Seminar Nasional Informatika 2009 (semnasIF 2009) UPN ”Veteran” Yogyakarta, 23 Mei 2009
ISSN: 1979-2328
SISTEM PERINGATAN DINI TANAH LONGSOR BERBASIS ATMEGA8535 Iswanto1), Nia Maharani Raharja2), Alif Subardono3) Diploma Teknik Elektro Universitas Gadjah Mada Jl.Yacaranda Sekip Unit IVYogyakarta email :
[email protected] Abstrak Indonesia merupakan Negara yang banyak lembah, bukit dan gunung berapi. Sehingga setiap tahun, Indonesia banyak terjadi bencana alam tanah longsor. Tanah longsor adalah perpindahan material pembentuk lereng berupa batuan, bahan rombakan, tanah, atau material campuran tersebut, bergerak ke bawah atau keluar lereng. Penelitian ini mencoba membangun suatu system peringatan dini tanah longsor dengan menggunakan mikrokontroler ATMEGA8535. Pada saat tanah bergeser lebih 4 cm dan curah hujan perhari mencapai 100 mm/hari, maka sistem ini akan membunyikan sirine bahaya dan akan menghubungi perangkat desa agar mengevakuasi warganya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk suatu sistem peringatan dini tanah longsor berbasis mikrokontroler ATMEGA8535 bekerja dengan baik Kata Kunci : Peringatan dini, Tanah longsor, ATMEGA8535, Siemens, ISD25120 1.
PERUMUSAN MASALAH
Indonesia merupakan Negara yang banyak lembah, bukit dan gunung berapi. Sehingga setiap tahun, Indonesia banyak terjadi bencana alam tanah longsor. Tanah longsor adalah perpindahan material pembentuk lereng berupa batuan, bahan rombakan, tanah, atau material campuran tersebut, bergerak ke bawah atau keluar lereng, dimana tanah longsor sering memakan korban jiwa. Dengan pertimbangan-pertimbangan di atas maka kiranya perlu adanya alat yang dapat mendeteksi pergeseran tanah penyebab tanah longsor. Dengan alat tersebut maka korban jiwa dapat dikurangi. 2.
TINJAUAN PUSTAKA Bencana tanah longsor terjadi di Indonesia terutama di pulau Jawa. Bencana tanah longsor ini sering terjadi pada musim penghujan terutama di daerah lereng pengunungan dan perbukitan. Pada saat curah hujan tinggi mencapai rerata 300 mm/hari maka potensi terjadi tanah longsor sangat besar. Dan pada saat tanah mulai bergeser sejauh 3 cm maka tanah berpotensi longsor. Bencana tanah longsor sering kali menimbulkan korban jiwa. Berapa sistem peringatan dini tanah longsor dikembangkan oleh dosen Teknik Sipil UGM. Fatani [2004], membuat sistem peringatan dini tanah longsor. Sistem yang dikembangkan oleh Fatani masih terbatas sangat terbatas karena sistem tersebut hanya membunyikan sirine. Oleh karena itu, Iswanto, Nia, Alif Subardono[2009] mengembangkan mengembangkan sistem peringatan dini tanah longsor yang otomatis. Jika sistem mengetahui pergeseran tanah, maka sistem ini akan membunyikan alarm dan akan menelpon aparat untuk mengevakuasi warga yang rawan longsor.
Gambar 1.
Diagram blok sistem
3. METODE PENELITIAN Dalam perancangan aplikasi sistem peringatan dini tanah longsor ada beberapa tahap, yaitu 1. Membuat sensor detektor tanah longsor. 2. Membuat perangkat keras sistem deteksi tanah longsor. 3. Menggabungkan perangkat keras antara sistem deteksi tanah longsor dengan sistem monitoring curah hujan. 4. Membuat perangkat lunak sistem monitoring curah hujan. 5. Membuat perangkat lunak sistem deteksi tanah longsor. B-53
Seminar Nasional Informatika 2009 (semnasIF 2009) UPN ”Veteran” Yogyakarta, 23 Mei 2009
ISSN: 1979-2328
3.1. Membuat sensor detektor tanah longsor. Sensor tanah longsor ini menggunakan millimeter dan optocoupler. Millimeter dibuat lobang pada setiap centimeter. Millimeter ini diletakkan diantara led infra merah dan fototransistor pada rangkaian optocoupler, sehingga millimeter tersebut akan menghalangi cahaya pada fototransistor yang merupakan bagian penerima pada optocoupler. Ujung dari millimeter diberi kawat yang terhubung oleh sensor tanah longsor yang primer. VCC
RS1 330
RS2 47K
U5 3
OUTPUT SENSOR
2
1
4 OPTOCOPLER
Sensor Tanah Longsor
Gambar 2.
3.2. Membuat perangkat keras sistem deteksi tanah longsor. Mikrokontroler memiliki peran utama dalam sistem ini. Semua aktifitas sistem dikendalikan dengan program yang ada dalam mikrokontroler ini. Jenis mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler keluarga AVR yaitu ATMEGA8535. U4 VCC
P0
1 2 3 4 5 P5 6 P6 7 P7 8 9 VCC 10 11 12 13 HPRX14 HPTX15 16 17 18 19 20
INPUT PEMBANGKIT PULSA
R1 RST 1
C1 22pF C3 100nF1
SW2
2
X1 C2 22pF
LCD0 LCD1 LCD2 LCD3 LCD4 LCD5 LCD6 LCD7
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
PA0(ADC0) PB0(XCK/T0) PA1(ADC1) PB1(T1) PB2(INT2/AIN0) PA2(ADC2) PB3(OC0/AIN1) PA3(ADC3) PA4(ADC4) PB4(SS) PB5(MOSI) PA5(ADC5) PB6[MISO) PA6(ADC6) PB7[SCK) PA7(ADC7) AREF RESET AGND VCC AVCC GND PC7(TOSC2) XTAL2 PC6(TOSC1) XTAL1 PD0(RXD) PC5 PD1(TXD) PC4 PC3 PD2(INT0) PC2 PD3(INT1) PC1(SDA) PD4(OC1B) PC0(SCL) PD5(OC1A) PD6(ICP) PD7(OC2)
OUT PUT PIN OUT PUT PIN OUT PUT PIN OUT PUT PIN OUT PUT PIN OUT PUT PIN OUT PUT PIN OUT PUT PIN
PD7 PD6 PD5 PD4 PD3 PD2 PD1 PD0
INPUT PIN INPUT PIN INPUT PIN INPUT PIN INPUT PIN INPUT PIN INPUT PIN INPUT PIN
LCD LCD LCD LCD LCD LCD LCD LCD
MIKRO MIKRO MIKRO MIKRO MIKRO MIKRO MIKRO MIKRO
CURAH CURAH CURAH CURAH CURAH CURAH CURAH CURAH
HUJAN HUJAN HUJAN HUJAN HUJAN HUJAN HUJAN HUJAN
ATMEGA8535
INPUT HP OUT PUT HP
PIN DOWNLOADER P5 P6 P7 RST GND
1 2 3 4 5 JISP
Sistem Minimum Mikrokontroler tanah longsor.
Gambar 3.
3.3. Menggabungkan perangkat keras antara sistem deteksi tanah longsor dengan sistem monitoring curah hujan. Pada sistem peringatan dini tanah longsor menggunakan 2 buah mikrokontroler, karena sistem ini membutuhkan 4 buah timer yaitu timer untuk sensor tanah longsor, timer untuk sistem pewaktuan curah hujan, timer untuk sensor curah hujan dan timer untuk waktu tunda komunikasi serial. Mikrokontroler ATMEGA8535 hanya mempunyai 3 buah timer, sehingga membutuhkan 2 buah mikrokontroler. VCC
1
RS2 120K IC1A
U1
C5 + pinb.5 pinb.6 pinb.7
VCC
74LS14
R reset
SENSOR TANAH LONGSOR
C1 22pF
RST VCC
C 3 100nF R ESET X1 2
2
1
Q1 100K PH OTO NPN
SW1
4 2
3
74LS14
2
D1 LED
SW1
IC1B
2
R2 120K
1uF 16V
1
1
1
2
RS3
1
SENSOR CURAH HUJAN
VCC
RS1 470
C2 22pF
LCD SIRINE VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 VCC 10 11 12 13 PD0014 PD0115 16 17 18 19 20
RB2 RB1 330 IC ISD
P6 P7
1 2
P5 P6 P7
J1
RST C1 22pF
1
JP3
D ATA0 D ATA1 D ATA2 D ATA3 D ATA4 D ATA5 D ATA6 D ATA7
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
U4 P0
VCC
R1
VCC
C3 100nF1 SW2
2
X1 C2 22pF VCC
PB0(XCK/T0) PA0(ADC 0) PB1(T1) PA1(ADC 1) PB2(IN T2/AIN0) PA2(ADC 2) PB3(OC0/AIN1) PA3(ADC 3) PB4(SS) PA4(ADC 4) PB5(MOSI) PA5(ADC 5) PA6(ADC 6) PB6[MISO) PA7(ADC 7) PB7[SCK) AREF RESET VCC AGND GND AVCC XTAL2 PC7(TOSC2) XTAL1 PD0(RXD ) PD1(TXD) PD2(INT0) PD3(INT1) PD4(OC 1B) PD5(OC 1A) PD6(ICP)
P1
PC6(TOSC1) PC 5 PC 4 PC 3 PC 2 PC 1(SDA) PC0(SCL) PD 7(OC 2)
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
PA0(ADC0) PB0(XCK/T0) PA1(ADC1) PB1(T1) PB2(INT2/AIN 0) PA2(ADC2) PB3(OC 0/AIN1) PA3(ADC3) PA4(ADC4) PB4(SS) PB5(MOSI) PA5(ADC5) PB6[MISO) PA6(ADC6) PB7[SCK) PA7(ADC7) RESET AREF AGND VCC AVCC GN D PC 7(TOSC2) XTAL2 PC 6(TOSC1) XTAL1 PC5 PD0(RXD) PC4 PD1(TXD) PC3 PD2(INT0) PC2 PD3(INT1) PC1(SD A) PD4(OC1B) PC0(SCL) PD5(OC1A) PD6(ICP) PD7(OC2)
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
VCC
ATMEGA8535
CURAH HUJAN
LC D VCC
ATMEGA8535 1 6 2 7 3 8 4 9 5
U6 RHP
8 13 7 14
RX1 TX1
1
1uF 16V
R2IN R1IN T2OUT T1OUT
T1IN R1OUT T2IN R2OUT
C+
C2+
C1-
C2-
11 12 10 9
+ C4
2
1uF 16V
1 2 3 4 5
+ C5 3
HP
KOMUNIKASI HP
TANAH LONGSOR HEADER 5
4 1uF 16V
+ C8
V+
V-
5 6 1uF 16V C9
P5 P6 P7 RST GND
JISP
MAX232
DOWNLOAD MIKRO
+ VC C POWER
U1 LM7805/TO DC
1
VIN
VOUT
R2
Title
D4
<Title>
3 470 C2 +
Size B
LED
D ate:
D ocument Number
Thursday , March 19, 2009
Rev Sheet
1
of
1
2
C1 +
GND
1 2 J21
2200uF 16V
Gambar 4.
1000uF 16V
Sistem Minimum Mikrokontroler tanah longsor.
3.4. Membuat perangkat lunak sistem curah hujan Program-program yang disusun pada sistem curah hujan terdiri dari inisialisasi timer dan program utama. Urutan proses ini dapat dijabarkan pada Gambar 3.12
B-54
Seminar Nasional Informatika 2009 (semnasIF 2009) UPN ”Veteran” Yogyakarta, 23 Mei 2009
Gambar 5.
ISSN: 1979-2328
Alur membaca sensor curah hujan
3.5. Membuat perangkat lunak sistem deteksi tanah longsor Program sistem tanah longsor dibuat mengacu pada perangkat keras Program-program yang disusun pada sistem tanah longsor terdiri dari inisialisasi, sub rutin, dan program utama. Program inisialisasi terdiri dari inisialisasi ATMEGA8535, inisialisasi serial, inisialisasi LCD, dan inisialisasi timer. Sub rutin terdiri dari sub rutin koneksi ke HP, sub rutin koneksi ke sistem curah hujan dan sub rutin peringatan tanah longsor. Urutan proses ini dapat dijabarkan pada Gambar 3.13.
Gambar 6.
Alur pengendalian deteksi tanah longsor
B-55
Seminar Nasional Informatika 2009 (semnasIF 2009) UPN ”Veteran” Yogyakarta, 23 Mei 2009
ISSN: 1979-2328
4.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Secara umum, pengujian sistem peringatan dini tanah longsor yang telah dibuat akan mengamati pada tiga hal, yaitu kinerja sensor curah hujan, kinerja sensor tanah longsor, serta interaksi dengan aparat desa saat terjadi pergeseran tanah. 4.1 Pengujian sensor tanah longsor Data didapatkan melalui percobaan pada masing-masing titik baik pada saat fototransistor tidak terhalang meteran maupun terhalang meteran. Pada kondisi awal fototransistor terhalang oleh meteran, ketika tanah bergeser maka meteran akan bergeser dan fototransistor tidak terhalang. Adapun titik-titik yang diukur pada rangkaian sensor tanah longsor dan pembangkit pulsa adalah seperti terlihat pada Gambar 4.1. VCC
RS1 470
RS2 120K IC1A 1
U5 3
2
1
4
A
IC1B
2 74LS14
3
B
4 74LS14
C
OUTPUT PEMBANGKIT PULSA
OPTOCOPLER
Gambar 7.
Rangkaian sensor tanah longsor dan pembangkit pulsa.
Berdasarkan hasil percobaan didapatkan data sebagai berikut : A. Kondisi optocoupler tertutup meteran: Kondisi normal dalam hal ini adalah pada saat optocoupler tertutup meteran : − Keluaran optocoupler (titik A) sebesar 5 V Karena tidak ada cahaya yang masuk ke fototransistor maka tegangan pada output saklar mendekati 5 V. − Keluaran gerbang Not (titik B) sebesar 0 V Keluaran gerbang Not akan mendekati nilai GND. − Keluaran pembangkit pulsa (titik C) sebesar 5 V Karena input pada IC 74LS14 mendekati 0,3 V maka tegangan pada output IC 74LS14 mendekati 5 V. B. Kondisi optocoupler tidak tertutup meteran: Kondisi optocoupler tidak tertutup meteran. − Keluaran optocoupler (titik A) sebesar 0,7V Karena ada cahaya yang masuk ke dalam fototransistor maka tegangan pada output fototransistor mendekati 0 V. − Keluaran gerbang Not (titik B) sebesar 5 V Keluaran gerbang Not akan mendekati nilai VCC. − Keluaran IC 74LS14 (titik C) sebesar 0V Karena input tegangan pada IC 74LS14 mendekati 5 V maka tegangan pada output IC 74LS14 mendekati 0 V. 4.2 Pengujian sensor curah hujan. Data didapatkan melalui percobaan pada masing-masing titik baik pada saat magnet menyentuh saklar magnet dan tidak menyentuh saklar magnet. Pada kondisi awal saklar magnet tidak terinduksi magnet oleh jungkat-jungkit, ketika jungkat-jungkit terisi penuh air maka akan berjungkit dan saklar magnet akan terinduksi oleh magnet. Berdasarkan hasil percobaan didapatkan data sebagai berikut : A. Kondisi saklar tidak ada magnet : Kondisi normal dalam hal ini adalah pada saat magnet tidak mengenai saklar : − Keluaran saklar magnet sebesar 5 V Karena tidak ada magnet yang menyentuh saklar maka tegangan pada output saklar mendekati 5 V. B. Kondisi ada magnet: Kondisi saklar magnet terinduksi oleh medan magnet. − Keluaran saklar magnet sebesar 0V
B-56
Seminar Nasional Informatika 2009 (semnasIF 2009) UPN ”Veteran” Yogyakarta, 23 Mei 2009
ISSN: 1979-2328
Karena ada magnet yang menyentuh saklar terhubung dengan ground. Maka tegangan pada output saklar mendekati 0 V. 4.3 Interaksi dengan aparat desa saat terjadi pergeseran tanah Data didapatkan melalui percobaan pada masing-masing titik baik pada kondisi normal maupun kondisi akan terjadi tanah longsor (curah hujan melebihi 300 mm/jam atau geser tanah melebihi 3 cm). 1. Kondisi Normal Kondisi normal dalam hal ini adalah pada saat curah hujan tidak mendeteksi hujan deras dan pergeseran tanah kurang dari 4 cm. Program pada mikrokontroler telah ditetapkan bahwa mikrokontroler akan mengeluarkan logika rendah (0 Volt). Karena tegangan pada kaki base dan kaki collector transistor tidak terdapat perbedaan maka transistor akan OFF dan alarm tidak mendapatkan supply. 2. Kondisi bahaya Kondisi bahaya dalam hal ini adalah pada saat curah hujan mendeteksi hujan deras dan pergeseran tanah lebih dari 4 cm. Program pada mikrokontroler telah ditetapkan bahwa mikrokontroler akan mengeluarkan logika satu (5 Volt). Karena pada kaki base transistor terdapat tegangan maka transistor akan ON, tegangan VCC akan mengalir dari pada kaki collector transistor menuju kaki emitter transistor. Sehingga alarm aktif karena mendapatkan supply 6 Volt. Pada kondisi ini, arus terukur yang melalui alarm adalah sebesar 0,022 Ampere. 5.
KESIMPULAN Setelah melakukan pengamatan, mengumpulkan data dan menganalisanya maka dapat diambil kesimpulan tentang alat sistem peringatan dini tanah longsor sebagai berikut: 1. Sensor curah hujan bisa mengukur curah hujan minimal dari 1,8 mm. 2. Sensor tanah longsor bisa mendeteksi mulai dari 1cm. 3. Sistem peringatan dini tanah longsor mempunyai sensitivitas yang tinggi yaitu pergeseran tanah lebih dari 4 cm maka sirine akan aktif dan pada saat curah hujan lebih dari 100 mm/hari maka sirine akan aktif 6. DAFTAR PUSTAKA [1] Ardiyani, Farida., 2006, “Skripsi Timer Waktu Sholat Digital”. Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yokyakarta.(tidak dipublikasikan) [2] Anonim, ”Atmel AT90S8535 8-bit AVR Microcontroller with 8KBytes In-System Programmable Flash”, http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/ doc1041.pdf, 2001,Atmel Corporation.(diakses tanggal 07 Januari 2008) [3] Dwikorita K., Tengku Faisal Fatani,“Development of Landslide Monitoring and Early Warning System in Indonesia”, Proceedings of The First World Landslide Forum.195-198, 2008, Tokyo. [4] Iswanto, 2008, “Design Dan Implementasi Sistem Embedded Mikrokontroller Atmega8535 Dengan Bahasa Basic”, Penerbit Gava Media, Yogyakarta. [5] Nugrahadi Fajri Muhammad, 2007, ” Pemanfaatan Sistem Informasi Geografi untuk Pemetaan Potensi Bencana Alam di Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta” [6] Malvino, Paul, Albert, 1996, “Prinsip-prinsip Elektronika”, Erlangga, Jakarta. [7] PSBA, 2001, “Penyusunan Sistem Informasi Penanggulangan Bencana Alam Tanah Longsor di Kabupaten Kulon Progo”, Pusat Studi Bencana Alam (PSBA), Universitas Gadjah Mada, Yokyakarta.(tidak dipublikasikan) [8] Raharja, Maharani, Nia, 2006, “Laporan Kerja Praktek Sistem Monitoring Curah Hujan”. Diploma Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yokyakarta.(tidak dipublikasikan) [8] Raharja, Maharani, Nia, 2006, “Proyek Akhir Sistem Peringatan Dini Tanah Longsor Berbasis ATMEGA8535”. Diploma Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yokyakarta.(tidak dipublikasikan)
B-57
