i
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
WIRELESS SENSOR NETWORK UNTUK TELEMETRI SUHU
PADA MONITORING AKTIVITAS GUNUNG SLAMET
BIDANG KEGIATAN:
PKM-P
Disusulkan oleh:
Syaefudin (NIM 1303030011 / Angkatan 2013)
Pandu Igeng Jatmiko (NIM 1303030006 / Angkatan 2013)
Dimas Reynaldi (NIM 1403010083 / Angkatan 2014)
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO
PURWOKERTO
2015
ii
iii
DAFTAR ISI
Halaman Sampul ............................................................................................... i
Halaman Pengesahan ............................................................................................... ii
Daftar Isi ........................................................................................................... iii
Ringkasan ........................................................................................................... iv
BAB 1 PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ................................................................................... 1
B. Rumusan Masalah ................................................................................... 1
C. Tujuan ............................................................................................... 2
D. Luaran Yang diharapkan ....................................................................... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Gunung Slamet ................................................................................... 3
B. Suhu Kawah ............................................................................................... 3
C. XBEE / ZigBee ................................................................................... 3
D. Mikrokontroler ATMega 328 ....................................................................... 4
E. Sensor Suhu DS18B20................................................................................... 4
BAB III METODE PENELITIAN
A. Alat dan Bahan ................................................................................... 6
B. Persiapan Awal ................................................................................... 6
C. Proses Pembuatan Alat ....................................................................... 6
D. Pengujian Sistem dan Analisa Data ........................................................... 7
BAB IV BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN
A. Anggaran Biaya ................................................................................... 9
B. Jadwal Kegiatan ................................................................................... 9
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 10
LAMPIRAN – LAMPIRAN
Lampiran 1. Biodata Ketua dan Anggota ............................................... 11
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan ............................................... 16
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti
Dan Pembagian Tugas ........................................................... 18
Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua Panitia ............................................... 19
iv
RINGKASAN
Banyaknya gunung berapi di Indonesia yang masih aktif menyebabkan suatu
bencana alam gunung meletus. Gunung Slamet merupakan salah satu gunung berapi
yang masih aktif di pulau jawa, dengan ancaman tersebut maka perlunya suatu sistem
yang dapat memonitoring aktivitas gunung berapi. Pengamatan gunung berapi dapat
dilakukan dengan mengamati suhu mata air panas yang berasal dari gunung berapi .
Suhu yang ada pada air akan diubah menjadi suatu sinyal oleh sensor yang dapat
diolah secara elektronik oleh mikrokontroler, kemudian sinyal dari mikrokontroler
dikirimkan melalui Transmiter ke Receifer melalui wireless sensor network dengan
menggunakan Xbee . Sinyal yang diterima oleh Receifer akan diolah kembali oleh
mikrokontroler master dan outputnya akan ditampilkan pada internet. Dengan
mengunakan metode ini diharapkan proses monitoring dapat lebih efisien.
Kata kunci : Gunung Slamet, Mikrokontroler,Monitoring, Xbee
1
BAB 1. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Indonesia merupakan negara dengan potensi alam yang besar
berdasarkan kondisi geografis dan geologisnya, tetapi dengan keadaan tersebut
menjadikan Indonesia rawan dengan bencana, salah satu bencana yang memakan
banyak korban adalah bencana letusan gunung berapi. Untuk mengurangi dampak
bencana, ilmu teknologi dan komunikasi memiliki banyak potensi terutama dalam
hal sosialisasi, peringatan dini, maupun penanggulangan setelah bencana telah
terjadi. Banyaknya gunung berapi di Indonesia yang masih aktif menyebabkan
negara Indonesia dalam suatu ancaman bahaya gunung meletus salah satu
contohnya adalah Gunung Slamet. Gunung Slamet secara spesifik memiliki 4
kawah yaitu kawah K1,K2,K3, dan K4 dengan letak geografis terletak pada
7014,30’ Lintang Selatan dan 109012,30’ Bujur Timur. Berdasarkan Direktorat
Vulkanologi, Gunung Slamet bertipe Strato yang mana merupakan gunung berapi
tertinggi ke-2 di pulau Jawa. (Al Anshory:2014)
Dengan ancaman tersebut maka perlu adanya sistem untuk
memonitoring status dan aktifitas gunung berapi. Sistem yang diperlukan adalah
sistem yang dapat memberikan suatu informasi yang real time. Informasi yang
bersifat real time dapat memberikan informasi yang kekinian tentang status dan
aktivitas gunung berapi. Menurut Badan Geologi Kementerian ESDM pada
evaluasi aktvitas Gunung Slamet tahun 2014, Salah satu parameter yang
digunakan sebagai indikator aktifitas Gunung Slamet adalah pengamatan
Geokimia melalui pengukuran suhu mata air panas yang terdapat di selatan kaki
Gunung Slamet atau Baturraden
Sistem monitoring aktifitas gunung berapi secara real time umumnya
menggunakan media komunikasi RF (radio frekuensi) yang membutuhkan daya
listrik yang cukup besar. Berdasarkan latar belakang diatas penulis berupaya
untuk merancang bangun sistem monitoring suhu aktivitas Gunung Slamet yang
hemat daya yaitu menggunakan media komunikasi wireless sensor network
(WSN). Sehingga dengan metode ini proses monitoring Gunung Slamet dapat
lebih efisien.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana merancang bangun sistem yang dapat memonitoring status dan
aktivitas Gunung Slamet secara real time.?
2. Bagaimana mengklasifikasikan kondisi gunung berapi berdasarkan tingkat
suhu sumber air panasnya?
2
3. Bagaimana mengukur dan mengirimkan data hasil pengukuran suhu
menggunakan media komunikasi wireless sensor network serta
menampilkannya pada internet?
C. ManfaatYang diharapkan
Manfaat yang diharapkan dari penulisan proposal penelitian ini adalah :
1. Mendapatkan informasi status dan aktivitas Gunung Slamet yang real time.
2. Terciptanya suatu alat yang berfungsi untuk penanggulangan dini letusan
Gunung Slamet.
3. Menekan angka kematian akibat bencana alam Gunung Slamet.
D. Luaran Yang Diharapkan
1. Mempermudah dalam memonitoring status dan aktivitas Gunung Slamet.
2. Sistem dapat bekerja dengan respon yang cepat sesuai status dan aktivitas
Gunung Slamet.
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Gunung Slamet
Gunung Slamet merupakan salah satu gunung api aktif tipe A(pernah
meletus sejak tahun 1600) dengan ketinggian 3432 m. Gunung ini terletak pada
posisi 7014,30’ Lintang Selatan dan 109012,30’ Bujur Timur,dengan wilayah
administrasi masuk ke dalam wilayah Kabupaten Brebes, Tegal, Pemalang,
Banyumas, dan Purbalingga.(Al Anshory:2014)
Berdasarkan catatan kegiatan vulkanik Gunung Slamet sejak tahun1772,
karakter erupsi gunung api ini cenderung bersifat eksplosif lemah(tipe Vulkano)
dan juga efusif, yaitu lelehan lava yang disertai letusan abu dan scoria(tipe
Stromboli). Erupsi ini dicirikan oleh tiang asap letusan yang pekat berisi
campuran material vulkanik berukuran abu dan gas vulkanik, disertai lontaran
material vulkanik berukuran abu hingga bongkah dan suara-suara dentuman.
Gunung Slamet pernah meletus sebanyak 33 kali, letusan terakhir yaitu pada 10
Maret 2014.
B. Suhu Kawah
Salah satu faktor penentu aktifitas gunung berapi adalah suhu kawah,
dimana suhu kawah dapat menentukan status gunung tersebut.
(http://portal.vsi.esdm.go.id)
Tabel.1 Data Suhu Sebagai Penentu Status Gunung
Permukaan 10m 15m Status
00C-320C 00C-350C 00C-370C Normal
320C-370C 350C-380C 370C-390C Waspada
370C-390C 380C-400C 390C-410C Siaga
390C-<0C 400C-<0C 410C-<0C Awas
C. XBEE / ZigBee
Modul X-Bee atau ZigBee ini menggunakan komunikasi serial dengan
modulasi FSK (Frequency Shift Keying) dengan frekuensi 2.4 GHz. Jangkauan
XBee mencapai 30 meter indoor dan 100 meter outdoor, sedangkan XBee-Pro
100 meter indoor dan 1500 meter outdoor. Tentunya jangkauan tersebut akan
lebih efektif jika menggunakan antenna khusus XBee. XBee juga merupakan
salah satu modul telemetri yang dapat berfungsi sebagai RX dan TX sekaligus
atau dapat melakukan komunikasi dua arah. Komunikasi serial pada modul
4
XBee ini sama dengan cara mengirim dan menerima data seperti komunikasi
serial biasa. (rahmaniar : 2011)
D. Mikrokontroler Atmega 328
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah
chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil
RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Dengan
kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai
masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan
dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan
menulis data. Salah satu contoh mikrokontroler yang sering digunakan adalah
ATMEGA328. ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang
mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana
setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed
Instruction Set Computer). Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara
lain:
1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus
clock.
2. 32 x 8-bit register serba guna.
3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
5. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only
Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent
karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya
dimatikan.
6. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
7. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width
Modulation) output.
8. Master / Slave SPI Serial
E. Sensor Suhu DS18B20
Produk ini merupakan sensor suhu DS18B20 dengan kemampuan tahan
air (waterproof). Cocok digunakan untuk mengukur suhu pada tempat yang sulit,
atau basah.Karena ouput data produk ini merupakan data digital, maka Anda
tidak perlu khawatir terhadap degradasi data ketika menggunakan untuk jarak
yang jauh.DS18B20 menyediakan 9 hingga 12-bit (yang dapat dikonfigurasi)
data.
Karena setiap sensor DS18B20 memiliki silicon serial number yang unik,
maka beberapa sensor DS18B20 dapat dipasang dalam 1 bus.Hal ini
5
memungkinkan pembacaan suhu dari berbagai tempat. Meskipun secara
datasheet sensor ini dapat membaca bagus hingga 125°C, namun dengan penutup
kabel dari PVC disarankan untuk penggunaan tidak melebihi 100°C
6
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Alat Dan Bahan
Alat dan bahan dalam proses penelitian ini diantaranya yaitu :
1. Modul Remote Terminal Unit(RTU) yang terdiri dari :
a. Blok sensor suhu
b. Blok pemproses mikrokontroler
c. Blok Transmiter menggunakan Xbee
d. Blok Penampil menggunakan LCD
e. Blok Power Suply
2. Modul Master Terminal Unit yang terdiri dari :
a. Blok Receifer menggunakan Xbee
b. Blok Mikrokontroler
c. Blok Ethernet Converter
d. Blok Power Suply
B. Persiapan Awal
Pelaksanaan program ini bekerja sama dengan pengelola lokawisata
baturraden dan BPBD (Badan Penanggulangan Bencana Daerah Banyumas).
Perakitan sistem terdiri dari beberapa komponen yang terpisah, tetapi antar
komponen merupakan suatu sistem yang saling berhubungan. Komponen
elektronik yang digunakan tidak semuanya tersedia pada satu toko elektronik,
sehingga untuk komponen yang tidak tersedia akan dilakukan pembelian secara
online. Untuk program mikrokontroler dikerjakan oleh tim pelaksana dan dibantu
oleh dosen pembimbing.
C. Proses Pembuatan Alat
Pada proses pembuatan sistem agar bekeja dengan baik haarus dilakukan
proses perencanaan yang matang dan didukung oleh perhitungan analisis sistem
yang sebelumnya. Komponen yang digunankan untuk membuat sistem adalah
komponen yang berkualitas karena alat akan beroperasi secara terus menerus.
7
Gambar.1 Diagram Blok Sistem Monitoring Aktivitas Gunung Slamet
Suhu dari sumber air panas disekitar Gunung Slamet akan dikonversikan
oleh sensor suhu menjadi sinyal analog, kemudian dirubah dari sinyal analog
menjadi sinyal digital oleh ADC yang ada pada mikrokkontroler. Pada
mikrokontroler data dari sensor akan diproses dan output ditampilkan pada LCD
dan diteruskan ke modul Xbee (transmitter). Data yang diterima oleh Xbee
Transmiterakan dikirimkan secara wireless ke Xbee Receifer, kemudian data
yang diterima pada Xbee Receifer diteruskan ke Mikrokontroler Master dan data
akan diolah sehingga dapat di tampilkan di web.
D. PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISA DATA
Pengujian sistem dilakukan untuk mengetahui performa sistem yang dibuat .
Proses pengujian terdiri dari:
1. Pengujian Remote Terminal Unit
Dilakukan dengan kalibrasi sensor suhu yang digunakan dibandingkan
dengan alat ukur suhu standar. Hasil pengujian dianalisis secara statistik
unutk mengetahui signifikansi hasil pengukuran suhu.
2. Pengujian Master Terminal Unit
Dilakukan dengan menampilkan data hasil pengukuran suhu pada media
internet.
Sensor
Suhu Mikrokontroler
XBEE
Transmiter
LCD / Display
XBEE
Receiver
Mikrokontroler
Master Ethernet
Internet
Wifi
Modul RTU
Modul MTU
8
3. Pengujian Media Komunikasi WSN
Dilakukan dengan melakukan pengiriman data hasil pengukuran
menggunakan Xbee Pro untuk mengetahui jarak maksimal dan tingkat
kesalahan pengiriman data.
4. Pengujian sistem secara keseluruhan
Dilakukan dengan melakukan pengujian sistem yang diaplikasikan
dilapangan dengan menempatkan blok modul RTU pada sumber mata air
panas baturraden dan modul MTU kantor Dinas Pariwisata Baturraden.
Sistem akan diuji reliabilitasnya dengan melakukan pengambilan data secara
real time selama 3 hari, dengan periode pengambilan sampel setiap 1 jam.
9
BAB IV
BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN
A. Rancangan Biaya Kegiatan
No Jenis Pengeluaran Total Biaya
1 Komponen Rp 3.870.000
2 Bahan Habis Pakai Rp 523.000
3 Transportasi dan Komunikasi Rp 258.000
4 Pelaporan dan Dokumentasi Rp 250.000
Jumlah Pengeluaran Rp 4.901.000
B. Jadwal Kegiatan
No Nama
Kegiatan
Bulan Ke-
1 2 3 4 5
1 Studi Literatur
2 Diskusi,
peminjaman
laboratorium
3 Persiapan
Peralatan Kerja
4 Pembelian
Bahan dan
Peralatan Kerja
5 Pembuatan
Alat
6 Pengujian
Tahap Awal
7 Uji-Evaluasi
Kinerja Alat
Keseluruhan
8 Melaporkan
Hasil
pengujian
9 Pengujian
Akhir di
Laboratorium
10 Laporan Akhir
Program
10
DAFTAR PUSTAKA
Al Anshory, Mahfuz dan Hari Priyadi. 2014. Pendugaan Daerah Rawan Bencana
Vulkanologi Di Sekitar Gunung Slamet. Jurnal Unisma Vol 6 No.1
Anonim. 2014. Digital Temperatur DS18B20 (waterproof) (Online)
(http://www.geraicerdas.com/sensor/temperature/digital-temperature-ds18b20-
waterproof-detail diakses tanggal 24 November 2015 Pukul 19.35 WIB)
Badan Geologi Kementerian ESDM .Evaluasi Gunung Slamet status siaga level 3
hingga tanggal 12 september 2014.www.vsi.esdm.go.id
Fardhila. 2014. Gunung Slamet: Letusan pertama 1772, terakhir 2009. (Online)
(http://simomot.com/2014/03/12/gunung-slamet-letusan-pertama-1772-terakhir-2009/
diakses tanggal 23 November 2015 Pukul 16.00 WIB)
Kodong, Frans Richard. 2009. Aplikasi Penentuan Status Gunung Berapi
Menggunakan Telemetri Suhu.Seminar Nasional Informatika 2009.Yogyakarta : 23
Mei 2009.
P,Yuhananisa, PN,Yayan, K,lailatul, L,Rahil, SP,Wahyu, dan Ria O. 2014 . Sistem
Telemetri Simulasi Mitigasi Bencana Kegempaan dan Deteksi Peningkatan Kadar
Konduktivitas Belerang Pada Gunung Berapi Berbasis Wireless. Jurnal Pendidikan
Fisika dan Aplikasinya .Vol 4 : hal 16-20.
Rahmaniar, Wahyu. 2011. Tutorial Telemetri 2.4 GHz dengan XBEE (Zigbee),
(Online) (http://technologination.blogspot.co.id/2011/11/tutorial-telemetri-24-ghz-
dengan-x-bee.html diakses tanggal 23 November 2015 Pukul 16.45 WIB )
11
Lampiran 1. Biodata Ketua dan Anggota serta Dosen Pendamping
1. Ketua
A. Identitas Diri
1 Nama Lengkap (dengan
gelar)
Syaefudin
2 Jenis Kelamin L L
3 Program Studi Teknik Elektro
4 NIM 1303030011
5 Tempat dan Tanggal Lahir 19 September 1994
6 E-mail [email protected]
7 Nomor Telepon/HP 089665790023
B. Riwayat Pendidikan
SD SMP SMA
Nama Institusi SD N 1 Rejasari SMP N 4
Purwokerto
SMK Wiworotomo
Purwokerto
Jurusan Listrik
Tahun Masuk-
Lulus
2000-2006 2006-2009 2009-2012
C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation)
No Nama Pertemuan
Ilmiah/ Seminar
Judul Artikel Ilmiah Waktu dan
Tempat
1
2
D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, asosiasi atau
institusi lainnya)
No. Jenis Penghargaan Institusi Pemberi
Penghargaan
Tahun
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat
dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai
ketidaksesuaiandengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi.
12
13
14
15
16
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran kegiatan
Komponen
No Komponen Spesifikasi Jumlah
Harga/Unit
(Rp) Besarnya
(Rp)
1 Mikrokontroler
Atmega
328 2 200000 400000
2 Sensor Suhu DS18B20 5 60000 300000
3
Sistem Minimum
RTU 1 400000 400000
4
Sistem Minimum
MTU 1 400000 400000
5 Xbee Transmiter Xbee Pro 1 750000 750000
6 Xbee Receiver Xbee Pro 1 750000 750000
7 Power Suply 5V - 10V 2 100000 200000
8 Box 2 100000 100000
9 Kabel LAN HUB 1 250000 250000
10 PCB 1 M 1 200000 200000
11 Kabel Instalasi 3 M 1 120000 120000
Jumlah Total (Rp) 3870000
Bahan Habis Pakai
No Kebutuhan Jumlah Harga(Rp) Besarnya(Rp)
1 Kertas A4 1 35000 35000
2 FotoCopy 50 200 10000
3 Bolpoin 4 2000 8000
4 Toner cartridge 1 200000 200000
5 Block Note/agenda 3 20000 60000
6 Tipe-X 2 5000 10000
7 Flash Disk 1 200000 200000
Jumlah Total (Rp) 523000
Transportasi dan
Komunikasi
No Kebutuhan Jumlah Harga(Rp) Besarnya(Rp)
1 Bensin 20 L 7400 158000
2 Komunikasi 1 100000 100000
Jumlah Total (Rp) 258000
17
Pelaporan dan
Dokumentasi
No Kebutuhan Jumlah Harga(Rp) Besarnya(Rp)
1
Penyusunan laporan
akhir 1 100000 100000
2 Penggandaan Laporan 1 50000 50000
3
Pengiriman Hasil
Penelitian 1 50000 50000
4 CD 1 50000 50000
Jumlah Total (Rp) 250000
18
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas
N
o
Nama /
NIM
Program
Studi
Bidang
Ilmu
Alokasi
Waktu
(jam/minggu)
Uraian Tugas
1 Syaefudin Teknik
Elektro
Teknik
Elektro
4 jam/minggu 1. mencari referensi
permasalahan, serta
informasi yang
dibutuhkan untuk
menunjang gagasan.
2. mengoreksi proposal
apakah sudah sesuai
atau tidak.
3. Pembuatan sistem
monitoring aktivitas
gunung slamet.
4. Menguji sistem
monitoring aktivitas
gunung slamet
2 Pandu
Igeng
Jatmiko
Teknik
Elektro
Teknik
Elektro
4 jam/minggu 1. mencari referensi
permasalahan, serta
informasi yang
dibutuhkan untuk
menunjang gagasan.
atau tidak.
2. Pembuatan sistem
monitoring aktivitas
gunung slamet.
3. Menguji sistem
monitoring aktivitas
gunung slamet
3 Dimas
Reynaldi
Teknik
Sipil
Teknik
Sipil
4 jam/minggu 1. Survei tempat
penelitian
2. Mencari sumber
referensi yang
dibutuhkan dalam
penelitian
19