RANCANG BANGUN ALAT PERINGATAN DINI BENCANA BANJIR ...
Transcript of RANCANG BANGUN ALAT PERINGATAN DINI BENCANA BANJIR ...
Jurnal TIPS : Jurnal Teknologi Informasi dan Komputer Politeknik Sekayu Volume VIII, No.1, Januari - Juni 2018, h. 23-37
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 23
RANCANG BANGUN ALAT PERINGATAN DINI BENCANA BANJIR
BERBASIS MIKROKONTROLER PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI MUSI
(STUDI KASUS TUSAN KIRAP SEKAYU)
Resty Annisa
NIDN. 0230089002
Program StudiTeknikInformatikaPoliteknikSekayu
Email [email protected]
ABSTRAK
Hampir setiap tahun Sumatera Selatan khususnya Kabupaten Musi Bayuasin dilanda bencana.banjir. Untuk
meminimalisis dampak kerugian banjir, petugas dari Badan Penaggulangan Bencana Daerah (BPBD)
melakukan pendataan untuk memprediksi kapan datangnya banjir dengan memantau ketinggian permukaan air
di beberapa Daerah Aliran Sungai yang berada di dalam wilayah kecamatan Sekayu salah satunya Tusan Kirap
Sekayu. Pemantauan ketinggian air secara otomatisasi dengan menerapkan teknologi mikrokontroler sebagai
media pemproses data dan sonsor ultrasonik sebagai media pembaca jarak menghasilkan output berupa
informasi ketinggian air dimana informasi tersebut akan dikirimkan secara terjadwal melalui media Sort
Message Service (SMS) ke petugas BPBD. Alat tersebut juga akan mengaktifkan Buzzer sebagai penanda peringatan dini untuk masyarakat sekitar yang menandakan akan datangnya banjir. Langkah ini dapat
mengurangi kerugian fisik maupun korban jiwa akibat banjir. Hasil pengujian, alat inibekerja secara realtime
dengan rata-rata kesalahan pembacaan sensor ultrasonik adalah sebesar 0.65 cm dan kecepatan rata-rata
pengiriman pesan ke ponsel tujuan yaitu dibutuhkan sekitar 6,67 detik.
Keywords :Mikrokontroler Arduino , Sensor Ultrasonik, Sort Message Service (SMS).
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Wilayah Indonesia dilihat dari letak
geografis memiliki sumber daya alam yang
melimpah sehingga dengan pengoptimalan
pemanfaatannya dapat menopang kebutuhan
ekonomi. Namun di sisi lain Indonesia juga
memiliki beberapa kerugian, salah satunya adalah
rawan akan bencana alam. Tsunami Aceh tahun
2004, Gempa Jogja, Banjir Bandang di Wasior,
Papua Barat, Tsunami di Mentawai, dan Erupsi
Gunung Merapi di Jogja merupakan sederet
bencana yang telah melanda wilayah
Indonesia.Bencana alam tidak henti-hentinya selalu
menimpa di Indonesia dan peristiwa ini tidak bisa
dihindari tetapi yang dapat dilakukan hanya dengan
meminimalisir kerugian dan korban jiwa.
Wilayah Sumatera Selatan khususnya
Kabupaten Musi Bayuasin (MUBA) juga tidak
lepas untuk dilanda bencana. Bencana yang sering
melanda Kabupten Musi Bayuasin pada musim
hujan ialah bencana banjir yang setiap tahunnya
pasti terjadi. Terdapat beberapa titik banjir yang
biasa melanda di daerah kota Sekayu, seperti
perumahan IBI (Ikatan Bidan Indonesia) dan
perumahan GMP (Griya Mulya Permai) yang
terletak di kelurahan Balai Agung. Perumahan-
perumahan tersebut menjadi langganan banjir
karena dilewati oleh jalur Daerah Aliran Sungai
(DAS) atau pengairan Tusan Kirap yang memiliki
panjang ± 2,35 Km dan berhulu langsung dari
Sungai Musi.
Selama ini pemantaun ketinggian permukaan
air pada pengairan Tusan Kirap Sekayu oleh Badan
Penaggulangan Bencana Daerah (BPBD) MUBA
masih menggunakan cara konvensional seperti
penggunaan skala ketinggian air yang diletakkan di
dinding aliran air atau masih megukur dengan alat
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 24
ukur biasa. Hal seperti ini memiliki keterbatasan
pada data yang tidak dapat diambil secara
berkalakarena keterbatasan waktu, fisik (petugas)
maupun biaya.
Mengingat akan pentingnya pemantauan
terhadap ketinggian air sungai di wilayah kota
Sekayu terutama pada daerah yang dilewati oleh
jalur pengairan Tusan Kirap, penulis mencoba
memberikan kontribusi dengan merancang dan
membuat alat pemantauan ketinggian air secara
otomatis sehingga dapat dimanfaatkan sebagai
suatu alat peringatan dini. Alat ini memanfaatkan
mikrokontroler sebagai media pemproses data.
Outputnya adalah informasi ketinggian air dimana
informasi tersebut akan dikirimkan melalui media
Sort Message Service (SMS) ke petugas BPBD
yang bersangkutan. Selain memberikan informasi
ketinggian air, alat tersebut akan mengaktifkan
Buzzer atau serine sebagai penanda peringatan dini
untuk masyarakat sekitar yang menandakan akan
datangnya banjirsehingga dengan demikian dapat
mengurangi kerugian fisik maupun korban jiwa
untuk masyarakat yang daerahnya dilanda banjir.
1.2. Rumusan Masalah
Perumusan masalah yang akan dijadikan
acuan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut :
1) Bagaimana merancang dan membangun
perangkat keras dari alat peringatan dini
bencana banjir.
2) Bagaimana cara kerja dari alat peringatan dini
bencana banjir berbasis mikrokontroler.
3) Bagaimana mengetahui ketinggian air melalui
media SMS.
1.3. Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam
pengembangan manajemen jaringan ini adalah:
1) Merancang dan membangun alat pengukur
ketinggian permukaan air yang dijadikan
sebagai media peringatan dini bencana banjir.
2) Memahami cara kerja dan proses data dari alat
peringatan dini bencana banjir berbasis
mikrokontroler.
3) Memahami proses pengiriman data ketinggian
air dari media SMS.
1.4. Manfaat
Manfaat yang diharapkan dalam penelitian
ini adalah :
1) Dapat mengantisipasi dan meminimalisir
dampak kerugian fisik maupun korban jiwa
dari kecamatan atau desa-desa di Kabupaten
Musi Banyuasin yang mengalami bencana
banjir khususnya Kec. Sekayu.
2) Dapat meningkatkan efektifitas dan efisiensi
kinerja petugas Badan Penaggulangan
Bencana Daerah Kabupaten Musi Banyuasin.
3) Menjadikan data informasi yang dikirim oleh
sistem mikrontroler ke petugas BPBD MUBA
melalui media SMS sebagai data pendukung
untuk memutuskan tindakan selanjutnya
dalam menangani masalah banjir.
1.5 Metode Perancangan Sistem
Metode yang digunakan pada penelitian ini
adalah studi lapangan dan studi pustaka.
1) Studi Lapangan
Studi lapangan bertujuan memperoleh data
yang diperlukan dengan cara mendatangi secara
langsung instansi. Dalam teknik ini dilakukan
dua cara yaitu:
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 25
a) Wawancara (Interview)
Wawancara merupakan suatu teknik
pengumpulan data dengan cara bertanya langsung
kepada petugas Badan Penanggulangan Bencana
Daerah (BPBD) Musi Banyuasin untuk memperoleh
data dan informasi yang di butuhkan.
b) Observasi
Observasi yaitu teknik pengumpulan data
dengan mengadakan pengamatan dan pencatatan
secara langsung pada DAS yang dijadikan sebagai
objek penelitian sehingga diperoleh data yang
objektif.
2) Studi Pustaka
Studi pustaka yaitu metode yang digunakan
untuk memperkuat hasil penelitian yang penulis
lakukan dan membantu membuat hipotesa atas
penelitian yang akan dikerjakan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Rancang Bangun
Menurut Pressman (2010), Rancang
merupakan serangkaian prosedur untuk
menerjemahkan hasil analisa dari sebuah sistem ke
dalam bahasa pemrograman untuk
mendeskripsikan dengan detail bagaimana
komponen-komponen sistem diimplementasikan.
Sedangkan pengertian bangun atau pembangunan
sistem adalah kegiatan menciptakan sistem baru
maupun mengganti atau memperbaiki sistem yang
telah ada baik secara keseluruhan maupun
sebagian.
Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia
[Online, 2016], kata rancang berarti mengatur
segala sesuatu sebelum bertindak, mengerjakan
atau melakukan sesuatu untuk merencanakan.
Sedangkan kata bangun berarti sesuatu yang
didirikan.
Menurut Ginting (2010:2) Perancangan
adalah menghasilkan suatu produk yang
sesuaidengan kebutuhan manusia yang didalam
terdapat aspek teknik dari produk.
Dengan demikian rancang bangun adalah
kegiatan menganalisis, menilai, memperbaiki,
menyusun suatu sistem dan menerjemahkan hasil
analisa ke dalam bentuk paket kemudian
diimplemtasikan dengan menciptakan dan
membuat suatu sistem yang belum ada pada suatu
tempat atau objek yang memiliki manfaat tertentu.
2.2 Peringatan Dini
Menurut Kementerian Pekerjaan Umum
(2012:5) peringatan dini merupakan serangkaian
kegiatan pemberian peringatan sesegera mungkin
kepada masyarakat tentang kemungkinan
terjadinya bencana pada suatu tempat oleh lembaga
yang berwenang.
Peringatan dini pada masyarakat atas
bencana merupakan tindakan memberikan
informasi dengan bahasa yang mudah dicerna oleh
masyarakat. Dalam keadaan kritis, secara umum
peringatan dini yang merupakan penyampaian
informasi tersebut diwujudkan dalam bentuk sirine,
kentongan dan lain sebagainya. Namun demikian
membunyikan sirine hanyalah bagian dari bentuk
penyampaian informasi yang perlu dilakukan
karena tidak ada cara lain yang lebih cepat untuk
mengantarkan informasi ke masyarakat.
Harapannya adalah agar masyarakat dapat
merespon informasi tersebut dengan cepat dan
tepat.
2.3 Mikrokontroler
Menurut Syahwil (2013:54) mikrokontroler
adalah suatu alat elektronika digital yang
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 26
mempunyai masukan dan keluaran serta kendali
dengan program yang bisa ditulis dan dihapus
dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler
sebenarnya membaca dan menulis data. Sedangkan
pendapat lain dari Wardoyo dan Pramudyo
(2015:65), mikrokontroler adalah IC
(IntegratedCircuit) singlechip yang didalamnya
terkandung RAM (RandomAccessMemory), ROM
(ReadOnlyMemory), mikroprosesor, dan piranti I/O
(Input/Output) yang saling terkoneksi, serta dapat
diprogram berulang kali baik ditulis atau dihapus.
Berdasarkan beberapa definisi diatas dapat
disimpulkan bahwa Mikrokontroler adalah sebuah
sistem mikroprosesor dalam chip tunggal yang
didalamnya terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock
dan peralatan internal lainnya, dan juga
mempunyai kendali yang difungsikan untuk
membaca data, serta dengan program yang bisa
ditulis dan dihapus dengan cara khusus.
2.4 Mikrokontroler Arduino Uno R3
Menurut Mulyana dan Kharisman
(2014:173) Arduino adalah sebuah papan
mikrokontroler yang sudah didesain dan dibuat
oleh salah satu perusahaan dari Italia yang
memudahkan pengguna dalam mengembangkan
proyek-proyek automasi dan mikrokontroler
lainnya dengan mudah dan bersifat open source.
Gambar 1.Papan Arduinoyang siap digunakan
Pada papan ArduinoUno terdapat sebuah
LED kecil yang terhubung ke pin digital no 13.
LED ini dapat digunakan sebagai outputsaat
seorang pengguna membuat sebuah program dan ia
membutuhkan sebuah penanda dari jalannya
program tersebut.
Tabel 1. Spesifikasi papan ArduinoUno
Mikrokontroler Atmega328
Operasi Voltage 5V
Input Voltage 7-12V
(Rekomendasi)
Input Voltage 6-20 V (limits)
I/O 14 pin (6 pin untuk
PWM)
Pin Analog Input 6
Arus DC per I/O Pin 40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA
Flash memory 32 KB (ATmega328),
dimana 0,5 KB digunakan untuk
Bootloder
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Clock 16 MHz
2.5 Perangkat Lunak ArduinoIDE
ArduinoIDE adalah sebuah software untuk
menulis program, mengkompilasi menjadi kode
biner dan meng-upload ke dalam memori
mikrokontroler. Software ini berjalan pada
Windows, Mac OS X, dan Linux.
Gambar 2Tampilan Awal ArduinoIDE
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 27
2.6 SoftwareProteus
Software Proteus merupakan gabungan
dari program ISIS (Intelligent Schematic Input
System) dan ARES(Advanced Routing and Editing
Software). Penggabungan kedua program ini
menghasilkan skematik rangkaian elektronika yang
dapat dirancang dan disimulasikan kemudian
dibuat menjadi layout PCB.
Gambar 3.Tampilan Software Proteus 8.0
2.7 Sensor Ultrasonik HC-SR04
Sensor ultrasonik HC-SR04 menggunakan
sonar untuk menghitung jarak suatu objek. Sensor
ini menawarkan deteksi jarak tanpa sentuhan
langsung dengan akurasi yang tinggi dan
pembacaan yang stabil. Pembacaan mulai dari 2 cm
sampai 400 cm.
Gambar 4.Sensor Ultrasonik HC-SR04
Sensor ini beroperasi tidak terpengaruh
cahaya matahari atau alat pendeteksi jarak
lainnya.Pada sensor ini tersedia
modul transmitter dan receivergelombang
ultrasonik.Berdasarkan datasheetsensor HC-SR04,
sensor ini dapat bekerja baik pada sudut 30°. Jika
memulai perhitungan jarak, pin Trig pada HC-SR04
harus menerima tegangan sebesar 5V setidaknya
selama 10μS(microseconds), hal ini akan memicu
sensor mengirim 8 gelombang siklus ultrasonik
pada 30 kHz dan menunggu pantulan gelombang
ultrasonik. Ketika sensor mendeteksi pantulan
gelombang ultrasonik dari penerima, sensor akan
mengatur pin Echo menjadi HIGH (5 V) dan
menunggu selama beberapa waktu yang digunakan
untuk menghitung jarak.
Berikut ini spesifikasi dari sensor jarak
HC-SR04.
Tabel 1.Spesifikasi sensor ultrasonik HC-SR04
Power Supply +5V DC
Arus daya 15 mA
Sudut efektif <15°
Pembacaan jarak 2 cm – 400 cm
Pengukuran sudut 30°
Tabel 2.Spesifikasi pin pada sensor HC-SR04
Nama Pin Keterangan
VCC Sumber tenaga (5 V)
Trig Pemicu sinyal sonar dari sensor
Echo Penangkap pantulan sinyal sonar
GND Ground
2.8 Buzzer
Buzzer merupakan komponen elektronika
yang dapat mengubah energi listrik menjadi bunyi
(suara) pada frekuensi tertentu sehingga dapat
didengar oleh telinga manusia.Buzzer biasa
digunakan sebagai indikator bahwa proses telah
selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah
alat (alarm).
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 28
Gambar 5.Gambar dan Simbol Buzzer
2.9 Liquid Cristal Display
Liquid Cristal Display(LCD)berfungsi
sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter,
huruf, angka ataupun grafik.LCD adalah lapisan
dari campuran organik antara lapisan kaca bening
dengan elektroda transparan indium oksida dalam
bentuk tampilan seven-segment dan lapisan
elektroda pada kaca belakang. Modul LCD
berukuran 16 karakter x 2 baris dengan fasilitas
backlighting memiliki 16 pin yang terdiri dari 8
jalur data, 3 jalur kontrol dan jalur-jalur catu daya.
Gambar 6.Liquid Cristal Display16x2
2.10 Short Message Service (SMS) dan Modem
GSM Wavecom
SMS adalah fasilitas yang dimiliki oleh
jaringan GSM (Global System For Mobile
Communication) yang memungkinkan pelanggan
untuk mengirimkan dan menerima pesan – pesan
singkat sepanjang 160 karakter. SMS dikelolah
oleh jaringan melalui suatu layanan atau SMS
Service Center (SMS SC) yang berfungsi
menyimpan dan meneruskan pesan dari sisi
pengirim ke sisi penerima.
Modem GSM Wavecom merupakan
modem yang digunakan sebagai media pengirim
SMS. Modem ini memiliki port serial sebagai jalur
penghubung komunikasi dengan Arduino.
Gambar 7.Modem GSM Wavecom M1306B
Q2403A
2.11 RTC DS 1307
Real Time Clock (RTC) pada dasarnya
seperti jam biasa yang bekerja dengan baterai dan
tetap menghitung waktu walaupun supply daya
dimatikan. Dengan menggunakan RTC, pengguna
dapat tetap menjaga perhitungan waktu walaupun
mikrokontroler yang digunakan diprogram ulang
ataupun dicabut dari sumber daya. DS1307 adalah
IC (IntegratedCircuit) serial real-time clock
(RTC) yang berdaya rendah , full Binary-Coded
Decimal (BCD), clock dengan 56 bytes N SRAM.
Alamat dan data dikirim secara Serial melalui IC.
IC ini menyediakan informasi detik, menit , jam,
hari, bulan , dan tahun.
Gambar 8.Konfigurasi Pin Pada IC DS1307
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 29
2.12 Tombol Tekan (PushBotton)
Tombol tekan adalah bentuk saklar yang
paling umum dari pengendali manual yang
dijumpai di industri. Tombol tekan NO (Normally
Open) untuk menyambung rangkaian ketika
tombol ditekan dan kembali pada posisi terputus
ketika tombol dilepas. Tombol tekan NC
(Normally Closed) akan memutus rangkaian
apabila tombol ditekan dan kembali pada posisi
terhubung ketika tombol dilepaskan.
Gambar 9.Tombol Tekan / PushButton
III. ANALISIS DAN PERANCANGAN
3.1 Blok Diagram Perancangan
Perancangan prototipe sistem peringatan
dini bencana banjir ini terdiri dari papan sistem
minimum Arduino Uno dengan mikrokontroler
ATmega 328, sensor ultrasonik HC-SR04, modem
GSM, buzzer, LCD, RTC DS1307 dan sumber
tegangan atau Volt Supply (VS) sebagai penyuplai
tegangan. Sistem yang dirancang menggunakan
komputer sebagai unit pemrograman pada
mikrokontroler sebagai kendali utama.
Secara umum keseluruhan otomatisasi
dari perancangan yang akan dibangun dapat dilihat
dan dijelaskan pada gambar blok diagram di bawah
ini.
Gambar 10. Blok Diagram Sistem
Pertama sensor dari alat ini akan membaca
jarak antara ditempatkannya modul sensor dengan
permukaan air. Kemudian data jarak tersebut akan
dibaca dan dikelolah oleh mikrokontrol Arduino.
Hasil dari pengelolahan data tersebut akan
dikeluarkan oleh mikrokontrol dalam bentuk
penampilan ketinggian permukaan air pada layar
LCD, mengaktifkan buzzer, dan mengirim data
ketinggian permukaan air melalui SMS sesuai jadwal
yang telah ditentukan.
3.2 Prinsip Kerja Alat
Alat yang dirancang dan dibangun pada
penelitian ini akan diterapkan di suatu rangkaian
program yang memiliki fungsi untuk memantau
ketinggian permukaan air. Selain itu terdapat juga
menu untuk mengatur waktu RTC, menu mode
pemantauan dan tampilan informasi yang sedang
berlangsung.Layanan menu pengaturan waktu RTC
digunakan untuk mengatur keterangan waktu (jam,
menit, hari, tanggal, bulan, dan tahun) yang sedang
berlaku pada saat itu, sehingga alat ini dapat bekerja
dengan waktu yang sesuai/realtime. Layanan menu
mode pemantauan adalah menu yang berisi jenis
pemantauan ketinggian permukaan air yang akan
diterapkan pada alat tersebut. Mode pemantauan
akan disajikan dalam dua jenis pilihan, yaitu
pemantauan pada musim hujan dan pemantauan pada
musim kemarau.
Setiap masing-masing tipe pemantauan
memiliki jadwal waktu pemantauan yang
berbeda.Pada menu tipe pemantauan musim hujan,
jadwal pemantauan dilakukan sebanyak 3 kali dalam
24 jam. Artinya dalam 1 hari 1 malam terjadi 3 kali
pemantauan yaitu pada pagi hari pukul 08.00 WIB,
sore hari pukul 17.00 WIB, dan malam pada pukul
23.00 WIB. Sedangkan untuk menu tipe pemantauan
Perubahan
Ketinggian
Permukaan Air
Sensor
Sistem Minimum Mikrokontroler: − Menerima
data dari
sensor − Menghitun
g perubahan ketinggian permukaan
air
− Display/Ketinggian permukaan air
− Buzzer aktif ketika
perubahan status
− Mengirim data sesuai penjadwalan
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 30
musim kemarau, jadwal pematauan dilakukan
sebanyak 1 kali dalam 24 jam.Dimana hanya
dilakukan pada sore hari pukul 17.00 WIB.Menu
mode pemantauan ini disediakan agar memberi
manfaat berupa efisiensi biaya yang digunakan oleh
alat ketika sedang beroperasi.
Berdasarkan informasi dari BPBD
MUBA,penetapan status ketinggian permukaan air
didapatkan dari perhitungan jumlah total ketinggian
dinding pengairan/DAS dibagi atas lima status. Lima
status ini merupakan jumlah status yang akan
digunakan.
Pada prototipe alat yang dibangun akan
menggunakan skala 1:10. Maksudnya 1 mm pada
alat akan sebanding dengan 10 cm pada ukuran
sebenarnya. Sehingga penentuan batasan ketinggian
air pada prototipe seperti berikut ini :
1) 0 mm – 60 mm berada pada status “ Siaga 4”
2) 61 mm – 120 mm berada pada status “ Siaga 3”
3) 121 mm – 180 mm berada pada status “ Siaga
2”
4) 180 mm – 241 mm berada pada status “ Siaga
1”
5) ≥ 242 mm berada pada status “Banjir”
Setiap perubahan status-status tersebut akan
ditandai juga dengan mengakatifkan bunyi buzzer
yang berbeda-beda.Berikut tabel yang menyajikan
bentuk bunyi buzzer untuk masing-masing kondisi
status.
3.3. Metode Pengambilan Data Ketinggian
Permukaan Air
Pengambilan data ketinggian permukaan air
memperhatikan jarak sensor dengan dasar
pengairansebagai patokan nilai (dilambangkan
dengan simbol S1). Setelah itu nilai jarak sensor
dengan permukaan air akan diketahui ketika sensor
membaca jaraknya dengan menggunakan
gelombang ultrasonik (dilambangkan dengan
simbol S2).
Jika nilai dari kedua jarak tersebut telah
diketahui selanjutnya mencari nilai jarak ketinggian
air (jarak antara dasar penairan/sungai dengan
permukaan air). Nilai jarak ketinggian air
(dilambangkan dengan simbol X) didapat dari jarak
letak sensor sampai dasar sungai/pengairan (S1)
dikurangi dengan jarak letak sensor berada sampai
permukaan air.
Gambar 11Metode Pengambilan Data Ketinggian
Air
3.4 Proses Pengiriman Data SMS
Penelitain ini menghasilkan output
pengiriman SMS secara otomatis dari mikrokontrol.
Perangkat modem GSM difungsikan sebagai modul
GSM dan digunakan untuk menghubungkan sistem
kontrol dengan sistem jaringan telepon. Komunikasi
serial modem GSM dengan mikrokontrol
menggunakan baudrate 9600 bps dengan
menggunakan AT-Command sebagai bahasa untuk
melakukan perintah.AT-Command adalah
perintah/instruksi yang dikenali oleh modem untuk
menjalankan fungsinya.
Mikrokontroler mengirim SMS dengan
memberikan perintah AT-Commandyaitu
Serial.print("AT+CMGS=087828525285"). Nomor
ponsel yang tertera pada perintah AT-Command
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 31
merupakan nomor ponsel tujuan pesan SMS yang
akan dikirimkan. Perintah enter dan ctrl+z pada AT-
Command digantikan dengan kode ASCII. Perintah
enter dengan kode ASCII (13) dan perintah ctrl+z
dengan kode ASCII (26). Informasi yang dikirmkan
melalui SMS adalah ketinggian air dan tingkatan
peringatan bahaya yang diterapkan sistem.
3.5 Rangkaian Alat Peringatan Dini
Bencana Banjir
Gambar 12.Rangkaian Alat Peringatan Dini
Bencana Banjir
Berdasarkan gambar rangkaian diatas,
berikut ini akan dijelaskan untuk masing-masing
bagian rangkaian yang menyusun dari rangkaian alat
yang akan dibangun.
3.5.1 Rangkaian Sensor Ultrasonik
Sensor Ultrasonik HC-SR04 dimanfaatkan
untuk mengetahui ketinggian permukaan air.
Gambar 13.Rangkaian Sensor Ultrasonik
Sensor ini terdiri dari dua buah tranducer
yang masing-masing berfungsi sebagai transmitter
yang berperan untuk pemancar frekuensi
gelombang ultrasonik dan sebuah receiver yang
berfungsi sebagai penerima pantulan (returnecho)
frekunsi gelombang ultrasonik dari objek ynag
diukur jaraknya terhadapat sensor.
3.5.2 Rangkaian LCD
Gambar 14.Rangkaian LCD
Dari gambar rangkaian LCD diatas dapat
diterangkan bahwa, pin LCD nomor 4 (RS)
merupakan Register Selector yang berfungsi untuk
memilih Register Kontrol atau Register Data.
Register kontrol digunakan untuk mengkonfigurasi
LCD. Register Data digunakan untuk menulis data
karakter ke memori display LCD.Pin LCD nomor 5
(R/W) digunakan untuk memilih aliran data apakah
READ ataukah WRITE. Karena pada sistem yang
akan dibangun inidifungsi hanya untuk membaca
data dari LCD dan hanya perlu menulis data saja ke
LCD, maka kaki ini dihubungkan ke GND
(WRITE).Pin LCD nomor 6 (ENABLE) digunakan
untuk mengaktifkan LCD pada proses penulisan
data ke Register Kontrol dan Register Data LCD.
3.5.3 Rangkaian Buzzer
Buzzer yang akan digunakan beroperasi
pada tegangan ± 9VDC. Berikut tampilan
rangkaian untuk komponen buzzer yang akan
diterapkan pada rangkaian sistem.
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 32
Gambar 15.Rangkaian Buzzer
Dari gambar diatas katub positif
buzzerakan dihubungkan dengan pin 13
mikrokontroler Arduino dan ditambah resistor
dengan nilai hambatan sebesar 100 Ω (Ohm).
Kutub negatif buzzer dihubungkan ke ground.
3.5.4 Rangkaian Komunikasi Serial Modem
GSM
Sistem yang akan dibagun ini memerlukan
media yang dapat menghubungkan mikrokontroler
ke jaringan GSM yaitu modem GSM Wavecom
M1306B.
Gambar 16.Rangkaian Komunikasi Modem GSM
dengan Mikrokontroler ArduinoUno
Berdasarkan gambar diatas agar modem
dan mikrokontroler dapat saling berkomunikasi
harus dibangun komunikasi USART antara kedua
komponen tersebut. Untuk membangun komunikasi
tersebut pin 1 mikrokontroler Arduino yang
berfungsi sebagai transmiter harus terhubung
dengan pin 2 port serial modem yang berfungsi
sebagai receiver. Kemudian pin 0 mikrokontroler
Arduino yang berfungsi sebagai receiver harus
terhubung dengan pin 3 port serial modem yang
berfungsi sebagai transmiter.
3.5.5 Rangkaian RTC DS1307
Rangkaian RTC yang digunakan pada
penelitian ini menggunakan IC dengan seri
DS1307. IC DS1307 memiliki 8 pin dimana pin 1
dan 2 dihubungkan ke kristal 32.768 MHz, pin 3
untuk supply positif batre, pin 4 untuk ground
battre dan ground rangkaian, pin 5 untuk SDA
mikrokontroler yang terdapat pada port Analog In
A4, pin 6 untuk SCL mikrokontroler yang terdapat
pada port Analog In A5, dan pin 8 untuk Vcc
rangkaian.
Gambar 17.Rangkaian RTC 1307
3.5.6 Rangkaian Push Button
Pada rancangan alat yang akan dibangun
akan menggunakan 5 buah tombol tekan yang akan
digunakan untuk komunikasi antara penggguna dan
sistem. Lewat tombol ini pengguna dapat mengatur
jam, dan memilih menu-menu untuk diterakap pada
alat yang dibangun. Kelima tombol ini akan
terhubung ke masing-masing pin yang ada di
mikrokontrol. PB1 akan tehubung ke port Analog
In A0, PB2 akan tehubung ke port Analog In A1,
PB3 akan tehubung ke port Analog In A2, PB4
akan terhubung ke pin 7 mikrokontrol, dan PB5
akan terhubung ke pin 6 mikrokontrol.
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 33
Gambar 18.Rangkaian Push Button
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Alat
Alat dirangkai sesuai perancangan
kemudian dimasukan listing program ke dalam
mikrokontroler Arduino.
Gambar 19. Alat Peringatan Dini Bencana Banjir
Gambar diatas memperlihatkan sebuah
tempat penampung air yang diatasnya terdapat
sensor ultrasonik dan sebuah panel box. Panel box
tersebut memuat komponen yang membangun alat
peringatan dini.
4.1.1 Menu Pengaturan sistem
Menu pengaturan sistem dapat diakses
dengan menekan tombol A1. Jika tombol telah
ditekan akan menampilkan seperti gambar berikut
ini :
Gambar 20.Pilihan Menu Pada Menu Pengaturan
Pada menu pengaturan disediakan dua
jenis menu yaitu menu pengaturan waktu dan menu
pengaturan mode pemantauan.Gunakan tombol A3
atau A4 untuk mengarah ke menu-menu tersebut
dan tekan tombol A1 untuk masuk ke menu yang
diinginkan.
4.1.2 Menu Pengaturan “Atur Waktu”
Menu Atur Waktu digunakan untuk
melihat dan merubah waktu yang akan diterapkan
ke sistem alat, untuk melihat waktu yang sedang
bejalan pada sistem alat tekan tombol A1 ketika
LCD menampilkan “View Time”.
Gambar 21Sub Menu Pada Menu Pengaturan
“Atur Waktu”
Merubah waktu yang diterapkan sistem
alat dapat dilakukan dengan menekan tombol A1
ketikan LCD menampilkan “Set Time” dan
gunakan tombol A3/A4 untuk pindah dari menu
“View time” ke “Set Time”.
Gambar 22.Merubah Nilai Jam
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 34
Menggati nilai “Set jam “ gunakan tombol
A2 atau A1. Gunakan tombol A3 atau A4 untuk
mengganti tampilan LCD seperti gambar dibawah
ini.
Gambar 23.Tampilan Merubah Setelan Waktu
Setelah pewaktuan telah diatur tekan tombol A5
untuk kembali dan pilih menu “Save Time” untuk
meyimpan pengaturan tersebut.
Gambar 24.Waktu Baru Telah Disimpan
4.1.3 Menu Pengaturan “Mode
Pemantauan”
Alat yang dibangun ini telah diprogram
dimana sistem pemantauan ketinggian permukaan
air dapat diatur.Maksudnya waktu pengiriman data
ketinggian air melalui SMS dapat diatur kapan saja
SMS tersebut dikirim. Pengaturan waktu atau
jadwal pengiriman SMS data setiap mode (mode
musim hujan dan kemarau)
Jika ingin menerapkan salah satu mode,
gunakan tombol A1 untuk memilihnya. Apabila
salah satu mode telah dipilih untuk diterapkan
maka akan menampilkan seperti gambar berikut.
Gambar 25.Tampilan Mode Pemantauan
Musim Hujan Telah Dipilih
4.1.4 Pengujian Cara Kerja Alat
Cara kerja alat peringatan dini ini adalah
sensor akan membaca jarak antara permukaan air
dengan sensor dan kemudian data tersebut akan
dikelolah oleh mikrokontrol Arduino. Data yang
telah dikelolah oleh mikrokontrol akan ditampilkan
ke LCD seperti gambar berikut.
Gambar 26.Tampilan Data Yang Dikelolah Oleh
Mikrokontrol
Jika pewaktuan untuk melakukan
pemantauan/pengiriman data maka mikrokontrol
akan mengistruksikan modem GSM untuk
mengirim data tersebut.
1) Mode pemantauan “Musim Kemarau”
Ketika menerapkan mode ini alat akan
megirimkan SMS data ketinggian permukaan
air ke nomor tujuannya (nomor petugas) pada
pukul 17.00 WIB. Buzzerakan bunyi sesaat
untuk menandakan alat sedang mengirim
SMS.
Gambar 27.Tampilan SMS Yang Dikirim Dari
Alat Mode Musim Kemarau
Berdasarkan gambar diatas, modem pada alat
dengan simcard bernomor “082281222203”
telah berhasil mengirim SMS ke nomor tujuan
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 35
dan pada waktu yang telah ditetapkan.Gambar
diatas memperlihatkan isi pesan-pesan yang
diterima pada pukul 17.00 dan tanggal yang
berbeda.
2) Mode pemantauan “Musim Hujan”
Pada mode ini alat akan mengirim SMS data
ketinggian permukaan air sebanyak 3 kali
dalam 1x24 jam. Mulai pukul 08.00, 17.00
dan 23.00 alat akan mengirim pesan.
Gambar 28.Tampilan SMS Yang Dikirim Dari
Alat Mode Musim Hujan
Dilihat dari gambar diatas terlihat bahwa
data dari alat telah berhasil dikirim.Data ketinggian
permukaan air dan status yang sedang diterapkan
sistem telah sampai ke nomor simcard yang
dituju.Isi pesan-pesan tersebut memperlihatkan
pesan diterima pada jam yang berbeda-beda dan
pada tanggal yang sama.
4.2 Hasil Pengujian
Setelah dilakukan pengujian cara kerja
alat dilakukan pula pengujian pembacaan alat.
Hasilmya ditampilkan pada tabel berikut.
Tabel 2. Hasil Pengujian Pembacaan Alat
Berdasarkan hasil pengujianpembacaannilai
ketinggian alat pada table 2 dapat diketahui bahwa
pengukuran permukaan air menggunakan sensor
ultrasonik dengan ketinggian permukaan air yang
terukur mempunyai nilai rata-rata kesalahan
sebesar 6,5 mm atau 0,65 cm.
Tabel 3. Hasil Pengujian Pengiriman SMS
Berdasarkan hasil pengujian pengiriman
SMS dari modem GSM yang mengirim pesan ke
ponsel tujuan pada tabel diatas maka dapat
diketahui bahwa rata-rata pengiriman pesan dari
alat peringatan dini bencana banjir ini yaitu 6,57
detik. Kecepatan ini tidak mutlak akan terjadi
dalam proses penyampaian pesan siaga atau bahaya
banjir oleh sistem kerena kondisi padat tidaknya
jalur komunikasi SMS (short message service)
pada waktu pengiriman pesan tersebut juga sangat
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 36
mempengaruhi penyampaian SMS. Akan tetapi
pengujian ini sudah bisa mewakili kecepatan
penyampaian pesan siaga atau bahaya banjir oleh
sistem peringatan dini bencana banjir ini.
Pesan yang sampai ke ponsel tujuan juga telah
berhasil disampaikan sesuai dengan informasi
yang ditetapkan oleh sistem. Artinya dalam proses
pengiriman SMS ini tidak ada indikasi adanya
kesalahan dalam penyampaian data/informasi dari
sistem ke ponsel yang ditujukan.
4.5 Pembahasan
Pada penelitian ini membahas tentang membangun
suatu alat yang dapat dijadikan sebagai alat
peringatan dini bencana banjir.Semua komponen
pendukung alat ini telah terintegrasi dengan
lengkap dan siap digunakan.Berdasarkan hasil
pengujian, alat ini telah berhasil bekerja sesuai
perancangannya meskipun terdapat sedikit
kekurangan pada penggunaan komponen
pushbutton. Pembacaan sensor pada alat memiliki
nilai rata-rata kesalahan sebesar 6,5 mm atau 0,65
cm dan rata-rata waktu yang diperlukan untuk
mengirim pesan dari alat ke ponsel tujuan
diperlukan waktu sebesar 6,57 detik.
Sensor ultrasonik yang berfungsi sebagai pembaca
ketinggian permukaan air dan kemudian diteruskan
ke perangkat selanjutnya yang berupa sistem
minimum mikrokontrol yang berfungsi untuk
memproses masukkan dengan basis pengetahuan
yang sudah ditanamkan oleh programmer
kemudian memerintahkan perangkat keluaran
untuk menghidupkan buzzer, menampilakan
informasi data pada LCD dan mengirim SMS
(short message service) ke ponsel tujuan. Sensor
ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pemantulan
gelombang ultrasonik, kadang-kadang pantulan
gelombang ultrasonik menjadi tidak periodik yang
menyebabkan hasil pengukuran tidak akurat, oleh
karena itu didalam pemasangan sensor ultrasonik
harus di perhatikan posisi sensor dan jalur
pembacaan sensor. Posisi sensor ultrasonik harus
tepat terhadap objek yang akan diukur sehingga
pembacaan jarak sensor ultrasonik pada pada
peringatan dini bencana banjir menjadi akurat.
Secara keseluruhan perangkat keras/bentuk fisik
dari alat peringatan dini yang dibangun telah dibuat
dengan sebaik mungkin, sederhana, dan
aman.Karena dengan desain interface yang sangat
sederhana dan simpel mudah dipahami dalam
pembacaan ketinggian air, inilah kelebihan produk
yang dibuat. Daya listrik yang dibutuhkan untuk
mengoperasikan alat peringatan dini ini tidak
membutuhkan daya yang besar, karena tegangan
listrik yang diperlukan untuk pengoperasiannya
hanya berkisar antara 7-12 VDC.
V. PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan perancangan dan analisis yang
telah dikemukakan, dapat disimpulkan bahwa:
1) Alat dapat dioperasikan dengan baik sesuai
instruksi program yang dimasukkan
kedalam mikrokontrol oleh programmer,
dimana sensor ultrasonik dapat membaca
jarak permukaan air, LCD dapat
menampilkan informasi data ketinggian,
buzzer berbunyi sesuai keadaan yang
ditentukan.
2) Ketinggian permukaan air dapat diukur
secara otomatis dengan memanfaatkan
sensor ultrasonik dan mikrokontroler.
Dalam penelitian ini sensor memiliki tingkat
Jurnal TIPS, Volume VIII, No.1, Januari - Juni, h. 23-37 Page 37
keakuratan yang baik dengan error sebesar
0.65 cm.
3) Mode-mode pemantauan ketinggian
permukaan air yang bekerja sesuai jadwal
pewaktuannya dengan ditandai terkirimnya
SMS data ketinggian permukaan air ke
nomor/ponsel tujuan.
4) Penetapan tingkatan peringatan bahaya atau
status banjir pada sistem berdasarkan
ketentuan berikut ; 0-60 cm berstatus “Siaga
4”, 61-120 cm berstatus “Siaga 3”, 121-180
cm berstatus “Siaga 2”, dan 181-241 cm
berstatus “Siaga 1”. Jika air telah melewati
241 cm (tinggi dinding) maka berstatus
“Banjir”.
DAFTAR PUSTAKA
Ginting, Rosnani, 2010, Perancangan Produk.
Yogyakarta : Graha Ilmu.
Kamus Besar Bahasa Indonesia. 2016. Kata
rancang. [online] Tersedia :
http://kbbi.co.id/cari?kata=rancang. [15
Februari 2016]
Kementerian Pekerjaan Umum, 2012, Pedoman
Penyusunan Sistem Peringatan Dini dan
Evakuasi untuk Banjir Bandang. Jakarta.
Mulyana, Eka., Rindi Kharisman, 2014.
“Perancangan Alat Peringatan Dini Bahaya
Banjir dengan Mikrokontroler Arduino Uno
R3”.Citec Journal. 1(3). 171-182
Pressman, RS, 2010. Rekayasa Perangkat Lunak.
Yogyakarta : Andi Yogyakarta.
Syahwil, Muhammad, 2013, Panduan Mudah
Simulasi dan Praktek Mikrokontroler
Arduino.Yogyakarta :Andi Yogyakarta.
Wardoyo, Siswo., Angoro,Suryo P, 2015.
Pengantar Mikrokontroler dan Aplikasi
Pada Arduino.Yogyakarta : Teknosain.