jaringan sensor strain untuk monitoring jembatan

JARINGAN SENSOR STRAIN UNTUK MONITORING JEMBATAN
NETWORK SENSOR STRAIN FOR THE MONITORING OF BRIDGE
Hasrijal Haddade1, Zahir Zainuddin2, Muh. Niswar2
1
2
Politeknik Pertanian Negeri Pangkep
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin
Alamat Korespondensi:
Hasrijal Haddade, S.Kom
UPT. Pusat Teknologi Informasi dan Komunikasi
Politeknik Pertanian Negeri Pangkep
Pangkep, Sulawesi Selatan.
HP: 081355100919
Email: [email protected]
ABSTRAK
Latar belakang penelitian ini bahwa sistem monitoring regangan jembatan yang realtime dianggap cara
menjanjikan untuk mencegah kerusakan jembatan secara keseluruhan. Penelitian ini bertujuan untuk
memonitoring regangan yang terjadi pada jembatan secara realtime dan sistem ini mampu memberikan
peringatan dini melalui indikator LED dan Buzzer jika terjadi regangan yang melebihi batas yang telah
ditentukan, namun penelitian ini hanya menggunakan miniatur jembatan sebagai sampel. Sistem
monitoring ini menggunakan metode perancangan sistem, pada perancangan ini sensor strain akan
mengirimkan data ke mikrokontroler AVR ATMega16, dimana mikrokontroler ini telah dimasukkan
program untuk mengontrol pengambilan data dari sensor secara kontinu kemudian di teruskan ke
modul Wiznet110SR yang selanjutnya akan di tampilkan pada sistem perangkat lunak berbasis web.
Sistem ini akan mengaktifkan indikator berupa LED dan buzzer yang mengindikasikan ambang batas
maksimum regangan, Untuk perangkat keras menggunakan bahasa C dan pengambilan data berbasis
jaringan menggunakan pemrograman Visual Basic serta proses untuk penyimpanan data dan
menampilkan grafik secara realtime menggunakan pemrograman php. Hasil dari penelitian
menunjukkan bahwa data-data regangan secara kontinu disimpan pada basisdata kemudian data
tersebut akan disajikan kedalam bentuk grafik secara realtime, dari sistem ini indikator LED dan
Buzzer akan aktif disaat terjadi regangan yang melebihi batas yang telah ditentukan. Dapat
disimpulkan bahwa data-data regangan membutuhkan media penyimpanan yang cukup besar.
Kata kunci : Sensor Strain, AVR Atmega16, WIZ110SR, Realtime
ABSTRACT
The background of this research that bridges the strain monitoring system realtime considered a
promising way to prevent damage to the bridge as a whole.This study aims to monitor the strain that
occurred on the bridge in real time and the system is capable of providing an early warning indicator
through LED and Buzzer case of strain that exceeds a predetermined threshold, but this study only
uses a miniature bridge as sample. The monitoring system using the method of system design, in the
design of strain sensors will transmit data to ATMega16 AVR microcontroller, wherein the
microcontroller has been included to control data retrieval program of continuous sensor then
forwarded on to the next module Wiznet110SR which will be displayed on the system software webbased. This system will activate a LED indicator and buzzer that indicates the maximum threshold
strain, For the hardware using C language and network-based data collection using Visual Basic as
well as the process for data storage and display graphics in realtime using php programming. Results
of the study showed that the strain data are continuously stored in the database then the data will be
presented in the form of graphs in realtime, of the system LED indicator and buzzer will be active
when the strain occurs that exceeds a predetermined threshold. It can be concluded that the strain data
requires considerable storage media.
Keywords : Sensor Strain, AVR Atmega16, WIZ110SR, Realtime
PENDAHULUAN
Menurut Nababan (2008) Pemantauan jembatan adalah salah satu langkah
paling penting untuk mencegah kerusakan jembatan. Sebagai cara yang paling
tradisional, pemantauan dari jembatan ini dilakukan dengan mata manusia. Ini adalah
membosankan, mahal dan tidak akurat.
Menurut Young dkk. (2010) Sistem yang dilakukan yaitu dengan cara
meraba bagian dari jembatan dan kemudian mengambil sampel untuk diuji
laboratorium menggunakan smart film berupa led, hal ini membutuhkan proses yang
panjang karena pemantauan dilakukan dengan cara ini tidak realtime, kecelakaan
dengan mudah terabaikan. Menurut E. Sazonov dkk. (2009) Dalam beberapa tahun
terakhir, teknologi sensor nirkabel telah digunakan secara luas, keterbatasan sensor
nirkabel adalah masa hidup baterai terbatas dan tingginya biaya penggantian baterai
yang membuat sistem tersebut mahal dalam
banyak kasus. Oleh karena itu
pemantauan jembatan yang memungkinkan secara realtime, Menurut Pressman
(2003) bahwa sistem realtime memunculkan beberapa aksi sebagai respon terhadap
kejadian-kejadian eksternal. Monitoring jembatan dengan menggunakan sensor yang
sesuai dan dipadukan dengan mikrokontroler yang berkembang saat ini. Sistem
monitoring secara realtime ini dianggap cara yang menjanjikan untuk mencegah
kerusakan jembatan secara keseluruhan.
Berdasarkan hal tersebut diatas maka penulis akan merancang perangkat yang
dapat memonitoring jembatan dengan memanfaatkan jaringan sensor regangan
berupa sensor strain yang terpadu oleh perangkat mikrokontroller AVR ATMega 16
dan menggunakan modul Wiznet110SR untuk sistem berbasis jaringan, maka dengan
ini penulis akan melakukan penelitian berjudul “Jaringan Sensor Strain Untuk
Monitoring Jembatan” dimana sistem ini diharapkan membantu memberikan
informasi secara dini kondisi dari efek regangan jembatan.
Tujuan penelitian untuk dapat merancang bangun suatu sistem perangkat
jaringan sensor strain untuk memonitoring jembatan secara realtime dan tersedianya
indikator yang secara otomatis memberikan peringatan bahaya secara dini dengan
menempatkan indikator LED dan Buzzer pada jembatan
METODE PENELITIAN
Penelitian ini penulis menggunakan metodologi yaitu studi liberatur dengan
cara mengumpulkan berbagai informasi dari buku-buku, skripsi, tesis, maupun jurnal
yang berkaitan dengan sistem monitoring jembatan dari berbagai sumber baik
perpustakaan maupun dari internet; Mempelajari cara kerja sensor strain, Menurut
Setiawan (2009) Sensor Strain adalah sebuah contoh tranduser pasif yang mengubah
pergeseran mekanis menjadi perubahan tahanan; Mempelajari pemrograman visual
basic dalam pembuatan program winsock, Menurut Fiade (2006) Winsock dapat
didefinisikan dan di dokumentasikan oleh standar API untuk pemrograman protocol
jaringan program TCP/IP berbasis Client Server ; Mempelajari sistem transfer data
dari mikrokontroler ATMega16 dan modul TCP/IP Wiznet110SR menggunakan
bahasa C dari aplikasi Basic Compailer (BASCOM AVR), Menurut Susilo (2008)
bahasa C adalah kumpulan dari sebuah atau lebih fungsi-fungsi di mana masingmasing fungsi tersebut mempunyai nama; Mempelajari pemrograman php dan
phpmyadmin sebagai basis data (Database) dan penyajiannya dalam bentuk grafik,
Menurut Kristanto (2008), basis data adalah kumpulan file-file yang mempunyai
kaitan antara satu file dengan file yang lain sehingga membentuk satu bangunan data
sebagai informasi untuk suatu perusahaan atau instansi dalam batasan tertentu.
Pada perancangan sistem yaitu perangkat keras (Hardware) dan perangkat
lunak (Software) meliputi perancangan hardware meliputi pembuatan modul sistem
minimum mikrokontroler yang dilengkapi dengan rangkaian sensor strain, indikator
LED dan Buzzer seperti terlihat pada gambar 1; Perancangan software untuk
mengambil data pada mikrokontroler menggunakan bahasa pemrograman visual basic
terlihat pada gambar 2; Serta perancangan software pada personal komputer berbasis
web menggunakan bahasa pemrograman php dan untuk database menggunakan
phpmyadmin pada gambar 3
HASIL
Tujuan dari pengujian sistem ini adalah tersedianya data-data regangan dari
perangkat jembatan dan kemudian tersimpan dalam basis data (Database) terlihat
pada gambar 3, dari gambar 3 memuat data-data regangan yang terjadi dari dua
sensor dan setiap perubahan data regangan disimpan dalam setiap 1 detik , hasil dari
data-data regangan tersebut di sajikan kedalam bentuk grafik terlihat pada gambar 4
yang menunjukkan dari 2 sensor tersebut terlihat grafik yang berwarna biru
merupakan hasil pembacaan sensor strain 1 dan merah merupakan hasil pembacaan
sensor strain 2.
Dari tabel 1 menunjukkan pengujian sistem dengan skenario berat beban
skala 1:1000 bertahap berat beban di minimumkan diikuti oleh bentuk grafik yang
semakin turun. Berdasarkan perancangan sistem baik perangkat keras dan perangkat
lunak , Jika data sensor mencapai nilai yang ditetapkan dalam hal ini nilai data yang
ditetapkan melebihi dari 100, nilai 100 ini diasumsikan ambang batas maksimal untuk
kondisi regangan maksimum yang diatur pada perangkat keras sistem monitoring
jembatan, maka indikator berupa lampu led berwarna merah disertai indikator buzzer
akan aktif dan pada kondisi masih dalam ambang batas lampu led berwarna hijau
aktif dan indikator buzzer non aktif.
PEMBAHASAN
Dari penelitian sistem monitoring menunjukkan perangkat keras mampu
membandingkan nilai ambang batas yang telah sesuai diinputkan pada perangkat
keras dengan nilai yang diperoleh dari sensor strain sebelumnya dibatasi pada angka
100 sebagai tresshold , kemudian saat uji coba beban hampir mendekati ambang batas
disertai meningkatnya range grafik pada program monitoring mengindikasikan
kondisi jembatan dalam keadaan masih layak untuk dilalui (Beban < 100). Jika berat
beban melebihi ambang batas regangan yang ditentukan sehingga mengaktifkan
indikator LED dan Buzzer sebagai kondisi dari jembatan tersebut tidak layak dilalui
kendaraan atau beban lainnya (Beban > 100).
Perangkat lunak sistem monitoring berupa data-data regangan tersimpan
dalam basis data (Database) yang secara bersamaan akan disajikan kedalam bentuk
grafik, dari penelitian sebelumnya E.Sazonov dkk. (2009), Young dkk. (2010) sistem
yang dilakukan keduanya tidak menyiapkan program basis data (Database) hanya
perangkat kerasnya saja dan pengujian menggunakan perancangan sirkuit LED.
Namun penyimpanan sistem monitoring ini pada basis data (Database) membutuhkan
media penyimpanan yang besar karena data-data tersebut akan disimpan setiap 1
detik.
KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa
peneliti telah merancang bangun sebuah perangkat sistem monitoring regangan
dengan menggunakan sensor strain yang direkatkan pada miniatur jembatan sejumlah
dua sensor strain; Sistem ini menyediakan data-data regangan dan tersimpan pada
basis data serta hasil dalam bentuk grafik; Tersedianya indikator berupa LED dan
Buzzer sebagai peringatan untuk jembatan masih dalam kondisi aman dan layak
digunakan; Penyajian data ini akan membantu pihak terkait untuk mem-verifikasi
asumsi-asumsi yang dibuat dalam perancangan desain sehingga dapat dilakukan
perbaikan pada jembatan yang akan dirancang berikutnya; Hasil penelitian ini
merupakan referensi bagi peneliti selanjutnya untuk lebih mengembangkannya lagi
Dengan melihat hasil yang telah dicapai, maka penulis menyampaikan saran
bahwa Sistem yang dibangun masih menggunakan miniatur jembatan dan belum
dapat diaplikasikan secara langsung pada objek nyata sehingga diharapkan proses
pengembangan dapat secara langsung terhubung pada jembatan sesungguhnya;
Penelitian jaringan sensor strain ini dapat dikembangkan lagi dengan menggunakan
server yang cepat dan mempunyai kapasitas ruangan penyimpanan data yang besar
serta metode transfer data dengan menggunakan kabel fiber optik dan atau berbasis
Wireless; Dengan tersedianya teknologi mampu mendesain perangkat yang sesuai
kebutuhan dan spesifikasi sensor-sensor yang tepat sehingga kondisi jembatan dapat
dimonitor secara terus-menerus dan benar-benar cost-effective.
DAFTAR PUSTAKA
Budiharto, Widodo.(2009). Kendali Cerdas Berbasis SMS/Web/TCP-IP. Penerbit
Elexmedia Komputindo
E. Sazonov, H. Li, D. Curry, P. Pillay, Self-powered sensors for monitoring of
highway bridges., IEEE, Vol. 9. (2009). hlm 1.422-1.429
Fiade, Andrew. (2006). Pemrograman Aplikasi Jaringan. Bahan Ajar. Universitas
Mercubuana: Program S1 Informatika
H.A. Nababan, Poltak. (2008). Structural Health Monitoring System Alat Bantu
Mempertahankan Usia Teknis Jembatan.
Kristanto, A. (2008). Perancangan Sistem Informasi dan Aplikasinya. Penerbit Gava
Media, Yogyakarta.
Pressman, Roger S. Ph.D. (2002). Rekayasa Perangkat lunak Pendekatan Praktisi,
Hal. 497. Penerbit Andi Publisher
Winoto, Ardi. (2010). Mikrokontroler AVR ATmega8/32/16/8535 dan
Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR. Penerbit Informatika
Susilo, Deddy. (2009). 48 Jam Kupas Tuntas Mikrokontroler MCS51 & AVR, Hal
79. Penerbit Andi Yogyakarta.
Setiawan, Iwan. (2009). Sensor dan Transduser. Bahan Ajar. Universitas Diponegoro:
Program S1 Sistem Komputer
Yong Xu, Zhixiang Zhou, Benniu Zhang. (2010). Electrical and Mechanical
Character of Smart Film for Crack Monitoring of Concrete Bridges, 1.
Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031,China; 2. Chongqing
Jiaotong University, Chongqing, 400074. China.
Zainuri, Ach. Muhib. (2008). Kekuatan Bahan (Strenght Of Materials), Hal 63.
Penerbit Andi Publisher.
http://www.wiznet.co.uk/WIZ110SR_User_Manual_V1.0.0.hal 7. 2007 [Diakses 7
Maret 2013]
STRAIN
SENSOR
LCD DISPLAY
MCU
INDIKATOR
LED
POWER
SUPPLY
serial
Modul
WIZnet110SR
INDIKATOR
BUZZER
PC
Gambar 1. Skema Perancangan Sistem Monitoring
Gambar 2. Program Winsock
Gambar 3. Sistem Basis Data
Gambar 4. Hasil Dalam Bentuk Grafik Secara Realtime
Tabel 1. Hasil Simulasi Uji Coba Dengan Berat Beban
Beban
Disimulasikan
1000 Kg
1 Kg / 1000 gr
850 Kg
0,85 Kg / 850 gr
800 Kg
0,8 Kg / 800 gr
750 Kg
0,75 Kg / 750 gr
500 Kg
0,5 Kg / 500 gr
100 Kg
0,1 Kg / 100 gr
Skala Berat Beban 1: 1000
Nilai Sensor
Strain
Strain
1
2
115
124
103
109
98
99
82
95
72
73
25
29
Set
Point
100
100
100
100
100
100
Led Hijau
Non Aktif
Non Aktif
Aktif
Aktif
Aktif
Aktif
Indikator
Led
Merah
Aktif
Aktif
Non Aktif
Non Aktif
Non Aktif
Non Aktif
Keterangan
Buzzer
Aktif
Aktif
Non Aktif
Non Aktif
Non Aktif
Non Aktif
Overstrain
Overstrain