JARINGAN SENSOR STRAIN UNTUK MONITORING JEMBATAN
NETWORK SENSOR STRAIN FOR THE MONITORING OF BRIDGE
Hasrijal Haddade1, Zahir Zainuddin2, Muh. Niswar2 1
2
Politeknik Pertanian Negeri Pangkep Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin
Alamat Korespondensi: Hasrijal Haddade, S.Kom UPT. Pusat Teknologi Informasi dan Komunikasi Politeknik Pertanian Negeri Pangkep Pangkep, Sulawesi Selatan. HP: 081355100919 Email:
[email protected]
ABSTRAK Latar belakang penelitian ini bahwa sistem monitoring regangan jembatan yang realtime dianggap cara menjanjikan untuk mencegah kerusakan jembatan secara keseluruhan. Penelitian ini bertujuan untuk memonitoring regangan yang terjadi pada jembatan secara realtime dan sistem ini mampu memberikan peringatan dini melalui indikator LED dan Buzzer jika terjadi regangan yang melebihi batas yang telah ditentukan, namun penelitian ini hanya menggunakan miniatur jembatan sebagai sampel. Sistem monitoring ini menggunakan metode perancangan sistem, pada perancangan ini sensor strain akan mengirimkan data ke mikrokontroler AVR ATMega16, dimana mikrokontroler ini telah dimasukkan program untuk mengontrol pengambilan data dari sensor secara kontinu kemudian di teruskan ke modul Wiznet110SR yang selanjutnya akan di tampilkan pada sistem perangkat lunak berbasis web. Sistem ini akan mengaktifkan indikator berupa LED dan buzzer yang mengindikasikan ambang batas maksimum regangan, Untuk perangkat keras menggunakan bahasa C dan pengambilan data berbasis jaringan menggunakan pemrograman Visual Basic serta proses untuk penyimpanan data dan menampilkan grafik secara realtime menggunakan pemrograman php. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa data-data regangan secara kontinu disimpan pada basisdata kemudian data tersebut akan disajikan kedalam bentuk grafik secara realtime, dari sistem ini indikator LED dan Buzzer akan aktif disaat terjadi regangan yang melebihi batas yang telah ditentukan. Dapat disimpulkan bahwa data-data regangan membutuhkan media penyimpanan yang cukup besar.
Kata kunci : Sensor Strain, AVR Atmega16, WIZ110SR, Realtime
ABSTRACT The background of this research that bridges the strain monitoring system realtime considered a promising way to prevent damage to the bridge as a whole.This study aims to monitor the strain that occurred on the bridge in real time and the system is capable of providing an early warning indicator through LED and Buzzer case of strain that exceeds a predetermined threshold, but this study only uses a miniature bridge as sample. The monitoring system using the method of system design, in the design of strain sensors will transmit data to ATMega16 AVR microcontroller, wherein the microcontroller has been included to control data retrieval program of continuous sensor then forwarded on to the next module Wiznet110SR which will be displayed on the system software webbased. This system will activate a LED indicator and buzzer that indicates the maximum threshold strain, For the hardware using C language and network-based data collection using Visual Basic as well as the process for data storage and display graphics in realtime using php programming. Results of the study showed that the strain data are continuously stored in the database then the data will be presented in the form of graphs in realtime, of the system LED indicator and buzzer will be active when the strain occurs that exceeds a predetermined threshold. It can be concluded that the strain data requires considerable storage media.
Keywords : Sensor Strain, AVR Atmega16, WIZ110SR, Realtime
PENDAHULUAN
Menurut Nababan (2008) Pemantauan jembatan adalah salah satu langkah paling penting untuk mencegah kerusakan jembatan. Sebagai cara yang paling tradisional, pemantauan dari jembatan ini dilakukan dengan mata manusia. Ini adalah membosankan, mahal dan tidak akurat. Menurut Young dkk. (2010) Sistem yang dilakukan yaitu dengan cara meraba bagian dari jembatan dan kemudian mengambil sampel untuk diuji laboratorium menggunakan smart film berupa led, hal ini membutuhkan proses yang panjang karena pemantauan dilakukan dengan cara ini tidak realtime, kecelakaan dengan mudah terabaikan. Menurut E. Sazonov dkk. (2009) Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi sensor nirkabel telah digunakan secara luas, keterbatasan sensor nirkabel adalah masa hidup baterai terbatas dan tingginya biaya penggantian baterai yang membuat sistem tersebut mahal dalam
banyak kasus. Oleh karena itu
pemantauan jembatan yang memungkinkan secara realtime, Menurut Pressman (2003) bahwa sistem realtime memunculkan beberapa aksi sebagai respon terhadap kejadian-kejadian eksternal. Monitoring jembatan dengan menggunakan sensor yang sesuai dan dipadukan dengan mikrokontroler yang berkembang saat ini. Sistem monitoring secara realtime ini dianggap cara yang menjanjikan untuk mencegah kerusakan jembatan secara keseluruhan. Berdasarkan hal tersebut diatas maka penulis akan merancang perangkat yang dapat memonitoring jembatan dengan memanfaatkan jaringan sensor regangan berupa sensor strain yang terpadu oleh perangkat mikrokontroller AVR ATMega 16 dan menggunakan modul Wiznet110SR untuk sistem berbasis jaringan, maka dengan ini penulis akan melakukan penelitian berjudul “Jaringan Sensor Strain Untuk Monitoring Jembatan” dimana sistem ini diharapkan membantu memberikan informasi secara dini kondisi dari efek regangan jembatan. Tujuan penelitian untuk dapat merancang bangun suatu sistem perangkat jaringan sensor strain untuk memonitoring jembatan secara realtime dan tersedianya
indikator yang secara otomatis memberikan peringatan bahaya secara dini dengan menempatkan indikator LED dan Buzzer pada jembatan METODE PENELITIAN
Penelitian ini penulis menggunakan metodologi yaitu studi liberatur dengan cara mengumpulkan berbagai informasi dari buku-buku, skripsi, tesis, maupun jurnal yang berkaitan dengan sistem monitoring jembatan dari berbagai sumber baik perpustakaan maupun dari internet; Mempelajari cara kerja sensor strain, Menurut Setiawan (2009) Sensor Strain adalah sebuah contoh tranduser pasif yang mengubah pergeseran mekanis menjadi perubahan tahanan; Mempelajari pemrograman visual basic dalam pembuatan program winsock, Menurut Fiade (2006) Winsock dapat didefinisikan dan di dokumentasikan oleh standar API untuk pemrograman protocol jaringan program TCP/IP berbasis Client Server ; Mempelajari sistem transfer data dari mikrokontroler ATMega16 dan modul TCP/IP Wiznet110SR menggunakan bahasa C dari aplikasi Basic Compailer (BASCOM AVR), Menurut Susilo (2008) bahasa C adalah kumpulan dari sebuah atau lebih fungsi-fungsi di mana masingmasing fungsi tersebut mempunyai nama; Mempelajari pemrograman php dan phpmyadmin sebagai basis data (Database) dan penyajiannya dalam bentuk grafik, Menurut Kristanto (2008), basis data adalah kumpulan file-file yang mempunyai kaitan antara satu file dengan file yang lain sehingga membentuk satu bangunan data sebagai informasi untuk suatu perusahaan atau instansi dalam batasan tertentu. Pada perancangan sistem yaitu perangkat keras (Hardware) dan perangkat lunak (Software) meliputi perancangan hardware meliputi pembuatan modul sistem minimum mikrokontroler yang dilengkapi dengan rangkaian sensor strain, indikator LED dan Buzzer seperti terlihat pada gambar 1; Perancangan software untuk mengambil data pada mikrokontroler menggunakan bahasa pemrograman visual basic terlihat pada gambar 2; Serta perancangan software pada personal komputer berbasis web menggunakan bahasa pemrograman php dan untuk database menggunakan phpmyadmin pada gambar 3
HASIL
Tujuan dari pengujian sistem ini adalah tersedianya data-data regangan dari perangkat jembatan dan kemudian tersimpan dalam basis data (Database) terlihat pada gambar 3, dari gambar 3 memuat data-data regangan yang terjadi dari dua sensor dan setiap perubahan data regangan disimpan dalam setiap 1 detik , hasil dari data-data regangan tersebut di sajikan kedalam bentuk grafik terlihat pada gambar 4 yang menunjukkan dari 2 sensor tersebut terlihat grafik yang berwarna biru merupakan hasil pembacaan sensor strain 1 dan merah merupakan hasil pembacaan sensor strain 2. Dari tabel 1 menunjukkan pengujian sistem dengan skenario berat beban skala 1:1000 bertahap berat beban di minimumkan diikuti oleh bentuk grafik yang semakin turun. Berdasarkan perancangan sistem baik perangkat keras dan perangkat lunak , Jika data sensor mencapai nilai yang ditetapkan dalam hal ini nilai data yang ditetapkan melebihi dari 100, nilai 100 ini diasumsikan ambang batas maksimal untuk kondisi regangan maksimum yang diatur pada perangkat keras sistem monitoring jembatan, maka indikator berupa lampu led berwarna merah disertai indikator buzzer akan aktif dan pada kondisi masih dalam ambang batas lampu led berwarna hijau aktif dan indikator buzzer non aktif. PEMBAHASAN
Dari penelitian sistem monitoring menunjukkan perangkat keras mampu membandingkan nilai ambang batas yang telah sesuai diinputkan pada perangkat keras dengan nilai yang diperoleh dari sensor strain sebelumnya dibatasi pada angka 100 sebagai tresshold , kemudian saat uji coba beban hampir mendekati ambang batas disertai meningkatnya range grafik pada program monitoring mengindikasikan kondisi jembatan dalam keadaan masih layak untuk dilalui (Beban < 100). Jika berat beban melebihi ambang batas regangan yang ditentukan sehingga mengaktifkan indikator LED dan Buzzer sebagai kondisi dari jembatan tersebut tidak layak dilalui kendaraan atau beban lainnya (Beban > 100).
Perangkat lunak sistem monitoring berupa data-data regangan tersimpan dalam basis data (Database) yang secara bersamaan akan disajikan kedalam bentuk grafik, dari penelitian sebelumnya E.Sazonov dkk. (2009), Young dkk. (2010) sistem yang dilakukan keduanya tidak menyiapkan program basis data (Database) hanya perangkat kerasnya saja dan pengujian menggunakan perancangan sirkuit LED. Namun penyimpanan sistem monitoring ini pada basis data (Database) membutuhkan media penyimpanan yang besar karena data-data tersebut akan disimpan setiap 1 detik.
KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa peneliti telah merancang bangun sebuah perangkat sistem monitoring regangan dengan menggunakan sensor strain yang direkatkan pada miniatur jembatan sejumlah dua sensor strain; Sistem ini menyediakan data-data regangan dan tersimpan pada basis data serta hasil dalam bentuk grafik; Tersedianya indikator berupa LED dan Buzzer sebagai peringatan untuk jembatan masih dalam kondisi aman dan layak digunakan; Penyajian data ini akan membantu pihak terkait untuk mem-verifikasi asumsi-asumsi yang dibuat dalam perancangan desain sehingga dapat dilakukan perbaikan pada jembatan yang akan dirancang berikutnya; Hasil penelitian ini merupakan referensi bagi peneliti selanjutnya untuk lebih mengembangkannya lagi Dengan melihat hasil yang telah dicapai, maka penulis menyampaikan saran bahwa Sistem yang dibangun masih menggunakan miniatur jembatan dan belum dapat diaplikasikan secara langsung pada objek nyata sehingga diharapkan proses pengembangan dapat secara langsung terhubung pada jembatan sesungguhnya; Penelitian jaringan sensor strain ini dapat dikembangkan lagi dengan menggunakan server yang cepat dan mempunyai kapasitas ruangan penyimpanan data yang besar serta metode transfer data dengan menggunakan kabel fiber optik dan atau berbasis Wireless; Dengan tersedianya teknologi mampu mendesain perangkat yang sesuai
kebutuhan dan spesifikasi sensor-sensor yang tepat sehingga kondisi jembatan dapat dimonitor secara terus-menerus dan benar-benar cost-effective. DAFTAR PUSTAKA
Budiharto, Widodo.(2009). Kendali Cerdas Berbasis SMS/Web/TCP-IP. Penerbit Elexmedia Komputindo E. Sazonov, H. Li, D. Curry, P. Pillay, Self-powered sensors for monitoring of highway bridges., IEEE, Vol. 9. (2009). hlm 1.422-1.429 Fiade, Andrew. (2006). Pemrograman Aplikasi Jaringan. Bahan Ajar. Universitas Mercubuana: Program S1 Informatika H.A. Nababan, Poltak. (2008). Structural Health Monitoring System Alat Bantu Mempertahankan Usia Teknis Jembatan. Kristanto, A. (2008). Perancangan Sistem Informasi dan Aplikasinya. Penerbit Gava Media, Yogyakarta. Pressman, Roger S. Ph.D. (2002). Rekayasa Perangkat lunak Pendekatan Praktisi, Hal. 497. Penerbit Andi Publisher Winoto, Ardi. (2010). Mikrokontroler AVR ATmega8/32/16/8535 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR. Penerbit Informatika Susilo, Deddy. (2009). 48 Jam Kupas Tuntas Mikrokontroler MCS51 & AVR, Hal 79. Penerbit Andi Yogyakarta. Setiawan, Iwan. (2009). Sensor dan Transduser. Bahan Ajar. Universitas Diponegoro: Program S1 Sistem Komputer Yong Xu, Zhixiang Zhou, Benniu Zhang. (2010). Electrical and Mechanical Character of Smart Film for Crack Monitoring of Concrete Bridges, 1. Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031,China; 2. Chongqing Jiaotong University, Chongqing, 400074. China. Zainuri, Ach. Muhib. (2008). Kekuatan Bahan (Strenght Of Materials), Hal 63. Penerbit Andi Publisher. http://www.wiznet.co.uk/WIZ110SR_User_Manual_V1.0.0.hal 7. 2007 [Diakses 7 Maret 2013]
STRAIN SENSOR
LCD DISPLAY
MCU
INDIKATOR LED
POWER SUPPLY
serial
Modul WIZnet110SR
INDIKATOR BUZZER
PC
Gambar 1. Skema Perancangan Sistem Monitoring
Gambar 2. Program Winsock
Gambar 3. Sistem Basis Data
Gambar 4. Hasil Dalam Bentuk Grafik Secara Realtime
Tabel 1. Hasil Simulasi Uji Coba Dengan Berat Beban Beban
Disimulasikan
1000 Kg 1 Kg / 1000 gr 850 Kg 0,85 Kg / 850 gr 800 Kg 0,8 Kg / 800 gr 750 Kg 0,75 Kg / 750 gr 500 Kg 0,5 Kg / 500 gr 100 Kg 0,1 Kg / 100 gr Skala Berat Beban 1: 1000
Nilai Sensor Strain Strain 1 2 115 124 103 109 98 99 82 95 72 73 25 29
Set Point 100 100 100 100 100 100
Led Hijau Non Aktif Non Aktif Aktif Aktif Aktif Aktif
Indikator Led Merah Aktif Aktif Non Aktif Non Aktif Non Aktif Non Aktif
Keterangan Buzzer Aktif Aktif Non Aktif Non Aktif Non Aktif Non Aktif
Overstrain Overstrain
