SISTEM MONITORING DAN PERINGATAN DINI TANAH LONGSOR

SISTEM MONITORING DAN PERINGATAN DINI TANAH LONGSOR

Iswanto

1

_{, Nia Maharani Raharja}

2

1

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta Jl. Lingkar Selatan, Kasihan Bantul DIY 55183

Email: iswanto_dosen@yahoo.com 2

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartasura 57102 Telp 0271 717417

Email: niamaharani27@yahoo.co.id

Abstrak

Bencana tanah longsor sering memakan korban jiwa dan harta benda. Bencana tanah longsor sering terjadi di Indonesia. Bencana tanah longsor ini sering terjadi pada musim penghujan.

Penelitian ini mencoba membangun suatu alat monitoring pergeseran tanah longsor. Sensor dari pergeseran tanah dibuat dari meteran yang dihubungkan dengan potensiometer. Data pergeseran tanah ini akan di tampilakan dengan komputer menggunakan bahasa pemrograman delphi 6. Sistem ini dapat mengetahui pergeseran tanah dan menyimpan data pergeseran setiap tahunnya. Sehingga kita dapat mengetahui suatu daerah tersebut dari rawan bencana tanah longsor. Sistem ini akan memberikan peringatan dini jika data pergeseran tanah sejauh lebih dari 4 cm. Sistem ini menggunakan komunikasi GSM sebagai komunikasi jarak jauh.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa alat monitoring tanah longsor jarak jauh berbasis IBM PC bekerja dengan baik dan memiliki kemudahan dalam pengukuran dan monitoring. Sistem ini menggunakan database MYSQL untuk penyimpanan data tanah longsor dan curah hujan.

Kata Kunci :Curah Hujan, nirkabel, tanah longsor, GSM

Latar Belakang

Indonesia merupakan Negara yang banyak lembah, bukit dan gunung berapi. Sehingga setiap tahun, Indonesia banyak terjadi bencana alam tanah longsor. Tanah longsor adalah perpindahan material pembentuk lereng berupa batuan, bahan rombakan, tanah, atau material campuran tersebut, bergerak ke bawah atau keluar lereng, dimana tanah longsor sering memakan korban jiwa.

Dengan pertimbangan-pertimbangan di atas maka kiranya perlu adanya alat yang dapat mendeteksi pergeseran tanah penyebab tanah longsor. Dengan menggunakan sistem peringatan dini diharapkan gejala-gejala alamiah yang muncul berkaitan dengan bahaya bencana alam seperti tanah longsor bisa dideteksi sedini mungkin. Dengan demikian kemungkinan jatuhnya korban jiwa akibat bencana longsor bisa dihindarkan.

Tinjaun Pustaka

Bencana tanah longsor sering terjadi di Indonesia. Bencana tanah longsor ini sering terjadi pada musim penghujan. Bencana tanah longsor sering terjadi di daerah pegunungan dan perbukitan. Penelitian tanah longsor sering di lakukan oleh peneliti dari geologi, geografi, dan sipil. Beberapa system peringatan dini tanah longsor telah dikembangkan oleh dosen Tekink Sipil dan Teknik Geologi UGM.

Dwi Korita dan Fatani [2004] membuat system tanah longsor. System yang dibuat sangat terbatas. System ini hanya membunyikan sirine pada saat akan terjadi longsor. Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Nia, Iswanto, dan Alif Subarnono telah mengembangkan system peringatan dini tanah longsor, system ini dapat membunyikan sirine, menelpon aparat untuk evakuasi dan penampilkan panjang pergeseran tanah. System ini hanya dapat membaca 1 cm pergeseran tanah.

Metodelogi Penelitian

Perancangan aplikasi system peringatan dini tanah longsor ada beberapa tahap, yaitu: 1. Merancang sistem tanah longsor

2. Membuat sensor tanah longsor

3. Membuat perangkat keras sistem tanah longsor 4. Membuat perangkat transmisi GSM

5. Membuat perangkat lunak sistem tanah longsor. 6. Membuat tampilan pengukuran di computer.

1. Perancangan Sistem

Secara garis besar blok diagram perancangan perangkat keras alat dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Diagram blok sistem pemancar

Gambar 2. Diagram blok sistem pemancar

2. Sensor Tanah Longsor

Sensor tanah longsor ini menggunakan millimeter dan potensiometer. Ketelitian pengukuran dari sensor tergantung pada konfigurasi mekanis dan elektris, misal jika menginginkan pengukuran variasi pergeseran tanah tiap 1 mm maka konfigurasi mekanis sensor harus bisa menghasilkan tegangan keluaran sensor pada tiap variasi 1 mm yang bisa dideteksi oleh sistem elektronis sebagai data satu satuan ukur yaitu 1 mm pula.

Potensiometer Pembagi Tegangan

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4, potensiometer pembagi pada dasarnya memiliki 2 bagian resistor variabel. Perubahan yang terjadi pada nilai dari 2 buah resistor tersebut akan mengakibatkan perubahan tegangan keluarannya (VL) dari tegangan masukan tetapnya (VS), bisa dilihat pada kaidah berikut:

_s 2 1 2 L

V

R

R

R

V

⋅

+

=

HANDPHONE

SERIAL

KOMPUTER

KOMPUTER

dengan:

VL adalah tegangan keluaran.

VS adalah tegangan acuan tetap.

R1 & R2 adalah resistansi belitan kawat.

a. Perancangan Perangkat Keras Sistem

Perancangan perangkat keras di sini terdiri dari tujuh bagian yaitu bagian perancangan rangkaian sensor tanah, sinyal kondisi, rangkaian sirine, rangkaian hp, rangkaian ic suara, rangkaian mikrokontroler tanah longsor dan menggabungkan rangkaian mikrokontroler curah hujan.

Gambar keseluruhan sistem seperti pada Gambar 3.2

pinb.7 C1 22pF RST DC GND P5 RST + C9 1uF 16V VCC P0 +C5 1uF 16V Rreset VCC C3 100nF1 pinb.6 DC DATA0 P1 HP 5 9 4 8 3 7 2 6 1 VCC D4 LED SW1 1 2 DATA4 C1 22pF RST DATA7 DC P7 X1 LCD J21 POWER 1 2 VCC R2 120K P6 D1 LED 1 2 pinb.5

<Doc> <Rev Code> <Title>

B

1 1 Thursday , March 19, 2009

Title

Size Document Number Rev Date: Sheet of VCC DATA2 RESET 1 2 + C2 1000uF 16V DATA3 U1 ATMEGA8535 3 12 13 2 16 17 18 19 11 10 8 7 6 36 35 34 33 32 37 1 4 5 9 14 15 20 21 40 39 38 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 PB2(INT2/AIN0) XTAL2 XTAL1 PB1(T1) PD2(INT0) PD3(INT1) PD4(OC1B) PD5(OC1A) GND VCC PB7[SCK) PB6[MISO) PB5(MOSI) PA4(ADC4) PA5(ADC5) PA6(ADC6) PA7(ADC7) AREF PA3(ADC3) PB0(XCK/T0) PB3(OC0/AIN1) PB4(SS) RESET PD0(RXD) PD1(TXD) PD6(ICP) PD7(OC2) PA0(ADC0) PA1(ADC1) PA2(ADC2) AGND AVCC PC7(TOSC2) PC6(TOSC1) PC5 PC4 PC3 PC2 PC1(SDA) PC0(SCL) DATA5 RS3 100K JP3 LCD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 DOWNLOAD MIKRO VCC RB2 VCC VCC PD00 +C8 1uF 16V PD01 P7 U4 ATMEGA8535 3 12 13 2 16 17 18 19 11 10 8 7 6 36 35 34 33 32 37 1 4 5 9 14 15 20 21 40 39 38 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 PB2(INT2/AIN0) XTAL2 XTAL1 PB1(T1) PD2(INT0) PD3(INT1) PD4(OC1B) PD5(OC1A) GND VCC PB7[SCK) PB6[MISO) PB5(MOSI) PA4(ADC4) PA5(ADC5) PA6(ADC6) PA7(ADC7) AREF PA3(ADC3) PB0(XCK/T0) PB3(OC0/AIN1) PB4(SS) RESET PD0(RXD) PD1(TXD) PD6(ICP) PD7(OC2) PA0(ADC0) PA1(ADC1) PA2(ADC2) AGND AVCC PC7(TOSC2) PC6(TOSC1) PC5 PC4 PC3 PC2 PC1(SDA) PC0(SCL) DC SW1 1 2

SENSOR TANAH

LONGSOR

DATA1 + C5 1uF 16V R1 VCC RS2 120K C2 22pF SIRINE

CURAH HUJAN

IC1A 74LS14 1 2 RS1 470 VCC RX1

SENSOR CURAH

HUJAN

P6 U6 MAX232 13 8 11 10 1 3 4 5 2 6 12 9 14 7 R1IN R2IN T1IN T2IN C+ C1-C2+ C2-V+ V-R1OUT R2OUT T1OUT T2OUT + C1 2200uF 16V J1 IC ISD 1 2 +C4 1uF 16V C2 22pF RB1 330 P6 DATA6 P5 KOMUNIKASI HP JISP HEADER 5 1 2 3 4 5 SW2 1 2

TANAH LONGSOR

Q1 PHOTO NPN 1 2 U1 LM7805/TO 1 2 3 VIN GN D VOUT VCC P7 IC1B 74LS14 3 4 C3 100nF X1 TX1 VCC RHP R2 470

Gambar 3. Gambar rangkaian keseluruhan sistem peringatan dini tanah longsor

Pada sistem peringatan dini tanah longsor menggunakan 2 buah mikrokontroler, karena sistem ini membutuhkan 4 buah timer yaitu timer untuk sensor tanah longsor, timer untuk sistem pewaktuan curah hujan, timer untuk sensor curah hujan dan timer untuk waktu tunda komunikasi serial. Mikrokontroler ATMEGA8535 hanya mempunyai 3 buah timer, sehingga membutuhkan 2 buah mikrokontroler. Mikrokontroler curah hujan dan tanah longsor dihubungkan dengan komunikasi pararel, karena sistem transfer data pararel lebih cepat dari pada dihubungkan dengan komunikasi serial.

Alat ini menggunakan mikrokontroler ATMEGA8535 karena, mikrokontroler ini merupakan generasi AVR memiliki kapabilitas yang amat maju namun dengan biaya ekonomis yang cukup minimal.

b. Rangkaian Komunikasi Hp

Sebelum dikirimkan ke handphone, sinyal dari mikrokontroler harus dikonversi dulu ke logika RS 232 agar sesuai dengan logika port serial handphone. Konverter yang paling mudah digunakan adalah MAX 232. Dalam IC ini terdapat Charge Pump yang akan membangkitkan tegangan +10 Volt dan -10 Volt dari sumber +5 Volt tunggal. Dalam IC DIP (Dual In-line Package) 16 pin (8 pin x 2 baris) ini terdapat 2 buah transmitter dan 2 receiver seperti terlihat pada Gambar 3.7.

Gambar 4. Diagram IC MAX232

Pada IC ini sudah dilengkapi dengan sistem adapter RS232 sehingga tinggal menghubungkan pin T1IN dengan pin Tx dari mikrokontroler pada P3.1, dan menghubungkan pin R1IN dengan pin Rx dari mikrokontroler pada P3.0 sebagaimana terlihat pada Gambar 3.8.

PD0 R1 U2 MAX232 13 8 11 10 1 3 4 5 2 6 12 9 14 7 R1IN R2IN T1IN T2IN C+ C1-C2+ C2-V+ V-R1OUT R2OUT T1OUT T2OUT PD1 + C8 1uF 16V TX1 PD0 JP6 MIKROKONTROLLER PIN 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 RX1 PD1 +C4 1uF 16V +C3 1uF 16V +C7 1uF 16V VCC VCC P1 SERIAL COM 5 9 4 8 3 7 2 6 1

Gambar 5. Antarmuka dengan handphone

Rangkaian pada Gambar 3.8 digunakan untuk mengaktifkan hp siemens C45, sehingga hp dapat memanggil aparat setempat untuk melakukan evakuasi. Sistem ini menggunakan siemens C45 karena pemrograman untuk komunikasi hp ke mikrokontroler lebih mudah, dan harga hp relatif murah.

c. Perangkat lunak sistem tanah longsor

Program sistem tanah longsor dibuat mengacu pada perangkat keras Program-program yang disusun pada sistem tanah longsor terdiri dari inisialisasi, sub rutin, dan program utama. Program inisialisasi terdiri dari inisialisasi ATMEGA8535, inisialisasi serial, inisialisasi LCD, dan inisialisasi timer. Sub rutin terdiri dari sub rutin koneksi ke HP, sub rutin koneksi ke sistem curah hujan dan sub rutin peringatan tanah longsor. Urutan proses ini dapat dijabarkan pada Gambar 3.13.

Gambar 6. Alur pengendalian deteksi tanah longsor

Gambar 7. Tampilan monitoring deteksi tanah longsor Pergeseran 4 cm Curah hujan 300mm Bunyikan alaram Telpon aparat dan pemda MULAI Inisialisasi port, handpone, timer Ambil data tanah longsor Ambil data curah hujan Kirim data ke komputer

Hasil dan Analisa

Kalibrasi sensor tanah longsor

Untuk menjamin keakuratan pembacaan dari sensor geseran tanah maka dilakukan kalibrasi dengan alat ukur konvensional berupa mistar ukur dengan ketelitian 1 mm. Hasil dari pengamatan dapat dilihat pada Tabel

No. Tampilan Alat (mm) Mistar (mm) Error

1 0 0 0 2 2 1 1 3 3 2 1 4 4 3 1 5 5 4 1 6 6 5 1 7 11 10 1 8 20 20 0 9 31 30 1 10 42 40 2 11 51 50 1 12 61 60 1 13 70 70 0 14 82 80 2 15 90 90 0 16 101 100 1 17 200 200 0 18 300 300 0 19 400 400 0 20 500 500 0

Kalibrasi sensor curah hujan

Peneraan berguna agar alat dapat difungsikan untuk menghasilkan hasil pengukuran yang sesuai dengan yang diharapkan dan sesuai dengan standarisasi yang ditetapkan oleh suatu badan / instansi yang berwenang. Satuan banyaknya air hujan dinyatakan dengan tingginya lapisan air dalam 1 mm yang jatuh di atas permukaan tanah dengan luas permukaan 1 m2, maka idealnya andaikan air hujan itu tidak meresap, tidak mengalir atau menguap, maka volume air yang jatuh adalah sebanyak:

Volume = Luas x Tinggi (1)

= 1 m2 x 10-3 m = 10-3 m3 = 1 liter

Jadi dapat didefinisikan bahwa 1 mm air hujan sama dengan 1 liter untuk setiap 1 m2. Sehingga sensor curah hujan yang lengkap mempunyai diameter permukaan corong penampung sebesar 20 Cm, maka mempunyai luas permukaan sebesar:

( )

4

2

d

Luas

=

π

(2)

( )

314

4

20

14

,

3

×

2

₌

=

Luas

Untuk menentukan volume dari tipping bucket yang mempunyai luas permukaan corong 314 cm2 _{secara matematis} dapat dicari dengan menggunakan persamaan perbandingan. Dari formula yang telah diketahui bahwa Volume adalah luas dikalikan dengan tinggi atau

V

=

A

×

t

, sehingga volume 1 adalah

V

₁

=

A

₁

×

t

₁ dan volume 2

adalah

V

₂

=

A

₂

×

t

₂. Karena

t

₁

=

t

₂ maka dengan menggunakan persamaan perbandingan didapat 2 1 2 1

A

A

V

V =

, sehingga volume untuk V2 adalah:

1 1 2 2

V

A

A

V

=

×

(3)

ml

ml

cm

cm

V

1000

31

,

4

000

.

10

314

2 2 2

=

×

=

Jadi volume V2 untuk luas permukaan corong 314 cm2 adalah 31,4 mililiter, maka setiap air yang terkumpul dalam tipping bucket sebanyak 31,4 mililiter akan mewakili tinggi curah hujan 1mm atau 1liter untuk luas permukaan area 1m2. Untuk menentukan satu kali jungkitan, maka harus diketahui volume dari tipping bucket yang berbentuk prisma tegak segitiga:

t

t

a

prisma

Volume

⎟

×

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

_×

_×

=

2

1

_

(5) 3

56

4

4

7

2

1

_

prisma

cm

Volume

⎟

×

=

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

_×

_×

=

ml

cm

prisma

Volume

_

=

56

3

=

56

Sehingga 1 kali jungkitan adalah 56ml berarti sama dengan 1,8 mm

Tabel hasil peneraan alat curah hujan No Takaran gelas ukuran

(ml) Banyaknya jungkitan (kali) Hasil penggukuran (mm/menit) 1 60 1 1,8 2 120 2 3,6 3 170 3 5,4 4 230 4 7,2 5 280 5 9 6 340 6 10,8 7 400 7 12,6 8 450 8 14,4 9 510 9 16,2 10 560 10 18

Gambar 8. Hasil pengukuran data curah hujan dan tanah longsor

Kesimpulan

Setelah melakukan pengujian dan analisa, maka dapat disimpulkan bahwa alat ini mempunyai kelebihan yaitu :

• Sensor curah hujan memiliki sensitivitas yang tinggi yaitu bisa mendeteksi sampai 7 mm. • Sensor tanah longsor memiliki sensitivitas yang tinggi yaitu bisa mendeteksi sampai 2 mm.

• Seluruh rangkaian menyerap daya yang cukup kesil, sehingga catu daya bisa digantikan oleh batteray 12 Volt 1 Ampere

• Data curah hujan dalam bentuk digital disimpan di komputer disertai informasi waktu berdasarkan durasi waktu yang telah diatur sehingga memudahkan pemakaiannya.

• Data pergeseran tanah dalam bentuk digital disimpan di komputer disertai informasi waktu berdasarkan durasi waktu yang telah diatur sehingga memudahkan pemakaiannya.

• Sistem ini menggunakan mikrokontroler, sehingga meminimalisir komponen dalam bentuk perangkat keras.

• Mikrokontoler yang digunakan adalah ATMEGA8535 yang mempunyai kelebihan ISP (In System Programming) atau bisa langsung diprogram pada saat sistem bekerja pada rangkaian tersebut.

Daftar Pustaka

Albert Paul Malvino, 1996, Prinsip-prinsip Elektronika, Erlangga, Jakarta.

Handoyo Prubo, Pengukuran Curah Hujan, Skripsi Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta (tidak diterbitkan).

Pranata Antony, 2000, Premrograman Borland Delphi Edisi 3, Andi Yogyakarta.

Rizkiawan, Rizal, 1997, Tutorial Perancangan Hardware II, PT. Elex Media Kompetindo, Jakarta.

Roger L. Tokheim, 1996, Prinsip-Prinsip Digital, Erlangga, Jakarta.

Wasito, 1989, data sheet book IC, Er

Nia Maharani Raharja, Sistem Peringatan Dini Tanah Longsor Berbasis ATMEGA8535, Skripsi Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta (tidak diterbitkan).