JIRE (Jurnal Informatika & Rekayasa Elektronik.
http://e-journal.
id/index.
php/jire Volume 4.
No 1.
April 2021
PURWARUPA PERANGKAT DETEKSI DINI BANJIR
BERBASIS INTERNET of THINGS ssFuad Dwi Hanggara1.
Rama Dani Eka Putra2 1,2Program Studi Teknik Industri.
Universitas Universal Komplek Maha Vihara Duta Maitreya Sungai Panas Batam 29456 1 samfu.
31@gmail.
com, 2ramadaniekaputra1727@gmail.
Abstract Flood disasters are still the focus of the government, because flooding in this case causes casualties and This disaster occurred due to a water spill from the maximum limit of the water catchment area, therefore it is necessary to have an early sensing device for the water level.
In this research, the objective is to monitor the water level online as an early report of the occurrence of this disaster.
This monitoring uses a program that utilizes the Internet of Things (IoT) so that water level reports can be found in real time.
The HC-SR 04 Ultrasonic Sensor is used as a water level reader and the Arduino UNO R3 as a catcher processor and then sends data wirelessly to the ThingsSpeak application so that it can be read from both smartphones and websites.
The results of this research are a water level reading device that can provide a safe or dangerous altitude report and can provide notes.
The results of this prototype show the reading of the water level in 2 seconds and the reception of the reading in real time appears on the user's device via the Thingspeak platform Keywords : Arduino.
Flood.
Internet of Things.
Mitigation Abstrak Bencana banjir sampai saat ini masih menjadi fokus pemerintah, dikarenakan banjir dalam hal ini menyebabkan jatuhnya korban dan kerugian.
Bencana ini terjadi disebabkan adanya tumpahan air dari batas maksimum tampungan aliran air, oleh sebab itu diperlukan sebuah perangkat pengindraan dini terhadap ketinggian air.
Dalam riset ini memiliki sasaran untuk mengawasi ketinggian air secara daring sebagai laporan dini terhadap terjadinya bencana ini.
Pengawasan ini memakai sebuah program yang memanfaatkan Internet of Things (IoT) agar laporan ketinggian air dapat didapati secara real time.
Sensor Ultrasonik HC-SR 04 digunakan sebagai pembaca ketinggian air serta Arduino UNO R3 sebagai pengolah hasil tangkapan lalu mengirimkan data secara wireless menuju aplikasi ThingsSpeak agar dapat dibaca baik dari smartphone maupun website.
Hasil riset ini merupakan suatu perangkat pembaca ketinggian air yang dapat memberikan laporan ketinggian apakah aman atau bahaya serta dapat memberikan catatan.
Hasil purwarupa ini menunjukkan pembacaan tingkat ketinggian air dalam waktu 2 detik serta penerimaan hasil pembacaan secara real time muncul pada gawai pengguna melalui platform Thingspeak.
Kata kunci : Arduino.
Banjir.
Internet of Things.
Mitigasi
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara tropis dengan memiliki dua musim pada tiap tahunnya .
Ketika musim penghujan berpotensi terkena beberapa bencana seperti banjir, longsor, dll.
Banjir adalah salah satu bencana alam dimana meliki kemampuan untuk mengancam dan menyebabkan korban jiwa.
Banjir merupakan aliran air yang berlimpah serta lebat, sehingga ISSN.
2620-6900 (Onlin.
2620-6897 (Ceta.
terjadi luapan atau peristiwa teredamnya daratan .
ang biasanya kerin.
dikarenakan debit air yang meningkat .
Bencana ini acapkali muncul mendadak, sehingga tidak bisa diperkirakan.
Maka dari itulah yang menjadikan masyarakat kesusahan untuk mengelak dari bencana Dalam hal bencana ini tentu dapat ditanggulangi dengan menciptakan kawasan yang nyaman .
Akan tetapi metode pengembangan untuk penanggulangan tidak dapat dikerjakan secara tergesa-gesa.
JIRE (Jurnal Informatika & Rekayasa Elektronik.
http://e-journal.
id/index.
php/jire Sampai saat ini di Indonesia, bencana ini serta akibat yang ditimbulkan belum dapat dikerjakan hingga beres, bahkan kasus bencana ini justru menampakkan gejala yang semakin melonjak, baik dari sisi kekuatan, frekuensi maupun perederannya .
Intensitas curah hujan yang turun di Indonesia wilayah barat lebih deras daripada wilayah tengah dan wilayah timur Indonesia yang menyebabkan bencana banjir umumnya sering melanda wilayah Indonesia bagian barat.
Selain itu, tempat-tempat lain di Indonesia yang berada di daerah rendah juga berpotensi terjadi banjir .
Akibat dari terjadinya banjir banyak kemerosotan yang muncul baik dari segi harta maupun psikologi.
Bahkan banjir juga dapat menimbulkan korban jiwa karena minimalnya pencegahan terhadap akibat dari bencana banjir .
Inovasi teknologi yang dapat digunakan saat terjadi bencana banjir yaitu system deteksi dini Perangkat tersebut bertujuan untuk memberikan peringatan kepada warga supaya warga lebih dini mengetahui ketinggian banjir yang berpotensi banjir.
Perangkat pendeteksi banjir berbasis Internet of Things ini dikembangkan dengan menggunakan Arduino Uno.
ESP01 dan Sensor Ultrasonik HC-SR04.
Pemakaian pengawasan dan teknologi telah banyak diupdate yang berfungsi untuk mengawasi keadaan kawasan dan tragedi dengan menggunakan media Radar Doppler .
, .
, lebih lanjut terdapat juga rancangan alat pengawasan bencana banjir memakai sensor ultrasonik berdasar mikrokontroler yang responnya dirasa kurang laju yaitu 4,8 detik dan serta memakai instrumen SMS gateway .
Pada riset ini lebih didasarkan memakai teknologi IoT (Internet of Thing.
, dengan memanfaatkan teknologi Internet maka dari itu materi-materi dapat didapat secara online.
IoT pada awalnya merupakan teknologi kendali atau pengawasan jangka jauh yang memakai sambungan internet sebagai perantaranya, dan pada umumnya Internet of Things (IoT) pengawasannya sehingga juga mempermudah pemakai untuk pelaksanaanya .
Purwarupa alat deteksi pada riset ini menggunakan komponen Arduino UNO R3 dan Sensor Ultrasonik HC-SR04 untuk memperkirakan batas ketinggian permukaan air serta hasil tangkapan akan diperlihatkan pada layar gawai dan juga dapat diakses melalui website.
Informasi tangkapan tersebut juga dapat diakses oleh gawai pemakai melalui aplikasi Thingspeak.
ISSN.
2620-6900 (Onlin.
2620-6897 (Ceta.
Volume 4.
No 1.
April 2021
TINJAUAN PUSTAKA DAN TEORI
1 Sistem Pendeteksi Banjir Menurut .
, sistem pendeteteksi banjir adalah sebuah sistem yang dapat memperkirakan ketinggian permukaan air disuatu tempat dan mengedarkan informasinya dengan cepat ke Dengan adanya sistem pendeteksi banjir, warga lebih cepat memperoleh informasi mengenai ketinggian air yang berpotensi banjir.
Dan salah satu keuntungan dari sistem ini menurut .
adalah sebagai pencegahan yang efektif untuk meminimalisasi kerugian dari segi material dan korban jiwa dengan memberikan peringatan bencana banjir sedini mungkin agar kerugian bisa dikurangi.
Sedangkan pada riset yang lain, yang telah cukup banyak dilakukan seperti pada riset .
, dimana pada riset tersebut dikembangkan sebuah sistem untuk dapat memberikan peringatan dini kepada masyarakat akan potensi terjadinya bencana banjir.
Begitu juga dengan riset .
pada riset tersebut dilakukan implementasi prosedur perlindungan awal agar tidak terjadi arus pendek listrik saat banjir serta membantu pengguna membaca percepatan air sehingga bisa dibaca keadaan apakah berpotensi banjir atau tidak Sistem ini dikembangkan dengan metode IoT (Internet of Thin.
secara nirkabel dengan media mikrokontroler dan sensor ultrasonik untuk mendeteksi ketinggian 2 IoT (Internet of Thin.
IoT (Internet of Thin.
merupakan salah satu sketsa dalam pemanfaatan sambungan internet yang selalu terkoneksi setiap saat.
Sketsa tersebut merujuk pada suatu sambungan yang menghubungkan berbagai perangkat dalam dunia fisik dengan berbagai protokol yang berbeda.
IoT memungkinkan objek fisik untuk melihat, mendengar, berpikir dan melakukan pekerjaan yang dapat berkomunikasi untuk berbagi Pada dasarnya IoT menghubungkan semua perangkat ke komputer yang terhubung jaringan lokal atau internet.
IoT sudah banyak diaplikasikan pada smart home yang melakukan tugas tertentu seperti layaknya sistem ntuk membaca data dari sensor.
Terkait dengan deteksi banjir terdapat beberapa metode yang dapat digunakan untuk pengembangan sistem deteksi ketinggian air, antara lain dengan menggunakan radar Doppler, namun hal ini memerlukan perangkat kerasyang cukup rumit dan biaya yang mahal.
Alternatif lain yang lebih ekonomis, yaitu menggunakan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler.
Sistem menangkap level ketinggian air sungai dan JIRE (Jurnal Informatika & Rekayasa Elektronik.
http://e-journal.
id/index.
php/jire mengedarkan informasi tersebut secara cepat ke masyarakat melalui media sms gateway.
Alat yang akan digunakan menggunakan metode IoT (Internet of Thin.
dengan mikrokontroler dan sensor ultasonik.
IoT memerlukan suatu standar komunikasi sehingga semua perangkat dapat berkomunikasi dengan cloud.
Volume 4.
No 1.
April 2021 visualisasi data dalam keadaan grafik, serta sert juga adanya plugin yang digunakan untuk digabungkan dengan layanan web, social network maupun API .
Keuntungan menggunakan metode IoT adalah sebagai berikut:
C Menjamin validitas perangkat IoT dalam mengirimkan data dan keandalan dalam pengiriman paket dengan penggunaan bandwidth yang kecil.
Analisis dilakukan secara signifikan sehingga menghasilkan data yang akurat mengenai segala hal.
C Meningkatkan penggunaan perangkat dan teknologi yang lebih efektif dan fungsional.
C Menyediakan informasi yang nyata dan mengarah pada efektivitas pengolahan sumber daya.
3 Perangkat lunak Arduino Integrated Development Enviroment (IDE) Merupakan suatu perangkat lunak yang secara spesial dimanfaatkan untuk memprogram mikrokontroler bermerek arduino.
Perangkat lunak Arduino IDE ini bisa dimiliki secara Cumacuma dan dapat diunduh pada website.
Dan Perangkat lunak Arduino IDE tersedia untuk platfrom Windows.
Mac OS X, dan LINUX, untuk dapat menjalankan perangkat lunak Arduino IDE dapat dilakukan dengan cara mengklik ganda logo Arduino yang terdapat di folder C :
\Arduino\arduino-1.
4 Liquid Crystal Display (LCD) Merupakan komponen elektronika yang berguna untuk tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik.
Di luar pasaran juga tersedia dalam bentuk modul yaitu tampilan LCD beserta rangkaian pendukungnya termasuk ROM dan sebagainya.
LCD mempunyai pin data, kontrol catu daya, dan pengatur kontras LCD yang digunakan ialah LCD dot matriks dengan jumlah karakter 4 x 20.
LCD sangat berguna sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja perangkat .
5 Thingspeak Thingspeak merupakan penyedia layanan cloud jaringan internet yang menyediakan berbagai layanan eksklusif untuk menciptakan aplikasi IoT.
Thingspeak mempunyai fitur-fitur diantara adalah, real-time data collection.
ISSN.
2620-6900 (Onlin.
2620-6897 (Ceta.
Gambar 1.
Skema Thingspeak 6 Sensor Ultrasonik Sensor ultrasonik merupakan sensor yang bertugas dengan menggunakan prinsip pantulan gelombang suara serta digunakan dalam menangkap eksistensi suatu objek atau benda tertentu dihadapan sensor, frekuensi kerja pada daerah diatas gelombang suara dari 20 kHz hingga 2 MHz.
Sensor ultrasonik terbagi dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima.
Struktur unit pemancar dan penerima cukuplah dihubungkan dengan mekanik jangkar dan hanya dihubungkan dengan diafragma penggetar tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja 20 kHz hingga 2 MHz.
Struktur atom dari kristal piezoelectric menyebabkan berkontraksi mengembang atau menyusut, sebuah polaritas tegangan yang diberikan dan ini disebut dengan efek piezoelectric pada sensor ultrasonik.
Pantulan gelombang ultrasonik akan terjadi saat ada objek tertentu dan pantulan gelombang ultrasonik akan diterima kembali oleh unit sensor penerima.
Selanjutnya unit sensor penggetar akan bergetar dan efek piezoelectric menghasilkan sebuah tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang sama.
METODOLOGI PENELITIAN
Riset ini merupakan percobaan perangkat pengembangan yang terdiri atas perangkat keras dan perangkat lunak.
Perangkat yang dibuat berupa purwarupa.
Adapun langkahlangkah pada riset ini adalah sebagai berikut:
JIRE (Jurnal Informatika & Rekayasa Elektronik.
http://e-journal.
id/index.
php/jire Volume 4.
No 1.
April 2021 Identifikasi dan perancangan perangkat Dalam tahap ini digunakan untuk mendapatkan kebutuhan perangkat dimana nantinya untuk rancangan perangkat keras.
Draf dari perangkat keras berupa rangkaian sensor, indikator dan mikrokontroler Arduino UNO R3 dan ESP-01 yang terkoneksi ke modul Didasarkan pada rancangan tersebut langkah selanjutnya diterapkan menggunakan komponen atau modul yang diperlukan .
Pembuatan program Pada tahap ini program bersumber dari prosedur kerja pengawasan yang diinginkan.
Prosedur tersebut dibentuk dalam diagram alir dan selanjutnya diterapkan dalam bentuk Implementasi Pada tahap terakhir ini penerapan dilakukan terhadap sisi perangkat keras untuk menangkap level ketinggian permukaan air Setelah perangkat keras bertugas dengan lancar dan program telah dibuat, langkah selanjutnya dilakukan uji coba Perangkat pengawasan ini terdiri atas perangkat keras dan perangkat lunak (.
Perangkat keras berupa unit Node Sensor menggunakan Arduino UNO R3 dan Sensor Ultrasonik HC-SR 04.
Perangkat lunak yang digunakan adalah Arduino IDE sebagai memprogram penugasan yang akan dilakukan oleh Arduino UNO untuk dikirimkan melalui Lalu terapat platform Thingspeak yang akan menjalankan fungsional sebagai penyedia layanan untuk pembacaan hasil tangkapan level ketinggian air .
Purwarupa ini menggunakan daya yang kecil sehingga komponen-komponen dalam rangkaian hanya bisa menjalankan perintahAeperintah sederhana .
ATMEL328
memerintahkan Arduino UNO sebagai pembaca data yang diperoleh dari sensor, serta mengerjakan tangkapan data tersebut sehingga bisa dimengerti, selain itu program yang lain dari ESP01 yaitu difungsikan sebagai pengirim data ke andorid .
Sensor Ultrasonik HCSR04 adalah sensor deteksi ketinggian air yang didesain untuk arduino, adapun sensor ultrasonic merupakan modul yang mempunyai jarak jangkaun 2cm sampai 400cm untuk mengawasi ketinggian air yang berupa sinyal pulse sebelum di proses di mini-cpu Arduino UNO .
Gambar 2.
Arduino UNO R3 ISSN.
2620-6900 (Onlin.
2620-6897 (Ceta.
Gambar 3.
Sensor Ultrasonik HC-SR 04 IoT juga memerlukan penyedia layanan diantaranya adalah Thingspeak.
Di bawah ini merupakan flowchart diagram daripada perancangan purwarupa.
Start Sistem Mikrokontroler Sensor Ultrasonik A20-40 cm Batas Atas Awas Banjir Send Thingspeak Sirine Aktif Tidak Batas Tengah Siaga Banjir Send Thingspeak Batas Bawah Aman Banjir Send Thingspeak A10-15 cm Tidak A0-5 cm Tidak End Gambar 4.
Flowchart Diagram JIRE (Jurnal Informatika & Rekayasa Elektronik.
http://e-journal.
id/index.
php/jire HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan identifikasi pada bagian-bagian perangkat, maka ditentukan sensor ultrasonik untuk memperkirakan ketinggian air, notifikasi AMAN dan BAHAYA serta buzzer sirine sebagai indikator.
Arduino uno R3 sebagai pemantau seluruh perangkat dan mengirimkan hasil tangkapan ketinggian air ke gawai yang telah terinstall aplikasi Thingspeak melaui jaringan Dalam memanfaatkan modem portablel dimana menggunakan provider Smartfren 4G.
Sebuah catu daya disediakan untuk mensuplai tegangan agar alat dapat bekerja.
Seperti dalam diagram arsitekstur di bawah ini.
Volume 4.
No 1.
April 2021 pada ketinggian A 0-5 cm maka akan muncul notifikasi AMAN di LCD yang terpasang.
Dan jika ketinggian air berada dibawah batas atas yaitu saat ketinggian air mencapai A 20-40 cm maka akan muncul notifikasi BAHAYA di LCD serta sirine yang terpasang akan menyala.
Disaat yang hampir bersamaan, data ketinggian air akan diolah terlebih dahulu di Aduino, setelah itu dengan adanya komponen ESP 01 hasil olahan data tersebut dikirim menuju pengguna yang telah terinstall aplikasi Thingspeak serta alamat website Thingspeak melalui jaringan nirkabel.
Grafik level ketinggian air tersebut dapat dipantau secara realtime pada layar gawai pengguna.
Setiap data ketinggian airnya akan selalu diupdate di aplikasi Thingspeak.
Dari aplikasi ini juga bisa mendapat data grafik ketinggian air dalam kondisi AMAN atau BAHAYA secara realtime.
Mulai Ultrasonic Sensor HC SR04 Gambar 5.
Diagram Arsitektur Perangkat - Baca Ketinggian Air - Proses Data oleh Aduino - Kirim Data Olahan ke Gawai Dapat & Sirine menyala Hentikan Sistem Tidak Gambar 6.
Implementasi Perangkat keras Sensor Ultrasonik mengawasi ketinggian air, lalu hasil tangkapan sensor diproses oleh Arduino UNO R3.
Di saat ketinggian air berada dalam batas bawah yaitu ISSN.
2620-6900 (Onlin.
2620-6897 (Ceta.
Selesai Gambar 7.
Flowchart Microcontroller Arduino
UNO R3
JIRE (Jurnal Informatika & Rekayasa Elektronik.
http://e-journal.
id/index.
php/jire Volume 4.
No 1.
April 2021 TABEL 1.
HASIL UJI SENSOR KETINGGIAN AIR
Mulai Kondisi Ketinggian Air
Batas Bawah Batas Atas Atur Koneksi
Jaringan Nirkabel
Koneksi Server
Tidak Indikator Notifikasi
LCD
Aman Bahaya & Sirine Didasarkan pada Tabel 1 dapat terlihat saat ketinggian air pada batas bawah maka akan muncul notifikasi AMAN pada LCD lalu saat ketinggian air pada batas atas maka muncul notifikasi bahaya dan sirine akan menyala.
Hal ini membuktikan bahwa data ketinggian air dapat terbaca dengan baik.
Tidak Tambah Data Tampilkan Data & Pemberitahu Selesai Gambar 8.
Flowchart Wifi Arduino UNO R3 Pengujian pertama adalah pengujian ketinggian air dengan menggunakan sensor Sensor ultrasonik akan di uji tingkat sensitivtas untuk membaca ketinggian air.
bawah ini merupakan kode program dalam mengatur ketinggian air saat kondisi aman maupun bahaya if(KET_AIR >= .
{ setCursor.
print("KONDISI : ").
print("BAHAYA").
digitalWrite(REL_ALARM,LOW).
digitalWrite(REL_BUZZER,HIGH).
kondisi = 1.
else if (KET_AIR <= .
{ setCursor.
print("KONDISI : ").
print("AMAN ").
digitalWrite(REL_ALARM,HIGH).
digitalWrite(REL_BUZZER,LOW).
kondisi = 0.
Hasil uji kemudian di bandingkan dengan notifikasi yang muncul pada Liquid Crystal Display (LCD) sebagai indikator yang terpasang pada rangkaian perangkat.
Hasil uji ini dapat dilihat pada Tabel 1.
ISSN.
2620-6900 (Onlin.
2620-6897 (Ceta.
Gambar 9.
Proses Percobaan Pengujian Deteksi Ketinggian Air Uji selanjutnya adalah uji kerja program yang telah dibuat.
Tampilan program harus sesuai dengan keadaan ketinggian air yang sebenarnya saat dilakukan uji coba (Tabel .
Saat ketinggian air tinggi, program tersebut mengirimkan pesan sebagai tanda bahwa ketinggian air pada batas atas.
TABEL 2.
UJI KETINGGIAN AIR DI DRUM AIR
Kategori Ketinggian Air
AMAN
Jarak
Ketinggian Air
BAHAYA
Uji coba ini dilakukan dengan pengawasn langsung memakai platform layanan yaitu.
Thingspeak pada gawai.
Hasil uji coba yang diperoleh melalui gawai pengguna dapat dilihat pada Gambar 10.
JIRE (Jurnal Informatika & Rekayasa Elektronik.
http://e-journal.
id/index.
php/jire Volume 4.
No 1.
April 2021 ilmiah ini tepat pada waktunya.
Penyusun juga mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan atas Hibah Riset Dosen Pemula yang diberikan serta teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, yang telah banyak membantu dan memberikan motivasi sehingga penyusun dapat menyelesaikan riset dan karya ilmiah ini.
Daftar Pustaka Gambar 10.
Hasil Uji Ketinggian Air dengan Thingspeak Berdasarkan keseluruhan pengujian diatas, alat dan perangkat dapat bekerja dengan baik.
Respon yang diberikan aplikasi terhadap keadaan sebenarnya kurang dari 2 detik.
KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan dari hasil pengujian lapangan dan hasil ujicoba perangka deteksi dini banjir diatas dihasilkan beberapa output yaitu, ketinggian air ketika hujan turun pada wilayah perkotaan secara realtime dimana dapat dipantau dari website monitoring dan juga aplikasi smartphone yaitu Thingspeak.
Serta perangkat memberikan pemberitahuan setiap ketinggian air berupa notifikasi AMAN maupun BAHAYA yang mendapatkan informasi awal sebelum bencana banjir datang.
Yang terakhir adalah perangkat memberikan sirine peringatan ketika ketinggian air masuk dalam kategori bahaya banjir untuk pemberitahuan awal sehingga masyarakat dapat meminimalisir kerugian yang dapat terjadi karena bencana banjir.
UCAPAN TERIMA KASIH