BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Bencana Alam
Bencana alam menurut BNPB adalah bencana yang diakibatkan oleh peristiwa atau
serangkaian peristiwa yang disebabkan oleh alam antara lain berupa gempa bumi,
tsunami, gunung meletus, banjir, kekeringan, angin topan, dan tanah longsor.
2.1.1 Banjir
Banjir adalah kejadian alam yang dapat terjadi setiap saat dan sering mengakibatkan
kerugian jiwa, harta dan benda. Banjir Menurut Suripin (2003) adalah suatu kondisi di
mana tidak tertampungnya air dalam saluran pembuang (palung sungai) atau
terhambatnya aliran air di dalam saluran pembuang, sehingga meluap menggenangi
daerah (dataran banjir) sekitarnya. Banjir menurut Yuni Retnan (2010) merupakan
bagian dari fenomena alam yang biasa terjadi di suatu kawasan yang banyak dialiri oleh
aliran sungai. Secara sederhana banjir dapat didefinisikan sebagainya hadirnya air di
suatu kawasan luas sehingga menggenangi permukaan daratan kawasan tersebut.
Sepanjang tahun 2016-2017, di Indonesia, Banjir menempati urutan teratas dari
jumlah kejadinya, yaitu sebesar 32,9% dari total bencana alam, kemudian disusul oleh
bencana tanah longsor yang menempati posisi 2 dengan persentase 27,1%, putting
beliung 29,1%, kebakaran hutan dan lahan 5,8%. Keseluruhan data yang disebutkan
Gambar 2.1 Data Bencana Alam
(Sumber http://dibi.bnpb.go.id/ Tanggal Akses : 31 maret 2017)
2.1.2 Jenis banjir
Bencana alam banjir dilihat dari penyebabnya dapat dibagi menjadi beberapa macam,
diantaranya (Yuni Retnan, 2010):
1. Banjir Air
Banjir air merupakan banjir yang sering sekali terjadi saat ini. Penyebab dari
banjir ini adalah kondisi air yang meluap di beberapa tempat, seperti sungai,
danau maupun selokan. Meluapnya air dari tempat-tempat tersebut yang
biasanya menjadi tempat penampungan dan sirkulasinya membuat daratan yang
ada di sekitarnya akan tergenang air. Banjir ini biasanya terjadi karena hujan
yang begitu lama sehingga sungai, danau maupun selokan tidak lagi cukup
untuk menampung semua air hujan tersebut.
2. Banjir Cileuncang
Banjir ini sebenarnya hampir sama dengan banjir air. Tetapi banjir cileuncang
ini terjadi karena hujan yang deras dengan debit/aliran air yang begitu besar.
Sedemikian sehingga air hujan yang sangat banyak ini tidak mampu mengalir
3. Banjir Rob (Laut Pasang)
Banjir laut pasang atau dikenal dengan sebutan banjir rob merupakan jenis banjir
yang disebabkan oleh naiknya atau pasangnya air laut sehingga menuju ke
daratan sekitarnya. Banjir jenis ini biasanya sering menimpa pemukiman bahkan
kota-kota yang berada di pinggir laut, seperti daerah Muara Baru di ibukota
Jakarta. Terjadinya air pasang ini di laut akan menahan aliran air sungai yang
seharusnya menuju ke laut. Karena tumpukan air sungai tersebutlah yang
menyebabkan tanggul jebol dan air menggenangi daratan.
4. Banjir Bandang
Banjir bandang merupakan banjir yang tidak hanya membawa air saja tapi
material-material lainnya seperti sampah dan lumpur. Biasanya banjir ini
disebabkan karena bendungan air yang jebol. Sehingga banjir ini memiliki
tingkat bahaya yang lebih tinggi daripada banjir air. Bukan hanya karena
mengangkut material-material lain di dalamnya yang tidak memungkinkan
manusia berenang dengan mudah, tetapi juga arus air yang terdakang sangat
deras.
5. Banjir Lahar
Banjir lahar merupakan jenis banjir yang disebabkan oleh lahar gunung berapi
yang masih aktif saat mengalami erupsi atau meletus. Dari proses erupsi inilah
nantinya gunung akan mengeluarkan lahar dingin yang akan menyebar ke
lingkungan sekitarnya. Air dalam sungai akan mengalami pendangkalan
sehingga juga akan ikut meluap merendam daratan.
6. Banjir Lumpur
Banjir ini merupakan jenis banjir yang disebabkan oleh lumpur. Salah satu
contoh identik yang masih terjadi sampai saat ini adalah banjir lumpur Lapindo
di Sidoarjo, Jawa Timur. Banjir lumpur ini hampir menyerupai banjir bandang,
tetapi lebih disebabkan karena keluarnya lumpur dari dalam bumi yang
kemudian menggenangi daratan. Tentu lumpur yang keluar dari dalam bumi
dianalisa dari kandungan yang dimilikinya, seperti gas-gas kimia yang
berbahaya.
2.1.3 Penyebab banjir
Banjir bisa saja terjadi karena banyak faktor yang menjadi penyebabnya. Secara
umum, beberapa penyebab terjadinya banjir, antara lain (Yuni Retnan, 2010):
1. Penebangan Liar
Pohon memiliki fungsi untuk mempertahankan suatu kontur tanah untuk tetap
pada posisinya sehingga tidak terjadi longsor, selain itu pohon juga memiliki
fungsi untuk menyerap air sebagaimana telah disebutkan pada poin sebelumnya.
Jika pada wilayah yang seharusnya memiliki pohon yang rimbun seperti daerah
pegunungan ternyata pohonnya ditebangi secara liar, maka sudah pasti jika
terjadi hujan pada daerah tersebut air hujannya tidak akan diserap ke dalam
tanah tetapi akan langsung mengalir ke daerah rendah contohnya daerah hilir
atau perkotaan dan perdesaan yang menyebabkan banjir
2. Kurangnya Daerah Resapan Air
Daerah resapan air merupakan suatu daerah yang banyak ditanami pohon atau
yang memiliki danau yang berfungsi untuk menampung atau menyerap air ke
dalam tanah dan disimpan sebagai cadangan air tanah. Akan tetapi karena di
daerah perkotaan seiring meningkatnya bangunan yang dibangun sehingga
menggeser fungsi lahan hijau sebagai resapan air menjadi bangunan beton yang
tentunya akan menghambat air untuk masuk ke dalam tanah. Sehingga terjadi
genangan air yang selanjutnya terjadi banjir.
3. Pendangkalan Sungai
Sungai sebagai media mengalirnya air yang tertampung dari hujan dan saluran
air menuju ke laut lepas tentunya sangat memegang peranan penting pada terjadi
atau tidaknya banjir di suatu daerah. Jika sungainya rusak dan tercemar tentu
fungsinya sebagai aliran air menuju ke laut akan terganggu dan sudah dipastikan
tanah atau sedimentasi yang tinggi, sampah yang dibuang ke sungai sehingga
terjadi pendangkalan, serta fungsi sempadan sungai atau bantaran sungai yang
disalah gunakan menjadi pemukiman penduduk.
4. Buruknya Saluran Air
Pada kota-kota besar kerap terjadi biasanya dikarenakan saluran air yang
mengalirkan air hujan dari jalan ke sungai sudah tidak terawat. Banyak saluran
air di perkotaan yang tertutup sampah, memiliki ukuran yang kecil, bahkan
tertutup beton bangunan sehingga fungsinya sebagai saluran air tidak dapat
berjalan sebagaimana mestinya lalu kemudian terjadi genangan air di jalanan
yang menyebabkan banjir.
5. Kesadaran Masyarakat
Sikap masyarakat terhadap lingkungan sangat berpengaruh pada resiko
terjadinya banjir. Kebiasaan masyarakat membuang sampah ke saluran-saluran
air seperti sungai, gorong-gorong menjadi salah satu factor yang mengakibatkan
terjadinya banjir.. Sikap peduli terhadap lingkungan perlu dimiliki oleh setiap
lapisan masyarakat, selain dapat mengurangi resiko terjadinya banjir, sikap
peduli terhadap lingkungan juga akan menciptakan masyarakat yang sehat dan
tentunya akan meningkatkan taraf hidup masyaraktnya.
2.2 Sistem Monitoring 2.2.1 Pengertian monitoring
Menurut Ohara (2005) Sistem monitoring merupakan suatu proses untuk
mengumpulkan data dari berbagai sumber daya. Biasanya data yang dikumpulkan
merupakan data yang real time. Secara garis besar tahapan dalam sebuah sistem monitoring terbagi ke dalam tiga proses besar yaitu sebagai berikut :
1. Proses di dalam pengumpulan data monitoring
2. Proses di dalam analisis data monitoring
Aksi yang terjadi di antara proses-proses dalam sebuah sistem monitoring
adalah berbentuk service, yaitu suatu proses yang terus-menerus berjalan pada interval waktu tertentu. Proses-proses yang terjadi pada suatu sistem monitoring dimulai dari
pengumpulan data seperti data dari network traffic, hardware information, dan lain-lain yang kemudian data tersebut dianalisis pada proses analisis data dan pada akhirnya data
tersebut akan ditampilkan.
2.2.2 Tujuan monitoring
Adapun tujuan sistem monitoring dapat ditinjau dari beberapa segi, misalnya segi obyek
dan subyek yang dipantau, serta hasil dari proses monitoring itu sendiri. Adapun
beberapa tujuan dari sistem monitoring yaitu: (Amsler, dkk, 2009)
1. Memastikan suatu proses dilakukan sesuai prosedur yang berlaku. Sehingga,
proses berjalan sesuai jalur yang disediakan (on the track).
2. Menyediakan probabilitas tinggi akan keakuratan data bagi pelaku monitoring.
3. Mengidentifikasi hasil yang tidak diinginkan pada suatu proses dengan cepat
(tanpa menunggu proses selesai).
4. Menumbuh kembangkan motivasi dan kebiasaan positif pekerja.
2.3 Wireless Sensor Network (WSN)
Menurut Sugiarto & Sakti (2009) Wireless Sensor Network (WSN) merupakan jaringan nirkabel yang terdiri dari beberapa autonomous device yang di dalamnya terpasang sensor-sensor yang secara terpadu membaca kondisi fisik lingkungan. Sensor dalam
peralatan ini digunakan untuk menangkap atau mengumpulkan suatu informasi yang
sesuai dengan karakteristik dari sensor tersebut. informasi yang telah dikumpulkan
berupa sinyal analog di ubah dalam bentuk sinyal digital dan kemudian transmisikan ke suatu node (titik) melalui media tanpa kabel atau wireless seperti wifi, bluetooh, inftrared, dll.
Masing-masing titik dalam WSN dilengkapi dengan radio transceiver sebagai node penerima atau juga perangkat pendukung lainnya. Sehingga WSN juga dikenal
kecil dan tersebar pada sebuah area yang sangat luas dengan satu node penampung
untuk mengumpulkan hasil proses pembacaan sensor node lainya.
Setiap node dalam WSN terdiri dari lima komponen yaitu : kontroller, memori,
sensor/aktuator, perangkat komunikasi dan catu daya.
Gambar 2.2 Komponen Penyusun Node Dalam WSN (Sugiarto & Sakti, 2009)
2.4 Perangkat Keras 2.4.1 Arduino uno
Arduino menurut situs resminya di www.arduino.cc didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik terbuka (open source), berbasis pada hardware dan software yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan untuk para seniman, desainer, hobbies,
dan setiap orang yang tertarik dalam membuat obyek atau lingkungan yang interaktif.
Menurut Massimo Banzi dalam bukunya “Getting Started with Arduino”,
arduino didefinisikan sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing)
yang open source, yang tedapat pada board input output sederhana. Platform komputasi fisik sendiri mempunyai makna yang berarti sebuah sistem fisik yang interaktif dengan
penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi dan merespon situasi dan kondisi yang ada di dunia nyata.
Terdapat bermacam-macam bentuk papan arduino yang disesuaikan dengan
peruntukannya sebagai berikut:
Arduino usb
Arduino serial
Arduino fio
Arduino lilypad
Arduino bt
Arduino nano dan arduino mini
Berikut ini merupakan contoh dari sebuah papan arduino:
Gambar 2.3 Arduino Uno (Sumber : http://www.arduino.cc) a. 14 pin input/output digital (0-13)
Berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur oleh program.
Khusus untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat juga berfungsi sebagai
pin analog output dimana tegangan output-nya dapat diatur. Nilai sebuah pin
output analog dapat diprogram antara 0 – 255, dimana hal itu mewakili nilai
tegangan 0 – 5V.
b. USB
Berfungsi untuk:
Memuat program dari komputer ke dalam papan
Komunikasi serial antara papan dan komputer
Memberi daya listrik kepada papan
c. Sambungan SV1
Sambungan atau jumper untuk memilih sumber daya papan, apakah dari
sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini tidak diperlukan
lagi pada papan Arduino versi terakhir karena pemilihan sumber daya
d. Q1 – Kristal (quartz crystal oscillator).
Jika mikrokontroler dianggap sebagai sebuah otak, maka kristal adalah
jantung-nya karena komponen ini menghasilkan detak-detak yang dikirim
kepada mikrokontroler agar melakukan sebuah operasi untuk setiap
detak-nya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali per detik (16MHz).
e. Tombol Reset S1
Untuk me-reset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal.
Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program atau
mengosongkan mikrokontroler.
f. In-Circuit Serial Programming (ICSP)
Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram mikrokontroler
secara langsung, tanpa melalui bootloader. Umumnya pengguna Arduino
tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak terlalu dipakai walaupun
disediakan.
g. IC 1 – Mikrokontroler Atmega
Komponen utama dari papan Arduino, di dalamnya terdapat CPU, ROM dan
RAM.
h. X1 – sumber daya eksternal
Jika hendak disuplai dengan sumber daya eksternal, papan Arduino dapat
diberikan tegangan DC antara 9-12V.
i. 6 pin input analog (0-5)
Pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh sensor
analog, seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai sebuah pin input
2.4.2. Sensor ultrasonik hc-sr04
Sensor ultrasonik hc-sr04 merupakan sensor ultrasonik yang dapat mendeteksi jarak
objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 KHz dan
kemudian mendeteksi pantulannya. Dengan sensor ini maka ketinggian air sungai dapat
terdeteksi.
Gambar 2.4 Sensor Ultrasonik Hc-sr04 (Fritzing Software)
Ultrasonik HC-SR04 yang merupakan sensor jarak yang digunakan pada
rangkaian ini umumnya berbentuk papan elektronik ukuran kecil dengan beberapa
rangkaian elektronik. HC-SR04 berfungsi sebagai sensor jarak dengan metode
gelombang ultrasonic dan 2 buah transducer. Dari 2 buah transducer ini, salah satu
berfungsi sebagai transmitter dan satu lagi sebagai receiver. Ada juga modul yang hanya
mempunyai 1 buah transducer, berfungsi sebagai transmitter dan receiver sekaligus.
Ultrasonic modul ini bekerja dengan cara menghasilkan gelombang suara pada
frekuensi tinggi, yang kemudian dipancarkan oleh bagian transmitter. Pantulan
gelombang suara yang mengenai benda didepannya akan ditangkap oleh bagian
receiver. Dengan mengetahui lamanya waktu antara dipancarkannya gelombang suara
sampai ditangkap kembali, kita dapat menghitung jarak benda yang ada didepan modul
tersebut. Kita mengetahui kecepatan suara adalah 340m/detik. Lamanya waktu tempuh
gelombang suara dikalikan kecepatan suara, kemudian dibagi 2 akan menghasilkan
HC-SR04 memiliki 4 pin yaitu VCC, TRIG, ECHO dan GND. Ada juga modul
yang pin TRIG dan ECHO-nya digabung menjadi satu dan pemakaiannya
berganti-ganti.
Sensor ultrasonik hc-sr04 merupakan versi low cost dari sensor ultrasonik PING buatan parallax. Perbedaaannya terletak pada pin yang digunakan hc-sr04 menggunakan 4 pin sedangkan PING buatan parallax menggunakan 3 pin. Pada Sensor hc-s04 pin trigger dan output diletakkan terpisah. Sedangkan jika menggunakan PING dari parallax pin trigger dan output telah diset default menjadi satu jalur. Tidak ada perbedaaan signifikan dalam pengimplementasiannya. Jangkauan jarak sensor lebih
jauh dari PING buatan parallax, dimana jika ping buatan parallax hanya mempunyai jarak jangkauan maksimal 350 cm sedangkan sensor hc-sr04 mempunyai kisaran
jangkauan maksimal 400-500 cm.
Spesifikasi:
Jangkauan deteksi: 2 cm sampai kisaran 400 -500 cm
1. Sudut deteksi terbaik adalah 15 derajat
2. Tegangan kerja 5V DC
3. Resolusi 1cm
4. Frekuensi Ultrasonik 40 kHz
5. Dapat dihubungkan langsung ke kaki mikrokontroler
2.4.3 Modul GSM SIM800L
Modul GSM adalah peralatan yang didesain supaya dapat digunakan untuk aplikasi
komunikasi dari mesin ke mesin atau dari manusia ke mesin. Dalam aplikasi yang
dibuat harus terdapat mikrokontroler yang akan mengirimkan perintah kepada modul
GSM berupa AT command melalui RS232 sebagai komponen penghubung (communication links). Fungsi Modul GSM adalah peralatan yang menghubungkan antara mikrokontroler dengan jaringan GSM dalam suatu aplikasi nirkabel. Dengan
adanya sebuah modul GSM maka aplikasi yang dirancang dapat dikendalikan dari jarak
jauh dengan menggunakan jaringan GSM sebagai media akses, SIM800L yang
merupakan salah satu Module GSM/GPRS Serial yang dapat kita Gunakan bersama
Gambar 2.5 Module GSM SIM800L (Sumber : Jurnal syifaul)
Pada Module SIM800L memiliki 12 pinHeader,6 di sisi kanan dan 6 disisi
kiri,berikut adalah penjelasan pin nya
a. NET = Antena
b. VCC = +3.7-4.2V
c. RST = Reset
d. RXD = Rx Data Serial
e. TXD = Tx Data Serial
f. GND = Ground/0V
g. RING when call incoming
h. DTR
i. MICP = Microphone +
j. MICN = Microphone -
k. SPKP = Speaker +
l. SPKN = Speaker -
2.4.4 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan
loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan
tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas
akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar
yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm) (Sulistyowati dkk,
2012).
Gambar 2.6. Buzzer (Sumber jurnal Sulistyowati dkk, 2012)
2.5 Perangkat Lunak 2.5.1 Software Arduino
Software arduino yang digunakan untuk pengolahan bahasa pemrograman didalam
arduino terdiri atas driver dan IDE.
IDE Arduino adalah software yang ditulis menggunakan java yang terdiri atas:
1. Editor program, sebuah alat yang digunakan oleh pengguna untuk menulis dan
mengedit program dalam bahasa processing.
2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (sketch) menjadi kode
biner.
3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner ke dalam memory di dalam papan arduino.
2.5.2 Fritzing
Fritzing merupakan perangkat lunak open source untuk perancangan perangkat keras (elektronik) yang ditujukan untuk mendukung desainer, artis, ataupun hobyist agar bisa
bekerja secara kreatif dengan perangkat elektronik interaktif. [fritzing.org]
Fritzing menggunakan tampilan breadboard sebagai prototype penyusunan komponen elektronika. Beberapa komponen yang ada pada Fritzing mulai dari Arduino,
Raspberry Pi, berbagai sensor, voltage regulator, dan resistor 2.5.3 Web server
Gourley,et al.(2002), dalam bukunya yang berjudul"HTTP - Ihe Definitive Guide" menjelaskan bahwa web server dapat mengacu kepada perangkat lunak maupun perangkat keras tertenfu atau komputer yang memuat halaman - halaman web. Sebuah
web server bertugas memproses HTTP request dan memberikan respon terhadap request tersebut.
2.5.4 MySQL
MySQL adalah sebuah “SQL client/server relational database management system”
yang berasal dari Scandinavia. Pada MySQL sudah termasuk SQL server, program
client untuk mengakses server, hal–hal yang berguna dalam hal administrasi, dan
sebuah programming interface” untuk menulis program sendiri.
MySQL bukan sebuah project yang open source karena dalam keadaan tertentu
diperlukan “license”. Tetapi kepopuleran dari MySQL terus berkembang dalam
komunitas open source karena me-lisensikannya tidak terlalu sulit.
MySQL juga dapat berjalan pada personal komputer (banyak pengembangan
dari MySQL terjadi pada system yang tidak mahal yaitu Linux System). Tetapi MySQL
juga portable dan dapat berjalan pada sistem operasi yang komersial seperti misalnya
Windows, Solaris, Irix.
MySQL menggunakan bahasa SQL. SQL (Structured Query Langguage) adalah
bahasa standard yang digunakan untuk mengakses server database.
Beberapa keunggulan MySQL dibandingkan dengan database lain adalah:
1. Kecepatan: MySQL cepat. Para pengembang berpendapat bahwa MySQL
adalah database yang tercepat yang didapat. Pendapat ini dapat di selidiki
dengan mengunjungi http://www.mysql.com/benchmark.html.
2. Kemudahan dalam penggunaan: MySQL adalah simple database system dengan
performa tinggi dan tidak kompleks untuk setup, dan administrator,dibanding
dengan system yang lebih besar.
3. Biaya: MySQL gratis untuk semua pengguna.
4. Mendukung bahasa Query: MySQL memahami SQL, juga dapat mengakses
MySQL menggunakan aplikasi yang mendukung ODBC.
5. Kemampuan: Banyak client dapat berhubungan dengan server pada saat yang
2.6 Penelitian Terdahulu
monitoring tinggi muka air. Sensor yang digunakan
dalam penelitian ini adalah
sensor ultrasonik DT-Sense
USIRR untuk mengukur
tinggi muka air.
Memanfaatkan arduino dan
sensor ultrasonik Hc-Sr04
sebagai deteksi gerak dalam
menggembangkan sistem
Memonitor dan manajemen
level ketinggian air didalam
tangki menggunakan
dengan bantuan RTOS (Real Time Operating System) dalam mengendalikan dan
