3. METODOLOGI 3.1. Lokasi dan waktu pengamatan Penelitian tentang “Kinerja OTT PS 1 Sebagai Alat Pengukur Pasang Surut Air Laut” dilaksanakan di Muara Binuangeun yang terletak pada 06º50’35.88” LS dan 105º53’23.4” BT, Kabupaten Lebak, Provinsi Banten pada bulan Februari 2008 sampai bulan Agustus 2008. Pengambilan data tinggi muka laut dilakukan tanggal 17 Juli 2008 sampai 31 Juli 2008. Berikut adalah peta lokasi pengambilan data tinggi muka air (Gambar 6).
Gambar 6. Peta lokasi pengukuran 3.2. Alat dan bahan Alat yang digunakan dalam penelitian adalah sensor tekanan OTT PS 1, pelampung OWK, radar Kelesto, dan seperangkat komputer. Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian adalah Stations Manager
20
21
LogoSens 2 (OTT Hydrometry, Ltd) dan software HYDRAS 3 (OTT Hydrometry, Ltd), microsoft office excel 2003 (microsoft coorporation) dan tabel Admiralty. 3.3. Diagram alir penelitian Berikut adalah tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penelitian:
Gambar 7. Diagram alir penelitian
22
Tahapan-tahapan yang dilakukan ini dimulai dari persiapan, pemasangan alat ukur di lapangan sekaligus kalibrasi alat, pengambilan data, sampai dengan pengolahan data tinggi muka laut masing-masing alat ukur. Masing-masing alat ukur tersebut ditempatkan pada stasiun pengukuran pasang surut yang telah ada. Data hasil pengukuran diambil dari jarak jauh menggunakan modem GSM (Global Services Mobile Communication), dan diolah dengan melakukan beberapa analisis, yaitu analisis kualitas data, analsis statistik, uji kesesuaian komponen harmonik utama pasang surut, dan penentuan elevasi penting kondisi muka air. 3.4. Instalasi OTT PS 1 Instalasi pada alat ukur dapat berpengaruh terhadap hasil pengukuran yang diperoleh. Hal ini terkait dengan penempatan sensor dan pemasangan komponenkomponen utama yang terdapat pada sensor. 3.4.1. Penempatan sensor Tahapan yang dilakukan untuk penempatan sensor tekanan adalah: •
Menentukan permukaan air minimum dan maksimum di titik pengukuran. Prasyarat yang harus dipenuhi, yaitu posisi sensor harus berada di bawah permukaan air minimum (Lowest Low Water) dan perbedaan antara permukaan air maksimum (Highest High Water) dan posisi sensor harus lebih kecil dari batas ukur sensor.
•
Menurunkan sensor beserta kabelnya untuk menentukan kedalamannya.
•
Kabel harus tertutup dengan suatu asesorisnya yang sesuai. Lapisan kevlar yang utuh memberikan kekuatan mekanis di dalam kabel, cukup untuk menjaga sensor.
23
•
Menggunakan alat penghubung sensor yang digital untuk menyesuaikan posisi sensor secara tepat. Jika nilai yang terukur dijadikan acuan sebagai nilai dasar, ini dapat dicapai dengan menambahkan faktor kalibrasi. Oleh karena itu, dalam banyak kasus suatu posisi kasar dari sensorpun sudah cukup. Pada daerah pasang surut, tekanan nol pada sensor menggambarkan kondisi yang kering.
3.4.2. Instalasi elektrik OTT PS 1 memerlukan catu daya arus searah (DC) dengan tegangan antara 8.5 V sampai 30 V. Tahanan (kemampuan resistansi) dari suatu sensor tekanan dengan output 4 mA sampai 20 mA tidak boleh melebihi nilai maksimumnya. Nilai ini tergantung pada tegangan yang tersedia dari sensor tekanan tersebut. Jika muatan resistansi lebih tinggi, maka arus keluaran tidak bisa lagi dievaluasi. Batasan arus sampai 100 mA harus dipenuhi atau dijamin dengan membatasi arus catu daya sampai 100 mA, resistor yang sesuai atau penambahan resistor jika resitansi tidak cukup (Lampiran 5). Maksimum resitansi rangkaian dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut. Rmuatan
(max) =
(Usuppl - 8)*50 ohms
.................................. (3.1)
dimana, R = hambatan (Ohm) U = tegangan (Volt) 3.4.3. Pemasangan alat FAD 4 P Pemasangan alat penyerap kelembaban di lingkungan yang kering mungkin dilakukan jika pemasangannya pada sebuah lemari kaca, hal ini sangat
24
penting terhadap perubahan tekanan yang mungkin terjadi pada sekitar udara (lemari kaca tidak harus tertutup rapat). Prosesnya adalah sebagai berikut: •
Memindahkan sekrup Knurled dan pembungkus transparan (Lampiran 4),
•
Memasang alat penyerap kelembaban di atas bidang padat dengan empat sekrup (Gambar 8).
Sumber: OTT MESSTECHNIK (2004) Gambar 8. Pemasangan alat penyerap kelembaban FAD 4 P 3.4.4. Menghubungkan OTT PS 1 pada FAD 4 P Untuk menghubungkan sensor tekanan pada FAD 4 P, perhatikan caracara sebagai berikut. •
Mengutamakan kabel sensor setelah menurunkan kabel sekrup FAD 4 P.
•
Mencabut bagian atas sekrup Phillips, ujung terminal penyaring sampai sekrup Philips dan mempererat sekrup lagi (Gambar 9).
•
Menarik kabel sensor yang sempit dan mempererat koneksi sekrup dengan kuat oleh tangan; kemudian hubungkan kabel sensor pada bidang terminal.
25
•
Menghubungkan garis sinyal di sekeliling alat/evaluasi alat elektronik.
•
Bagian dari alat penyerap debu menjadi tempat bebas yang berada di atas bidang terminal, dan warna indikasi harus jingga tua.
•
Melengkapi kembali tutup transparan dan memperbaikinya dengan 4 ujung sekrup knurled.
Sumber: OTT MESSTECHNIK (2004) Gambar 9. FAD 4 P pada sensor tekanan dengan keluaran 4-20 mA 3.4.5. Menghubungkan OTT PS 1 dengan FAD 4 P pada OTT data logger Untuk menghubungkan OTT PS 1 dengan FAD 4 P pada OTT data logger dengan mengikuti proses berikut. •
Mencabut kabel sekrup dan busi pada FAD 4 P (Lampiran 7 ).
•
Memotong kabel sesuai keperluan.
•
Meletakkan ujung kabel lengan dan kerutan dengan menggunakan tang picak khusus.
26
•
Menghubungkan kabel data melalui kabel sekrup pada bagian atas FAD 4 P.
•
Menghubungkan kabel pada FAD 4 P dan segala yang menyangkut data logger seperti yang ditunjukkan pada Lampiran 7.
3.5. Kalibrasi dan pengaturan Sebelum menggunakan alat sensor tekanan OTT PS 1, terlebih dahulu dilakukan kalibrasi. Kalibrasi dilakukan pada masternya, yaitu LogoSens Operating Program. Dalam hal ini, kalibrasi dilakukan secara internal dengan cara sebagai berikut. •
Melakukan pengukuran awal tinggi muka air dengan menggunakan alat ini.
•
Mencatat hasilnya, misal nilainya 4 m. Dalam master ini terdapat salah satu menu konfigurasi pada LogoSens
Operating Program, yaitu menu Channel. Dalam menu ini, yang perlu diatur adalah scaling: y = ax + b
...................................... (3.2)
dimana, y = ketinggian yang diinginkan a = skala perkalian x = nilai sebenarnya dari sensor b = faktor kalibrasi. Sebagai acuan dari pengaturan scaling ini adalah Palem (Papan ukur berskala) yang dipasang dekat stasiun pengukuran oleh sensor tekanan. •
Mengatur interval pengambilan data pengukuran oleh alat, minimal 5 detik dan maksimal 24 jam.
27
3.6. Download data Data diambil dalam waktu 15 hari pengukuran, yang diperoleh dari pengukuran oleh alat sensor tekanan OTT PS 1, pelampung OWK, dan radar Kalesto. Pengambilan data dilakukan dari jarak jauh dengan menggunakan Modem GSM. Modem GSM ini dihubungkan pada Station Manager LogoSens 2 yang ada di lokasi pengukuran dan komputer yang digunakan untuk mentransfer data yang direkam oleh alat ukur. Kedua Modem GSM ini harus terhubung satu sama lainnya, sehingga proses transfer data dapat dilakukan. Proses transfer data di komputer dilakukan dengan bantuan software HYDRAS 3. Hasil pengukuran yang diperoleh berupa data waktu (tanggal, bulan, tahun) yang diinginkan, interval pengambilan data oleh alat ukur, dan tinggi muka laut. 3.7. Metode pengolahan data Untuk pengolahan data tinggi muka laut hasil pengukuran ketiga alat ukur, dilakukan dengan beberapa analisis. Analisis yang dilakukan pada pengolahan adalah analisis kualitas data, analisis statistik, uji kesesuaian komponen harmonik utama pasang surut, dan penentuan elevasi penting kondisi muka air. 3.7.1. Analisis kualitas data Analisis kualitas data dilakukan dengan melakukan perbandingan data. Data hasil pengukuran oleh alat sensor tekanan OTT PS 1 tersebut diolah dalam bentuk grafik, dan dibandingkan dengan alat ukur lain dengan sistem pengukuran yang berbeda, yaitu dengan menggunakan pelampung dan sistem radar. Grafik hasil pengolahan ketiga alat ukur tersebut, juga dibandingkan terhadap grafik hasil pengolahan dengan menggunakan prediksi pasang surut. Prediksi pasang surut
28
dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak TidesSoft V1.002. TidesSoft V1.002 merupakan perangkat lunak yang digunakan untuk melakukan peramalan pasang surut air laut dalam jangka waktu tertentu berdasarkan pada data-data komponen pasang surut yang ada (BPPT, 1998). Artinya , software ini bekerja dengan fungsi amplitudo dan fase (9 komponen pasang surut), serta fungsi waktu. Ada dua jenis interval pengambilan data tinggi muka air yang dilakukan pada pengolahan analisis kualitas data ini, yaitu interval per-menit dan interval per-jam. Untuk data per-jam, diambil dengan membuang data per-menit yang ada tanpa melakukan filtering data. Pengolahan data per-jam ini dilakukan untuk perbandingan terhadap hasil pengolahan dari prediksi pasang surut yang hanya dengan interval waktu 1 jam. Untuk data pengamatan dengan noise yang cukup tinggi, maka akan tampak grafik residu menjadi kurang halus. 3.7.2. Analisis statistik Analisis statistik yang digunakan dalam pengolahan data tinggi muka laut pengukuran oleh alat sensor tekanan OTT PS 1 adalah analisis regresi linier dan statistika deskriptif. Regresi linier digunakan untuk menduga perbedaan antara hasil pengukuran oleh OTT PS 1 dan OWK, serta OTT PS 1 dan Kalesto. Hal ini terkait dengan ketepatan hasil pengukuran oleh alat ukur yang digunakan tersebut terhadap nilai pengukuran dirinya sendiri (Woodworth, 2003). Statistika deskriptif adalah metode-metode yang berkaitan dengan pengumpulan dan penyajian suatu gugus data sehingga memberikan informasi yang berguna (Walpole, 1992). Dalam analisis ini, penentuan akurasi dari alat ukur diperoleh dengan melihat nilai simpangan baku dan error hasil pengukurannya. Semakin kecil nilai simpangan baku dan error yang diperoleh, maka semakin bagus akurasi
29
pengukuran dari alat ukur. Rumus yang digunakan untuk menentukan simpangan baku dan kesalahan baku rata-rata dari suatu data berjumlah n adalah:
⎛ n ⎞ n∑ x − ⎜ ∑ xi ⎟ i =1 ⎝ i =1 ⎠ n(n − 1) n
s=
n
g=
∑x i =1
2
2 i
...................................... (3.3)
2 i
n(n − 1)
dimana, s = simpangan baku g = galat pengukuran xi = nilai data ke-i n = banyak data 3.7.3. Uji kesesuaian komponen harmonik utama
Uji kesesuaian komponen harmonik utama pasang surut pada proses pengolahan data dapat dilakukan dengan menggunakan tabel Admiralty, yang dihitung dengan bantuan tabel. Untuk waktu pengamatan yang tidak ditabelkan harus dilakukan pendekatan dan interpolasi. Analisa harmonik dengan tabel Admiralty ini akan menghasilkan beberapa nilai konstanta pasang surut yang ditabelkan sehingga perhitungan pada metode ini akan menjadi efisien dan memiliki keakuratan yang tinggi serta fleksibel untuk waktu kapanpun. Dari nilai konstanta pasang surut yang diperoleh ini, dapat diketahui tipe pasang surut yang terjadi dengan formula bilangan Formzahl (Sjachulie, 1999). 3.7.4. Penentuan elevasi penting kondisi muka air
Elevasi penting muka air yang ditentukan dalam melihat perbedaan hasil pengukuran ketiga alat ukur yang digunakan adalah tinggi muka laut rata-rata atau Mean Sea Level (MSL), tinggi muka laut pasang maksimum, tinggi muka laut
30
surut minimum, tinggi muka laut pasang primer, tinggi muka laut pasang sekunder, tinggi muka laut surut primer, dan tinggi muka laut surut sekunder. Tinggi muka laut rata-rata (MSL) adalah nilai rata-rata perhitungan perubahan paras laut yang terekam pada suatu periode waktu tertentu. Tinggi muka laut pasang primer adalah muka air tertinggi dari dua tinggi muka laut pasang harian pada suatu periode waktu tertentu. Artinya akan ditentukan semua nilai tinggi muka laut pasang yang diperoleh selama pengukuran. Jika hanya satu muka laut pasang terjadi pada satu hari, maka air pasang tersebut diambil sebagai air pasang primer. Tinggi muka laut pasang sekunder adalah muka air terendah dari dua tinggi muka laut pasang harian, yang mana nilainya lebih rendah dari air pasang primer dalam satu hari. Hal ini tidak akan terjadi untuk pasang surut harian tunggal. Tinggi muka laut surut primer adalah muka air terendah dari dua muka laut surut harian pada suatu periode waktu tertentu. Jika hanya satu air surut terjadi pada satu hari, maka nilai air surut tersebut diambil sebagai air surut primer. Serta, tinggi muka laut surut sekunder adalah muka air tertinggi dari dua muka air surut harian, yang mana nilainya lebih tinggi dari air surut primer dalam satu hari.
