Perangkat Lunak Terpadu pada Analisa Model Gelombang Acak pada Saluran
Gelombang Jurusan Teknik Kelautan ITS
Abdullah MR.(1), H.D Armono(2), Baharuddin Ali(3)
(1)
Mahasiswa S1 Jurusan Teknik Kelautan FTK-ITS
(2)
Dosen Jurusan Teknik Kelautan FTK-ITS
(3)
Peneliti di UPT Laboratorium Hidrodinamika Indonesia
Abstrak
Melihat pentingnya uji fisik, fasilitas Saluran Gelombang yang ada di Laboratorium Lingkungan dan Energi Laut Jurursan Teknik Kelautan biasa digunakan untuk pengujian. Namun di laboratorium tersebut belum memiliki perangkat lunak yang terintegrasi secara menyeluruh mengenai proses kalibrasi wave probe dan analisa data hasil pengujian. Penelitian ini bertujuan menghasilkan suatu perangkat lunak terpadu yang mengintegrasikan langkah pengkalibrasian dan pemvalidasian input dan output dari percobaan yang dilakukan di kolam uji gelombang serta pemrosean data. Penelitian ini dimulai dengan menyusun persamaan regresi linier yang digunakan untuk mengkalibrasi wave probe dengan mengkorelasikan fluktuasi elevasi muka air dengan fluktuasi tegangan yang tercatat pada sensor. Kemudian memasukkannya dalam satu susunan perangkat lunak. Perangkat lunak yang telah disusun digunakan lebih lanjut untuk analisa gelombang acak yang terjadi dari percobaan sedang dilakukan di kolam uji. Penyusunan perangkat lunak telah disusun menggunakan MATLAB 2010a dan memiliki User Interface yang memudahkan pengguna. Pada perangkat lunak yang telah disusun juga mendukung fasilitas menyimpan file analisa berupa beberapa output atau nilai yang diperlukan dalam analisa yang lebih spesifik seperti memperoleh koefisien transmisi dari sebuah breakwater. Kinerja perangkat lunak ini juga telah diuji dengan memproses data hasil running yang telah dilakukan peneliti yang lain dan menghasilkan kinerja yang cukup bagus.
Pendahuluan
Tahap perencanaan merupakan tahap awal dari konstruksi sebuah struktur. Salah satu bagian penting dari tahap ini adalah tahap pengujian dari desain konstruksi awal. Pada desain awal, perhitungan telah dilakukan untuk mendapatkan beberapa parameter pada struktur seperti dimensi, beban-beban dan respon struktur yang terjadi. Kemudian parameter-parameter yang telah dihasilkan, dilakukan pengujian fisik dengan memakai sebuah model. Sebuah model sendiri merupakan representasi dari sistem fisik yang dapat digunakan untuk memprediksi perilaku sistem dalam beberapa hal yang diinginkan (Munson et al, 2002). Hal-hal inilah yang pada akhirnya dapat
menentukan dimensi dan aspek-aspek yang optimal dari bangunan tersebut. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mendapatkan validasi dari perhitungan awal yang telah dilakukan sebelumnya. Melihat pentingnya pengujian fisik yang dilakukan, fasilitas kolam uji gelombang Laboratorium Lingkungan dan Energi Laut, Jurusan Teknik Kelautan, FTK- ITS, sering digunakan untuk pengujian fisik baik oleh mahasiswa yang melakukan penelitian tugas akhir maupun dosen-dosen yang menguji struktur yang mereka desain atau yang akan diimplemetasikan di suatu daerah. Struktur yang diuji di kolam uji ini biasanya berupa breakwater baik submerged maupun floating. Laboratorium tersebut telah memiliki perangkat
keras berupa kolam uji dengan berbagai kelengkapannya dan seperangkat komputer sebagai kontrol operasi kolam uji.
Namun di laboratorium tersebut belum memiliki perangkat lunak yang terintegrasi secara menyeluruh mengenai proses kalibrasi wave probe dan pengambilan data sekaligus analisa data hasil pengujian. Perangkat yang digunakan merupakan perangkat lunak secara manual. Operator harus menggunakan persamaan-persamaan yang rumit dalam pengkalibrasi alat dan hasil output yang tercatat oleh wave probe. Kerumitan proses pengkalibrasian ini juga dikarenakan dilakukan secara terpisah-pisah oleh beberapa perangkat lunak sehingga memerlukan waktu yang cukup lama. Oleh karena itu, perlu diadakannya pembaharuan terhadap perangkat lunak pada pemrosesan hasil pengujian.
Demikian pula, perangkat lunak yang digunakan dalam pengujian model fisik suatu struktur di laut dan analisa hasilnya, sudah banyak diproduksi dan dipatenkan pada satu fasilitas saluran gelombang di laboratorium. Beberapa perangkat lunak yeng telah dikenal dalam proses pencatatan hasil uji fisik di laboratorium yaitu, GEDAP oleh NRC Canadian Hydraulics Centre, DHI AWACS sebagai system control dan DHI Wave Synthesizer sebagai pengolah data output oleh DHI, Denmark dan Aalborg University WaveLab™ yang dimiliki Aalborg University.
Regresi Linier
Regresi adalah studi tentang ketergantungan (Weisberg, 2005). Regresi merupakan suatu alat ukur yang juga dapat digunakan untuk mengukur ada atau tidaknya korelasi antarvariabel. Jika kita memiliki dua buah variabel atau lebih maka sudah selayaknya apabila kita ingin mempelajari bagaimana variabel-variabel itu berhubungan atau dapat diramalkan. Analisa regresi mempelajari hubungan yang diperoleh dinyatakan dalam
persamaan matematika yang menyatakan hubungan fungsional antara variabel-variabel. Variabel pertama disebut juga sebagai variabel terikat dan variabel kedua disebut juga sebagai variabel bebas. Persamaan regresi linier dari y terhadap x dirumuskan sebagai berikut:
(1)
Untuk mendapatkan nilai dari intersep dan gradient regresi, dapat menggunakan persamaan berikut.
(2a)
(2b)
(2c)
(2d)
Dalam analisa regresi, garis regresi dapat dapat diterima melalui atau dengan melihat nilai korelasinya yaitu R2. Nilai R2 pada dasarnya merupakan ukuran seberapa baik hubungan tersebut. Semakin dekat nilai R2 adalah 1, semakin baik korelasi. (3a) (3b) (3c) (3d) Gelombang Reguler
Gelombang reguler merupakan gelombang paling sederhana. Gelombang ini menpunyai nilai amplitudo, panjang dan periode gelombang yang konstan.
(4)
Gambar 1. Karakteristik gelombang reguler Gelombang Acak
Gelombang yang terjadi di laut, sangat tidak teratur. Meskipun demikian, mereka dapat dilihat sebagai superposisi dari banyak komponen gelombang reguler harmonis sederhana, yang masing-masing punya amplitudo, panjang, periode atau frekuensi dan arah propagasi sendiri.
Gambar 2. Ilustrasi gelombang acak
Gambar 3. Karakteristik gelombang acak
Gelombang laut mempunyai bentuk dan arah gerakan tak beraturan/acak (random) dan tidak pernah berulang urutan kejadiannya, sehingga teori gelombang reguler tidak dapat secara langsung (deterministik) menjelaskannya. Oleh karena itu diterapkanlah metode statistik untuk mengkuantifikasi sifat gelombang acak (Djatmiko, 2003).
Zero crossing
Jika elevasi permukaan, dinotasikan sebagai η (t), baik didefinisiksn dengan zero down-crossing atau zero up-crossing yang digunakan, karena karakteristik statistik akan simetris. Namun, zero down-crossing lebih sering digunakan karena dalam perkiraan visual, tinggi puncak relatif terhadap palung sebelumnya biasanya dianggap tinggi gelombang. Selain itu, dalam suatu gelombang pecah, bagian depan (curam), yang paling relevan untuk proses pemotongan garis referensi, termasuk dalam definisi dengan downward crossing (dalam kondisi seperti itu, gelombang tidak simetris dan perbedaan antara definisi gelombang dengan zero down-crossing atau zero up-crossing menjadi relevan).
Gambar 4. Ilustrasi downward dan upward Zero Zrossing
ζ ζ
λ
λ λ
Spektrum Densitas Energi
Dalam suatu pencatatan elevasi tinggi muka air biasa disajikan dalam bentuk time domain. Namun penyajian ini masih merupakan data yang sulit dibaca sehingga orang lebih suka menyajikan data tersebut menjadi frekuensi domain. Pengolahan data dari time domain menjadi frekuensi domain dapat dilakukan dengan menggunakan Fast Fourier Transform. Proses perubahan ini dapat dijelaskan oleh gambar 5.
Gambar 5. Ilustrasi Fast Fourier Transform
Ombak yang tidak teratur sering digambarkan oleh spektrum yang menunjukkan jumlah energi gelombang pada frekuensi gelombang yang berbeda. Sebuah spektrum ditunjukkan dengan merencanakan kepadatan spektra terhadap frekuensi, berikut adalah gambaran sebuah spektrum gelombang.
Beberapa perumusan-perumusan di tabel 1 bertujuan untuk menentukan spektrum gelombang ideal yang secara luas mewakili karakteristik dari spektrum energi gelombang yang sebenarnya terjadi. Spektrum gelombang ideal ini ada beberapa diantaranya adalah Pierson-Moskowitz, Bretschneider, International Ship and Offshore Structures Congress (ISSC), International Towing
Tank Conference (ITTC) dan Join North Sea Wave Project (JONSWAP). (Rahman, 1995)
Dari jenis spectrum yang ada, secara umum dapat ditarik beberapa karakteristik spektra yang mungkin secara langsung berhubungan dengan representasi time series (Djatmiko, 2002). Untuk menghitung karakteristik spektral ini adalah saat spektral ke n, dengan persamaan sebagai berikut :
(5)
dengan n adalah nilai integer positif (n = 0,1,2,..) Yang terpenting adalah pada saat spektral nol (kondisi awal n=0), maka setara dengan luas area di bawah kurva spektrum gelombang, yang juga merupakan varian dari riwayat waktu gelombang.
(6)
Dengan RMS atau standar deviasi (σ0) adalah = . Atau dalam ilmu statistik dapat dituliskan dengan akar kuadrat dari varians.
(7) dengan : σ0= standar deviasi xi= data ke-i mean data N = jumlah data
Dalam Handbook of Offshore Engineering (Chakrabarti, 2005), menampilkan beberapa persamaan untuk menghitung karakteristik gelombang berdasarkan karakteristik spektra yang terjadi.
Periode rata-rata ), dapat ditentukan dengan dengan menghitung “pusat daerah” dari spektrum energi, sehingga periode rata-rata diperoleh dengan persamaan :
Periode awal ( adalah periode gelombang di mana energi gelombang maksimum terjadi. Untuk spektrum yang didefinisikan dengan model matematika maka bisa ditemukan dengan diferensiasi. Hal ini menunjukkan bahwa periode mean dari puncak gelombang ) adalah
p = (9a)
Dan mean zero crossing period ( z) adalah
z= (9b)
Untuk mencari tinggi gelombang signifikan 1/3, maka tergantung pada bandwidth spectrum. Secara umum spektrum gelombang laut relatif mempunyai band yang sempit sehingga tinggi gelombang signifikan bisa diperoleh dengan perumusan:
H1/3 = 4 (10a)
(10b)
(10c)
(10d)
(10c) Dengan N merupakan jumlah gelombang. Dari analisis di atas, frekuensi rata-rata (atau modal frequency) yang merupakan pusat spektra dan tinggi muka air Root Mean Square dapat diperoleh dengan:
rad/s (11a)
(11b)
Tabel 1 Jenis Spektrum gelombang yang dapat dibangkitkan di saluran gelombang
Jenis
Spektrum Persamaan Parameter
Pierson Moskowitz α = 8.1 x 10-3 β = 0.74 ω = 2πf ωp = 0.877 g/ U19.5 ISSC π π
Hs = tinggi gelombang signifikan Ts = periode gelombang signifikan ωs = 2π/Ts
ITTC ω Hs = tinggi gelombang signifikan
JONSWAP Pembahasan
Perangkat lunak terpadu telah dibuat menggunakan software MATLAB 2010a. Penggunaan MATLAB ini dengan mempertimbangkan kemudahan
penulisan persamaan-persamaan dan logika yang digunakan dan pengambaran beberapa grafik yang diperlukan. Selain itu, MATLAB memang dirancang dan ditujukan untuk mempermudah pengolahan ataupun perhitungan secara matematis
dalam berbagai bidang ilmu. MATLAB® juga didukung oleh beberapa toolbox yang mempunyai kegunaan masing-masing sesuai kebutuhan perhitungan dari beberapa bidang ilmu tersebut seperti, Fast-Fourier Transform, Regresi, Statistika dan sebagainya.
Selain beberapa hal di atas, MATLAB® telah mendukung compiler sehingga dapat dikeluarkan
dalam bentuk executable file sehingga dapat dijalankan tanpa harus menginstal software MATLAB®. Namun executable file hasil dari MATLAB® compiler ini masih membutuhkan MATLAB® Compiler Runtime sebagai deployment agar dapat berjalan.
Gambar 6 Tampilan user interface keseluruhan
(a) (b)
Tabel 2 Penjelasan user interface pada bagian regresi
Kode Nama Kegunaan
A.1 Axes „Channel 1‟ Menampilkan grafik time history data pada channel 1
A.2 Axes „Channel 2‟ Menampilkan grafik time history data pada channel 2
A.3 Axes3 „Teoritis -
Pengukuran‟ Menampilkan grafik spektrum teori dan terukur
A.4 Axes4 „Hasil Pengukuran‟ Menampilkan grafik spektrum channel 1 dan 2
(a) (b) (c) (d)
Gambar 8 Tampilan user interface pada bagian tombol proses (a) Jenis analisa (b) Kalibrasi (c) Spektrum Teori (d) Pemrosesan
Tabel 3 Penjelasan user interface pada bagian tombol proses
Kode Nama Kegunaan
A.5 Radio button „Ireguler‟ Memilih analisa jenis gelobang ireguler
A.6 Radio button „Reguler‟ Memilih analisa jenis gelobang reguler
A.7 Popup menu „Jenis analisa‟ Memilih jenis analisa (elevasi muka air atau respons struktur)
A.8 Push button „Kalibrasi‟ Melakukan proses kalibrasi
A.9 Text „m‟, „c‟ dan „R^2‟ Ch1 Menampilkan koefisien regresi dan korelasi pada channel 1
A.10 Text „m‟, „c‟ dan „R^2‟ Ch2 Menampilkan koefisien regresi dan korelasi pada channel 2
A.11 Text „NameFile‟ Menampilkan nama file yang sedang dianalisa
A.12 Push button „Input‟ Membuka dialog open file (memilih file yang akan dianalisa)
A.13 Push button „Reset‟ Membersihkan data input dan output analisa
A.14 Text „Hw‟ dan „Tw‟ Ch1 Menampilkan hasil tinggi dan periode gelombang pada probe 1
A.15 Push button „Proses‟ Melakukan proses analisa (pemotongan dan karakteristiknya)
A.16 Push button „Simpan‟ Melakukan proses menyimpan output ke dalam file
A.17 Text „Hw‟ dan „Tw‟ Ch2 Menampilkan hasil tinggi dan periode gelombang pada probe 2
A.18 Popup menu „Jenis Spektrum‟ Memilih jenis spektrum rencana yang dibangkitkan
A.19 Edit text „Hs‟, „Tp‟ dan „Max
Langkah penggunaan perangkat lunak ini dibagi menjadi 3 bagian yaitu persiapan, pemrosesan dan penyimpanan hasil.
A. Persiapan
(1) instal MCRInstaller.exe pada komputer yang akan digunakan
(2) ubah semua file mentah (*.TMH) menggunakan Refana.xls
(3) simpan dengan file baru menjadi file excel ‟95 dengan format penulisan yang telah distandarkan (Gambar 9),;
(4) standar nama file untuk kalibrasi sesuai dengan standar pada tabel 4;
(5) untuk nama file yang akan dianalisa, menyesuaikan dengan kehendak dari peneliti;
(6) tempatkan semua file (file kalibrasi dan file yang akan dianalisa) beserta perangkat lunak (AnaWaRe.exe) dalam 1 folder;
Tabel 4 Tabel standar penamaan file
No. Nama file Uraian Keterangan
1 U4 Probe dinaikkan 15 cm Channel 1 dan 2 bersamaan
2 U3 Probe dinaikkan 10 cm Channel 1 dan 2 bersamaan
3 U2 Probe dinaikkan 5 cm Channel 1 dan 2 bersamaan
4 0 Probe pada posisi awal Channel 1 dan 2 bersamaan
5 D2 Probe diturunkan 5 cm Channel 1 dan 2 bersamaan
6 D3 Probe diturunkan 10 cm Channel 1 dan 2 bersamaan
7 D4 Probe diturunkan 15 cm Channel 1 dan 2 bersamaan
8 W1 Strain gauge tak dibebani Channel 1 atau 2 digunakan
9 W2 Strain gauge dibebani 250 gram Channel 1 atau 2 digunakan
10 W3 Strain gauge dibebani 500 gram Channel 1 atau 2 digunakan
11 W4 Strain gauge dibebani 750 gram Channel 1 atau 2 digunakan
12 W5 Strain gauge dibebani 1000 gram Channel 1 atau 2 digunakan
Gambar 9 Standar penulisan pada file excel yang telah diproses oleh Refana.xls
B. Pemrosesan
(1) jalankan AnaWaRe.exe;
(2) pilih jenis analisa yang akan dilakukan (A.5, A.6 dan A.7)
(3) pada panel kalibrasi, klik „Kalibrasi‟ untuk menghitung persamaan regresi untuk mengkalibrasi fluktuasi tegangan menjadi
elevasi muka air dan menampilkan hasilnya pada sisi bawahnya ( A.9 dan A.10);
(4) klik tombol „Input‟ untuk memilih file yang akan dianalisa;
(5) jika dipilih regular, maka akan ada fitur pemotongan data sehingga klik 2 kali untuk batas atas dan batas bawah. Jika dipilih ireguler, maka secara langsung akan dihitung karakteristiknya dan memunculkan gambar spektra pada „axes4‟. Jika memilih ireguler, panel parameter validasi spektrum akan diaktifkan dan menggambarkan spektra teori pada Axes3. Isi parameter dengan input rencana yang dibangkitkan pada pembangkit gelombang;
(6) klik „Proses‟. Besaran-besaran utama pada karakteristik gelombang atau time history akan keluar pada A.10 dan A.14
C. Penyimpanan hasil
(1) sebelum menyimpan file analisa, sebaiknya pengguna mengecek nilai yang tampil pada perangkat lunak, apakah sudah benar dan masuk akal.
(2) klik „Simpan‟ untuk menyimpan data hasil analisa;
(3) file hasil analisa kan disimpan dalam bentuk document word (Result.doc) dan menampilkan gambar grafik dalam jendela figure sehingga dapat di-„save as…‟ menjadi file gambar (*.bmp);
Dalam penyimpanan file, pada file „Result.doc‟, pengguna dapat melakukan analisa berkali-kali tanpa harus takut hasil output analisa akan hilang tertimpa hasil analisa yang baru. Perangkat lunak ini dibekali fitur „append‟ untuk menulis hasil analisa selanjutnya pada bagian akhir dari analisa sebelumnya. Oleh karena itu, sangat disarankan untuk mengecek nilai yang ditampilkan pada tampilan perangkat lunak sebelum disimpan, apakah sudah benar dan masuk akal. Jika ini tidak dilakukan, dikhawatirkan pengguna akan kesulitan memilah hasil mana yang benar.
Perbandingan dengan perangkat lain
Perangkat lunak yang telah disusun memiliki referensi dari perangkat lunak yang pernah dipakai sebelumnya, yaitu WAVAN. Program wavan ini juga disusun dengan sintax MATLAB namun tanpa menggunakan graphical user interface yaitu menggunakan „command window‟. Program pendahulu ini juga mengharuskan pengguna untuk menginstal MATLAB di komputer yang digunakan untuk menjalankan programnya. Hal ini pastinya memakan waktu dan mempersulit langkah. Ditambah lagi, input yang dimasukkan hanya 1 probe atau 1 perekaman data elevasi muka air beserta waktu perekamannya. Data awal dari elevasi inipun sebelumnya berupa nilai fluktuasi tegangan yang harus dikalibrasi di Microsoft Excel terlebih dahulu untuk mendapatkan nilai elevasi muka air. Dari sudut pengolahan data, pengguna yang masih
awam, sulit untuk memahami istilah yang digunakan.
Gambar 10 Flowchart langkah pemrosesan data sebelumnya (dengan Wavan)
Sedangkan dalam perangkat lunak yang baru ini, pengguna diberikan dimudahkan dengan penggunaan yang mudah, yaitu tanpa harus menginstal MATLAB secara keseluruhan. Namun hanya diharuskan menginstal MATLAB® COMPILER RUNTIME sebagai deployment atau „pondasi‟. Perangkat lunak yang sekarang telah berupa file executable. User interface juga telah ditambahkan supaya pengguna mudah melihat hasil analisa secara garis besar dari hasil running yang telah dilakukan. Dari segi input yang dimasukkan, pengguna dapat menginputkan 2 probe sekaligus. Data yang dimasukkan tidak perlu dikalibrasi terlebih dahulu dengan Microsoft Excel karena perangkat lunak yang telah disusun telah mendukung fitur kalibrasi data.
Gambar 11 Flowchart langkah pemrosesan data sekarang (dengan AnaWaRe.exe)
Untuk pengolahan data, istilah yang digunakan telah disesuaikan dengan pemahaman tingkat mahasiswa. Hal ini dikarenakan penyusunan perangkat lunak ini ditujukan untuk kemudahan dan pemahaman mahasiswa yang sering menggunakan Laboratorium
Saluran Gelombang di Jurusan Teknik Kelautan, ITS. Di samping itu juga menjawab beberapa harapan yang telah disampaikan mahasiswa.
Tabel 6 Tabel perbandingan AnaWaRe dengan WAVAN
Fitur AnaWaRe WAVAN
File input *.xls *.txt
Jumlah probe 2 1
Tampilan Graphical
User Interface Command Window
Bentuk Executable
(*.exe) MATLAB file (*.m)
Fitur kalibrasi ya tidak
Output file Grafik dan
dokumen Grafik dan dokumen
Istilah yang
digunakan Mudah dipahami Sulit dipahami
Pemotongan data
(reguler) ya tidak
Persamaan regresi
beserta grafiknya ya tidak
Dalam fitur grafik yang ditampilkan tidak kalah jauh dari perangkat lunak yang sejenis, yaitu GEDAP. GEDAP mendukung beberapa probe dan mengeluarkan grafik untuk tiap probe beserta nilai besaran utama seperti standar deviasi, varian, tinggi
signifikan gelombang, frekuensi puncak dan periode puncak. Selain itu, perangkat lunak buatan NRC Canadian Hydraulics Centre itu juga menampilkan karakteristik data elevasi muka air dalam bentuk file yang dapat dibaca oleh notepad.
Berbeda dengan GEDAP yang ditujukan untuk laboratorium skala besar yang dapat membaca banyak wave probe, perangkat lunak AnaWaRe ini ditujukan untuk Saluran Gelombang di Laboratorium Lingkungan dan Energi Laut yang hanya mampu mendukung 2 probe. Secara tampilan GEDAP masih kurang user friendly dikarenakan perangkat buatan NRC Canadian Hydraulics Centre masih menggunakan command prompt atau sistem DOS. Sehingga permasalahan yang akan dianalisa dan output yang diinginkan masih harus dideskripsikan dalam listing tersendiri. Untuk grafik yang ditampilkan tidak jauh berbeda dengan output dari GEDAP. Nilai besaran utama tidak ditampilkan dalam grafik namun dituliskan dalam file output dokumen Microsoft Word. Dalam dokumen dituliskan beberapa nilai yang diperlukan dalam analisa yang lebih lanjut seperti analisa untuk mencari nilai koefisien transmisi pada breakwater.
(a) (b)
Aplikasi pengunaan perangkat lunak
Dalam penggunaan perangkat lunak ini terdapat asumsi yang digunakan antara lain nilai-nilai pada file yang diinputkan sudah benar. Hal ini dimaksudkan bahwa pemrosesan pada perangkat lunak sudah tepat. Termasuk juga nilai yang diinputkan pada validasi spektrum teori, harus sudah benar karena persamaan yang digunakan merupakan persamaan yang terdapat pada manual saluran gelombang.
Untuk menguji kinerja dari perangkat lunak, digunakan beberapa contoh file running dari pengujian yang telah berlangsung di saluran gelombang. Hasil pengujian yang digunakan adalah pengujian yang dilakukan pada struktur terumbu karang buatan dengan variasi dimensi dan kondisi gelombang.
Hasil analisa file running ‘iregj-h6t1.5-c’
Penamaan kode running ini ditujukan untuk kemudahan identifikasi. Kode „reg‟ menunjukkan data reguler dan kode „iregj‟ menunjukkan data ireguler dengan spektrum JONSWAP. Angka yang terletak setelah huruf „h‟ menunjukkan nilai tinggi gelombang yang direncanakan. Sedangkan jika terletak setelah huruf „t‟,menunjukkan nilai periode rencana. Adapun huruf terakhir menunjukkan kode desain.
Pada hasil pemrosesan yang dicobakan pada perangkat lunak ini menggunakan file kalibrasi yang sama. Hal ni ditujukan untuk menunjukkan pemrosesan yang telah diuji dengan benar dan menampilkan nilai besaran utama yang baik juga.
Hasil persamaan regresi yang digunakan untuk kalibrasi, mendapatkan hasil yang bagus ditunjukkan dengan nilai R2 ≈ 0.999. Sedangkan detail file output dari pemrosesan file running ini dapat dilihat pada lampiran.
Setelah diproses menggunakan AnaWaRe, menunjukkan nilai tinggi gelombang signifikan yang terukur menjadi sekitar 3 kali dari tinggi gelombang signifikan rencana yaitu dari 6 cm menjadi 17.573 cm sedangkan periodenya menjadi sekitar 2 kali rencana yaitu dari 1.5 detik menjadi 3.129 detik. Penurunan energi gelombang ditunjukkan dengan turunnya tinggi gelombang yang terukur di probe 2 yaitu dari 17.573 cm menjadi 10.010 cm. Hal ini juga ditunjukkan dengan grafik spektra yang terjadi. Pada probe 1(channel 1) memiliki luasan yang lebih besar dari pada probe 2(channel 2). Hal ini telah menunjukkan bahwa adanya pereduksi gelombang telah mereduksi densitas energi gelombang yang melewatinya.
Gambar 13 Grafik regresi pada probe 1(warna biru) dan probe 2(warna merah)
Gambar 14 Pemrosesan pada file kode iregj-h6t1.5-c Kesimpulan
Setelah melakukan analisa dan pembahasan dari perangkat lunak yang dibuat dengan menggunakan software utama MATLAB 2010a, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut:
Prosedur analisa gelombang yang dilakukan di Laboratorium Lingkungan dan Energi Laut JTK-ITS di mulai dengan menkonversi file hasil running (*.TMH) dengan Refana.xls, mengkalibrasi dan kemudian memprosesnya dengan perangkat lunak yang baru, yaitu AnaWaRe.
Susunan perangkat lunak untuk proses analisa gelombang berdasarkan perangkat lunak yang sebelumnya dengan menambah fitur kalibrasi.
Sehingga susunannya adalah proses kalibrasi, pemrosesan data dan penyimpanan hasil.
Kinerja perangkat lunak yang telah dibuat telah diuji dan terbukti cukup baik. Hal ini dibuktikan dengan menjalankannya pada beberapa file running yang telah dilakukan sebelumnya.
Saran
Perangkat lunak yang telah dibuat merupakan perangkat lunak dasar sehingga masih bisa dikembangkan. Pengembangan perangkat ini lebih mudah dilakukan karena penyusunannya menggunakan bahasa pemrograman matematika yang sangat mudah, yaitu menggunakan MATLAB. Pengembang selanjutnya dapat memodifikasi listing
pada MATLAB dan tombol-tombol pada GUI untuk menambahkan fitur-fitur yang lain.
Pengembangan lebih lanjut dapat menambahkan beberapa fungsi baik dalam pembacaa data maupun analisa. Untuk fungsi pembacaan data dapat dikembangkan untuk dapat membaca langsung dari file running mentah yang masih berupa file *.TMH. Pembacaan data dari data mentah dapat meningkatkan keakuratan data yang diproses dan hasilnya. Selain itu, dapat dikembangkan juga dalam pembacaan probe yang lebih banyak.
Sedangkan dalam fungsi analisanya, dapat ditambahkan fungsi analisa yang berhubungan dengan analisa struktur pantai misalnya persamaan dalam analisa struktur pantai yang tenggelam (submerged structure) seperti persamaan untuk mencari koefisien refleksi, koefisien transmisi, penurunan energi akibat adanya struktur pantai dan sebagainya. Atau persamaan dalam analisa struktur pantai yang terapung (floating structure) seperti kekuatan pancang atau pemegang struktur, RAO dari struktur dan lain sebagainya. Analisa yang ditambahkan dapat memepermudah dan mempersingkat waktu pemrosesan data untuk mendapatkan desain kekuatan dan ukuran struktur secara optimal.
Sebagai tambahan lebih lanjut mengenai pengembangan perangkat lunak ini, pengembang dapat meninjau lebih lanjut mengenai validasi spektrum teori karena belum semua spektrum dapat divalidasikan. Hal ini diakibatkan tidak adanya data running yang sudah ada dalam spektrum selain JONSWAP dan keterbatasan waktu untuk melakukan running menggunakan spektrum yang lainnya. Spektrum yang belum dapat divalidasi yaitu spektrum Pierson-Moskowitz, ITTC dan ISSC.
Daftar pustaka
Bingham, NH. And John M. Fry, Regression – Linear Model in Statistics, London : Springer Undergraduate Mathematics Series, 2010.
Calabrese, Mario, et al, Qualitaitve And Quantitative Feature Of Wave Breaking Over A Submerged Breakwater And Effect On Nonlinear Wave–Structure Interaction, 2nd International Conference On Marine Research And Transportation Session B pp 25-32, 2007
Chakrabarti, SK. Hydrodynamics of Offshore Structures. London : Springer-Verlag. 1987.
Chakrabarti, SK. Handbook Of Offshore Engineering Volume 1. Elsevier, Plainfield, Illinois, USA, 2005.
Chang, WS., Main Characteristics, Utexas, http://cavity.ce.utexas.edu/kinnas/wow/public_html/ waveroom/wow1/node2.html, Sep 29 1999
Chen, Yuan-Chen, et al, Wave Propagation At The Interface Of A Two-Layer Fluid System In The Laboratory, Journal of Marine Science and Technology, Vol. 15, No. 1, pp. 8-16. 2007.
Dean, Robert G., Robert A. Dalrymple. Water Wave Mechanic for Engineer and Scientist. Advanced Series on Ocean Engineering - Volume 2, World Scientific : Singapore. 2000.
Djatmiko, E.B., Analisis Gelombang Acak, Materi kuliah Hidrodinamika II, Jurusan Teknik Kelautan ITS, Surabaya, 2002.
Gujarati, Damodar. Dasar-Dasar Ekonometrika, Jakarta: Erlangga, 2006.
Jesper Ulrik Fuchs. DHI Model Testing Technology. DHI Water Environment Group. http://www.dhigroup.com/Solutions/MarineInfrastr uctureAndEnergy/ModelTestingTechnology.aspx. (15 Pebruari 2011)
Journee, J.M.J and Pinkster, J. Introduction in Ship Hydromechanics. Delft University of Technology. 2002.
National Research Council Canada. GEDAP – Generalized Experiment Control and Data Acquisition Package – CHC – NRC – CNRC.
http://www.nrc- cnrc.gc.ca/eng/ibp/chc/technology/experiment-control.html. (3 Maret 2009)
Neelamani, S., R. Rajendran., Wave Interaction with “┴”-type breakwaters. Ocean Engineering 29 pp 561–589. 2002a.
Neelamani, S., R. Rajendran., Wave Interaction with “T”-type breakwaters. Ocean Engineering 29 pp 151–175. 2002b.
Neelamani, S., T. Gayathri., Wave Interaction with twin plate wave barrier. Ocean Engineering 33 pp 465-516. 2006.
Rageh, O.S., Hydrodynamic Efficiency Of Vertical Thick Porous Breakwaters, Thirteenth International Water Technology Conference pp 1659-1670, 2009. Rahman, Matiur. Water Waves : Relating Modern Theory to Advanced Engineering Applications, Gloucestershire, Clarendon Press, 1995.
St. Denis, M. and Pierson, W. J., On the Motion of Ships in Confused Seas, Transactions SNAME, 61:1–53, 1953.
Stewart, R.H.. Introduction to Physical Oceanography. Texas. 2008.
Tsoukala, V.K., et al. Wave And Dissolved Oxygen Transmission Analysis In Harbors Using Flushing Culverts: An Experimental Approach. Global NEST Journal, Vol 12, No 2, pp 152-160, 2010.
Weisberg, Sanford, Applied Linear Regression, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2005.
Wilson, James F., Dynamics Of Offshore Structure, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2003.
van Der Meer, J.W., T. Bruce, L. Franco, J.M. Pearson. Overtopping performance of different armour units for rubble mound breakwaters. Coastal Engineering 56 pp 166–179, 2009.
Zhang, Jun., Introduction to Ocean & Coastal Engineering - Ocean Environment &Waves, OCEN 201, 2009.
Lampiran – Output file ‘Result.doc’
Wave and Response Analysis - FlumeTank@2011 Beginning of analysis result
=================================================== Nama File: iregj-h6t1.5-c.xls
=================================================== Channel 1 +++++=====+++++=====+++++======++++++++++=====+++++ Calibration Equation y = -1.962x + 2.339 Correlation Coefficient R^2 = -1.000 Basic Output +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Number of Waves = 66 Standard Deviation = 4.393 Variance = 19.300 Wave Characteristic +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Min-First Moment(momen -1)= 8.86653 Zeroth Moment = 19.21192 First Moment = 45.12029 Second Moment = 118.65463 Third Moment = 370.56987 Fourth Moment = 1486.72705
Average Wave Period = 2.6753 seconds Wave Peak Period = 1.7750 seconds Mean Zero Crossing Period = 2.5283 seconds Significant Wave Height = 17.5326 centimetres Maximum Wave Height = 31.0326 centimetres Zero Moment Wave Height = 17.5326 centimetres Average Wave Height = 10.9579 centimetres rms Wave Height = 9.7481 centimetres Average of Highest 1/10 = 22.2664 centimetres Channel 2 +++++=====+++++=====+++++======++++++++++=====+++++ Calibration Equation y = 1.929x + -0.280 Correlation Coefficient R^2 = 1.000 Basic Output +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Number of Waves = 89
Standard Deviation = 2.703 Variance = 7.304 Wave Characteristic +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Min-First Moment(momen -1)= 2.95269 Zeroth Moment = 7.20659 First Moment = 21.19080 Second Moment = 77.15817 Third Moment = 349.68802 Fourth Moment = 1947.92543
Average Wave Period = 2.1368 seconds Wave Peak Period = 1.2505 seconds Mean Zero Crossing Period = 1.9202 seconds Significant Wave Height = 10.7380 centimetres Maximum Wave Height = 19.0063 centimetres Zero Moment Wave Height = 10.7380 centimetres Average Wave Height = 6.7113 centimetres rms Wave Height = 5.9703 centimetres Average of Highest 1/10 = 13.6373 centimetres
End of analysis result
