Dokumen tersebut merangkum tentang desain dan implementasi sistem peringatan dini lahar dingin Gunung Merapi menggunakan jaringan sensor nirkabel. Sistem ini menggunakan berbagai sensor seperti sensor lahar dingin, curah hujan, suhu, dan kelembaban serta kamera CCTV yang terhubung ke pusat kontrol melalui jaringan nirkabel Mikrotik untuk memantau dan memberikan peringatan dini kepada masyarakat.

1. TUGAS JARINGAN BERGERAK MOBILE
DESAIN DAN IMPLEMENTASI JARINGAN MANET DAN WSN
Disusun Oleh :
Ahmad Imaduddin 13/356911/PTK/09240
Arif Setiawan 13/356785/PTK/09213
Fauziazzuhry R 13/356798/PTK/09217
Nur Avesina Mustari 13/356784/PTK/09212
MAGISTER TEKNOLOGI INFORMASI
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2014

2. A. Pemanfaatan Wireless Sensor Network
Penginderaan manusia adalah salah satu cara untuk mengumpulkan informasi, memperoleh pengetahuan, dan membuat keputusan yang dapat diandalkan. Jaringan sensor nirkabel atau Wireless Sensor Network (WSN) meniru kemampuan kecerdasan manusia ini, tetapi pada skala yang lebih luas, dengan lebih cepat, lebih murah, dan cara yang lebih efektif sehingga dapat digunakan untuk berbagai aplikasi.
WSN adalah sebuah jaringan yang tersusun atas berbagai sensor node yang memiliki kemampuan penginderaan, komunikasi secara nirkabel dan juga komputasi. Sebuah sensor node memiliki dua komponen, yaitu mote dan sensor. Sensor selalu melekat pada mote. Mote bertanggung jawab untuk penyimpanan, komputasi dan komunikasi, sedangkan sensor bertanggung jawab untuk penginderaan fenomena fisik seperti suhu, cahaya, suara, getaran, dan lain sebagainya. Sensor node mengumpulkan data dan dapat melakukan pengolahan di jaringan pada data yang dikumpulkan di intermediate nodesebelum meneruskan ke pusat pengumpulan (sink atau base station) untuk analisis atau pengolahan lebih lanjut.
Pada awalnya, penelitian mengenai WSN adalah merupakan bagian dari program Distributed Sensor Network (DSN) oleh Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) sekitar tahun 1980. Sensor pada masa itu sangat mahal dan memiliki ukuran relatif besar sehingga penggunaannya sangat terbatas, terutama untuk militer atau ketahanan negara. Pada perkembangannya, saat ini banyak kita jumpai sensor-sensor berukuran relatif kecil dengan harga yang terjangkau sehingga sensor dapat digunakan dalam aplikasi yang lebih luas. saat ini WSN telah digunakan diberbagai bidang serta untuk beragam keperluan, diantaranya :
1. Remote Monitoring
Monitoring adalah pemanfaatan umum dari WSN Contoh militer adalah penggunaan sensor mendeteksi musuh; contoh sipil adalah mendekteksi angin (cuaca), air, ruangan (indoor monitoring)
2. Sustainability
Pemanfaatan WSN terkait dengan penghematan sumber daya, seperti pemaanfaatan WSN untuk Power Quality Comsumtion Monitoring, dengan tujuan mengefektifkan penggunaan tenaga

3. 3. Industrial Measurement
Pemanfaatan WSN dalam dunia Industri antara lain :
- Machine health monitoring
Jaringan sensor nirkabel telah dikembangkan untuk pemeliharaan mesin karena mereka menawarkan penghematan biaya yang signifikan dan memungkinkan fungsi baru. Karena mahalnya biaya kabel dan paling utama terdapat daerah di mesin yang tidak bisa dicapai oleh kabel sehingga dibutuhkan sensor nirkabel
- Data logging
Jaringan sensor nirkabel juga digunakan untuk pengumpulan data untuk pemantauan informasi lingkungan , ini bisa sesederhana pemantauan suhu dalam lemari es untuk tingkat air dalam tangki overflow dalam pembangkit listrik tenaga nuklir . Informasi statistik kemudian dapat digunakan untuk menunjukkan bagaimana sistem telah bekerja.
- Water/Waste water monitoring
Pemantauan kualitas dan tingkat air mencakup banyak kegiatan seperti memeriksa kualitas air bawah tanah atau permukaan dan memastikan infrastruktur air suatu negara untuk kepentingan manusia dan hewan .
- Structural Health Monitoring
Jaringan sensor nirkabel dapat digunakan untuk memantau kondisi infrastruktur sipil dan proses geo - fisik terkait dekat dengan real time , dan dalam waktu lama melalui data logging , menggunakan sensor tepat dihubungkan .

4. B. Contoh Implementasi Wireless Sensor Network
“Sistem Wireless Sensor Peringatan Dini Ancaman Lahar Dingin
Gunung Merapi”
A. Pendahuluan
Letusan Gunung Merapi 2010 masih menyisakan timbunan material cukup tinggi sekitar 70% di daerah puncak Merapi. Untuk sebab itu dibutuhkan sistem untuk dapat mendeteksi peringatan dini saat hujan deras mengguyur puncak. Maka dikembangkan Sensor Network Peringatan Dini Ancaman Lahar Dingin untuk dapat meminimalisir dampak dari aliran lahar dingin Gunung Merapi. Didalam sistem peringatan dini ini akan diukur beberapa parameter yang berguna sebagai acuan peringatan dini Ancaman Lahar Dingin Merapi, antara lain aliran lahar dingin itu sendiri, curah hujan, arah angin, serta suhu dan kelembapan.
B. Tahap Perencanaan Sistem
Dalam perancangan sistem peringatan dini lahar dingin ini akan dirancang beberapa Terminal Pemantauan. Pada Terminal Pemantauan ini akan dilengkapi dengan instrument pemantauan yang berfungsi untuk memonitor keadaan lingkungan di sekitar aliran lahar dingin, alat-alat yang digunakan antara lain :
No.
Nama Alat
Fungsi
1.
Arduino Duo (AtMega 328)
- Mikrokontroller
2.
Ethernet Arduino
Sebagai Modul Ethernet Connection dari Mikro ke Mikrotik (Wireless)
3.
Mikrotik RB 433
Sebagai Network Wireless Point to Point
4.
IP Camera CCTV
Sebagai pemantau Situasi
5.
Sensor Lahar Dingin (Rakitan)
Untuk pemantau dini Lahar Dingin
6.
Sensor Tadah Hujan (Rakitan)
Untuk Mengetahui Curah Hujan
7.
Sensor Arah Angin
Untuk Mengetahui Arah Angin
8.
Sensor SHT 11
- Sensor Suhu dan Kelembaban

5. C. Mikrokontroller dan Sensor
1. Mikrokontroller
Gambar Arduino Duemilanove
Mikrokontroller akan berfungsi sebagai pusat pemrosesan data di terminal pemantauan. Sebagai Mikrokontrollernya akan digunakan Arduino Duemilanove. Penggunaan Arduino Duemilanove dikarenakan berisi Mikrokontroller AtMega 328 yang mendukung komunikasi I2C untuk berkomunikasi dengan Sensor SHT-11.
2. Modul Ethernet Untuk Arduino
Gambar Arduino Ethernet Shield
Modul Ethernet ini digunakan sebagai alat tambahan bagi Arduino Duemilanove dikarenakan arduino Duemilanove belum memiliki port Ethernet untuk berkomunikasi. Nantinya port Ethernet pada Modul ini akan disambungkan ke board mikrotik. Data-data yang diproses di Arduino ini akan dikirimkan secara wireless ke Pusat Kontrol / Master Station melalui mikrotik tersebut.

6. 3. Mikrotik Sebagai Jaringan Wireless
Penggunaan Mikrotik sebagai jaringan wireless karena mempunyai daya jangkau yang jauh, dapat mencapai 20 km. Selain itu data transfer yang dimiliki oleh mikrotik lebih besar jika dibandingkan dengan serial wireless lainnya. Misalkan Zigbee, yang transfer datanya terbatas dan jarak jangkauannya relatif pendek hanya sampai 3 km. Terlebih lagi prinsip dari wireless sensor network adalah dapat diimplementasikan pada jaringan yang sudah ada. Harapan lain, dengan penggunaan mikrotik ialah dapat terhubung dengan jaringan yang sudah dimiliki oleh pemkab Sleman
Gambar Board Mikrotik RB411
Gambar Board Mikrotik 433
Mikrotik yang akan digunakan yakni routerboard jenis RB 411 (hanya receiver) dan RB 433 (transceiver dan receiver). Titik-titik yang menghubungkan antar nodes

7. menggunakan RB 433 sedangkan titik-titik yang merupakan nodes akhir menggunakan RB 411. Berikut detail jaringan wireless yang digunakan :
Tabel Komponen Jaringan Wireless Point to Point.
Modul Mikrotik
- Mikrotik RB 433 (Transceiver dan Receiver)
- Mikrotik RB 411 (Receiver Saja)
Operasional
Point to Point Wireless
Tambahan
Antenna Grid
Power
PLN atau Sollar Cell dengan Baterai untuk rural area
4. IP Camera CCTV
IP Camera CCTV yang dibutuhkan adalah jenis Outdor IR Camera. Kamera ini mempunyai antarmuka Ethernet sehingga langsung masuk ke port mikrotik RB433.
Gambar Hasil Capture CCTV dari Sungai Gendol di Dusun Jambon
5. Sensor Lahar Dingin
Speaker dapat digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi getaran lewat suara. Speaker jika terminal-terminalnya mendapatkan sinyal maka akan menghasilkan output berupa getaran pada membran dan menyebabkan terbentuknya bunyi. Sebaliknya pada saat speaker ini digunakan sebagai sensor, lapisan membran pada speaker berfungsi sebagai detektor getaran. Ketika ada getaran datang pada membran, maka membran ini juga akan ikut bergetar (beresonansi). Bergetarnya membran akan

8. mengakibatkan lilitan membran akan bergerak relatif terhadap inti magnet tetap dan menghasilkan sinyal listrik.
Dengan memanfaatkan sensor speaker ini maka dapat digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi lahar dingin yang mengalir pada sungai. Air yang bercampur dengan material vulkanik ini memiliki massa jenis yang besar sehingga gelombang suara yang dihasilkan ketika mengalir berbeda dengan aliran yang terdiri dari air saja.
6. Sensor SHT-11
Gambar Arsitektur Koneksi sensor SHT 11
Sensor SHT-11 ini digunakan untuk mengukur Temperatur dan Kelembaban dengan presisi yang dapat diandalkan. Sensor ini telah memiliki fitur filter independen sehingga data yang dihasilkan tidak terlalu terpengaruh dengan noise, serta data keluaran dari sensor ini sudah menjadi data digital yang dapat diakses oleh Mikrokontroller melalui I2C (Inter Integrated Circuits). Sehingga data yang dihasilkan sudah bukan besaran ADC, namun sudah besaran Temperatur dan Kelembaban.

9. 7. Sensor Rakitan Deteksi Curah Hujan
Rancangan Sensor Deteksi Curah Hujan
Sensor curah hujan ini mempunyai desain sederhana. Tidak membutuhkan banyak sensor hanya suatu bejana untuk dapat mengaktifkan 2 tombol di drain hole yang akan mengitung berapa kali pivot bergerak untuk mentriger saklar dibawahnya. Gerakan pivot akan dipacu oleh debit air hujan sehingga alat ini akan mendeteksi curah hujan secara efektif, namun tetap dibutuhkan kalibrasi dengan teliti agar dapat mengetahui debit curah hujan secara pasti.
8. Sensor Arah Angin
Gambar Sensor Deteksi Kecepatan Angin
Sensor deteksi kecepatan angin ini diperlukan untuk mengetahui arah angin dan melihat arah jatuh hujan. Hal ini diperlukan karena Gunung Merapi memiliki 4 sisi

10. sungai yang mengalir ke arah yang berbeda. Sehingga diperlukan acuan untuk menentukan arah aliran banjir lahar dingin ini.
Bahan yang diperlukan :
No.
Bahan
Fungsi
1. 1
Bola Pimpong dan potongan plastik
Sebagai rangkaian sensor rotary untuk membaca kecepatan angin dan arah mata angin
2. 2
Besi dibentuk seperti gambar diatas
Untuk dudukan sensor
3. 3
Sensor Rotary Encoder 2 Buah
Pembaca jumlah rotasi dan pembaca arah gerakan angin
4. 4
Mikrokontroller
Pembaca ADC Rotary sensor
9. TOA dan Sirine
Toa dan Sirine digunakan untuk dapat memberitahukan peringatan tanda bahaya kepada penduduk setempat secara cepat.
Gambar Perlengkapan Sirine dan TOA

11. D. Skenario Pengembangan Sistem
1. Pengembangan Infrastruktur Jaringan
Dalam perancangan Infrastruktur jaringan ini, akan dibangun 4 titik tower sebagai Terminal Pemantauan yang akan ditempatkan pada aliran lahar dingin yang berbeda- beda. Masing-masing Terminal Pemantauan akan dilengkapi dengan sensor dan jaringan mikrotik wireless yang sudah dijelaskan di atas. Dari 4 titik terminal Pemantauan ini akan terhubung ke Master Station yang berada di kantor Pengolahan Data Elektronik, Dinas Hubkominfo Sleman. Di kantor ini terdapat 2 sistem utama yaitu Server Monitoring System sebagai pengolah data dan Central Control System sebagai pusat control terhadap sensor dan kamera.
Gambar Infrastruktur Jaringan Sistem Monitoring Aliran Lahar Dingin
2. Pengembangan Pusat Data
Didalam pusat data akan dikembangkan 2 sistem utama yaitu berbasis Web dan berbasis Mobile. Tujuan dari pengembangan Web Based Application diutamakan agar sistem yang berjalan bisa multiplatform, artinya aplikasi ini dapat dijalankan

12. dari system operasi apa saja. Didalam Sistem ini user dapat memonitoring sensor- sensor secara online. Sistem kedua yaitu berbasis mobile, Tujuan dari pengembangan Mobile Based Platform Application untuk mengadaptasi kecenderungan pemakaian teknologi yang mengarah ke mobile/ gadgets. Dengan demikian pengembangan system berbasis Mobile System adalah hal yang sangat urgensi. Ada 2 pilihan platform mobile yang akan kami pertimbangkan, yakni J2ME (Java 2 Micro Edition), atau Android. Namun melihat trend saat ini dari banyaknya pengguna platform Android, pengembangan aplikasi android lebih utamakan.
3. User/ Pengguna
User/ Pengguna dalam hal ini adalah pengguna sistem yang terdiri dari authorized user(admin) dan guest.
a) Authorized User (admin) adalah user yang mempunyai hak akses untuk dapat mengakses semua resource sistem. Hak akses tersebut dijelaskan dibawah ini.
1) Data dari semua sensor pemantauan
2) Fungsi Pengawasan dan Pengaturan, semua threshold tanda bahaya diatur dan dikendalikan oleh admin. Variabel-variabel yang dianggap memicu peringatan nantinya dapat diset.
3) Fungsi Kontrol, berfungsi untuk mengaktifkan tanda bahaya/ menghidupkan sirine. Sistem hanya memberikan data sedangkan yang berwenang memutuskan adalah PemKab Sleman. Dengan demikian tidak aka nada kesalahan tindakan, yang dituntut adalah operator bergerak cepat untuk memutuskan.
4) Tindakan lanjutan, berupa saran-saran sistem yang termasuk fitur Sistem Pendukung Keputusan untuk melakukan langkah-langkah konkrit di lapangan terkait dengan data yang didapatkan oleh sensor.
b) Guest adalah user yang akan mengakses fitur-fitur sistem yang dilihat untuk kepentingan umum saja.