Kontrol Pintu Air Otomatis dengan Notifikasi SMS Menggunakan Sensor Kondisi Ketinggian Air

Abstrak โ€“Indonesia merupakan negara yang memiliki iklim tropis. Musim hujan yang berkepanjangan akibat perubahan cuaca ekstrem yang terjadi di berbagai wilayah di Indonesia membuat masyarakat lebih waspada terhadap bencana banjir. Akibat bencana banjir tersebut, banyak kerugian yang ditimbulkan, bahkan banyak korban jiwa. Kerugian terjadi karena warga kurang waspada terhadap bencana yang akan datang. Oleh karena itu, diperlukan upaya untuk meminimalisir jatuhnya korban jiwa dan kerugian yang terjadi dengan membuat rancangan sistem pendeteksi banjir sebagai pemantau ketinggian air. Sistem ini berbasis SMS (Short Message Service), yang mengacu pada jaringan yang menghubungkan berbagai perangkat fisik dengan protokol yang berbeda. Sistem pendeteksi banjir ini menggunakan sensor ketinggian air untuk mendeteksi ketinggian air, SIM800L untuk membaca data dan mengirimkannya melalui SMS dan buzzer yang berfungsi mengeluarkan suara saat sensor mendeteksi air dan potensi banjir. Sistem akan bekerja secara otomatis saat air menyentuh sensor dengan mengirimkan informasi status deteksi banjir ke smartphone. Sistem ini nantinya dapat diterapkan bagi masyarakat di berbagai titik daerah rawan banjir.

I. Pendahuluan

Indonesia dengan letak geografisnya yang berada di pertemuan dua lempeng benua dan di garis khatulistiwa menjadikan Indonesia beriklim tropis dengan curah hujan yang tinggi. Letak geografis tersebut membuat Indonesia sangat rentan terhadap banjir. (Bank Pembangunan Asia, 2016).

Daerah dengan kerentanan tinggi terhadap banjir biasanya terletak di daerah dataran rendah, dekat sungai, kali, dan badan air lainnya, atau di daerah dengan sistem drainase yang buruk. Daerah dengan kerentanan tinggi terhadap banjir juga lebih mungkin mengalami kejadian cuaca ekstrem, seperti hujan lebat, angin topan, dan badai tropis. Dengan kapasitas air yang sewaktu-waktu bisa bertambah, warga harus selalu waspada. Banyak akibat yang ditimbulkan dari terjadinya banjir, diantaranya kerugian yang ditimbulkan baik dari segi materil maupun psikis. Bahkan akibat banjir juga dapat menimbulkan korban jiwa karena minimnya pencegahan terhadap dampak bencana banjir. (Melissa Denchak, 2019).

Maka muncullah sebuah inovasi teknologi yang dapat digunakan sebelum terjadi banjir yaitu sistem deteksi dini banjir. Pada dasarnya kita membutuhkan informasi tentang peningkatan air agar dapat membantu masyarakat untuk lebih siap setiap saat. Sistem deteksi dini banjir ini bertujuan untuk memberikan peringatan kepada warga, agar warga mengetahui ketinggian air yang berpotensi banjir lebih dini. Dengan menggunakan smartphone yang terhubung dengan sinyal GSM, kita dapat menerima informasi pendeteksian air melalui SMS (Layanan Pesan Singkat). Sistem Deteksi Banjir Berbasis SMS ini akan dikembangkan menggunakan SIM800L yang digunakan sebagai pengirim SMS.

SIM800L adalah GSM/GPRS modul yang dapat digunakan untuk mengirim dan menerima pesan SMS. Modul ini dilengkapi dengan antena GSM dan slot kartu SIM. Modul SIM800L terhubung dengan sensor ketinggian air yang digunakan untuk mendeteksi ketinggian air di area tersebut. Sensor ketinggian air akan mendeteksi ketinggian air dan mengirimkan data ke modul SIM800L. Modul SIM800L selanjutnya akan mengolah data dan mengirimkan pesan SMS ke smartphone pengguna. Pesan SMS akan berisi informasi tentang ketinggian air di daerah tersebut.

Sistem Deteksi Banjir berbasis SMS akan dapat memberikan informasi peringatan dini kepada masyarakat akan potensi banjir di wilayah tersebut. Sistem ini akan membantu masyarakat untuk lebih siap menghadapi banjir dan mengurangi potensi kerugian akibat banjir.

II. Metode

Bagian ini menjelaskan kebutuhan dan metode yang digunakan dalam pengembangan sistem. Terdapat empat tahapan yaitu identifikasi sistem, perancangan sistem, implementasi sistem, dan pengujian sistem. (Dania Eridani, 2017). Tahap pertama dalam pengembangan sistem adalah identifikasi kebutuhan sistem. Pada tahap ini dikumpulkan data-data yang berkaitan dengan kebutuhan perancangan sistem. Tahap ini juga merupakan tahap dimana data yang berkaitan dengan percobaan dan studi literatur dikumpulkan. Hasil dari tahap ini adalah daftar kebutuhan fungsional dan non fungsional dari sistem. (Dania Eridani, 2017).

Persyaratan fungsional sistem mampu membaca kondisi ketinggian air, mengendalikan prototipe pintu air, dan mengirimkan notifikasi melalui SMS.

Persyaratan non-fungsional sistem adalah perangkat yang mampu membaca nilai sensor dan mengontrol keseluruhan sistem. Maka dipilihlah Arduino UNO dengan IC Atmega 328. Perangkat ini berjalan pada Tegangan 5V.

Tahap kedua dalam pengembangan sistem adalah desain sistem. Pada tahap ini kita harus menentukan dan memilih alat dan bahan yang akan kita gunakan dalam percobaan. Dan alat yang kami gunakan seperti Arduino dimana D0RX dan D1TX digunakan sebagai lokasi GSM, kemudian A0 digunakan sebagai buzzer, A4 A5 digunakan sebagai LCD display, D2 D3 D4 sebagai lampu, D9 sebagai relay dan D6 D7 D8 sebagai sensor ketinggian air.

Tahap ketiga dalam pengembangan sistem adalah aplikasi sistem. Pada tahap ini, perangkat keras dirakit, dan perangkat lunak dibuat untuk diunggah ke dalam sistem. Perangkat keras yang digunakan adalah papan Arduino Uno R3 sebagai tempat menyimpan kode, 3 LED dengan warna berbeda digunakan untuk mengetahui kondisi ketinggian air, LCD digunakan untuk menampilkan kondisi ketinggian air, GSM digunakan untuk mengirimkan informasi, relay digunakan untuk menginformasikan pompa air agar terbuka, dan pompa air digunakan untuk mengeluarkan dan menahan air.

Tahap terakhir dalam pengembangan sistem adalah pengujian sistem. Pada tahap ini dilakukan pengambilan data untuk menguji perangkat keras sebagai serta perangkat lunak sistem. Kemudian data yang diperoleh dari tahapan sebelumnya (perancangan dan implementasi sistem) dianalisis. Pengujian yang dilakukan pada tahap ini adalah pengujian perangkat masukan, pengujian perangkat eksternal, dan pengujian berdasarkan kebutuhan fungsional sistem. (Dania Eridani, 2017).

III. Hasil dan Analisis

Setelah empat tahap pengembangan sistem, prosedur selanjutnya adalah mendeskripsikan data dan hasil pengujian sistem secara lengkap.

Tahapan pengembangan sistem menghasilkan blok diagram perangkat keras, blok diagram sistem, dan diagram alir yang digunakan dalam sistem.

Figure 1: Hardware Block Diagram

Perancangan sistem menghasilkan diagram sistem dengan fungsi transfer.

Gambar 2:System Block Diagram

Perancangan sistem menghasilkan diagram sistem dengan fungsi transfer.

๐‘‡๐‘Ÿ๐‘Ž๐‘›๐‘ ๐‘“๐‘’๐‘Ÿ ๐น๐‘ข๐‘›๐‘ก๐‘–๐‘œ๐‘› = (๐ด๐ต๐ถ + ๐ด๐ต๐ท + ๐ด๐ต๐ธ + ๐ด๐ต๐น + ๐ด๐ต๐บ) รท (1 + (๐ด๐ต๐ถ + ๐ด๐ต๐ท + ๐ด๐ต๐ธ๐ด๐ต๐น + ๐ด๐ต๐บ)

Water Level Sensor        = A

Arduino Process        = B

Water Pump                   = C

Buzzer                            = D

GSM SMS Notification = E

Display = F

Led                                 = G

Tahap pengembangan perangkat lunak menghasilkan diagram alir yaitu Void setup(), Void loop(), dan diagram alir keseluruhan sistem. Fungsi void setup berisi konfigurasi pin, dan serial begin untuk komunikasi antar perangkat dengan protokol baud 9600.

Gambar 3:Void setup() Flow Diagram

Fungsi void loop berisi fungsi utama yang mengontrol keseluruhan proses sistem. Fungsi membaca sensor kondisi ketinggian air untuk mengetahui kondisi ketinggian air di tempat. Kemudian berdasarkan sinyal keluaran dari sensor, relai akan aktif atau nonaktif dan pada saat yang sama akan menentukan perilaku keluaran lainnya dalam sistem.

Gambar 4: Flow Diagram of Entire System

Perilaku keluaran sistem bergantung pada sinyal sensor air, jika sinyal (1,1,1) maka variabel โ€œBahayaโ€ menjadi true sedangkan variabel lainnya yaitu โ€œAmanโ€ dan โ€œSiagaโ€ menjadi Salah. Bila sinyalnya (0,1,1) maka variabel โ€œSiagaโ€ menjadi true sedangkan yang lainnya menjadi false. Dan ketika sinyalnya (0,0,1) variabel “Aman” menjadi benar dan dengan demikian mempengaruhi keluaran sistem. Contoh sinyal diberikan pada gambar di bawah ini.

Gambar 5: “Bahaya” Variable Became True with (1,1,1) Signal

Gambar 6: “Siaga” Variable Became True While the “Bahaya” and “Aman” Variable Became False With (0,1,1) Signal

Gambar 7: “Aman” Variable Became True While “Bahaya” and “Siaga” were False with (0,0,1) Signal

Implementasi dari perancangan hardware dan software diatas merupakan sistem yang menggunakan board Arduino UNO dengan IC Atmega 328 sebagai kontrol sistem utama dan terhubung dengan sensor ketinggian air untuk membaca data dari dunia nyata. Sistem ini juga terhubung dengan perangkat keluaran seperti relai untuk mengontrol pompa air dan GSM 800L untuk mengirimkan notifikasi SMS. Sistem ini juga memiliki monitor perangkat seperti LED, layar LCD, dan buzzer.

Gambar 8:Prototype Scale Flood Gate

Perangkat keras sistem ini dipasang langsung pada pintu air skala prototipe dengan satu pintu diwakili oleh pompa air yang dikendalikan oleh relai. Perangkat keras diletakkan di atas pintu air skala prototipe.

Perangkat lunak sistem digunakan untuk memprogram kontrol dan proses sistem. Perangkat lunak sistem terdiri dari beberapa bagian yaitu deklarasi, void setup, dan void loop. Bagian deklarasi adalah proses mendeklarasikan variabel tipe data dan pustaka yang digunakan dalam perangkat lunak. Bagian void setup adalah proses pendaftaran koneksi sistem dan komunikasi yang berisi koneksi pin pada Arduino dan komunikasi serial. Bagian void loop merupakan proses menjalankan program utama untuk mengontrol sistem secara keseluruhan, fungsi void loop menentukan eksekusi fungsi lainnya pada sistem berdasarkan nilai kondisi level air sensor.

Pengujian keseluruhan sistem berlangsung dalam 3 bagian yaitu pengujian pembacaan sensor kondisi ketinggian air, pengujian perangkat output, dan pengujian sistem secara keseluruhan..

Pengujian sensor kondisi ketinggian air dilakukan dengan cara membandingkan nilai sensor dengan pengukuran manual menggunakan penggaris. Tes diulang 15 kali nilai diukur dari bawah ke probe sensor. (M Mediawan, 2018).

Gambar 9: Water Level Condition Testing

Pengujian perangkat keluaran dilakukan dengan membandingkan keluaran perangkat dengan perintah masukan yang diberikan. Pada sistem ini terdapat beberapa perangkat output yang berbeda yaitu relay untuk mengontrol pompa air, GSM 800L untuk pengiriman pesan SMS, dan pada monitor sistem yaitu LED, LCD display, dan buzzer. Pengujian output adalah untuk memastikan bahwa setiap perangkat berfungsi dengan baik. Pengujian relai untuk mengendalikan pompa air dilakukan untuk mengetahui kemampuan alat untuk mengaktifkan pada perintah yang diberikan. Hasil pengujian ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

NOParameterWater Pump
1Mengaktifkan Pompa AirBerhasil
2Menonaktifkan Pompa AirBerhasil
Gambar 10: Water Pump Testing
 

Pengujian GSM 800L adalah untuk memastikan bahwa notifikasi terkirim dan diterima oleh penerima. Hasil pengujian ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

NOParameterGSM 800L
1Sending MessageBerhasil
Gambar 11: GSM 800L Testing

Pengujian in system monitor adalah untuk memastikan bahwa LED, LCD display, dan buzzer bekerja dengan baik sesuai pesanan. Hasil pengujian ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

NOParametersLEDLCD DisplayBuzzer
1BahayaBerhasilBerhasilBerhasil
2SiagaBerhasilBerhasilBerhasil
3AmanBerhasilBerhasilBerhasil
Gambar 12: In Device Monitor Testing

Setelah melakukan pengujian pada masing-masing

perangkat output, pengujian pada sistem secara keseluruhan dilakukan. Pengujian ini dilakukan untuk memastikan sistem secara keseluruhan bekerja sebagaimana mestinya. Hasilnya diberikan dalam tabel di bawah ini.

NOParameterHasil
1Sistem mendeteksi kondisi airBerhasil
2Sistem mendeteksi kondisi air saat ketinggian air 0cm โ€“ 10cmBerhasil
3Sistem mendeteksi kondisi air saat ketinggian air 10cm โ€“ 15cmBerhasil
4Sistem mendeteksi kondisi air saat air tinggi > 15cmBerhasil
5Sistem mengaktifkan pompa air saat kondisi ketinggian air berubah menjadi โ€œBahayaโ€ atau โ€œSiagaโ€Berhasil
6Sistem menonaktifkan pompa air saat kondisi ketinggianair berubah menjadi โ€œAmanโ€Berhasil
7System sends a message to the phone number givenBerhasil
8In system monitoring (LED, LCD, Buzzer) on all parametersBerhasil
Gambar 13: Whole System Testing
 

Pada penelitian ini sistem mampu menjaga ketinggian air pada pintu air banjir skala prototipe berdasarkan data diukur dengan kondisi muka air sensor dan kirim pemberitahuan dengan SMS ke nomor telepon administrator.

IV. Kesimpulan

Penelitian ini mencoba merancang dan mengimplementasikan pengendalian pintu air otomatis dengan notifikasi SMS menggunakan sensor kondisi ketinggian air. Sistem menunjukkan dapat membaca kondisi ketinggian air dan sistem ini mampu mengontrol ketinggian air berdasarkan nilai sensor kondisi ketinggian air. Perangkat lunak sistem dapat mengontrol perangkat keras sebagaimana mestinya. Desain dan implementasi sistem dapat memenuhi semua kemampuan fungsional seperti yang direncanakan.

V. Daftar Pustaka

  1. Dania Eridani, Olivia Wardhani, Eko Didik Widianto. (October 19, 2017). โ€œDesigning and implementing the Arduino-based Nutrition Feeding Automation System of a Prototype Scaled Nutrient Film Technique (NFT) Hydroponics using Total Dissolved Solids (TDS) Sensorโ€. Dept. of Computer Engineering, Diponegoro University.
  2. M Mediawan, M Yusro and J Bintoro. (December 10, 2018). โ€œAutomatic Watering System in Plant House – Using Arduinoโ€. Department of Electronic Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Negeri Jakarta.
  3. Saptaji, M. S. T. (2016, August 15). Bekerja

http://saptaji.com/2016/06/27/bekerja-dengan- i2c-lcd-dan-arduino/

Accessed on 6 December 2022.

Accessed on 6 December 2022.

Link Youtube Artikel :

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Captcha 59 + = 68