Puslitbang tekMIRA Litbang Tek. Penambangan & Ekps. Air Tanah Jl. Jend. Sudirman No. 623 Bandung
Telp : 022-6030483 Fax : 022-6030483 E-mail :
[email protected]
REKAYASA ALAT "BOREHOLE WALL IMAGING SISTEM" UNTUK MENENTUKAN KONDISI STRUKTUR BATUAN PADA TAMBANG BAWAH TANAH
Oleh : Zulkifli Pulungan Zulfahmi Maryanto Adji Subarja Ratnaningsih Sidiq Suwondo Tumpak Pasaribu Harun Hindayana A.A Isharyadi Widodo
PUSLITBANG TEKNOLOGI MINERAL DAN BATUBARA BADAN LITBANG ENERGI DAN SUMBERDAYA MINERAL 2009
PUSLITBANG TEKNOLOGI MINERAL DAN BATUBARA KELOMPOK PROGRAM PENERAPAN TEKANOLOGI PENAMBANGAN MINERAL DAN BATUBARA Jl. Jend. Sudirman No. 623 Bandung 40211 Telpon : (022) 6030483 – 5 Faksimili : (022) 6003373 e-mail :
[email protected] http://www.tekmira.esdm.go.id
ii
Sari
Peralatan logging yang dibutuhkan untuk penelitian kondisi bawah permukaan pada tambang bawah tanah harganya masih sangat mahal dan buatan negara lain. Selian itu perlatan tersebut masih sedikit dipasaran, dikarenakan pangsa pasar yang terbatas dan penggunannya spesifik. Selain itu trend penambangan yang mengarah ke tambang bawah tanah memerlukan kegiatan-kegiatan inovatif untuk menjawab tantangan ke depan. Dilatarbelakangi hal tersebut Kegiatan ini mencoba membuat seperangkat sistem borehole imaging system, yaitu alat untuk merekam visualisai kondisi lubang bor untuk keperluan penentuan struktur bawah tanah. Hasil yang dicapai yaitu telah dibuatnya sistem borehole imaging system yang berupa seperangkat alat logging, yaitu probe borehole image, winch, datalogger dan software operasi logging. Selain itu tim juga berhasil membuat probe deviasi dan softwarenya untuk keperluan pemeriksaan kemiringan lubang bor. Data yang didapat dari pengujian dilapangan menunjukkan pada logging dengan probe deviasi dapat bekerja cukup baik, dimana data yang didapatkan menunjukkan kemiringan lubang masih relatif lurus terhadap permukaan (di bawah tiga derajat kemiringan vertikal). Sedangkan untuk probe borehole image, selama pengujian dilapangan probe dan software borehole wall image masih memerlukan perbaikan dan pengembangan lebih lanjut, guna mendapatkan gambar yang jelas dan fokus serta software pengolah gambar untuk keperluan penentuan struktur batuan.
iii
KATA PENGANTAR
Tulisan ini merupakan laporan kegiatan penelitian rekayasa borehole wall Image system untuk menentukan struktur batuan pada tambang bawah tanah. Laporan ini antara lain berisikan ulasan literatur konsep penelitian, rancangan dan pembuatan sistem, ujicoba kinerja sistem pada lokasi penelitian, serta analisa data yang diperoleh. Kegiatan penelitian ini berupa perekayasaan alat borehole wall imaging sistem, yang cocok untuk aplikasi geomekanika atau geoteknik untuk mengetahui kondisi struktur batuan pada tambang bawah tanah. Hal ini sejalan dengan misi Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (DESDM) yang berkaitan dengan kesinambungan penyediaan energi nasional dan bahan baku untuk keperluan sektor industri serta sektor pengguna lainnya, dan juga misi litbang kelompok Penerapan Teknologi Penambangan dan mineral dan batubara untuk menghasilkan model-model, metode, prasarana baru, rekayasa peralatan dalam bidang teknologi penambangan. Untuk itu diperlukan kegiatan-kegiatan inovatif untuk mendukung misi DESDM yang diantaranya berupa rekayasa peralatan dan teknologi penambangan. Diharapkan tulisan ini dapat dijadikan alternatif pemecahan permasalahan dalam bidang eksplorasi dan perencanaan tambang bawah tanah dan sebagai perangsang untuk melakukan perekeyasaan peralatan atau sistem lain yang saat ini sedang dibutuhkan dunia tambang. Terimakasih kami ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu dalam terlaksananya kegiatan ini.
Bandung, November 2009
DR. Bukin Daulay, M.Sc NIP.100002751
iv
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR
.......................................................................... .................
iii
DAFTAR ISI
........................................................................................
iv
DAFTAR TABEL DAN GAMBAR
............................................................... ...........................
vi
DAFTAR LAMPIRAN
.......................................................................... .................
vii
BAB : 1.
2.
3.
PENDAHULUAN........................... .........................................................................
1-1
1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5.
Latar Belakang Masalah ............................................................................... Maksud dan Tujuan Kegiatan ....................................................................... Batasan Penelitian ...................................................................................... Sasaran ..................................................................................................... Lokasi Kegiatan dan Ujicoba ........................................................................
1-1 1-3 1-3 1-4 1-4
TINJAUAN PUSTAKA .........................................................................................
2-1
2.1. Konsep Penelitian ........................................................................................ 2.1.1. Pengertian Borehole Image ............................................................... 2.1.2. Penentuan Arah dan Kemiringan ........................................................ 2.1.3. Komponen Utama ......................................................................... 2.2. Konsep Verticality ...................................................................................... 2.3. Konsep Sistem Pengolahan Citra .................................................................. 2.4. Konsep Rancangan Alat .............................................................................
2-1 2-2 2-3 2-3 2-8 2-9 2-13
PRA-RANCANGAN ALAT
................................................................................
3-1
Pra-rancangan Data Logger ........................................................................ Pra-rancangan Probe Deviasi ...................................................................... Pra-rancangan Probe Borehole Image ......................................................... Pra-rancangan Winch .................................................................................
3-1 3-5 3-7 3-9
RANCANGAN ALAT ........................................................................................... 4.1. Pembuatan Data logger .......................................................... ........................ 4.2. Pembuatan Probe Deviasi........................................................ ........................ 4.3. Pembuatan Probe Borehole Image ......................................... ......................... 4.4. Pembuatan Winch Dan Modifikasi............................................ ........................ 4.5. Pembuatan Software Logging .......................................................................
4-1 4-1 4-4 4-7 4-11 4-13
5. UJICOBA DAN PEMBAHASAN................................................................................
5-1
5.1. Ujicoba Alat ...................................................................................................
5-1
3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 4.
v
5.2. Pembahasan ...................................................................................................
5-7
6. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... ........................... 6.1. Kesimpulan .................................................................................................. 6.2. Saran ...........................................................................................................
6-1 6-1 6-2
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
vi
DAFTAR GAMBAR Gambar
Halaman
1.1.
Peta Lokasi Kegiatan Lapangan .................................................................................
2-2
2.1.
Bagan Alir Penelitian Borehole Wall Imaging System ...................................................
2-2
2.2.
Reflektor dengan Gambar 3600 .................................................................................
2-3
2.3.
Kamera Digital ........................................................................................................
2-4
2.4.
Kompas Digital .......................................................................................................
2-5
2.5.
Three Axis Acceleromete ..........................................................................................
2-5
2.6.
Rotary Encoder ......................................................................................................
2-6
2.7.
Winch Logger ........................................................................................................
2-7
2.8.
Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 ........................................................................
2-7
2.9.
Konsep Penentuan Arah dan Kemiringan Lubang Bor ................................................
2-8
2.10.
Citra biner dan representasinya dalam data digital ......................................................
2-10
2.11.
Citra Skala Keabuan 4 Bit Dan Representasinya Dalam Data Digital .............................
2-11
2.12.
Citra Warna True Color Dan Representasinya Dalam Data Digital .............................
2-12
2.13.
Citra Warna Berindeks 4 Bit ....................................................................................
2-13
2.14.
(a) Sistem Koordinat Pada Kasus Katadioptrik (b) Bidang Sensor Dalam Koordinat Matrik (c) Bidang Citra Kamera Yang Ditunjukkan Dengan Koordinat piksel ..................
2-15
3.1.
Skema Mikrokontroller Pada Data Logging System ....................................................
3-4
3.2.
Konfigurasi pin ATMega8 ........................................................................................
3-4
3.3.
Logika Reset ..........................................................................................................
3-5
3.4.
Cara Kerja Accelerometer ......................................................................................
3-6
3.5.
Hubungan Sensor Dengan Gravitasi
.......................................................................
3-6
3.6.
Modul Kompas CMPS-03 .......................................................................................
3-7
3.7.
Camera CMU Cam 3+ .........................................................................................
3-8
3.8.
Spesifikasi Kabel Winch ...........................................................................................
3-9
4.1.
Kotak Data Logger .................................................................................................
4-1
4.2.
Konektor Pada Data Logger Bagian Belakang Dan Bagian Depan ..............................
4-2
4.3.
Rangkaian mikrokontroler ATMEGA16 ...................................................................
4-3
4.4.
Rangkaian Rangkaian RS-232 ...................................................................................
4-3
4.5.
Rangkaian Rangkaian RS-485 ...................................................................................
4-4
4.6.
Probe Deviasi Dan Dimensinya ...............................................................................
4-5
vii
4.7.
Komponen Elektronik Dalam Probe Deviasi .............................................................
4-6
4.8.
Diagram Balok Probe Deviasi ..................................................................................
4-6
4.9.
Probe Borehole Image Dan Dimensinya ..................................................................
4-8
4.10.
Rangkaian Elektronik dalam Probe Borehole Video ...................................................
4-8
4.11.
Diagram Balok Probe Borehole Video ....................................................................
4-8
4.12.
Tabung Acrylic, Nylon, Corong Kamera Dan Reflektor .............................................
4-9
4.13.
Proses Pembuatan Cermin Reflektor ........................................................................
4-10
4.14.
Winch Untuk Logging Deviasi Dan Borehole Video ..................................................
4-12
4.15.
Komponen Cablehead ...........................................................................................
4-12
4.16.
Modifikasi Winch Pada Bagian Rotary Encoder Dan Connector ..................................
4-13
4.17.
Tampilan Software Pertama Logging Deviasi ............................................................
4-14
4.18.
Tampilan Software Kedua Logging Deviasi ...............................................................
4-15
4.19.
Tampilan Software Borehole Image .........................................................................
4-16
4.20.
Proses Kalibrasi meteran Sebelum Ujicoba ...............................................................
4-17
5.1.
Tahapan Operasi Logging
......................................................................................
5-3
5.2.
Ujicoba Logging Deviasi Di Sumatera Selatan ............................................................
5-4
5.3.
Ujicoba logging deviasi di Kalimantan Selatan ............................................................
5-4
5.4.
Perubahan Software Logging deviasi ........................................................................
5-5
5.5.
Gambar logging boreholevideo di Sumatera Selatan ..................................................
5-6
5.6.
Gambar logging boreholevideo di Kalimantan Selatan ................................................
5-6
viii
DAFTAR TABEL TABEL. 4.1.
Halaman Konfigurasi sambungan kabel pada socket 19 pin .......................................................
2-2
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN
Halaman
A. Skema Sensor Probe ....................................................................................................
A-1
B.
Foto-Foto Kegiatan Lapangan .......................................................................................
B-1
C. Data Logging Deviasi dan Borehole Image ....................................................................
C-1
ix
BAB I PENDAHULUAN
1.
PENDAHULUAN
1.1
Latar belakang
Peralatan yang dibutuhkan untuk penelitian kondisi bawah permukaan pada tambang bawah tanah masih perlu ditingkatkan. Beberapa peralatan tersebut terpaksa harus dibeli dengan biaya yang sangat mahal, karena harus di impor dari negara lain. Mahalnya peralatan-peralatan tersebut, disamping harus diimpor dari luar, juga disebabkan oleh kelangkaan peralatan tersebut di pasaran, karena pangsa pasar yang terbatas untuk kalangan tertentu akibat penggunaan yang spesifik. Bertitik tolak dari permasalahan tersebut, upaya optimal yang dapat dilakukan adalah melakukan rekayasa terhadap alat yang dibutuhkan tersebut, dengan memanfaatkan komponen-komponen lokal (local content), sehingga pada gilirannya biaya yang dibutuhkan untuk pengujian dan perawatan peralatan tersebut dapat lebih murah dan aplikasinya
dapat disesuaikan dengan
kebutuhan. Salah satu alat yang dibutuhkan untuk penelitian kondisi bawah tanah, yaitu alat yang dapat mengetahui kondisi struktur batuan secara langsung, yaitu dengan mengidentifikasi kondisi rekahan, joint, fracture atau kondisi bidang lemah lainnya yang digunakan sebagai dasar dalam melakukan tindakan pengamanan terhadap bukaan pada tambang bawah tanah. Alat yang telah direkayasa yaitu borehole wall imaging sistem, yaitu suatu alat yang dapat merekam visualisasi kondisi lobang bor pada saat proses pengeboran geoteknik di tambang bawah tanah. Alat ini digunakan untuk mendapatkan informasi kedudukan batuan di bawah permukaan melalui media lobang bor yang merupakan bagian dari ilmu petrofisik, yaitu suatu ilmu yang mempelajari karakteristik fisik suatu batuan, sehingga dapat lebih mengenal kondisi batuan yang diamati tersebut. Pada industri minyak dan gas bumi, sifat fisik batuanpun sangat penting dipelajari utuk mengetahui karakter reservoar (batuan tempat menyimpan hidrokarbon) sebagai batuan yang layak untuk dilakukan pengeboran ataupun perforasi (produksi) lebih lanjut. 1.1.1. Kaitan dengan Kebijakan Departemen ESDM
1-1
Untuk mendukung misi Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (DESDM) yang berkaitan dengan kesinambungan penyediaan energi nasional dan bahan baku untuk keperluan sektor industri serta sektor pengguna lainnya, puslitbang tekMIRA perlu dilengkapi dengan sarana peralatan penelitian dan sumber daya manusia yang mampu memberikan kontribusi terbaik dalam setiap aktifitas litbangnya. Untuk itu diperlukan kegiatan-kegiatan inovatif untuk mendukung misi DESDM yang diantaranya berupa rekayasa peralatan dan teknologi penambangan. 1.1.2. Kaitan dengan Visi dan Misi Balitbang/tekMIRA Kegiatan ini sejalan dengan Misi Tekmira sebagai salah satu institusi penelitian dibawah Departemen ESDM, yaitu berkewajiban untuk melakukan penelitian dan pengembangan berupa hasil studi, kajian analisis serta rekayasa peralatan dan juga peningkatan profesionalisme dan kemampuan sumberdaya manusia bagi para fungsionalnya dalam berinovasi. Dimana keluarannya diharapkan dapat membantu memberikan solusi pemecahan permasalahan yang dihadapi di dunia pertambangan. 1.1.3. Kaitan dengan Visi, Misi Sasaran Kelompok Program Kegiatan ini mendukung visi kelompok Penerapan Penambangan yaitu menjadi lembaga terdepan dalam mendorong penerapan teknologi penambangan berwawasan konservasi dan lingkungan serta lembaga sertifikasi sistem manajemen lingkungan pertambangan dan misinya untuk Menghasilkan model-model, metode, prasarana baru dalam bidang teknologi penambangan, geoteknologi penambangan & lingkungan pertambangan. Diharapkan dengan semakin optimalnya kegiatan inovatif dengan perekayasan terhadap peralatan yang dibutuhkan untuk penelitian dan kemampuan SDM yang tinggi dilingkungan Puslitbang tekMIRA khususnya di kelompok Litbang Penerapan Teknologi Penambangan Mineral dan Batubara, akan menumbuhkan percaya diri dan semakin memperluas pasar tekMIRA dalam hal pemecahan terhadap suatu permasalahan yang berkaitan dengan penggunaan peralatan/instrumentasi untuk kegiatan litbang di industri pertambangan. Sehingga pada akhirnya akan memberikan kepercayaan bagi stakeholder atau pengguna litbang untuk memanfaatkan jasa litbang yang pada gilirannya akan meningkatkan PNBP bagi Puslitbang tekMIRA. 1.2.
Ruang Lingkup
1-2
Pada penelitian ini, kegiatan dibatasi hanya pada proses perekayasaan peralatan dan ujicoba, yang mencakup pengujian perangkat pendukung seperti sensor kemiringan (verticality), kompas, encoder dan camera. Sementara itu perangkat lunak yang dibuat masih dalam tahapan penyempurnaan atau perbaikan. Perangkat lunak yang dibuat yaitu untuk menangkap sinyal dari sensor kemiringan lobang bor dan kedudukan probe terhadap posisi dinding lobang bor. Sementara itu perangkat lunak untuk image processing system masih perlu dilakukan penyempurnaan. Adapun ruang lingkup penelitian yang telah dilakukan secara umum meliputi kegiatan-kegiatan sebagai berikut : 1.
Pembuatan Kerangka Acuan
2.
Studi Literatur
3.
Identifikasi Komponen Alat
4.
Persiapan Administrasi dan Peralatan
5.
Perangkaian Alat
6.
Ujicoba Peralatan/instrumentasi
7.
Evaluasi Hasil Percobaan
8.
Pelaporan dan Tulisan Ilmiah
1.3. Maksud dan Tujuan Maksud dari kegiatan ini adalah melakukan kegiatan perekayasaan alat borehole wall imaging sistem, yang cocok untuk aplikasi geomekanika atau geoteknik untuk mengetahui kondisi struktur batuan pada tambang bawah tanah. Tujuannya yaitu untuk memperoleh suatu alat yang dapat digunakan untuk uji petrofisik, khususnya data tentang kondisi struktur bawah permukaan pada tambang bawah tanah, sehingga data tersebut dapat digunakan untuk desain kondisi bukaan tambang bawah tanah. Dari kegiatan rekayasa ini akan dihasilkan seperangkat peralatan dan sistem untuk mengetahui kondisi struktur batuan melalui lubang bor geoteknik yang data hasil ujicoba sangat berguna untuk perencanaan tambang. 1.4.
Sasaran
1-3
Dari kegiatan rekayasa ini akan dihasilkan seperangkat peralatan dan sistem untuk mengetahui kondisi struktur batuan melalui lubang bor geoteknik yang data hasil ujicoba sangat berguna untuk perencanaan tambang. 1.5.
Lokasi Kegiatan
Lokasi kegiatan untuk penelitian ini berada di Bandung, untuk perekayasaan alatnya dan pengujian alat dilakukan pada beberapa jenis lobang bor yang berbeda, yaitu pada lobang bor yang jenuh air dan relative kotor, pada lobang bor eksplorasi di Sumatera Selatan dan Kalimantan Selatan (Gambar 1).
1-4
Lokasi Penelitian
Lokasi Penelitian Gambar 1.1. Peta Lokasi Kegiatan Lapangan
1-5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Konsep Penelitian
Teknologi citra bawah permukaan yang merepresentasikan kondisi lapisan pada dinding lobang bor (borehole wall imaging) sangat dibutuhkan terutama dalam analisis geoteknik suatu lapisan batuan. Beberapa teknologi yang digunakan baik yang menggunakan pencitraan visual melalui kamera maupun dengan pencitraan sonografi melalui teknologi ultrasonic memerlukan pengolahan data yang cukup rumit. Proses pengolahan citra dinding lobang bor memerlukan gabungan dari berbagai cabang ilmu antara lain fisika (optik atau gelombang suara), elektronika, matematika maupun fotografi. Pada penelitian kali ini, hanya dibatasi pada proses pengolahan data optik menggunakan kamera. Namun demikian beberapa teknologi pendukung yang menunjang akurasi kedudukan lapisan batuan sangat diperlukan dalam penelitian ini. Pengenalan pola optik (optical pattern recognition) yang dikirimkan oleh kamera akan dapat diterjemahkan menjadi deskripsi atau suatu informasi yang merepresentasikan citra (image) tadi. Sebagai contoh bila kamera melalui lensa reflektornya menangkap kondisi lobang bor, maka dapat diambil kondisi fisik dinding tersebut, misalnya bentuk crack, joint atau rekahan serta arah bidang lemah. Teknologi citra optik (optical image) sampai saat ini masih banyak digunakan dalam penyelidikan geoteknik, terutama untuk melihat kondisi bidang lemah suatu lapisan batuan. Beberapa produk dari luar seperti yang dikeluarkan oleh Raax (www.raax.co.jp) atau beberapa produk lain masih dirasakan cukup mahal dan sulit ditemukan di pasaran Indonesia. Oleh karena itu perlu dilakukan perekayasaan alat yang dapat menggambarkan kondisi dinding lobang bor melalui citra optik. Dengan mengkombinasikan proses pengambilan citra melalui kamera digital dengan mikrokontroler yang ditanam didalam suatu probe, maka akan dikirim informasi berupa data citra melalui winch logger ke permukaan untuk diolah menjadi informasi yang dapat memvisualisasikan kondisi lapisan batuan yang sedang diselidiki. Secara teknis tahapan penelitian dapat dilihat pada flowchart seperti pada Gambar 2.1. berikut.
2-1
Studi Pustaka/Cybernet
Kajian teoritis tentang cara kerja alat Spesifikasi teknis dan Kemampuan alat
Identifikasi Komponen Peralatan
Perangkaian Alat PERBAIKAN ALAT/PERUBAHAN SISTEM
Ujicoba Alat
EVALUASI HASIL UJICOBA
Tidak SESUAI STANDARD
PENERAPAN DAN ANALISA HASIL PERCOBAAN
PELAPORAN
Gambar 2.1. Bagan Alir Penelitian Borehole Wall Imaging System 2.1.1.
Pengertian Borehole Wall Imaging System
Dalam perencanaan tambang bawah tanah atau penambangan pada umumnya, dibutuhkan suatu analisa kondisi struktur batuan yang sangat rinci, hal ini disebabkan karena banyaknya kasus keruntuhan lereng atau atap batuan pada tambang bawah tanah akibat kesalahan perhitungan perkuatan batuan. Salah satu cara untuk mendapatkan data yang akurat adalah dengan menggunakan sistim Borehole wall imaging system, yaitu dengan melakukan analisis kondisi struktur batuan secara langsung dengan ccd camera yang kemudian diolah dengan mempergunakan tehnik Image Processing. Borehole wall imaging system adalah suatu gabungan perangkat yang berbentuk tabung (probe) yang didalamnya dilengkapi dengan ccd camera dan perangkat control yang berfungsi mengatur
2-2
proses pengambilan gambar dan pencahayaan. Hasil gambar diubah dalam bentuk digital image. Tabung tersebut dimasukan ke dalam lobang bor dengan diameter sekitar 60 cm dengan kedalam sekitar 100 sampai 200 meter. Dari hasil rekaman tersebut dapat dianalisa secara langsung letak perubahan dan jenis lapisan batuan, sudut kemiringannya dan keretakan yang terjadi pada lapisan batuan itu sendiri Proses pengolahan citra digital (digital image) yang diperoleh dalam bentuk signal RGB,dirubah dalam bentuk HCL model ( Hue, Chroma, Lightness Model ). Yang kemudian dicari harga thresholdingnya untuk dirubah ke dalam 2 binary image.
2.1.2. Penentuan Arah dan Kemiringan Untuk mengetahui arah dan posisi citra di dalam lobang bor, diperoleh dengan menanamkan suatu kompas digital yang dapat secara langsung menginformasikan pada titik mana suatu gambar diambil. Selain itu kemiringan lobang bor juga harus diketahui,dengan menambahkan sensor 3-axis accelerometer sehingga akurasi posisi bidang lemah (joint, crack atau patahan) dapat ditentukan dengan pasti. 2.1.3. Komponen Utama Beberapa komponen utama yang dibutuhkan untuk membangun sistem ini adalah sebagai berikut : a. Reflektor Fungsi reflektor adalah sebagai cermin yang menangkap gambar dinding lobang bor untuk semua arah (360o). Reflektor ini terbuat dari kaca cembung yang diberi lapisan perak yang berfungsi sebagai cermin. Pantulan dari cermin ini akan ditangkap oleh kamera (Gambar 2.2).
2-3
Gambar 2.2 Reflektor dengan gambar 3600 b. Kamera Fungsi kamera (gambar 2.3) yaitu untuk menangkap gambar yang dipantulkan oleh reflektor dan disimpan ke dalam suatu memori yang kemudian diolah menjadi data dijital dan dikirim ke permukaan untuk diolah.
Gambar 2.3. Kamera Digital c. Kompas Kompas (Gambar 2.4) adalah alat untuk mengetahui arah utara magnetis. Selain itu pada kompas juga terdapat sudut-sudut dari 0o sampai 360o (satu putaran penuh), yang menunjukkan arah-arah mata angin. Pada sistem ini kompas digunakan untuk menentukan posisi citra pada suatu titik di dalam lobang bor.
2-4
Gambar 2.4. Kompas Digital d. Inclinometer Alat yang digunakan untuk mengukur sudut dari kelerengan atau kemiringan suatu bidang adalah inclinometer yang bekerja dengan prinsip percepatan (acceleration), sehingga sensor yang digunakan lebih dikenal dengan nama accelerometer. Inclinometer dikenal juga dengan istilah tilt meter (meteran sudut), tilt indicator, slope meter, slope gauge, gradient meter dan beberapa istilah lain yang menyebutkan alat yang sama. Sensor accelerometer (Gambar 2.5) umumnya menggunakan supplai tegangan DC dan output juga berupa tegangan DC dengan tingkat sensitivitas yang tinggi ( > 200 mv/g). Accelerometer ini dapat mengukur secara konstan akselerasi atau statik akselerasi. Dengan sumbu sensor yang searah dengan gravitasi, maka didapat tegangan output yang proportional terhadap 1 g (9.807 m/det2), sehingga kemiringan lobang bor dapat diukur secara tepat.
Gambar 2.5. Three Axis Accelerometer e. Digital Encoder
2-5
Digital encoder (Gambar 2.6) digunakan untuk mengetahui seberapa dalam tabung (probe) yang berisi kamera masuk ke dalam lobang bor. Alat ini dipasang pada gulungan wireline cable yang secara kontinyu dapat menginformasikan sinyal pulsa kepada datalogger dan dicatat menjadi informasi kedalaman penetrasi probe.
Gambar 2.6. Rotary Encoder f. Winch Logger Winch logger (Gambar 2.7) adalah Alat logging dipermukaan berupa motor penggerak yang menggerakkan Drum gulungan kawat baja yang menyelimuti empat alur kabel inti (4-core) yang berfungsi untuk mengirim informasi bawah permukaan ke datalogger yang kemudian diolah menjadi data yang bermanfaat untuk proses borehole wall imaging system.
Gambar 2.7 Winch Logger g. Mikrokontroller dan Datalogger
2-6
Datalogger yang dibuat untuk menampung sinyal dan mengirimkannya ke perangkat lunak untuk diolah merupakan kumpulan dari sistem yang berbasis mikrokontroller. Rangkaian untuk mikrokontroller ini terdiri dari mikrokontroller AT89S51 (Gambar 2.8), kristal 12 MHz, beberapa resistor, beberapa kapasitor baik kapasitor polar maupun non polar serta beberapa komponen tambahan lainnya. Sebelumnya rangkaian mikrokontroller juga dipasang pada tabung (probe) yang dimasukkan ke dalam lobang bor. Rangkaian ini berfungsi sebagai pembaca sensor dan penguat sinyal serta pengolah informasi data dari sensor yang selanjutnya dikirimkan ke datalogger untuk diolah oleh perangkat lunak pada komputer.
Gambar 2.8. Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 h. Perangkat Lunak Perangkat lunak digunakan untuk memproses dan mimvisualisasikan hasil pengambilan data dari lobang bor. Ada dua sistem yang dibuat dalam kegiatan penelitian ini, yaitu
2-7
perangkat lunak yang digunakan untuk menghitung besarnya sudut kemiringan lobang bor danperangkat lunak yang dibunakan untuk memproses data citra dinding lobang bor. 2.2.
Konsep Verticality (kemiringan lobang bor)
Komponen yang dibutuhkan untuk menentukan kemiringan lobang bor, yaitu 3-axis accelerometer dan digital kompas. Arah lintasan lubang-bor dihitung dengan mengintegrasikan taksiran penyimpangan lubang-bor secara individu, pada waktu yang tertentu dan pada sumbu lubang-bor sepanjang kedalaman pemboran (Gambar 2.9).
Gambar 2.9. Konsep Penentuan Arah dan Kemiringan Lubang Bor
2-8
Pada gambar tersebut mengungkapkan bahwa orientasi poros lubang-bor = data orientasi poros probe yang secara sendiri akan menunjukkan nilai deviasi yang sama dengan poros lobang bor. Hal ini dapat dicapai bila probe dibuat sedemikian rupa berada sejajar dengan lobang bor secara vertikal.
2.3.
Konsep Sistem Pengolahan Citra (Image Processing System)
Setiap citra digital memiliki beberapa karakteristik, antara lain ukuran citra, resolusi dan format lainnya. Umumnya citra digital berbentuk persegi panjang yang memiliki lebar dan tinggi tertentu. Ukuran ini biasanya dinyatakan dalam banyaknya titik atau piksel Ukuran citra dapat juga dinyatakan secara fisik dalam satuan panjang, misalnya mm atau inchi. Dalam hal ini tentu saja harus ada hubungan antara ukuran titik penyusun citra dengan satuan panjang. Hal tersebut dinyatakan dengan resolusi yang merupakan ukuran banyaknya titik untuk setiap satuan panjang. Biasanya satuan yang digunakan adalah dpi (dot per inch). Makin besar resolusi makin banyak titik yang terkandung dalam citra dengan ukuran fisik yang sama. Hal ini memberikan efek penampakan citra menjadi semakin halus. Format citra digital ada bermacam-macam, karena sebenarnya citra merepresentasikan informasi tertentu sedangkan informasi tersebut dapat dinyatakan secara bervariasi, maka citra yang mewakilinya dapat muncul dalam berbagai format. Citra yang merepresentasikan informasi yang hanya bersifat biner untuk membedakan dua keadaan tentu tidak sama dnengan citra yang mempunyai informasi yang lebih kompleks sehingga memerlukan lebih banyak keadaan yang diwakilinya. Pada citra digital, semua informasi tadi disimpan dalam bentuk angka, sedangkan penampilan angka tersebut biasanya dikaitkan dengan warna. 2-9
Setiap titik yang merepresentasikan citra digital, mengandung unsur koordinat sesuai dengan posisinya dalam citra. Koordinat ini biasanya dinyatakan dalam bilangan bulat positif, yang dapat dimulai dari 0 atau 1 bergantung pada sistem yang digunakan. Stiap titik juga memiliki nilai berupa angka digital yang merepresentasikan informasi yang diwakili oleh titik tersebut. Format nilai piksel sama dengan format citra keseluruhan. Pengolahan data citra melalui komputer sangat membantu sekali dalam pemilahan sinyal warna yang dikirimkan dari dalam lobang bor. Komputer dapat mengolah isyarat-isyarat elektronik digital yang merupakan kumpulan sinyal biner (bernilai 0 atau 1). Untuk itu citra digital harus mempunyai format tertentu yang sesuai sehingga dapat merepresentasikan obyek pencitraan dalam bentuk kombinasi data biner. Pada kebanyakan kasus, terutama untuk keperluan penampilan secara visual, nilai data digital tersebut merepresentasikan warna dari citra yang diolah, dengan demikian format data citra digital berhubungan erat dengan warna. Format citra digital yang banyak dipakai adalah citra biner, skala keabuan, warna dan warna berindeks. Citra biner (monokrom) Pada citra biner, setiap titik bernilai 0 atau 1, masing-masing merepresentasikan warna tertentu. Contoh yang paling lazim adalah warna hitam bernilai 0 dan warna putih bernilai 1. Setiap titik hanya membutuhkan 1 bit, sehingga setiap byte dapat menampung informasi sebanyak 8 titik. Gambar 2.10 menunjukkan contoh representasi citra biner ke dalam data digital. = 10011101 = $9D = 01101110 = $6A = 01101101 = $6D = 10011110 = $91 Gambar 2.10. Citra biner dan representasinya dalam data digital
Citra Skala Keabuan (gray scale) Citra skala keabuan memberi kemungkinan warna yang lebih bnayak daripada citra biner, karena ada nilai-nilai lain di antara nilai maksimum (biasanya = 0) dan nilai maksimumnya. 2 - 10
Banyaknya kemungkinan nilai dan nilai maksimmnya bergantung pada jumlah bit yang digunakan. Contoh untuk skala keabuan 4 bit, maka jumlah kemungkinan nilainya adalah 24 = 16, dan nilai maksimumnya adalah 24 – 1 = 15. Sedangkan untuk skala keabuan 8 bit, maka jumlah kemungkinan nilainya adalah 28 = 256, dan nilai maksimumnya adalah 28 – 1 = 255. Format citra ini disebut keabuan karena pada umumnya warna yang digunakan adalah antara hitam sebagai warna minimal dan warna putih sebagai warna maksimalnya, sehingga warna antaranya adalah abu-abu. Namun pada prakteknya warna yang dipakai tidak terbatas pada warna abu-abu, sebagai contoh dipilih warna minimalnya adalah putih dan warna maksimalnya adalah mera, maka semakin besar nilainya maka akan semakin besar pula intensitas warna merahnya. Gambar 2.11. menunjukan contoh epresentasi citra skala keabuan 4 bit ke dalam data digital. = 15 10 7 10 15 13 0 13 = $FA 7A FD 0D = 12 4 15 7 11 15 15 1 = $C4 F7 BF F1 = 10 5 15 7 14 14 2 15 = $A5 F7 EE 2F = 15 15 3 11 13 15 15 7 = $FF B DF F7
Gambar 2.11. Citra skala keabuan 4 bit dan representasinya dalam data digital Citra warna (true color) Pada citra warna, setiap titik mempunyai warna yang spesifik yang merupakan kombinasi dari tiga warna dasar, yaitu merah, hijau dan biru. Format citra ini sering disebut dengan citra RGB (red-green-blue). Setiap warna dasar mempunyai intensitas sendiri dengan nilai maksimum 255 (8 bit), misalnya warna kuning merupakan kombinasi warna merah dan hijau sehingga nilai RGB-nya adalah 255 255 0, sedangkan warna ungu muda nilai RGBnya adalah 150 0 150. Dengan demikian setiap titik pada citra warna membutuhkan 3 byte. Jumlah kombinasi warna yang mungkin untuk format citra ini adalah 224 atau lebih dari 16 juta warna. Dengan demikian bisa dianggap mencakup semua warna ada. Inilah sebabnya maka format dari citra ini disebut true color. Gambar 2.12 menunjukkan contoh representasi citra warna ke dalam data digital. = 255 255 255 255 0 0 128 128 128 2 - 11
= 0 255 255 0 128 0 0 0 255 = 150 150 150 51 51 51 255 255 255 = 255 204 153 204 255 204 128 0 0
Gambar 2.12. Citra warna true color dan representasinya dalam data digital Citra warna berindeks Jumlah memori yang dibutuhkan untuk format citra warna true color adalah 3 kali jumlah titik yang ada dalam citra yang ditinjau. Di lain pihak, pada kebanyakan kasus, jumlah warna yang ada dalam suatu citra terkadang sangat terbatas (jauh di bawah 16 juta kemungkinan warna yang ada), karena banyaknya warna dalam sebuah citra tidak mungkin melebihi banyaknya titik dalam citra itu sendiri. Untuk kasus tersebut disediakan format citra warna berindeks. Pada format ini, informasi setiap titik merupakan indeks dari suatu tabel yang berisi informasi warna yang tersedia, yang disebut palet warna (color map). Jumlah bit yang dibutuhkan oleh setiap titik pada citra bergantung pada jumlah warna yang tersedia dalam palet warna. Sebagai contoh untuk palet berukuran 16 warna, setiap titik membutuhkan 4 bit dan untuk palet berukuran 256 warna, setiap titik membutuhkan 8 bit atau 1 byte. Palet warna merupakan bagian dari citra warna berindeks, sehingga pada saat menyimpan citra ini ke dalam file, informasi palet warna juga harus disertakan. Gambar 2.13 menunjukkan contoh representasi citra warna ke dalam data digital.
Indeks
R
G
B
=4
5 2 3 = $45 23
0
51
51
51
=9
13 7 14 = $9D 7E
1
95
95
95
1 = $60 41
2
128
128
128
= 11 10 6 15 = $BA 6F
3
128
128
0
... 15
255
0
255
= 12
0 4
2 - 12
Gambar 2.13. Citra warna berindeks 4 bit 2.4.
Konsep Rancangan Alat
Pada penelitian ini konsep utama yang perlu dirancang adalah alat reflector. Alat ini memegang peranan penting untuk mengambil semua gambar dari segala arah dan mampu ditangkap hanya oleh satu buah kamera. Konsep yang dikembangkan oleh D Scharamuza(1) ini, menggunakan konsep refleksi dengan lensa cembung. Metoda ini hanya membutuhkan satu buah kamera dengan pola planar dan satu buah reflector berupa lensa cembung. Dengan menggunakan dua perangkat ini maka kamera dapat menangkap gambar sampai sudut 360o. Sistem pengambilan citra ini disebut dengan omnidirectional imaging capture. Medan gelombang cahaya diperkuat dengan menggunakan sistem katadioptrik, yang merupakan kombinasi cermin cembung dan kamera digital, atau memanfaatkan lensa mata ikan yang membias (dioptric fish eye lens). Kamera omnidirectional dapat digolongkan ke dalam dua kelas, yaitu terpusat dan tak terpusat, tergantung pada apakah melihat dan mencukupi seluruh titik pandang efektip tunggal atau tidak. Seperti yang ditunjukkan di dalam persamaan [1], sistem katadioptrik pusat dapat dibangun dengan mengkombinasikan satu kamera yang ortographic dengan suatu cermin parabolik, atau suatu kamera perspektif dengan suatu cermin berbentuk lonjong atau yang hiperbolic. Secara jelas dapat diuraikan bahwa model penangkapan cahaya dapat di gunakan notasi. Sebagai notasi utama adalah bidang citra kamera (u',v') dan bidang penangkap atau sensor plane (u'',v'') .Bidang citra kamera bersamaan dengan menggunakan CCD kamera, setiap titik dinyatakan dalam koordinat piksel. Bidang sensor adalah suatu bidang yang hipotetis ortogonal ke sumbu cermin, dengan titik awal pada perpotongan sumbu bidang. Pada Gambar 2.14, ada dua bidang acuan yang ditunjukkan pada kasus system katadioptric. Pada kasus dioptric, symbol u’’ akan dibalikkan oleh karena tidak adanya suatu permukaan yang memantulkan cahaya. Semua system koordinat ditempatkan pada O, dengan sumbu z yang sejajar dengan sumbu sensor (perhatikan Gambar 2.14.a). sebagai contoh bila X merupakan suatu titik amat, lalu diasumsikan u'' = [u'',v'']T yang merupakan proyeksi X ke bidang sensor, dan u' = [ u',v' ]T merupakan suatu citra pada bidang kamera (Gambar 2.14.b dan 2.14.c). Seperti yang diamati pada persamaan [-8], kedua sistem terkait oleh satu transformasi affine (affine transformation), yang menyertakan proses digitasi dan sumbu kecil yang tidak selaras; sehingga nilai u'' = Au'+t , di mana A Є R2x2 dan t Є R2x1.
2 - 13
Pada titik ini, kita dapat menemukan fungsi imaging g, yang menangkap adanya hubungan antara suatu titik u'', pada bidang sensor dan vektor p yang berasal dari titik pandang (viewpoint) O ke titik pantau X (lihat gambar 2.14.a). Oleh karena itu maka hubungan antara suatu piksel yang disimbolkan oleh u' dan suatu titik pandang X adalah: λ⋅ p = λ⋅ g(u'') = λ⋅ g(Au'+t) = PX, λ > 0 ,
dimana X Є R4 dinyatakan dalam koordinat yang homogeny dan P Є R3x4
(1)
adalah suatu
prespektif proyeksi matrik. Dengan melakukan kalibrasi menggunakan kamera omnidirectional kita dapat memperkirakan dengan mengkalkulasi matrik A dan t, dan fungsi non linier g, sehingga semua vectors g(Au'+t) mencakup seluruh persamaan proyeksi pada persamaan [1]. Kita dapat mengasumsikan bahwa nilai g dapat diekspresikan menjadi : g(u'',v') = (u'',v'', f(�u'',v'))T ,
(2)
di mana f adalah putaran simetris (rotationally symmetric) yang berkaitan dengan sumbu sensor ( sumbu pangindera). Sebagai contoh, di dalam kasus katadioptrik, dua cermin yang berpasangan akan memberikan bentuk gambar simetris yang sempurna, baik jarak maupun besarnya pencerminan tersebut. Hal ini sangat layak, karena kedua cermin tersebut dibuat dengan tingkat presisi yang sangat baik.
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.14. (a) Sistem koordinat pada kasus katadioptrik (b) bidang sensor dalam koordinat matrik (c) bidang citra kamera yang ditunjukkan dengan koordinat piksel.
2 - 14
Fungsi f dapat mempunyai bentuk yang beragam tergantung pada konstruksi cermin atau lensa. Untuk mengaplikasikan pda model yang umum, maka persamaan untuk fungsi f diubah menjadi bentuk polynomial seperti persamaan di bawah ini. F(u”,v”) = a0 + a1ρ” + a2ρ”2 + … + aNρ”N, (3) Dimana koefisien ai, i = 0, 1, 2, … N, dan derajat polynomial adalah N yang merupakan model parameter untuk ditentukan pada proses kalibrasi. ρ” > 0 adalah jarak matrik dari sumbu sensor. Sehingga persamaan tersebut dapat ditulis ulang menjadi :
2 - 15
BAB III PRA-RANCANGAN KEGIATAN Peralatan yang dirancang meliputi tiga sistem, yaitu peralatan bawah permukaan (deviation probe dan borehole imaging probe), peralatan permukaan (data logging system) dan peralatan pengantar (winch logger). Seluruh sistem berbasis teknologi mikrokontroller dimana data harus terkirim dari bawah permukaan ke permukaan melalui suatu sistem yang disebut dengan DAS (data acquisition system). Secara aktual DAS merupakan interface antara lingkungan analog dengan lingkungan digital. Lingkungan analog meliputi transducer dan signal conditioner dengan segala kelengkapannya. Sedangkan lingkungan digital meliputi ADC (analog to digital converter) dan selanjutnya dilakukan digital processing atau command unit yang dilakukan oleh mikroprosessor. 3.1
Pra-rancangan Data Logger
Datalogger merupakan salah satu perangkat utama dari borehole wall imaging sistem ini. Datalogger berfungsi sebagai instrumen yang menerima data dari sensor (probe), penyaring data, pengolah data dan pemrosesan data sebelum dikirim ke komputer untuk dilakukan final processing oleh perangkat lunak. Sistem data logger terdiri dari elemen atau komponen yang saling berhubungan satu dengan yang lainnya. Elemen-elemen yang dibutuhkan oleh suatu data logger adalah sebagai berikut : Transduser Transduser adalah suatu elemen yang berfungsi untuk merubah suatu besaran fisik menjadi besaran elektrik. Transduser mengubah besaran mekanik menjadi besaran elektrik yang dapat berupa tegangan, arus atau derakat panas. Dalam hal ini probe digital camera dan deviasi merupakan suatu rangkaian transduser. Operasional Amplifier Tegangan atau arus yang dihasilkan oleh transduser biasanya kecil, Sedangkan komponen ADC yang digunakan umumnya bekerja pada skala penuh dari 0 s/d 5 volt, -5 s/d 5 volt atau 0 s/d 10 volt tergantung pada mode input dan spesifikasi komponen yang dipakai. Oleh karena itu diperlukan signal conditioner, yang memperlakukan sinyal keluaran dari
3-1
transducer cukup besar untuk diinputkan pada ADC. Rangkaian-rangkaian dengan menggunakan operasional amplifier merupakan bagian utama dari signal conditioner. Instrumentasi Amplifier Instrumentasi amplifier diperlukan bila data analog harus ditransmisikan melalui jarak yang cukup jauh dan juga untuk meredam interferensi. Karakteristik penting dari instrumentasi amplifier adalah CMRR (common mode rejection ratio) yang tinggi, impedansi input yang tinggi dan gain yang dapat diprogram. Isolator Isolation Transformer, optical isolation, transformer coupled diperlukan sebagai pemisah antara sumber sinyal dengan sistem data, untuk isolasi dalam sistem digital digunakan solid state opto-coupler atau fiber optic. Rangkaian fungsi analog Untuk fungsi-fungsi yang tetap, rangkaian analog lebih sederhana dan lebih real time, dibandingkan pemroses digital. Fungsi-fungsi yang bisa diwujudkan dengan rangkaian analog antara lain multiplier, divider, adder, subtractor dan fungsi-fungsi non linier yang lainnya. Multiplekser Analog Jika sinyal analog yang harus diproses berasal dari banyak sumber atau dari kanal komunikasi yang sama, melewati single converter, sebuah multiplekser analog diperlukan untuk mengkopel dan mengatur sinyal tersebut. Rangkaian sample/hold Rangkaian sample/hold diperlukan karena dalam banyak hal sinyal analog bervariasi cukup cepat, sementara konversi sinyal dari analog ke digital mengambil selang wwaktu yang tertentu dan ADC tidak dapat mendigitalkan input analog dengan sangat segera, sehingga perubahan yang cukup besar pada sinyal input selama proses konversi dapat mengakibatkan kesalahan yang cukup besar.
Analog to Digital Converter (ADC)
3-2
ADC melakukan konversi data analog menjadi data digital yang bersesuaian. Spesifikasi utama ADC adalah ketelitian absolut dan relatif, linieritas, resolusi, kecepatan konversi, stabilitas, no-missing code dan harga komponen. Hal lain yang berhubungan ialah batas tegangan input, output kode digital, teknik interfacing, multiplekser internal, pengkondisi sinyal dan memori. Digital to Analog Converter (DAC) Data yang telah diolah mengalami pemrosesan, penyimpanan dan bahkan tarnsmisi secara digital. Mengkonversi kembali dari bentuk digital menjadi analog dilakukan oleh DAC. Prosesor Data Digital Prosesor ini mengolah secara digital data hasil konversi ADC. Filter Untuk menghilangkan noise yang ada, digunakan filter untuk melewatkan sinyal dengan frekuensi yang diinginkan dan menolak komponen frekuensi yang lain. Filter dapat diwujudkan secara hardware maupun software. Berikut ini adalah skema datalogger yang digunakan dalam pengoperasian borehole wall imaging system (Gambar 3.1, 3.2 dan 3.3).
3-3
Gambar 3.1. Skema Mikrokontroller Pada Data Logging System
Gambar 3.2. Konfigurasi Pin ATMega8
3-4
Gambar 3.3. Logika Reset 3.2
Pra-rancangan Probe Deviasi
Untuk mengetahui kondisi kemiringan lobang bor terhadap vertikal, dibutuhkan instrumen yang secara akurat dapat menghitung perubahan arah dari pemboran. Umumnya juru bor menginginkan lobang bor yang dibuat dapat selalu vertikal.Komponen utama yang dibutuhkan yaitu 3-axis accelerometer dan borehole compass. Accelerometer bekerja dengan prinsip menggunakan gelembung gas dengan elemen pemanas pada bagian tengah dan empat buah temperatur sensor pada tiap tepinya (Gambar 3.4). Pada saat sensor dinyalakan, elemen pemanas mulai bekerja memanaskan gelembung gas yang berada di inti sensor. Seperti pada udara, jika dipanaskan akan naik ke atas. Sedangkan pada keadaan dingin akan bergerak ke bawah. Hal ini juga berlaku untuk sensor ini, dimana gas akan naik (jika dipanaskan) dan turun (jika didinginkan). Jadi setiap ada perubahan akselerasi atau posisi sensor, mengakibatkan gelembung gas pada sensor juga ikut bergerak dan sensor mengeluarkan sinyal (pulsa) pada pin Doutx dan D-outy.
3-5
Gambar 3.4. Cara Kerja Accelerometer Pada gambar dapat dilihat, bahwa masa gas yang terpanaskan akan memiliki gravitasi, dimana gravitasi selalu menuju ke arah bumi. Sudut A merupakan sudut yang diukur oleh sensor (merupakan kemiringan garis normal dengan dasar sensor). Dari letak gas yang terpanaskan dapat diketahui posisi sudut (Gambar 3.5).
Gambar 3.5. Hubungan Sensor Dengan Gravitasi Kompas pada deviasi digunakan untuk menentukan arah utara dari posisi lobang bor. Dengan diketahuinya arah maka akan dapat diketahui ke arah mana kemiringan terjadi berdasarkan medan magnet bumi. Modul kompas yang digunakan menggunakan medan magnet Philips KMZ51 yang cukup akurat untuk mendeteksi medan magnet bumi (Gambar 3.6).
3-6
Gambar 3.6. Modul Kompas CMPS-03 Modul kompas umumnya membutuhkan tegangan sebesar 5V, dengan arus sebesar 15 mA. Ada dua cara untuk mengolah output dari modul ini, yang pertama yaitu outputnya berupa sinyal Pulse With Modulation (PWM) pada pin nomor 4 atau yang kedua yaitu melalui I2C interface pada pin 2 dan pin 3. Yang merepresentasikan besarnya sudut/arah adalah lebar pulsa positif dari PWM tersebut. Lebar pulsa positifnya bervariasi dari 1 mS (0o) sampai 36,99 mS (359,9o) atau dengan kata lain, besar lebar pulsa positifnya bertambah secara linier 100 mikrodetik tiap derajat dengan offset +1 mikrodetik. Sedangkan lebar pulsa negatifnya adalah 65 mS, jadi satu gelombang PWM besarnya 65 mS ditambah dengan besar lebar pulsa positifnya. 3.3
Pra-rancangan Probe Borehole Image
Probe Borehole Image biasa digunakan untuk mengamati keadaan lubang bor dengan mengirimkan sinyal video atau foto kepermukaan. Tujuun pengamatan antara lain untuk mengetahui kondisi pipa atau sambungan pipa pada lubang bor air atau juga untuk menentukan kondisi struktur batuan (joint, perlapisan, patahan, dan lainlain) dari lubang bor geoteknik atau eksplorasi. Kendala biasa terjadi bila air pada lubang bor yang diamati tidak jernih atau keruh, sehingga mengurangi fokus dari pengamatan. Komponen-komponen yang diperlukan dalam pembuatan probe borehole image antara lain Electronik CCD Camera, kompas digital dan lampu led. Kamera yang rancannya digunakan dalam pembuatan probe yaitu kamera CMU Cam 3+ (Gambar 3.7) yang dapat mendeteksi objek yang bergerak berdasarkan warna, serta mampu melakukan pemrosesan image dengan cepat. Kelebihan-kelebihan lain dari kamera ini (http://www.cmucam.org ) yaitu : 1.
Resolusi CIF (352x288 pixel) RGB sensor warna
3-7
1.
Program Open source di sistem operasi Window dan Linux , sehingga dapat dikembangkan lagi dengan user (pengguna).
2.
Memiliki Slot kartu memori untuk penyimpanan gambar atau video
3.
memiliki 4 port (saluran) pengontrol servo
Gambar 3.7. Camera CMU Cam 3+ Kompas digital yang digunakan pada probe borehole image adalah sama jenisnya seperti yang digunakan pada rancangan probe deviasi Lampu led yang digunakan adalah lampu yang banyak dijumpai dipasaran dengan spesifikasi 3,6 Volt dan Arus 1,5 Amper. Beberapa lampu led disusun pada PCB yang berbentuk melingkar dan diletakkan pada corong atau teleskop dari kamera. Guna lampu led ini adalah sebagai penerangan utama dari kamera dan objek dinding lubag bor sehingga diharapkan gambar yang ditangkap akan jelas dan terang. Selain itu sebagai penyentral atau penengah (centralized) dari probe maka dirancang untuk membuat pegas busur penyeimbang (bowspring centraliser). Selain sebagai penengah probe dalam lubang bor juga untuk melindungi bagian probe yang tidak tahan benturan, yaitu tabung acrylic tempat cermin reflektor kamera.
3.4
Pra- Rancangan Winch Cable
3-8
Winch pada operasi logging digunakan sebagai alat penggerak naik turun probe pada lubang bor dan juga sebagai penghubung sinyal dari permukaan (micrologger dan komputer). Winch kabel direncanakan dibuat dengan kapasitas panjang kabel 300 meter. Bagian- bagian penting dari Winch ini antara lain motor penggerak, wire line, dan rotary encoder. Bahan yang digunakan antara lain Stainless Steel untuk rangka winch dan sisanya Alumunium dural (Drum wire line, dudukan motor dan pulley). Motor penggerak direncanakan menggunkan supply energi AC Untuk kabel winch direncanakan dengan memakai kabel baja dengan kabel 4 inti didalamnya (Gambar 3.8).
Gambar 3.8. Spesifikasi Kabel Winch
3-9
BAB IV RANCANGAN ALAT
4.1
Pembuatan Data Logger
Data logger dibuat sebagai interface antara peralatan logging dipermukaan dengan probe, dengan cara memberi perintah kepada probe untuk mengirimkan sinyal atau sensor secara terus menerus ke permukaan (PC/laptop). Casing data logger dibuat dengan bahan acrylic (tebal 3 mm) dengan dimensi panjang 21 cm, lebar 16 cm dan tingi 11 cm 9 (Gambar 4.1)
Gambar 4.1. Kotak Data Logger Adapun komponen-komponen utama di dalam data logger antara lain power supply, kipas pendingin, konektor RS232 (konektor ke CPU) dan rangkaian mikrokontroler ATMEGA 16. Sedangkan bagian luar terdapat konektor atau panel antara lain : panel/toogle pengubah antara deviasi dan video, switch ON/OFF, konektor AC dan DC, sekring, konektor 19 pin, konektor RS232 (Gambar 4.2). Penghubung antara data logger ke winch dengan melalui konektor 19 pin buatan Farnell (Military Standard) yang disamakan dengan konektor alat logging Robertson Geologing. Koneksi komunikasi pada konektor 19 pin dapat dilihat pada Tabel 4.1.
4 -1
(b) (a) Gambar 4.2. (a) Konektor pada data logger bagian belakang (b)dan bagian depan Tabel 4.1. Konfigurasi sambungan kabel pada socket 19 pin Identifikasi koneksi Nama Signal Keterangan A B C
Ln 2 Ln 1 A
Kabel inti winch Kabel inti winch Depth encoder
D E
NOT A B
Depth encoder
F G H J K L M
NOT B +5V 0V
Power Depth encoder Ground Depth encoder
Armour Ln3 Ln4
Serabut kabel logging Kabel inti winch Kabel inti winch
Adapun rangkaian-rangkaian elektronik yang terdapat didalam data logger dapat dilihat pada Gambar 4.3 sampai dengan Gambar 4.6
4 -2
Gambar 4.3. Rangkaian mikrokontroler ATMEGA16
Gambar 4.4. Rangkaian Rangkaian RS-232
4 -3
Gambar 4.5. Rangkaian Rangkaian RS-485 4.2
Pembuatan Probe Deviasi
Probe deviasi bekerja berdasarkan pengiriman sinyal dari sensor kompas dan accelerometer yang dikirim ke permukaan melalui data logger ke komputer. 1. Kepala probe Kepala probe dibuat dari Kuningan solid yang dibubut tengahnya sebagai tempat konektor 4 pin untuk sambungan ke winch dan koneksi modul komunikasi (RS-485) ke badan probe. 2. Badan Probe Badan probe berupa selongsong tempat komponen elektronik dan sensor terbuat dari pipa stainless stell dengan diameter luar 42.5 mm dan ketebalan 3.5 mm. 3. Tutup bawah probe Tutupbawah probe dibuat dari kuningan solid yang dibuat drat luar untuk menutupi selongsong badan probe dan juga berfungsi sebagai pemberat probe.
4 -4
Dimensi untuk probe deviasi bila sudah disambung yaitu panjang 127.5 cm (Gambar 4.6).
104 cm
4 cm
19.5 cm
Gambar 4.6. Probe Deviasi dan dimensinya 4. Komponen Elektronik Komponen elektronik utama probe deviasi yaitu sensor kompas 2-axis, accelerometer 3axis dan rangkaian pendukung (Basic Stamp, power step down, RS-485) disusun dalam pipa PVC diameter 1,5 inchi yang kemudian dibungkus plastik untuk mencegah air masuk dan dimasukkan ke selongsong probe (Gambar 4.7). Sensor kompas dan accelerometer mendapat catu daya dari permukaan sebesar 220 V AC atau 12 V DC, lalu diubah power supply step-down menjadi 5 V, yang kemudian disalurkan ke sensor dan basic stamp. Sensor bekerja berdasarkan peritah dari permukaan, yang kemudian sensor-sensor dalam probe akan terus menerus mengirim sinyal data kepermukaan melalui kabel winch dan direcord oleh komputer. Perekaman data diiringi dengan perekaman meteran yang berasal dari rotary encoder yang terletak di winch dan terhubung ke data logger melalui konektor 19 pin.
4 -5
Compass 2 Axis
Basic Stamp Microcontroller
Stepdown Power
Communication Module RS 485
Accelerometer 3 Axis
Gambar 4.7. Komponen elektronik dalam probe deviasi
Diagram balok dari komunikasi rangkaian elektronik probe ini dapat dilihat pada Gambar 4.8.
Gambar 4.8. Diagram Balok Probe Deviasi
4.3
Pembuatan Probe Borehole Imaging
4 -6
Probe borehole image bekerja berdasarkan pengiriman sinyal gambar dari dari kamera digital dan sensor kompas yang dikirim ke permukaan melalui data logger ke komputer. Adapun bagian penting dari probe ini antara lain : 1. Kepala probe Kepala probe dibuat dari Stainless Stell Solid yang dibubut tengahnya sebagai tempat konektor 4 pin untuk sambungan ke winch dan koneksi modul komunikasi (RS-485) ke badan probe (Gambar 4.9). 2. Badan Probe Badan probe berupa selongsong tempat komponen elektronik dan sensor terbuat dari pipa stainless stell dengan panjang 92 cm, diameter luar 42.5 mm dan ketebalan 3.5 mm. Untuk board kamera dibuat dari stainless stell dengan panjang 7 cm, diameter 41,5 mm untuk bagian atas, diameter bagian bawah 60 mm dan ketebalan 2,5 mm (Gambar 4.9). 3. Tabung Acrylic Tabung acrylic digunakan untuk penempatan cermin reflektor dan lampu led serta corong camera. Tabung dibuat dari acrylic padatanyag dibubut dengan panjang total 12 cm, diameter luar 60 cm dan ketebalan dinding 5 mm (Gambar 4.9) 4. Komponen Elektronik Komponen elektronik utama probe borehole image antara lain sensor kompas 2-axis, kamera, lampu led, power supply, rangkaian mikrokontroler ATTINY2313, switching module, dan communication module (RS 485) (Gambar 4.10). Untuk bagan balok probe dapat dilihat pada Gambar 4.11.
4 -7
11 cm
7 cm
92 cm
19.5 cm
Gambar 4.9. Probe borehole Image dan dimensinya
Compass 2 axis
Micocontroller ATTINY2313
Switching module
Board Camera
Camera
Lampu Led
Gambar 4.10. Rangkaian Elektronik dalam Probe Borehole Video
Gambar 4.11. Diagram Balok Probe Borehole Video
4 -8
5. Cermin Reflektor Cermin reflektor digunakan agar kamera dapat menangkap gambar dinding bor secara keseluruhan. Cermin yang digunakan berdiameter 30 mm, tebal 2 mm dan tinggi 27 mm. Proses pembuatan cermin reflektor yaitu kaca cembung diberi lapisan cermin yang berasal dari larutan perak nitrat, larutan amonium dan Natrium Hidroksida yang dipanaskan dan diaduk di atas hotplate. Proses pembuatan cermin reflektor dapat dilihat pada Gambar 4.13. Untuk wadah penyatu dan penyentral lensa kamera dan corong kamera, dibuat penghubung dari nilon dengan diameter 57 mm dan dibubut dibagian tengah dengan diameter 22 mm (Gambar 4.12).
3 cm
3 cm
5 cm
6 cm
4 cm
Gambar 4.12. Tabung Acrylic, nylon, corong kamera dan reflektor Sistem kerja dari alat ini yaitu dengan cara mengirimkan gambar hasil tangkapan kamera dan sudut kompas ke permukaan secara terus menerus ke permukaan. Hasil tangkapan gambar kemudian diselaraskan dengan meteran kedalaman dari rotary encoder yang terletak di winch.
4 -9
a). Kaca cembung cermin
yang belum dilapisi
b). Kaca cembung di rendam dalam campuran larutan amonium, perak nitrak dan sodium hidroksida dan dipanaskan di atas hotplate
c). Larutan yang memanas dan mulai membentuk lapisan perak pada kaca cembung
d). Lapisan perak yang telah menempel di kaca cembung dan membentuk cermin
Gambar 4.13. Proses Pembuatan Cermin Reflektor
4 -10
4.4
Pembuatan dan Modifikasi Winch Logging
Untuk menaik-turunkan dan media pengiriman data dari probe borehole image dan probe deviasi, maka digunakan winch dengan kabel wire yang meliliti kabel inti 4 buah sebagai pembawa power dan pengiriman sinyal-sinyal sensor. 4.4.1. Pembuatan Winch Winch yang dibuat dengan mengikuti contoh winch yang ada dengan modifikasi di beberapa bagian, antara lain bagian drum, konektor, rotary encoder dan jenis motor. Bagian-bagian penting Winch antara lain (Gambar 4.14) : 1. Motor Penggerak Motor penggerak drum dipilih dengan spesifikasi : - Sumber tenaga : 220 – 380 V AC - Perbandingan rotasi : 1 : 60 - Output tenaga : 0,5 HP 2. Drum Drum yang dibuat direncanakan dapat melilitkan kabel baja sepanjang 400 meter. Drum dibuat dari Alumunium dural yang dibentuk dengan proses pembubutan lalu dirangkai perbagian. 3. Rumah Pulley Sling dan As Sliding Pulley sling dan As sliding digunakan untuk pengarah kabel baja agar tegangan kawat tidak berubah dan bersama-sama poros rumah sling mengatur sling kawat baja tidak menumpuk di salah satu bagian drum. Rumah pulley juga digunakan untuk tempat menempelkan encoder meteran. Rumah pulley dibuat dari bahan alumunium dural dengan ukuran sebagai berikut : 4. Cablehead Cablehead merupakan penyambung kabel baja winch ke probe. Cablehead dibuat dari stainleess stell solid untuk dan aksesorisnya dari yang dibubut untuk penempatan konektor 4 pin dari 4 kabel inti kawat baja dan melindungi kabel inti dari masuknya air. Bagianbagian cablehead dapat dilihat pada Gambar 4.15.
4 -11
Gambar 4.14. Winch untuk logging deviasi dan borehole video
Komponen Cablehead : A. B. C. D. E. F. G. H. I. J. K. L. M. N,O. P.
Logging cable, four core Cable spring Female housing Locking Collar Locking cone Stop washer Stop Sleeve Rubber sealung cup Male/Female connector O’Ring Locking Collar Male Housing Dust Cup Grub Screw Ports O’Ring
Gambar 4.15. Komponen Cablehead
4 -12
4.4.2.
Modifikasi Winch
Tim melakukan modifikasi winch yang telah dimiliki kelompok IPTEK Penambangan. Adapun modifikasi yang dilakukan antara lain pembuatan dan penempatan rumah rotary encoder pada rumah pulley dan modifikasi konektor 19 pin ke datalogger dan konektor rotary encoder ke data logger (Gambar 4.16). 1. Pembuatan rumah rotary encoder. Rumah rotary encoder dibuat dari plat baja dan ditempel baut ke rumah
pulley winch.
Sebelumnya salah satu poros pulley pada rumah pulley dipanjangkan dan dilubangi untuk ruang pengikatan poros rotary encoder. 2. Modifikasi konektor Konektor asli dari pembelian winch diubah dengan menempatkan konektor 4 pin untuk rotary encoder dan konektor 19 pin untuk data logger.
Modifikasi rotary encoder yang sebelumnya tidak ada
Modifikasi konektor ke rotary encoder dan konektor 19 pin ke datalogger
Gambar 4.16. Modifikasi Winch pada bagian rotary encoder dan connector
4.5. Software Logging Software logging dibuat 2 buah yaitu Software logging deviasi dan software logging borehole video.
4 -13
4.5.1. Software Logging Deviasi Software dibuat dengan menggunakan program Visual Basic 6.0. Pada kegiatan ujicoba pertama tampilan software seperti terlihat pada Gambar 4.17. Kemudian tim melakukan perbaikan software dan tampilannya agar lebih interaktif dan simple (Gambar 4.18).
Gambar 4.17. Tampilan Software Pertama Logging Deviasi Pada software terdahulu tampilan berupa kolom-kolom pembacaan accelerometer 3-axis, kompas 2-axis dan pulsa dari rotary encoder. Data hasil logging disimpan ke hardisk dengan mengatur folder tempat penyimpanan.
4 -14
Gambar 4.18. Tampilan Software kedua Logging Deviasi Pada perbaikan software, selain tampilan seperti pada software lama, juga ditambahkan kotak tampilan gambar arah lubang bor terhadap utara bumi, kotak tampilan kemiringan lubang bor terhadap sumbu bidang horizontal bumi dan juga kotak tampilan arah kemiringan lubang bor terhadap kedalaman lubang bor. Pengoperasian software logging deviasi sangat sederhana, yaitu dengan menekan tombol ”OPEN” bila operasi logging dimulai, dan menekan tombol ”Close” bila operasi logging telah selesai. 4.5.2. Software Logging borehole image Software borehole image dibuat dengan menggunakan program Borland Delphi v.7.0. Tampilan program dapat dilihat pada Gambar 4.19.
4 -15
Gambar 4.19. Tampilan Software Borehole Image Tampilan pada software berupa kotak jendela gambar dinding bor, arah kompas probe, kedalaman dan kotak keterangan tanggal dan waktu operasi logging dilakukan.
4 -16
4.6.
Kalibrasi
Agar mendapatkan data yang benar dari suatu alat maka diperlukan kegiatan kalibrasi. Pada sistem ini kalibrasi dilakukan untuk sensor kompas, sensor sudut kemiringan, kamera dan kalibrasi meter kedalaman. Untuk sensor kompas dilakukan dengan membandingkan dan menyelaraskan kompas elektronik dalam probe dengan kompas analog. Dari hasil kalibrasi tidak ditemukan adanya penyimpangan yang berarti. Untuk sensor kemiringan dikalibrasi dengan melakukan menggantungkan probe deviasi dengan pulley. Bila probe tergantung tegak lurus bumi, maka nilai x dan y dari sensor accelerometer akan bernilai nol, sedangkan nilai z bernilai satu. Kemudian probe diubah kemiringan dan dibandingkan dengan nilai sebenarnya. Hasil perbandingan kemudian dilakukan pengaturan offset pada software. Untuk meteran dikalibrasi dengan cara manual, yaitu dengan menandai kabel winch permeter dengan penanda hingga 30 meter. Lalu kabel diulur dan dilihat angka meteran pada software. Percobaan ini dilakukan 30 kali untuk mendapatkan persamaan perubahan jumlah pulsa encoder dengan meteran sebenarnya, yang kemudian persamaan tersebut dimasukkan ke software logging (Gambar 4.20).
Gambar 4.20. Proses Kalibrasi meteran sebelum ujicoba
4 -17
BAB V UJI COBA DAN PEMBAHASAN 5.1. UJICOBA ALAT Untuk mengetahui kinerja alat, maka perlu dilakukan ujicoba alat pada kondisi lapangan. Ujicoba alat dan software dilakukan di dua tempat, yaitu Sumatera Selatan dan Kalimantan Selatan. 5.1.1. Tahapan Kerja Logging Saat uji coba perlu diperhatikan langkah-langkah dalam pekerjaan logging ini, yang secara umum tahapannya sebagai berikut (Gambar 5.1) : 1. Persiapan lubang bor a. Lubang bor yang akan diambil datanya sebaiknya telah diflushing terlebih dahulu untuk membersihkan lubang bor dari serpihan dinding bor dan memperkuat dinding bor dari kemungkinan runtuh. b. Memasang Tripod dan Pulley Tripod digunakan untuk menempelkan pulley tempat lewatnya probe dan sling winch. Pastikan pulley pada tripod diletakkan ditengah-tengah lubang bor. Bila rig bor masih ada maka bisa memanfaatan tiang dan sling rigzuntuk menggantungkan pulley. 2. Persiapan Alat logging a. Siapkan semua alat logging yang akan digunakan antara lain winch, speed control, generator atau aki dan laptop. b. Posisikan letak winch searah dengan pulley diatas lubang bor untuk mencegah banyak gesekan antara kabel winch dengan pulley. c. Untuk probe oleskan oli gemuk pada drat sambungan ke cablehead winch, dan setelah disambungkan dibalut dengan selotip. Pembalutan dengan selotip juga berlaku untuk sambungan bawah probe, untuk mencegah air lubang bor masuk ke konektor probe atau komponen elektronik didalamnya. d. Generator atau aki sebelum disambungkan ke alat logging, sebaiknya diperiksa tegangan yang keluar untuk memastikan tegangan yang keluar cukup dan tidak merusak alat-alat logging.. e. Sambungkan konektor kabel dari rotary encoder ke konektor winch. f. Aktifkan speed control dengan disambung ke sumber tenaga, lalu sambung konektornya ke motor winch. 5 -1
g. Sambungan konektor 19 pin pada winch ke encoder ke data logger. h. Sambungkan konektor RS-232 dari datalogger ke Laptop. i. Probe yang telah tersambung winch kemudian dimasukkan kedalam lubang bor melalui pulley tripod. Pastikan lagi posisi probe berada di tengah-tengah lubang bor dengan mengatur tripod dan pulley tripod. j. Atur posisi probe pada ketinggian nol meter lubang bor dengan menurunkan atau menaikkan. Ini dapat ditanyakan letak nol meter pada juru bor atau geologis setempat. 3. Operasi Logging a. Hidupkan laptop b. Aktifkan software logging, tekan open untuk memulai record data, kemudian turunkan probe perlahan-lahan dengan memutar knob kecepatan pada speed control dengan mengatur arah putaran winch turun. c. Perhatikan layar monitor untuk melihat dan memastikan sensor probe bekerja dengan baik. d. Perhatikan laju turun probe, usahakan probe berhenti turun pada saat kabel winch mengendur, yang menandakan probe telah menyentuh dasar lubang bor atau terhenti karena adanya runtuhan pada lubang bor. 4. Penutup a. Hentikan perekaman data dengan menekan tombol close pada software bila probe telah mencapai dasar lubang bor dan laju turun probe berhenti b. Simpan file logging ke dalam folder yang telah ditentukan c. Tutup software logging dan buka file logging untuk melihat hasil perekaman data lubang bor d. Bila perlu lakukan operasi logging saat probe naik ke atas, atau naikkan probe ke permukaan dan ganti dengan probe lain untuk operasi logging lainnya. e. Bila tidak ada operasi logging lain, maka angkat probe ke permukaan, lepas sambungan ke winch, lalu bersihkan probe dari kotoran sebelum disimpan ke kotaknya. Bereskan juga untuk alat-alat pendukung logging lainnya. f. Selesai
5 -2
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Gambar 5.1
Tahapan Operasi Logging (a) Pemasangan tripod dan Pulley (b), (c) Pemasangan pulley dan sling di atas menara RIG (d) pengaturan posisi nol meter probe diatas lubang bor (e),(f) pengoperasian dan pengambilan data logging
5.1.2. Ujicoba di Lapangan Uji coba dilakukan di dua tempat, yaitu di lubang sumur air produksi di Sumatera Selatan dan sumur eksplorasi batubara di Kalimantan Selatan. A. Logging Deviasi Ujicoba logging deviasi di Sumatera Selatan dilakukan pada kedalaman sumur 75 meter (data logging di lampiran) dengan diameter lubang bor empat inchi. Keadaan lubang sumur dari atas hingga kedalaman 75 meter bercasing pipa PVC 4 inchi. Perekaman oleh operator dimulai dari permukaan tanah dengan cara menurunkan probe secara perlahan dimana kecepatan turun dua hingga empat meter per menit (Gambar 5.2). Perubahan angka-angka dilayar monitor selama penurunan dan pengambilan data oleh probe menunjukkan bahwa sensor kemiringan dan kompas telah bekerja dengan baik. Perekaman data lubang bor juga dilakukan saat probe naik ke permukaan tanah.
5 -3
Gambar 5.2.
Ujicoba logging deviasi di Sumatera Selatan
Ujicoba di sumur eksplorasi di Kalimantan Selatan (Gambar 5.3), software logging yang digunakan telah dilakukan perubahan pada tampilan, sehingga lebih interaktif dan mudah dalam mengamati kondisi lubang bor secara real time (Gambar 5.4). Kedalaman lubang bor yang diamati yaitu 213 meter dari total kedalaman 423 meter. Ini dikarenakan panjang sling winch yang digunakan hanya 250 meter, sehingga perekaman data tidak sampai dasar lubang.
Gambar 5.3. Ujicoba logging deviasi di Kalimantan Selatan
5 -4
Gambar 5.4. Perubahan Software Logging deviasi B. Logging Borehole Image Ujicoba logging Borehole image di Sumatera Selatan dilakukan pada sumur yang sama seperti logging deviasi. Pada saat pengamatan lubang bor, software logging di monitor komputer menunjukkan gambar video secara real time keadaan lubang bor. Pengujian alat logging boreholeimage di sumatera selatan, terlihat dari gambar video lubang bor yang tidak berwarna dan agak gelap (Gambar 5.5.), hal ini disebabkan : 1. Tegangan yang kurang ke probe borehole image, sehingga berpengaruh ke terangnya lampu led. 2. Kamera video yang digunakan masih sederhana sehingga gambar yang dihasilkan tidak tajam. Saat pengujian di Kalimantan Selatan, sebelumnya tim telah melakukan perbaikan pada probe borehole image, antara lain : 1. Penggantian kamera dengan yang lebih baik 2. Penggantian reflektor yang sebelumnya dari acrylic ke kaca reflektor 3. Tegangan ke probe diperbaiki, dengan memperbaiki koneksi cablehead ke kepala probe. Saat pengujian kembali ada perubahan hasil gambar yang ditangkap logging seperti terlihat pada Gambar 5.6, dimana sudah mulai berwarnanya gambar dinding bor yang ditangkap. Tetapi saat pengujian belum bisa menampilkan meteran kedalaman lubang bor, dikarenakan masih ada problem dari switch elektronik dalam pengoperasiannya.
5 -5
Gambar 5.5. Gambar logging boreholevideo di Sumatera Selatan
Gambar 5.6. Gambar logging boreholevideo di Kalimantan Selatan
5 -6
Hasil display logging belum menyatukan tampilan kompas dan meteran, karena di simpan pada file tersendiri (software masih dalam penembangan). 5.2. Pembahasan 5.2.1. Logging Deviasi Dari data Logging Deviasi didapatkan bahwa bentuk dan kemiringan lubang bor baik di Sumatera Selatan dan Kalimantan Selatan masih cenderung lurus. Hal ini dapat dilihat dari kemiringan hasil logging dimana di Sumatera Selatan kemiringan terbesar 1.09 (nilai z) terhadap sumbu datar, yang menandakan lubang bor masih dianggap tegak lurus dengan permukaan. Sedangkan hasil logging deviasi di Kalimantan Selatan juga menunjukkan keadaan lubang bor masih lurus dimana hasil simpangan terbesar pada sumbu x bernilai 0,58. 5.2.2. Logging Borehole Image Data hasil loggging borehole image yang didapatkan dari pengujian di Sumatera Selatan memperlihatkan hanya keadaan dinding lubang bor air produksi, Gambar hasil logging tidak dapat diproses dikarenakan kurang jelasnya gambar yang didapat. Untuk data logging di Kalimantan Selatan, gambar yang didapat lebih baik, tetapi fokus kamera tidak bagus, sehingga keadaan struktur batuan di lubang bor belum bisa di proses lebih lanjut.
5 -7
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. KESIMPULAN 1.
Kegiatan rekayasa ”Borehole wall Image System” merupakan kegiatan perekayasaan alat baik perangkat keras dan perangkat lunak untuk mengetahui kondisi struktur batuan pada lubang bor yang diteliti.
2.
Perekayasaan yang dilakukan meliputi perancangan dan pembuatan software logging, winch, datalogger, probe borehole image dan probe deviasi sebagai tambahan.
3.
Dari hasil ujicoba alat di lokasi penelitian memperlihatkan bahwa probe deviasi bekerja dengan baik, dimana hasil pengukuran menunjukkan bahwa keadaan lubang bor yang diteliti masih relatif tegak lurus terhadap permukaan.
4.
Hasil ujicoba probe borehole image di lokasi penelitian masih kurang jelas dalam menangkap gambar dinding lubang bor, sehingga gambar lubang bor yang diperoleh belum bisa diproses lebih lanjut dalam penentuan struktur batuan
6.1. SARAN 1.
Sistem yang dihasilkan dari kegiatan ini masih banyak memerlukan perbaikan dan pengembang dari perangkat keras dan perangkat lunaknya untuk mendapatkan data yang akurat dari lubang bor guna keperluan analisa struktur batuan
2.
Diperlukan kegiatan lebih lanjut untuk keperluan perbaikan dan borehole image.
6-1
pengembangan
sistem
DAFTAR PUSTAKA
1.
Bieuniawski, Z.T, 1984, ‘Rock Mechanics Design in Mining and Tunneling’, A.A Balkena, Rotterdam, Boston, 1984
2.
http://www.cs.cmu.edu/~cmucam, “ CMUcam2 Vision sensor”,
3.
http://www.toko-elektronika.com, “CMPS03 – Devantech Magnetic Compass”, 2009
4.
http://www.parallax.com, “Hitachi® H48C 3-Axis Accelerometer Module”, 2007
5.
Gay, N.C., 1975,’ In-situ stress measurements in Southern Africa’, Tectonophys. 29, 447-59.
6.
Robertson Geologing Ltd., “Robertson Geologing WinLogger Software Operating Manual”, 1997.
7.
Raax Co., Ltd., “BIPS Data Processing Program for Windows95”, 1997.
LAMPIRAN LAMPIRAN A. SKEMA SENSOR
Electronic Compass HM55B
angle θ = arctan(-y/x)
HM55B memiliki 2 axis : x dan y. Merujuk pada gambar diatas arah kompas terhadap titik Utara ditentukan oleh sudut θ yang besarnya adalah : arctan( -y/x). Konfigurasi hubungan dengan mikrokontroler BASIS STAMP
C-1
Timing Diagram pembacaan modul kompas
C-2
Accelerometer 3 axis H48C
Pin output dan input dihubungkan ke mikrokontroler BASIS STAMP. Electronic compass CMPS03
C-3
Hubungan hardware Pin 1 dan Pin 9 dihubungkan ke power supply 5 Volt Pin 2 dan Pin 3 dihubungkan ke modul mikrokontroler ATTINY2313.
Diagram balok
C-4
Diagram balok sistem Deviasi
Diagram balok Borehole Image
Schematic
C-5
Rangkaian mikrokontroler ATMEGA16
Rangkaian mikrokontroler ATTINY2313
C-6
Rangkaian power supply 5 Volt
Rangkaian RS232
C-7
Rangkaian RS485
C-8
LAMPIRAN B. FOTO – FOTO KEGIATAN LAPANGAN TAHAP I
FOTO 1 Kegiatan persiapan peralatan dan software sebelum pengujian
FOTO 2. Kegiatan kalibrasi peralatan sebelum dilakukan pengujian dan pengambilan data dalam lubang bor
C-9
FOTO 3 Kegitan persiapan pengujian system borehole video dan inklinasi probe
FOTO 4 Kegiatan pengujian system borehole video dan inklinasi C-10
FOTO 5 Tampilan hasil pengujian alat pada lubang bor (data video, inklinasi dan kedalaman)
C-11
FOTO – FOTO KEGIATAN LAPANGAN TAHAP II
FOTO 6 Kegiatan persiapan peralatan sebelum pengujian dan pengambilan data
C-12
FOTO 7 Kegiatan pengujian sistem borehole video dan inklinasi probe C-13
FOTO 8 Tampilan hasil pengujian alat pada lubang bor (data video, inklinasi dan kedalaman)
C-14
LAMPIRAN C. DATA LOGGING DEVIASI DAN BOREHOLE IMAGE
C-15
