Perancangan Dan Implementasi Pengukuran Sensor Kadar Lengas Model Gypsum Block Untuk Pemantauan Simulasi Longsoran Oleh: Agung Prasetyo 1) Eka Firmansyah 2) Sunardi Goenawan 3) 1)
Jurusan Teknik Elektro , 2) 3)Teknologi Informasi FT UGM Jalan Grafika 2, Yogyakarta
ABSTRACT Shifts / avalanche occurs when the balance of the rocks, soil, rocks or debris moving down the slope and down that caused by gravity. The term landslide covers a wide range of ground movement such as rockfall, mud and rock debris fell or flowed or had silde transitions that may occur at any time. One of the factors behind the shift / landslide is the level of water in irrigated rice farming area slopes excessive. The occurance of a shift /avalanche can be detected by monitoring the level of water in land. Wireless sensor network (WSN) or wireless sensor network technology has the ability to censor the content of water (moisture), temperature sensors, processing, and transmission of critical data in real-time. This study discusses the design and implementation of wireless sensor network to monitor in real time that need to collect data and network requirements landslide detection system on sloping land farming areas. The results of these measurements will be stored in a database shown on a webserver and visualization of data that later it can be analyzed for further development as an early warning of the shift / avalanche. Keywords - Landslide, Wireless Sensor Network, Real-time.
I. PENDAHULUAN Longsoran terjadi karena stabilitas tanah terganggu, adapun penyebab terganggunya stabilitas lahan adalah karena kemampuan tanah dalam menyimpan air dalam jumlah tertentu. Budidaya pertanian erat kaitannya dengan penggunaan air untuk proses produksi, sehingga pada lahan pertanian miring, penggunaan air diatur sedemikian rupa dengan pengaturan irigasi dan drainase untuk mencegah terjadinya longsoran. Faktor pemicu terjadinya longsor adalah hujan berlebih, selain faktor sifat fisik tanah dan kemampuan daya ikat air dalam tanah. Kadar air akan diamati untuk memantau pergerakan gradien hidroliknya, gradien hidrolik adalah selisih pembacaan antara titik satu dengan titik yang lain, biasanya berupa busur yang dapat digunakan sebagai indikator peresapan kadar air dalam tanah (Iverson, 2000).Pembacaan kadar air dalam tanah dapat digunakan sebagai triger untuk sistem peringatan dini terjadinya longsoran. Lokasi yang berada jauh dari pemukiman ini membutuhkan teknologi wireless sebagai media transmisi data dari sensor yang diletakan daerah yang rawan terjadi longsoran (Ramesh,2009).
Gambar 1. Arah pengamatan
Jurnal Teknika ATW - 26
Perlu adanya peralatan yang digunakan untuk memonitor dan mendeteksi akan adanya longsoran pada penelitian ini, yang digunakan untuk menentukan gradien hidrolik sebagai indikator terjadinya longsoran. Teknologi wireless sensor network di pilih sebagai sensor yang lebih fleksibel dan mudah di tempatkan pada setiap titik yang akan di monitor. Dengan pengiriman data-datanya menggunakan sistem wireless ke server untuk dapat dimonitor setiap terjadi perubahan kadar air di dalam tanah.
II . BAHAN DAN METODE PENELITIAN A. BAHAN DAN PERALATAN Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Interface Sensor gypsum 2. Modul Wireless Sensor Network 3. Soil Box 4. Rain Simulator 5. Personal Computer Alat Penelitian Alat-alat dan tools yang digunakan dalam perancangan ini adalah sebagai berikut. 1. Interface akusisi data 2. Database MS Acess 3. Visual Basic Ver. 6.0
B. KAJIAN PUSTAKA Penelitian yang berhubungan dengan kajian SOA (Services-Oriented Architecture) telah banyak dilakukan oleh para peneliti di dunia. Beberapa penelitian yang berhubungan dengan kajian SOA yang diterapkan pada JSN dijelaskan pada poin-poin berikut ini.
1) Terzis. Andreas.(2006) menjelaskan dalam penelitiannya bahwa Slip Surface Localization in Wireless Sensor Networks for Landslide Prediction digunakan untuk pengujian dan dirancang suatu prototipe jaringan berbentuk sensor columns yang di letakkan di suatu bukit yang berpotensi terjadinya longsoran. Sensor columns ini berfungsi mengukur tekanan di setiap titik hingga kedalaman tertentu di setiap area yang telah di lokalisasi akan terjadinya longsoran. Dari simulasi longsoran tanah menunjukkan bahwa kita dapat mencapai tingkat akurasi yang tinggi (dalam urutan cm) di lokalisasi tersebut..
2) Dunkels Maneesha V. Ramesh P. V. Ushakumari (2006) dengan judul Threshold Based Data Aggregation Algorithm To Detect Rainfall Induced Landslides. Pemantauan secara real time dari lahan slide daerah rawan yang diperlukan untuk mengeluarkan peringatan dini. Untuk mencapai monitoring real time, jumlah data yang harus dikumpulkan dan dianalisis dalam rentang waktu singkat.Mengembangkan sebuah metode untuk pengumpulan data yang efektif dan agregasi dengan menerapkan ambang batas waspada. Tingkat sampling dari threshold akan menentukan jumlah data yang dikumpulkan dan agregat yang akan mengurangi konsumsi daya oleh masing-masing node sensor nirkabel..
3) LAN Hengxing1, ZHOU Chenghu1, C. F. Lee 2, WANG Sijing 3 & WU Faquan Rainfall-induced landslide stability analysis in response to transient pore pressure (2003) Melakukan penelitian bagaimana landslide terjadi yang di sebabkan oleh hujan dan analisis respon transient pada tekanan pori tanah. Transien tekanan pori tanah adalah pemicu stabiltas terjadinya longsoran tanah.
Jurnal Teknika ATW - 27
C. METODE PENELITIAN. Secara umum penelitian ini dilakukan untuk merancang alat yang digunakan untuk memonitor kadar lengas didalam tanah yang terjadi pada keadaan dimana tanah mengalami longsoran. Secara keseluruhan diagram sistem dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Gambar 2 Bagan keseluruhan sistem
Pada penelitian ini kami merancang device interface sensor tersebut dan komponenkomponen tersebut adalah berikut. 1. Modul interface modul sensor Penelitian ini menggunakan sensor interface gypsum yang berfungsi mengubah nilai resistansi ke frekuensi dan di letakkan pada tanah dengan kedalaman 6 cm, untuk lapisan pertama, 12cm untuk lapisan kedua dan, 24 cm untuk lapisan ketiga . Cara kerja rangkaian: Power tegangan yang di perlukan sebesar 3,3 volt dc dari batery setiap modul sensor. Lm 555 di operasikan sebagai Astabil Multivibrator yang diatur frekuensinya yang diseri/paralel dengan sensor gypsum yang akan diukur hambatan listriknya. Tegangan ke di berikan ke sensor ini berupa tegangan rendah ac yang di bangkitkan oleh lm555 ini. Ketika sensor dalam keadaan kering resistor 150 k akan mengeset minimum sehingga frekuensi outputnya sebesar 50 hertz. Sedangkan bila sensor dalam keadaan basah (sesuai kelengasan tanah/moisture soil) resistor 390 yang terhubung secara seri akan membatasi frekuensi ouputnya hingga 13 khz. Arus yang melalui sensor grid adalah tegangan rendah ac. Keluaran frekuensi ini akan di kirimkan lewat wireless sensor network untuk di terima pada sebuah komputer untuk di masukan ke database. Modul interface ini di buat sekecil mungkin sehingga tidak meyulitkan penempatan pada area soil box yang di gunakan pada uji coba di laboratorium.
Jurnal Teknika ATW - 28
Gambar 3 Rangkaian interface sensor gypsum
2. Modul wireless Sensor Network untuk modul wireless sensor networknya dalah sebagai berikut:
Gambar 4 modul wireless sensor network
3. Soil Box Simulator Untuk lahan simulator digunakan Soil box simulator.
Gambar 5 Soil box simulator
Jurnal Teknika ATW - 29
Secara terperinci metodologi penelitian ditunjukan pada gambar 6. Penentuan jenis tanah
Studi literatur
Soil bin Dengan kemiringan 15°
Desain alat uji
Pembuatan alat uji
Pelakukan tanah ditumbuk dikeringkan dengan ukuran butir 8 mess
Rainfall Simulator
Tidak
Penentuan batas lapisan tanah
Software Vb dan Database
Kalibrasi alat
Ya
Pengukuran kadar lengas saat terjadi longsoran
Penentuan intensitas hujan 90-100ml/jam Program komputer VB
Data pengujian
Laporan hasil
Gambar. 6 Flowchart metodologi penelitian
III. HASIL DAN PEMBAHASAN. Untuk mencatat data informasi yang telah dikirimkan oleh modul sensor di perlukan sebuah software aplikasi penyimpan data. Program aplikasi ini dibuat dengan menggunakan VB yang nantinya akan disimpan ke dalam suatu database. Data informasi yang tersimpan adalah tanggal, bulan, tahun, dan waktu saat data di ambil. Jumlah data sensor dibaca sesuai dengan sensor gypsum yang terpasang untuk pengujian ini digunakan sebanayak 24 sensor gypsum blok. Hasil tampilan akusisi data dengan rancangan menggunakan visula basic adalah sebagai berikut:
Gambar. 6 Tampilan Program akuisisi data pada pembacaan sensor ke dalam database .
Jurnal Teknika ATW - 30
Gambar 7. File log.dba yang di hasilkan oleh oleh sistem pembacaan sensor.
Dari pengujian yang telah dilakukan didapat hasil sebagai berikut: Tabel 1. Hasil pengujian
Titik uji 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Kadar air (Ka) 32,2 - 38,2 32,2 – 38,2 32,2 – 38,2 32,2 – 38,2 33,2 – 39,8 33,2 – 39,8 33,2 – 39,8 33,2 – 39,8 33,4 – 40,1 33,4 – 40,1 33,4 – 40,1 33,4 – 40,1 31,9 -39,9 31,9 -39,9 31,9 -39,9 31,9 -39,9 33,4 – 40,1 33,4 – 40,1 33,4 – 40,1 33,4 - 40,1 29,6 - 39,8 29,6 – 39,8 29,6 – 39,8 29,6 – 39,8
Dari tabel diatas didapat hasil, pada titik 1 sampai dengan 24 didapat kadar air 29.6 – 40.1, ini menunjukkan pada titik tersebut tanah mengalami kejenuhan. Sehingga mengakibatkan kemungkinan
Jurnal Teknika ATW - 31
terjadi kelongsoran. Dikarenakan pada titik tersebut ikatan adhesinya paling kecil atau tanah mengalami keadaan batas cair atau jenuh.
IV. SIMPULAN Prototipe yang dibuat akan mampu mengukur nilai kadar lengas tanah ketika saat terjadinya longsoran tanah pada kedalaman 6 cm untuk lapisan pertama, 12 cm untuk lapisan kedua, dan 24 cm untuk lapisan ketiga dan diperlukan peyeletelan ulang atau kalibrasi untuk setiap sensor gypsum pada penempatan serta pengukuran dengan lokasi yang berbeda. Dari tabel diatas didapat hasil, pada titik 1 sampai dengan 24 didapat kadar air 29. 6 – 40.1, ini menunjukan pada titik tersebut tanah mengalami kejenuhan. Sehingga mengakibatkan kemungkinan terjadi kelongsoran.Dikarenakan pada titik tersebut ikatan adhesinya paling kecil atau tanah mengalami keadaan batas cair atau jenuh.
V. DAFTAR PUSTAKA 1 Iverson, R.M.,2000., Landslide triggering by rain infiltration,Water Resource Research, Vol 36, Pages 1897-1910. 2 LAN. Hengxing., ZHOU. Chenghu1., C. F. Lee., WANG .Sijing., WU. Faquan., Rainfall-induced landslide stability analysis in response to transient pore pressure - A case study of natural terrain landslide in Hong Kong. 3 Lilik Soetiarso, Sunarto Goenadi, Andri Nugroho, Takashi Okayasu, 2012, Monitoring of hydraulic gradient in agriculture land-use using grid wireless sensor network: case study in kalibawang, kulon Progo Indonesia proc. of the International Workshop on ICT in Geo-Engineering, Japan. 4 Lilik Sutiarso, Sunarto Doenadi, Andri Prima Nugroho, 2011, Sistem Peringatan dini untuk longsoran pada lahan pertanian degan indikator gradient hydraulic menggunakan grid sensor wireless dan teknologi web, Fakultas Teknologi Pertanian UGM. 5 Ramesh, M. V., 2009, Real-time Wireless Sensor Network for Landslide Detection, Proceedings of The Third International Conference on Sensor Technologies and Applications, SENSORCOMM 2009, IEEE, Greece, June 18 - 23, 2009 6 Ramesh. M. V.,Ushakumari. P., 2008, Threshold Based Data Aggregation Algorithm To Detect Rainfall Induced Landslides, International Conference on Wireless Networks (ICWN’08), Vol. 1, Pages 255-261.
Jurnal Teknika ATW - 32
