PERANCANGAN SISTEM PERINGATAN DINI BANJIR
DENGAN MEMANFAATKAN PENGUKURAN
CURAH HUJAN
Dinna Kartika Pasha Putri
Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (STMKG), Tangerang Selatan E-mail: pashadinna@gmail.com
ABSTRAK
Pengukuran curah hujan merupakan hal yang penting dilakukan di BMKG, berdasarkan pengukuran curah hujan maka dapat dijadikan parameter perkiraan cuaca harian maupun iklim. Selain itu, melalui pengukuran curah hujan akan diperoleh data lain yaitu intensitas curah hujan, dimana dengan memanfaatkan informasi mengenai intensitas curah hujan dan ketinggian air sungai, maka dapat dikembangkan menjadi sebuah sistem peringatan dini banjir. Melalui peringatan dini banjir ini diharapkan dapat mewujudkan salah satu tugas BMKG sebagai penyedia informasi dan pengambil keputusan baik berskala umu maupun nasional dalam bidang MKGU. Sistem yang telah dirancang terdiri dari hardware berupa sensor, sistem minimum mikrokontroler ATMega16, buzzer dan interface berupa website yang dapat diakses oleh masyarakat secara mudah. Sehingga pemberian informasi curah hujan dan peringatan dini banjir pun dapat dengan mudah diberikan kepada masyarakat maupun badan-badan yang terkait dalam hal bencana.
Kata Kunci : intensitas curah hujan, hardware, mikrokontroler ATMega16,
buzzer
ABSTRACT
Rainfall measurement is important thing to do in , based on measurements of rainfall, it can be used as a parameter for the daily weather forecasts and climate. In addition, by measuring rainfall will obtain other data that is rainfall intensity, by utilizing information from the intensity of rainfall and water level of the river, it can be developed into a early warning system. Through this flood early warning system is expected to create one of the BMKG's duties as a provider of information and decision makers both common and national scale in the field of MKGU. The system has been designed consisting of hardware such as sensors, microcontroller ATmega16 minimum system, buzzer and interface in the form of a website that can be easily accessed by the public. So that the providing information of rainfall and this flood early warning system could also be easily given to the public and relevant agencies in the event of disaster.
1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Salah satu tugas BMKG adalah penyampaian laporan, saran dan pertimbangan di bidang MKG. Dalam hal ini usaha untuk memenuhi tugas BMKG adalah dengan melakukan pengamatan cuaca melalui beberapa parameter dan satu parameter yang diamati adalah curah hujan. Data curah hujan dimanfaatkan untuk perkiraan cuaca dan iklim, selain itu dapat dimanfaatkan dalam bidang pertanian, transportasi dan peringatan dini.
Salah satu jenis peringatan dini yang diberikan oleh BMKG adalah peringatan cuaca ekstrim, dengan kemajuan teknologi, pengukuran curah hujan dapat dikembangkan agar hasil pengukuran curah hujan tidak hanya berupa jumlah curah hujan, namun juga intensitas curah hujan. Sehingga pemberian informasi cuaca ekstrim dapat terwujud.
Melalui pemanfaatan data curah hujan dan pengukuran ketinggian permukaan air, dapat dikembangkan untuk menjadi suatu sistem peringatan dini banjir. Untuk selanjutnya sistem yang telah dirancang ini disebut sebagai (Rainfall Measurement and Flood Early Warning System) RMFEWS. Melalui sistem ini pengguna yang terhubung dalam jaringan internet dapat mengakses informasi curah hujan dan peringatan banjir untuk suatu daerah tertentu.
Sehingga diharapkan salah satu tugas BMKG dapat terwujud.
1.2. Hujan
Berdasarkan (World
Meteorological Organization) WMO No 08 Chapter 6 menyatakan bahwa curah hujan adalah suatu endapan dalam bentuk padat atau
cair hasil dari proses kondensasi uap air di udara yang jatuh dari awan atau dari udara ke permukaan bumi.
Pengertian curah hujan merupakan ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat yang datar, tidak menguap, tidak meresap, dan tidak mengalir. Intensitas hujan adalah banyaknya curah hujan persatuan jangka waktu tertentu. Apabila dikatakan intensitasnya besar berarti hujan lebat dan kondisi ini sangat berbahaya karena berdampak dapat menimbulkan banjir, longsor dan efek negatif terhadap tanaman.
1.3. Banjir
Berdasarkan WMO/UNESCO International Glossary of Hidrology
(WMO-No. 385, 1992)
mendefinisikan banjir sebagai kenaikan permukaan air sungai yang biasanya terjadi secara singkat diukur dari permukaan air terendah saat surut hingga mencapai puncak permukaan air tertinggi. Faktor alamiah terjadinya banjir adalah curah hujan yang sangat banyak dan tidak diimbangi dengan daerah resapan air yang baik. Secara alamiah, hujan akan menyerap ke dalam tanah dan kemudian diikat oleh akar pepohonan dan dialirkan lagi melalui aliran air semacam sungai yang pada ahirnya bermuara lagi di lautan. Hal lain yang menyebabkan banjir adalah kurangnya kesadaran masyarakat dalam hal membuang sampah.
1.4. Tipping Bucket
Tipping bucket merupakan alat penakar hujan yang menggunakan prinsip menimbang berat air hujan yang tertampung menggunakan bucket atau bejana.
Pengukur curah hujan jenis tipping bucket mempunyai resolusi yang
berbeda dimana nilai curah hujannya tiap bucket berjungkit tidak sama, serta luas permukaan corongnya beragam tergantung dari merk pembuatnya. Misalnya 0.1 mm, 0.2 mm, 0.5 mm dan lain-lain. Penakar curah hujan tipe tipping bucket ini memanfaatkan sensor reedswitch untuk memberikan masukan atau input pada mikrokontroler.
Prinsip kerja alat ini, air hujan ditampung pada bejana yang berjungkit. Bila air mengisi bejana penampung yang setara dengan banyaknya curah hujan 0,5 mm akan berjungkit. Terdapat dua buah bejana yang saling bergantian menampung air hujan. Tiap gerakan bejana berjungkit secara mekanis sehingga menggerakkan counter (penghitung). Jumlah hitungan dikalikan dengan 0,5 mm adalah tinggi curah hujan yang terjadi. Curah hujan di bawah 0,5 mm tidak tercatat. Untuk selanjutnya dari perhitungan tersebut diproses oleh mikrokontroler dan selanjutnya ditampilkan dalam personal computer.
1.5. Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik merupakan sensor yang digunakan untuk mengukur jarak. Ultrasonik modul umumnya berbentuk papan elektronik ukuran kecil dengan beberapa rangkaian elektronik dan 2 buah transducer. Dari 2 buah transducer ini, salah satu berfungsi sebagai transmitter dan satu lagi sebagai receiver.
Sensor ultrasonik ini bekerja dengan cara menghasilkan gelombang suara pada frekuensi tinggi, yang kemudian dipancarkan oleh bagian transmitter. Pantulan gelombang suara yang mengenai benda di depannya akan ditangkap oleh bagian receiver.
Rangkaian sensor yang berfungsi sebagai pemancar akan memancarkan gelombang ultrasonik dengan Frekuensi tertentu, kemudian apabila terjadi benturan terhadap suatu benda atau objek maka gelombang ultrasonik akan dipantulkan kembali dan diterima oleh rangkaian sensor yang berfungsi sebagai penerima. Jarak sensor terhadap objek pantul dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
S =
Keterangan :
S = Jarak sensor terhadap objek tIN = Selisih waktu pemancaran dan
penerimaan gelombang pantul V = Cepat rambat gelombang ultrasonik di udara (344 m/s)
2. PERANCANGAN
2.1. Perancangan Hardware
Perancangan hardware terdiri dari sensor pengukuran curah hujan yaitu reedswitch dari tipping bucket dengan resolusi 0.5 mm dan sensor ultrasonik sebagai sensor pengukur ketinggian permukaan air sungai.
Sensor dihubungkan ke mikrokontroler ATMega16 dan dari mikrokontroler ATMEga16 dihubungkan ke modul GSM SIM900A sebagai pengirim data pengukuran ke alamat domain dan buzzer sebagai alarm peringatan banjir. Tipping bucket akan mengukur hujan sebesar 0,5 mm sehingga banyaknya curah hujan akan dihitung dengan cara 0,5 mm dikalikan banyaknya tipping atau jungkitan. Sedangkan, intensitas curah hujan yang merupakan jumlah curah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau volume hujan tiap satuan waktu, yang terjadi pada satu
kurun waktu air hujan terkonsentrasi. Terdapat empat parameter intensitas curah hujan yang akan digunakan sebagai salah satu penentuan status peringatan dini banjir, yaitu sebagai berikut :
Tabel 01. Intensitas Hujan
No Ukuran (mm) Intensitas
1 1 – 5 Ringan
2 5 – 10 Sedang
3 10 – 20 Lebat
4 >20 Sangat Lebat
Sedangkan untuk penentuan peringatan banjir menggunakan dua parameter yaitu intensitas curah hujan dan ketinggian air sungai. Berikut ini merupakan tabel status peringatan dini banjir.
Tabel 02. Status Peringatan Dini No Intensitas Ketinggian Air (cm) Status 1 Sangat Lebat 350 Kritis 2 Lebat 250 – 350 Waspada 3 Sedang 150 – 250 Rawan 4 Ringan 150 Normal Untuk melakukan perancangan sistem ini, diperlukan sebuah blok diagram sistem. Berikut ini merupakan blok diagram dari sistem peringatan dini banjir.
Gambar 1.1. Blok Diagram Sistem
Dari blok diagram diatas, pengukuran curah hujan dilakukan menggunakan tipping bucket dan ketinggian permukaan air menggunakan sensor ultrasonik. Kemudian dari sensor – sensor tersebut dikirimkan ke mikrokontroler untuk diolah sehingga didapatkan data pengukuran curah hujan dan ketinggian permukaan air. Data tersebut akan dikirimkan oleh Modul GSM SIM900 ke alamat domain dimana hasil pengukuran ditampilkan. Selain menunjukkan nilai pengukuran jumlah curah hujan dan ketinggian air, display juga menampilkan peringatan dini banjir. Apabila terjadi peringatan maka buzzer akan berbunyi.
2.2. Perancangan Interface
Perancangan interface akan ditampilkan untuk pengguna (user)
menggunakan software
Dreamweaver, pemogramannya menggunakan PHP dan database yang digunakan adalah MySql. Perancangan display sistem dalam website adalah sebagai berikut.
Gambar 1.2. Perancangan Display
HEADER B M K G MENU ISI FOOTER Tipping Bucket Ultra sonik Mikro kontroler Modul GSM SIM900 a Display Buzzer Power Supply
3. HASIL 3.1. Hardware
Berdasarkan pengujian hardware telah menunjukkan bahwa alat yang dirancang telah mampu mengukur curah dan ketinggian permukaan air. Melalui dua parameter yaitu intensitas curah hujan dan ketinggian permukaan air, peringatan dini banjir dapat dilaksanakan.
3.2. Interface
Berikut ini merupakan gambar dari display sistem dalam
pengukuran curah hujan.
Gambar 3.2. Pengukuran Curah Hujan
Berdasarkan display tersebut ditunjukkan bahwa sistem telah berhasil melakukan pengukuran jumlah curah hujan dan intensitas dapat terekam setiap jam, pengguna juga dapat melakukan kalkulasi curah hujan berdasarkan pilihan yang telah disediakan.
Berikut ini merupakan gambar dari display sistem dalam peringatan dini banjir.
Gambar 3.3. Display Peringatan Dini Banjir
Berdasarkan display tersebut telah menunjukkan bahwa RMFEWS telah berhasil melakukan pengukuran ketinggian permukaan air sungai dan peringatan dini banjir per jam. Status peringatan yang ditampilkan dalam display telah sesuai dengan parameter penentuan peringatan banjir yang ditentukan berdasarkan intensitas curah hujan dan ketinggian permukaan air sungai.
3.3 Validasi Data
Validasi data pengukuran dilakukan dengan melakukan kalibrasi pada tipping bucket dan mencari nilai ketidakpastian pada pengukuran ketinggian permukaan air dengan cara membandingkan pengukuran yang dihasilkan oleh sensor ultrasonik dengan pengukuran menggunakan alat standar berupa penggaris.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil yang telah diperoleh maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Perancangan dan pembuatan alat pengukuran curah hujan dan ketinggian permukaan air sungai telah berhasil dilaksanakan, dimana sistem ini dinamakan dengan RMFEWS (Rain Measurement and Flood Early Warning System).
2. Intensitas curah hujan dan ketinggian permukaan air dapat dijadikan parameter peringatan ketinggian status siaga air sungai.
3. Sistem yang dirancang memiliki database yang mempermudah pengguna menerima informasi curah hujan dan peringatan dini banjir melalui internet dan untuk mengakses informasi tersebut, pengguna dapat masuk
ke alamat web www.rmfews.com.
4. Hasil validasi menunjukkan bahwa pengukuran ketinggian permukaan air merupakan data konvergen.
5. SARAN
Melalui perancangan sistem RMFEWS, maka saran untuk peningkatan sistem ke depannya adalah :
1. Peningkatan jumlah titik pengukuran curah hujan agar data yang dihasilkan lebih akurat.
2. Penyediaan resolusi tipping bucket lebih beragam, agar pengukuran curah hujan dan peringatan dini banjir dapat pula diterapkan pada daerah – daerah dengan tingkat curah hujan sedang – normal.
3. Penambahan parameter peringatan dini banjir seperti faktor topografi, daerah resapan air, sumber kenaikan ketinggian permukaan air sungai agar lebih tepat dan akurat.
4. Publikasi website agar setiap masyarakat dapat mengetahui website tersebut sehingga dapat dimanfaatkan sesuai dengan tujuannya.
DAFTAR PUSTAKA
ANDI dan MADCOMS, 2011, Aplikasi Web Database dengan Dreamweaver dan PHP-MySQL, Yogyakarta, Andi Offset
BMKG, 2010, Peraturan Kepala BMKG Tentang Prosedur Standar Operasional Pelaksanaan Peringatan Dini, Pelaporan, dan Diseminasi Informasi Cuaca Ekstrim, Nomor 009 tahun 2010
BPPT, Status Siaga Ketinggian Permukaan Air Sungai [online] http://tisda.bppt.go.id
(Diakses pada tanggal 8 Januari 2015)
Deden, Komaludin dan Anugrah, Garliaji 2014, Prototype Pendeteksi Ketinggian Permukaan Air Maksimum Dan Minimum Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasismikrokontroler, Jurnal LPKIA, [online]
(Diakses pada 26 Januari 2015)
Direktorat Sungai dan Pantai, 2010, Usulan Rencana Aksi untuk Meningkatkan Kemampuan Mitigasi Bencana Banjir Bandang di Indonesia
Heri Andrianto, 2008, Pemograman Mikrokontroler ATMega 16, Informatika KBMKG, Perka BMKG Tentang Prosedur Standar Operasional Pelaksanaan
Peringatan Dini, Nomor 009 Tahun 2010
Mala, Christian Dedi, 2012, Sistem Waterlevel Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Sensor Ultrasonik, Sekolah Data Meteorologi Klimatologi Geofisika, Tangerang
Putri, Dinna Kartika P, 2013, Aplikasi Pengukuran Curah Hujan Dengan Tipping Bucket Berbasis Mikrokontroler, STMKG, Tangerang
Undang-Undang Republik Indonesia Tentang Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika, Indonesia, Undang-Undang Nomor 31 tahun 2009
SIM Technology, 2010, SIM900 ATCommand Manual, Volume 1.03, SIM Technology Building, Shanghai
Suharyadi dan Purwanto, 2003, Statistika Untuk Ekonomi & Keuangan Modern. Jakarta, Salemba Empat.
Widodo, Agus Ahmad, 2007, Penakar Curah Hujan Type Tipping Bucket, Akademi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Tangerang
WMO, Manual On Flood Forecasting And Warning [online] https://wmo.int.com
(Diakses tanggal 5 Februari 2015)
WMO, 2006, WMO Guide to Meteorological Instruments and Method of Observation, Nomor 08 tahun 2006
