52 Abstrak
Flight Information Display System (FIDS) merupakan sebuah sarana informasi terkait jadwal penerbangan disebuah bandar udara. Adanya pengembangan baik secara fisik maupun secara fungsi bandara udara menjadikan jumlah FIDS yang terpasang semakin banyak, selain itu akibat jumlah jadwal penerbangan semakin banyak maka jadwal penyalaan (on/off) FIDS semakin beragam. Saat ini untuk menyalakan dan mematikan perangkat FIDS masih banyak yang manual atau menggunakan pewaktu terprogram, hal ini menjadi sangat tidak efektif dan tidak hemat energi. Oleh karena itu pada penelitian ini telah di implementasikan sebuah sistem telecontrolling (pengontrolan jarak jauh) pada miniatur FIDS menggunakan Human Machine Interface dengan jaringan komunikasi ethernet berbasis protokol Modbus TCP. Sistem ini mampu menyalakan dan mematikan perangkat FIDS dari control room dan mampu memonitoring perangat FIDS saat terjadi kerusakan. Dari hasil pengujian perangkat pengendali ini memiliki tingkat keberhasilan 100% dan mampu memonitor saat terjadi kerusakan display FIDS sebesar 90%.
Kata Kunci: FIDS, Modbus TCP, Human Machine Interface, Air Conditioning, .
PENDAHULUAN
Bandar udara memiliki banyak peralatan yang berfungsi untuk menjamin keselamatan proses penerbangan serta memfasilitasi pengguna jasa penerbangan agar merasa nyaman dan aman. Adanya jumlah peralatan yang cukup banyak memerlukan personal/ tenaga teknisi yang banyak pula untuk
merawatnya. Sebagian besar peralatan
bandara tersebut merupakan peralatan
elektronik dimana dalam operasionalnya
membutuhkan energi listrik sehingga
semakin banyak peralatan maka energi litrik yang dibutuhkan juga semakin banyak. Hal ini sangat berdampak pada meningkatnya penggunaan listrik di Bandar Udara yang
cukup besar. Salah satu peralatan di Bandar Udara yang jumlahnya cukup banyak adalah
Flight Information Display System
(FIDS).FIDS merupakan sebuah sarana informasi terkait jadwal penerbangan baik keberangkatan maupun kepulangan disebuah Bandar Udara. Adanya pengembangan baik secara fisik maupun secara fungsi Bandar Udara menjadikan jumlah FIDS yang terpasang semakin banyak, selain itu akibat jumlah jadwal penerbangan semakin banyak maka jadwal penyalaan/ proses on off FIDS
semakin beragam. Saat ini untuk
menyalakan dan mematikan perangkat FIDS
masih banyak yang manual atau
menggunakan pewaktu terprogram, hal ini menjadi sangat tidak efektif dan tidak hemat
RANCANG BANGUN FLIGHT INFORMATION DISPLAY SYSTEM DENGAN MENGGUNAKAN KOMUNIKASI SECARA WIRELESS
Romma Diana P, S.SiT (Peneliti -Dosen) Yuyun Suprapto, S.SiT, MM (Peneliti Utama- Dosen)
Totok Wasito, S.SiT,MM (Peneliti - Dosen) M.Rifai, ST, M.Pd (Peneliti - Dosen) Bambang BH, S.SiT,MM (Peneliti - Dosen)
53
energi karena saat jadwal penerbangan mengalami perubahan yang mengakibatkan waktu tunggu semakin lama maka operator harus mengubah pewaktu terprogram yang digunakan untuk mematikan tampilan FIDS. Selain itu karena masih dilakukan secara manual, jika terdapat satu atau beberapa display/ tampilan FIDS yang mengalami kerusakan maka operator tidak segera mengetahui kondisi tersebut hingga ada
orang yang memberitahukannya atau
operator harus menginspeksinya secara rutin, sehingga kondisi ini mejadi sangat tidak efektif. Oleh karena itu pada penelitian ini telah didesain dan dibuat sebuah prototipe pengendali dan monitoring display FIDS secara remote dari ruang pengendali menggunakan protokol komunikasi Modbus Ethernet. Dengan sistem ini memungkinkan operator dalam mengendalikan penyalaan serta memonitoring display/ tampilan dan CPU (Control Processing Unit) FIDS cukup dari ruang pengendali. Sehingga harapannya dapat menjadi pengontrollan yang lebih mudah dan efektif.
TEORI
2.1. Flight Information Display System (FIDS)
FIDS adalah singkatan dari
FlightInformation Display System yang merupakansuatu sistem informasi yang ada
bandar udara yang berfungsi untuk
membantu memanajemen penumpang baik keberangkatan(Departure), transit, atau
kedatangan (Arrival)domestik maupun
internasional.Bahkan terdapat jumlah nomor
penerbangan dan airlines/ perusahaan
penerbangan yang nantinya akan menjadi transportasinya. Sistem ini bekerja dengan
memanfaatkanfasilitas jaringan
komputer/network yang ada dibandara
untukberkoordinasi antar bagian satu dengan bagian lain. Selain untukmemanajemen penumpang sistem ini jugaberguna untuk
menginformasikan kepadapengunjung
bandara non-penumpang tentangstatus suatu penerbangan. Data yangditampilkan meliputi di display FIDS antara lain:
1. Nomor Penerbangan / Flight Number 2. Maskapai / Airline
3. Jadwal
Kedatangan/Keberangkatan(Arrival /
Departure)
4. Asal/Tujuan (Origin/Destination)
5. Keterangan (Berisi estimated time,apakah pesawat tepat waktuataukah delay)
FIDS ini biasanya ditempatkan
dilokasi-lokasi (diterminal bandara) yang
mudahuntuk dilihat para pengguna jasa bandar udara(Public Area). Lokasi-lokasi tersebut seperti :
1. Keberangkatan Domestik
(DomesticDeparture)
2. Kedatangan Domestik (DomestikArrival)
3. Keberangkatan Internasional
(International Departure)
4. Kedatangan Internasional
(InternationalArrival)
2.2. Modbus Protokol
Protokol Modbus merupakan aturan-aturan komunikasi data dengan teknik Master-Slave. Dalam konunikasi tersebut hanya terdapat satu Master dan satu atau beberapa Slave yang membentuk sebuah jaringan. Komunikasi Modbus selalu diawali dengan query dari Master, dan Slave memberikan respon dengan mengirimkan data atau melakukan aksi sesuai perintah dari Master. Master hanya melakukan satu komunikasi dalam satu waktu. Slave hanya akan melakukan komunikasi jika ada perintah (query) dari Master dan tidak bisa melakukan komunikasi dengan Slave yang lain.Pada saat mengirimkan query ke Slave, Master menggunakan 2 mode pengalamatan,
54
yaitu:
• Unicast mode.
Master mengirimkan query kepada satu Slave. Setelah menerima dan memproses query, Slave akan memberikan jawaban berupa respon kepada Master.
• Broadcast mode.
Master mengirimkan perintah (query)
kepada semua Slave. Pada mode
pengalamatan ini Slave tidak mengirimkan respon kepada Master.
Protokol Modbus membentuk sebuah format pesan untuk query Master dan respon Slave. Adapun siklus pengiriman query-respon ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Siklus pengiriman query-respon pada protokol Modbus.
PERANCANGAN SISTEM 3.1 Diagram Blok Sistem
Sistem pengendali jarak jauh perangkat keras FIDS ini merupakan sebuah sistem yang mampu mengendalikan penyalaan dan mematikan perangkat FIDS dari ruang kendali. Selain itu sistem ini mampu memonitoring kondisi display FIDS yaitu apakah dalam kondisi hidup atau mati. Sistem ini terdiri atas beberapa sub sistem yang terintegrasi seperti pada diagram blok pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram integrasi jaringan antara sistem FIDS dengan sistem pengendali hardware
FIDS.
Adapun diagram blok perangkat pengendali perangkat keras FIDS yang dimaksud dalam penelitian ini adalah seperti pada gambar 3.2.
Gambar 3.2 Diagram integrasi jaringan antara sistem FIDS dengan sistem pengendali hardware
FIDS.
Sistem pengendali ini terdiri atas 5 bagian
utama yaitu Mikrokontroler, Signal
Conditioning, SPI to Ethernet Converter, Solid State Relay dan Human Machine Interface (HMI). Pusat pengendalian berada di mikrokontroler, dimana saat operator melalui HMI memberikan perintah misalnya untuk menyalakan FIDS maka perintah tersebut dari HMI akan dikirim ke perangkat pengendali melalui jaringan ethernet. Jaringan ethernet yang dimaksud adalah jaringan data antara server FIDS dan display FIDS. Dengan memanfaatkan jaringan ethernet yang sudah ada tersebut tidak perlu membuat jaringan baru untuk komunikasi antara perangkat pengendali dengan HMI. Data perintah tersebut dikirim menggunakan
55
format protokol Modbus TCP, dimana HMI sebagai master dan perangkat pengendali sebagai slave. Format data dari ethernet menjadi format SPI dilakukan oleh ethernet to SPI converter.
Perintah dari HMI yang dikirim ke mikrokontroler akan diterjemahkan menjadi beberapa jenis perintah seperti menyalakan dan mematikan (shutdown) display FIDS. Saat perintah dari HMI berupa mematikan CPU display FIDS maka mikrokontroler akan membaca nilai tegangan power supply CPU, jika tegangannya lebih dari 4,5 V berarti CPU dalam kondisi hidup sehingga mikrokontroler akan mematikannya dengan mengaktifkan tombol power sesaat, tetapi jika tegangan power supply adalah 0 volt berarti CPU dalam kondisi mati maka mikrokontroler tidak melakukan tindakan apapun. Kondisi tersebut menjadi terbalik jika perintah dari HMI adalah menyalakan CPU display FIDS.
Selain melakukan pengendalikan sistem ini juga memonitoring kondisi display FIDS
menggunakan sensor cahaya (LDR).
Sehingga saat CPU menyala tetapi display FIDS nya mati operator dapat melihat kondisi itu di HMI sehingga penanganannya lebih cepat.
3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Perangkat keras penyusun sistem ini terdiri atas 5 bagian utama yaitu: HMI, sistem mikrokontroler, konverter ethernet to SPI, rangkaian pengkondisi sinyal dan solid state relay. HMI diletekkan di control room
sedangkan sistem mikrokontroler dan
hardware yang lain berada satu tempat dengan display FIDS.
3.2.1. Human Machine Interface
Human machine interface (HMI)
merupakan bagian sistem yang menjadi papan interaksi antara operator dengan sistem. Sistem ini berupa touch screen yang didalamnya dibuat tampilan seperti kondisi display FIDS sebenarnya. Sehingga semua
status kondisi display FIDS akan
ditampilkan di layar ini. Pada penelitian ini jenis touch scrren yang digunakan adalah tipe MT8070iE yang merupakan produk dari Wientek.corp. Keunggulan HMI ini mampu berkomunkasi dengan peralatan lain dengan lebih dari 50 jenis protokol komunikasi di industri. Pada penelitian ini menggunakan protokol komunikasi jenis Modbus TCP.
3.2.2. Sistem Mikrokontroler
Sistem mikrokontroler pada sistem
monitoring FIDS ini berfungsi sebagai pengendali penyalaan saklar solid state yang menghubungkan CPU dan display FIDS dengan tegangan jala – jala, komunikasi dengan master controller menggunakan protokol Modbus dan mengukur tampilan display FIDS menggunakan sensor LDR.
Mikrokontroler yang digunakan adalah Atmega328. Rangkaian interface antara mikrokontroler dengan sub sistem yang lain seperti pada gambar 3.3. Sistem ini menggunakan catu daya 5 volt.
56 Gambar 3.3. Rangkaian sistem
Mikrokontroler. 3.2.3. Konverter SPI ke Ethernet
Konverter SPI ke Ethernet ke SPI sering disebut dengan Ethernet Shield, berfungdi sebagai konverter data dari format Serial Peripheral Interface (SPI) ke format Ethernet. Sistem ini menggunakan IC Wiznet W5100. Protokol komunikasi yang
menggunakan standart Modbus TCP
sehingga komunikasi antara Master kontrol yang di ruang kontrol dengan mikrokontroler
pengendali FIDS menggunakan jalur
Ethernet. Pemilihan jalur ini karena pada kondisi eksisting telah tersedia jaringan
Ethernet, sehingga tidak memerlukan
tambahan jaringan yang baru tetapi cukup menambah sebuah Switch/Hub pada panel FIDS.
Gambar 3.4. Rangkaian SPI to Ethernet Converter
3.2.4. Rangkaian Pengkondisi Sinyal
Rangkaian pengkondisi sinyal merupakan
subsistem yang berfungsi untuk
mengkondisikan sinyal dari sensor agar memiliki luaran tegangan yang sesuai dengan standar data akuisisi yang dipakai, disistem ini masukan data akuisisi memiliki range tegangan input sinyal 0-5 Volt DC. Rangkaian pengkondisi sinyal pada sistem ini mengubah dari besaran resistansi LDR menjadi tegangan 0-5 Volt. Rangkaian pengkondisi sinyal tersebut seperti pada gambar 2.5.
Gambar 3.5. Rangkaian pengkondisi sinyal sensor LDR
3.2.5. Solid State Relay
Solid state relay merupakan sebuah saklar
elektronik yang mampu mengalirkan
tegangan AC jala – jala. Saklar ini
seluruhnya menggunakan bahan
semikonduktor sehingga memiliki life time
yang lebih lama dibanding saklar
elektromekanis. Selain menggunakan daya yang rendah, saklar ini hanya memerlukan
tegangan yang sangat kecil untuk
57
SSR merupakan gabungan dari fotodiac dan Triac seperti pada gambar 2.6 berikut.
Gambar 3.6. Rangkaian ekuivalen Sfolid State Relay.
Adapun foto terkait prototipe hardware hasil implementasi terlihat seperti pada gambar 3.7.
Gambar 3.7. Foto prototipe sistem pengendalian dan monitoring perangkat keras
FIDS
3.3 Perancangan Perangkat Lunak (software)
Algoritma proses pengendalian dan
monitoring perangkat keras FIDS dapat dijelaskan sebagaimana flow chart pada
gambar 3.7. Gambar 3.7 Flowchart proses pengendalian dan
monitoring perangkat keras FIDS
MULAI - Baca tegangan supply CPU FIDS - Baca tingkat kecerahan display FIDS Kirim kondisi CPU dan Display
ke Master control Baca Perintah dari master kontrol Aktifkan SSR Ada Perintah menyalak an? Ada Perintah mematika n? Matikan SSR
58
PENGUJIAN DAN ANALISA Pengujian Sistem Pengendali Jarak Jauh Perangkat Keras FIDS di Bandara Udara ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik sistem dari sisi tingkat keberhasilan secara fungsional dan penghematan energi yang dapat dilakukan. Oleh karena itu pada bab ini telah dilakukan pengujian sistem yang meliputi pengujian fungsional masing – masing sub sistem dan pengukuran efisiensi energi yang digunakan sistem.
4.1. Pengujian sensor tampilan display FIDS
Pengujian sensor tampilan display FIDS bertujuan untuk mengetahui kemampan sensor dalam mendeteksi kondisi saat
display bekerja normal menampilkan
informasi dengan saat display dalam kondisi mati. Pengujian ini dilakukan dengan membandingkan nilai pembacaan ADC pada mikrokontroler saat display dalam kondisi mati dengan diplay saat menampilkan warna biru dan putih.Hasil pengujian tersebut seperti pada tabel 4.1.
Tabel 4.1. hasil pengukuran pembacaan ADC
terhadap luaran sensor LDR saat background display FIDS berbeda
No Kondisi Display Nilai ADC 1 Mati 175 2 Warna Biru 575 3 Warna Putih 910
Dari hasil pegukuran tersebut dapat
disimpulkan bahwa untuk mebedakan
kondisi display saat mati dan menyala dengan menggunakan nilai Threshold 400.
4.2. Pengujian Solid State Relay
Pengujian SSR bertujuan untuk
mengetahui seberapa tingkat keberhasilan SSR saat diaktifkan atau dimatikan untuk menyambung atau memutus arus listrik dari supply jala – jala 220 VAC ke Sistem
FIDS.Pengujian ini dilakukan dengan
memberikan sinyal logic “1” atau logic “0” pada input SSR. Dari hasil pengujian yang dilakukan sebanyak 10 kali menunjukkan tingkat keberhasilan 100%.
4.3. Pengujian Sistem Menyeluruh
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui performa sistem dimana saat semua
subsistem di integrasikan menjadi satu. Dari hasil pengujian yang dilakukan diperoleh hasil seperti pada tabel 4.2.
59
Tabel 4.2. Hasil Pengujian sistem secara menyeluruh.
No Pengkondisian Respon Jumlah Pengujian Keberhasilan
1 Perintah “ON” FIDS Menyala 5 5
2 Perintah “OFF” FIDS Shutdown 5 5
3 LCD dimatikan HMI menampilkan
indikator LCD mati 5 4
4 Supply ke CPU dilepas
HMI menampilkan
indikator CPU mati 5 5
5 Supply ke semua sistem mati
HMI menampilkan kondisi “No
Response” 5 5
Dari hasil pengujian tersebut trlihat sistem bekerja sesuai dengan yang diharapkan yaitu mampu menghidupkan dan mematikan FIDS dari jarak jauh menggunakan Human Machine Interface (HMI) berupa touch screen yang ditempatkan di ruang kontrol dan saat display FIDS mengalami gangguan berupa tampilan mati maka di HMI juga menunjukkan kondisi yang sama.
4.4. Pengukuran Efisiensi Sistem
Pengujian ini bertujuan untuk mengukur besarnya energi listrik yang dapat dihemat saat sistem FIDS menggunakan sistem pengendali dan monitoring ini. Pengujian dilakukan dengan mengukur besarnya daya yang digunakan saat FIDS menyala dan
tanpa sistem monitoring dan saat FIDS mati dengan sistem monitoring hidup, hal ini karena saat FIDS mati supply listrik masih
dibutuhkan untuk menyalakan sistem
monitoring. Penghematan diperoleh dari pengurangan daya saat FIDS menyala dengan tanpa sistem monitoring dengan saat FIDS mati dengan sistem monitoring. Dari hasil pengukuran diperoleh saat FIDS
menyala tanpa sistem monitoring
membutuhkan daya83,6.watt dan saat FIDS mati dengan sistem monitoring tetap
menyala adalah 3,5.watt. Sehinga
penghematan yang bisa diperoleh untuk rentang 1 jam adalah sekitar 80,1 WH.
60
KESIMPULAN
Dari hasil pengujian sistem yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Sistem pengendalian terhadap display FIDS dapat bekerja dengan tingkat keberhasilan 100%
2. Sistem monitoring display FIDS memiliki tingkat keberhasilan 90%, hal ini karena adanya perubahan tampilan background FIDS.
3. Penghematan yang diperoleh untuk waktu 1 jam sekitar 80,1 WH.
4. Besarnya penghematan yang diperoleh masih relatif kecil karena device
penyusun sistem monitoring masih
menggunakan komponen yang bukan low voltage dan low power consumtion sehingga sistem monitoringnya sendiri masih memerlukan daya yang sedikit besar.
DAFTARPUSTAKA
[1] Fakkar Robbi, “Flight Information
Display System Pada Bandar Udara International Ahmad Yani Semarang‖,
Kerja Praktek,UNDIP,2011.
[2] ---, Fids3 Flight Information Display System (FIDS) of the 3rd generation based on the latest softwaretechnology, http://www.fids3.com,
[3] ATmega128, Atmel (2011)
[4] …….., Modbus Over Serial Line
Specification and Implementation Guide V1.0.
[5] …….., Modbus Protocol Reference
Guide, M-System CO., LTD., Osaka, Japan.
