1 BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Pada era globalisasi ini peningkatan dalam berbagai bidang berkembang sangat pesat, salah satunya yaitu pada bidang teknologi informasi. Dalam menghadapi tantangan dunia yang semakin maju di bidang teknologi, Aplikasi yang didasarkan pada prinsip ilmu elektro semakin meluas dalam berbagai bidang kehidupan. Mulai dari mesin-mesin pabrik sampai peralatan rumah tangga telah terdapat sentuhan disiplin ilmu elektro. Hadirnya peralatan elektronik ini telah mempermudah pekerjaan manusia karena dapat memotong serangkaian proses yang harus dilakukan manusia. Salah satu yang dapat menyebabkan hal ini adalah adanya aspek otomatisasi. Dengan adanya otomatisasi maka peralatan-peralatan manual dapat bekerja secara elektronis dan dapat melakukan self turn on atau akan aktif dengan sendirinya pada suatu kondisi tertentu.
Masyarakat umum yang saat ini dihadapkan pada kesibukan yang sangat menyita waktu membutuhkan pelayanan umum atau peralatan yang instant dan otomatis serta efisien dalam pemanfaatan sumber daya energi. Bagi individu maupun bagi instansi yang bergerak di bidang teknologi, kesehatan, perindustrian, pertanian, meteorologi dan geofisika.
Dalam hal ini pemanfaatan teknologi yang mengadopsi suatu otomatisasi alat sangat dibutuhkan dalam meringankan setiap pekerjaan manusia. Manusia dalam menjalankan aktifitasnya sangat memerlukan adanya suatu sistem yang
mampu memonitor dan mengendalikan masalah diatas. Guna menjawab tantangan tersebut, dikembangkanlah suatu sistem kendali terdistribusi. Sistem kendali terdistribusi dikembangkan dengan filosofi pendistribusian tugas dan fungsi kontrol sehingga terganggunya suatu unit kontrol diharap tidak mengganggu unit kontrol yang lainnya. Sistem kendali terdistribusi juga dapat diterapkan dalam berbagai macam bidang, salah satu contohnya adalah dalam bidang yang berkaitan dengan aspek alam, dalam hal ini adalah cuaca.
B. Identifikasi Masalah
Dalam kehidupan, manusia dan makhluk hidup yang lainnya tidak dapat lepas dari pengaruh alam terutama cuaca. Cuaca adalah salah satu gejala alam yang terjadi atas kehendak Tuhan YME yang apabila dipelajari dan dimanfaatkan dapat memberi manfaat yang besar bagi kehidupan manusia. Salah satu gejala yang timbul oleh perubahan cuaca adalah hujan, pada dasarnya semua hujan bermaterikan zat cair, walaupun pada perkembangannya dapat berubah bentuk dari cair menjadi padat (misal : membeku, dll) yang terjadi pada daerah-daerah tertentu, tergantung pada letak geografis daerah tersebut. jika dilihat dari letak geografis dan daerah dapat di bagi dalam tiga kriteria yaitu:
a) DPM : adalah daerah prakiraan musim yang pola hujan rata-ratanya memiliki perbedaan yang jelas antara kreteria musim kemarau dan kreteria musim hujan.
b) NON DPM : adalah daerah-daerah yang pola hujan rata-ratanya tidak memiliki perbedaan yang jelas antara musim kemarau dan musim hujan.
c) DASARIAN : adalah rentang waktu 10 (sepuluh) hari. Dasarian I adalah Tanggal 1 sampai 10 Dasarian II adalah Tanggal 11 sampai 20 Dasarian III adalah Tanggal 21 sampai dengan akhir bulan. 1
Dalam Prakiraan musim Hujan pada kuartal 2004/2005 ditandai tidak ada indikasi gejala alam yang ekstrem (Kondisi Netral). Berdasarkan perhitungan statistik dan dinamika Meteorologi maka akan dihasilkan prakiraan awal musim untuk Jawa dan Luar Jawa serta prakiraan sifat musim untuk Jawa dan Luar Jawa. Untuk informasi bulanan diperoleh dari pengamatan 167 jaring-jaring stasiun BMG seluruh Indonesia. Kemudian diproses menjadi prakiraan curah hujan bulanan dalam mm, prakiraan sifat hujan bulanan, Ketersediaan Air Tanah serta Informasi Klimatologi untuk beberapa kota di Indonesia.
Berdasarkan distribusi data rata-rata curah hujan bulanan, umumnya wilayah Indonesia dibagi menjadi 3 (tiga) pola hujan, yaitu :
1. Pola hujan monsoon : yang wilayahnya memiliki perbedaan yang jelas antara periode musim hujan dan periode musim kemarau kemudian dikelompokan dalam Daerah Prakiraan Musim (DPM).
1
2. Pola hujan equatorial : yang wilayahnya memiliki distribusi hujan bulanan bimodial dengan dua puncak musim hujan maksimum dan hampir sepanjang tahun masuk dalam kreteria musim hujan.
3. Pola hujan local : yang wilayahnya memiliki distribusi hujan bulanan kebalikan dengan pola monsun.2
Tingkat curah hujan yang tidak sama setiap waktu dan setiap tempat mengharuskan masyarakat yang bermatapencahariannya sangat bergantung kepada curah hujan harus memiliki pengetahuan dan keterampilan untuk mensiasati perubahan cuaca yang tidak menentu. Perkiraan tingkat curah hujan yang terjadi selama beberapa waktu dapat dibagi ke dalam 4 tingkatan antara lain:
- NORMAL : rata-rata curah hujan selama 30 tahun - Diatas Normal (A) : jika nilai perbandingannya >115%
- Normal (N) : jika nilai perbandingannya antara 85% -115% - Diatas Normal (A) : jika nilai perbandingannya <85%.3
Salah satu bidang mata pencaharian yang menggunakan air dari hujan adalah pertanian, kebutuhan air pada tingkat usaha tani (farm water requirement,FWR) adalah jumlah air yang dibutuhkan oleh suatu petak persawahan; meliputi kebutuhan air tanaman, kebutuhan air untuk penjenuhan/pengolahan tanah dan kehilangan air (melalui limpasan, evaporasi dan perembasan kedalam tanah).4
2 http://www.bmg.go.id/klimatologi.asp# 3 http://www.bmg.go.id/klimatologi 4
Penghitungan kebutuhan air pada tingkat usaha tani dapat dilakukan dengan dua pendekatan yaitu secara agrohidrologi dan secara agronomi. Perhitungan secara agrohidrologi adalah suatu perhitungan yang didasarkan atas data-data agroklimatik, yakni data kebutuhan tanaman akan air dalam hubungannya dengan lingkungan iklim dan tanah. Satuan yang digunakan adalah mm/hari. Satuan ini mencerminkan ketinggian air diatas muka tanah yang erat hubungannya dengan curah hujan. Curah hujan terukur berdasar dari intensitas hujan yang terjadi pada selang waktu yang relatif singkat, intensitas curah hujan sekaligus juga mencerminkan derajat hujan yang bersangkutan. Meninjau dari keterangan diatas, terdapat kemungkinan untuk mengaplikasikan sistem kendali terdistribusi yang diharapkan dapat merubah sistem yang bersifat manual itu menjadi hal yang sifatnya digital. Adapun rancangan pembuatan dan perhitungan akan merujuk pada alat pengukur curah hujan pada weather station yang terdapat di UGM yang saat ini masih bersifat manual sebagai referensi pengukuran.
Hal tersebut merupakan beberapa hal yang melatarbelakangi masalah sehingga dibuatlah suatu rancangan unit kontrol otomatis yang dapat mengukur tinggi volume cairan yang konstan/tetap dan hasil konversi perhitungannya dapat dilihat dengan menggunakan display. Sehingga tidak diperlukan lagi usaha manusia secara langsung.
Dan masalah yang muncul pada instrumentasi pengukur level curah hujan secara manual antara lain:
1. pengukuran besarnya volume air hujan yang masih menggunakan suatu penampung (tabung ukur) untuk menampung air hujan sehingga dalam
penentuan volumenya masih diperkirakan secara manual, maka faktor kesalahan kemungkinan akan terjadi.
2. Penghitungan besarnya nilai curah hujan masih bersifat manual, yang membutuhkan waktu untuk memperoleh hasil konversi nilai, sehingga kadang-kadang diperlukan suatu mekanisme perhitungan konversi nilai besarnya curah hujan digital secara real time.
3. Sangat minimnya alat pengukur curah hujan digital yang cukup efektif sebagai alat bantu penyampaian informasi.
C. Batasan Masalah
Sistem pengendalian pengukuran intensitas curah hujan meliputi penginderaan(sensing), manipulasi data(data process), Pengendalian gerak dan presentasi data. Dari permasalahan yang teridentifikasi, pada perancangan ini dibatasi pada:
1. Penginderaan dilakukan terhadap ketinggian volume air dengan batasan tertentu.
2. pengukuran yang masih menggunakan perkiraan dalam melihat suatu besaran nilai yang kemudian besaran nilai yang terlihat tersebut masih harus dikonversi terlebih dahulu untuk mendapatkan hasil besarnya volume curah hujan, olah karena itu akan banyak terjadi kesalahan dalam mendapatkan informasi pada saat melakukan pengukuran. Sehingga diperlukan suatu pengukuran yang pasti dan hasil yang langsung tertampil tanpa melakukan konversi terlebih dahulu secara real time dalam periode satu hingga tiga hari.
3. Pengaturan penggerak(actuator) yang disertakan dalam sistem sebagai respon dari hasil pengindaraan adalah pengendalian batas volume air.
D. Tujuan
Dengan melihat latar belakang permasalahan yang ada maka tujuan dari skripsi ini adalah:
1. Membuat dan mengoptimalisasi alat yang masih bersifat manual dan masih sederhana dalam mendapatkan informasi kondisi cuaca, dalam hal ini besarnya curah hujan.
2. Membuat/memodifikasi alat yang dapat mengukur sekaligus menampilkan besarnya curah hujan yang terjadi serta banyaknya volume air hujan yang termonitor secara digital berdasarkan detektor masukan fisis dalam periode satu hari hingga beberapa hari.
E. Kontribusi
Instrumentasi digital pengukuran curah hujan ini diharapkan dapat digunakan untuk mengantisipasi terjadinya kurang informasi mengenai seberapa besar kondisi hujan yang dapat berhubungan dengan kebutuhan pada berbagai bidang, dapat digunakan untuk pemantauan kondisi informasi cuaca, dalam hal ini besarnya volume curah hujan yang terjadi. Dapat juga digunakan bagi kebutuhan pemantauan informasi cuaca yang masih menggunakan alat pengukuran yang manual.
F. Metode Penelitian
Metode-metode yang digunakan dalam pengumpulan data untuk penelitian ini adalah:
1. Studi literatur, yaitu dengan mencari teori-teori yang berhubungan dengan masalah yang diteliti.
2. Perancangan dan pembuatan perangkat keras maupun lunak sistem pengendali ketinggian/besar volume air hujan.
3. Pengamatan dan analisis terhadap hasil uji coba sistem yang telah dibangun.
G. Sistematika Penulisan
Skripsi ini ditulis dalam lima bab yang masing-masing bab menguraikan hal-hal sebagai berikut:
BAB I. PENDAHULUAN
Merupakan bab yang berisi latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, metode penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II. DASAR TEORI
Memberikan penjelasan teoritis tentang iklim, sensor-sensor, pusat unit pengendali, penggerak dan penampil yang digunakan.
BAB III. PERANCANGAN
Menguraikan tentang metode perancangan dan konstruksi perangkat keras maupun lunak yang dibangun untuk menjalankan sistem pengendali ketinggian/besar volume air hujan.
BAB IV. IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Membahas tentang hasil uji coba dan analisis terhadap sistem yang telah dibangun.
BAB V. KESIMPULAN DAN DISKUSI
Merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dan permasalahan-permasalahan yang timbul selama dan setelah penelitian.
