MERANCANG SISTEM BUOY DAN SENSOR SEBAGAI PERANGKAT PEMANTAUAN LINGKUNGAN PERAIRAN YANG MURAH, HANDAL DAN MANDIRI Oleh : Ir. Wahyu Purwanta, MT *) Abstrak Dalam rangka alih teknologi khususnya dalam perancangan sistem pemantauan lingkungan perairan yang murah, handal dan mandiri, maka pada tahun 2000 dimulai perancangan buoy dan sensor yang ditujukan baik bagi pemantauan perairan darat (waduk dan sungai) maupun laut. Sistem ini pada dasarnya terdiri atas seperangkat buoy pengukur serta pusat pengolahan data yang saling terhubungkan dengan telemetri radio (VHF/HF). Beberapa parameter yang dapat diukur dengan sistem sensor antara lain parameter bawah air dan permukaan air seperti tekanan udara, kecepatan dan arah angin, konduktivitas, Kelarutan Oksigen, arah kecepatan arus, tinggi gelombang kekeruhan perairan. Rekayasa dan pengembangan diarahkan pada aspek fungsi dan kinerja dasar sistem buoy yang real time. Beberapa perangkat keras dari sistem buoy antara lain ; transducer, on-board computer, conditioning signal, converter, data acquitition controller, storage media dan instrument komunikasi data. Kata Kunci : Sistem Buoy, Pemantauan Lingkungan 1. PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara kepulauan terbesar di dunia dengan panjang garis pantai mencapai 81.000 km dan sering disebut sebagai benua maritim. Meskipun 2/3 wilayah Indonesia merupakan wilayah laut dan memiliki potensi sumberdaya yang besar dan bersifat non-exhaustive (tidak pernah habis), tetapi selama ini masih kurang terkelola dengan baik. Dari sumberdaya nabati yang tersedia, hingga saat ini hanya sekitar 58,85 % yang dimanfaatkan (GAPPINDO, 2000), dan jika ditinjau dari letaknya yang strategis serta kurangnya penjagaan, maka diperkirakan terjadinya penjarahan atas kekayaan laut Indonesia yang mengakibatkan kerugian sekitar U$ 4,5 milyar per tahun. Hal ini mengakibatkan kebijakan pemerintah saat ini lebih menekankan pada kegiatan eksplorasi kekayaan laut yang belum sepenuhnya dimanfaatkan. Dengan mengelola sektor kelautan yang baik dan benar, diharapkan kita dapat menekan defisit negara. Sehubungan dengan upaya mengoptimumkan sumber daya laut dan *)
meningkatkan keamanan wilayah laut Indonesia, serta mengurangi ketergantungan teknologi terhadap pihak luar negeri, maka melalui Pusat Pengkajian dan Penerapan Teknologi Lingkungan (P3TL) – Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) bekerja sama dengan OCEANOR Norway, telah mengimplementasikan suatu sistem pemantauan lingkungan perairan laut (SEAWATCH Indonesia). Sejalan dengan berjalannya sistem, tim P3TL telah pula menjalin kerjasama dengan Laboratorium Sinyal dan Sistem, ITB untuk melakukan audit teknologi terhadap sistem tersebut, sekaligus melakukan pengembangan sistem secara mandiri. Salah satu keunggulan sistem mandiri yang telah dikembangkan adalah sistem yang handal, murah, dan mudah dalam perawatan, disamping itu informasinya dapat dibagi berdasarkan beberapa kategori sifat data. Adapun salah satu peralatan dari Sistem Informasi Kelautan ini adalah sistem buoy. Sejalan dengan implementasi buoy versi Norwegia dimana pengoperasian awal dilakukan oleh pihak Norwegia, juga dilakukan proses alih teknologi dimana satgas Lab Sinyal dan Sistem – ITB dan Tim P3TL BPPT bertindak sebagai auditor teknologi yakni
Peneliti Pusat Pengkajian dan Penerapan Teknologi Lingkungan, TIEML, BPPT.
Merancang Sistem Buoy dan Sensor Sebagai Perangkat … (Wahyu Purwanta)
287
proses mempelajari sistem buoy yang sudah ada baik struktur, sistem, dan cara pengoperasiannya.Salah satu tujuan kegiatan ini agar pihak Indonesia dapat melakukan pengembangan selanjutnya baik dari sisi stasiun pemantau sampai pada penyebaran data yang dihasil kan buoy. Pada dasarnya buoy adalah wahana yang dilengkapi berbagai macam sensor yang menghasilkan data berupa parameterparameter kelautan. Parameter-parameter kelautan yang dipantau adalah : tinggi dan periode gelombang (waves) ,arah dan kecepatan arus (current) , konduktivitas air, oksigen terlarut, kadar keasaman air, kelembaban , pasang surut, dan atenuasi (sensor algae) (OCEANOR, 1996). Dalam mencapai target yang diharapkan, maka pengembangan sistem ini dibagi menjadi 3 tahapan yang fleksibel guna mengantisipasi perkembangan teknologi maupun kebutuhan-kebutuhan baru. Tahapan I dilakukan 3 tahun, dengan sasaran : (1) Penguasan sistem SEAWATCHIndonesia (baik dari segi deploy, perawatan operasi dan pemanfaatannya). (2) Kajian pengembangan spesifikasi sistem pengukuran yang mandiri. (3) Pengembangan prototipe awal sistem pengukuran. (4) Pengembangan prototipe lanjutan sistem pengukuran. (5) Usaha peningkatan pemanfaatan. Tahapan II, dijadwalkan dilakukan dalam 6 tahun, dengan sasaran menuju pada pembangunan Buoy secara mandiri (dilakukan oleh pihak Indonesia saja) yakni : (1) Pengembangan sistem Buoy yang cocok dengan kondisi di Indonesia (2) Interconneting (pengintegrasian) dengan pemakai pada pusat data lain, (3) Pengembangan Pusat Data Management (PDM), (4) Integrasi dengan sistem SEAWATCH –Indonesia, (5) Pengembang suatu Sistem Informasi Kelautan (SIK) secara mandiri (baik secara lembaga maupun secara operasional) Tahapan III, akan segera dimulai setelah selesainya tahapan ke II,dengan sasaran perbaikan mutu pengolahan data, komunikasi dan penyebaran data, pemeliharan Buoy, baik dari segi material, maupun non material. 1.2
288
Aplikasi Data Buoy
Dari sudut aplikasi dari klasifikasi data berdasarkan validitasnya, kita dapat mengkategorikan kebutuhan akan data tersebut menjadi dua yakni : keperluan jangka pendek (real-time), dan keperluan jangka panjang (historical). Data yang di peroleh dari sensorsensor Buoy di analisa, dengan menggunakan perhitungan secara manual, forecasting, ataupun penggunaan software yang sudah ada, akan menghasilkan aplikasi pada bidang: navigasi (keselamatan pelayaran), prakiraan cuaca (studi Tsunami, El Nino/ ENSO, budidaya dan penangkapan ikan, Oil spill dan Oil drift, serta pertahanan dan keamanan Data yang dihasilkan buoy ini juga bisa mendukung usaha-usaha konservasi berbagai biota laut. Dengan adanya data historis maka kita akan dapat melakukan analisis dan mengidentifikasi sedini mungkin kerusakan pada suatu ekosistem. Disamping itu dengan parameter-parameter historical yang kita dapatkan akan dapat digunakan untuk berbagai kajian misalnya kajian perubahan iklim global dan kajian-kajian lain yang memerlukan data time series. 2. SISTEM BUOY SEAWATCH Sistem buoy SEAWATCH pada dasarnya merupakan Sistem Informasi Kelautan yang mampu melakukan pengukuran parameter meteorologi dan oseanografi secara in situ melalui teknologi buoy secara near real time. Beberapa kelengkapan yang mendukung sistem ini diantaranya adalah buoy system, satelit komunikasi (inmarsat C), satelit pengamanan (ARGOS), server, dan beberapa software aplikasi untuk monitoring, forecasting, serta modelling seperti Orkan, Orkview, Ocean INFO, Orkapp, Ocean GIS, Oilspill, dll.
LINGKUNGAN ATAS AIR
Radio
Pusat Kendali
objek utama pengembangan : SISTEM BUOY PENGUKUR LINGKUNGAN BAWAH AIR
Gambar 1. Skema Sistem SEAWATCH Indonesia
Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol. 2 No. 3, September 2001 : 287 - 295
Gambar 1. di atas menggambarkan bagaimana Sistem Buoy SEAWATCH bekerja. Data yang di ukur oleh buoy kemudian ditransmisikan melalui satelit inmarsat ke readdown station di bumi dalam hal ini bertempat di BPPT. Manajemen data selanjutnya dilakukan pada server stasiun bumi untuk keperluan quality control, pengolahan dan analisis, maupun distribusi ke user. Karena menggunakan jasa satelit inmarsat maka dengan sendirinya pengoperasian sistem ini menjadi mahal sehingga pengembangan prototipe buoy lokal yang menggunakan gelombang VHF/UHF adalah solusi alternatif. 3. PERANCANGAN PROTOTIPE DAN SENSOR
BUOY
3.2. Fungsi Sistem Berdasar perspektif produk, tujuan dan sasaran seperti tersebut diatas, maka fungsifungsi yang dimiliki oleh produk (Sistem Buoy Pengukur) yang telah dikembangkan meliputi data: (1) Pengukuran parameter permukaan atas air yang terdiri atas suhu, tekanan udara, kecepatan dan arah angin, (2) Pengukuran parameter bawah air yang terdiri atas suhu air, konduktivitas, oksigen-terlarut, kejernihan air, kecepatan dan arah arus, dan tinggi gelombang muka laut. (3) Pengiriman data hasil pengukuran ke pusat kendali. (4) Penerimaan data hasil pengukuran pada pusat kendali. (5) Pengendalian operasi pengukuran dan pengiriman.
3.1. Kebutuhan Fungsional
3.3. Batasan Rancangan
Secara umum dapat dikatakan bahwa Prototipe Sistem Buoy untuk Pemantauan Perairan yang telah dikembangkan mempunyai fungsi dasar yang dipunyai oleh SIK secara keseluruhan. Namun demikian, mengingat keterbatasan kemampuan dan biaya yang tersedia beberapa spesifikasi diturunkan standardnya (dalam batasan data yang diperoleh masih cukup akurat) dengan ketentuan bahwa sistem yang dikembangkan ini akan dengan mudah dikonversikan ke spesifikasi yang lebih tinggi dimasa datang. Pada sistem SIK secara keseluruhan, prototipe produk yang telah dikembangkan lebih menekankan pada bagian sistem buoy pengindera. Gambar 2 memperlihatkan perspektif dari prototipe buoy atau produk yang akan dikembangkan. Pada kondisi ini buoy dapat digunakan baik pada perairan darat (waduk, sungai) maupun laut dengan telemetri UHF/HF.
Dalam melakukan rekayasa dan pengembangan Sistem Buoy Pengukur ini, beberapa batasan yang akan dilakukan antara lain adalah (1) Rekayasa dan pengembangan lebih ditekankan pada aspek fungsi dan kinerja dasar dari sistem buoy yang sesungguhnya. Aspek lingkungan laut beserta pengaruhnya pada prototipe sistem buoy untuk waktu yang lama masih diabaikan, (2) Prototipe sistem buoy yang dihasilkan, telah dicoba pada perairan laut dalam di perairan Samudra Indonesia (kedalaman 2530 meter), (3) Sub-sistem Pusat Kendali direalisasikan secara sederhana dengan fungsi utama melakukan fungsi menerima dan menyimpan data tersebut, (4) Berat keseluruhan sistem buoy tidak melebihi 225 kg, (5) Daya yang diperlukan untuk pengoperasian sistem buoy dapat dicatu secara mandiri.
Gambar 2. Sistem prototipe buoy lokal
3.4. Deskripsi Teknis Sistem Buoy Seperti dapat dilihat pada Gambar 2 diatas, Sistem Buoy terdiri atas dua subsistem dasar, yaitu sub-sistem Pusat Kendali, dan Sub-sistem Buoy itu sendiri. Fungsi utama dari sub-sistem Buoy adalah untuk melakukan pengukuran parameter, baik atas air maupun bawah air. Hasil pengukuran ini disimpan pada buoy itu sendiri (sebagai backup) dan dikirimkan ke pusat kendali. Keseluruhan operasi pengukuran ini bersifat mandiri (tidak memerlukan campur tangan operator) dan dikendalikan oleh sebuah komputer on-board (disebut Sistem Kendali Operasi atau SKO). Selanjutnya, data yang
Merancang Sistem Buoy dan Sensor Sebagai Perangkat … (Wahyu Purwanta)
289
dikirim oleh buoy akan diterima oleh pusat kendali dan disimpan pada harddisk yang ada didalamnya. Dengan demikian, fungsi utama dari sub-sistem pusat kendali ini adalah untuk menerima data dan menyimpannya. Pada kondisi sebenarnya, keseluruhan Sistem Buoy yang telah dikembangkan mempunyai kelengkapan sebagai berikut : (1) Instrumen-instrumen pengukur (sistem sensor), yaitu transducer-transducer yang sesuai beserta perangkat pengolahnya, (2) Komputer on-board yaitu perangkat yang berfungsi untuk mengendalikan seluruh operasi pengukuran, penyimpanan, dan pengiriman data pada buoy, (3) Media penyimpan data, yaitu perangkat penyimpan data digital yang berfungsi untuk menyimpan data-data hasil pengukuran selama selang waktu tertentu, (4) Perangkat komunikasi data, yaitu satu set perangkat komunikasi radio yang ditempatkan pada buoy maupun pusat kendali. Perangkat ini digunakan untuk melakukan transfer data hasil pengukuran, dari buoy ke pusat kendali, (5) Perangkat pencatu daya, yaitu perangkat-perangkat yang berfungsi sebagai penyedia daya yang diperlukan oleh seluruh perangkat yang terdapat pada buoy, (6) Struktur buoy, yaitu sebuah rangka pengapung yang dilengkapi dengan ruang kedap akhir untuk menempatkan seluruh perangkat-perangkat diatas, (7) PC pusat kendali, yaitu sebuah PC yang berfungsi sebagai pusat kendali. Keseluruhan perangkat-perangkat tersebut diatas disusun pada konfigurasi Sistem Buoy Pengukur seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3. Struktur Buoy
Instrumen-Instrumen Pengukur
Peyim pan Data
TNC Radio Modem Komputer On-Board
TNC Radio Modem
PC Pusat Kendali
Catu Daya
Gambar 3. Rancangan prototipe Sistem Buoy yang dikembangkan 3.5. Spesifikasi Fungsi Sistem Buoy Pada prototipe buoy ini, instrumen pengukur terdiri atas minimal 11 (sebelas) instrumen pengukur parameter. Ketujuh
290
parameter eksternal yang akan diukur tersebut adalah : suhu udara, tekanan udara barometrik, arah angin, kecepatan angin, suhu air, konduktivitas air, oksigen terlarut, kejernihan air, arah arus, kecepatan arus, dan tinggi gelombang. Adapun tiga parameter eksternal yang akan diukur adalah : tegangan batere basah (aki), tegangan batere lithium, dan tegangan panel surya. Instrumen pengukur terdiri atas sensor sistem, pengkondisi sinyal, dan perangkat akusisi data, sedemikian sehingga dapat berfungsi seperti berikut (1) Dapat mengukur parameter-parameter diatas, sehingga dapat dipergunakan sebagai perangkat pengindera, (2) Dapat menghasilkan data digital, sehingga siap untuk diambil/dikirimkan ke modul digital yang lain, (3) Dapat berinteraksi dengan komputer on-board, (4) Catu dan operasinya dapat dikendalikan oleh komputer on-board, sehingga pengoperasian instrumen dapat dikendalikan dan/atau disinkronkan dengan komputer on-board yang ada dalam buoy. Selain itu, syarat pengendalian catu dipergunakan untuk keperluan manajemen catu daya. Komputer on-board Komputer on-board merupakan sistem microcontroller yang telah dilengkapi dengan sistem operasi yang cocok. Komputer onboard ini berfungsi sebagai pusat kendali operasi pengukuran dalam sebuah buoy. Komputer on-board ini, bersama dengan perangkat lunak yang ada didalamnya, harus mampu berfungsi sebagai berikut: (1) melakukan penjadwalan operasi pengukuran, penyimpanan dan pengiriman data, sesuai dengan setting yang dimasukkan oleh penggunanya, (2) Melakukan manipulasi pada data hasil pengukura, (3) Melakukan protokoling pada komunikasi data, (4) Mengendalikan operasi komunikasi data dengan komputer perunut kesalahan (debugger computer), (5) Mensinkronkan operasi pengukuran dari sejumlah instrumen pengukur yang disambungkan kedalamnya, (6) Pengaturan sistem catu-daya atau operasi manajemen daya, (7) Melakukan langkahlangkah perlindungan (guarding) dan pengamanan (safety) untuk melindungi perangkat-perangkat yang terdapat pada buoy dari kemungkinan kesalahan teknis. Media penyimpan data
Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol. 2 No. 3, September 2001 : 287 - 295
Media penyimpan merupakan perangkat yang akan dipergunakan sistem buoy pengukur untuk menyimpan data sebagai back-up. Perangkat komunikasi data Perangkat komunikasi data adalah sepasang perangkat radio transceiver beserta TNC modem untuk melakukan fungsi komunikasi data antara Sistem Buoy dengan Pusat Kendali. Fungsi komunikasi ini menggunakan protokol standard untuk penggunaan nonkomersial, yaitu protokol AX25 (turunan dari protokol X25 yang diperuntukkan untuk media komunikasi berupa menggunakan gelombang radio) Perangkat pencatu daya Perangkat Pencatu Daya merupakan bagian yang fungsi utamanya adalah mensuplai daya listrik DC yang diperlukan oleh seluruh perangkat elektronik yang terdapat pada buoy. Sistem ini harus mampu berbagai macam jenis tegangan catu dan menjamin tegangan catuan tersebut tetap pada kondisi aman bagi perangkat elektronik yang dicatunya. Untuk keperluan ini, perangkat pencatu daya dilengkapi dengan panel surya, yang berfungsi sebagai pembangkit listrik tenaga surya, batere rechargeable atau aki untuk menyimpan tenaga listrik, serta batere lithium sebagai cadangan. Struktur buoy Struktur buoy merupakan rangka beserta pengapung yang fungsi utamanya adalah sebagai pengapung. Selain itu struktur buoy ini juga mempunyai fungsi-fungsi sebagai berikut : (1) Mampu mengapungkan seluruh perangkat yang dibawanya, (2) Mampu melindungi perangkat elektronik dari air dan lingkungan dengan humiditas tinggi. (3) Sebagai tempat menempelnya perangkatperangkat sensori, panel surya, dan antena. 3.5.6. PC pusat kendali Pada prototipe ini, PC pusat kendali yang akan diimplementasikan masih mempunyai fungsi yang sangat sederhana (bila dibandingkan dengan kemampuannya). PC pusat kendali merupakan sebuah perangkat keras komputer yang jalan diatas sistem operasi window beserta perangkat lunak lainnya, sedemikian sehingga dapat mempunyai fungsi minimal sebagai berikut :
(1) Dapat berinteraksi dengan perangkat komunikasi data, sehingga dapat mengendalikan operasi komunikasi data, (2) Dapat menerima data hasil pengukuran yang dikirimkan oleh buoy. 3.6. Deskripsi Perangkat Keras Perangkat-perangkat keras yang ada pada prototipe ini dapat dibagi menjadi beberapa katagori sesuai dengan fungsifungsi diatas. 3.6.1. Instrumen-instrumen pengukur Perangkat keras yang terdapat pada instrumen-instrumen pengukur ini, minimal terdiri atas : (1) Transduser : temperatur (udara dan terendam di air), tekanan udara, arah dan kecepatan angin, konduktivitas air, oksigen terlarut (dissolved oxigen), kejernihan air (water clearity), arah dan kecepatan arus, tinggi gelombang, tegangan rendah (under voltage), (2) Pengkondisi sinyal : penguat dan filter, sesuai dengan transduser-transduser diatas, (3) Konverter A/D : 10 bit (minimal), (4) Kendali akusisi data : Jumlah kanal minimal sama dengan Kebutuhan komunikasi serial dapat disinkronkan Komputer on-board Perangkat keras komputer on-board terdiri beberapa perangkat penyusun dengan spesifikasi minimal sebagai berikut : (1) Kelas/Tipe : Microcontroller, (2) Memori Handling : 1 Mbyte (minimal), (3) I/O: 3 serial (minimal) 1 paralel (minimal), (4) Kelengkapan :watchdog timer dan real-time clock (minimal), (5) Kebutuhan Daya : 5 watt (maksimal), (6) Chassing : kecil dan antikarat Media penyimpan data Media penyimpan data digital adalah suatu perangkat yang berfungsi untuk merekam data hasil pengukuran pada periode waktu tertentu. Perangkat keras media penyimpan disusun atas bagian kendali dan antar-muka serta devais penyimpan itu sendiri. Devais penyimpan merupakan perangkat memori non-volatile. Spesifikasi utama dari perangkat ini adalah (1) Kapasitas : cukup untuk data selama 2 bulan (minimal), (3) Antarmuka : sederhana dan standard (PC/104, STD, Bus, dll), (4) Kebutuhan daya : 1 watt (maksimal),
Merancang Sistem Buoy dan Sensor Sebagai Perangkat … (Wahyu Purwanta)
291
(5) Lingkungan : tahan guncangan dan jerk, mampu pada kelembaban s/d 90 % (minimal) Perangkat komunikasi data Perangkat komunikasi data paling tidak terdiri atas TNC Modem serta Transceiver. Perangkat komunikasi data berjumlah minimal 2, satu buah dipasang di buoy dan lainnya di Pusat Kendali. TNC Modem mempunyai spesifikasi minimal sebagai berikut : (1) Rangkaian: Kompatibel dengan TNC-2, (2) Baudrate : 1200 bps (minimal), (3) Protokol :AX25 level 2, (4) Modulasi : FSK, (5) Memori Buffer : 8 kBytes (minimal), (6) Kebutuhan Daya: 1,5 watt (maksimal)
kuat dan tahan karat, (2) Struktur yang kontak langsung dengan air-laut dilengkapi dengan penghambat karat, (3) Struktur buoy mempunyai ruang yang cukup untuk membawa instrumen, dan ruang ini terlindung dari air laut yang merusak, (4) Struktur buoy tetap stabil disekitar posisi (geser, guling, dan miring) kesetimbangannya dan mempunyai sifat self-stabilize. PC pusat kendali
Sedangkan perangkat keras transceiver disyaratkan mempunyai spesifikasi minimal sebagai berikut : (1) Frekuensi Band : VHF Amateur Band (sekitar 140 MHz), (2) Daya Pancar : sekitar 0.5 s/d 5 watt, (3). Modulasi : FM, (4) Antenna : Omnidirectional, Kebutuhan Daya : 15 watt (maksimal)
PC Pusat kendali adalah satu set PC yang bekerja pada sistem operasi windows beserta perangkat lunak aplikasi pusat kendali. Untuk keperluan prototipe ini, spesifikasi PC yang digunakan tidaklah kritis. Kelengkapan yang diperlukan pada perangkat keras ini adalah : (1) Prosesor : Intel 386 (minimal), (2) Memori : 8 Mb (minimal), (3) Harddisk : 200 Mb (minimal), (4) FDD : 1 buah 3,5” (minimal), (5) Monitor: tidak spesifik Keyboard : tidak spesifik, (7) Bus : tidak spesifik, (8) Chassing : tidak spesifik, (9) Mouse : tidak spesifik.
3.6.5. Perangkat pencatu daya
3.7. Deskripsi Perangkat Lunak
Pencatu daya merupakan bagian yang sangat vital dalam perancangan sub-sistem buoy pengukur, mengingat keharusan mandiri dalam hal sumber daya. Pencatu daya merupakan bagian yang menyediakan seluruh catuan daya yang diperlukan oleh seluruh perangkat elektronik. Oleh karena itu, perangkat pencatu daya harus dilengkapi dengan perangkat keras – perangkat keras sebagai berikut : (1) Solar panel : kapasitas minimal sama dengan kebutuhan.Tahan air, (2) Batere rechargeable : kapasitas minimal sama dengan kebutuhan, Tahan guncangan, dampak karat tidak-ada atau minimal, (3) Batere cadangan: kapasitas minimal untuk mencatu operasi 2 hari, (4) Proteksi : overcurrent & over-voltage, (5) Konverter tegangan: sesuai spesifikasi alat yang dicatu, (6) Kendali : dapat dikendalikan
Instrumen-instrumen pengukur
Struktur buoy Struktur buoy merupakan perangkat yang berfungsi sebagai rangka, pengapung, dan penyedia ruang kedap air. Ketiga fungsi tersebut dapat disusun oleh sebuah perangkat tunggal atau terpisah-pisah. Perancangan struktur prototipe buoy dilakukan dengan spesifikasi khusus sebagai berikut : (1) Material yang kontak langsung dengan air laut dipilih yang mempunyai sifat
292
Perangkat lunak yang terdapat pada bagian instrumen-instrumen pengukur ini, minimal terdiri atas : (1) Antarmuka, untuk melakukan proses interaksi melalui sistem komunikasi serial antara bagian ini (slave microcontroller) dengan bagian komputer on-board (master microcontroller), (2) Kendali akusisi data, untuk mengendalikan atau men-yelaraskan operasi pengukuran. Komputer on-board Perangkat lunak pada bagian komputer onboard (master microcontroller) merupakan perangkat lunak yang paling penting untuk merealisasikan/ menjalankan misi buoy pengukur. Perangkat lunak ini terdiri atas berbagai modul dengan fungsi-fungsi minimal sebagai berikut : (1) Sistem Operasi, sebagai dasar untuk mengoperasikan perangkatperangkat keras yang tersambung kedalamnya. Sistem operasi ini juga harus mampu mengatur dan mengoperasikan devais yang tersambung melalui port-port masukan/keluaran maupun slot pengembangan yang tersedia pada perangkat kerasnya. Modul ini harus mampu memanfaatkan fungsi watchdog timer untuk merealisasikan operasi restarting. (2) Aplikasi
Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol. 2 No. 3, September 2001 : 287 - 295
Pengukuran, yang berfungsi untuk melakukan interaksi dengan bagian instrumen pengukur agar melakukan pengukuran dan mengambil/menerima hasilnya. (3) Aplikasi Perekaman Data, yang berfungsi untuk merekam data hasil pengukuran ke bagian penyimpan data. Oleh karena itu, modul ini harus dilengkapi dengan fungsi antar-muka dan kendali perangkat penyimpan data. (4) Aplikasi Transfer Data, yang berfungsi untuk mengirimkan data hasil pengukuran ke pusat kendali. Oleh karena itu, modul ini harus dilengkapi dengan fungsi antar-muka ke TNC Modem yang digunakan. Selain itu modul ini juga harus mempunyai fungsi untuk mengantisipasi kemungkinan kesalahan pada saat pengiriman data. (5) Pengendalian Operasi Pengukuran, yang berfungsi untuk mengatur operasi pengukuran (siapa dan kapan mengukur dan menyimpan dilakukan). Selain itu, modul ini juga berfungsi melakukan time-tagging pada data hasil pengukuran, dan sinkronisasi waktu pengukuran. Media penyimpan data Bergantung pada devais yang digunakan, media penyimpan data digital dapat dilengkapi dengan dengan sistem-operasi untuk mengoperasikannya. Perangkat komunikasi data Perangkat komunikasi data paling tidak sudah dilengkapi dengan perangkat lunak untuk melakukan fungsi protokoling sesuai standard protokol AX25 pada level 2. AX25 adalah protokol pada lapis hubungan (link layer protocol) yang dirancang untuk jaringan data pada areal luas melalui media fisik berupa radio komunikasi. Selain itu, modul ini juga harus dilengkapi dengan perangkat lunak antar-muka yang diperlukan. Perangkat pencatu daya Tidak ada perangkat lunak yang diperlukan pada bagian ini. Struktur buoy Tidak ada perangkat lunak yang diperlukan pada bagian ini. PC pusat kendali Perangkat lunak yang terdapat pada bagian PC Pusat Kendali terdiri atas beberapa
modul, yaitu : (1) Perangkat lunak DataCom, untuk berinteraksi dengan perangkat komunikasi data melalui saluran serial (COM). (2) Perangkat lunak DataCollection, untuk mengatur proses komunikasi dan penerimaan data dan menyimpannya pada harddisk yang tersedia pada PC tersebut. 3.8. Prototipe Sistem Buoy
E
3 - axis accelerometer wind speed
DO
pH
wind dir
Electromagnetic Current Probe
Bar. Press.
RH
Electronic System + Surge Protector to LOGGER
Toroidal Conductivity
Temp
microcontroller system wave height & periode firmware
to LOGGER
Clearity
Electronic System + Microcontroller System + Inductive Modem to LOGGER
Temp Driver, S.C., and microcontroller system Current Speed & Direction firmware to LOGGER
Gambar 4. Blok diagram sistem sensor pada prototipe sebuah buoy-kelautan. Sistem Pengukur Bawah Air Sistem Pengukur Parameter Bawah Air merupakan sistem yang digunakan untuk mengambil parameter kondisi air permukaan. Dalam sistem ini terminologi "bawah air" dibatasi hanya untuk kondisi permukaan. Adapun parameter yang akan diukur adalah : arah dan besar arus permukaan laut, temperatur permukaan laut (sea surface temperature), kejernihan air, salinitas atau konductivitas air, Oksigen terlarut, keasaman (pH). Mengingat aspek lingkungan kerjanya maka beberapa kaidah desain yang dipergunakan sebagai dasar antara lain : Pemilihan single-package multi-probe sensor system, sehingga cukup didesain sebuah enkapsulasi yang memenuhi spek lingkungan diatas. Fastening yang kokoh, dengan tetap mempertimbangkan efek korosi. 3.9. Gambar Rancangan Buoy Gambar 4 memperlihatkan bentuk dari multi-probe (gambar tidak diskala). Pada gambar tersebut, probe-probe terletak pada nomor-nomor yang tertera.
Merancang Sistem Buoy dan Sensor Sebagai Perangkat … (Wahyu Purwanta)
293
4.
KESIMPULAN
Dengan luasnya wilayah laut Indonesia, suatu sistem pemantauan lingkungan kelautan yang realtime, cukup relevan untuk diaplikasikan. Guna mengurangi ketergantungan teknologi dan suku cadang dari luar negeri, perlu dilakukan pengembangan sistem buoy di dalam negeri. Hasil kajian dan perancangan sistem buoy oleh tim SEAWATCH BPPT dan LSS ITB telah menghasilkan suatu prototipe sistem buoy yang sesuai untuk perairan darat (waduk dan sungai) serta laut, serta relatif lebih murah dan mudah dari sisi perawatan. Perbedaan utama sistem buoy buatan BPPT dan ITB dengan sistem SEAWATCH existing, adalah sistem transfer datanya, suatu kajian yang lebih detail tentang pengintegrasian kedua sistem transmisi data perlu dilakukan agar lahir suatu sistem buoy yang terintegrasi. DAFTAR PUSTAKA 1. BPPT, DTL, 2000, Feasibility Study SEAWATCH Indonesia Tahap II, Jakarta. 2. APPINDO 2000, Majalah untuk Pengusaha Perikanan, 3. Honjo, S., Nasu, New Directions of Oceanographic Research and Development. 4. Oceanor, 1996, Seawatch Indonesia, An Introduction System to Sea Monitoring. 5. Resosudarmo, B.P., dkk, Studi Awal Biaya-Nilai Manfaat Sistem Informasi SEAWATCH Indonesia, UI, Depok. 6. Tim BPPT-ITB, 2000, Pekerjaan Uji Implementasi Prototipe Buoy Buatan Indonesia, Laporan Akhir, LPM ITB. RIWAYAT PENULIS Wahyu Purwanta lahir di Solo pada 9 September 1967. Menamatkan pendidikan S1 di Institut Teknologi Bandung dengan spesialisasi Jurusan Teknik Lingkungan. Pendidikan S2 juga di ITB dalam Program Rekayasa Pengendalian Lingkungan. Saat ini bekerja sebagai staf peneliti dan koordinator SEAWATCH Indonesia. Penulis juga aktif di Lembaga Bantuan Teknologi (LSM) sebagai Wakil Sekretaris.
294
Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol. 2 No. 3, September 2001 : 287 - 295
LAMPIRAN 1 2
3
4
5
6
7
- Wind-Speed (Kecepatan Angin) - Relative Direction (Arah Angin) - Air Temperature (Suhu Udara) - Relative Humidity (Kelembaban Udara) - Barometeric Pressure (Tekanan Udara)
8 9 10 - Buoy Proc. Unit - Communication Unit - Power Management - Wave Height (Tinggi Gelombang) - Wave Periode (Perioda Gelombang) - Buoy Direction
11 12 14
13 15
16 17 18
20
19
21 22
- Conductivity (Konduktivitas Air) - Temperature (Temperatur Air) - Light Transmittance (Kejernhan Air) - Dissolved Oxygen (Oksigen dalam Air) - PH (Keasaman) - Current Speed (ECM / Kecepatan Arus Air) - Current Direction (Arah Arus Air) - Battery Primer (SLA)
Gambar 5 Multiprobe Sensor Bawah Air
Merancang Sistem Buoy dan Sensor Sebagai Perangkat … (Wahyu Purwanta)
295
