PENGAMATAN UNSUR-UNSUR CUACA SECARA OTOMATIS

II. PENGAMATAN UNSUR-UNSUR CUACA SECARA OTOMATIS

A. Pendahuluan

1. Latar Belakang Cuaca sangat penting dalam kegiatan pertanian, cuaca

mempengaruhi pertumbuhan pertanian dan kegiatan usaha tani. Hasil pertanian dipengaruhi cuaca, jika cuaca mendukung dan tanaman dirawat dengan baik maka hasil pertanian akan maksimal. Namun jika cuaca tidak mendukung walaupun tanaman dirawat dengan benar hasil pertanian tidak akan maksimal. Dalam melakukan kegiatan pertanian petani harus mengetahui unsur-unsur yang mempengaruhi cuaca, dengan begitu petani dapat memodifikasinya dalam skala mikro. Untuk mengetahuai unsur-unsur cuaca selain secara manual dapat pula dilakukan secara otomatis.

Alat untuk mengukur unsur cuaca secara otomatis menggunakan alat yang merupakan gabungan dari beberapa pengukur alat secara manual yang disebut dengan stasiun iklim. Alat ini memerlukan energi listrik dan server yang berfungsi membaca data yang ditransfer dari stasiun. Alat ini juga memerlukan perawatan dan pemeriksaan yang rutin. Dengan alat ini petani mampu mengetahui beberapa unsur cuaca sekaligus.

Dengan adanya praktikum ini diharapkan mahasiswa pertanian bisa mengenal lebih dalam alat pengukur unsur cuaca otomatis dan dapat melakukan pengamatan dengan benar. Dengan begitu setelah nantinya terjun di masyarakat mahasiswa dapat membagikan ilmunya kepada para masyarakat petani. Setelah mengetahui tanaman apa yang cocok untuk ditanam maka masyarakat akan memperoleh hasil pertanian yang maksimal begitu juga pertanian di Indonesia.

2. Tujuan Praktikum ini dilaksanakan dengan tujuan mengetahui

pengamatan unsur cuaca dan iklim menggunakan alat pengamat cuaca otomatis (AWS = Automatic Weather Station).

3. Waktu dan Tempat Praktikum Acara pengamatan unsur cuaca secara otomatis dilaksanakan pada tanggal 8 November 2014 di Stasiun Klimatologi, Desa Sukosari, Kecamatan

Jumantono, Kabupaten Karanganyar.

B. Tinjauan Pustaka

Pengamatan unsur cuaca secara terus menerus merupakan hal yang sangat penting, untuk mengetahui kondisi cuaca sesaat, data pengamatan cuaca sesaat dan yang lampau dapat digunakan untuk memperediksi kondisi cuaca yang akan datang, informasi keadaan cuaca sangat diperlukan mendukung aktifitas umat manusia. Pengamatan unsur cuaca berupa Temperatur, Tekanan udara, Kelembaban Udara, Arah dan kecepatan angin, Energi Surya, serta jumlah curah hujan hingga saat ini masih banyak dilakukan secara manual dimana kesalahan akibat faktor manusia (human error) sering terjadi, sementara bila dilakukan secara otomatis akan mempermudah kerja manusia, serta menghindari kesalahan yang diakibatkan faktor manusia. Pemanfaatan mikrokontroler serta beberapa sensor dapat berfungsi sebagai alat akuisisi data, dengan menambahkan beberapa alat pedukung seperti sarana penyimpanan data serta alat komunikasi maka terbentuklah suatu sistem pengamatan cuaca otomatis atau yang sering disebut Automatic Weather Station (AWS) dengan ukuran yang kecil (portable) serta konsumsi daya yang rendah. Hasil penelitian ini telah berhasil membuat suatu prototype AWS yang selanjutnya dapat dikembangkan untuk keperluan meteorologi dalam mendukung tugas pokok Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG) sebagai pengamat unsur cuaca (Kanton 2009).

Sebuah AWS menyediakan pengukuran data cuaca otomatis seperti dioperasikan secara manual stasiun cuaca tradisional dan memiliki keunggulan seperti konsistensi dalam pengukuran data, frekuensi yang lebih besar dari akuisisi data, beroperasi di segala cuaca sepanjang tahun, dan dapat diinstal di lokasi terpencil. Aplikasi ini dapat ditemukan di berbagai bidang seperti pertanian dan pemantauan lingkungan, perubahan iklim dan prakiraan cuaca [5], dan lain- lain. Sebuah AWS biasanya didukung menggunakan energi surya dan atau angin karena biasanya terletak jauh. Data cuaca pada pengukuran AWS tergantung pada aplikasi tetapi dapat memiliki sensor yang dilengkapi untuk mengukur suhu udara, kelembaban, curah hujan, kecepatan angin, arah angin, tekanan atmosfer, radiasi matahari, sementara beberapa yang canggih yang mampu mengukur ketinggian Sebuah AWS menyediakan pengukuran data cuaca otomatis seperti dioperasikan secara manual stasiun cuaca tradisional dan memiliki keunggulan seperti konsistensi dalam pengukuran data, frekuensi yang lebih besar dari akuisisi data, beroperasi di segala cuaca sepanjang tahun, dan dapat diinstal di lokasi terpencil. Aplikasi ini dapat ditemukan di berbagai bidang seperti pertanian dan pemantauan lingkungan, perubahan iklim dan prakiraan cuaca [5], dan lain- lain. Sebuah AWS biasanya didukung menggunakan energi surya dan atau angin karena biasanya terletak jauh. Data cuaca pada pengukuran AWS tergantung pada aplikasi tetapi dapat memiliki sensor yang dilengkapi untuk mengukur suhu udara, kelembaban, curah hujan, kecepatan angin, arah angin, tekanan atmosfer, radiasi matahari, sementara beberapa yang canggih yang mampu mengukur ketinggian

AWS dikembangkan dalam dua unit: stasiun cuaca terpencil dan stasiun cuaca utama. Stasiun cuaca terpencil mengukur data cuaca dan nirkabel mentransmisikan data cuaca ke stasiun cuaca utama untuk tampilan dan pemasukan. Ini telah dirancang untuk mengukur beberapa data cuaca umum yaitu suhu udara, kelembaban relatif, titik embun, kecepatan angin, dan curah hujan. Karena unit pengukuran harus terletak jauh, maka didukung dengan menggunakan energi matahari. PIC16F877, mikrokontroler digunakan untuk prinsip ini, adalah pengendali utama pada stasiun jarak jauh yang interface dengan semua sensor. Ini menangani akuisisi data dan transmisi data menggunakan unit pemancar. Hal ini juga digunakan untuk menerima data menggunakan unit penerima di stasiun cuaca utama sebelum berkomunikasi data ke PC melalui port serial RS232 di mana perangkat lunak Matlab membaca data untuk masukan dan menampilkan melalui antarmuka pengguna grafis (GUI) (Runeel 2014 ).

Automatic Weather Station (AWS) didefinisikan sebagai statiun meteorologi yang melakukan pengamatan dan pengiriman secara otomatis. Menurut penyajian data AWS dapat dikelompokkan menjadi dua, real-time AWS yaitu suatu statiun cuaca yang menyajikan data secara real time kepada pengguna, pada umumnya AWS ini dilengkapi dengan sistem komunikasi serta alarm untuk memberikan memberikan peringatan kepada pengguna jasa bila terjadi kondisi cuaca ekstrim seperti badai, hujan lebat, suhu tinggi dan sebagainya. Off-time AWS yaitu stasiun cuaca yang hanya merekam data serta menyimpan pada media penyimpanan dan menampilkan data aktual, data yang tersimpan dapat didownload sewaktu-waktu sesuai keperluan (Kanton 2009).

Stasiun cuaca otomatis Telemetri disebut juga automatic weather station (AWS) adalah stasiun yang dikembangkan oleh Balai Penelitian Agroklimat dan Hidrologi (BALITKLIMAT) Bogor - Indonesia yang memiliki kemampuan untuk merekam data cuaca secara digital dalam format waktu jam-

jaman. Data cuaca dari masing-masing sensor dicatat dalam memori data logger dan selanjutnya dikirim secara periodik melalui SMS ke pusat pengolahan data. Alat ini dilengkapi dengan accu kering yang tenaganya dapat dipertahankan dengan memanfaatkan energi matahari melalui panel solar. Stasiun AWS telemetri dapat merekam 6 jenis parameter cuaca melalui sensor-sensornya yaitu : curah hujan, suhu udara (Minimum, Maksimum, Rata-rata), kelembaban udara (Minimum,Maksimum, Rata-rata), radiasi matahari, kecepatan angin, dan arah angin. Manfaat informasi iklim di sector pertanian dan perkebunan yaitu mengetahui karateristik dan pola iklim setempat, Mendapatkan gambaran kebutuhan dan ketersediaan air bagi tanaman, mendapatkan gambaran pola dan kalender tanam, mendapatkan gambaran wilayah potensi bencana (kekeringan, banjir OPT) dan penanganannya, membantu dalam pemilihan varietas yang sesuai dan kebutuhan benihnya, Membantu memilih teknologi pengeloalaan air yang tepat, Membantu dalam teknologi pemupukan, dll. Alat pengukur cuaca otomatis (Automatic Weather Station /AWS )merupakan alat yang terdiri dari beberapa sensor terintegrasi yang digunakanuntuk melakukan pengukuran tekanan udara, suhu, kelembaban, arah dankecepatan angin, radiasi matahari, serta curah hujan yang di rekam secaraotomatis. Tipe AWS yang digunakan oleh BPPT adalah tipe Vaisala MAWS-201 dengan komponen sensor yang terpasang adalah sensor suhu dankelembaban (QMH101), tekanan (PMT16A), angin (QMW101), radiasimatahari (QMS101), dan hujan (34-T). Gambar 1 adalah gambar AWS lengkapdengan sensor-sensornya (LIPI 2007).

AWS (Automatic Weather Stations) merupakan suatu peralatan atau sistem terpadu yang di disain untuk pengumpulan data cuaca secara otomatis serta di proses agar pengamatan menjadi lebih mudah. AWS ini umumnya dilengkapi dengan sensor, RTU (Remote Terminal Unit), Komputer, unit LED Display dan bagian-bagian lainnya. Sensor-sensor yang digunakan meliputi sensor temperatur, arah dan kecepatan angin, kelembaban, presipitasi, tekanan udara, pyranometer, net radiometer (Bayong 2007).

C. Hasil Pengamatan

Gambar 13. AWS (Automatic Weather System)

Gambar 14. Komponen AWS

1. Bagian-bagian utama

a. Remote Terminal Unit

b. Anemometer

c. Wind Vane

d. Data logger d. Data logger

f. Rain Gauge

g. Barometer pressure

h. Penangkalpetir

i. Solar radiation j. Solar Cell

2. Prinsip kerja Prinsip kerja alat ini yaitu pengumpulan data cuaca secara otomatis

serta di proses agar pengamatan menjadi lebih mudah. AWS ini dilengkapi dengan sensor, RTU (Remote Terminal Unit), Komputer, unit LED (LightEmiting Diode) Display dan bagian-bagian lainnya. Sensor- sensor yang digunakan meliputi sensor temperatur, arah dan kecepatan angin, kelembaban, presipitasi, tekanan udara, pyranometer, net radiometer. RTU (Remote Terminal Unit) terdiri atas data logger dan backup power, yang berfungsi sebagai terminal pengumpulan data cuaca dari sensor tersebut dan di transmisikan ke unit pengumpulan data pada komputer. Masing-masing parameter cuaca dapat ditampilkan melalui LED (LightEmiting Diode) Display, sehingga para pengguna dapat mengamati cuaca saat itu dengan mudah.

D. Pembahasan

AWS (Automatic Weather Stations) merupakan suatu peralatan atau sistem terpadu yang di disain untuk pengumpulan data cuaca secara otomatis serta di proses agar pengamatan menjadi lebih mudah. AWS ini umumnya dilengkapi dengan sensor, RTU (Remote Terminal Unit), Komputer, unit LED Display dan bagian-bagian lainnya. Sensor-sensor yang digunakan meliputi sensor temperatur, arah dan kecepatan angin, kelembaban, presipitasi, tekanan udara, pyranometer, net radiometer (Bayong 2007).

Peranan AWS di bidang pertanian dapat mengurangi penggunaan lahan untuk penempatan berbagai macam alat-alat pengukur seperti evaporimeter, ombrometer, sunshine recorder, dll. Selain itu dengan adanya AWS tingkat keakuratan pengukuran unsur-unsur cuaca lebih besar dibanding alat manual. Hal ini dikarenakan AWS telah menggunakan sistem komputer, data logger, maupun jaringan internet. Dengan adanya AWS dapat ditentukan pola tanam apa yang cocok pada waktu tersebut dan pastinya tanaman dapat diprediksi masa panennya.

AWS memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan pencatatan manual konvensional antara lain AWS lebih konsisten dalam pengukuran, AWS menyediakan data pada frekuensi secara signifikan lebih besar (beberapa menyediakan data setiap menit), AWS menyediakan data dalam segala cuaca, siang dan malam, 365 hari per tahun, dan AWS dapat dipasang di daerah yang jarang penduduknya. Namun, AWS memiliki kelemahan, antara lain beberapa elemen yang sulit untuk mengotomatisasi contohnya awan, AWS membutuhkan investasi modal besar, dan AWS kurang fleksibel

daripada pengamat manusia. Kelebihan maupun kekurangan yang akan diuraikan di bawah ini.

1. Kelebihan AWS

a. Praktis dan mudah dalam pengambilan data

b. Standarisasi pengamatan (time and quality)

c. Pengamatan real time secara kontinyu tanpa putus baik siang ataupun malam hari.

d. Data lebih akurat.

e. Data lebihreliable(dapat dipercaya).

f. Penyimpanan data secara otomatis.

g. Resolusi lebih tinggih.

h. Kemampuan penyimpanan data lebih besar.

i. Tidak subjektif. j. Penyimpanan data dapat dilakukan sampai kondisi cuaca yang ekstrem k. Tidak ada kesalahan pembacaan

2. Kekurangan AWS

a. Harus dilakukan pemeliharan rutin

b. Harus dikalibrasi periodik

c. Dibutuhkan tenaga teknisi yang handal dan ahli untuk

mengoperasikan

d. Dibutuhkan software agar data cuaca tersebut dapat dibaca

e. Harga peralatan dan operasional yang cukup tinggi

f. Luas daerah yang dipresentasikan terbatas, sekitar 3-5 km dari lokasi

E. Simpulan Dan Saran

1. Simpulan AWS (Automatic Weather Station) merupakan suatu peralatan

atau sistem terpadu yang di desain untuk pengumpulan data cuaca secara otomatis serta di proses agar pengamatan menjadi lebih mudah. AWS dapat mengukur sekaligus beberapa unsur-unsur cuaca tanpa perlu diawasi secara langsung (24 jam), melainkan dapat diawasi melalui jaringan internet. Tingkat keakuratan AWS lebih tinggi dibandingkan alat-alat pengukur manual lainnya. Adanya AWS dapat mengukur unsur- unsur cuaca seperti kadar curah hujan, kelembaban, intensitas radiasi, suhu, arah dan kecepatan angin, dan tekanan udara secara detail namun pada kenyataanya semakin umur AWS yang semakin tua, menyebabkan keakuratan data yang diperoleh menjadi kurang akurat.

2. Saran Perawatan secara baik peralatan pengukur cuaca otomatis yang ada di Stasiun Klimatologi Desa Sukosari, Kecamatan Jumantono,

Karanganyar sangat diperlukan supaya tetap berfungsi dengan baik dalam jangka waktu lama. Alat yang berfungi dengan baik sangat dibutuhkan praktikan untuk lebih memahami prinsip kerjanya. Kedepannya untuk perawatan alat dilakukan secara maksimal, dengan begitu pembelajaran dan praktikum berjalan dengan baik dan menfaat yang baik dapat dirasakan para praktikan.

Referensi

[5] Australian Government – Department of Sustainability, Environment, Water, Population, and Communities, “Automatic Weather Stations”, (2011) July 21,

http://www.antarctica.gov.au/about-antarctica/fact-files/weather/automatic- weather-stations.

[6] R. Weerasinghe, M. S. M. Aroos, A. S. Pannila, M. K. Jayananda and D. U. J. Sonnadara, “Development of an automated weather station with remote data transmission capability”, Annual research symposium – science, University of

Colombo, (2011), http://www.cmb.ac.lk/?page_id=3569. [7] X. Guo and Y. Song, “Design of automatic weather station based on GSM

module”, 2010 International Conference on Computer, Mechatronics, Control and Electronic Engineering (CMCE), vol. 5, (2010) August 24-26, pp. 80-82.

Daftar Pustaka

Bayong Tjasyono, Prof, Dr. 2007.Meteorologi Indonesia I. Badan Meteorologi dan Geofisika. Jakarta

Sharan, Runeel V. 2014. Development of a Remote Automatic Weather Station with a PC-based Data Logger. International Journal of Hybrid Information Technology Vol.7, No.1 (2014), pp.233-240. Diakses tanggal

8 November 2014 pukul 12:03 Turoan, Kanton L. 2009. Automatic Weather Station (AWS) Berbasis

Mikrokontrol. Theses (Open) Perpustakaan Universitas Indonesia. Diakses tanggal 8 November 2014 pukul 12:10 (abtrk)