SISTEM PENDETEKSI DINI LEVEL KETINGGIAN AIR DI CITARUM (DAYEUHKOLOT) BERBASIS ARDUINO UNO. Dadan Nurdin Bagenda 1, LevinPranataSembiring 2 Konsentrasi Teknik Informatika, Program studi Manajemen Informatika,STMIK LPKIA Bandung Jln. Soekarno Hatta No. 456 Bandung 40266, Telp. +62 22 75642823, Fax. +62 22 7564282 1 dadannb@polban.co.id, 2 levinp123@gmail.com ABSTRAKSI banjir selalu menjadi masalah besar bagi warga yang berada di daerah tepian anak sungai. Di beberapa daerah yang rendah, kita selalu mendapatkan banjir kiriman sekalipun daerah kita tidak sedang hujan, terkadang kita mendapatkan banjir kiriman karena daerah muara sudah menampung air yang banyak, dari hujan yang berasal dari daerah yang lebih tinggi. cepat datangnya banjir banyak warga yang belum cukup waktu untuk mempersiapkan diri untuk menghadapi banjir oleh karna itu, di perlukan sebuah sistem untuk peringatan dini untuk warga yang berada di daerah sungai citarum (dayeuhkolot). Dengan adanya peringatan banjir dapat membantu warga untuk mempersiapkan diri untuk waktu yang cukup lama. Pada alat yang gunakan ini menggunakan ultrasonic sensor, untuk mengetahui seberapa tinggi air sungai tersebut dan Tipping bucket menggunakan sensor reedswitch, untuk mengetahui penakaran air hujan, Kedua alat itu akan dipasang di Sungai Citarum (dayeuhkolot). kedua sensor itu mampu berfungsi sebagai sistem penghitung jumlah hujan atau tipping bucket beserta sistem pengukur tinggi muka air sungai atau ultrasonic sensor. Berdasarkan pengujian yang digunakan, kedua sensor telah mampu berfungsi sebagai sistem penghitung jumlah hujan atau tipping bucket beserta sistem pengukur tinggi muka air sungai atau ultrasonic sensor. Tipping bucket berhasil berjalan dengan tingkat error maksimal 2%.. Kata kunci : informasi ketinggian air, tipping bucket, sensor ultrasonik, monitoring ketinggian air, arduino uno I. PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Air merupakan sumber kehidupan yang tidak dapat tergantikan oleh apapun juga. Tanpa air seperti manusia, hewan dan tumbuhan tidak akan dapat hidup. Air di bumi dapat digolongkan menjadi dua, yaitu air tanah dan air permukaan. Air tanah merupakan air yang berada di bawah permukaan tanah, sedangkan air permukaan merupakan air yang berada di permukaan tanah dan dapat dengan mudah dilihat oleh mata seperti laut, sungai, danau dan kanal. [1] Ketinggian permukaan air merupakan suatu parameter yang banyak dipantau dan dianalisa perubahannya, terutama pada musim dan keadaan tertentu. Hal ini berkaitan erat dengan banyaknya bencana alam yang mungkin disebabkan olehnya, seperti banjir, dan lain sebagainya. Selama ini pemantauan ketinggian air sungai yang dilakukan masih menggunakan alat-alat manual berupa skala ketinggian air yang diletakkan di pinggiran sungai/ jembatan. Hal ini memiliki keterbatasan terutama terhadap penumpukan sedimen di dasar sungai, sehingga mengurangi akurasi dari pengukuran. Mengingat akan pentingnya pemantauan terhadap ketinggian air sungaiterutama pada daerah-daerah dengan tinggi daratan yang lebih rendah dari permukaan laut, penulis mencoba memberikan kontribusi dengan merancang dan membuat sistem pemantauan ketinggian air secara akurat Menggunakan Tipping bucket dan ketinggian air sungai dengan menggunakan tipping. Bucket. perubahan ketinggian air secara real time. [2] I.2 Identifikasi Masalah Berdasarkan latar belakang di atas maka berikut hasil identifikasi penyebab dari permasalahan tersebut, yaitu: 1. Bagaimana cara memperoleh informasi Ketinggian air di sungai Citarum?. 2. Bagaimana cara memperoleh informasi early warning system banjir pada Daerah Aliran Sungai (DAS) Citarum? I.3 Ruang Lingkup Permasalahan Penulis atau penyusun membatasi masalah-masalah dalam penulisan ini dan hanya mencakup, diantaranya : 1. Merancang dan merealisasikan suatu sistem monitoring tinggi muka air. 2. Merancang perangkat keras yang mampu menghasilkan gelombang ultrasonik untuk mengukur ketinggian air. I.4 Tujuan Perancangan
1. Membangun sistem untuk memberikan informasi level Ketinggian air menggunakan sensor ultrasonic. 2. Dengan Membangun platform early warning system banjir pada DAS Citarum (Dayeuhkolot). 3. Membangun sistem untuk mengetahui Tipping bucket menggunakan sensor Reedswicth. objek tertentu di depannya, frekuensi kerjanya pada daerah di atas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. [8] II. DASAR TEORI Teori Tentang Permasalahan Penelitian-penelitian lainpun memicu gagasan penelitian ini, dengan ringkasan yang digambarkan pada hirarki road map research berikut ini yang menggambarkan perkembangan penelitian yang terkait dengan informasi Ketinggian Air Citarum (dayeuhkolot), juga menunjukan sumber referensi penelitiannya. Judul usulan penulis Judul usulan Penulis - INFORMASI ONLINE LAHAN PARKIR OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK DINI LEVEL AKUISISI DATA MELALUI WIFI SISTEM PENDETEKSI KETINGGIAN AIR DI Gambar 2. 3 ESP8266 [9] Buzzer Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. [11] Reza, S. K., Tariq, S. A. M., & Reza, S. M., "Microcontroller based automated water level sensing and controlling: design and implementation issue. In Proceedings of the world congress on engineering and computer science (Vol. 1, pp. 20-22)." Sayekti¹, A. N. R., Mulyana, A., & Jati, A. N.. PERANCANGAN SISTEM MONITORING TINGGI MUKA AIR BERBASIS MIKROKONTROLER PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) CISADANE Kurniawan, A., Mustika, I. W., & Kusumawardani, S. S.. Tracking Color Menggunakan IP Webcam untuk Deteksi Ketinggian Air. Ferdian, R. D. SISTEM PEMANTAn AN KETINGGIAN AIR SECARA REAL TIME BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C2051" Gambar 2. 1 Road Map Research Arduino Uno MUKA, D. D. I. S. T., & AIR, P. "SUNGAI DAN SENSOR CURAH HUJAN SEBAGAI PENDUKUNG SISTEM PERINGATAN DINI UNTUK BENCANA BANJIR" Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328. IC (integrated circuit) ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk PWM), 6 analog input, resonator kristal keramik 16 MHz, Koneksi USB, soket adaptor, pin header ICSP, dan tombol reset. [3] Gambar 2. 2 Arduino Uno [4] Sensor Ultrasonik HC-SR04 Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu Gambar 2. 4 Buzzer [12] Akuisisi Data Akuisisi Data merupakan suatu cara untuk memperoleh data tentang sistem atau proses sehingga dapat dianalisis lebih lanjut untuk mendapatkan informasi. Parameter data seperti temperatur, suhu, tekanan, atau aliran oleh sensor di ubah menjadi sinyal listrik. [13] Sim800L Sim800L adalah GSM/GPRS module u/ uc / Arduino / Raspberry Pi. Dapat digunakan u/ mengirim sms, calling, transfer data melalui GPRS & fungsi DTMF. SIM800L support Quad-band 850/900/1800/1900MHz. Dilengkapi juga fungsi Bluetooth, FM & Embedded AT.. [14] LED (RGB) LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. [15] III. ANALISIS DAN PERANCANGAN
III.1 Blok Diagram Sistem Produk penelitian ini terdiri dari beberapa blok, ini seperti yang ditunjukan oleh Gambar berikut ini: Gambar 3. 2 Sistem Pendeteksi Ketinggian Air III.2.2 Sensor ReedSwitch (Tipping bucket) Digunakan untuk memperoleh data Tipping bucket dengan menghitung berapa kena medan magnet mengenai sensor reedswitch Gambar 3. 1 Blok Diagram Sistem Keseluruhan Dari gambar diatas terlihat bahwa sistem ini terdiri dari 7 Blok utama yaitu: 1. Sensor ultrasonik sebagai alat input untuk memberi sinyal pada Led yang nantinya akan Memberi Informasi Level Siaga Ketinggian. 2. Arduino Uno sebagai merupakan pusat pengontrol yang berupa sebuah IC Mikrokontroller seri ATMega328 3. Wifi ESP8266 sebagai wifi interface untuk komunikasi atara Arduino dengan server. 4. Server menampung Web server untuk melihat infomasi ketinggian air melalui online 5. Buzzer Sebagai sebagai media informasi berupa sinyal suara ketika Ketinggia Air sudah keadaan Berbahaya /level berbahaya. 6. Module Sim800L (SMS) sebagai informasi untuk warga III.2 Subsistem Perangkat Input III.2.1 Sensor Ultrasonik Digunakan untuk memperoleh data jarak yang didapat dari bawah jembatan citarum dengan benda yang ada dibawahnya, baik itu jarak langit-langit dengan dasar Sungai ataupun langit-langit dengan aliran sungai citarum. Gambar 3. 3 Sistem Pendeteksi Tipping bucket Rumus Tipping Bucket : T = 5 cm L = 7 cm P = 7 cm V balok = T x L x Lp = 5 x 7 x7 = 245 V ½ balok = 245 : 2 = 122,5 cm³ Untuk sekali clock balok = 245 cm³/detik CH = volume air hujan : luas penampang pada penakar Tipping bucket = 245 ml : 132.25 cm2 III.3 Subsistem Perangkat Output Terdapat beberapa output yang dihasilkan dari pengolahan sistem, diantaranya yaitu lampu LED, Web Server, Sim800L(SMS) dan juga Buzzer. III.3.1 Lampu LED (Light Emitting Diode) Lampu LED berfungsi sebagai notifikasi jika ketinggian air sudah dalam keadaan siaga, LED pun akan berkedip kedip di samping jembatan. III.3.2 Web server Web server digunakan untuk menampilkan status ketinggian air dalam bentuk grafik, sehingga petugas dapat mengetahui data dari status ketinggian air.
III.5 Fungsionalitas Sistem III.5.1 Usecase Gambar 3. 4 Subsistem Output web server III.3.3 Buzzer buzzer berfungsi sebagai notifikasi jika ketinggian air sudah dalam keadaan berbahaya, buzzer pun akan bunyi di samping jembatan. Gambar 3. 7 Use Case Diagram III.5.2 Use Case Scenario 1. Use Case Scenario Melihat informasi ketinggian air Gambar 3. 5 Subsistem Output Buzzer III.3.4 Sim800L Sim800L berfungsi sebagai notifikasi informasi jika ketinggian air sudah dalam keadaan berbahaya, Sim800L akan mengirimkan informasi ke sekitar warga bantaran sungai citarum (dayeuhkolot). Gambar 3. 6 Subsistem Output Sim800L III.4 Subsistem Perangkat Komunikasi Komunikasi yang digunakan untuk berkomunikasi antara arduino uno dengan perangkat lainnya yaitu dengan menggunakan wifi ESP8266. Digunakan untuk melakukan komunikasi/melakukan pengiriman data dari arduino uno menuju web server yang berada pada PC/Laptop. Tabel III. 1 Use Case Scenario Melihat informasi ketinggian air Use Case Scenario UC-01 Aksi Aktor Reaksi Aplikasi Skenario Normal 1 : Aplikasi berhasil di jalankan SC-01-01 1. Koneksi ke server 2. Menampilkan Notifikasi berhasil koneksi ke server 3. Menampilkan ketinggian air dari hasil ultrasonic secara real time 2. Use Case Scenario Melihat via SMS melalui pesan Tabel III. 2 Use Case Scenario Melihat via SMS melalui pesan Use Case Scenario UC-02 Aksi Aktor Reaksi Aplikasi Skenario Normal 1 : user berhasil melihat jadwal SC-02-01. 1. Koneksi ke GSM Shield SIM800l 2. Menampilkan Pesan Ketinggian Air mencapai Level... 3. Use Case Scenario Melihat Tipping bucket
Tabel III. 3 Use Case Scenario Melihat Tipping bucket Use Case Scenario UC-03 Aksi Aktor Reaksi Aplikasi Skenario Normal 1 : sistem berhasil mengirim data ke arduino SC-03-01 1. Koneksi Tipping bucket 2. Menampilkan berapa volume dan sentuhan ke sensor magnet 3. Mengirim data ke arduino Pengukur hujan III.6 Pemodelan Data Gambar 3. 8 class diagram IV. ANALISIS DAN PENGUJIAN Implementasi IV.1.1 Lingkup dan Batasan Implementasi Adapun lingkup dan batasan yang diteliti pada sistem ini adalah : 1. Sistem ini diterapkan di bawah jembatan dayeuhkolot hanya sebagai mendeteksi ketinggian air. 2. Sistem ini hanya mendeteksi air, bukan object-object yang terbawa arus sungai citarum (dayeuhkolot) 3. Sistem ini hanya untuk memonitoring nilai ketinggian air. IV.1.2 Implementasi Antar muka 1. Implementasi Module Gambar 4. 1 Hasil Implementasi module sensor ultrasonik 2. Implementasi Tipping Bucket Gambar 4. 2 Implementasi Tipping Bucket Pengujian IV.2.1 Lingkup dan Lingkungan Lingkungan pengujian yang digunakan adalah prototipe dari jembatan citarum dayeuhkolot : 1. Implementasi dilakukan pada prototipe di Sungai citarum (dayeuhkolot) 3. Tinggi dari jembatan yaitu 17 centimeter. 4. Pengujian menggunakan server online Lingkup dan Batasan Implementasi Dalam pengimplementasian ini, penulis menetapkan beberapa hal yang menjadi lingkup dan batasan implementasi: 1. Sistem ini dirancang untuk digunakan di lingkungan Daerah Aliran Sungai Citarum (dayeuhkolot). 2. Sistem ini membahas tentang penggunaan Sensor Ultrasonik, modul wifi pada penerapan konsep rekayasa Pendeteksi Ketinggian sungai di Dayeuhkolot. Pengujian IV.7.1 Lingkup dan Lingkungan Lingkungan pengujian yang digunakan adalah prototipe di bawah jembatan sungai citarum (dayeuhkolot): 1. Implementasi dilakukan pada prototipe outdoor. 2. Pengujian menggunakan server online. V. KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan 1. Tipping bucket dan sensor jarak yang digunakan penulis mampu digunakan sebagai alat ukur yang digunakan sebagai pengganti sensor yang dimiliki oleh lembaga yang terkait 2. Penggunaan kedua sensor untuk pengembangan dengan jumlah lebih besar dinilai sangat baik karena keseluruhan sistem sangat murah, mudah dicari dan mudah untuk dikembangkan.
Sehingga untuk pengembangan alat ini ke daerah rawan banjir bisa dipertimbangkan. V.2 Saran 1. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya menggunakan sensor yang memiliki jarak pengukuran yang lebih jauh dan stabil. 2.. Web Hosting yang digunakan sebaiknya yang berbayar dikarenakan pelayanan yang diberikan lebih bagus dan respon time lebih cepat daripada web hosting gratis. Daftar Pustaka 1. 1. A. N. R. M. A. &. J. A. N. Sayekti¹, PERANCANGAN SISTEM MONITORING TINGGI MUKA AIR BERBASIS MIKROKONTROLER PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) CISADANE., p. 1, 2013. 2. R. D. Ferdian, SISTEM PEMANTAUAN KETINGGIAN AIR SECARA REAL TIME BERBASIS MIKROKONTROLER, DARUSSALAM, BANDA ACEH: SISTEM PEMANTAUAN KETINGGIAN AIR SECARA REAL TIME BERBASIS MIKROKONTROLER, Desember, 2006. 3. p. ihsan, Pengertian Arduino UNO Mikrokontroler ATmega328, Bandung: Mikrokontroller, 2017. 4. ipanda, http://ilearning.me/samplepage-162/arduino/pengertianarduino-uno/, 2015. [Online]. Available: http://ilearning.me/sample-page- 162/arduino/pengertian-arduinouno/. 5. Aditya.p, Pengembangan Dan Implementasi Media Pembelajaran Trainer Kit Sensor Ultrasonik Pada Mata Diklat Praktik Sensor Dan Transduser Di Smk N 2 Depok Sleman, depok sleman, 2012.