Agus Tri Sutanto 1, Naufal Ananda 2, Hanif Cahyo Romadhon 3

Prototipe Tide Gauge Sebagai Sistem Informasi dan Verifikasi Kejadian Tsunami Berbasis IoT

Tide Gauge Prototype as an Information System and Tsunami Occurrence Verification Based on IoT

Agus Tri Sutanto¹, Naufal Ananda², Hanif Cahyo Romadhon³

1,2,3Program Studi Instrumentasi MKG, Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (STMKG)

Tangerang Selatan

Email : agustrisutanto2016@gmail.com, Naufal.ananda17@gmail.com, Cahyo.hanif@gmail.com

ABSTRAK

Indonesia merupakan negara yang terletak pada pertemuan tiga lempeng aktif sehingga rawan terjadi gempa bumi dan dapat memicu kejadian tsunami. Tide gauge adalah alat yang digunakan untuk mengukur pasang surut air laut dan memiliki fungsi untuk mengkonfirmasi kejadian tsunami di suatu daerah. Perancangan instrumen pada penelitian ini memanfaatkan komponen elektronik yang mudah dirancang dan dapat menampilkan data parameter pasang surut air laut dan suhu secara real-time. Komponen yang digunakan dalam penelitian ini berupa sensor JSN-SR04T, SEN0257 dan DS18B20, SIM900 sebagai modul komunikasi wireless serta mikrokontroler ATMEGA328 sebagai proses akuisisi dan pengolahan data. Data kemudian dikirimkan dan disimpan pada cloud server. Data tersebut akan ditampilkan berbasis web secara real-time setiap 3 menit serta back up penyimpanan pada microsd card adapter. Sistem ini juga dilakukan pengujian komparasi sensor DS18B20 memiliki nilai koreksi sebesar 0,058, sensor pasang surut air laut menggunakan yaitu sensor ultrasonik memiliki nilai koreksi sebesar 0,64 dan sensor SEN0257 memiliki nilai koreksi sebesar 0,19. Hasil pengujian komparasi sensor menunjukkkan sistem dapat bekerja dengan baik.

Kata kunci: Tsunami; Tide Gauge; Pasang Surut; Cloud Server;

ABSTRACT

Indonesia is a country located at the confluence of three active plates so it is prone to earthquakes that can trigger a tsunami. Tide gauge is a device used to measure tides and has a function to confirm the occurrence of tsunamis in an area. The design of instruments in this study utilised electronic components that were easily designed and could display real-time tidal parameters and temperature data. The components used in this research are JSN- SR04T, SEN0257 and DS18B20 sensors, SIM900 as a wireless communication module and a microcontroller, ATMEGA328 as the acquisition process and data processing. Data was then sent and stored on the cloud server.

The data was then displayed web-based in real-time every 3 minutes, and backup is reserved on the MicroSD card adapter. This system also tested the DS18B20 sensor comparison which has a correction value of 0.058, the tidal sensor used an ultrasonic sensor that had a correction value of 0.64 and the SEN0257 sensor had a correction value of 0.19. The sensor comparison test results show that the system can work well.

Keywords : Tsunamis; Tide Gauge; Tidal; Cloud Server

1.

PENDAHULUAN

Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) merupakan Lembaga Pemerintah Non Kementerian (LPNK) yang memiliki tugas pokok untuk melakukan kegiatan pengamatan di bidang Meteorologi, Klimatologi, Kualitas Udara dan Geofisika (MKKuG) (UU No.31,2009). Salah satu cabang dari pengamatan meteorologi adalah meteorologi maritim, data pengamatan meteorologi maritim yaitu radiasi matahari, suhu udara, tekanan udara, angin, kelembaban udara, awan, jarak pandang, curah hujan, penguapan, gelombang laut, suhu permukaan laut dan pasang surut air laut (Perka BMKG No.9,2014). BMKG melalui Pusat Meteorologi Maritim mengeluarkan data pengamatan maritim dari satelit dan pemodelan Ocean Forecasting System (OFS) karena tidak semua Stasiun Meteorologi Maritim memiliki peralatan observasi untuk mengukur parameter.

Indonesia merupakan negara yang terletak pada pertemuan tiga lempeng aktif sehingga rawan terjadi gempa bumi, penyebab utama tsunami di Indonesia adalah gempa bumi tektonik [1].

Berdasarkan UU RI NO 24 Tahun 2007 tentang penanggulangan bencana, pemerintah memiliki peran aktif dalam menangani bencana alam salah satunya tsunami. Hampir seluruh wilayah pantai di Indonesia yang berhadapan langsung dengan Samudra Hindia berpotensi terhadap tsunami [2].

Saat ini Indonesia memiliki 136 tide gauge, hal ini dinilai tidak sebanding dengan panjang garis pantai di Indonesia dan tingginya potensi bencana tsunami.

Salah satu solusi untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah merancang tide gauge yang mudah dioperasikan sehingga dapat meningkatkan dalam hal mitigasi bencana.

Pasang surut air laut merupakan fenomena naik turunnya permukaan air laut secara periodik sebagai akibat gaya tarik menarik antara bumi, bulan, dan matahari [3].

Tide Gauge merupakan instrumen yang digunakan untuk mengukur perubahan muka air laut secara mekanik dan otomatis, mendeteksi variasi gelombang [4]. Alat ini memiliki sensor yang dapat mengukur pasang surut air laut yang kemudian direkam dan disimpan pada sistem penyimpanan.

Perangkat ini memudahkan dalam melakukan penelitian karena dilengkapi dengan fitur yang mendukung.

Badan Informasi Geospasial (BIG) merupakan salah satu Lembaga atau Instansi Pemerintah yang melakukan pemantauan pasang surut air laut dan tersebar di beberapa bibir pantai di Indonesia.

Gambar 1. Sistem Pengamatan Tide Gauge

Gambar 2. Konversi pengukuran jarak[5]

Analisa data perhitungan pasang surut dapat digunakan metode jara diolah lagi menjadi data kedalaman seperti pada keterangan Gambar 2, yaitu :

(H) = Z – X(H) = Z – X (1) Keterangan :

H = Perubahan Pasang Surut (cm) X = Jarak yang terukur oleh Alat (cm) Z = Jarak dari dasar perairan ke sensor (cm)

Internet of Things (IoT) merupakan suatu metode dimana perangkat yang digunakan dihubungkan menuju internet baik komunikasi, database dan sistem tampilan. Peran IoT sendiri bertujuan untuk peningkatan pelayanan data informasi dari suatu sistem pengukuran sehingga data yang dihasilkan dapat ditampilkan secara realtime. Diseminasi informasi berbasis tampilan web dan android dinilai sangat penting dimana kebiasaan masyarakat saat ini yang sulit lepas dari gadget, sehingga dengan adanya sistem IoT berbasis tampilan web dan android diharapkan masyarakat juga dapat berperan dalam penerimaan dan penyebaran informasi.

2.

PERANCANGAN SISTEM

Metode penelitian yang dilakukan secara berturut-turut adalah studi literatur, perancangan sistem dan pengujian sistem berdasarkan analisis

kuantitatif. Pada tahap awal penelitian ini penulis mempelajari literatur yang berhubungan dengan pasang surut. Perancangan sistem ini terdiri atas blok diagram sistem, diagram alir sistem, rangkaian sistem.

a. Blok Diagram

Blok diagram merupakan gambaran dari suatu sistem, karena dari blok diagram inilah dapat diketahui cara kerja rangkaian sistem secara keseluruhan, sehingga keseluruhan blok diagram rangkaian akan menghasilkan suatu sistem yang dapat difungsikan dan dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan.

Gambar 3. Blok diagram Sistem

Gambar 3 menjelaskan bahwa perancangan tide gauge terdiri dari input, proses dan output. Input atau masukan terdiri dari sensor JSN-SR04T dan SEN0257 untuk mengambil data pasang surut air laut, sensor DS18B20 sebagai pendeteksi suhu, dan modul Real Time Clock (RTC) sebagai pewaktuan serta catu daya berupa solar panel. Proses pengukuran dan akuisisi data dilakukan pada mikrokontroler arduino ATMega328. Output dari sistem berupa data yang disimpan dalam micro sd card dan pengiriman data menuju basis data cloud server.

b. Perancangan Sistem Elektronik

Perancangan sistem elektronik pada penelitian ini dilakukan untuk membuat suatu sistem yang terintegrasi pada sebuah Printed Circuit Board (PCB).

Beberapa komponen elektronik pada system seperti modul sensor JSN-SR04T, DS18B20, SEN0257, modul RTC, Mikrokontroler ATMega328, Modul SIM900 GPRS, micro sd card adapter dan catu daya berupa solar panel yang diilustrasikan dengan baterai pada Gambar 4.

Gambar 4. Rangkaian skematik Diagram

c. Diagram Alir Mikrokontroler

Pembuatan diagram alir dilakukan untuk mempermudah proses pemrograman pada mikrokontroler. Diagram alir berikut menjelaskan proses dari mulai inisialisasi sampai dengan pengiriman data pada cloud server.

Gambar 5. Diagram alir mikrokontroler

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

a. Pengujian Sensor JSN-SR04 dan SEN0257 Pengujian sensor ultrasonik JSN-SR04 dilakukan pada Kamis, 3 April 2019 di Kolam Renang Kodam Bintaro dengan alat atau media komparasi menggunakan meteran “ONI” yang memiliki range hingga 5 meter. Set point yang digunakan adalah 50 cm, 100 cm, 150 cm dan 200 cm.Sensor ultrasonic mengukur perubahan muka air laut menggunakan pancaran sinyal ultrasonic.

Pengujian sensor standar dan sensor SEN0257 diletakkan secara berdampingan di dalam chamber.

Titik pengujian atau set point yang digunakan adalah 950 mbar, 1000 mbar dan 1050 mbar. Pembacaan dilakukan sebanyak 4 kali. Sensor tekanan akan mengukur perubahan muka air laut (m) menggunakan konversi data tekanan menggunakan rumus prinsip tekanan hidrostatis di ruang terbuka

Besar tekanan total pada suatu titik di bawah permukaan air pada tempat terbuka misal. danau dan laut serta segala kontainer/wadah terbuka, maka perlu menambahkan besar tekanan atmosfer pada perhitungan. Sehingga, tekanan total hidrostatis

Total

P

dengan tekanan hidrostatis air

P

_hidro pada titik tersebut ditambah besar tekanan yang bekerja pada permukaan air

P

_atm yang dirumuskan dengan:

P_total = P_hidro + P_atm (2)

P_total = pgh + P_atm (3)

g P

P

h = (

_total

−

_atm

) / ρ

(4) Dimana:

P_atm= tekanan atmosfer (tekanan atmosfer pada permukaan air sebesar Patm = 1,01 x105 pa).

P = berat jenis air (air tawar, P = 1000Kg/M³)^;

g = besar percepatan gravitasi (di permukaan bumi, g = 9,8 m/s²)

h= titik kedalaman yang diukur dari permukaan air (m) Hasil komparasi sensor ultrasonik menghasilkan nilai koreksi sebesar 0,64 m dan sensor tekanan sebesar 0,19 m. Sistem tersebut dibandingkan dengan alat standar, berikut tabel 1 komparasi sensor.

Tabel 1. Hasil Komparasi Sensor JSN-SR04 dan SEN0257

Alat Perancangan (m) Alat Standar (m) Nilai koreksi (m) Ultrasonic

Gauge Pressure

Gauge Ultrasonic

Gauge Pressure

Gauge Ultrasonic Gauge

Pres- sure Gauge

1,14 1,07 1,84 1,31 0,7 0,24

1,12 1,09 1,82 1,31 0,7 0,22

1,11 1,07 1,84 1,31 0,73 0,24

1,13 1,09 1,84 1,31 0,71 0,22

1,14 1,11 1,82 1,31 0,68 0,2

1,17 1,12 1,81 1,31 0,64 0,19

1,12 1,09 1,81 1,31 0,69 0,22

1,13 1,09 1,82 1,31 0,69 0,22

1,15 1,09 1,80 1,31 0,65 0,22

1,13 1,1 1,80 1,31 0,67 0,21

1,16 1,15 1,79 1,31 0,63 0,16

1,18 1,16 1,77 1,31 0,59 0,15

1,19 1,12 1,77 1,31 0,58 0,19

1,20 1,16 1,77 1,31 0,57 0,15

1,20 1,16 1,75 1,31 0,55 0,15

1,22 1,13 1,73 1,31 0,51 0,18

1,20 1,16 1,73 1,31 0,53 0,15

Rata-Rata 0,64 0,19

b. Pembahasan Sensor DS18B20

Proses Kalibrasi sensor DS18B20 yang merupakan Unit Under Test (UUT) dan sensor suhu standar di dalam temperature chamber. Proses kalibrasi sensor suhu DS18B20 dan sensor standar diletakkan berdampingan di dalam chamber. Resolusi sensor yang dikalibrasi yaitu 0,001^oC sesuai dengan resolusi alat standar Fluke Hart Scientific 5021A.

Kalibrasi dilakukan pada tiga set point, yaitu 20

oC, 30 ^oC dan 40^oC. Setiap set point diambil data pengukuran sebanyak 4 (empat) kali pembacaan.

Data hasil kalibrasi antara alat standar dan sensor suhu yang dikalibrasi dapat dilihat pada tabel 2 berikut.

Tabel 2. Hasil Kalibrasi Sensor DS18B20

PointSet Alat Standar DS18B20 Korek-

si Ra- ta-rata Pemba-

caan Koreksi Suhu

Standar Pemba-

caan Ko-

reksi

20 20,062 -0,056 20,006 19,713 0,293 0,270

20,064 20,008 19,713 0,295

20,072 20,016 19,775 0,241

20,084 20,028 19,775 0,253

30 30,113 -0,296 29,817 29,815 0,002 0,005

30,115 29,819 29,815 0,004

30,117 29,821 29,815 0,006

30,118 29,822 29,815 0,007

40 40,016 -0,224 39,792 39,894 -0,102

40,018 39,794 39,894 -0,100 -0,101

40,018 39,794 39,895 -0,101

40,016 39,792 39,895 -0,101

Koreksi Rata-Rata 0,058

c. Pembahasan Sistem

Tide Gauge terdiri dari sensor, mikrokontroler, modul real time clock, modul penyimpanan, dan modul komunikasi dengan implementasi seperti Gambar 6. Alat akan mendeteksi pergerakan pasang pasang surut muka air oleh sensor JSN-SRT04 dan SEN0257 serta sensor DB18B20 untuk pengukuran suhu, kemudian input dari sensor akan diproses dan diolah mikrokontroler Arduino ATMEGA328.

Data akan disimpan pada microSD dan dikirim ke cloud server melalui komunikasi nirkabel modul komunikasi GPRS SIM900. Server akan menerima dan menyimpan data yang dikirim alar pada cloud database secara online melalui internet. Database dirancang menggunakan phpMyAdmin pada Virtual Private Server, setelah itu data akan ditampilkan pada website dan aplikasi berbasis Android. Penggunaan server secara mandiri bertujuan agar dapat digunakan untuk mendesain database dan keamanan data secara mandiri.

Gambar 6. Implementasi Sistem

Data pengukuran dari tide gauge akan ditampil- kan di aplikasi android dan web. Aplikasi tersebut dirancang menggunakan Android Studio dan note- pad++.

Gambar 7. Tampilan data berbasis website dan android

Data yang ditampilkan berupa data real- time pasang surut dari sensor ultrasonik (ultrasonic gauge) dan sensor tekanan (Pressure gauge), serta suhu permukaan laut, lalu akan ditampilkan dalam bentuk grafik dan tabel dari masing masing parameter yang diamati.

d. Pembahasan Hasil

Data hasil pengukuran selama pelaksanaan uji lapangan berjalan dengan baik dimana data dapat terkirim secara real time setiap 3 (tiga) menit.

Pemanfaatan Internet of Things (IoT) pada sistem ini sangat perlu dilakukan agar dapat meningkatkan

peran serta dalam mitigasi bencana di masyarakat, dengan diperolehnya informasi pasang surut di suatu daerah. Informasi tersebut dapat dimanfaatkan sebagai konfirmasi telah terjadi tsunami di suatu daerah. Pengiriman data berbasis wireless dan tampilan data berbasis web dan android karena saat ini kebiasaan masyarakat di era revolusi industri 4.0 dimana kebiasaan masyarakat yang sulit lepas dari gadget sehingga diseminasi informasi berbasis digital dan IoT sangat perlu ditingkatkan khususnya pada sistem mitigasi bencana.

4. UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ketua STMKG yang memberikan ijin untuk kegiatan ini, dosen STMKG yang membantu serta memberikan masukan dalam penyusunan jurnal ini dan teman-teman Taruna STMKG yang sudah membantu dan memberikan saran serta masukkan dalam perancangan dan implementasi sistem ini.

5. KESIMPULAN

Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian prototype Tide gauge adalah sebagai berikut :

a. Perancangan alat ini dirancang menggunakan tiga buah sensor yaitu sensor Ultrasonik JSN-SR04T, pressure water SEN0257 dan suhu DS18B20.

Komunikasi menggunakan komunikasi GPRS dengan media penyimpanan SD Card sebagai back-up data.

b. Sistem mengukur kondisi perubahan muka air laut menggunakan sensor ultrasonik dan pressure water serta suhu secara real-time. Data yang diukur setiap 3-4 menit oleh sistem selanjutnya akan dikirim menuju Cloud Server menggunakan komunikasi GPRS SIM900 dan data tersimpan dalam media penyimpanan SD Card.

c. Sistem komunikasi yang digunakan pada sistem ini adalah sistem komunikasi GPRS. Sistem komunikasi ini dapat melakukan pengiriman data menuju cloud server bekerja dengan baik dan lancar.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Purwa and Q., “Simulasi Pembangkitan dan Penjalaran Gelombang Tsunami Berdasarkan Skenario Gempa Tektonik,”

Teknik POMITS, vol. 1, no. 1, pp. 1-6, 2014.

[2] Pusat Gempa Bumi dan Tsunami, “Pedoman Pelayanan Peringatan Dini Tsunami,”

Jakarta, BMKG, 2012.

[3] Efwilza and Dedi, Studi Penerapan Komunikasi Tide Gauge Pada Sistem Peringatan Dini Tsunami di Padang, Bandung: Fakultas Ilmu Terapan, Universitas Telkom, 2007 [4] Sunarjo dkk. 2012. “Gempabumi”. Jakarta:

Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika.

[5] Khoir, M. Mufidul, 2018, Rancang Bangun Alat Monitoring Pasang Surut Air Laut Berbasis Internet Of Thing (IoT), Skripsi, Program Studi Ilmu Kelautan, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Sunan Ampel Surabaya.