Pemantauan Elevasi Muka Air Selat Bali dengan Menggunakan Stasiun Pasang Surut Mukti Trenggono1,, Bayu Priyono1, Teguh Agustiadi1, M. Arief Rahman1, Gusti Putu Sukadana1 1
Balai Penelitian dan Observasi Laut, Jl. Baru Perancak, Negara, Jembrana, Bali 2 Email:
[email protected]
ABSTRAK Selat Bali merupakan selat yang memiliki fungsi dan peranan penting dalam menghubungkan pulau Jawa dan pulau Bali serta sebagai fishing ground. Dalam fungsinya sebagai jalur penghubung transportasi, selat Bali memerlukan dukungan informasi dan data-data kelautan yang realtime untuk mendukung program zero accident. Data dan informasi mengenai dinamika elevasi muka laut merupakan karakteristik perairan yang penting untuk mengetahui waktu pasang dan surut serta ketinggian muka air, bahkan dengan data yang panjang dapat digunakan dalam analisa fenomena ekstrim seperti sea level change. Pada saat ini pelaksanaan observasi yang dilakukan di selat Bali adalah secara single point time series observation. Data pada stasiun ini diambil secara periodik dengan interval waktu tertentu. Metode yang digunakan pada transmisi data dari stasiun ke database adalah dengan sistem telemetri memanfaatkan fasilitas General Packet Radio Service pada jaringan Global System for Mobile communication (GPRS). Pada data elevasi muka laut dilakukan proses filtering dan analisa harmonik untuk mendapatkan informasi terkini (nowcast) dan prediksi (forecast) pasang surut. Ketinggian permukaan air laut dipantau dengan menggunakan katrol (rotary encoder) yang disertai data logger. Perubahan elevasi muka air diketahui melalui sistem pelampung dan penyeimbang berat yang terhubung ke katrol. Putaran katrol akibat pergerakan naik turunnya permukaan air akan dikonversi menjadi sinyal listrik pada sensor di dalam katrol. Sinyal ini kemudian dikirimkan melalui kabel sensor ke data logger untuk diproses dan disimpan sebagai nilai ketinggian permukaan air laut. Interval penyimpanan data dapat diatur melalui software komputer. Data elevasi muka laut yang dikirimkan secara real time dari stasiun observasi kelautan ke server data mempunyai interval waktu lima menit. Pada kondisi ideal dimana tidak ada permasalahan pada proses pemantauan dan pengiriman data maka data yang diperoleh adalah 288 data dalam satu hari, sehingga dalam satu tahun diperoleh 105120 data. Selama kurun waktu Januari sampai dengan Desember 2014, data yang telah dikumpulkan sebanyak 85327 data. Persentase data yang diperoleh terhadap target adalah 81,17 % dengan perincian pada bulan Januari sebanyak 5325 data, Februari sebanyak 4632 data, Maret sebanyak 8597 data, April sebanyak 1429, Mei sebanyak 8360 data, Juni sebanyak 7310 data, Juli sebanyak 7440 data, Agustus sebanyak 8637 data, September sebanyak 8329 data, Oktober sebanyak 8444 data, November sebanyak 8928 data dan Desember sebanyak 7896 data. Berdasarkan data observasi yang diperoleh, diketahui bahwa kualitas dari setiap data di setiap stasiun kurang menggambarkan kondisi pasang surut sebenarnya. Permasalahan terjadi pada sistem transmisi yang tidak mengirim data ke server penerima atau sensor pasut tidak mampu merekam naik turunnya muka air yang sebenarnya. Selain itu slink mengalami macet sehingga sistem rotary tidak berfungsi maksimal dalam mengikuti naik turunnya muka air. Kata Kunci: Selat Bali, Elevasi muka air, Single Point Time Series Observation, GPRS
ABSTRACT 39
Bali strait, located between Java and Bali island, play an important role as one of the shipping lines in Indonesia and its also as the fishing ground. Bali Strait needs real time information and data support about the marine condition in that area, one of the purpose is to support the zero accident program in marine transportation. Tides observation was already established at Bali Strait, precisely at Pengambengan Fishing port using single point time series observation. The telemetry system that based on general packet radio service in the global system for mobile communication (gprs) facility is used to transmitted the data. Tides can predicted from observation data using harmonic analisys to get the nowcast and forecast information. In the instrument, sea surface elevation was observed using rotary encoder and tides logger. Changes in water level is known by a float and a counterweight system that is connected to a pulley weight. The rotation due to the movement of rise and fall of the water level converted into an electrical signal in the sensor inside the pulley. This signal transmitted through the sensor cable to the data logger to be processed and stored as the value of sea-level. Sea surface elevation data that transmitted from observation stations to the data server has time interval about 5 minutes. In ideal conditions where there is no problem in the process of monitoring and data transmission of data, in one day has been obtained 288 data so within one year obtained 105.120 data. During January to December 2014, the data have been collected are 85.327 data for five minute time intervals. Percentage data obtained is 81.17% with in details: in January 5325 data, February 4632 data, March 8597 data, April 1429 data, May 8360 data, June 7310 data, July 7440 data, August 8637 data, September 8329 data, October 8444 data, November 8928 data and December 7896 data. Based on the data obtained, it is known that the quality of data in each station is less describe the actual tidal conditions. Problems that occur in the transmission system does not send data to the receiver or the sensor is not capable to record the rise and fall of the water level. Furthermore, the rotary logger system is often not function optimally in following the rise and fall of water level. Keywords: Bali Strait, sea surface elevation, Single Point Time Series Observation, GPRS
PENDAHULUAN Selat Bali merupakan selat yang memiliki fungsi dan peranan penting dalam menghubungkan pulau Jawa dan pulau Bali. Dalam fungsinya sebagai jalur penghubung, selat Bali memerlukan dukungan informasi dan data-data kelautan yang realtime untuk mendukung program zero accident dalam transportasi. Data dan informasi mengenai elevasi muka laut merupakan salah satu karakteristik perairan yang penting karena dengan mengetahui pola dinamika elevasi muka air dapat diketahui berbagai informasi kondisi fisis perairan tersebut, misalnya adalah waktu pasang dan surut serta ketinggian muka air, bahkan untuk jangka waktu yang panjang dapat digunakan dalam analisa fenomena-fenomena ekstrim seperti sea level change. Elevasi muka air laut seringkali digambarkan sebagai pasang surut yang merupakan fenomena naik turunnya muka laut secara periodik yang diakibatkan oleh interaksi antara bumi, matahari, bulan, dan benda langit lainnya. Fenomena ini merupakan hasil dari gaya tarik gravitasi dan efek gaya sentrifugal, dimana gaya tarik matahari dan gaya tarik gravitasi bulan menarik air laut ke arah bulan dan matahari. Dalam aplikasinya informasi pasang surut dibutuhkan untuk banyak keperluan, diantaranya adalah transportasi laut, kegiatan di pelabuhan, dan kegiatan rekayasa di daerah pesisir atau pantai. Selain itu informasi pasang surut juga diperlukan untuk mengetahui sirkulasi arus di suatu perairan, transport sedimen dan 40
proses lain yang terkait dengan hidrodinamika perairan. Pemantauan elevasi muka air laut secara langsung merupakan salah satu komponen utama dalam pelaksanaan oseanografi operasional dimana hal ini merupakan target dari kegiatan observasi yang ada di Balai Penelitian dan Observasi Laut. Pada dasarnya pengukuran elevasi muka air di selat Bali sudah sejak lama dilakukan oleh para peneliti di lapangan. Tetapi baru sebatas pengukuran yang bersifat konvensional. Dengan kata lain masih mengandalkan manusia sebagai operator pencatat data. Hal ini tentunya memiliki keterbatasan baik dari aspek operasional maupun aspek teknik. Aspek operasional berkaitan dengan teknik pengambilan data yang diukur secara acak untuk daerah yang luas dan sangat bergantung pada kondisi alam dan kompetensi operator dalam mengoperasikan alat/instrument tersebut. Sedangkan aspek teknik berkaitan dengan instruksi penggunaan perangkat keras maupun perangkat lunak yang dimiliki instrument agar mekanisme bekerjanya sesuai standar pengoperasian alat tersebut. Pada saat ini pelaksanaan pemantauan elevasi muka air laut yang dilakukan di selat Bali adalah secara single point time series observation, yaitu dengan menempatkan stasiun pemantauan di pelabuhan perikanan Pengambengan. Data pada stasiun ini diambil secara periodik dengan interval waktu tertentu. Metode yang digunakan pada transmisi data dari stasiun ke database adalah dengan sistem telemetri memanfaatkan fasilitas General Packet Radio Service pada jaringan Global System for Mobile communication (GPRS) atau lebih dikenal dengan handphone atau cellular phone yang saat ini penggunaannya hanya terbatas untuk keperluan komunikasi, masih jarang digunakan untuk kepentingan transfer data riset kelautan. Teknologi ini sangat memungkinkan untuk diterapkan dalam pengiriman data digital dengan kualitas data yang baik pada jarak bermil-mil jauhnya (Albaladejo et al., 2012). Teknik transfer datanya menggunakan point to point communication atau satellite communication. Keuntungan lainnya adalah biaya pengiriman data per satuan kilobite (Kb) yag dioperasikan oleh penyedia (provider) telekomunikasi sudah sangat terjangkau. KARAKTERISTIK INSTRUMEN PEMANTAUAN ELEVASI MUKA LAUT Rotary Encoder Ketinggian permukaan air laut dipantau dengan menggunakan katrol (rotary encoder) yang disertai data logger (Gambar 1). Perubahan tinggi muka air akan diketahui melalui sistem pelampung dan penyeimbang berat yang terhubung ke katrol (rotary encoder). Putaran katrol akibat pergerakan naik turunnya permukaan air akan dikonversi menjadi sinyal listrik pada sensor di dalam katrol (rotary encoder). Sinyal ini kemudian dikirimkan melalui kabel sensor ke data logger untuk diproses dan disimpan sebagai nilai ketinggian permukaan air laut. Interval penyimpanan data dapat diatur melalui software komputer.
41
Gambar 1. Sistem Pemantauan Elevasi Muka Air Laut
Catu Daya Sumber energi listrik yang digunakan pada seluruh instrumen yang ada di stasiun observasi kelautan dipenuhi oleh Lead acid battery (accu/aki basah) yang terhubung dengan panel surya (solar panel). Tujuan penggunaan dua sumber catu daya (aki basah dan panel surya) adalah untuk keperluan efisiensi. Pada waktu pagi sampai sore hari energi listrik yang dihasilkan panel surya dapat memenuhi kebutuhan daya instrumen dan sekaligus mengisi daya pada aki. Dengan demikian umur pemakaian aki dapat berlangsung lebih lama karena hanya digunakan dayanya pada malam hari dan akan terisi pada siang harinya. Dengan adanya sistem catu daya tersebut maka stasiun osbervasi kelautan sama sekali tidak bergantung pada daya listrik dari luar sitem stasiun. Gambar 2 dibawah adalah sitem catu daya yang digunakan pada stasiun observasi kelautan.
Gambar 2. Panel surya dan accu yang digunakan pada sistem catu daya stasiun observasi laut Sistem Logger Selain sebagai penyimpan data, logger pada stasiun observasi kelautan juga berfungsi sebagai pengatur semua bagian. Fungsi penting logger lainnya adalah sebagai prosesor penghitung nilai ketinggian permukaan air laut, kalibrasi nilai ketinggian muka air laut, mengirimkan data pada modem radio, dan melayani permintaan download data yang tersimpan pada memori logger (Basuki et al., 2011). Bagian-bagian dalam logger ini dapat dilihat pada gambar 3 dibawah ini. 42
Gambar 3. Sistem logger pada stasiun pemantau
Modem GPRS (General Packet Radio Service) GPRS merupakan sistem transmisi berbasis paket untuk GSM yang menggunakan prinsip 'tunnelling' (Walke, 2013). Laju transfer data via GPRS dapat mencapai 160 kbps. Kanalkanal radio ganda dapat dialokasikan bagi pengguna tunggal dan kanal yang sama dapat pula digunakan secara berbagi (sharing) di antara beberapa pengguna sehingga proses pengiriman data dan proses download pada saat yang bersamaan dapat dilakukan dengan mudah. Modem GPRS yang digunakan pada stasiun observasi kelautan dapat dilihat pada gambar 4 dibawah ini.
Gambar 4. Modem GPRS pada stasiun pemantau
43
METODE PEMANTAUAN DAN TAMPILAN DATA Metode pengambilan data pada stasiun observasi kelautan dilakukan dengan sistem singgle-point time series observation, yaitu dengan menempatkan satu stasiun pengamatan di lokasi representatif untuk memperoleh informasi yang dibutuhkan. Pada stasiun data diambil secara periodik dengan interval waktu yang ditentukan. Penentuan interval waktu pengambilan data didasarkan pada pertimbangan beberapa faktor, yaitu: kapasitas memori penyimpan data, tujuan penggunaan data, dan batasan pembiayaan pada sistem transmisi data. Metode yang digunakan pada pengiriman data dari stasiun ke database adalah dengan menggunakan sistem telemetri memanfaatkan fasilitas GPRS (General Packet Radio Service) pada jaringan GSM (Global System for Mobile communication). Oleh karena itu salah satu kriteria dalam pemilihan lokasi stasiun observasi kelautan pada kegiatan ini adalah ketersediaan jaringan GSM dengan fasilitas GPRS (Cai and David, 1997). Gambar 5 di bawah ini menunjukkan sistem telemetri pengiriman data yang digunakan pada stasiun observasi di selat Bali.
Gambar 5. Sistem operasi stasiun pemantau Data-data
yang
masuk kedalam database ditampilkan dalam www.newsite.pasutlapan.com. Berikut tampilan data pada website yang dimaksud.
44
web
Gambar 6. Tampilan data pada web www.newsite.pasutlapan.com Data elevasi muka laut yang dikirimkan secara real time (waktu nyata) dari stasiun observasi kelautan ke server data mempunyai interval 5 (lima) menit. Pada kondisi ideal dimana tidak ada permasalahan sama sekali pada proses pemantauan dan pengiriman data maka data yang diperoleh (60/5) x 24 = 288 data dalam 1 (satu) hari sehingga dalam satu tahun diperoleh 105.120 data. Selama kurun waktu Januari sampai dengan Desember 2014, data yang telah dikumpulkan sebanyak 85327 data dengan interval data 5 menit. Persentase data yang diperoleh terhadap target adalah 81,17 %. Adapun rincian jumlah data yang diperileh dari stasiun pemantauan selama kurun waktu Januari sampai dengan Desember 2014 disajikan pada Tabel 1 berikut. Tabel 1. Tabulasi data stasiun pemantauan Pengambengan Bulan
Total
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Target
8928
8064
8928
8640
8928
8640
8928
8928
8640
8928
8640
8928
Realisasi
5325
4632
8597
1429
8360
7310
7440
8637
8329
8444
8928
(%)
59,64
55,46
96,29
16,54
93,64
84,61
83,33
96,7 4
96,40
94,58
54,20
45
7896
88,44
105120
85327
81,17
Pengolahan data dilakukan untuk memperoleh data yang informatif sehingga dapat digunakan dalam keperluan selanjutnya. Pada data elevasi muka laut dilakukan proses filtering dan analisa harmonik untuk mendapatkan informasi terkini (nowcast) dan prediksi (forecast) pasang surut. Berikut grafik elevasi muka air hasil pengukuran dan prediksi pada bulan September 2014.
Gambar 7. Grafik data observasi dan prediksi elevasi muka laut Stasiun Pengambengan bulan September 2014.
ANALISA SISTEM PEMANTAUAN Pada proses pengiriman data dengan fasilitas sistem GPRS, dari segi biaya, pentarifan penggunaan jaringan GPRS mengacu pada volume penggunaan. Pengguna ditarik biaya dalam kaitannya dengan banyaknya volume data yang dikirim atau diterima, dengan demikian dimungkinkan GPRS akan menjadi lebih dipilih untuk mengaksesnya dari pada layanan-layanan IP. Dengan memperhatikan keunggulan diatas dan beberapa keunggulan lain seperti telah tersebarnya BTS penyedia jaringan sampai daerah pelosok menjadikan pengiriman data via GPRS sebagai metode pengiriman data yang digunakan pada sistem data stasiun observasi kelautan. Kelancaran transmisi data dari stasiun pengamatan ke server data akan berpengaruh pada pengamatan real time yang dikedepankan dalam operasionalisasi ini. Berikut keunggulan dan kelemahan GSM dengan fasilitas GPRS yang digunakan dalam stasiun pemantauan. Keunggulan : Infrastrukturnya murah karena tidak memerlukan pembangunan infrastruktur yang baru, hanya memanfaatkan infrastruktur yang ada Cakupannya lebih luas dibandingkan dengan sistem RF Format data digital sehingga data yang ditransmisikan lebih akurat Frekuensi yang digunakan sangat tinggi, hampir sama dengan frekuensi satelit Kelemahan : Cakupan areanya terbatas pada sistem transmisi yang memiliki BTS (Base Transceiver Station) 46
Kekuatan sinyal terbatas dan sangat dipengaruhi oleh kondisi geografis Kapasitas transfer data terbatas, karena karakter yang ditransmisikan juga terbatas.
KESIMPULAN Berdasarkan tabulasi data yang diperoleh selama kurun waktu tahun 2014, realisasi data yang diukur pada stasiun pemantauan masih dibawah target. Beberapa permasalahan dapat menyebabkan jumlah data yang ditargetkan dibawah target, misalnya pada sistem transmisi yang tidak mengirim data ke server penerima atau sensor pasut tidak mampu merekam naik turunnya muka air yang sebenarnya. Stasiun Pengambengan yang menggunakan logger sistem rotary, sering kali slink mengalami macet sehingga sistem rotary tidak berfungsi maksimal dalam mengikuti naik turunnya muka air. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih disampaikan kepada Adi Wirawan S.Si, atas kerjasamanya dalam setiap penyelesaian permasalahan dalam operasionalisasi stasiun observasi.
DAFTAR PUSTAKA Albaladejo, C., F. Soto, R. Torres, P. Sánchez, & J.A. López.. (2012). A low-cost sensor buoy system for monitoring shallow marine environments. Sensors , 12: 9613– 9634. Basuki, H.S., S. Djohar, & M. Oka. (2011). Perancangan dan Pembuatan Perangkat Pemantau Pasang Surut Air Laut Berbasis Atmega128. Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XIV. ISBN : 978-602-97491-3-7 Jiang, Z. Underwater Acoustic Networks – Issues and Solutions. (2008). Int. J. Intell. Control Syst. 13: 152–161. Jiang, Z. User Density in a Cluster Underwater Acoustic Network. (2012). Int. J. Intell. Control Syst. 17: 31–40. Mahabror, D. (2010). Rancang Bangun Perangkat Keras Interface GPRS untuk Komunikasi Data di Stasiun Pasang Surut Air Laut. Jurnal Kelautan Nasional Vol. 5 No. 2 Agustus, Hal. 72-81. Mbay, L.O.N. dan AU.mi. (2010). Pengembangan Sensor DO dan pH untuk Pemantauan Kualitas Perairan dengan Sistem Telemetri Berbasis GPRS. Jurnal Kelautan Nasional Vol. 5 No. 2 Agustus. Hal.: 110-122. Cai, J., and J.G. David. (1997). General Packet Radio Service in GSM. IEEECommunication Magazine. Oct. 1997 Walke, B. (2013). The Roots of GPRS: The First System for Mobile Packet-Based Global Internet Access“. IEEE Wireless Communications. Oct. , 12-23 Xu, G., S. Weiming, & W. Xianbin. (2014). Applications of Wireless Sensor Networks in Marine Environment Monitoring: A Survey. Sensors Journal. ISSN 1424-8220.
47
