RANCANG BANGUN PERANGKAT PENDETEKSI BANJIR PADA SUNGAI DENGAN METODE FUZZY MENGGUNAKAN JARINGAN SENSOR NIRKABEL

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN PERANGKAT PENDETEKSI BANJIR PADA SUNGAI DENGAN METODE FUZZY MENGGUNAKAN JARINGAN SENSOR NIRKABEL Ifnu Fajar Pratomo ) Adi Priyanto ) ) Program Studi S Sistem Komputer, STIKOM Surabaya, fajar.roberto@yahoo.com ) Program Studi S Sistem Komputer, STIKOM Surabaya, adiontabppy@yahoo.com Abstract : Flooding is a problem that often occurs during the rainy season. Essentially, watergate at the great river is one of the main instrument for overcoming it. But because at this time watergate is still using system that runs manually and operated based on an estimated systems, flood prevention still cannot be performed optimally. Therefore, the authors try to solve this problem by creating a tool that can determine the optimal configuration of the door so that flood water can be prevented. This instrument monitors real-time water level and initial watergate opened height, and then calculate flow rates and process them by using fuzzy method by using combination of microcontroller and personal computer. This instrument generally use ultra sonic sensor SRF-0 to detect the water level, then convert the existing digital data into analog form using TCM0 IC for sending it via radio waves of Handy Talkie. Transmitted data will be captured by the main processor system, then processed using fuzzy method and eventually give the output to the user in the form of optimal opened height of watergates. Keyword : fuzzy, SRF0, ICTCM0,early warning system, microcontroller, ATMega /8 Banjir mungkin sudah terlalu akrab di telinga kita saat di musim penghujan maupun di daerah yang rawan oleh banjir. Di mana banjir menjadi sebuah masalah yang hampirt tak kunjung terselesaikan di negeri ini dikarenakan tata kelola sungai yang kurang baik yang mengakibatkan banjir tidak bisa dikendalikan lagi. Banyak cara yang sudah dilakukan untuk mengatasi permasalahan banjir mulai dari monitoring hingga pembangunan pembangunan infrastruktur semacam halnya bendungan pintu air yang dimaksudkan untuk mengatur lalu lintas air yang lewat di sungai tersebut sehinga saat ada kelebihan air dan daya tampung sungai sudah tidak mencukupi maka dapat dialihkan sesegera mungkin ke aliran sungai yang lain. Selama ini kontrol dan monitoring sungai di negara kita masih menggunakan cara manual sehingga penanggulangan banjir karena luapan air sungai sangat lambat yang akhirnya mengakibatkan bencana banjir sulit terhindarkan lagi. Dengan kemajuan teknologi kita seharusnya dapat memanfaatkannya untuk mengurangi bencana alam seperti banjir lebih dini, di sini saya memanfaat kan sensor ultrasonic sebagai pengukur elevasi sungai (ketinggian air sungai dari dasar sampai permukaan sungai) di bagaian hulu dan hilir. Di sini kita membuat sebuah alat penditeksi banjir dengan cara mengetahui perubahan elevasi sungai di bagian hilir dan hulu dan untuk pengiriman datanya supaya fleksibel dan lebih efesien kita menggunakan media transfer data dengan komunikasi nirkabel (tanpa kabel) dengan menggunakan teknologi radio frekwensi. Jadi pada satu alat penditeksi elevasi sungai terdapat satu sensor ultrasonic, modul minimum system ATmega sebagai pengondisi sinyal sensor, dan HT (handy talkie) sebagai media transfer data dengan komponen pendukungnya IC modem TCM0.hasil dari proses dikirimkan dimodul receiver (alat penerima data),dimana alat ini melakukan proses switching data yang masuk ke komputer proses ini dilakukan karena ada dua masukan data yang akan masuk yaitu data dari hulusungai dan hilir sungai. Setelah data masuk ke komputer maka

2 data akan diolah oleh program, dimana di sini kita menggunakan program dhelpi untuk memonitoringnya.di program Visual basic itulah kita melakukan penerapan metode fuzzynya untuk menganalisa perubahan-perubahan ketinggian elevasi sungai dan debit air sehingga dapat menditeksi banjir lebih dini. Transmitter hilir Sensor Utrasonik Mikrokontroler Transmitter hulu Sensor Utrasonik Mikrokontroler IC TCM IC TCM METODE Dalam sistem ini microcontroller berfungsi untuk mengambil data dari sensor ultrasonic dan kemudian mengerimkan data tersebaut ke IC TCM0 secara serial untuk dikonversi menjadi sinyal analog agar data dapat dikirimkan menggunakan media walkie talkie yang menggunakan frekuesi FM. Dan kemudian data diterima lagi dengan walkie talkie dan data yang berupa sinyal analog tersebut dikonversi lagi menjadi sinyal digital oleh ICTCM 0 pada sisi penerima dan diteruskan ke komputer melalu IC RS secara serial. Setelah data sampai pada komputer maka data tersebuat akan disimpan pada data base dan kemudian dimasukkan proses utama untuk mendapatkan hasil yang diinginkan Walkie talkie Walkie talkie IC TCM MAX Komputer Walkie talkie Mikrokontroler Keseluruhan sistem pada penelitian ini sesuai dengan blok diagram pada Gambar. Reciever Gambar Blok diagram keseluruhan sistem Perancangan Modul Di sini modul dibuat untuk mendapatkan data jarak dari sensor ultrasonik dan kemudian data tersebut dapat dikirimkan secara nirkabel dan Modul Reciever berfungsi untuk penerimaan data yang dikirim dari modul transmitter dengan media pengiriman nirkabel tersebut untuk modul transmitter dilihat pada Gambar. Dan modul receiver sebagai penerima data dapat dilihat pada Gambar.

3 C L C LED LED LED LED R MOSI 0k MISO SCK RST RST SW C TXD R reset 0uF/v C 00 0 pf Y.0 Mhz 0 pf R C 0k J 0uH 0.uF U PB.0/T0/XCK PB./T PB./INT/AIN0 PB./OC0/AIN PB./SS PB./MOSI 8 PB./MISO PB./SCK RESET PD.0/RXD PD./TXD PD./INT0 8 PD./INT PD./OCB 0 PD./OCA PD./ICP PD./OC XTAL XTAL ATMega 0 GND AGND 0 AVCC VCC 00u AREF 0 PA.0/ADC0 PA./ADC 8 PA./ADC PA./ADC PA./ADC PA./ADC PA./ADC PA./ADC PC./TOSC 8 PC./TOSC PC. PC. PC. PC. PC./SDA PC.0/SCL PA0 PA PA PA PA PA PA mode/on-of mode + mode - J IC SW SW SW SCK MOSI RST MISO R 0 LED D LED mode R 0 LED D LED T R 0 LED D LED T R 0 LED mode D LED T mode - mode + CON Gambar. Rangkaian Minimum Sistem Gambar. Modul Trasmitter Sensor SRF-0 SRF0 adalah modul sensor jarak yang memiliki mode komunikasi yaitu mode serial UART dan mode serial IC. bagaimana prinsip kerja SRF0 secara detail sebagai berikut pada Gambar. Mode Serial IC Gambar. Modul Receiver Perancangan Perangkat Keras Perangkat keras untuk sistem Transmitter dan Reciver ini terdiri dari mikrokontroler ATMega(Transmitter), ATMega8(Reciever),SRF0,TCM0, Serial port, Walkie Talkie, Komputer, Power supply. Masing-masing memiliki fungsi sendiri yang terkoordinasi. Mikrokontroler ATMega 8/ Dalam perancangan ini, mikrokontroler berfungsi sebagai pembaca data sensor ultrasonik dan mengelurakan data tersebut secara serial. Untuk mengaktifkan / menjalankan mikrokontroler ini diperlukan rangkaian minimum sistem yang terdiri dari rangkaian reset, rangkaian oscilator, rangkaian power supply, dan rangkaian sistem mikrokontroler. Rangkaian minimum sistem dapat dilihat pada Gambar. Gambar Sensor Ultrasonic mode IC. SDA, pin ini sebagai jalur data yang bersifat bi-directional atau dua arah yang digunakan untuk mengirimkan dan menerima data.. SCL, pin ini sebagai jalur clock yang digunakan untuk menghasilkan detak sinyal sinkronisasi. IC TCM 0 Modem singkatan dari MOdulator- DEModulator adalah alat yang digunakan untuk melakukan modulasi dari sinyal digital ke analog, kemudian dikembalikan lagi dari sinyal analog ke digital. Alat ini dibutuhkan

4 8 8 karena komputer adalah peralatan digital (hanya mengenal 0 dan misalnya dalam bentuk tegangan 0-olt). Sedang peralatan radio adalah peralatan analog yang hanya mengenal frekuensi suara saja. IC modem ini berfungsi sebagai demodulasi FSK. Modulasi dilakukan dengan metode serial antara mikrokontroler dengan IC modem yang bekerja dalam dua baudrate 00 bps dan 00 bps, akan tetapi dalam perancangan ini baudrate yang digunakan adalah 00 bps Untu penggunaan modulasi dan demodulasi rangkaian berbeda dalam penyambungan pin-pin nya untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar dan Gambar. C dua arah, berbicara dan mendengar lawan bicara secara bergantian. Walkie talkie dapat digunakan dalam jarak 0, Km sampai dengan, Km tanpa menggunakan biaya pulsa seperti menelpon. Walkie talkie merupakan transceiver, yang dikarenakan ia memiliki two way radio tersebut, alat ini memiliki radio transmitter dan sinyal penerima komunikasi radio speaker TXA MIC Q N0 C 0. uf C 0. uf R 0k R k R TCM0 0k U VCC CLK CDT RXA TRS NC RXD VSS OSC OSC TXD TXR TXR TXA CDL 0 MIC TXD TXA 0k R J CON pf Y. Mhz Gambar Rangkian IC TCM0 Modulasi D DIODE D DIODE speaker J Q N0 CON R 0k R k R 00k TCM0 RXD U VCC CLK CDT RXA TRS NC RXD VSS OSC OSC TXD TXR TXR TXA CDL 0 0k R C pf R 00k C pf Y. Mhz Gambar Rangkian IC TCM0 Demodulasi Walkie Talkie Walkie talkie adalah sebuah alat komunikasi genggam yang dapat mengkomunikasikan dua orang atau lebih dengan menggunakan gelombang radio. Kebanyakan walkie talkie digunakan untuk melakukan kedua fungsinya yaitu berbicara ataupun mendengar. Walkie Talkie dikenal dengan sebutan Two Way Radio ataupun radio dua arah, yang dapat melakukan pembicaraan C pf Gambar 8. Walkie talkie Power Supply Untuk menjalankan hardware dibutuhkan sebuah tegangan dan dalam penelitian ini penulis menbuat rangkaian sendiri berupa regulator tegangan yang dibuat untuk keperluan tiap-tiap komponen.untuk sumber tegangan pada keseluruhan hardware dapat dilihat pada Gambar. J 0V AC +V CT -V F A + C 00uF/V + C 00uF/V T C 0nF C 0nF 8 Trafo A/V V AC CT V AC U IN OUT LM80 GND U GND IN OUT LM - + D DIODE BRIDGE + C 0uF/V + C.uF/V Gambar. Power Suply Pada sumber tegangan di atas terdapat buah pembagi tegangan yaitu :. LM 80 untuk menghasilkan tegangan volt sebagai sumber tegangan microcontroller dan sensor.. LM untuk menghasilkan tegangan volt sebagai sumber tegangan relay. R 0K R R D 0K LED LED +V CT -V J J0 V V

5 Interface RS Interface RS merupakan suatu jembatan dalam metode komunikasi serial. Dalam perancangannya komponen yang digunakan adalah IC HIN dimana komponen pendukungnya lima buah kapasitor dengan nilai uf yang terhubung pada pin C, C, V+, V-. Penggunaan komponen ini dimaksudkan untuk komunikasi serial antara rangkaian demodulasi FSK dengan komputer. HIN ini akan mengubah level tegangan TTL data serial RX dan TX. Rangkaian Interface RS dapat dilihat pada Gambar 0. C 0u/v C8 0u/v U C+ C- C+ C- VCC V+ V- 0u/v C0 0u/v C J RXD TIN ROUT TOUT RIN TX RX 0 TIN ROUT MAX TOUT RIN 8 GND Serial Gambar 0 Rangkian RS Perancangan Perangkat Lunak Selain hardware yang diperlukan pada perancangan dan pembuatan rancang bangun telemetri kualitas udara dengan memanfaatkan media wireless yaitu berupa radio frekuensi sebagai komunikasi data dengan sebuah komputer, juga diperlukan software atau program pada Mikrokontroler dan komputer untuk dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Perancangan perangkat lunak meliputi algoritma dan program baik pada mikrokontroler itu sendiri juga pada komputer. Gambar. Flowchart program secara umum

6 Proses Pada Modul Transmitter Pada proses ini mikrokontroler melakukan pembacaan jarak yang diambil dari sensor ultrasonik dengan metode konikasi IC dan mengoutputkan data secara serial. Flowchart pembacaan suhu dapat dijelaskan pada Gambar sedangkan flowchart Pada Modul receiver dijelaskan pada Gambar. Gambar. Flowchart Modul Reciever Gambar. Flowchart Modul Pembacaan Suhu PENGUJIAN SISTEM Pengujian sistem yang dilakukan penulis merupakan pengujian terhadap perangkat keras dan perangkat lunak dari sistem secara keseluruhan dan komputer yang telah selesai dibuat. Pengujian Power Supply Pengujian ini untuk mengetahui apakah power supply berfungsi dengan baik. Hasil percobaan diatas ditunjukan pada Tabel. Tabel. Output Tegangan Power Supply IC Input Output IC LM80.0 Volt. Volt IC LM8.0 Volt.0olt

7 Dari hasil percobaan diatas bila output tegangan dari IC LM80 = volt dan IC LM8 = volt. Maka dapat dikatakan rangkain power supply berfungsi dengan baik. Pengujian Minimum System Untuk mengetahui apakah minimum system dapat melakukan proses signature dan download program ke microcontroller. Pengujian Modul trasmiter dan SRF-0 Untuk mengetahui apakah Modul Transmitter dan sensor ultrasonic sudah bisa berjalan semestinya yaitu dapat membaca jarak dan mengirimkan data dengan baik secara nirkabel Hasil proses dari percobaan terhadap Modul Tranmitter ditunjukan pada Gambar. Tampilan dari program chip signature pada CodeVisionAVR yang akan digunakan untuk menuliskan program dan melakukan percobaan terhadap minimum system. Hasil program chip signature dapat dilihat pada Gambar. Gambar. Hasil kiriman data dari Modul Transmiter Pengujian Modul Receiver Pengujian ini bertujuan pakah modul receive sudah bisa bekerja dengan baik atau tidak yaitu bisa melakukan Demodulasi dan swicting saluran pada walkie talkie sehingga saluran walkie talkie dapat berubah secara otomatis Gambar. Tampilan Chip Signatture Pada Gambar menunjukan bahwa minimum system telah berhasil men-download program ke microcontroller sehingga program telah berhasil dijalankan. Hasil percobaan dari Modul receiver ditampilkan pada modul komputer. Hasil percobaan ditunjukan pada Gambar. Gambar. Tampilan Download Program Dari hasil percobaan di atas, minimum system dapat terkoneksi dengan baik dengan komputer melalui kabel downloader. Gambar. Hasil Proses Pengukuran Suhu dan Kelembapan.

8 Pengujian Keseluruhan Untuk mengetahui apakah sistem keseluruhan berjalan dengan baik dengan memantau hasil sensor ultrasonik dan pengiriman data secara nirkabel kedua modul transmitter, kemudia menganalisa hasil dari pengolahan program pada komputer apakah sudah sesuai dengan yang dengan rumusanrumusan yang telah dimasukkan dan sesuai dengan rule-rule fuzzy yang telah ditetapkan sebelumnya. Hasil pengujian pengambilan sampel dari masing modul sudah menunjukkan hasil yang sesuai dan pengolahan data pada komputer juga sudah menunjukkan hasil yang baik yaitu sudah sesuai dengan rule-rule fuzzy yang diterapkan pada program semua itu menunjukkan bahwa sistem telah bekerja dengan baik sesuai dengan aturan-aturan pengendalian pintu air dan pengendalian banjir. Simpulan Setelah melakukan penelitian ini, penulis mengambil kesimpulan sebagai berikut: a. Sistem yang telah dibuat mampu memberikan output berupa saran kepada petugas pintu air untuk mengatur tinggi rendahnya bukaan pintu air agar lalu lintas air dapat terkendali dengan baik. b. Perangkat keras dalam pembuatan system yang terdiri dari Minimum System ATMega/8,sensor ultrasonic, IC TCM0, IC MAX dan walkie talkie dapat bekerja dengan baik dalam pembacaan ketinggian da pengiriman datanya secara nirkabel berjalan dengan baik. Dapat dibuktikan dengan data yang dapat diterima oleh koputer melalui serialng seperti dilihat pada Gambar. DAFTAR RUJUKAN Adrianto,H.008.Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMEGA. Bandung: Informatika. Nalwan, P. A. 00. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT8C. Jakarta: PT Elex Media Komputindo. Iswanto Design dan Implementasi Sistem Embedded Mikrokontroller ATMega8 dengan Bahasa Basic. Yogyakarta:Gava Media. Winoto, Ardi Mikrokontroler AVR ATmega8///8 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR. Bandung:Informatika. Kusumadewi, Sri, Haripurnomo. APLIKASI LOGIKA FUZZY (Untuk Pendukung Keputusan). Jogjakarta : Graha Ilmu. Yuswanto.PEMROGRAMAN DASAR Visual Basic.NET00. Jakarta : Cerdas Pustaka. Perusahaan Umum JASA TIRTA I.Pedoman Siaga Banjir. Surabaya : Perusahaan Umum JASA TIRTA I. Perusahaan Umum JASA TIRTA I.Manual Operasi Dan Pemeliharaan DAM JAGIR. Surabaya : Perusahaan Umum JASA TIRTA I. Nugraha.00. blog.ub.ac.id ( 0/0//real-time-clockmenggunakan-ic-bus-pada-moduldst-/, diakses tanggal Juni 00 pukul 0:) ( diakses tanggal Februari 0 pukul 0:) ( diakses tanggal Februari 0 pukul 0:) 8

9 Datasheet SRF-0, ( en/pdf/product_information/datasheethumidity- sensor-srf-0x.pdf, diakses tanggal Desember 00 pukul 0:) Datasheet TCM0, ( diakses tanggal Desember 00 pukul :00)