RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING GRADIEN TEMPERATUR TANAH PADA AREA GUNUNG ANAK KRAKATAU BERBASIS SINGLE BOARD COMPUTER BCM2835 (Skripsi)
Oleh GHUMELAR IHAB SUHADA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2017
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING GRADIEN TEMPERATUR TANAH PADA AREA GUNUNG ANAK KRAKATAU BERBASIS SINGLE BOARD COMPUTER BCM2835
Oleh GHUMELAR IHAB SUHADA
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2017
ABSTRAK
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING GRADIEN TEMPERATUR TANAH PADA AREA GUNUNG ANAK KRAKATAU BERBASIS SINGLE BOARD COMPUTER BCM2835
Oleh
Ghumelar Ihab Suhada
Gunung Api Anak Krakatau merupakan salah satu gunung api aktif dari 129 gunung api yang ada Indonesia. Pertumbuhan gunung ini cukup cepat. Pada tahun 1883, Gunung Krakatau meletus sehingga menyebabkan gelombang tsunami dan menelan 36.417 korban jiwa. Letusan gunung api dapat diprediksi dengan mengetahui peningkatan pola perubahan temperatur tanahnya. Untuk dapat memprediksi letusan gunung ini, penulis mencoba untuk merancang sistem monitoring gradien temperatur pada area Gunung Anak Krakatau berbasis Single Board Computer BCM2835. Sensor DS18B20 (waterproof) digunakan untuk mengukur temperatur. Kemudian temperatur dikirim melalui SMS ke penerima sehingga data temperatur dapat diakses dari jarak yang jauh dari Gunung Anak Krakatau. Tampilan data hasil pengukuran berupa grafik berbasis web. Dari implementasi yang dilakukan, dapat diketahui bahwa temperatur tanah pada kedalaman 30, 60, dan 90 cm di dekat pos dan seismograf pada Gunung Anak Krakatau berkisar antara 25-32 0C, serta kedalaman terdalam memiliki temperatur terbesar dan kedalaman terdangkal memiliki temperatur terkecil. Semua fungsi sistem terpenuhi dan performa sistem berjalan dengan baik. Kata kunci : Single Board Computer BCM2835, monitoring gradien temperatur, Gunung Api Anak Krakatau
ABSTRACT
MONITORING SYSTEM DESIGN OF SOIL TEMPERATURE GRADIENT IN ANAK KRAKATOA VOLCANO BASED SINGLE BOARD COMPUTER BCM2835
By
Ghumelar Ihab Suhada
Volcano of Anak Krakatoa is one of 129 active volcanoes in Indonesia. In 1883, Krakatoa volcano erupted and caused tsunami, 36.417 people deads. Volcanic eruptions can be predicted by knowing the soil temperature gradient. To predict this eruption, author try to design the monitoring system of temperatur gradient in Anak Krakatoa volcano based Single Board Computer BCM2835. Sensor DS18B20 (waterproof) is used to measure the temperatures. Then, temperature is sent via SMS to the receiver so that the temperature data can be accessed remotely from volcano. Display of measurement data in the form of graphs based web. From implementations, it can be known that soil temperature near the pos and seismograph in Anak Krakatoa volcano at depths of 30, 60 , and 90 cm ranged between 25-32 0C and the deepest depth has the greatest temperature and the shallowest depth has the smallest temperature. All the system functions are fullfilled and the performance of the system operates properly Keywords: Single Board Computer BCM2835, monitoring system of temperatur gradient, Anak Krakatoa volcano
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung, Provinsi Jawa Barat pada tanggal 12 Maret 1994. Penulis merupakan anak kedua dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Supoyo dan Ibu Nina Hasanah yang diberi nama Ghumelar Ihab Suhada Mengenai riwayat pendidikan penulis, penulis lulus Sekolah Dasar (SD) di SDN 35 Pagambairan Padang pada tahun 2006, lulus Sekolah Mengengah Pertama (SMP) di SMP Plus Al-Aqsha pada tahun 2009, lulus Sekolah Menengah Atas (SMA) di SMAN 24 Bandung pada tahun 2012, dan diterima di Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung (Unila) pada tahun 2012 melalui jalur Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di organisasi Forum Silaturahim dan Studi Islam Fakultas Teknik sebagai Anggota Biro BBQ, Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (Himatro) Fakultas Teknik sebagai Ketua Umum dan Dewan Perwakilan Mahasiswa (DPM) Fakultas Teknik sebagai Ketua Umum. Selain itu, penulis juga pernah menjadi Asisten Laboratorium Teknik Komputer. Penulis juga pernah melakukan Kerja Praktik (KP) selama 40 hari di PT. Wincor Nixdorf Indonesia, Jakarta Selatan dengan mengambil judul “ Monitoring Mailsever menggunakan Mdaemon 15.0.0 di PT. Wincor Nixdorf “.
PERSEMBAHAN
Bismillaahirrohmaanirrohiim Dengan Mengharapkan Ridho Alloh dan Syafa’at Nabi Muhammad Kupersembahkan Karyaku Ini untuk Orang-Orang yang Telah Memberiku Dorongan, Harapan dan Motivasi Kepadaku dengan Setulus Hati Papah dan Mamah tercinta Kakak dan Adik Para Sahabat Teman-Teman Seperjuangan Terima Kasih atas Pelajaran Hidup yang Kalian Berikan
MOTTO
“Ya Tuhanku, lapangkanlah dadaku. Dan mudahkanlah bagiku urusanku. Dan lepaskanlah kekakuan lidahku. (Supaya) mereka memahami perkataanku”. (Thaha: 25-28)
Katakanlah: “Wahai Tuhan Yang mempunyai kerajaan, Engkau berikan kerajaan kepada orang yang Engkau kehendaki dan Engkau cabut kerajaan dari orang yang Engkau kehendaki. Engkau muliakan orang yang Engkau kehendaki dan Engkau hinakan orang yang Engkau kehendaki. Di tangan Engkaulah segala kebajikan. Sesungguhnya Engkau Maha Kuasa atas segala sesuatu.
Engkau masukkan malam ke dalam siang dan Engkau masukkan siang ke dalam malam. Engkau keluarkan yang hidup dari yang mati, dan Engkau keluarkan yang mati dari yang hidup. Dan Engkau beri rezki siapa yang Engkau kehendaki tanpa perhitungan (batas).” (Ali-Imran: 26-27).
SANWACANA
Bismillaahirrohmaanirroohiim Segala puji bagi Alloh SWT karena berkat rahmat dan karunia-Nya telah memberikan kekuatan dan kemampuan berpikir kepada penulis dalam penyelesaian penulisan Tugas Akhir ini sehingga laporan ini dapat selesai tepat pada waktunya. Sholawat dan salam tak lupa penulis sampaikan kepada Nabi Muhammad SAW karena dengan perantara beliau kita semua dapat merasakan nikmatnya ibadah, nikamatnya bersyukur, dan insya Alloh nikmatnya surga.
Laporan Tuga Akhir ini berjudul “ Rancang Bangun Sistem Monitoring Gradien Temperatur Tanah pada Area Gunung Anak Krakatau “ yang merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.
Selama menjalani pengerjaan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan bantuan pemikiran maupun dorongan moril dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan kali ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung
2.
Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung
3.
Bapak Dr. Herman Halomoan S, S.T.,M.T. selaku Sekertaris Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung
4.
Bapak Gigih Forda Nama, S.T., M.T.I. selaku Dosen Pembimbing Utama, terima kasih atas kesediaan waktunya untuk membimbing dan memberikan ilmu
5.
Bapak Dr. Ahmad Zaenudin, M.T. selaku Dosen Pembimbing Pendamping, terima kasih atas waktu dan bimbingannya selama mengerjakan tugas akhir
6.
Ibu Dr. Eng. Mardiana, S.T.,M.T. selaku Penguji Utama, terima kasih atas masukannya guna membuat tugas akhir ini menjadi lebih baik lagi
7.
Ibu Dr. Endah Komalasari, S.T.,M.T. selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan motivasi dan nasihat
8.
Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Elektro, terima kasih atas didikannya, arahan dan bimbingan yang telah diberikan
9.
Mbak Ning dan Mas Daryono beserta jajaran staff Jurusan Teknik Elektro
10. Papah Supoyo dan Mamah Nina Hasanah tercinta yang selalu memberikan semangat, dukungan, nasihat, dan do’a yang tak henti-hentinya diberikan selama ini 11. Mbak Gigin, Ganu dan Geva tersayang serta seluruh keluarga besar penulis yang selalu memberikan dukungan kepada penulis 12. Para sahabat (Tiyo, Windu, Fiki, Angga, Eko, Bella, Rizki, Guntur, Vincent, Suwanto, Salam,Agung, Aji, Kempet) dan para marbothers fillah (Kak Dirya, Surya, Riza, Yasin, Triban,Dedi) yang setia membantu, mendengarkan dan memberikan tempat kepada penulis selama perkuliahan dan pengerjaan Tugas Akhir ini 13. Teman-teman Prajurit 1, TDJ, binaan BBQ, KKN dan ADK yang telah mendo’akan penulis untuk segera menyelesaikan Tugas Akhir ini
14. Teman-teman asisten dan penghuni Laboratorium Teknik Komputer yang menemani penulis mengerjakan Tugas Akhir ini 15. Jajaran Pimpinan BKSDA Lampung yang telah membantu penulis untuk melakukan penelitian di Gunung Anak Krakatau 16. Seluruh teman-teman 2012 atas kebersamaan dan kekeluargaan yang kalian semua berikan kepada penulis, mulai penulis masuk kuliah hingga penulis menyelesaikan tugas akhir ini, terima kasih atas nilai kehidupan yang kalian berikan. Bagi penulis kalian keluarga Elektro yang luar biasa 17. Semua pihak yang tidak dapat disebut satu persatu yang telah membantu serta mendukung penulis dari awal kuliah sampai dengan terselesaikannya tugas akhir ini. Semoga Alloh SWT membalas kebaikan semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini
Bandar Lampung, Februari 2017 Penulis,
Ghumelar Ihab Suhada
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR ISI ...............................................................................................
i
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
iii
DAFTAR TABEL ......................................................................................
vi
I.
PENDAHULUAN ................................................................................
1
1.1 Latar Belakang ...............................................................................
1
1.2 Tujuan Penelitian............................................................................
3
1.3 Manfaat Penelitian .........................................................................
3
1.4 Rumusan Masalah ..........................................................................
3
1.5 Batasan Masalah.............................................................................
4
1.6 Hipotesis ........................................................................................
4
1.7 Sistematika Penulisan Laporan ......................................................
4
II. TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................
6
2.1 Sistem Monitoring..........................................................................
6
2.2 Single Board Computer BCM2835.................................................
6
2.3 Gradien Temperatur Tanah ............................................................
8
2.4 Sistem Layanan Basis Data.............................................................
9
2.5 Rekayasa Perangkat Lunak.............................................................
11
2.6 Data Flow Diagram ......................................................................
13
i
2.7 Gammu…......................................................................................... 14 2.8 Penelitian Terdahulu.......................................................................
17
III. METODE PENELITIAN......................................................................
22
3.1 Tahapan Penelitian..........................................................................
22
3.2 Studi Literatur.. ..............................................................................
24
3.3 Perancangan Pengembangan Sistem...............................................
25
3.4 Kesimpulan dan Saran....................................................................
33
3.5 Waktu dan Tempat Penelitian.........................................................
33
3.6 Jadwal Penelitian............................................................................
33
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN.............................................................
35
4.1 Requirements Analysis / Analisa Kebutuhan.................................. 35 4.2 Design / Perancangan.. ......................................... .........................
35
4.3 Coding / Implementasi ................... ...............................................
48
4.3.1 Skenario Pengukuran Data Saat Alat Diletakkan Dekat Pos .....................................................................................
59
4.3.2
Skenario Pengukuran Data Saat Alat Diletakkan Dekat Seismograf ........................................................................
61
4.4 Testing / Pengujian. .... ...................................................................
78
4.5 Maintenance / Pemeliharaan .........................................................
83
V. KESIMPULAN ....................... .............................................................
85
5.1 Kesimpulan................. .......... ........................................................
85
5.2 Saran.. ............. ..............................................................................
86
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
87
LAMPIRAN ................................................................................................
89
ii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1. Model Modified Waterfall........................................................
12
Gambar 2.2. Notasi DFD.................. ...........................................................
13
Gambar 2.3. Diagram Blok Penelitian “Data Logger Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroller Atmega 8535 dengan PC sebagai Tampilan”. 17 Gambar 2.4. Diagram Blok Penelitian “ Pengukuran Suhu Permukaan Lahan untuk Memprediksi Letusan Gunung Api ” ................
19
Gambar 2.5. Grafik Suhu Harian Permukaan Lahan Kawah Sangeangapi Bulan Mei Tahun 2002............................................................
20
Gambar 3.1. Tahap Penelitian.......................................................................
24
Gambar 3.2. Penyajian Sederhana Model Modified Waterfall....................... 25 Gambar 4.1. Arsitektur Perancangan Perangkat Keras dan Peletakan Alat..
37
Gambar 4.2. Context Diagram (DFD Level 0)................... .........................
41
Gambar 4.3. DFD Level 1 ...........................................................................
42
Gambar 4.4. Realtime Temperatur dan Gradien Temperatur (DFD level 2)
42
Gambar 4.5. Sistem Pengukuran dan Pengiriman Data (DFD Level 2) .....
43
Gambar 4.6. Realtime Performance Single Board Computer BCM2835 (DFD Level 2) ........................................................................
44
Gambar 4.7. Sistem Monitoring Temperatur, Gradien Temperatur dan performance (DFD Level 2) ..................................................
45
Gambar 4.8. Sistem Peringatan Temperatur (DFD Level 2) ......................
45
Gambar 4.9. Entity Relationship Diagram..................................................
48
iii
Gambar 4.10. Hasil Perancangan Perangkat Keras Sistem Pengukuran dan Pengambilan Data ................................................................
49
Gambar 4.11. Pemrograman RTC...............................................................
51
Gambar 4.12. Pendeteksian RTC ................................................................
52
Gambar 4.13. Perhitungan Error ................................................................
52
Gambar 4.14. Data String Hasil Pengukuran Data .....................................
55
Gambar 4.15. Pemrograman Input Data ke Database .................................
55
Gambar 4.16. Pemrograman Interval Pengukuran Data .............................
56
Gambar 4.17. Pemrograman Notifikasi SMS Sensor Tidak Terbaca .........
57
Gambar 4.18. Status Pengiriman Data di Bandar Lampung .......................
58
Gambar 4.19. Status Pengiriman Data di Gunung Anak Krakatau .............
58
Gambar 4.20. Diagram Alir Skenario 1 Implementasi Pengukuran dan Pengiriman Data ..................................................................
59
Gambar 4.21. Dokumentasi Alat saat Dipasang di Dekat Pos ....................
59
Gambar 4.22. Remote Database BCM2835 Menggunakan Navicat saat Alat di dekat Pos ..................................................................
60
Gambar 4.23. Pengetikan Ulang dan Pengiriman Data ke Nomor ‘Penerima’ ...........................................................................
60
Gambar 4.24. Inbox ‘Penerima’ ..................................................................
61
Gambar 4.25. Input Secara Manual ke Database pada Sisi Penerima ........
61
Gambar 4.26. Diagram Alir Skenario 2 Implementasi Pengukuran dan Pengiriman Data ..................................................................
61
Gambar 4.27. Dokumentasi Alat saat Dipasang di Dekat Seismograf .......
62
Gambar 4.28. Remote Database BCM2835 Menggunakan Navicat saat Alat di dekat Seismograf .....................................................
62
Gambar 4.29. Pengetikan Ulang dan Pengiriman Data ke Modem Penerima ..............................................................................
63
iv
Gambar 4.30. Skenario Notifikasi SMS “Sensor Tidak Terdeteksi” Saat Alat Diletakkan di Gunung Anak Krakatau ................
63
Gambar 4.31. Remote Database BCM2835 Menggunakan Navicat untuk Melihat Notifikasi Sensor Tidak Terbaca............................
64
Gambar 4.32. Pengiriman Manual SMS ‘Sensor Tidak Terbaca dan Notifikasi SMS telah Diterima Pengelola ...........................
64
Gambar 4.33.Tabel Inbox pada Laptop Penerima ......................................
65
Gambar 4.34. Pemrograman Trigger ..........................................................
65
Gambar 4.35. Tabel Monitoring .................................................................
66
Gambar 4.36. Realtime Temperatur ............................................................
67
Gambar 4.37. Realtime Gradien Temperatur ..............................................
68
Gambar 4.38. Realtime Performance Single Board Computer BCM2835 .
69
Gambar 4.39. Monitoring saat Alat Diletakkan di Dekat Pos.....................
71
Gambar 4.40. Monitoring saat Alat Diletakkan di Dekat Seismograf ........
73
Gambar 4.41. Program Peringatan Temperatur ..........................................
76
Gambar 4.42. Memasukkan Angka 51 ke Suhu60 ......................................
77
Gambar 4.43. Data Sentitems Implementasi Peringatan Temperatur .........
77
Gambar 4.44. Pengiriman SMS dan Penerimaan Notifikasi SMS Peringatan Temperatur ........................................................
77
Gambar 4.45. Performance Single Board Computer BCM2835 ...............
82
Gambar 4.46. Script Pembersihan Cache Memory .....................................
82
Gambar 4.47. Screenshot Login Web Pengelola .........................................
83
Gambar 4.48. Pengubahan Nomor, Interval dan Temperatur Maksimal ....
84
v
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1. Persentase Error Sensor Suhu DS1621.......................................
18
Tabel 2.2. Perbandingan Penelitian Penulis dangan Penelitian Terdahulu...
20
Tabel 3.1. Lembar Pengujian.........................................................................
31
Tabel 3.2. Tabel Jadwal Penelitian .............................................................
33
Tabel 4.1. Tabel Monitoring .......................................................................
46
Tabel 4.2. Tabel Inbox yang Digunakan .....................................................
46
Tabel 4.3. Tabel Tanggal ............................................................................
47
Tabel 4.4. Tabel Outbox yang Digunakan ..................................................
47
Tabel 4.5. Tabel Sentitems yang Digunakan ..............................................
47
Tabel 4.6. Register Format Temperatur ......................................................
49
Tabel 4.7. Contoh Hubungan Output Digital dengan Temperatur ..............
50
Tabel 4.8. Pin DS3231 yang Digunakan .....................................................
51
Tabel 4.9. Kalibari saat Alat di Dekat Pos pada Kedalaman 30 cm ...........
52
Tabel 4.10. Kalibari saat Alat di Dekat Pos pada Kedalaman 60 cm .........
53
Tabel 4.11. Kalibari saat Alat di Dekat Pos pada Kedalaman 90 cm .........
53
Tabel 4.12. Kalibari saat Alat di Dekat Seismograf pada Kedalaman 30 cm ........................................................................................
53
Tabel 4.13. Kalibari saat Alat di Dekat Seismograf pada Kedalaman 60 cm ........................................................................................
54
vi
Tabel 4.14. Kalibari saat Alat di Dekat Seismograf pada Kedalaman 90 cm ........................................................................................
54
Tabel 4.15. Pengujian ..................................................................................
78
Tabel 4.16. Pengujian User .........................................................................
79
Tabel 4.17. Pengujian Pengelola .................................................................
79
Tabel 4.18. Estimasi Perhitungan Storage Single Board Computer BCM2835 .................................................................................
80
Tabel 4.19. Estimasi Perhitungan Storage Laptop ......................................
81
Tabel 4.20. Tabel Pemeliharaan ..................................................................
83
vii
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Gunung Api Anak Krakatau terletak di wilayah Lampung Selatan, tepatnya di Selat Sunda, merupakan salah satu gunung api aktif dari 129 gunung api yang ada Indonesia. Selama delapan tahun, antara tahun 1993 dan 2001, terjadi letusan hampir setiap hari.
Pulau Gunung Api Anak Krakatau tersusun dari perselingan lapisan antara aliran lava dan endapan piroklastika. Gunung Api Anak Krakatau berada di kawasan Gunung Api Krakatau dengan tiga pulau lainnya, yaitu Sertung, Panjang dan Rakata.
Awalnya, munculnya Gunung Api Anak Krakatau sebagai pusat Kawasan Krakatau terjadi pada kedalaman 180 meter. Kemunculannya di permukaan laut terlihat pada tahun 1929. Gunung ini mengalami pertumbuhan cukup cepat sehingga terjadi letusan hampir setiap tahun. Masa istirahat aktivitas letusannya sekitar satu sampai delapan tahun dan rata-rata terjadi letusan empat tahun sekali. Pada tahun 2000, Pulau Anak Krakatau memiliki tinggi 315 meter di atas permukaan laut dengan volume 5,52 km3 .
2
Sebelum terjadi penghancuran tubuhnya yang terjadi pada tahun 1883, pada Kawasan Krakatau tumbuh tiga buah gunung api, diantaranya Gunung Api Rakata (+822 m), Gunung Api Danan (+450 m) dan Gunung Api Perbuwatan (+120 m). Jika melihat ketinggian dan volume setiap gunung api tersebut tidak termasuk skala besar, walaupun mereka tumbuh dari kedalaman 200 meter di bawah permukaan laut. Tetapi, penghancuran tubuh (peletusan) yang terjadi pada kawasan tersebut mengakibatkan gelombang tsunami yang sangat tinggi yang melanda wilayah Lampung dan Jawa Bagian Barat, dan menelan 36.417 korban jiwa[1].
Temperatur tanah gunung api merupakan salah satu parameter penting untuk memprediksi letusan gunung api. Dengan terjadinya peningkatan pola perubahan temperatur yang terjadi pada tanah dapat diartikan menjadi pertanda akan terjadi letusan pada gunung api tersebut[2].
Dengan melihat pertumbuhan Gunung Anak Krakatau yang begitu cepat dan pentingnya pengukuran gradien temperatur tanah, maka perlu adanya sebuah rancang bangun sistem monitoring untuk mengukur gradien temperatur tanah Gunung Anak Krakatau secara realtime. Gradien temperatur tanah area Gunung Anak Krakatau diukur pada sisi pengirim dan dikirimkan ke sebuah modem pada laptop
sebagai
sisi
penerima
melalui
SMS.
Fungsinya
adalah
untuk
mempermudah monitoring data sehingga data dapat diakses dan diolah pada jarak yang jauh dari area Gunung Anak Krakatau. Data pengukuran pun sangat mudah dimengerti karena data ditampilkan berupa grafik berbasis web.
3
1.2 Tujuan
Pada penulisan tugas akhir ini, terdapat beberapa tujuan diantaranya : 1. Merancang bangun sistem monitoring gradien temperatur berbasis Single Board Computer BCM2835 2. Mengimplementasikan sistem monitoring gradien temperatur berbasis Single Board Computer BCM2835 3. Menguji sistem monitoring gradien temperatur tanah di area Gunung Api Anak Krakatau 4. Mendapatkan data primer, yaitu data gradien temperatur tanah secara realtime di area Gunung Api Anak Krakatau
1.3 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dapat tercapai dalam penelitian ini adalah : 1. Menghasilkan rancang bangun sistem monitoring gradien temperatur tanah berbasis Single Board Computer BCM2835 2. Memudahkan pengukuran dan pengiriman data gradien temperatur tanah menggunakan Single Board Computer BCM2835 3. Memudahkan proses monitoring gradien temperatur tanah pada area Gunung Api Anak Krakatau
1.4 Rumusan Masalah
Dengan masalah yang telah dijelaskan pada bagian latar belakang, penulis merumuskan dari masalah yang ada, yaitu :
4
“ Bagaimana rancang bangun sistem yang dapat melakukan monitoring gradien temperatur tanah di area Gunung Api Anak Krakatau berbasis Single Board Computer BCM2835”
1.5 Batasan Masalah
Pada penulisan ini pembahasan dibatasi pada: 1.
Perangkat Single Board Computer BCM2835 yang digunakan adalah Raspberry Pi tipe B+
2.
Hanya membahas sistem monitoring gradien temperatur tanah dengan mengukur temperatur pada kedalaman 30 cm, 60 cm, dan 90 cm dalam satu sumbu vertikal di area Gunung Anak Krakatau
3.
Tidak membahas proses modulasi sinyal antar modem
4.
Transfer data dilakukan melalui Short Messaging Service ( SMS )
1.6 Hipotesis
Dengan adanya rumusan masalah dan berbagai literatur, penulis memiliki ide untuk melakukan rancang bangun sistem berbasis Single Board Computer BCM2835 untuk monitoring gradien temperatur tanah di area Gunung Anak Krakatau
1.7 Sistematika Penulisan Laporan
Untuk memudahkan penulisan dan pemahaman mengenai materi tugas akhir ini, maka tulisan dibagi menjadi lima bab, yaitu :
5
BAB I Pendahuluan Memuat latar belakang, tujuan, manfaat, perumusan masalah, batasan masalah, hipotesis, dan sistematika penulisan.
BAB II Tinjauan Pustaka Menjelaskan landasan teori yang digunakan dalam penelitian dan membahas penelitian yang telah dan akan dilakukan berhubungan dengan penelitian.
BAB III Metode Penelitian Menjelaskan mengenai metode penelitian yang digunakan dimana berisi waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan, dan tahap-tahap perancangan.
BAB IV Hasil dan Pembahasan Membahas pengujian dan hasil penelitian dari kinerja alat atau sistem yang telah dirancang.
BAB V Simpulan dan Saran Memuat simpulan dan saran dari penelitian yang dilakukan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Monitoring
Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, sistem adalah perangkat unsur yang secara teratur saling berkaitan sehingga membentuk suatu totalitas. Monitor merupakan alat yang dirancang untuk mengobservasi, mengawasi, mengontrol, atau memverifikasi operasi suatu sistem[3]. Jadi, sistem monitoring adalah perangkat yang saling terkait dan mempunyai fungsi sebagai alat untuk mengobservasi, mengawasi, mengontrol, atau memverifikasi operasi suatu sistem.
Saat melakukan rancang bangun sebuah sistem monitoring terdapat sebuah alat yang berfungsi sebagai pusat pengendali. Dalam penelitian ini penulis menggunakan Single Board Computer BCM2835 sebagai pusat kontrol untuk menjalankan sistem monitoring gradien temperatur tanah pada area Gunung Anak Krakatau.
2.2 Single Board Computer BCM2835
Single Board Computer BCM2835 atau khalayak umum biasa menyebutnya Raspberry Pi merupakan sebuah komputer yang memiliki ukuran sebesar kartu kredit. Komputer ini dikembangkan oleh Raspberry Pi Foundation yang secara
7
fungsional hampir sama dengan komputer kebanyakan. Chip BCM2835 tertanam pada Raspberry Pi model A, B, B+ dan Raspberry Pi Zero. Perbedaannya terletak pada jumlah port USB, memory, dan network adaptor. Dibutuhkan beberapa perangkat tambahan untuk menggunakan Single Board Computer BCM2835, diantaranya : 1.
Mouse
2.
Monitor
3.
Keyboard
4.
Kabel Power dengan tegangan 5 Volt DC
5.
Kabel HDMI untuk terhubung ke monitor
6.
Kabel UTP untuk terhubung dengan internet atau LAN
7.
SDHC atau Micro SD untuk media penyimpanan sistem operasi Raspberry Pi ( direkomendasikan minimal 8 GB )
Pada Single Board Computer BCM2835 terdapat GPIO ( General Purpose Input/Output ) dimana terdapat beberapa pin yang memiliki fungsinya masingmasing. GPIO juga dapat mengatur masukan dan keluaran Single Board Computer BCM2835. Masukan tersebut diatur dengan bahasa pemrograman dan dapat berupa berbagai macam sensor, seperti sensor cahaya, sensor kelembaban udara, dan sensor suhu[4]. Penulis pada penelitian ini menggunakan Raspberry Pi tipe B+.
8
2.3 Gradien Temperatur Tanah
Gradien temperatur tanah merupakan perubahan suhu terhadap jarak atau kedalaman. Gradien ini diperlukan untuk melihat pola perubahan temperatur pada suatu lokasi, salah satunya adalah di area Gunung Api Anak Krakatau[2]. Selain getaran, gradien temperatur dapat dijadikan parameter penting untuk mengetahui aktivitas gunung api dan memprediksi letusannya. Parameter tersebut harus dipantau secara realtime untuk mengantisipasi bencana yang akan terjadi. Pada penelitian ini, penulis menggunakan tiga buah sensor temperatur DS18B20 yang dihubungkan ke Single Board Computer BCM2835 untuk mengukur temperatur tanah pada kedalaman 30 cm, 60 cm, dan 90 cm di area Gunung Api Anak Krakatau.
2.3.1. Sensor Temperatur Waterproof DS18B20
Sensor DS18B20 merupakan komponen sensor temperatur yang memiliki kemampuan tahan air (waterproof). Sensor ini sangat cocok digunakan untuk mengukur temperatur pada tempat yang basah dan sulit untuk dijangkau. Keluaran sensor ini berupa data digital sehingga tidak perlu khawatir terhadap degradasi data saat digunakan pada jarak yang jauh. Terdapat 9 bit hingga 12 bit data yang dapat dikonfigurasi.
Sensor DS18B20 dapat dipasang dalam satu bus karena setiap sensor ini memiliki silicon serial number yang unik sehingga memungkinkan sensor ini dapat melakukan pembacaan di berbagai titik. Pada datasheet, sensor ini dapat
9
mengukur hingga temperatur 125oC, namun disarankan tidak melakukan pengukuran melebihi 100oC pada saat sensor dengan penutup kabel dari PVC.
Spesifikasi sensor temperatur DS18B20 Menyediakan 9 bit hingga 12 bit data yang dapat dikonfigurasi. Tegangan yang dibutuhkan sensor dari 3,0 V sampai 5,5V power/data. Akurasinya ± 0,5oC Batas temperatur sensor dari -55oC sampai +125oC atau -67oF hingga +257oF Bahan stainless steel dengan diameter 6 mm dan panjang 35 mm. Waktu tunggu data masuk 750 ms Diameter kabel 4 mm dengan panjang kabel 1 m Kabel antarmuka (interface) o Kabel merah : VCC o Kabel hitam : GND o Kabel putih : DATA[5]
2.4 Sistem Layanan Basis Data
Basis data merupakan penyimpanan data yang terstruktur, terintegrasi dan saling berkaitan dengan elemen-elemen penghubungnya dan dapat diakses dengan berbagai cara. Basis data juga dapat diartikan sebagai kelompok yang mengindentifikasikan sendiri dari catatan yang yang saling terkait dan menggambarkan dari data yang disebut sistem katalog[6]. Tujuan utama dari sistem basis data adalah agar pemakai dapat menyusun suatu pandangan abstraksi dari data. Sistem tentang teknis yang sesungguhnya bagaimana data bisa disimpan
10
dan dikontrol seperti disembunyikan kerumitannya dan diungkapkan berupa bahasa dan gambar yang dapat dipahami orang awam. Pemakai dapat dikelompokkan atas tiga tingkatan abstraksi saat memandang basis data, diantaranya [7]: 1.
Level phisik. Level abstraksi paling rendah, bagaimana data disimpan dalam kondisi sebenarnya. Level ini paling rumit, struktur data terendah digambarkan pada level ini.
2.
Peringkat
konseptual.
Level
data
lebih
tinggi
daripada
phisik,
menggambarkan data apa yang disimpan dalam basis data dan hubungan relasi yang terjadi antar data. Level ini mencakup keseluruhan basis data. User tidak perlu lagi mempedulikan kerumitan pada level phisik. Penggambaran pada level ini dapat menggunakan kotak, garis dan keterangan lainnya.
3.
Level pandangan pemakai (view level). Level ini adalah peringkat tertinggi dalam abstraksi. Level ini menggambarkan satu bagian dari seluruh basis data. Hal ini dikarenakan beberapa pemakai/user tidak membutuhkan seluruh isi basis data. Level ini merupakan level yang sangat dekat dengan pemakai.
2.4.1
Structure Query Language (SQL)
SQL (Structured Query Language) adalah bahasa permintaan yang menempel atau melekat pada satu database. American National Standard Institute ( ANSI ) merupakan asosiasi yang berisi beberapa aturan standar pada SQL yang
11
digunakan untuk melakukan manajemen data dalam RDBMS ( Relational Database Management System ), diantaranya Oracle, MySQL, dan sebagainya.
Perintah ini dikelompokkan menjadi tiga macam sub perintah, yaitu: 1. Data Manipulating Language ( DML ) merupakan sub bahasa SQL yang digunakan untuk memanipulasi data pada database yang telah dibuat. Perintah yang digunakan diantaranya : insert, select, update,dan delete 2. Data Definition Language ( DDL ) merupakan sub bahasa SQL yang digunakan untuk membangun kerangka database. Ada tiga perintah didalamnya,yaitu : Create, Alter, dan Drop 3. Data Control Language ( DCL ) merupakan sub bahasa SQL untuk mengontrol data dan server database-nya. Perintah DCL, diantaranya : Grand, Revoke[8]
2.5 Rekayasa Perangkat Lunak
Rekayasa perangkat lunak (RPL atau Software Engineering) merupakan satu bidang profesi yang mendalami bagaimana cara melakukan pengembangan terhadap perangkat lunak termasuk didalamnya pembuatan, pemeliharaan, manajemen organisasi pengembangan perangkat lunak dan sebagainya[9].
2.5.1 Modified Waterfall Model
Modified Waterfall adalah salah satu dari beberapa model pada rekayasa perangkat lunak. Bentuk diagramnya adalah sebagai berikut[10]:
12
Gambar 2.1. Model Modified Waterfall[10]
Pada model di atas (Gambar 2.1.) menunjukkan bahwasanya model modified waterfall memiliki lima tahap utama, yaitu requirements analysis, design, coding, testing dan maintenance. Setiap tahap dilakukan secara berurutan sesuai dengan panah kebawah dan dapat melakukan feedback ke tahap sebelumnya sesuai dengan panah ke atas pada model tersebut.
Fungsi setiap tahap dari model ini adalah : 1.
Requirements Analysis / Analisa kebutuhan Tahap ini menentukan sistem layanan, kendala dan tujuan yang diperoleh dari konsultasi dengan pengguna sistem
2.
Design / Perancangan Tahap ini melakukan perancangan sistem sesuai dengan kebutuhan, baik perangkat keras maupun perangkat lunak sistem, dengan membentuk arsitektur sistem secara keseluruhan.
3.
Coding / Implementasi
13
Selama tahap ini, desain perangkat lunak dan perangkat keras direalisasikan sebagai unit program 4.
Testing / Pengujian Masing-masing unit program diintegrasikan dan diuji sebagai sistem yang lengkap untuk memastikan bahwa tujuan sistem sudah terpenuhi
5.
Maintenance / Pemeliharaan Pemeliharaan dilakukan untuk mengoreksi kesalahan yang ditemukan, meningkatkan pelaksanaan unit sistem dan meningkatkan layanan sistem[11].
2.6 Data Flow Diagram
Data Flow Diagram (DFD) adalah diagram alir data yang menggambarkan aliran informasi dan transformasi yang diterapkan pada data ketika bergerak dari input ke output. DFD juga dapat dipartisi menjadi beberapa tingkat yang mewakili perincinan alur fungsi dari arus informasi. Terdapat empat simbol yang digunakan DFD sesuai dengan gambar 2.2., diantaranya: proses, alur data, penyimpanan data dan entitas. Berikut ini merupakan simbol DFD:
Gambar 2.2. Simbol DFD[12]
14
Berikut langkah-langkah dalam pembuatan DFD (Data Flow Diagram), diantaranya : 1.
Menggambar
lingkaran
untuk
mempresentasikan
proses
yang
akan
didefinisikan 2.
Memastikan masukan yang dibutuhkan oleh proses.
3.
Menentukan keluaran dari proses
4.
Membangun sistem dengan dilengkapi oleh komponen lain, yaitu data store dan entitas
5.
Memberi nama dan nomor pada setiap proses yang dilakukan[13]
Simbol data store harus terkoneksi dengan suatu proses yang dihubungkan melalui alur data. Setiap entitas harus terhubung dengan proses dan tidak boleh terhubung langsung dengan entitas lain atau penyimpanan data.
2.7 Gammu
Gammu merupakan sebuah perangkat lunak yang bertujuan untuk membantu para programmer dalam membuat aplikasi pada sebuah sistem dan dapat menggunakan semua fungsi yang ada pada telepon seluler. Perangkat lunak gammu dapat mengirimkan beberapa fitur ke basis data file sistem, seperti SMS masuk, SMS keluar, daftar panggilan, daftar phonebook, kalender dan MMS. Pada penelitian ini penulis menggunakan gammu sebagai media perantara untuk parsing, mengirim dan memasukkan data gradien temperatur yang didapat ke dalam basis data pada sistem sehingga data dapat diolah dan ditampilkan dalam sebuah grafik.
15
Terdapat dua proses yang dilakukan oleh Gammu, diantaranya : 1. Gammu sebagai aplikasi dan proses Daemon Proses ini akan bekerja pada saat perintah gammu dieksekusi pada shell disertai dengan perintah sesuai dengan fungsi yang diinginkan. Contoh pemanfaatan gammu sebagai aplikasi adalah ketika membangun Gammu SMS Daemon
Gammu SMS Daemon merupakan kode pemrograman dimana gammu akan melakukan pengecekan secara berkala terhadap modem GSM untuk mengetahui ada tidaknya SMS yang diterima, jika ada maka SMS akan otomatis tersimpan dalam basis data, seperti MSQL dan PostgreSQL. Selain itu, Gammu juga dapat melakukan pengiriman SMS dan dapat mengelola SMS dalam jumlah besar serta mengolahnya secara otomatis.
Terdapat beberapa fitur pada gammu, diantaranya : gammu-smsd-inject yang berfungsi sebagai alat untuk membantu membuat teks yang panjang dan gammu-smsd-monitor untuk mengawasi dan mengontrol status SMS Daemon atau telepon. Selain itu, terdapat pula Kalkun frontend dengan gammu yang berfungsi sebagai mesin SMS sehingga dapat menerima dan mengirim SMS dari modem / ponsel.
2. LibGammu LibGammu merupakan perpustakaan yang terdapat pada perangkat lunak Gammu yang menyediakan fitur telepon sehingga dapat terkoneksi dengan
16
jenis ponsel dari berbagai vendor yang berbeda. LibGammu memiliki standar Application Programming Interface ( API ) untuk mengakses berbagai fungsi yang ada pada modem/handphone.
Beberapa fungsi yang ditangani oleh API pada LibGammu diantaranya : Inisialisasi, penanganan dan penggunaan daftar panggilan Pengambilan,backup dan mengirim SMS MMS pencarian Daftar phonebook, impor dan ekspor Kalender dan daftar tugas, impor dan ekspor Pengumpulan data telepon dan jaringan informasinya Akses telepon ke sistem
Relasi sistem dan Gammu terletak pada SMS Daemon, SMS yang masuk dan keluar akan otomatis tersimpan pada basis data. Berikut perintah gammu SMS Daemon 1. –i -install-service Install SMSD sebagai windows service 2. –s -start-service Memulai SMSD windows service 3. –u –uninstall-service Uninstall SMSD windows service 4. –k –stop-service Menghentikan SMSD windows service
17
5. –h –help Fitur bantuan windows service [14]
2.8 Penelitian Terdahulu
2.8.1 Data Logger Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroller ATmega 8535 dengan PC sebagai Tampilan
Penelitian yang dilakukan oleh Noveri dan Edy bertujuan untuk mengetahui prinsip kerja dari data logger sensor suhu berbasis mikrokontroller Atmega 8535 dengan PC sebagai tampilan [15].
Gambar 2.3. Diagram Blok Alat Penelitian “ Data Logger Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroller ATmega 8535 dengan PC sebagai Tampilan ”
Pada diagram blok diatas (Gambar 2.3) terlihat bahwasanya Noveri dan Edy menggunakan pengukuran suhu dengan menggunakan sensor suhu DS162. Pengukuran oleh sensor akan diproses dalam Mikrokontroller Atmega 8535 dan dikirimkan melalui komunikasi serial RS-232 menuju komputer untuk disimpan pada PC. Hasil pengukuran akan ditampilkan pada layar monitor dalam bentuk grafik dan tabel serta disimpan dalam harddisk.
18
Adapun hasil penelitian yang dihasilkan adalah sebagai berikut. Tabel 2.1. Persentase Error Sensor Suhu DS1621
Dari tabel diatas (Tabel 2.1.) didapat rata-rata error 2,03% dikarenakan tingkat akurasi sensor termokopel lebih baik daripada sensor DS1621. Dengan rata-rata error 2,03%, sensor DS1621 masih bisa dikatakan layak untuk digunakan sebagai alat mengukur suhu.
Penulis mencoba untuk mengembangkan penelitian ini dengan menggunakan Single Board Computer BCM2835 dan modem agar monitoring dapat dilakukan pada jarak yang jauh.
2.8.2 Pengukuran Suhu Permukaan Lahan Untuk Prediksi Letusan Gunung Api
Heru Noviar, dkk. menjelaskan bahwa pengukuran suhu permukaan lahan gunung api perlu dilakukan untuk memprediksi letusan gunung api sehingga pihak pengelola dapat mengambil keputusan sebagai antisipasi untuk mengurangi
19
terjadinya kerugian yang diakibatkan bencana gunung api. Berikut metode yang dilakukan oleh Heru Noviar, dkk[2].
Gambar 2.4. Diagram Alir Penelitian “ Pengukuran Suhu Permukaan Lahan untuk Prediksi Letusan Gunung Api ”
Pada gambar diagram alir diatas (Gambar 2.4) terlihat bahwasanya Heru Noviar, dkk. menggunakan dan mengeksplorasi penggunaan kanal-kanal citra NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) melalui algoritma suhu permukaan lahan guna mengamati pola perubahan temperatur kawah gunung api.
Hasil yang dicapai Heru Noviar, dkk. dalam pembuatan penelitian ini adalah suhu harian permukaan lahan kawah Sangeangapi pada Bulan Mei tahun 2002 yang berasal dari data NOAA.
20
Gambar 2.5. Grafik Suhu Harian Permukaan Lahan Kawah Sangeangapi Bulan Mei Tahun 2002
Dari data hasil penelitian (Gambar 2.5) didapatkan grafik pola perubahan temperatur, hanya saja terdapat data kosong untuk beberapa hari dikarenakan rekaman data rusak atau tidak direkam serta tidak terpantau dikarenakan awan tebal. Tabel 2.2. Tabel Perbandingan Penelitian Penulis dengan Penelitian Pendahulu TABEL PERBANDINGAN Heru Noviar, Noveri Lysbetti Skripsi Penulis Wikanti Marpaung dan Asriningrum, Edy Ervianto Marani Hartuti, Yon Rijono Judul Pengukuran Data Logger Rancang Bangun Suhu Sensor Suhu Sistem Monitoring Permukaan Berbasis Gradien Temperatur Lahan untuk Mikrokontroler Pada Area Gunung Prediksi ATmega 8535 Anak Krakatau Letusan dengan PC Berbasis Single Gunung Api sebagai Board Computer Tampilan BCM2835 Alat yang NOAA ( Mikrokontroller Single Board digunakan National Atmega 8535, Computer Oceanic and Sensor Suhu BCM2835, Atmospheric DS1621 DS18B20 Administration ) Tampilan Tidak ada Ada Ada grafik pada PC
21
Jarak monitoring Program
Jauh
Dekat
Jauh
Tidak ada
Python, MySQL
Notifikasi SMS
Tidak ada
C, Visual Basic 6.0 Tidak ada
Ada
Tabel diatas (Tabel 2.2.) memperlihatkan perbedaan antara penelitian yang dilakukan penulis dengan dua penelitian sebelumnya yang berkaitan dengan penelitian penulis. Sistem menggunakan Single Board Computer BCM2835 dan sensor temperatur DS18B20. Hasil monitoring ditampilkan berupa grafik pada PC berbasis web dengan menggunakan bahasa pemrograman python dan MySQL. Kelebihan penelitian ini adalah monitoring dapat dilakukan pada jarak yang jauh, proses monitoring tidak dipengaruhi oleh kondisi awan dan terdapat notifikasi SMS (jika sensor tidak terbaca dan temperatur melebihi batas normal).
III. METODE PENELITIAN
3.1 Tahapan Penelitian
Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : 1. Merumuskan masalah. Menemukan masalah dan mengumpulkannya dalam sebuah draft rumusan masalah 2. Melakukan studi literatur. Mencari literatur-literatur yang berkaitan dengan penelitian sebagai rujukan dasar teori. 3. Merancang pengembangan sistem. Melakukan perancangan terhadap perangkat keras dan lunak sesuai dengan model modified waterfall. Adapun tahapan-tahapan dari model modified waterfall adalah: a. Analisa Kebutuhan. Melakukan analisa kebutuhan sistem monitoring gradien temperatur tanah berbasis Single Board Computer BCM2835 pada area Gunung Anak Krakatau, serta menyiapkan perangkat keras dan lunak yang dibutuhkan b. Perancangan.
Merancang
perangkat
keras
dan
lunak
sistem
monitoring gradien temperatur tanah sesuai dengan hasil dari analisa kebutuhan.
23
c. Implementasi. Mengimplementasikan perangkat keras dan lunak pada sisi pengirim dan penerima data gradien temperatur tanah berbasis Single Board Computer BCM2835. d. Pengujian. Sistem monitoring gradien temperatur tanah berbasis Single Board Computer BCM2835 diujikan pada area Gunung Anak Krakatau e. Pemeliharaan. Melakukan pemeliharaan pada sistem monitoring gradien temperatur tanah berbasis Single Board Computer BCM2835 pada Area Gunung Anak Krakatau 4. Menyimpulkan hasil penelitian dan memberikan saran terhadap penelitian yang dilakukan selanjutnya.
Adapun diagram alir dari tahapan-tahapan penelitian yang dilakukan penulis adalah sebagai berikut :
24
Gambar 3.1. Tahapan Penelitian
3.2 Studi Literatur
Melakukan studi literatur yang berkaitan dengan penelitian sebagai rujukan teori dasar, diantaranya mengenai Single Board Computer BCM2835, basis data, SMS
25
gateway, sensor temperatur DS18B20, Gammu, penelitian-penelitian sebelumnya yang berkaitan dengan penelitian ini, dan sebagainya.
3.3 Perancangan Pengembangan Sistem
Pada tahap ini dilakukan perancangan sesuai dengan metode rekayasa perangkat lunak berdasarkan model modified waterfall. Penulis memilih model ini dikarenakan sistem pada suatu tahapan dari modified waterfall dapat diperbaiki tanpa harus menyelesaikan seluruh tahapan terlebih dahulu. Berikut adalah penyajian sederhana dari model modified waterfall[10] :
Gambar 3.2 Penyajian Sederhana Model Modified Waterfall
3.3.1
Requirements Analysis / Analisa Kebutuhan
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan kebutuhan sistem yang disesuaikan dengan tujuan yang akan dicapai pada penelitan ini. Berbagai kebutuhan yang dikumpulkan berdasarkan kepada wawancara terhadap pengelola Gunung Anak
26
Krakatau tentang kebutuhan pengukuran gradien temperatur tanah dan jenis pengiriman data yang dapat digunakan di area Gunung Anak Krakatau.
Beberapa kebutuhan yang harus disediakan untuk sistem ini, diantaranya : Kebutuhan Perangkat Keras 1.
Satu unit Solarcell
2.
Satu unit Controller charge solarcell
3.
Satu unit aki
4.
Satu unit DC step down regulator
5.
Dua unit modem GSM
6.
Satu unit RTC tipe DS3231
7.
Satu unit Single Board Computer BCM2835, yaitu Raspberry Pi tipe B+
8.
Tiga unit sensor temperatur waterproof DS18B20
9.
Satu unit resistor
10. Satu unit cooler 11. Dua unit kartu SIM GSM dengan provider Indosat 12. Satu unit laptop 13. Satu unit handphone SPC dual SIM Kebutuhan Perangkat Lunak 1.
Mysql
2.
Python 2.7
3.
Gammu
4.
Image ISO RaspbianOS Jessie Lite
5.
Image ISO Windows 7
27
6.
Software XAMPP
7.
Software Notepad++
8.
Software Mozilla Firefox
3.3.2
Design / Perancangan
3.3.2.1 Perancangan Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras terdiri dari dua, yaitu: Pengirim Data Pada pengirim data terdapat Single Board BCM2835 yang terhubung dengan modem GSM pada port USB, cooler pada GPIO, RTC pada GIOP dan tiga buah sensor suhu DS18B20 ( ditanamkan pada kedalaman 30 cm, 60 cm dan 90 cm) pada GPIO. Untuk sumber listrik Single Board BCM2835 didapat dari solarcell yang terhubung dengan aki, Controller charge solarcell dan DC step down regulator
Penerima Data Pada perancangan perangkat keras penerima data, terdapat modem GSM yang dihubungkan pada port USB di laptop.
3.3.2.2 Perancangan Perangkat Lunak
Pada tahap ini dilakukan perancangan konseptual yang meliputi: 1.
Context Diagram
28
Context diagram merupakan DFD level 0 yang berguna untuk menampilkan hubungan antara entitas dan sistem informasi. Entitas yang ditampilkan pada sistem ini adalah pengelola, user, Single Board BCM2835 dan DS18B20. 2.
Data Flow Diagram DFD berfungsi untuk menampilkan aliran data pada setiap proses yang berada pada entitas. Terdapat beberapa level DFD yang digunakan pada penelitian ini, yaitu DFD level 1 dan DFD level 2.
3.
Perancangan Database Perancangan database pada penelitian ini menggunakan software MySQL.
3.3.3 Coding / Implementasi
3.3.3.1 Implementasi pada Pengirim Data
Implementasi sistem pada perangkat pengirim data terdiri dari beberapa tahapan, diantaranya: 1.
Melakukan instalasi Image Raspbian Jessie Lite Raspbian Jessie Lite merupakan sistem operasi pada Raspberry Pi dengan minimal image berdasarkan Debian “Jessie”. Dibutuhkan software Win32 Disk Manager untuk instalasi Image Raspbian Jessie Lite. Software ini berjalan pada sistem operasi Windows dan berfungsi untuk memasukkan image Raspbian Jessie Lite ke dalam micro SD Card. Setelah memasukkan image ke dalam micro SD Card, micro SD Card dipindahkan ke perangkat Single Board BCM2835. Kemudian Single Board Computer BCM2835 dihidupkan.
29
2.
Melakukan konfigurasi Single Board Computer BCM2835 Sebelum melakukan konfigurasi Single Board BCM2835, terlebih dahulu melakukan koneksi terhadap internet. Kemudian melakukan update dan upgrade paket-paket yang ada pada Single Board BCM2835. Setelah melakukan update dan upgrade, selanjutnya memasang paket yang dibutuhkan Single Board Computer BCM2835, diantaranya mysql-server python-mysqldb.
3.
Melakukan instalasi RTC DS3231 RTC diperlukan pada sistem ini untuk menyimpan waktu dan tanggal agar tidak berubah pada saat Single Board Computer BCM2835 tidak dihidupkan.
4.
Membuat tabel database
5.
Melakukan instalasi SMS Gateway Service yang digunakan penulis untuk SMS Gateway adalah Gammu. Gammu berfungsi untuk mengirimkan SMS secara otomatis saat data masuk ke database melalui modem GSM.
6.
Membuat script program pada Single Board BCM2835 Pada Single Board Computer BCM2835 akan dijalankan script untuk mengukur temperatur pada kedalaman 30 cm, 60 cm, dan 90 cm dan memasukkannya ke database setiap 30 menit. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah python dan SQL.
7.
Melakukan kalibrasi sensor temperatur DS18B20 Membandingkan hasil pengukuran suhu sensor temperatur DS18B20 dengan alat Environment Meter Krisbow KW0600291
8.
Menghitung daya yang dibutuhkan alat
30
Perhitungan dilakukan dengan cara mengukur arus pada kabel dari sumber 5 V DC ke Single Board Computer BCM2835. Kemudian arus dikalikan 5 V sehingga didapatkan daya yang dibutuhkan alat. 9.
Menghitung WP pada solarcell dan daya pada aki Perhitungan WP pada solarcell dan daya pada aki dilakukan berdasarkan daya yang dibutuhkan alat agar alat berjalan 24 jam nonstop.
10. Melakukan pengukuran dan pengiriman data di Gunung Anak Krakatau
3.3.3.2
Implementasi pada Perangkat Penerima Data
Implementasi sistem pada perangkat pengirim data terdiri dari beberapa tahapan, diantaranya: 1.
Instalasi Windows 7 pada laptop Image Windows 7 dimasukkan terlebih dahulu ke Flashdisk dengen menggunakan software Windows 7 USB/DVD Download tool. Setelah itu dipasang di laptop yang akan digunakan sebagai penampil grafik data berbasis web.
2.
Memasang Software Xampp Xampp berfungsi sebagai aplikasi yang digunakan untuk mengembangkan web berbasis MySQL dan PHP.
3.
Membuat tabel database
4.
Memasang Software Notepad++ Aplikasi ini berfungsi sebagai editor pemrograman, diantaranya HTML, PHP dan JavaScript.
5.
Membuat script program
31
Script yang dihasilkan berfungsi untuk mem-parsing data yang diterima kemudian
menampilkannya
dalam
bentuk
grafik
di
web.
Bahasa
pemrograman yang digunakan SQL, PHP dan javascript. 6.
Melakukan instalasi SMS Gateway Service yang digunakan penulis untuk SMS Gateway adalah Gammu. Service ini berfungsi untuk menerima data berupa SMS melalui modem GSM.
3.3.4 Testing / Pengujian
Tahap pengujian dilakukan setelah tahap implementasi berhasil dilakukan. Pengujian dilakukan pada sistem monitoring gradien temperatur tanah area Gunung Anak Krakatau berbasis Single Board BCM2835.
Pengujian fungsional akan dilakukan sesuai dengan kebutuhan yang dilakukan oleh penulis dan pihak lain sebagai user dan admin. Adapun list pengujian yang akan dilakukan adalah :
No
Kondisi yang Diuji
Tabel 3.1. Lembar Pengujian Lembar Pengujian Langkah Spesifikasi Hasil yang Pengujian Masukan Diharapkan
User Sasaran Pegujian : Halaman Web 1 Halaman Mengakses http://localho 1. Menampilkan Utama User Halaman st/krakatau/us Grafik Utama User er.html Temperatur secara Realtime 2. Menampilkan Grafik Gradien Temperatur secara Realtime
Sukses/ Gagal (√/x)
32
Pengelola Sasaran Pegujian : Halaman Web 1 Halaman Mengakses http://localho Pengelola Halaman st/krakatau/p Pengelola engelola.html
1. Menampilkan Grafik Temperatur 2. Menampilkan Grafik Gradien Temperatur 3. Menampilkan Grafik Performance Sasaran Pengujian : Notifikasi Sms Sensor Tidak Terbaca 1 Pengiriman Pengiriman Nomor Pengelola Menerima Notifikasi SMS secara Ponsel SMS Saat Sensor Via SMS Otomatis Pengelola Tidak Terbaca saat Sensor Tidak Terbaca Sasaran Pengujian : Notifikasi SMS Temperatur Maksimal 1 Pengiriman Pengiriman Nomor Pengelola Menerima Notifikasi SMS secara Ponsel SMS saat Via SMS Otomatis Pengelola Temperatur Melebihi saat Batas Maksimal Temperatur Melebihi Batas Maksimal Sasaran Pengujian : Pengubahan Nilai Maksimal Temperatur 1 Perubahan Mengakses 1. Database Notifikasi SMS Nilai Laptop receiver Temperatur Sesuai Maksimal Dengan yang 2. Masukan Temperatur Dimasukkan Nilai Sasaran Pengujian : Pengubahan Interval Pengukuran dan Pengiriman Data 1. Pengubahan Mengakses 1. grafik.py Pengukuran Gradien Interval Single Temperatur 2. Masukan Waktu Board Dilakukan Sesuai Interval Computer Dengan yang BCM2835 Dimasukkan
3.3.5 Maintenance / Pemeliharaan
Tahapan ini adalah tahapan terakhir yang dilakukan pada model modified waterfall. Jenis pemeliharaan yang dilakukan penulis adalah corrective
33
maintenance, yaitu pemeliharaan dilakukan ketika didapatkan kesalahankesalahan setelah sistem sudah bekerja
3.4 Kesimpulan dan Saran
Pembahasan dan hasil penelitian yang dilakukan penulis dirangkum dalam kesimpulan dan rekomendasi yang diusulkan penulis untuk pengembangan dari penelitian ini dituliskan dalam saran
3.5 Waktu dan Tempat Penelitian
Adapun waktu dan tempat penelitian yang dilakukan penulis adalah sebagai berikut : 1. Waktu
: 1 Juli 2016 – 22 September 2016
Tempat : Laboratorium Teknik Komputer, Laboratorium Terpadu Teknik Elektro, Universitas Lampung 2. Waktu
: 23 September – 2 Oktober 2016
Tempat : Kawasan Konservasi Gunung Anak Krakatau, Lampung Selatan
3.6 Jadwal Penelitian Tabel 3.2. Tabel Jadwal Penelitian Kegiatan Studi Literatur Perancangan Perangkat Keras
Juli
Agustus
September
Oktober
November
Desember
Januari
34
Perancangan Sistem Instalasi Sistem Seminar Usul Pengujian Sistem Hasil dan Pembahasan Seminar Hasil Perbaikan Komprehensif
BAB V KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil yang telah dicapai dalam tugas akhir ini, terdapat beberapa kesimpulan : 1. Perancangan sistem dibagi menjadi dua bagian, yaitu : perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak menggunakan penerapan rekayasa perangkat lunak dengan model modified waterfall 2. Kinerja sistem kurang maksimal saat diimplementasikan di Gunung Anak Krakatau dikarenakan Modem Wavecom M1306B tidak dapat memanfaatkan kondisi sinyal di Gunung Anak Krakatau 3. Sistem mampu menjalankan fungsinya dengan estimasi data yang masuk ke database selama satu tahun pada Single Board Computer BCM2835 (pengirim data) adalah 8,05664 MB dan pada laptop (penerima data) adalah 8,30957 MB. 4. Temperatur di dekat pos dan seismograf di Gunung Anak Krakatau pada kedalaman 30, 60 dan 90 cm berkisar antara 25-32 0C sehingga temperatur dapat digolongkan rendah (dikarenakan <90 0C), serta temperatur pada kedalaman terdalam memiliki temperatur terbesar dan pengukuran temperatur pada kedalaman terdangkal memiliki temperatur terkecil.
86
5.2. Saran
Berdasarkan dari pengalaman penulis dalam tugas akhir ini terdapat beberapa saran, diantaranya : 1. Menggunakan antena penangkap sinyal GSM di Gunung Anak Krakatau atau antena point to point antara penerima dan pengirim data agar pengiriman data dapat bekerja dengan baik 2. Penambahan sensor CO dan H2S dilakukan agar informasi yang didapat tentang perkembangan Gunung Anak Krakatau semakin banyak sehingga lebih akurat dalam memprediksi letusan gunung 3. Memperdalam kedalaman pengambilan data temperatur agar data tidak terpengaruh oleh kondisi permukaan tanah
DAFTAR PUSTAKA
[1]
I. S. Sutawidjaja, “Pertumbuhan gunung api anak krakatau setelah letusan katastrofis 1883,” Jurnal Geologi Indonesia, vol.1,pp.143-153,September 2006
[2]
H. Noviar, W. Asriningrum, M. Hartuti, and Y. Rijono, “Pengukuran suhu permukaan lahan untuk prediksi letusan gunung api,” Jumac, vol.3,pp.2635, Juni 2006
[3]
Anonim. (2016). Kamus Besar Bahasa Indonesia[Online]. Available: http://kbbi.web.id.
[4]
A. Kurniawan, “Monitoring besaran listrik dari jarak jauh pada jaringan listrik 3 fasa berbasis single board computer BCM2835,” Skripsi, Universitas Lampung, 2015, pp.17-18
[5]
N. Akhyar, “Rancang bangun alat penstabil suhu minyak kelapa sawit berbasis mikrokontroller atmega 8,” Skripsi, Universitas Sumatera Utara, 2014
[6]
Meyliana, “Pengaruh keyakinan diri terhadap transaksi online, kepercayaan konsumen, dan pengurangan ketidakpastian pada implementasi ecommerce,” Skripsi, Universitas Binus, 2012, p.10
[7]
H. Kristanto, “Konsep database management system,” in Konsep & perancangan database, 2nd ed., Yogyakarta: Andi, 1994, pp.8-9
[8]
B. Nugroho, “Mengenal bahasa sql,” in Panduan lengkap menguasai perintah sql, Jakarta: mediakita, 2008, pp. 5-6
[9]
J. Simarmata, “Pengantar rekayasa perangkat lunak,” in Rekayasa perangkat lunak, Ed. I, Yogyakarta: Andi, 2010, p.10
[10] J. Xiong, “The popular lifecycle/process models with existing software engineering paradigm,” in New software engineering paradigm based on complexity science, New York: Springer, 2011, p.33 [11] I. Sommerville, “Introduction to software engineering,” in Software engineering, Boston: Pearson, 9th ed., 2011, p.30
[12] A. A. Puntambekar, “Data modelling”, in Software engineering, Pune: Technical Publications, 3rd ed., 2009, p.38 [13] A. M. Langer, “Process-based tools” in Analysis and Design of Information Systems, New York: Springer, 3rd ed., 2008, p.53 [14] A. Asri, 2014. “Aplikasi pengolahan jadwal meeting berbasis sms gateway,” Skripsi, Universitas Widyatama Bandung, 2014, pp. II-1 – II-4 [15] N. L. Marpaung, and E. Ervianto ,“Data logger sensor suhu berbasis mikrokontroler atmega 8535 dengan pc sebagai tampilan,” Jurnal Ilmiah Elite Elektro, vol. 3, pp.37-42, Maret 2012 [16] Anonim. (2016). DS18B20 programmable resolution 1-wire digital thermometer[Online]. Available: http://cdn.sparkfun.com/datasheets/ Sensors/Temp/DS18B20.pdf [17] Anonim. (2016). DS3231 extremely accurate I2C-integrated RTC/TCXO/crystal[Online]. Available: https://web.wpi.edu/Pubs/E-project/ Available/E-project-010908-124414/unrestricted/DS3231-DS3231S.pdf [18] L. J. P. Muffler ,“Geothermal Resource Assessment,” U.S. Geological Survey, 1978, pp.3-8 [19] A. B. Putranto, B. Imbang, and B. Nurdiyanto ,“Aplikasi sensor SHT11 pada pengukuran suhu tanah,” Jurnal Meteorologi dan Geofisika, vol.10, pp. 66-72, 2009 [20] Tomy , “Mendapatkan ukuran dari seluruh database pada MySQL” in Tip dan trik profesional MySQL 5, Jakarta: Elex media komputindo, Maret 2008, p.83
