rancang bangun sistem monitoring gradien …digilib.unila.ac.id/25495/11/skripsi (tanpa bab...
TRANSCRIPT
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING GRADIEN TEMPERATUR TANAH
PADA AREA GUNUNG ANAK KRAKATAU
BERBASIS SINGLE BOARD COMPUTER BCM2835
(Skripsi)
Oleh
GHUMELAR IHAB SUHADA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2017
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING GRADIEN TEMPERATUR TANAH
PADA AREA GUNUNG ANAK KRAKATAU
BERBASIS SINGLE BOARD COMPUTER BCM2835
Oleh
GHUMELAR IHAB SUHADA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2017
ABSTRAK
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING GRADIEN TEMPERATUR
TANAH PADA AREA GUNUNG ANAK KRAKATAU
BERBASIS SINGLE BOARD COMPUTER BCM2835
Oleh
Ghumelar Ihab Suhada
Gunung Api Anak Krakatau merupakan salah satu gunung api aktif dari 129
gunung api yang ada Indonesia. Pertumbuhan gunung ini cukup cepat. Pada tahun
1883, Gunung Krakatau meletus sehingga menyebabkan gelombang tsunami dan
menelan 36.417 korban jiwa. Letusan gunung api dapat diprediksi dengan
mengetahui peningkatan pola perubahan temperatur tanahnya. Untuk dapat
memprediksi letusan gunung ini, penulis mencoba untuk merancang sistem
monitoring gradien temperatur pada area Gunung Anak Krakatau berbasis Single
Board Computer BCM2835. Sensor DS18B20 (waterproof) digunakan untuk
mengukur temperatur. Kemudian temperatur dikirim melalui SMS ke penerima
sehingga data temperatur dapat diakses dari jarak yang jauh dari Gunung Anak
Krakatau. Tampilan data hasil pengukuran berupa grafik berbasis web. Dari
implementasi yang dilakukan, dapat diketahui bahwa temperatur tanah pada
kedalaman 30, 60, dan 90 cm di dekat pos dan seismograf pada Gunung Anak
Krakatau berkisar antara 25-32 0C, serta kedalaman terdalam memiliki temperatur
terbesar dan kedalaman terdangkal memiliki temperatur terkecil. Semua fungsi
sistem terpenuhi dan performa sistem berjalan dengan baik.
Kata kunci : Single Board Computer BCM2835, monitoring gradien temperatur,
Gunung Api Anak Krakatau
ABSTRACT
MONITORING SYSTEM DESIGN OF SOIL TEMPERATURE GRADIENT
IN ANAK KRAKATOA VOLCANO
BASED SINGLE BOARD COMPUTER BCM2835
By
Ghumelar Ihab Suhada
Volcano of Anak Krakatoa is one of 129 active volcanoes in Indonesia. In 1883,
Krakatoa volcano erupted and caused tsunami, 36.417 people deads. Volcanic
eruptions can be predicted by knowing the soil temperature gradient. To predict
this eruption, author try to design the monitoring system of temperatur gradient in
Anak Krakatoa volcano based Single Board Computer BCM2835. Sensor
DS18B20 (waterproof) is used to measure the temperatures. Then, temperature is
sent via SMS to the receiver so that the temperature data can be accessed
remotely from volcano. Display of measurement data in the form of graphs based
web. From implementations, it can be known that soil temperature near the pos
and seismograph in Anak Krakatoa volcano at depths of 30, 60 , and 90 cm
ranged between 25-32 0C and the deepest depth has the greatest temperature and
the shallowest depth has the smallest temperature. All the system functions are
fullfilled and the performance of the system operates properly
Keywords: Single Board Computer BCM2835, monitoring system of temperatur
gradient, Anak Krakatoa volcano
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung, Provinsi Jawa Barat pada
tanggal 12 Maret 1994. Penulis merupakan anak kedua dari
empat bersaudara dari pasangan Bapak Supoyo dan Ibu Nina
Hasanah yang diberi nama Ghumelar Ihab Suhada
Mengenai riwayat pendidikan penulis, penulis lulus Sekolah
Dasar (SD) di SDN 35 Pagambairan Padang pada tahun 2006, lulus Sekolah
Mengengah Pertama (SMP) di SMP Plus Al-Aqsha pada tahun 2009, lulus
Sekolah Menengah Atas (SMA) di SMAN 24 Bandung pada tahun 2012, dan
diterima di Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung (Unila) pada tahun 2012
melalui jalur Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN).
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di organisasi Forum Silaturahim dan
Studi Islam Fakultas Teknik sebagai Anggota Biro BBQ, Himpunan Mahasiswa
Teknik Elektro (Himatro) Fakultas Teknik sebagai Ketua Umum dan Dewan
Perwakilan Mahasiswa (DPM) Fakultas Teknik sebagai Ketua Umum. Selain itu,
penulis juga pernah menjadi Asisten Laboratorium Teknik Komputer. Penulis
juga pernah melakukan Kerja Praktik (KP) selama 40 hari di PT. Wincor Nixdorf
Indonesia, Jakarta Selatan dengan mengambil judul “ Monitoring Mailsever
menggunakan Mdaemon 15.0.0 di PT. Wincor Nixdorf “.
PERSEMBAHAN
Bismillaahirrohmaanirrohiim
Dengan Mengharapkan Ridho Alloh dan Syafa’at Nabi Muhammad
Kupersembahkan Karyaku Ini untuk Orang-Orang yang Telah Memberiku Dorongan, Harapan dan Motivasi Kepadaku dengan Setulus Hati
Papah dan Mamah tercinta
Kakak dan Adik
Para Sahabat
Teman-Teman Seperjuangan
Terima Kasih atas Pelajaran Hidup yang Kalian Berikan
MOTTO
“Ya Tuhanku, lapangkanlah dadaku. Dan mudahkanlah bagiku urusanku. Dan lepaskanlah
kekakuan lidahku. (Supaya) mereka memahami perkataanku”.
(Thaha: 25-28)
Katakanlah: “Wahai Tuhan Yang mempunyai kerajaan, Engkau berikan kerajaan kepada orang
yang Engkau kehendaki dan Engkau cabut kerajaan dari orang yang Engkau kehendaki. Engkau
muliakan orang yang Engkau kehendaki dan Engkau hinakan orang yang Engkau kehendaki. Di
tangan Engkaulah segala kebajikan. Sesungguhnya Engkau Maha Kuasa atas segala sesuatu.
Engkau masukkan malam ke dalam siang dan Engkau masukkan siang ke dalam malam. Engkau
keluarkan yang hidup dari yang mati, dan Engkau keluarkan yang mati dari yang hidup. Dan
Engkau beri rezki siapa yang Engkau kehendaki tanpa perhitungan (batas).”
(Ali-Imran: 26-27).
SANWACANA
Bismillaahirrohmaanirroohiim
Segala puji bagi Alloh SWT karena berkat rahmat dan karunia-Nya telah
memberikan kekuatan dan kemampuan berpikir kepada penulis dalam
penyelesaian penulisan Tugas Akhir ini sehingga laporan ini dapat selesai tepat
pada waktunya. Sholawat dan salam tak lupa penulis sampaikan kepada Nabi
Muhammad SAW karena dengan perantara beliau kita semua dapat merasakan
nikmatnya ibadah, nikamatnya bersyukur, dan insya Alloh nikmatnya surga.
Laporan Tuga Akhir ini berjudul “ Rancang Bangun Sistem Monitoring Gradien
Temperatur Tanah pada Area Gunung Anak Krakatau “ yang merupakan salah
satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung.
Selama menjalani pengerjaan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan bantuan
pemikiran maupun dorongan moril dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam
kesempatan kali ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung
2. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung
3. Bapak Dr. Herman Halomoan S, S.T.,M.T. selaku Sekertaris Jurusan Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung
4. Bapak Gigih Forda Nama, S.T., M.T.I. selaku Dosen Pembimbing Utama,
terima kasih atas kesediaan waktunya untuk membimbing dan memberikan
ilmu
5. Bapak Dr. Ahmad Zaenudin, M.T. selaku Dosen Pembimbing Pendamping,
terima kasih atas waktu dan bimbingannya selama mengerjakan tugas akhir
6. Ibu Dr. Eng. Mardiana, S.T.,M.T. selaku Penguji Utama, terima kasih atas
masukannya guna membuat tugas akhir ini menjadi lebih baik lagi
7. Ibu Dr. Endah Komalasari, S.T.,M.T. selaku Pembimbing Akademik yang
telah memberikan motivasi dan nasihat
8. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Elektro, terima kasih atas didikannya,
arahan dan bimbingan yang telah diberikan
9. Mbak Ning dan Mas Daryono beserta jajaran staff Jurusan Teknik Elektro
10. Papah Supoyo dan Mamah Nina Hasanah tercinta yang selalu memberikan
semangat, dukungan, nasihat, dan do’a yang tak henti-hentinya diberikan
selama ini
11. Mbak Gigin, Ganu dan Geva tersayang serta seluruh keluarga besar penulis
yang selalu memberikan dukungan kepada penulis
12. Para sahabat (Tiyo, Windu, Fiki, Angga, Eko, Bella, Rizki, Guntur, Vincent,
Suwanto, Salam,Agung, Aji, Kempet) dan para marbothers fillah (Kak Dirya,
Surya, Riza, Yasin, Triban,Dedi) yang setia membantu, mendengarkan dan
memberikan tempat kepada penulis selama perkuliahan dan pengerjaan Tugas
Akhir ini
13. Teman-teman Prajurit 1, TDJ, binaan BBQ, KKN dan ADK yang telah
mendo’akan penulis untuk segera menyelesaikan Tugas Akhir ini
14. Teman-teman asisten dan penghuni Laboratorium Teknik Komputer yang
menemani penulis mengerjakan Tugas Akhir ini
15. Jajaran Pimpinan BKSDA Lampung yang telah membantu penulis untuk
melakukan penelitian di Gunung Anak Krakatau
16. Seluruh teman-teman 2012 atas kebersamaan dan kekeluargaan yang kalian
semua berikan kepada penulis, mulai penulis masuk kuliah hingga penulis
menyelesaikan tugas akhir ini, terima kasih atas nilai kehidupan yang kalian
berikan. Bagi penulis kalian keluarga Elektro yang luar biasa
17. Semua pihak yang tidak dapat disebut satu persatu yang telah membantu serta
mendukung penulis dari awal kuliah sampai dengan terselesaikannya tugas
akhir ini. Semoga Alloh SWT membalas kebaikan semua pihak yang telah
membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini
Bandar Lampung, Februari 2017
Penulis,
Ghumelar Ihab Suhada
i
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ............................................................................................... i
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... iii
DAFTAR TABEL ...................................................................................... vi
I. PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Tujuan Penelitian............................................................................ 3
1.3 Manfaat Penelitian ......................................................................... 3
1.4 Rumusan Masalah .......................................................................... 3
1.5 Batasan Masalah............................................................................. 4
1.6 Hipotesis ........................................................................................ 4
1.7 Sistematika Penulisan Laporan ...................................................... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... 6
2.1 Sistem Monitoring.......................................................................... 6
2.2 Single Board Computer BCM2835................................................. 6
2.3 Gradien Temperatur Tanah ............................................................ 8
2.4 Sistem Layanan Basis Data............................................................. 9
2.5 Rekayasa Perangkat Lunak............................................................. 11
2.6 Data Flow Diagram ...................................................................... 13
ii
2.7 Gammu…......................................................................................... 14
2.8 Penelitian Terdahulu....................................................................... 17
III. METODE PENELITIAN...................................................................... 22
3.1 Tahapan Penelitian.......................................................................... 22
3.2 Studi Literatur.. .............................................................................. 24
3.3 Perancangan Pengembangan Sistem............................................... 25
3.4 Kesimpulan dan Saran.................................................................... 33
3.5 Waktu dan Tempat Penelitian......................................................... 33
3.6 Jadwal Penelitian............................................................................ 33
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................. 35
4.1 Requirements Analysis / Analisa Kebutuhan.................................. 35
4.2 Design / Perancangan.. ......................................... ......................... 35
4.3 Coding / Implementasi ................... ............................................... 48
4.3.1 Skenario Pengukuran Data Saat Alat Diletakkan Dekat
Pos ..................................................................................... 59
4.3.2 Skenario Pengukuran Data Saat Alat Diletakkan Dekat
Seismograf ........................................................................ 61
4.4 Testing / Pengujian. .... ................................................................... 78
4.5 Maintenance / Pemeliharaan ......................................................... 83
V. KESIMPULAN ....................... ............................................................. 85
5.1 Kesimpulan................. .......... ........................................................ 85
5.2 Saran.. ............. .............................................................................. 86
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 87
LAMPIRAN ................................................................................................ 89
iii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Model Modified Waterfall........................................................ 12
Gambar 2.2. Notasi DFD.................. ........................................................... 13
Gambar 2.3. Diagram Blok Penelitian “Data Logger Sensor Suhu Berbasis
Mikrokontroller Atmega 8535 dengan PC sebagai Tampilan”. 17
Gambar 2.4. Diagram Blok Penelitian “ Pengukuran Suhu Permukaan
Lahan untuk Memprediksi Letusan Gunung Api ” ... ............. 19
Gambar 2.5. Grafik Suhu Harian Permukaan Lahan Kawah Sangeangapi
Bulan Mei Tahun 2002............................................................ 20
Gambar 3.1. Tahap Penelitian....................................................................... 24
Gambar 3.2. Penyajian Sederhana Model Modified Waterfall....................... 25
Gambar 4.1. Arsitektur Perancangan Perangkat Keras dan Peletakan Alat.. 37
Gambar 4.2. Context Diagram (DFD Level 0)................... ......................... 41
Gambar 4.3. DFD Level 1 ........................................................................... 42
Gambar 4.4. Realtime Temperatur dan Gradien Temperatur (DFD level 2) 42
Gambar 4.5. Sistem Pengukuran dan Pengiriman Data (DFD Level 2) ..... 43
Gambar 4.6. Realtime Performance Single Board Computer BCM2835
(DFD Level 2) ........................................................................ 44
Gambar 4.7. Sistem Monitoring Temperatur, Gradien Temperatur dan
performance (DFD Level 2) .................................................. 45
Gambar 4.8. Sistem Peringatan Temperatur (DFD Level 2) ...................... 45
Gambar 4.9. Entity Relationship Diagram .................................................. 48
iv
Gambar 4.10. Hasil Perancangan Perangkat Keras Sistem Pengukuran dan
Pengambilan Data ................................................................ 49
Gambar 4.11. Pemrograman RTC ............................................................... 51
Gambar 4.12. Pendeteksian RTC ................................................................ 52
Gambar 4.13. Perhitungan Error ................................................................ 52
Gambar 4.14. Data String Hasil Pengukuran Data ..................................... 55
Gambar 4.15. Pemrograman Input Data ke Database ................................. 55
Gambar 4.16. Pemrograman Interval Pengukuran Data ............................. 56
Gambar 4.17. Pemrograman Notifikasi SMS Sensor Tidak Terbaca ......... 57
Gambar 4.18. Status Pengiriman Data di Bandar Lampung ....................... 58
Gambar 4.19. Status Pengiriman Data di Gunung Anak Krakatau ............. 58
Gambar 4.20. Diagram Alir Skenario 1 Implementasi Pengukuran dan
Pengiriman Data .................................................................. 59
Gambar 4.21. Dokumentasi Alat saat Dipasang di Dekat Pos .................... 59
Gambar 4.22. Remote Database BCM2835 Menggunakan Navicat saat
Alat di dekat Pos .................................................................. 60
Gambar 4.23. Pengetikan Ulang dan Pengiriman Data ke Nomor
‘Penerima’ ........................................................................... 60
Gambar 4.24. Inbox ‘Penerima’ .................................................................. 61
Gambar 4.25. Input Secara Manual ke Database pada Sisi Penerima ........ 61
Gambar 4.26. Diagram Alir Skenario 2 Implementasi Pengukuran dan
Pengiriman Data .................................................................. 61
Gambar 4.27. Dokumentasi Alat saat Dipasang di Dekat Seismograf ....... 62
Gambar 4.28. Remote Database BCM2835 Menggunakan Navicat saat
Alat di dekat Seismograf ..................................................... 62
Gambar 4.29. Pengetikan Ulang dan Pengiriman Data ke Modem
Penerima .............................................................................. 63
v
Gambar 4.30. Skenario Notifikasi SMS “Sensor Tidak Terdeteksi”
Saat Alat Diletakkan di Gunung Anak Krakatau ................ 63
Gambar 4.31. Remote Database BCM2835 Menggunakan Navicat untuk
Melihat Notifikasi Sensor Tidak Terbaca............................ 64
Gambar 4.32. Pengiriman Manual SMS ‘Sensor Tidak Terbaca dan
Notifikasi SMS telah Diterima Pengelola ........................... 64
Gambar 4.33.Tabel Inbox pada Laptop Penerima ...................................... 65
Gambar 4.34. Pemrograman Trigger .......................................................... 65
Gambar 4.35. Tabel Monitoring ................................................................. 66
Gambar 4.36. Realtime Temperatur ............................................................ 67
Gambar 4.37. Realtime Gradien Temperatur .............................................. 68
Gambar 4.38. Realtime Performance Single Board Computer BCM2835 . 69
Gambar 4.39. Monitoring saat Alat Diletakkan di Dekat Pos..................... 71
Gambar 4.40. Monitoring saat Alat Diletakkan di Dekat Seismograf ........ 73
Gambar 4.41. Program Peringatan Temperatur .......................................... 76
Gambar 4.42. Memasukkan Angka 51 ke Suhu60 ...................................... 77
Gambar 4.43. Data Sentitems Implementasi Peringatan Temperatur ......... 77
Gambar 4.44. Pengiriman SMS dan Penerimaan Notifikasi SMS
Peringatan Temperatur ........................................................ 77
Gambar 4.45. Performance Single Board Computer BCM2835 ............... 82
Gambar 4.46. Script Pembersihan Cache Memory ..................................... 82
Gambar 4.47. Screenshot Login Web Pengelola ......................................... 83
Gambar 4.48. Pengubahan Nomor, Interval dan Temperatur Maksimal .... 84
vi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Persentase Error Sensor Suhu DS1621....................................... 18
Tabel 2.2. Perbandingan Penelitian Penulis dangan Penelitian Terdahulu... 20
Tabel 3.1. Lembar Pengujian......................................................................... 31
Tabel 3.2. Tabel Jadwal Penelitian ............................................................. 33
Tabel 4.1. Tabel Monitoring ....................................................................... 46
Tabel 4.2. Tabel Inbox yang Digunakan ..................................................... 46
Tabel 4.3. Tabel Tanggal ............................................................................ 47
Tabel 4.4. Tabel Outbox yang Digunakan .................................................. 47
Tabel 4.5. Tabel Sentitems yang Digunakan .............................................. 47
Tabel 4.6. Register Format Temperatur ...................................................... 49
Tabel 4.7. Contoh Hubungan Output Digital dengan Temperatur .............. 50
Tabel 4.8. Pin DS3231 yang Digunakan ..................................................... 51
Tabel 4.9. Kalibari saat Alat di Dekat Pos pada Kedalaman 30 cm ........... 52
Tabel 4.10. Kalibari saat Alat di Dekat Pos pada Kedalaman 60 cm ......... 53
Tabel 4.11. Kalibari saat Alat di Dekat Pos pada Kedalaman 90 cm ......... 53
Tabel 4.12. Kalibari saat Alat di Dekat Seismograf pada Kedalaman
30 cm ........................................................................................ 53
Tabel 4.13. Kalibari saat Alat di Dekat Seismograf pada Kedalaman
60 cm ........................................................................................ 54
vii
Tabel 4.14. Kalibari saat Alat di Dekat Seismograf pada Kedalaman
90 cm ........................................................................................ 54
Tabel 4.15. Pengujian .................................................................................. 78
Tabel 4.16. Pengujian User ......................................................................... 79
Tabel 4.17. Pengujian Pengelola ................................................................. 79
Tabel 4.18. Estimasi Perhitungan Storage Single Board Computer
BCM2835 ................................................................................. 80
Tabel 4.19. Estimasi Perhitungan Storage Laptop ...................................... 81
Tabel 4.20. Tabel Pemeliharaan .................................................................. 83
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Gunung Api Anak Krakatau terletak di wilayah Lampung Selatan, tepatnya di
Selat Sunda, merupakan salah satu gunung api aktif dari 129 gunung api yang ada
Indonesia. Selama delapan tahun, antara tahun 1993 dan 2001, terjadi letusan
hampir setiap hari.
Pulau Gunung Api Anak Krakatau tersusun dari perselingan lapisan antara aliran
lava dan endapan piroklastika. Gunung Api Anak Krakatau berada di kawasan
Gunung Api Krakatau dengan tiga pulau lainnya, yaitu Sertung, Panjang dan
Rakata.
Awalnya, munculnya Gunung Api Anak Krakatau sebagai pusat Kawasan
Krakatau terjadi pada kedalaman 180 meter. Kemunculannya di permukaan laut
terlihat pada tahun 1929. Gunung ini mengalami pertumbuhan cukup cepat
sehingga terjadi letusan hampir setiap tahun. Masa istirahat aktivitas letusannya
sekitar satu sampai delapan tahun dan rata-rata terjadi letusan empat tahun sekali.
Pada tahun 2000, Pulau Anak Krakatau memiliki tinggi 315 meter di atas
permukaan laut dengan volume 5,52 km3 .
2
Sebelum terjadi penghancuran tubuhnya yang terjadi pada tahun 1883, pada
Kawasan Krakatau tumbuh tiga buah gunung api, diantaranya Gunung Api Rakata
(+822 m), Gunung Api Danan (+450 m) dan Gunung Api Perbuwatan (+120 m).
Jika melihat ketinggian dan volume setiap gunung api tersebut tidak termasuk
skala besar, walaupun mereka tumbuh dari kedalaman 200 meter di bawah
permukaan laut. Tetapi, penghancuran tubuh (peletusan) yang terjadi pada
kawasan tersebut mengakibatkan gelombang tsunami yang sangat tinggi yang
melanda wilayah Lampung dan Jawa Bagian Barat, dan menelan 36.417 korban
jiwa[1].
Temperatur tanah gunung api merupakan salah satu parameter penting untuk
memprediksi letusan gunung api. Dengan terjadinya peningkatan pola perubahan
temperatur yang terjadi pada tanah dapat diartikan menjadi pertanda akan terjadi
letusan pada gunung api tersebut[2].
Dengan melihat pertumbuhan Gunung Anak Krakatau yang begitu cepat dan
pentingnya pengukuran gradien temperatur tanah, maka perlu adanya sebuah
rancang bangun sistem monitoring untuk mengukur gradien temperatur tanah
Gunung Anak Krakatau secara realtime. Gradien temperatur tanah area Gunung
Anak Krakatau diukur pada sisi pengirim dan dikirimkan ke sebuah modem pada
laptop sebagai sisi penerima melalui SMS. Fungsinya adalah untuk
mempermudah monitoring data sehingga data dapat diakses dan diolah pada jarak
yang jauh dari area Gunung Anak Krakatau. Data pengukuran pun sangat mudah
dimengerti karena data ditampilkan berupa grafik berbasis web.
3
1.2 Tujuan
Pada penulisan tugas akhir ini, terdapat beberapa tujuan diantaranya :
1. Merancang bangun sistem monitoring gradien temperatur berbasis Single
Board Computer BCM2835
2. Mengimplementasikan sistem monitoring gradien temperatur berbasis Single
Board Computer BCM2835
3. Menguji sistem monitoring gradien temperatur tanah di area Gunung Api
Anak Krakatau
4. Mendapatkan data primer, yaitu data gradien temperatur tanah secara realtime
di area Gunung Api Anak Krakatau
1.3 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dapat tercapai dalam penelitian ini adalah :
1. Menghasilkan rancang bangun sistem monitoring gradien temperatur tanah
berbasis Single Board Computer BCM2835
2. Memudahkan pengukuran dan pengiriman data gradien temperatur tanah
menggunakan Single Board Computer BCM2835
3. Memudahkan proses monitoring gradien temperatur tanah pada area Gunung
Api Anak Krakatau
1.4 Rumusan Masalah
Dengan masalah yang telah dijelaskan pada bagian latar belakang, penulis
merumuskan dari masalah yang ada, yaitu :
4
“ Bagaimana rancang bangun sistem yang dapat melakukan monitoring gradien
temperatur tanah di area Gunung Api Anak Krakatau berbasis Single Board
Computer BCM2835”
1.5 Batasan Masalah
Pada penulisan ini pembahasan dibatasi pada:
1. Perangkat Single Board Computer BCM2835 yang digunakan adalah
Raspberry Pi tipe B+
2. Hanya membahas sistem monitoring gradien temperatur tanah dengan
mengukur temperatur pada kedalaman 30 cm, 60 cm, dan 90 cm dalam satu
sumbu vertikal di area Gunung Anak Krakatau
3. Tidak membahas proses modulasi sinyal antar modem
4. Transfer data dilakukan melalui Short Messaging Service ( SMS )
1.6 Hipotesis
Dengan adanya rumusan masalah dan berbagai literatur, penulis memiliki ide
untuk melakukan rancang bangun sistem berbasis Single Board Computer
BCM2835 untuk monitoring gradien temperatur tanah di area Gunung Anak
Krakatau
1.7 Sistematika Penulisan Laporan
Untuk memudahkan penulisan dan pemahaman mengenai materi tugas akhir ini,
maka tulisan dibagi menjadi lima bab, yaitu :
5
BAB I Pendahuluan
Memuat latar belakang, tujuan, manfaat, perumusan masalah, batasan masalah,
hipotesis, dan sistematika penulisan.
BAB II Tinjauan Pustaka
Menjelaskan landasan teori yang digunakan dalam penelitian dan membahas
penelitian yang telah dan akan dilakukan berhubungan dengan penelitian.
BAB III Metode Penelitian
Menjelaskan mengenai metode penelitian yang digunakan dimana berisi waktu
dan tempat penelitian, alat dan bahan, dan tahap-tahap perancangan.
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Membahas pengujian dan hasil penelitian dari kinerja alat atau sistem yang
telah dirancang.
BAB V Simpulan dan Saran
Memuat simpulan dan saran dari penelitian yang dilakukan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Monitoring
Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, sistem adalah perangkat unsur yang
secara teratur saling berkaitan sehingga membentuk suatu totalitas. Monitor
merupakan alat yang dirancang untuk mengobservasi, mengawasi, mengontrol,
atau memverifikasi operasi suatu sistem[3]. Jadi, sistem monitoring adalah
perangkat yang saling terkait dan mempunyai fungsi sebagai alat untuk
mengobservasi, mengawasi, mengontrol, atau memverifikasi operasi suatu sistem.
Saat melakukan rancang bangun sebuah sistem monitoring terdapat sebuah alat
yang berfungsi sebagai pusat pengendali. Dalam penelitian ini penulis
menggunakan Single Board Computer BCM2835 sebagai pusat kontrol untuk
menjalankan sistem monitoring gradien temperatur tanah pada area Gunung Anak
Krakatau.
2.2 Single Board Computer BCM2835
Single Board Computer BCM2835 atau khalayak umum biasa menyebutnya
Raspberry Pi merupakan sebuah komputer yang memiliki ukuran sebesar kartu
kredit. Komputer ini dikembangkan oleh Raspberry Pi Foundation yang secara
7
fungsional hampir sama dengan komputer kebanyakan. Chip BCM2835 tertanam
pada Raspberry Pi model A, B, B+ dan Raspberry Pi Zero. Perbedaannya terletak
pada jumlah port USB, memory, dan network adaptor. Dibutuhkan beberapa
perangkat tambahan untuk menggunakan Single Board Computer BCM2835,
diantaranya :
1. Mouse
2. Monitor
3. Keyboard
4. Kabel Power dengan tegangan 5 Volt DC
5. Kabel HDMI untuk terhubung ke monitor
6. Kabel UTP untuk terhubung dengan internet atau LAN
7. SDHC atau Micro SD untuk media penyimpanan sistem operasi Raspberry Pi
( direkomendasikan minimal 8 GB )
Pada Single Board Computer BCM2835 terdapat GPIO ( General Purpose
Input/Output ) dimana terdapat beberapa pin yang memiliki fungsinya masing-
masing. GPIO juga dapat mengatur masukan dan keluaran Single Board
Computer BCM2835. Masukan tersebut diatur dengan bahasa pemrograman dan
dapat berupa berbagai macam sensor, seperti sensor cahaya, sensor kelembaban
udara, dan sensor suhu[4]. Penulis pada penelitian ini menggunakan Raspberry Pi
tipe B+.
8
2.3 Gradien Temperatur Tanah
Gradien temperatur tanah merupakan perubahan suhu terhadap jarak atau
kedalaman. Gradien ini diperlukan untuk melihat pola perubahan temperatur pada
suatu lokasi, salah satunya adalah di area Gunung Api Anak Krakatau[2]. Selain
getaran, gradien temperatur dapat dijadikan parameter penting untuk mengetahui
aktivitas gunung api dan memprediksi letusannya. Parameter tersebut harus
dipantau secara realtime untuk mengantisipasi bencana yang akan terjadi. Pada
penelitian ini, penulis menggunakan tiga buah sensor temperatur DS18B20 yang
dihubungkan ke Single Board Computer BCM2835 untuk mengukur temperatur
tanah pada kedalaman 30 cm, 60 cm, dan 90 cm di area Gunung Api Anak
Krakatau.
2.3.1. Sensor Temperatur Waterproof DS18B20
Sensor DS18B20 merupakan komponen sensor temperatur yang memiliki
kemampuan tahan air (waterproof). Sensor ini sangat cocok digunakan untuk
mengukur temperatur pada tempat yang basah dan sulit untuk dijangkau. Keluaran
sensor ini berupa data digital sehingga tidak perlu khawatir terhadap degradasi
data saat digunakan pada jarak yang jauh. Terdapat 9 bit hingga 12 bit data yang
dapat dikonfigurasi.
Sensor DS18B20 dapat dipasang dalam satu bus karena setiap sensor ini memiliki
silicon serial number yang unik sehingga memungkinkan sensor ini dapat
melakukan pembacaan di berbagai titik. Pada datasheet, sensor ini dapat
9
mengukur hingga temperatur 125oC, namun disarankan tidak melakukan
pengukuran melebihi 100oC pada saat sensor dengan penutup kabel dari PVC.
Spesifikasi sensor temperatur DS18B20
Menyediakan 9 bit hingga 12 bit data yang dapat dikonfigurasi.
Tegangan yang dibutuhkan sensor dari 3,0 V sampai 5,5V power/data.
Akurasinya ± 0,5oC
Batas temperatur sensor dari -55oC sampai +125oC atau -67oF hingga +257oF
Bahan stainless steel dengan diameter 6 mm dan panjang 35 mm.
Waktu tunggu data masuk 750 ms
Diameter kabel 4 mm dengan panjang kabel 1 m
Kabel antarmuka (interface)
o Kabel merah : VCC
o Kabel hitam : GND
o Kabel putih : DATA[5]
2.4 Sistem Layanan Basis Data
Basis data merupakan penyimpanan data yang terstruktur, terintegrasi dan saling
berkaitan dengan elemen-elemen penghubungnya dan dapat diakses dengan
berbagai cara. Basis data juga dapat diartikan sebagai kelompok yang
mengindentifikasikan sendiri dari catatan yang yang saling terkait dan
menggambarkan dari data yang disebut sistem katalog[6]. Tujuan utama dari
sistem basis data adalah agar pemakai dapat menyusun suatu pandangan abstraksi
dari data. Sistem tentang teknis yang sesungguhnya bagaimana data bisa disimpan
10
dan dikontrol seperti disembunyikan kerumitannya dan diungkapkan berupa
bahasa dan gambar yang dapat dipahami orang awam. Pemakai dapat
dikelompokkan atas tiga tingkatan abstraksi saat memandang basis data,
diantaranya [7]:
1. Level phisik. Level abstraksi paling rendah, bagaimana data disimpan dalam
kondisi sebenarnya. Level ini paling rumit, struktur data terendah
digambarkan pada level ini.
2. Peringkat konseptual. Level data lebih tinggi daripada phisik,
menggambarkan data apa yang disimpan dalam basis data dan hubungan
relasi yang terjadi antar data. Level ini mencakup keseluruhan basis data.
User tidak perlu lagi mempedulikan kerumitan pada level phisik.
Penggambaran pada level ini dapat menggunakan kotak, garis dan keterangan
lainnya.
3. Level pandangan pemakai (view level). Level ini adalah peringkat tertinggi
dalam abstraksi. Level ini menggambarkan satu bagian dari seluruh basis
data. Hal ini dikarenakan beberapa pemakai/user tidak membutuhkan seluruh
isi basis data. Level ini merupakan level yang sangat dekat dengan pemakai.
2.4.1 Structure Query Language (SQL)
SQL (Structured Query Language) adalah bahasa permintaan yang menempel atau
melekat pada satu database. American National Standard Institute ( ANSI )
merupakan asosiasi yang berisi beberapa aturan standar pada SQL yang
11
digunakan untuk melakukan manajemen data dalam RDBMS ( Relational
Database Management System ), diantaranya Oracle, MySQL, dan sebagainya.
Perintah ini dikelompokkan menjadi tiga macam sub perintah, yaitu:
1. Data Manipulating Language ( DML ) merupakan sub bahasa SQL yang
digunakan untuk memanipulasi data pada database yang telah dibuat. Perintah
yang digunakan diantaranya : insert, select, update,dan delete
2. Data Definition Language ( DDL ) merupakan sub bahasa SQL yang
digunakan untuk membangun kerangka database. Ada tiga perintah
didalamnya,yaitu : Create, Alter, dan Drop
3. Data Control Language ( DCL ) merupakan sub bahasa SQL untuk mengontrol
data dan server database-nya. Perintah DCL, diantaranya : Grand, Revoke[8]
2.5 Rekayasa Perangkat Lunak
Rekayasa perangkat lunak (RPL atau Software Engineering) merupakan satu
bidang profesi yang mendalami bagaimana cara melakukan pengembangan
terhadap perangkat lunak termasuk didalamnya pembuatan, pemeliharaan,
manajemen organisasi pengembangan perangkat lunak dan sebagainya[9].
2.5.1 Modified Waterfall Model
Modified Waterfall adalah salah satu dari beberapa model pada rekayasa
perangkat lunak. Bentuk diagramnya adalah sebagai berikut[10]:
12
Gambar 2.1. Model Modified Waterfall[10]
Pada model di atas (Gambar 2.1.) menunjukkan bahwasanya model modified
waterfall memiliki lima tahap utama, yaitu requirements analysis, design, coding,
testing dan maintenance. Setiap tahap dilakukan secara berurutan sesuai dengan
panah kebawah dan dapat melakukan feedback ke tahap sebelumnya sesuai
dengan panah ke atas pada model tersebut.
Fungsi setiap tahap dari model ini adalah :
1. Requirements Analysis / Analisa kebutuhan
Tahap ini menentukan sistem layanan, kendala dan tujuan yang diperoleh dari
konsultasi dengan pengguna sistem
2. Design / Perancangan
Tahap ini melakukan perancangan sistem sesuai dengan kebutuhan, baik
perangkat keras maupun perangkat lunak sistem, dengan membentuk
arsitektur sistem secara keseluruhan.
3. Coding / Implementasi
13
Selama tahap ini, desain perangkat lunak dan perangkat keras direalisasikan
sebagai unit program
4. Testing / Pengujian
Masing-masing unit program diintegrasikan dan diuji sebagai sistem yang
lengkap untuk memastikan bahwa tujuan sistem sudah terpenuhi
5. Maintenance / Pemeliharaan
Pemeliharaan dilakukan untuk mengoreksi kesalahan yang ditemukan,
meningkatkan pelaksanaan unit sistem dan meningkatkan layanan sistem[11].
2.6 Data Flow Diagram
Data Flow Diagram (DFD) adalah diagram alir data yang menggambarkan aliran
informasi dan transformasi yang diterapkan pada data ketika bergerak dari input
ke output. DFD juga dapat dipartisi menjadi beberapa tingkat yang mewakili
perincinan alur fungsi dari arus informasi. Terdapat empat simbol yang digunakan
DFD sesuai dengan gambar 2.2., diantaranya: proses, alur data, penyimpanan data
dan entitas. Berikut ini merupakan simbol DFD:
Gambar 2.2. Simbol DFD[12]
14
Berikut langkah-langkah dalam pembuatan DFD (Data Flow Diagram),
diantaranya :
1. Menggambar lingkaran untuk mempresentasikan proses yang akan
didefinisikan
2. Memastikan masukan yang dibutuhkan oleh proses.
3. Menentukan keluaran dari proses
4. Membangun sistem dengan dilengkapi oleh komponen lain, yaitu data store
dan entitas
5. Memberi nama dan nomor pada setiap proses yang dilakukan[13]
Simbol data store harus terkoneksi dengan suatu proses yang dihubungkan
melalui alur data. Setiap entitas harus terhubung dengan proses dan tidak boleh
terhubung langsung dengan entitas lain atau penyimpanan data.
2.7 Gammu
Gammu merupakan sebuah perangkat lunak yang bertujuan untuk membantu para
programmer dalam membuat aplikasi pada sebuah sistem dan dapat menggunakan
semua fungsi yang ada pada telepon seluler. Perangkat lunak gammu dapat
mengirimkan beberapa fitur ke basis data file sistem, seperti SMS masuk, SMS
keluar, daftar panggilan, daftar phonebook, kalender dan MMS. Pada penelitian
ini penulis menggunakan gammu sebagai media perantara untuk parsing,
mengirim dan memasukkan data gradien temperatur yang didapat ke dalam basis
data pada sistem sehingga data dapat diolah dan ditampilkan dalam sebuah grafik.
15
Terdapat dua proses yang dilakukan oleh Gammu, diantaranya :
1. Gammu sebagai aplikasi dan proses Daemon
Proses ini akan bekerja pada saat perintah gammu dieksekusi pada shell
disertai dengan perintah sesuai dengan fungsi yang diinginkan. Contoh
pemanfaatan gammu sebagai aplikasi adalah ketika membangun Gammu
SMS Daemon
Gammu SMS Daemon merupakan kode pemrograman dimana gammu akan
melakukan pengecekan secara berkala terhadap modem GSM untuk
mengetahui ada tidaknya SMS yang diterima, jika ada maka SMS akan
otomatis tersimpan dalam basis data, seperti MSQL dan PostgreSQL. Selain
itu, Gammu juga dapat melakukan pengiriman SMS dan dapat mengelola
SMS dalam jumlah besar serta mengolahnya secara otomatis.
Terdapat beberapa fitur pada gammu, diantaranya : gammu-smsd-inject yang
berfungsi sebagai alat untuk membantu membuat teks yang panjang dan
gammu-smsd-monitor untuk mengawasi dan mengontrol status SMS Daemon
atau telepon. Selain itu, terdapat pula Kalkun frontend dengan gammu yang
berfungsi sebagai mesin SMS sehingga dapat menerima dan mengirim SMS
dari modem / ponsel.
2. LibGammu
LibGammu merupakan perpustakaan yang terdapat pada perangkat lunak
Gammu yang menyediakan fitur telepon sehingga dapat terkoneksi dengan
16
jenis ponsel dari berbagai vendor yang berbeda. LibGammu memiliki standar
Application Programming Interface ( API ) untuk mengakses berbagai fungsi
yang ada pada modem/handphone.
Beberapa fungsi yang ditangani oleh API pada LibGammu diantaranya :
Inisialisasi, penanganan dan penggunaan daftar panggilan
Pengambilan,backup dan mengirim SMS
MMS pencarian
Daftar phonebook, impor dan ekspor
Kalender dan daftar tugas, impor dan ekspor
Pengumpulan data telepon dan jaringan informasinya
Akses telepon ke sistem
Relasi sistem dan Gammu terletak pada SMS Daemon, SMS yang masuk dan
keluar akan otomatis tersimpan pada basis data. Berikut perintah gammu SMS
Daemon
1. –i -install-service
Install SMSD sebagai windows service
2. –s -start-service
Memulai SMSD windows service
3. –u –uninstall-service
Uninstall SMSD windows service
4. –k –stop-service
Menghentikan SMSD windows service
17
5. –h –help
Fitur bantuan windows service [14]
2.8 Penelitian Terdahulu
2.8.1 Data Logger Sensor Suhu Berbasis Mikrokontroller ATmega 8535
dengan PC sebagai Tampilan
Penelitian yang dilakukan oleh Noveri dan Edy bertujuan untuk mengetahui
prinsip kerja dari data logger sensor suhu berbasis mikrokontroller Atmega 8535
dengan PC sebagai tampilan [15].
Gambar 2.3. Diagram Blok Alat Penelitian “ Data Logger Sensor Suhu Berbasis
Mikrokontroller ATmega 8535 dengan PC sebagai Tampilan ”
Pada diagram blok diatas (Gambar 2.3) terlihat bahwasanya Noveri dan Edy
menggunakan pengukuran suhu dengan menggunakan sensor suhu DS162.
Pengukuran oleh sensor akan diproses dalam Mikrokontroller Atmega 8535 dan
dikirimkan melalui komunikasi serial RS-232 menuju komputer untuk disimpan
pada PC. Hasil pengukuran akan ditampilkan pada layar monitor dalam bentuk
grafik dan tabel serta disimpan dalam harddisk.
18
Adapun hasil penelitian yang dihasilkan adalah sebagai berikut.
Tabel 2.1. Persentase Error Sensor Suhu DS1621
Dari tabel diatas (Tabel 2.1.) didapat rata-rata error 2,03% dikarenakan tingkat
akurasi sensor termokopel lebih baik daripada sensor DS1621. Dengan rata-rata
error 2,03%, sensor DS1621 masih bisa dikatakan layak untuk digunakan sebagai
alat mengukur suhu.
Penulis mencoba untuk mengembangkan penelitian ini dengan menggunakan
Single Board Computer BCM2835 dan modem agar monitoring dapat dilakukan
pada jarak yang jauh.
2.8.2 Pengukuran Suhu Permukaan Lahan Untuk Prediksi Letusan Gunung
Api
Heru Noviar, dkk. menjelaskan bahwa pengukuran suhu permukaan lahan gunung
api perlu dilakukan untuk memprediksi letusan gunung api sehingga pihak
pengelola dapat mengambil keputusan sebagai antisipasi untuk mengurangi
19
terjadinya kerugian yang diakibatkan bencana gunung api. Berikut metode yang
dilakukan oleh Heru Noviar, dkk[2].
Gambar 2.4. Diagram Alir Penelitian “ Pengukuran Suhu Permukaan Lahan
untuk Prediksi Letusan Gunung Api ”
Pada gambar diagram alir diatas (Gambar 2.4) terlihat bahwasanya Heru Noviar,
dkk. menggunakan dan mengeksplorasi penggunaan kanal-kanal citra NOAA
(National Oceanic and Atmospheric Administration) melalui algoritma suhu
permukaan lahan guna mengamati pola perubahan temperatur kawah gunung api.
Hasil yang dicapai Heru Noviar, dkk. dalam pembuatan penelitian ini adalah suhu
harian permukaan lahan kawah Sangeangapi pada Bulan Mei tahun 2002 yang
berasal dari data NOAA.
20
Gambar 2.5. Grafik Suhu Harian Permukaan Lahan
Kawah Sangeangapi Bulan Mei Tahun 2002
Dari data hasil penelitian (Gambar 2.5) didapatkan grafik pola perubahan
temperatur, hanya saja terdapat data kosong untuk beberapa hari dikarenakan
rekaman data rusak atau tidak direkam serta tidak terpantau dikarenakan awan
tebal.
Tabel 2.2. Tabel Perbandingan Penelitian Penulis dengan Penelitian Pendahulu
TABEL PERBANDINGAN
Heru Noviar,
Wikanti
Asriningrum,
Marani Hartuti,
Yon Rijono
Noveri Lysbetti
Marpaung dan
Edy Ervianto
Skripsi Penulis
Judul Pengukuran
Suhu
Permukaan
Lahan untuk
Prediksi
Letusan
Gunung Api
Data Logger
Sensor Suhu
Berbasis
Mikrokontroler
ATmega 8535
dengan PC
sebagai
Tampilan
Rancang Bangun
Sistem Monitoring
Gradien Temperatur
Pada Area Gunung
Anak Krakatau
Berbasis Single
Board Computer
BCM2835
Alat yang
digunakan
NOAA (
National
Oceanic and
Atmospheric
Administration )
Mikrokontroller
Atmega 8535,
Sensor Suhu
DS1621
Single Board
Computer
BCM2835,
DS18B20
Tampilan
grafik pada PC
Tidak ada Ada Ada
21
Jarak
monitoring
Jauh Dekat Jauh
Program Tidak ada C, Visual Basic
6.0
Python, MySQL
Notifikasi
SMS
Tidak ada Tidak ada Ada
Tabel diatas (Tabel 2.2.) memperlihatkan perbedaan antara penelitian yang
dilakukan penulis dengan dua penelitian sebelumnya yang berkaitan dengan
penelitian penulis. Sistem menggunakan Single Board Computer BCM2835 dan
sensor temperatur DS18B20. Hasil monitoring ditampilkan berupa grafik pada PC
berbasis web dengan menggunakan bahasa pemrograman python dan MySQL.
Kelebihan penelitian ini adalah monitoring dapat dilakukan pada jarak yang jauh,
proses monitoring tidak dipengaruhi oleh kondisi awan dan terdapat notifikasi
SMS (jika sensor tidak terbaca dan temperatur melebihi batas normal).
III. METODE PENELITIAN
3.1 Tahapan Penelitian
Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
1. Merumuskan masalah. Menemukan masalah dan mengumpulkannya dalam
sebuah draft rumusan masalah
2. Melakukan studi literatur. Mencari literatur-literatur yang berkaitan dengan
penelitian sebagai rujukan dasar teori.
3. Merancang pengembangan sistem. Melakukan perancangan terhadap
perangkat keras dan lunak sesuai dengan model modified waterfall. Adapun
tahapan-tahapan dari model modified waterfall adalah:
a. Analisa Kebutuhan. Melakukan analisa kebutuhan sistem monitoring
gradien temperatur tanah berbasis Single Board Computer BCM2835
pada area Gunung Anak Krakatau, serta menyiapkan perangkat keras
dan lunak yang dibutuhkan
b. Perancangan. Merancang perangkat keras dan lunak sistem
monitoring gradien temperatur tanah sesuai dengan hasil dari analisa
kebutuhan.
23
c. Implementasi. Mengimplementasikan perangkat keras dan lunak pada
sisi pengirim dan penerima data gradien temperatur tanah berbasis
Single Board Computer BCM2835.
d. Pengujian. Sistem monitoring gradien temperatur tanah berbasis
Single Board Computer BCM2835 diujikan pada area Gunung Anak
Krakatau
e. Pemeliharaan. Melakukan pemeliharaan pada sistem monitoring
gradien temperatur tanah berbasis Single Board Computer BCM2835
pada Area Gunung Anak Krakatau
4. Menyimpulkan hasil penelitian dan memberikan saran terhadap penelitian
yang dilakukan selanjutnya.
Adapun diagram alir dari tahapan-tahapan penelitian yang dilakukan penulis
adalah sebagai berikut :
24
Gambar 3.1. Tahapan Penelitian
3.2 Studi Literatur
Melakukan studi literatur yang berkaitan dengan penelitian sebagai rujukan teori
dasar, diantaranya mengenai Single Board Computer BCM2835, basis data, SMS
25
gateway, sensor temperatur DS18B20, Gammu, penelitian-penelitian sebelumnya
yang berkaitan dengan penelitian ini, dan sebagainya.
3.3 Perancangan Pengembangan Sistem
Pada tahap ini dilakukan perancangan sesuai dengan metode rekayasa perangkat
lunak berdasarkan model modified waterfall. Penulis memilih model ini
dikarenakan sistem pada suatu tahapan dari modified waterfall dapat diperbaiki
tanpa harus menyelesaikan seluruh tahapan terlebih dahulu. Berikut adalah
penyajian sederhana dari model modified waterfall[10] :
Gambar 3.2 Penyajian Sederhana Model Modified Waterfall
3.3.1 Requirements Analysis / Analisa Kebutuhan
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan kebutuhan sistem yang disesuaikan dengan
tujuan yang akan dicapai pada penelitan ini. Berbagai kebutuhan yang
dikumpulkan berdasarkan kepada wawancara terhadap pengelola Gunung Anak
26
Krakatau tentang kebutuhan pengukuran gradien temperatur tanah dan jenis
pengiriman data yang dapat digunakan di area Gunung Anak Krakatau.
Beberapa kebutuhan yang harus disediakan untuk sistem ini, diantaranya :
Kebutuhan Perangkat Keras
1. Satu unit Solarcell
2. Satu unit Controller charge solarcell
3. Satu unit aki
4. Satu unit DC step down regulator
5. Dua unit modem GSM
6. Satu unit RTC tipe DS3231
7. Satu unit Single Board Computer BCM2835, yaitu Raspberry Pi tipe B+
8. Tiga unit sensor temperatur waterproof DS18B20
9. Satu unit resistor
10. Satu unit cooler
11. Dua unit kartu SIM GSM dengan provider Indosat
12. Satu unit laptop
13. Satu unit handphone SPC dual SIM
Kebutuhan Perangkat Lunak
1. Mysql
2. Python 2.7
3. Gammu
4. Image ISO RaspbianOS Jessie Lite
5. Image ISO Windows 7
27
6. Software XAMPP
7. Software Notepad++
8. Software Mozilla Firefox
3.3.2 Design / Perancangan
3.3.2.1 Perancangan Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras terdiri dari dua, yaitu:
Pengirim Data
Pada pengirim data terdapat Single Board BCM2835 yang terhubung dengan
modem GSM pada port USB, cooler pada GPIO, RTC pada GIOP dan tiga buah
sensor suhu DS18B20 ( ditanamkan pada kedalaman 30 cm, 60 cm dan 90 cm)
pada GPIO. Untuk sumber listrik Single Board BCM2835 didapat dari solarcell
yang terhubung dengan aki, Controller charge solarcell dan DC step down
regulator
Penerima Data
Pada perancangan perangkat keras penerima data, terdapat modem GSM yang
dihubungkan pada port USB di laptop.
3.3.2.2 Perancangan Perangkat Lunak
Pada tahap ini dilakukan perancangan konseptual yang meliputi:
1. Context Diagram
28
Context diagram merupakan DFD level 0 yang berguna untuk menampilkan
hubungan antara entitas dan sistem informasi. Entitas yang ditampilkan pada
sistem ini adalah pengelola, user, Single Board BCM2835 dan DS18B20.
2. Data Flow Diagram
DFD berfungsi untuk menampilkan aliran data pada setiap proses yang
berada pada entitas. Terdapat beberapa level DFD yang digunakan pada
penelitian ini, yaitu DFD level 1 dan DFD level 2.
3. Perancangan Database
Perancangan database pada penelitian ini menggunakan software MySQL.
3.3.3 Coding / Implementasi
3.3.3.1 Implementasi pada Pengirim Data
Implementasi sistem pada perangkat pengirim data terdiri dari beberapa tahapan,
diantaranya:
1. Melakukan instalasi Image Raspbian Jessie Lite
Raspbian Jessie Lite merupakan sistem operasi pada Raspberry Pi dengan
minimal image berdasarkan Debian “Jessie”. Dibutuhkan software Win32
Disk Manager untuk instalasi Image Raspbian Jessie Lite. Software ini
berjalan pada sistem operasi Windows dan berfungsi untuk memasukkan
image Raspbian Jessie Lite ke dalam micro SD Card. Setelah memasukkan
image ke dalam micro SD Card, micro SD Card dipindahkan ke perangkat
Single Board BCM2835. Kemudian Single Board Computer BCM2835
dihidupkan.
29
2. Melakukan konfigurasi Single Board Computer BCM2835
Sebelum melakukan konfigurasi Single Board BCM2835, terlebih dahulu
melakukan koneksi terhadap internet. Kemudian melakukan update dan
upgrade paket-paket yang ada pada Single Board BCM2835. Setelah
melakukan update dan upgrade, selanjutnya memasang paket yang
dibutuhkan Single Board Computer BCM2835, diantaranya mysql-server
python-mysqldb.
3. Melakukan instalasi RTC DS3231
RTC diperlukan pada sistem ini untuk menyimpan waktu dan tanggal agar
tidak berubah pada saat Single Board Computer BCM2835 tidak dihidupkan.
4. Membuat tabel database
5. Melakukan instalasi SMS Gateway
Service yang digunakan penulis untuk SMS Gateway adalah Gammu.
Gammu berfungsi untuk mengirimkan SMS secara otomatis saat data masuk
ke database melalui modem GSM.
6. Membuat script program pada Single Board BCM2835
Pada Single Board Computer BCM2835 akan dijalankan script untuk
mengukur temperatur pada kedalaman 30 cm, 60 cm, dan 90 cm dan
memasukkannya ke database setiap 30 menit. Bahasa pemrograman yang
digunakan adalah python dan SQL.
7. Melakukan kalibrasi sensor temperatur DS18B20
Membandingkan hasil pengukuran suhu sensor temperatur DS18B20 dengan
alat Environment Meter Krisbow KW0600291
8. Menghitung daya yang dibutuhkan alat
30
Perhitungan dilakukan dengan cara mengukur arus pada kabel dari sumber 5
V DC ke Single Board Computer BCM2835. Kemudian arus dikalikan 5 V
sehingga didapatkan daya yang dibutuhkan alat.
9. Menghitung WP pada solarcell dan daya pada aki
Perhitungan WP pada solarcell dan daya pada aki dilakukan berdasarkan
daya yang dibutuhkan alat agar alat berjalan 24 jam nonstop.
10. Melakukan pengukuran dan pengiriman data di Gunung Anak Krakatau
3.3.3.2 Implementasi pada Perangkat Penerima Data
Implementasi sistem pada perangkat pengirim data terdiri dari beberapa tahapan,
diantaranya:
1. Instalasi Windows 7 pada laptop
Image Windows 7 dimasukkan terlebih dahulu ke Flashdisk dengen
menggunakan software Windows 7 USB/DVD Download tool. Setelah itu
dipasang di laptop yang akan digunakan sebagai penampil grafik data
berbasis web.
2. Memasang Software Xampp
Xampp berfungsi sebagai aplikasi yang digunakan untuk mengembangkan
web berbasis MySQL dan PHP.
3. Membuat tabel database
4. Memasang Software Notepad++
Aplikasi ini berfungsi sebagai editor pemrograman, diantaranya HTML, PHP
dan JavaScript.
5. Membuat script program
31
Script yang dihasilkan berfungsi untuk mem-parsing data yang diterima
kemudian menampilkannya dalam bentuk grafik di web. Bahasa
pemrograman yang digunakan SQL, PHP dan javascript.
6. Melakukan instalasi SMS Gateway
Service yang digunakan penulis untuk SMS Gateway adalah Gammu. Service
ini berfungsi untuk menerima data berupa SMS melalui modem GSM.
3.3.4 Testing / Pengujian
Tahap pengujian dilakukan setelah tahap implementasi berhasil dilakukan.
Pengujian dilakukan pada sistem monitoring gradien temperatur tanah area
Gunung Anak Krakatau berbasis Single Board BCM2835.
Pengujian fungsional akan dilakukan sesuai dengan kebutuhan yang dilakukan
oleh penulis dan pihak lain sebagai user dan admin. Adapun list pengujian yang
akan dilakukan adalah :
Tabel 3.1. Lembar Pengujian
Lembar Pengujian
No Kondisi
yang Diuji
Langkah
Pengujian
Spesifikasi
Masukan
Hasil yang
Diharapkan
Sukses/
Gagal
(√/x)
User
Sasaran Pegujian : Halaman Web
1 Halaman
Utama User
Mengakses
Halaman
Utama User
http://localho
st/krakatau/us
er.html
1. Menampilkan
Grafik
Temperatur
secara Realtime
2. Menampilkan
Grafik Gradien
Temperatur
secara Realtime
32
Pengelola
Sasaran Pegujian : Halaman Web
1 Halaman
Pengelola
Mengakses
Halaman
Pengelola
http://localho
st/krakatau/p
engelola.html
1. Menampilkan
Grafik
Temperatur
2. Menampilkan
Grafik Gradien
Temperatur
3. Menampilkan
Grafik
Performance
Sasaran Pengujian : Notifikasi Sms Sensor Tidak Terbaca
1 Pengiriman
Notifikasi
Via SMS
Pengiriman
SMS secara
Otomatis
saat Sensor
Tidak
Terbaca
Nomor
Ponsel
Pengelola
Pengelola Menerima
SMS Saat Sensor
Tidak Terbaca
Sasaran Pengujian : Notifikasi SMS Temperatur Maksimal
1 Pengiriman
Notifikasi
Via SMS
Pengiriman
SMS secara
Otomatis
saat
Temperatur
Melebihi
Batas
Maksimal
Nomor
Ponsel
Pengelola
Pengelola Menerima
SMS saat
Temperatur Melebihi
Batas Maksimal
Sasaran Pengujian : Pengubahan Nilai Maksimal Temperatur
1 Perubahan
Nilai
Maksimal
Temperatur
Mengakses
Laptop
1. Database
receiver
Notifikasi SMS
Temperatur Sesuai
Dengan yang
Dimasukkan
2. Masukan
Nilai
Sasaran Pengujian : Pengubahan Interval Pengukuran dan Pengiriman Data
1. Pengubahan
Interval
Waktu
Mengakses
Single
Board
Computer
BCM2835
1. grafik.py Pengukuran Gradien
Temperatur
Dilakukan Sesuai
Dengan yang
Dimasukkan
2. Masukan
Interval
3.3.5 Maintenance / Pemeliharaan
Tahapan ini adalah tahapan terakhir yang dilakukan pada model modified
waterfall. Jenis pemeliharaan yang dilakukan penulis adalah corrective
33
maintenance, yaitu pemeliharaan dilakukan ketika didapatkan kesalahan-
kesalahan setelah sistem sudah bekerja
3.4 Kesimpulan dan Saran
Pembahasan dan hasil penelitian yang dilakukan penulis dirangkum dalam
kesimpulan dan rekomendasi yang diusulkan penulis untuk pengembangan dari
penelitian ini dituliskan dalam saran
3.5 Waktu dan Tempat Penelitian
Adapun waktu dan tempat penelitian yang dilakukan penulis adalah sebagai
berikut :
1. Waktu : 1 Juli 2016 – 22 September 2016
Tempat : Laboratorium Teknik Komputer, Laboratorium Terpadu
Teknik Elektro, Universitas Lampung
2. Waktu : 23 September – 2 Oktober 2016
Tempat : Kawasan Konservasi Gunung Anak Krakatau, Lampung
Selatan
3.6 Jadwal Penelitian
Tabel 3.2. Tabel Jadwal Penelitian
Kegiatan Juli Agustus September Oktober November Desember Januari
Studi
Literatur
Perancangan
Perangkat
Keras
34
Perancangan
Sistem
Instalasi
Sistem
Seminar Usul
Pengujian
Sistem
Hasil dan
Pembahasan
Seminar Hasil
Perbaikan
Komprehensif
BAB V
KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil yang telah dicapai dalam tugas akhir ini, terdapat beberapa kesimpulan :
1. Perancangan sistem dibagi menjadi dua bagian, yaitu : perancangan perangkat keras
dan perancangan perangkat lunak menggunakan penerapan rekayasa perangkat lunak
dengan model modified waterfall
2. Kinerja sistem kurang maksimal saat diimplementasikan di Gunung Anak Krakatau
dikarenakan Modem Wavecom M1306B tidak dapat memanfaatkan kondisi sinyal di
Gunung Anak Krakatau
3. Sistem mampu menjalankan fungsinya dengan estimasi data yang masuk ke database
selama satu tahun pada Single Board Computer BCM2835 (pengirim data) adalah
8,05664 MB dan pada laptop (penerima data) adalah 8,30957 MB.
4. Temperatur di dekat pos dan seismograf di Gunung Anak Krakatau pada kedalaman
30, 60 dan 90 cm berkisar antara 25-32 0C sehingga temperatur dapat digolongkan
rendah (dikarenakan <90 0C), serta temperatur pada kedalaman terdalam memiliki
temperatur terbesar dan pengukuran temperatur pada kedalaman terdangkal memiliki
temperatur terkecil.
86
5.2. Saran
Berdasarkan dari pengalaman penulis dalam tugas akhir ini terdapat beberapa saran,
diantaranya :
1. Menggunakan antena penangkap sinyal GSM di Gunung Anak Krakatau atau antena
point to point antara penerima dan pengirim data agar pengiriman data dapat bekerja
dengan baik
2. Penambahan sensor CO dan H2S dilakukan agar informasi yang didapat tentang
perkembangan Gunung Anak Krakatau semakin banyak sehingga lebih akurat dalam
memprediksi letusan gunung
3. Memperdalam kedalaman pengambilan data temperatur agar data tidak terpengaruh
oleh kondisi permukaan tanah
DAFTAR PUSTAKA
[1] I. S. Sutawidjaja, “Pertumbuhan gunung api anak krakatau setelah letusan
katastrofis 1883,” Jurnal Geologi Indonesia, vol.1,pp.143-153,September
2006
[2] H. Noviar, W. Asriningrum, M. Hartuti, and Y. Rijono, “Pengukuran suhu
permukaan lahan untuk prediksi letusan gunung api,” Jumac, vol.3,pp.26-
35, Juni 2006
[3] Anonim. (2016). Kamus Besar Bahasa Indonesia[Online]. Available:
http://kbbi.web.id.
[4] A. Kurniawan, “Monitoring besaran listrik dari jarak jauh pada jaringan
listrik 3 fasa berbasis single board computer BCM2835,” Skripsi,
Universitas Lampung, 2015, pp.17-18
[5] N. Akhyar, “Rancang bangun alat penstabil suhu minyak kelapa sawit
berbasis mikrokontroller atmega 8,” Skripsi, Universitas Sumatera Utara,
2014
[6] Meyliana, “Pengaruh keyakinan diri terhadap transaksi online, kepercayaan
konsumen, dan pengurangan ketidakpastian pada implementasi e-
commerce,” Skripsi, Universitas Binus, 2012, p.10
[7] H. Kristanto, “Konsep database management system,” in Konsep &
perancangan database, 2nd ed., Yogyakarta: Andi, 1994, pp.8-9
[8] B. Nugroho, “Mengenal bahasa sql,” in Panduan lengkap menguasai
perintah sql, Jakarta: mediakita, 2008, pp. 5-6
[9] J. Simarmata, “Pengantar rekayasa perangkat lunak,” in Rekayasa perangkat
lunak, Ed. I, Yogyakarta: Andi, 2010, p.10
[10] J. Xiong, “The popular lifecycle/process models with existing software
engineering paradigm,” in New software engineering paradigm based on
complexity science, New York: Springer, 2011, p.33
[11] I. Sommerville, “Introduction to software engineering,” in Software
engineering, Boston: Pearson, 9th ed., 2011, p.30
[12] A. A. Puntambekar, “Data modelling”, in Software engineering, Pune:
Technical Publications, 3rd ed., 2009, p.38
[13] A. M. Langer, “Process-based tools” in Analysis and Design of Information
Systems, New York: Springer, 3rd ed., 2008, p.53
[14] A. Asri, 2014. “Aplikasi pengolahan jadwal meeting berbasis sms gateway,”
Skripsi, Universitas Widyatama Bandung, 2014, pp. II-1 – II-4
[15] N. L. Marpaung, and E. Ervianto ,“Data logger sensor suhu berbasis
mikrokontroler atmega 8535 dengan pc sebagai tampilan,” Jurnal Ilmiah
Elite Elektro, vol. 3, pp.37-42, Maret 2012
[16] Anonim. (2016). DS18B20 programmable resolution 1-wire digital
thermometer[Online]. Available: http://cdn.sparkfun.com/datasheets/
Sensors/Temp/DS18B20.pdf
[17] Anonim. (2016). DS3231 extremely accurate I2C-integrated
RTC/TCXO/crystal[Online]. Available: https://web.wpi.edu/Pubs/E-project/
Available/E-project-010908-124414/unrestricted/DS3231-DS3231S.pdf
[18] L. J. P. Muffler ,“Geothermal Resource Assessment,” U.S. Geological
Survey, 1978, pp.3-8
[19] A. B. Putranto, B. Imbang, and B. Nurdiyanto ,“Aplikasi sensor SHT11
pada pengukuran suhu tanah,” Jurnal Meteorologi dan Geofisika, vol.10, pp.
66-72, 2009
[20] Tomy , “Mendapatkan ukuran dari seluruh database pada MySQL” in Tip
dan trik profesional MySQL 5, Jakarta: Elex media komputindo, Maret
2008, p.83