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 asepsyaefudin19@gmail.com

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