Rancang bangun pengukur kemiringan pantai berbasis mikrokontroler dengan sensor accelerometer

RANCANG BANGUN PENGUKUR KEMIRINGAN PANTAI

BERBASIS MIKROKONTROLER DENGAN SENSOR

ACCELEROMETER

MUHAMAD RAKIF PANGUALE

DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancang Bangun Pengukur Kemiringan Pantai Berbasis Mikrokontroler dengan Sensor Accelerometer adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

ABSTRAK

MUHAMAD RAKIF PANGUALE. Rancang Bangun Pengukur Kemiringan Pantai Berbasis Mikrokontroler dengan Sensor Accelerometer. Dibimbing oleh INDRA JAYA dan I WAYAN NURJAYA.

Penelitian ini telah menghasilkan sebuah instrumen kemiringan pantai (BS-Meter) dengan sensor accelerometer untuk membaca kemiringan. Terdapat lima tahapan dalam perancangan instrumen ini yaitu, perancangan casing, perancangan elektronik, perancangan perangkat lunak, uji laboratorium dan uji lapang. Casing terbuat dari alumunium dan penyangga berupa papan sepanjang 1 meter yang didesain sederhana dan mudah untuk digunakan. Penyangga menggambarkan kemiringan pantai dengan asumsi kemiringan pada setiap 1 meter dianggap linear. Sistem elektronik dibangun menggunakan Arduino Mega sebagai prosesor, sensor accelerometer untuk mendapatkan data kemiringan dan PMB-688 GPS sebagai sensor posisi. Data yang didapatkan akan ditampilkan pada Liquid Cristal Display (LCD) dan akan tersimpan pada SD Card. Hasil uji laboratorium antara sudut yang terbaca BS-Meter dengan sudut busur menunjukan nilai galat (error) antara -0.43 sampai dengan 0.96 derajat dengan nilai Root Mean Square Error (RMSE) 0.41 sehingga dapat dikatakan bahwa BS-Meter memiliki akurasi yang baik. Hasil uji-t pada selang kepercayaan 95 persen (0.05), menunjukkan nilai sudut pada busur tidak berbeda nyata dengan nilai sudut yang terbaca pada BS-Meter. Uji lapang dilakukan di Stasiun Lapang Kelautan (SLK) Palabuhanratu dengan alat pembanding berupa waterpass. Hasil pengukuran lapang dari BS-Meter menunjukan kemiringan pantai Palabuhanratu berkisar antara 2.16 derajat hingga 8.32 derajat, sedangkan pengukuran menggunakan waterpass berkisar antara 2.42 derajat hingga 11.10 derajat dengan lebar pantai atau paras muka pantai berkisar antara 5 meter sampai 18 meter. Perbedaan pengukuran kemiringan pantai antara BS-Meter dan waterpass (error) berkisar antara 0.13 derajat hingga 3.00 derajat. Nilai koefisien determinasi (R2) antara hasil pengukuran BS-meter dan hasil pengukuran waterpass adalah 0.97 sampai 0.99 sehingga BS-Meter yang dikembangkan telah berfungsi dengan baik dan akurat.

ABSTRACT

MUHAMAD RAKIF PANGUALE. Design and Development Beach Slope Instrument Based on Microcontroller with Accelerometer Sensor. Supervised by INDRA JAYA and I WAYAN NURJAYA.

The aim of this research is to design and construct an instrument to measure beach slope BS-Meter with accelerometer sensor. There were five stages in the design of this instrument, namely: casing design, electronic design, software design, laboratory tests and field trials. The casing is made of aluminum and 1-meter supporting board to make the instrument simple and easy to use. It is assumed, therefore, that within 1-meter there are no changes of the beach slope. An electronic system was built using the Arduino Mega as a microcontroller; while accelerometer sensor and GPS PMB-688 were used to obtain data slope and position, respectively. The data obtained is displayed on the Liquid Cristal Display (LCD) and stored on the SD Card. Laboratory test between BS-Meter and arc angle showed the different between -0.43 up to 0.96 degrees with a value of Root Mean Square Error (RMSE) 0.41. Thus BS-Meters have good accuracy. The Statistics Analysis of the t-test at a 95 percent with confidence interval = 0.05, showed that the value of the angle on the arc angle was not significantly different from the value of BS-Meter. Field test was also performed to compare the results of measuring BS-Meter with a Water pass. The results of field measurements of BS-Meter showed that the Palabuhanratu beach slope ranging from 2.16 to 8.32 degrees, while measurements using waterpass ranging from 2.42 to 11.10 degrees. Error or difference value of measurements between the BS-meter and Water pass is ranging from 0.13 to 3.00 degrees. The determination coefficient calculation (R2_{) between meter and Water pass ranged from 0.97 to 0.99. Therefore, the} BS-Meter functions correctly and accurately.

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu Kelautan

pada

Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan

RANCANG BANGUN PENGUKUR KEMIRINGAN PANTAI

BERBASIS MIKROKONTROLER DENGAN SENSOR

ACCELEROMETER

MUHAMAD RAKIF PANGUALE

DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah yang berjudul Rancang Bangun Pengukur Kemiringan Pantai Berbasis Mikrokontroler dengan Sensor Accelerometer berhasil diselesaikan. Terima kasih penulis ucapkan kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Indra Jaya, M.Sc dan Bapak Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc. selaku pembimbing skripsi atas masukan, saran, arahan dan motivasinya sehingga terselesaikan skripsi ini.

2. Bapak Prof. Dr. Ir. Mulia Purba, M.Sc selaku penguji sidang serta Bapak Dr. Henry Munandar Manik, S.Pi., MT selaku Gugus Kendali Mutu atas masukan, saran serta bimbingan sehingga terselesaikan skripsi ini.

3. Seluruh staf pendidik dan kependidikan Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK-IPB atas arahan, bimbingan dan bantuan selama menjalani kuliah.

6. Segenap warga “Bengkel‟ Workshop Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Marine Instrumentation and Telemetry (MIT) Club diklat 01, 02, dan 03 yang telah banyak membantu selama pengumpulan data dan penulisan.

7. Teman dan sahabat tercinta ITK 47 dan Kosan Bu Yoyo atas bantuan, motivasi, doa dan pelajarannya.

8. Pihak-pihak lainnya yang telah membantu terlaksananya skripsi ini, yang tidak dapat disebutkan satu per-satu.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Maret 2015

DAFTAR ISI

Waktu dan Tempat Penelitian 1

Alat dan Bahan Penelitian 2

ProsedurPenelitian 3

HASIL DAN PEMBAHASAN 14

Hasil Rancang Bangun 14

Uji Laboratorium 14

Uji Lapang 16

SIMPULAN DAN SARAN 17

Simpulan 17

Saran 18

DAFTAR PUSTAKA 18

LAMPIRAN 21

DAFTAR TABEL

1 Alat yang digunakan dalam penelitian 2

2 Bahan yang digunakan dalam penelitian 2

3 Konfigurasi Pin Arduino dengan perangkat lain 6

DAFTAR GAMBAR

1 Desain instrumen kemiringan pantai (a) Kotak kompartemen (b) Kotak

kompartemen pada penyangga 3

2 Hubungan fungsional elektronik kemiringan pantai 4

3 Rangkaian elektronik Arduino Mega 5

4 Rangkaian modul RTC DS3231 7

5 Rangkaian modul DT-Sense 3D Accelerometer & Magnetometer 7

6 Rangkain modul LCD 16 x 4 8

7 Modul PMB-688 8

8 Rangkaian modul SD Card Catalex 9

9 Rangkain tombol (push button) 9

10 Diagram alir perangkat lunak instrumen kemiringan pantai 10

11 Sudut Kemiringan dari 3 sumbu accelerometer 12

12 Pengukuran kemiringan pantai menggunkan waterpass 13 13 a) Kotak kompartemen dan b) penyanggga BS-Meter 14 14 Kalibrasi sensor BS-Meter (a) Fit data pengukuran (b) Plot Pengukuran 15

15 Contoh data BS-Meter 16

16 Profil kemiringan pantai di stasiun 1 hasil pengukuran menggunakan

BS-Meter dan waterpass 17

DAFTAR LAMPIRAN

1 Uji F antara sudut pengukuran BS-Meter dan sudut busur di Workshop

Akustik dan Instrumentasi Kelautan FPIK IPB 21

2 Uji-t antara sudut pengukuran BS-Meter dan sudut busur di Workshop Akustik dan Instrumentasi Kelautan ITK FPIK IPB 22 3 Perhitungan koefisien determinasi (R2_{) antara BS-Meter dan waterpass}

pada setiap profil kemiringan pantai Palabuhanratu, Jawa Barat. 23 4 Profil kemiringan pantai pada setiap stasiun pengamatan di Stasiun Lapang

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Daerah pantai merupakan kawasan yang memiliki keanekaragaman hayati (biodiversity) yang tinggi (Sihasale 2013). Selain itu, memiliki multifungsi pemanfaatan, diantaranya sebagai kawasan pemukiman, kawasan industri dan pertambangan, kawasan rekreasi dan wisata, tempat mencari nafkah, pelabuhan dan habitat bagi berbagai organisme pantai (Setyandito dan Yuwono 2008). Kompleksitas tersebut dapat menimbulkan berbagai permasalahan bila tidak ditata secara baik, salah satunya adalah perubahan morfologi pantai (Savitri et al 2012).

Menurut Diposaptono (2004) perubahan bentuk pantai merupakan rangkaian proses pantai yang diakibatkan oleh faktor eksternal (arus, gelombang, angin dan pasang surut) dan internal (karakteristik dan tipe sedimen serta lapisan dasar dimana sedimen tersebut berada). Bentuk pantai sangat dipengaruhi oleh gelombang, jumlah dan sifat-sifat sedimen, ukuran dan bentuk partikel, dan arus serta batimetri pantai. Proses utama yang berperan adalah littoral transport yang dapat dibedakan menjadi dua yaitu transpor sepanjang pantai (longshore transport) dan transpor tegak lurus pantai (onshore-offshore transport). Transpor tegak lurus pantai dipengaruhi oleh kecuraman gelombang (wave steepness), ukuran sedimen, dan kemiringan pantai.

Salah satu parameter perubahan bentuk pantai adalah kemiringan pantai. Kemiringan pantai sangat penting untuk mengetahui tinggi run up tsunami, untuk mengetahui klasifikasi mangrove di kawasan rehabilitasi pantai, sebagai acuan konstruksi bangunan pantai serta studi menganai coastal defense. Pengukuran kemiringan pantai di Indonesia umumnya masih dilakukan secara konvensional. Pengukuran dilakukan menggunakan waterpass dan kompas geologi. Pengukuran ini kurang praktis karena membutuhkan lebih dari satu orang untuk melakukan pengamatan kemiringan pantai. Oleh karena itu, perlu adanya instrumen yang praktis dalam melakukan pengukuran kemiringan pantai.

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini, yaitu :

1. Merancang instrumen yang praktis dalam penggunaannya untuk mengukur kemiringan pantai.

2. Mendapatkan informasi uji laboratorium instrumen kemiringan pantai yang telah dibuat.

3. Mendapatkan nilai kemiringan pantai Palabuhanratu.

METODE

Waktu dan Tempat Penelitian

2

Instrumentasi, Bagian Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Uji lapang dilakukan di Stasiun Lapang Kelautan FPIK IPB, Palabuhanratu, Sukabumi, Jawa Barat.

Alat dan Bahan Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Alat yang digunakan dalam penelitian

Alat Tipe/Nilai Fungsi

Solder 40 W Menyolder antar komponen

Obeng +/- Menguatkan sekrup

Gerinda Krisbow Memotong komponen

Bor Krisbow Melubangi komponen

Laptop Lenovo Merancang perangkat keras dan

lunak serta pengolahan data Arduino IDE Versi 1.5.5. BETA Mengunduh firmware Google SketchUp Versi 8 Membuat desain instrumen

Multimeter Digital HELES UX893TR Mengukur tegangan, hambatan, dan koneksi komponen elektonik

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2 Bahan yang digunakan dalam penelitian

Bahan Nilai/Tipe Jumlah

Sensor Accelerometer DT-Sense 3D Accelerometer & Magnetometer

1 Buah

Display LCD 4x16 1 Buah

Sensor posisi PMB-688 GPS Ext Antenna 1 Buah

Modul mikrokontroler Arduino Mega 1 Buah

Modul penyimpanan

data Modul SD Card Catalex 1 Buah

Real Time Clock

DS3231 DT I/O I2C Peripheral 1 Buah

Micro SD card MMC 2 GB 1 Buah

Baterai Lippo 11.7 volt DC 900 mAH 1 Buah

Kotak komponen Alumunium 1 Buah

Kayu Balok Papan 1 Meter

Kabel Pelangi 2 Meter

3 Accelerometer & Magnetometer yang digunakan untuk mendapatkan nilai kemiringan, PMB-688 GPS untuk mendapatkan nilai lintang dan bujur, dan RTC DS3231 sebagai pencacah waktu. Selain itu, untuk menyimpan data menggunakan Modul SD Card Catalex yang dilengkapi dengan Micro SD card 2GB serta untuk menampilkan data menggunakan LCD 16x4. Bahan casing terdiri dari kotak komponen berbahan alumunium dan penyangga berbahan kayu dengan panjang satu meter. Seluruh bahan elektronik didapatkan dari toko elektronik yang menyediakan modul komponen elektronika siap pakai sedangkan bahan casing didapatkan dari tukang kayu.

Prosedur Penelitian

Perancangan Alat

Perancangan casing

Pembuatan desain casing menggunakan software Google SketchUp 08. Casing terbagi atas kotak kompartemen dan penyangga. Kotak kompartemen merupakan bagian dari instrumen yang digunakan untuk menyimpan atau meletakkan komponen. Penyangga merupakan balok kayu dengan dimensi 100 cm x 15.5 cm x 1.5 cm (Gambar 1). Penyangga balok kayu berfungsi memberikan gambaran pengukuran kemiringan setiap 100 cm dengan asumsi kemiringan tersebut dianggap linear.

(a)

(b)

4

Perancangan sistem elektronik

Sistem elektronik terdiri dari mikrokontroler Arduino Mega sebagai prosesor, sensor accelerometer untuk mendapatkan data kemiringan, PMB-688 GPS sebagai sensor posisi. Data yang didapatkan akan ditampilkan pada Liquid Cristal Display (LCD) dan akan tersimpan pada micro SD Card. Semua komponen tersebut membutuhkan catu daya dari baterai 5 V. Secara umum hubungan fungsional elektronik dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2 Hubungan fungsional elektronik kemiringan pantai Rangkaian Utama Mikrokontroler

5

6

Konfigurasi pin Arduino dengan beberapa perangkat ditunjukan Tabel 3. Tabel 3 Konfigurasi Pin Arduino dengan perangkat lain

Perangkat Pin Keterangan

DT-Sense 3D Accelerometer &

Modul SD Card Catalex D50 D51

Rangkaian Real Time Clock (RTC)

7

Gambar 4 Rangkaian modul RTC DS3231 Rangkaian Sensor Accelerometer

Sensor accelerometer yang digunakan adalah DT-Sense 3D Accelerometer & Magnetometer yang merupakan suatu modul accelerometer dan magnetometer mengunakan ICLSM303DLHC (Gambar 5). Modul ini mampu menghasilkan 3 sumbu pembacaan akselerometer dengan range ±2g sampai dengan ±16g serta 3 sumbu pembacaan magnetometer dengan range ±1.3 gauss s/d ±8.1 gauss. Tegangan yang dibutuhkan sensor accelerometer untuk beroperasi berkisar 2.16 V sampai 3.6 V dengan tegangan tipikal 3.3 V. Modul ini menggunakan antarmuka I2C dengan mode standard an cepat 100 kHz and 400 kHz (Inovative Electronic 2012).

Gambar 5 Rangkaian modul DT-Sense 3D Accelerometer & Magnetometer Rangkaian Liquid Cristal Display (LCD)

8

Display Data Random Access Memory (DDRAM), Character Generator Random Access Memory (CGRAM), Character Generator Read Only Memory (CGROM). Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah. Register perintah, Register data.Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu Liquid Cristal Display (LCD) diantaranya adalah : Pin data, Pin RS (Register Select), Pin R/W (Read/Write), Pin E (Enable), Pin VLCD (Gambar 6).

Gambar 6 Rangkain modul LCD 16 x 4 Rangkaian Sensor Posisi

Sensor posisi yang digunakan adalah GPS Module PMB-688, yang merupakan modul GPS biaya rendah (Gambar 7). Modul ini dapat melacak hingga 20 satelit dengan selang pangambilan data satu detik. Modul ini memiliki keluaran National Marine Electronics Association (NMEA) 0183 v2.2 melalui komunikasi serial TTL maupun RS232 dengan kecepatan 4800 bps. Tegangan yang dibutuhkan GPS Module PMB-688 untuk beroperasi berkisar 3.3 V DC sampai 5 V DC (Parallax Inc. 2012).

Gambar 7 Modul PMB-688 Rangkaian Penyimpanan

9

Gambar 8 Rangkaian modul SD Card Catalex Rangkaian Tombol (Push Buttons)

Rangkaian tombol merupakan rangkaian input yang bernilai HIGH dan LOW. Rangkaian ini berfungsi sebagai kendali dari menu. Rangkaian ini membutuhkan push button dan resistor 4,7 KOhm yang berfungsi sebagai pull-up atau pull-down, tergantung penempatannya. Rangkaian tombol pada instrumen kemiringan pantai merupakan pull-up dimana pin Arduino akan dihubungkan dengan GND (ground) melalui tombol dan resistor akan dipasangkan antara pin Arduino dan +5V, sehingga ketika tombol ditekan, pin akan menjadi LOW sedangkan ketika tombol dilepas maka pin akan terhubung dengan +5V melalui resistor dan pin menjadi HIGH

Gambar 9 Rangkain tombol (push button) Perancangan Perangkat Lunak

10

ditampilkan pada LCD dan disimpan pada media penyimpanan (micro SD Card). Adapun alur perangkat lunak instrumen kemiringan pantai ditunjukan pada Gambar 10.

11 tunggu 5 detik. Jika micro SD card tidak terpasang pada modul SD card atau rusak maka pada display LCD akan menampilkan “Anda tidak dapat simpan data”.

LCD akan menampilkan daftar menu yang tersusun ke bawah yaitu mulai ukur, atur waktu, dan pilih header. Pemilihan menu menggunakan tombol Up dan Down, mengeksekusi pilihan menu menggunakan tombol Enter. Pada saat mengeksekusi menu “Mulai ukur” maka LCD akan menampilkan data waktu, data kemiringan, dan data posisi berturut-turut ke bawah. Bila ingin menyimpan data maka tekan tombol Down dan LCD akan menampilkan “Data tersimpan”, sedangkan mengganti nilai ulangan dengan menekan tombol Up dan LCD akan menampilkan “Ulangan – nilai ulangannya”. Nilai ulangan awal adalah 1 (satu).

Bila waktu yang ditampilkan belum sesuai maka perlu dilakukan pengaturan waktu dengan mengeksekusi “Atur waktu”. Pada saat atur waktu dieksekusi maka LCD akan menampilkan “Masukkan tahun:”. Nilai tahun diatur menggunakan tombol Up dan Down. Tombol Up menambah 1 (satu) pada nilai tahun sedangkan tombol Down akan mengurangi 1 (satu) pada nilai tahun. Setelah nilai tahun sesuai tekan tombol Enter maka LCD akan menampilkan “Masukkan bulan:”. Untuk mengatur bulan, hari, jam dan menit sama dengan cara mengatur tahun. Nilai awal tahun, bulan, hari, jam, dan menit adalah 0 (nol). Setelah pengaturan menit, tekan tombol Esc sehingga akan kembali ke menu awal dan pengaturan waktu telah selesai.

Untuk mengatur nilai header maka eksekusi menu “Nilai header”. Pada saat nilai header dieksekusi maka LCD akan menampilkan “Masukkan nilai header:”. Nilai header diatur menggunakan tombol Up dan Down. Tombol Up menambah 1 (satu) pada nilai tahun sedangkan tombol Down akan mengurangi 1 (satu) pada nilai tahun. Nilai awal header adalah 0 (nol).

Uji Laboratorium

Uji laboratorium dilakukan setelah alat dapat bekerja sesuai harapan. Uji laboratorium terdiri dari kalibrasi sensor dan menduga akurasi instrumen kemiringan pantai. Kalibrasi sensor didapatkan dari nilai regresi linear data instrumen kemiringan pantai dengan busur yang kemudian dimasukkan dalam tambahan program. Pendugaan akurasi instrumen kemiringan pantai dilakukan dengan membandingkan sudut busur dengan sudut yang terbaca pada instrumen kemiringan pantai setelah kalibrasi sehingga didapatkan nilai galat (error) dan Root Mean Square Error (RMSE). Akurasi instrumen kemiringan pantai diduga dari nilai Root Mean Square Error (RMSE).

Uji Lapang

12

Analisis Data

Perhitungan Nilai Kemiringan Accelerometer

Accelerometer adalah sebuah sensor yang digunakan untuk mengukur percepatan suatu obyek. Accelerometer dapat mengukur percepatan dynamic dan static. Pengukuran percepatan dynamic adalah pengukuran percepatan pada obyek bergerak, sedangkan percepatan static adalah pengukuran percepatan terhadap gravitasi bumi. Untuk mengukur sudut kemiringan (tilt) hanya diperlukan pengukuran percepatan static (Haryanti dan Kusumaningrum 2008). Dengan 3 sumbu accelerometer, maka sumbu z dapat dikombinasikan dengan sumbu X dan Y sehingga dapat meningkatkan sensitifitas dan akurasi pada pengukuran sudut kemringan (Gambar 11).

Gambar 11 Sudut Kemiringan dari 3 sumbu accelerometer

Sebelum menghitungan sudut kemringan, nilai digital masing-masing sumbu difilter menggunakan low-pass filter (STMikroelectronic 2010). Sudut kemiringan diperoleh dari nilai pitch accelerometer menggunakan perhitungan trigonometri dengan persamaan 1. Sudut kemiringan dari nilai pitch berkisar antara -90 sampai dengan 90 derajat.

����ℎ = � =

arctan �

√ � + � ∗ 8

� . . . (1)

dimana Ax merupakan hasil filter nilai digital sumbu X pada accelerometer, Ay merupakan hasil filter nilai digital sumbu Y pada accelerometer, Az merupakan hasil filter nilai digital sumbu Z pada accelerometer dan Pitch merupakan nilai kemiringan instrumen kemiringan pantai.

Perhitungan Nilai Galat dan RMSE

Nilai galat merupakan penyimpangan hasil pengukuraan terhadap nilai sebenarnya (Idris 2014). RMSE merupakan parameter yang digunakan untuk mengevaluasi nilai dari pengamatan terhadap nilai sebenarnya atau nilai yang dianggap benar (Wibowo 2010). Secara umum persamaan untuk menghitung besarnya galat dan RMSE dihitung berdasarkan Persamaan 2 dan 3 (Idris 2014).

� = �� − �� . . . (2)

� � = √∑��= � −��

13 dimana � merupakan nilai galat (derajat), �� merupakan nilai hasil kalibrasi instrumen kemiringan pantai (derajat), �� merupakan sudut sebenarnya (derajat), � � merupakan Root Mean Square Error (derajat), dan merupakan jumlah data.

Perhitungan Data Waterpas

Menurut Saribun (2007), kemiringan dapat dinyatakan dalam derajat maupun persen. Pengukuran kemiringan pantai yang dinyatakan dalam derajat menggunakan waterpass dan balok. Berikut perhitungan kemiringan pantai yang dinyatakan dalam derajat berdasarkan persamaan 4 (Panjaitan et al 2012).

�� ��� �� �� ��� = ��� �� . . . (4) dimana nilai x merupakan panjang balok, sedangkan nilai y diperoleh dari hasil pengukuran jarak antara permukaan pantai dengan alat waterpass yang diposisikan tegak lurus terhadap sumbu x. Penempatan waterpass ditunjukan pada Gambar 12 panjang x sebesar satu meter dengan asumsi kemiringan pantai sepanjang x dianggap linear.

Gambar 12 Pengukuran kemiringan pantai menggunkan waterpass Perhitungan Uji Statistik

Uji statistik yang digunakan pada peneltian ini meruapakan uji-t dan perhitungan koefisien determinasi (R2_{). Uji-t termasuk dalam golongan statistika} parametrik. Statistik uji ini digunakan dalam pengujian hipotesis. Uji-t dapat dibagi menjadi 2, yaitu uji-t yang digunakan untuk pengujian hipotesis 1-sampel dan uji-t yang digunakan untuk pengujian hipotesis 2-sampel. Bila dihubungkan dengan kebebasan (independency) sampel yang digunakan (khusus bagi uji-t dengan 2-sampel), maka uji-t dibagi lagi menjadi 2, yaitu uji-t untuk sampel bebas (independent) dan uji-t untuk sampel berpasangan (paired). Oleh karena itu, apabila uji-t hendak digunakan untuk melakukan pengujian hipotesis terhadap 2-sampel, maka harus dilakukan pengujian mengenai asumsi kehomogenan ragam populasi terlebih dahulu dengan menggunakan uji-F (Suryono dan Rejekiningsih 2007). Perhitungan uji F menggunakan F-Test Two-Sample for Variances pada MS. Excel.

14

Uji-t yang digunakan pada penelitian ini merupakan uji-t untuk sampel bebas. Berdasarkan hasil uji F, jika varian sama maka uji t menggunakan t-Test: Two-Samples Assuming Equal Variances (diasumsikan varian sama) dan jika varian berbeda menggunakan t-Test: Two-Samples Assuming Unequal Variances (diasumsikan varian berbeda) pada MS. Excel.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Rancang Bangun

Rancang bangun intrumen diberi nama BS-Meter seperti pada gambar 13 dibagi menjadi 2 bagian yaitu kotak kompartemen dan penyangga. Penyangga yang digunakan merupakan papan dengan dimensi 100 cm x 15.5 cm x 1.5 cm. Pada bagian kotak kompartemen terdapat tombol kendali untuk memilih menu dan tombol power. Selain itu, pada kotak kompartemen terdapat Liquid Cristal Display (LCD) untuk menampilkan hasil daftar menu dan hasil pengukuran. Bagian dalam kotak kompartemen terdapat rangkaian elektronik yang terdiri dari mikrokontroler arduino mega , sensor accelerometer, sensor posisi, dan Real Time Clock.

(a) (b)

Gambar 13 a) Kotak kompartemen dan b) penyanggga BS-Meter

BS-Meter dapat mengukur pada area sempit. Instrumen ini lebih praktis dibandingkan dengan alat pengukur kemiringan yang lain. Selain itu, nilai hasil pengukuran merupakan nilai digital. BS-Meter hanya khusus digunakan pada pantai berpasir.

Uji Laboratorium

Kalibrasi Data

15 sudut pada busur sebesar 1.32 derajat dengan perbedaan maksimum sebesar 2.90 derajat. Persamaan regresi yang didapatkan dari sudut busur dan sudut BS-Meter yaitu Y=0.9504X + 1.3232 dengan R2 _{= 0.9996 (Gambar 14). Variabel X} merupakan sudut BS-Meter sedangkan variabel Y merupakan sudut busur.

(a)

(b)

Gambar 14 Kalibrasi sensor BS-Meter (a) Fit data pengukuran (b) Plot Pengukuran

-16

0.43 sampai dengan 0.96 derajat dengan nilai RMSE 0.41 derajat. Hal ini menunjukan keakuratan alat yang baik dimana nilai RMSE yang kecil. Nilai RMSE menjelaskan keakuratan data, dimana nilai RMSE semakin menuju ke 0 data dikatakan akan semakin akurat (Khatimah 2014). Setelah dilakukan uji statistik dengan uji-t (Lampiran 2) dengan asumsi data memiliki ragam yang homogen (Lampiran 1) pada selang kepercayaan 95 persen (0.05), diketahui bahwa t-hitung 0.03 lebih kecil dari nilai t-tabel 2.00 dan nilai p-value 0.98 lebih besar dari pada nilai alpha 0,05, sehingga nilai sudut pada busur tidak berbeda nyata dengan nilai sudut yang terbaca pada BS-Meter.

Media Penyimpanan

Media penyimpanan menggunakan micro SD card V-Gen dengan kapasitas 2 GB. Data yang tersimpan berekstensi .txt dengan nama file data tanggal pengukuran. Isi dari file tersebut berupa header, ulangan, tanggal, jam, sudut, lintang, dan bujur serta menggunakan spasi sebagai pemisah data (Gambar 15).

Gambar 15 Contoh data BS-Meter

Uji Lapang

17

Gambar 16 Profil kemiringan pantai di stasiun 1 hasil pengukuran menggunakan BS-Meter dan waterpass

Berdasarkan hasil pengukuran, kemiringan pantai menggunakan BS-Meter berkisar antara 2.16 derajat hingga 8.32 derajat, sedangkan pengukuran menggunakan waterpass berkisar antara 2.42 derajat hingga 11.10 derajat. Lebar pantai atau paras muka pantai berkisar antara 5 meter sampai 18 meter. Menurut Oktariadi (2009), garis pantai Sukabumi umumnya lurus, paras muka pantai sempit berkisar 5 – 15 m dengan kemiringan 5 derajat hingga 10 derajat, kecuali di Ciwaru berupa pedataran aluvium yang luas.

Perbedaan pengukuran kemiringan pantai antara BS-Meter dan waterpass (error) berkisar antara 0.13 derajat hingga 3.00 derajat. Berdasarkan tabel pada lampiran 3 diperoleh nilai koefisien determinasi (R2_{) antara 0.97 sampai 0.99. Hal} ini menunjukkan bahwa hasil pengukuran BS-Meter dapat menggambarkan hasil pengukuran waterpass sebesar 97 persen sampai 99 persen.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

18

mudah untuk digunakan. Penyangga menggambarkan kemiringan pantai dengan asumsi kemiringan pada setiap 1 meter dianggap linear. Namun instrumen ini hanya dapat digunakan pada pantai berpasir. Hasil uji laboratorium yang membandingkan antara sudut yang terbaca intrumen kemiringan pantai dengan sudut busur menunjukan nilai galat (error) antara (-0.43) sampai dengan 0.96 derajat dengan nilai RMSE (Root Mean Square Error) 0.41 derajat. Berdasarkan hasil uji laboratorium BS-Meter mempunyai akurasi yang cukup baik yang diduga menggunakan nilai RSME. Setelah dilakukan uji statistik dengan uji-t pada selang kepercayaan 95 persen (0.05), menunjukkan nilai sudut pada busur tidak berbeda nyata dengan nilai sudut yang terbaca pada BS-Meter. Uji lapang yang dilakukan di Stasiun Lapang Kelautan (SLK) Palabuhanratu dengan alat pembanding berupa waterpass. Hasil pengukuran lapang dari intrumen kemiringan pantai menunjukan kemiringan pantai Palabuhanratu berkisar antara 2.16 derajat hingga 8.32 derajat, sedangkan pengukuran menggunakan waterpass berkisar antara 2.42 derajat hingga 11.10 derajat dengan lebar pantai atau paras muka pantai berkisar antara 5 meter sampai 18 meter. Perbedaan pengukuran kemiringan pantai antara BS-Meter dan waterpass (error) berkisar antara 0.13 derajat hingga 3.00 derajat. Berdasarkan hasil perhitungan nilai koefisien determinasi (R2_{) antara 0.97 sampai 0.99. Hal ini} menunjukkan bahwa instrument BS-Meter yang dirancangbangun telah berfungsi dengan baik dan akurat.

Saran

Rancang bangun pengukur kemiringan pantai diharapkan masih terus dikembangkan untuk mengatasi kelemahan yang terdapat pada penelitian ini. Ukuran dari casing perlu didesain lebih kecil dan penyangga yang dapat dibongkar pasang agar penggunaannya lebih praktis. Memaksimalkan sensor accelerometer dengan menggunakan nilai pada sumbu z sehingga dapat menghasilkan penampakan kemiringan dua dimensi. Perancangan perangkat lunak yang lebih baik agar galat yang ditimbulkan oleh stabilitas sensor dapat diminimalisir.

DAFTAR PUSTAKA

Diposaptono S. 2004. Penambangan Pasir Dan Ekologi Laut. Kasubdit Mitigasi Lingkungan Pesisir Pada Direktorat Jenderal Pesisir Dan Pulau-Pulau Kecil, Departemen Kelautan Dan Perikanan [internet]. Tersedia pada: http://www.kompas.com. (diunduh 2014 Maret 25).

Haryanti M, Kusumaningrum N. 2008. Aplikasi Accelerometer 3 Axis Untuk Mengukur Sudut Kemiringan (Tilt) Engineering Model Satelit Di Atas Air Bearing. TESLA. 10(2) : 55-58.

Idris M. 2014. Rancang Bangun dan Uji Kinerja Water Temperature Data Logger [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Indo-Ware. 2013. Manual MicroSD Card Adapter.pdf [internet]. Tersedia pada:

http://dropbox.indo-ware.com/files/www.indo-19

ware.com_Manual_MicroSD_Card_Adapter.pdf. (diunduh 2014 November 15).

Inovative Electronic. 2012. DT-Sense 3D Accelerometer & Magnetometer

[internet]. Tersedia pada:

http://www.innovativeelectronics.com/index.php?pg=ie_pdet&idp=162.

(diunduh 2014 November 15).

Khatimah H. 2014. Pengembangan Perangkat Lunak Antarmuka Instrumen Motiwali (Tide Gauge) untuk Analisis Data Pasang Surut [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Maxim Integreted. 2013. DS3231-Extremely Accurate I²C-Integrated RTC/TCXO/Crystal.pdf [internet]. Tersedia pada :

http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS3231.pdf. (diunduh 2014 November 15).

Oktariadi O. 2009. Peran Kapasitas Bentang Alam Dalam Upaya Kesiapsiagaan Menghadapi Bencana Tsunami Wilayah Pesisir Sukabumi, Jawa Barat. Bul. Geol. Tata Lingk. 19(1) : 39-49.

Panjaitan RA, Iskandar, H. SA. 2012. Hubungan Perubahan Garis Pantai Terhadap Habitat Bertelur Penyu Hijau (Chelonia mydas) di Pantai Pangumbahan Ujung Genteng, Kabupaten Sukabumi. J. Perik. Kel. 3(3) : 311-320.

Parallax Inc. 2012. PMB-688 GPS Module [internet]. Tersedia pada:

http://www.parallax.com/downloads/polstar-pmb-688-gps-product-specification. (diunduh 2014 November 15)

Saribun DS. 2007. Pengaruh jenis penggunaan lahan dan kelas kemiringan lereng terhadap bobot isi, porositas total, dan kadar air tanah pada sub-DAS Cikapundung Hulu. [skripsi]. Bandung: Fakultas Pertanian, Universitas Padjadjaran.

Savitri MAD, Junianto, Taofiqurrahman A. 2012. Kajian Tingkat Kerentanan Lingkungan Fisik Pesisir Menggunakan Metode AHP (Analitical Hirarchy Process) di Kabupaten Bantul, Yogyakarta. J. Perik. Kel. 3(3) : 301-310. Setyandito O, Yuwono N. 2008. Kajian Stabilitas Kemiringan Pantai Pasir Buatan

(n = 1:10) Akibat Gelombang. J. Tek. Sip. 8(2) : 119-132.

Sihasale DH 2013. Keanekaragaman Hayati di Kawasan Pantai Kota Ambon dan Konsekuensi untuk Pengembangan Pariwisata Pesisir. J. Ind. Tour. Dev. Std. 1(1).

STMicroelectronics. 2010. AN3182 Application Note Tilt Measurement Using a Low-g 3-Axis Accelerometer. [internet]. Tersedia pada : www.st.com. (diunduh 2014 November 15)

20

21 Lampiran 3 Uji F antara sudut pengukuran BS-Meter dan sudut busur di

Workshop Akustik dan Instrumentasi Kelautan FPIK IPB

Hipotesis

H0 : δ1 = δ2 (Varian/ragam sudut pengukuran BS-Meter dan sudut busur homogen) H1 : δ1 ≠ δ2 (Varian/ragam sudut pengukuran BS-Meter dan sudut busur tidak

homogen)

Kriteria penerimaan uji hipotesis Terima H0 : jika p-value > 0.05

Variance 583.40 591.44

Observations 33.00 33.00

df 32.00 32.00

F 0.99

P(F<=f) one-tail 0.48

F Critical one-tail 0.55

Kesimpulan

22

Lampiran 4 Uji-t antara sudut pengukuran BS-Meter dan sudut busur di Workshop Akustik dan Instrumentasi Kelautan ITK FPIK IPB

Hipotesis

H0 : µ1 = µ2 (Nilai tengah sudut pengukuran BS-Meter dan sudut busur tidak berbeda nyata )

H1 : µ1 ≠ µ2 (Nilai tengah sudut pengukuran BS-Meter dan sudut busur berbeda nyata)

Selang kepercayaan (α) = 95 % atau 0,05

Kriteria penerimaan uji hipotesis

Terima H0 : jika |t-hitung| ≤ t-tabel atau p-value > alpha (α) Tolak H0 : jika |t-hitung| > t-tabel atau p-value ≤ alpha (α) Hasil analisis

t-Test: Two-Sample Assuming Equal Variances

BS-Meter Busur

Mean (derajat) 40.09 40.26

Variance 583.40 591.44

Observations 33.00 33.00

Pooled Variance 587.42

Hypothesized Mean Difference 0.00

Df 64.00

t Stat -0.03

P(T<=t) one-tail 0.49

t Critical one-tail 1.67

P(T<=t) two-tail 0.98

t Critical two-tail 2.00

Kesimpulan

23

Lampiran 5 Perhitungan koefisien determinasi (R2_{) antara BS-Meter dan waterpass} pada setiap profil kemiringan pantai Palabuhanratu, Jawa Barat.

Profil Pantai Stasiun ke Koefisien Determinasi (R2₎

24

26

28

30

32

34

36

38

39

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Dodung, Kabupaten Banggai Kepulauan, Sulawesi Tengah, pada tanggal 12 Juni 1992 dari ayah Arifuddin Panguale dan ibu Rakiah Dulati. Penulis adalah putra pertama dari empat bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus dari SMA N 1 Tongkuno, Kab. Muna, Sulawesi Tenggara, dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Program Studi Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor. Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Mata Kuliah Dasar-Dasar Instrumentasi Kelautan, Instrumentasi Kelautan dan Selam Ilmiah.