AVIATION METOROLOGICAL OBSERVATION SYSTEM
WEB BASED
Marthin Dendy Saputra Lumban Toruan1,2, Ibnu Sofwan Lukito, S.Si, M.Si3, Hapsoro A. Nugroho, M.T1
1Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Jakarta 2Stasiun Meteorologi Soekarno Hatta, Cengkareng 3Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Jakarta
Email : marthinwebmaster@gmail.com
Abstrak
Pengamatan pada stasiun-stasiun meteorologi penerbangan di Indonesia memegang peranan yang penting dalam memastikan keselamatan penerbangan. Oleh sebab itu penelitian ini merancang sebuah sistem yang dapat bekerja secara otomatis atau semi-otomatis. Sehingga kesalahan baik dari faktor manusia maupun alat dapat saling mengoreksi. Guna memudahkan akses data, maka sistem ini dirancang berbasiskan web, memungkinkan komputer mana pun yang terhubung dengan jaringan lokal pada sistem tersebut untuk mengakses data dari alat dan mengobservasinya. Hal ini juga memudahkan dalam penyampaian informasi meteorologi seperti METAR, SPECI, Met Report, dan Special Report kepada ATC. Karena semua informasi dapat diakses dan ditampilkan langsung dilayar monitor serta dapat diupdate secara otomatis.
Dengan memanfaatkan mikrokontroler ATmega16 dan sensor SHT11, HP03, WS31, WD31, Tipping Bucket terbentuklah sebuah sistem yang di integrasikan dengan server berbasis web untuk menjadi sistem pengamatan meteorologi penerbangan berbasis web (AMOS).
Hasil yang didapat setelah uji coba pada Stasiun Meteorologi Soekarno Hatta Cengkareng menunjukkan bahwa sistem ini dapat bekerja dengan baik dan dibuktikan dengan nilai hasil komparasi dengan AWS juga cukup baik. Selain itu juga menghasilkan sandi yang benar dalam hal tatacara penyandian Synop dan Metar.
Kata kunci : observasi, METAR, SYNOP, otomatis, sensor, mikrokontroler, web Abstract
Observation at aviation meteorological stations in Indonesia hold an important role in ensuring the safety of flight. Therefore this research designed a system that can work automatically or semiautomatic. So that errors both from human factor or instrument factor can mutually correct each other. In order to make it easier to access the data, this system designed based on web, enabling computer that connected to this LAN to access the data from the device and observe it. This system also ease the delivery of meteorological information such as METAR, SPECI, Met Report, and Special Report to Air Traffic Controller,because all the information can be accessed and displayed directly on the monitor, also able to update automatically.
By using microcontroller ATmega16 and sensor, SHT11, HP03, WS31,WD31 and tipping bucket forming a system that is integrated with a web-based server that called Aviation Meteorological Observation System (AMOS)
The result obtained after experiment at Station Meteorological Soekarno Hatta Cengkareng shows that this system can work properly, proved by a good value from comparison with Automatic Weather Station (AWS). It also provide a correct encoding for SYNOP and Metar Code.
1. PENDAHULUAN
Informasi cuaca sangat penting terkait dengan keselamatan penerbangan. BMKG (Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika) menjadi satu-satunya penyedia informasi cuaca yang resmi ditunjuk oleh pemerinta, hal ini tertulis dalam undang-undang nomor 31 tahun 2009. Oleh sebab itu BMKG wajib memberikan informasi cuaca yang akurat, cepat, dan terpercaya. Informasi-informasi cuaca yang diberikan didapat dari hasil pengamatan cuaca. Sampai saat ini stasiun pengamat BMKG masih banyak yang melakukan pengamatan secara manual dengan mengandalkan kemampuan manusia sekitar 80%. Hal ini dikarenakan belum adanya teknologi yang dapat menggantikan kemampuan pengamatan dan analisa manusia, dan belum adanya sistem yang terintegrasi sehingga dapat menggabungkan pengamatan manual dengan otomatis. BMKG sangat memerlukan sistem pengamatan ini, dengan tujuan agar memperkecil dampak kesalahan yang diakibatkan oleh kesalahan manusia maupun menutupi kekurangan dari alat yang digunakan. Berdasarkan hal tersebut, penulis melakukan penelitian dengan maksud membuat sebuah sistem terintegrasi dimana parameter-parameter cuaca yang diamati oleh pengamat meteorologi diambil langsung dari alat digital sehingga menurunkan kesalahan yang diakibatkan pembacaan oleh pengamat, dan parameter tersebut akan dimasukan kedalam sebuah server yang dapat mengolah dan melakukan kendali mutu terhadap data yang masuk maupun keluar. Sistem terintegrasi ini juga membantu dalam penyandian seperti sandi Synop dan METAR. Sistem yang dibuat oleh penulis dinamakan “Aviation Meteorological Observation Sistem”.
2. PERANCANGAN SISTEM
Perancangan sistem dimulai dari penentuan basis sistem yang digunakan.
Basis dari sistem ini terbagi menjadi dua bagian utama yaitu bagian akusisi data dari sensor berbasiskan mikrokontroler sebagai pusat pengumpul data dari sensor-senor dan bagian kedua adalah server yang berbasiskan PHP sebagai pemrosesnya.
Pada bagian hardware yaitu sensor dan logger. Logger yang dirancang menggunakan mikrokontroler ATMega16 dan sensor yang digunakan adalah SHT11 untuk mengukur parameter suhu dan kelembapan, HP03 untuk mengukur tekanan udara, RMYoung Tipping Bucket 0.1mm untuk mengukur curah hujan, dan Environdata WS31 dan WD31 untuk mengukur kecepatan dan arah angin.
Jalur komunikasi yang digunakan untuk menghubungkan antara logger dengan server dapat menggunakan jalur RS232 dan RS485. Perancangan dua jalur ini dikarenakan untuk memudahkan dalam proses maintenance dimana jalur data ke server tidak akan tergangu bila terjadi pemeliharaan alat dilapangan.
Pada sisi server dibuat dua buah program untuk mengakusisi data dari sensor dan memasukan data yang diterima kedalam database server. Kemudian data yang ada dalam server akan ditampilkan pada webpage yang telah dibuat untuk menampilkan data secara realtime. Selain itu pada webpage yang dibuat juga terdapat suatu form khusus yang telah dirancang untuk membantu dalam melakukan pengamatan dan penyandian. Pada form ini paramter seperti suhu, kelembapan, tekanan udara,curah hujan, kecepatan dan arah angin sudah terisi secara otomatis dari alat. Pengamat hanya tinggal memasukan data hasil pengamatan awan dan jarak pandang. Setelah semua data terisi maka sandi akan muncul, akan tetapi jika ada kesalahan memasukan data maka server akan memberikan peringatan bahwa data yang dimasukan tidak valid.
Secara garis besar alur dari data dimulai dari sensor lalu menuju ke logger dalam logger akan dikoreksi dan di proses
Gambar 1. Diagram alir sistem
menjadi suatu rangkaian data yang akan dikirimkan melalui jalur komunikasi menuju ke server. Pada sisi server data akan diterima oleh program pertama dan disimpan kedalam format raw data .txt,
kemudian program kedua akan
memisahkan data dari raw data.txt dan menyimpannya kedalam database server yaitu MySQL. Data yang telah tersimpan pada database dapat ditampilkan kapan saja pada webpage yang telah tersedia. Data ditampilkan dalam bentuk realtime maupun dalam bentuk form pengisian
sandi. Lalu hasil dari pengamatan yang berupa sandi akan ditampilkan pada beberapa user terkait seperti ATC(Air Traffic Control), Forecaster, Observer, Admin. Hal ini dapat terlihat pada Gambar 1 diagram alir.
Perancangan blok diagram dari sistem logger ini dapat terlihat dari Gambar 2. Pada Gambar 2 terlihat bahwa sensor tekanan dan RTC(Real Time Clock) menggunakan jalur I2C(Inter-Integrated Circuit), sedangkan SHT11 menggunakan TWI(Two Wire Interface).
Gambar 2. Blok diagram
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dari perancangan sistem ini diuji pada Stasiun Meteorologi Penerbangan Soekarno Hatta Cengkareng.
Metode pengujian dengan
membandingkan nilai yang dihasilkan alat dengan AWS (Automatic Weather Station) yang telah terkalibrasi dan membandingkan sandi yang dikeluarkan dengan Obstool yang digunakan oleh pengamat pada Stasiun Meteorologi Cengkareng.
Pada saat pengujian alat, sensor suhu diletakan berdekatan dengan logger didalam sangkar meteo, sedangkan sensor tekanan udara berada didalam logger. Sensor curah hujan diletakan diluar sangkar meteo dengan jarak kira-kira 3 meter. Peletakan sensor kecepatan angin dan arah angin pada tiang anemometer dengan ketinggian 10 meter dari atas permukaan tanah.
Sensor AWS diletakan pada tiang anemometer dengan ketinggian 1 meter dari atas tanah. Jarak dari tiang anemometer ke sangkar meteo kira-kira 6 meter.
Gambaran dari peletakan sensor pada saat ujicoba alat dapat dilihat pada Gambar 3. Jarak dari logger keserver diperkirakan sekitar lebih dari 70 meter, jadi saat pengujian menggunakan jalur komunikasi RS485.
A B C
D
F
E
Gambar 3. Uji Coba Sensor dan Logger, a) sensor kecepatan dan arah angin, b) sensor suhu dan kelembapan, c) sensor curah hujan, d) logger, e) kondisi taman alat, dan f) server.
Gambar 4. Grafik uji coba alat, komparasi AMOS dengan AWS, a) suhu, b) tekanan udara, c) kelembapan, d) titik embun, e) kecepatan angin, dan f) arah angin.
A B
C D
Hasil dari ujicoba komparasi alat ditunjukan pada gambar 4. Hasil komparasi alat dapat terlihat pada gambar 4, bahwa sensor AMOS menunjukan pola yang sama dengan sensor pada AWS. Kemudian setelah dianalisa didapatlah data simpangan yang terjadi antara sensor AMOS dengan AWS.
Perbandingan nilai sensor suhu SHT11 dengan HMP155 vaisala mempunyai simpangan sebesar ±0.2°C. Kelembapan dengan simpangan ±1.2%. Pada sensor tekanan HP03 dengan sensor RM Young 61302V mempunyai simpangan sebesar ±0.1mb, sedangkan sensor kecepatan angin ±0.9 knots. Pengujian sensor curah hujan dilakukan pada lab kalibrasi BMKG, hal ini dikarenakan tidak ada hujan selama waktu penelitian.
Tabel 1. Pengujian sensor curah hujan
Intensitas Kalibrator (Hanil Lab Tech)(mm/TIP) AMOS (tipping bucket 0.2mm environdata) (mm/TIP) Selisih 150
mm/jam 9.2mm/46tip 9.2mm/46tip 0 200
mm/jam 9.4mm/47tip 9.4mm/47tip 0 250
mm/jam 9.2mm/46tip 9.2mm/46tip 0
Tabel 1 menunjukan bahwa logger dapat menerima dan mengakusisi data hujan dengan baik walaupun dengan intensitas hujan yang cukup lebat.
4.KESIMPULAN
Kesimpulan dari penelitian ini adalah sistem ini dapat mengakusisi data dengan baik dan dapat bekerja selama 24 jam secara terus menerus dan dapat menyimpan data dengan baik. Kekurangan dari sistem ini masih terdapat pada algoritma penyandian yang belum sempurna masih memerlukan percobaan-percobaan agar menemukan bug yang ada dalam program.
Saran untuk pengembangan penelitian ini agar dapat digunakan pada operasional observasi, maka disarankan melakukan pengamatan paralel selama minimal satu tahun dengan sistem yang sudah ada, dan melakukan kalibrasi tiap sensor agar mendapat nilai offset yang lebih tepat. Selain itu juga disarankan untuk membuat sistem backup agar apabila terjadi kesalahan atau kecelakaan maka data masih dapat terselematakan.
Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan hikmatnya agar penelitian ini dapat terselesaikan. Kepada pihak terkait Stasiun Meteorologi Soekarno Hatta Cengkareng, dan rekan-rekan di STMKG dan BMKG pusat.
DAFTAR PUSTAKA
Atmel Corporation, Rev. 2466T–AVR–07/10, 8-bit Microcontroller with 16K Bytes In-System Programmable Flash,diakses
13 Februari 2015
http://www.atmel.com/Images/doc2466 .pdf
Environdata,Wind Speed 31 and Wind Direction 31 datasheet, diakses 17 Juli 2015.
http://techrentals.com.au/uploads/ENV _DL20WSD.pdf
Holzner, Steve, 2006, Ajax For Dummies, Wiley Publishing Inc, Indianapolis. Innovative electronics, Manual DT-Sense
Barometric Pressure & Temperature Sensor, diakses tanggal 15 februari 2015 http://innovativeelectronics.com/innova tive_electronics/download_files/manual /Manual_DT-Sense_Barometric_Pressure_&_Tempe rature_Sensor.pdf
Lukito, Ibnu Sofwan., 2010, Automatic Evaporation Station (AES) Tesis, Program Magister Fisika Fakultas MIPA UI, Depok.
McFarland, David Sawyer, 2014, JavaScript & jQuery: The Missing Manual, 3th Edition, O’Reilly Media Inc, Sebastopol.
Mueller, John Paul, 2013, HTML5 Programming with JavaScript For Dummies, John Willey& Sons Inc, Hoboken.
Sensirion company , Datasheet SHT1x, diakses tanggal 15 april 2015. http://www.sensirion.com/fileadmin/us er_upload/customers/sensirion/Dokume nte/Humidity/Sensirion_Humidity_SH T1x_Datasheet_V5.pdf
Toruan, Kanton L., 2009, Automatic Weather Station (AWS) Berbasis Mikrokontroler
Tesis, Program Pasca Sarjana Fakultas MIPA UI, Depok.
Valade, J.,Ballad, T., dan Ballad, B., 2008, PHP & MySQL WEB Development All-in-One Desk Reference For Dummies, Wiley Publishing Inc, Indianapolis. VanderVeer, Emily, 2005,JavaScript For
Dummies, 4th Edition, Wiley Publishing Inc, Indianapolis.
