan tanah (displacement) dan deteksi runtuhan material pada sumur buatan ( deformation). Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemanfaatan GPS jenis geodetic dengan konfigurasi multi koordinat mampu meningkatkan akurasi pengukuran tingkat pergeseran tanah dengan maksimal kesalahan 4 mm RMS dan mampu menggantikan metode pengukuran geodetic konvensional sehingga dapat dicapai baik efisiensi tenaga kerja maupun tingkat keselamatan para pemantau. Sensor draw-wire merupakan sensor yang mengukur pergeseran posisi secara linier menggunakan pendekatan nilai pergeseran yang terjadi dengan nilai resistanasi secara linier. Konsep dasar instalasi sensor draw-wire adalah menentukan dahulu dua titik yang terdiri dari titik referensi dan titik geser relatif. Titik referensi terletak pada lokasi yang diasumsikan stabil (steady), dari titik ini akan ditentukan nilai geseran relatif dari titik pengujian. Dalam menentukan dua titik pemasangan sensor berdasarkan informasi geo-teknik setempat sehingga dapat dipastikan lokasi yang secara faktual telah mendukung terhadap proses pemantauan. Antara sensor dengan titik pantau yang dihubungkan menggunakan kawat baja elastis menempati dua area yang berbeda, yaitu area dengan jenis tanah yang konstan dan area dengan jenis yang labil (berpotensi terjadi ges eran) berdasarkan karakteristik geologi tanah setempat. Sehingga panjang kawat baja yang digunakan tidak ada ketetapan panjangnya (mengikuti kondisi lokasi pemasangan), yang diperhatikan adalah selisih pengukuran jarak antara titik referensi dengan titik pemantauan tidak melebihi batas maksimal pengukuran sensor. Untuk selanjutnya besaran keluaran akan 145

3 diakuisisi oleh pengendali utama untuk diolah lebih lanjut. Pada Gambar 1, menunjukkan instalasi sensor draw-wire pada lokasi. Keterangan: Gambar 1. Instalasi Sensor Draw-wire F = Gaya tarikan geser tanah cenderung menjauhi titik referensi. X1 = Posisi mula-mula titik pantau geseran tanah. X2 = Posisi terakhir titik pantau geseran tanah. S1 = Jarak mula-mula antara titik referensi dengan titik pantau geseran. S2 = Jarak terakhir antara titik referensi dengan titik pantau geseran. S2-S1 = Nilai pergeseran tanah yang terjadi untuk setiap kali pemantauan. SMS gateway dapat dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan, beberapa fitur yang umum dikembangkan dalam aplikasi SMS gateway adalah: Auto-reply, SMS gateway secara otomatis akan membalas SMS yang masuk. Contohnya untuk keperluan permintaan informasi tertentu (misalnya ku rs mata uang, jadwal perjalanan), dimana pengirim mengirimkan SMS dengan format tertentu yang dikenali aplikasi, kemudian aplikasi dapat melakukan auto-replay dengan membalas SMS tersebut, berisi informasi yang dibutuhkan. Pengiriman massal, disebut juga dengan istilah SMS broadcast, bertujuan untuk mengirimkan SMS ke banyak tujuan sekaligus. Misalnya untuk informasi produk terbaru kepada pelanggan. Pengiriman terjadwal, sebuah SMS dapat diatur untuk dikirimkan ke tujuan secara otomatis pada waktu tertentu. Contohnya untuk keperluan mengucapkan selamat ulang tahun. Untuk membuat sebuah SMS gateway perlu mengenal hal-hal yang berhubungan dengan SMS gateway itu sendiri. Salah satu hal yang memegang peranan penting dalam pengiriman SMS adalah SMSC ( Short Message Service Center), yang merupakan jaringan telepon selular yang menangani pengiriman SMS. (Nachwan MA, 2005). METODE PENELITIAN Pada dasarnya perancangan sistem pergeseran tanah menggunakan sensor draw wire berbasis mikrokontroler dengan informasi sms gateway mempunyai konfigurasi penyusun seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Gambar 2. Blok Diagram Pemantau Pergeseran Tanah 146

4 Adapun perancangan alat pergesaran tanah memiliki spesifikasi rancangan adalah sebagai berikut: a) Menggunakan sensor jenis draw wire dengan satuan ukur cm dan rentang jarak pengukurannya adalah 0 mm mm. Sensor terdiri dari dua bagian yaitu sisi tetap ( steady) dan sisi penarik yang terhubung melalui sebuah kabel kawat penghubung, sehingga setiap pergeseran tanah yang terukur akan selalu dideteksi oleh sensor. b) Menggunakan penampil LCD 16x2. c) Menggunakan pengendali berbasis mikrokontroler. d) Menggunakan 3 buah tombol operasi: Up-Down-Enter. e) Kapasitas memori penyimpanan 256 Kbyte. f) Interval penyimpanan data minimal 1 menit dan maksimal 24 jam yang dapat diatur sesuai keinginan, semakin cepat interval waktu yang dipilih maka semakin cepat pula memori penyimpan akan terisi penuh dan sebaliknya. g) Menggunakan piranti RTC ( Real Time Clock) yang akurat dengan catu daya ganda, sehingga informasi waktu akan selalu terjaga. h) Mampu berkomunikasi serial tak sinkron RS-232 dengan baudrate bps dengan format 8n1. i) Menggunakan metode powersave, sehingga akan lebih menghemat daya agar lifetime baterai lebih lama. j) Menggunakan catu daya baterai DC 3 volt jenis AA. k) Modem GSM yang digunakan untuk aplikasi SMS atau Short Message Service pada alat ini adalah modem GSM Wavecom Fastrack. HASIL DAN PEMBAHASAN Realisasi Karya Fungsi dari unit pemantau yaitu mengukur pergeseran tanah di daerah rawan bencana tanah longsor menggunakan sensor jenis draw-wire, kemudian menyimpan nilainya berdasarkan interval waktu tertentu pada memori, penyampaian informasi data pengukuran menggunakan sistem SMS Gateway, sehingga data-data hasil pengukuran dapat dipantau secara realtime pada saat kapanpun dan dimanapun serta oleh siapapun. Gambar 3 adalah realisasi karya rancangan pemodelan sistem. Gambar 3. Sistem Pergeseran Tanah Secara Keseluruhan Pembahasan Hasil Pengujian Sensor (Hasil Simulasi) Untuk menjamin keakuratan pembacaan dari sensor pergeseran tanah maka dilakukan kalibrasi dengan alat ukur konvensional berupa mistar ukur dengan ketelitian 1 mm. Adapun data hasil pengujian nampak pada Tabel

5 Tabel 1. Data Perbandingan Hasil Pengukuran No. Uji Penunjukkan Sensor Penunjukkan Mistar Ukur Error 1 25 cm 24.8 cm 0.2 cm 2 50 cm 50.4 cm -0.4 cm 3 75 cm 75.3 cm -0.3 cm cm 99.6 cm 0.4 cm cm cm 0.3 cm cm cm -0.2 cm cm cm -0.3 cm cm cm 0.5 cm cm cm -0.2 cm cm cm 0.4 cm 3.3 Pengujian Sistem SMS (Short Message Service) Berikut format SMS pada alat pemantau pergeseran tanah yang perlu diketahui: 1) Cek Pergeseran Tanah LEVEL? Sensor Pergeseran Tanah = N _mm Status = Siaga / Waspada / Awas 2) Cek Nomor Tujuan Alarm NOALARM? No. 1 = 08xxx No. 2 = 08xxx No. 3 = 08xxx No. 4 = 08xxx 3) Cek Status Alarm ALARM? SMS Alarm AKTIF! / NON AKTIF! 4) Aktifasi Alarm ALARM ON / OFF 148

6 SMS Alarm AKTIF! / NON AKTIF! 5) Pemberitahuan Terjadi Pergeseran Tanah SMS akan diterima dari modem mengenai status sensor pergeseran tanah Pada Gambar 4, merupakan tampilan status pergeseran tanah, set nomor tujuan alarm dan pengaktifan alarm pada hand phone serta balasan dari wavecom. a) b) c) Gambar 4. a) Tampilan Status Pergeseran Tanah, b) Tampilan Set Nomor Tujuan Alarm, c) Tampilan Pengaktifan Alarm Pada Hand Phone dan Balasan dari Wavecom KESIMPULAN Dalam perancangan dan pembuatan sistem pergeseran tanah menggunakan sensor draw wire berbasis mikrokontroler serta penyampaian informasinya menggunakan sistem SMS Gateway yang sudah dilakukan ini diperoleh beberapa kesimpulan yang dapat digunakan sebagai pertimbangan pengembangannya ke depan, yaitu antara lain: a) Pembuatan alat ukur geseran tanah secara telemetri dapat gunakan untuk mendapatkan data-data hasil pemantauan dari waktu ke waktu terhadap kondisi tanah yang diamati. b) Data hasil pengukuran pergeseran tanah dapat digunakan untuk peringatan dini kepada masyarakat akan kecenderungan terjadinya tanah longsor. 149

7 c) Data-data hasil pengukuran pergeseran tanah yang sudah diperoleh sebelumnya dapat digunakan untuk menggambarkan pola perubahan pergeseran tanah, sehingga bisa dilakukan prediksi dan perencanaan di waktu mendatang dalam rangka optimalisasi penggunaan lahan tempat tinggal masyarakat dan juga mengantisipasi adanya korban dari ancaman bencana tanah longsor. d) Nilai resolusi sensor pada sudut pengujian yang sama akan ditentukan oleh keliling cakram sensor. Semakin besar keliling cakram sensor maka semakin rendah resolusi sensornya dan sebaliknya. e) Dengan disertai pemakaian memori dalam pengoperasiannya dapat dibuat sebuah data logger yang bisa mencatat data otomatis pada durasi tertentu kemudian data-data tersebut bisa diambil secara jarak jauh menggunakan sistem telemetri untuk diolah pada komputer induk. f) Waktu respon rata-rata SMS sekitar 4 detik tergantung kualitas sinyal dan traffic data dari suatu provider yang dipakai oleh pengguna. DAFTAR PUSTAKA Bruninga B. (2006): APRS: Automatic Position Reporting System, Author of APRS, 2006, KK Geodesi FTSL ITB (2002), Pemantauan Pergerakan Tanah (landslide) menggunakan teknologi GPS, Nachwan Mufti A., (2005) Modul EE 4712 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler, Mobilecomm.Labs Suryolelono, KB. 2002, Bencana Alam Tanah Longsor Perspektif Ilmu Geoteknik, Pidato Pengukuhan Jabatan Guru Besar Pada Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Zhao Y. 2001, Mechanical analysis of sliding process of Ya an Xiakou landslide and prediction of its hazard model, Journal of Engineering Geology (in Chinese). 9(2):