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

(1)

RANCANG BANGUN PERANGKAT PENDETEKSI BANJIR PADA

SUNGAI DENGAN METODE FUZZY MENGGUNAKAN JARINGAN

SENSOR NIRKABEL

Ifnu Fajar Pratomo1)

Adi Priyanto2)

1) Program Studi S1 Sistem Komputer, STIKOM Surabaya, email: fajar.roberto@yahoo.com 2) Program Studi S1 Sistem Komputer, STIKOM Surabaya, email: 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-02 to detect the water level, then convert the existing digital data into analog form using TCM3015 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, SRF02, ICTCM3015 ,early warning system, microcontroller, ATMega 16/8

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

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 ATmega16 sebagai pengondisi sinyal

sensor , dan HT (handy talkie) sebagai media transfer data dengan komponen pendukungnya

(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.

METODE

Dalam sistem ini microcontroller

berfungsi untuk mengambil data dari sensor ultrasonic dan kemudian mengerimkan data tersebaut ke IC TCM3015 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 3015 pada sisi penerima dan diteruskan ke komputer melalu IC RS232 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

Keseluruhan sistem pada penelitian ini sesuai dengan blok diagram pada Gambar 1.

Sensor Utrasonik Mikrokontroler IC TCM Walkie talkie Walkie talkie Sensor Utrasonik Mikrokontroler IC TCM Walkie talkie IC TCM Mikrokontroler MAX232 Komputer Reciever Transmitter hulu Transmitter hilir

Gambar 1 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 2. Dan modul receiver sebagai penerima data dapat dilihat pada Gambar 3.

(3)

Gambar 2. Modul Trasmitter

Gambar 3. Modul Receiver

Perancangan Perangkat Keras

Perangkat keras untuk sistem

Transmitter dan Reciver ini terdiri dari

mikrokontroler ATMega16(Transmitter),

ATMega8(Reciever),SRF02,TCM3015, Serial

port, Walkie Talkie, Komputer, Power supply. Masing-masing memiliki fungsi sendiri yang terkoordinasi.

Mikrokontroler ATMega 8/16

Dalam perancangan ini,

mikrokontroler berfungsi sebagai pembaca data sensor ultrasonik dan mengelurakan data tersebut secara serial.

Untuk mengaktifkan / menjalankan

LED1 LED2 LED3 LED4 LED4 U4 ATMega16 RESET 9 XTAL1 13 XTAL2 12 GND 11 PC. 7/TOSC2 29 AVCC 30 A G N D 31 V CC 10 PB.0/ T0/XCK 1 PB.1/ T1 2 PB.2/ IN T2/AI N0 3 PB.3/ OC0/ AIN1 4 PB.4/ SS 5 PB.5/ MOSI 6 PB.6/ MISO 7 PB.7/ SCK 8 PD.7/OC2 21 PC.0/ SCL 22 PC.1/SDAPC.2 2324 PC.3 25 PC.4 26 PC.5 27 PC. 6/TOSC1 28 PD.6/IC P1 20PD.5/OC1A 19 PA. 0/ADC0 40 PD.4/OC1B 18 PD.0/RXD 14 PD.1/TXD 15 PD.2/IN T0 16 PD.3/IN T1 17 PA. 1/ADC1 39 PA. 2/ADC2 38 PA. 3/ADC3 37 PA. 4/ADC4 36 PA. 5/ADC5 35 PA. 6/ADC6 34 PA. 7/ADC7 33 AREF 32 PA4 PA5 PA6 PA7 C3 100u R12 10k 5 V SCK MOSI RST MI SO PA0 PA1 PA2 SW1 reset R2 10k 5 V C4 10uF/ 16v R1 100 mode/on-of mode + mode -5 V J42 I2C 1 2 3 MISO MOSI SCK TXD RST Y 1 11.0592 Mhz SW1 m ode SW1 m ode -C1 30 pF C2 30 pF SW1 mode + L1 10uH C6 0. 1uF 5 V RST J5 CON6 1 2 3 4 5 6 R3220 D2 LED T1 LED3 R3220 D3 LED T2 LED 2 R3220 D4 LED T3 LED1 R3220 D5 LED mode

Gambar 4. Rangkaian Minimum Sistem

Sensor SRF-02

SRF02 adalah modul sensor jarak yang memiliki 2 mode komunikasi yaitu mode serial UART dan mode serial I2C. bagaimana prinsip kerja SRF02 secara detail sebagai berikut pada Gambar 5.

Mode Serial I2C

Gambar 5 Sensor Ultrasonic mode I2C 1. SDA, pin ini sebagai jalur data yang bersifat

bi-directional atau dua arah yang digunakan untuk mengirimkan dan menerima data. 2. SCL, pin ini sebagai jalur clock yang

digunakan untuk menghasilkan detak sinyal sinkronisasi.

(4)

karena komputer adalah peralatan digital (hanya mengenal 0 dan 1 misalnya dalam bentuk tegangan 0-5 Volt). 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 600 bps dan 1200 bps, akan tetapi dalam perancangan ini baudrate yang digunakan adalah 1200 bps

Untu penggunaan modulasi dan

demodulasi rangkaian berbeda dalam

penyambungan pin-pin nya untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 6 dan Gambar 7.

U6 TCM3105 VCC 1 RXA 4 TRS 5 TXA 11 TXR1 13 TXD 14 OSC 115 CLK 2 CDT 3 NC 6 RXB 7 CD L 10 VSS 9 TXR2 12 RX D 8 OSC 216 5 V R13 10k R14 22k Q1 2N 3904 R15 100k RXB RXB 5 V R16 10k 5 V TXD TXA C14 0.1 uF R17 20k C15 0.1 uF MIC TXA Y 2 4.4336 Mhz C13 27 pF C12 27 pF J1 CON2 1 2 MIC

Gambar 6 Rangkian IC TCM3015 Modulasi

U4 TCM3105 VCC 1 RXA 4 TRS 5 TXA11 TXR113 TXD14 OSC115 CLK 2 CDT 3 NC 6 RXB 7 CDL10 VSS 9 TXR212 R XD 8 OSC216 5 V RXD R13 10k R14 22k J2 CON2 1 2 speaker Q1 2N3904 D2 DIODE D3 DIODE speaker R15 100k RXB RXB 5 V R16 10k 5 V Y2 4.4336 Mhz C13 27 pF C12 27 pF

Gambar 7 Rangkian IC TCM3015 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

dua arah, berbicara dan mendengar lawan bicara

secara bergantian. Walkie talkie dapat

digunakan dalam jarak 0,5 Km sampai dengan 2,5 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

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 9.

+ C1 2200uF /25V J 10 5V 1 2 J9 220V AC 1 2 J11 12V 1 2 CT +12V GND + C6 4. 7uF / 25V -12V 12V AC U3 LM7912 2 I N OU T3 GN D +12V 1 CT + C2 2200uF /25V -12V 10K LED F 1 3A U 2 LM7805 1 IN OUT 3 D 5 LED C3 10nF C4 10nF 12V AC - + D3

D IOD E BRI DGE

+ C5 10uF /16V C T R 7 10K 2 T1 Traf o 3A/ 12V 1 5 6 4 8 R 6 R

Gambar 9. Power Suply

Pada sumber tegangan di atas terdapat 2 buah pembagi tegangan yaitu :

1. LM 7805 untuk menghasilkan tegangan 5

volt sebagai sumber tegangan

microcontroller dan sensor.

2. LM 7912 untuk menghasilkan tegangan 12

(5)

Interface RS232

Interface RS232 merupakan suatu

jembatan dalam metode komunikasi serial. Dalam perancangannya komponen yang digunakan adalah IC HIN232 dimana komponen pendukungnya lima buah kapasitor dengan nilai 1uF yang terhubung pada pin C1, C2, V+, V-. Penggunaan komponen ini dimaksudkan untuk komunikasi serial antara rangkaian demodulasi FSK dengan komputer. HIN232 ini akan mengubah level tegangan TTL data serial RX dan TX.

Rangkaian Interface RS232 dapat dilihat pada Gambar 10. RXD TX J7 Serial 1 2 3 RX C10 10u/16v U2 MAX232 R1IN 13 R2IN 8 T1IN 11 T2IN 10 C+ 1 C1-3 C2+ 4 C2-5 V+ 2 V- 6 R1OUT 12 R2OUT 9 T1OU T 14 T2OU T 7 VCC 16 GND 15 5 V C 81 10u/16v C 11 10u/16v C 7 10u/16v Gambar 10 Rangkian RS232

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.

(6)

Proses Pada Modul Transmitter

Pada proses ini mikrokontroler

melakukan pembacaan jarak yang diambil dari sensor ultrasonik dengan metode konikasi I2C

dan mengoutputkan data secara serial.

Flowchart pembacaan suhu dapat dijelaskan

pada Gambar 12 sedangkan flowchart Pada Modul receiver dijelaskan pada Gambar 13.

Gambar 12. Flowchart Modul Pembacaan Suhu

Gambar 13. Flowchart Modul Reciever

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 Pengujian

Hasil percobaan diatas ditunjukan pada Tabel 1.

Tabel 1. Output Tegangan Power Supply

IC Input Output

IC LM7805 15.07 Volt 4.94 Volt

(7)

Dari hasil percobaan diatas bila output tegangan dari IC LM7805 = 5 volt dan IC LM7812 = 12 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.

Hasil Pengujian

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 14.

Gambar 14. Tampilan Chip Signatture Pada Gambar 15 menunjukan bahwa

minimum system telah berhasil men-download program ke microcontroller sehingga program

telah berhasil dijalankan.

Gambar 15. Tampilan Download Program

Pengujian Modul trasmiter dan SRF-02 Untuk mengetahui apakah Modul

Transmitter dan sensor ultrasonic sudah bisa berjalan semestinya yaitu dapat membaca jarak dan mengirimkan data dengan baik secara nirkabel

Hasil Pengujian

Hasil proses dari percobaan terhadap

Modul Tranmitter ditunjukan pada Gambar 16.

Gambar 16. 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

Hasil Pengujian

Hasil percobaan dari Modul receiver ditampilkan pada modul komputer . Hasil percobaan ditunjukan pada Gambar 17.

(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 rumusan-rumusan yang telah dimasukkan dan sesuai dengan rule-rule fuzzy yang telah ditetapkan sebelumnya.

Hasil Pengujian

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 ATMega16/8,sensor ultrasonic,

IC TCM3015, IC MAX232 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 17.

DAFTAR RUJUKAN

Adrianto,H.2008.Pemrograman Mikrokontroler

AVR ATMEGA16. Bandung:

Informatika.

Nalwan, P. A. 2003. Panduan Praktis Teknik

Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51. Jakarta: PT

Elex Media Komputindo.

Iswanto. 2008. Design dan Implementasi Sistem

Embedded Mikrokontroller ATMega8535 dengan Bahasa Basic.

Yogyakarta:Gava Media.

Winoto, Ardi. 2008. Mikrokontroler AVR

ATmega8/32/16/8535 dan