PERANCANGAN PROTOTYPE SISTEM MONITORING GEMPA MENGGUNAKAN SENSOR INERTIAL MEASUREMENT UNIT (IMU) DAN PEMANFAATAN METODE FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK) MELALUI FREKUENSI HANDY TALKY (HT).
PERANCANGAN PROTOTYPE SISTEM MONITORING GEMPA
MENGGUNAKAN SENSOR INERTIAL MEASUREMENT UNIT (IMU)
DAN PEMANFAATAN METODE FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK)
MELALUI FREKUENSI HANDY TALKY (HT)
LAPORAN TUGAS AKHIR
KEVAN DHARMA
0810452020
PROGRAM STUDI SISTEM KOMPUTER
FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014
ABSTRAK
PERANCANGAN PROTOTYPE SISTEM MONITORING GEMPA
MENGGUNAKAN SENSOR INERTIAL MEASUREMENT UNIT (IMU)
DAN PEMANFAATAN METODE FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK)
MELALUI FREKUENSI HANDY TALKY (HT)
Oleh :
KEVAN DHARMA
0810452020
Indonesia termasuk dalam lingkungan cincin api (ring of fire) yang memiliki
potensi bencana alam cukup tinggi. Beberapa data yang diperoleh BMKG (Badan
Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika) menunjukkan bahwa aktivitas gempa
bumi di Indonesia tergolong sangat aktif. Gempa besar yang terjadi pada 30
september 2009 di Sumatera Barat menyebabkan saluran komunikasi dan listrik
terputus sehingga warga sulit untuk memperoleh informasi gempa susulan. Alat
komunikasi yang dapat aktif tanpa harus terhubung arus listrik adalah Handy
Talky. Handy Talky digunakan sebagai media transmisi data getaran dan ayunan
sensor IMU (Inertial Measurement Unit) dari transmitter ke receiver secara pointto-point. Oleh karena itu, dibuat sebuah prototype untuk memonitoring gempa
melalui komunikasi HT (Handy Talky) dengan pemanfaatan metode FSK
(Frequency Shift Keying). Metode FSK digunakan karena amplitudonya stabil dan
frekuensinya dapat diubah–ubah, sehingga kebal terhadap noise. Dari hasil
pengujian, Handy Talky dapat berkomunikasi half-duplex sejauh 3,5 km
sedangkan untuk transmisi data secara real time dan efisien terbatas pada jarak
2,5km.
Kata kunci : ring of fire, IMU, Handy Talky, FSK
v
ABSTRACT
THE PROTOTYPE DESIGN OF EARTHQUAKE MONITORING
SYSTEM USING INERTIAL MEASUREMENT UNIT (IMU) SENSOR AND
THE UTILIZATION OF FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK) METHOD
VIA HANDY TALKY (HT) FREQUENCY
By :
KEVAN DHARMA
0810452020
Indonesia is lying among the Ring of Fire area which has high potential in
natural disasters. Some of data from BMKG (Bada Meteorologi, Klimatologi dan
Geofisika) indicates that the earthquake activity in Indonesia is very active. The
major earthquake in 30th September 2009 in west Sumatra causing the electricity
and communication cut off, so people difficult to access the information about the
possibility of further earthquakes. One of communication tool which can be active
without connected to electricity is Handy Talky. Handy Talky is used as a
transmission media of vibration data and swing data of IMU sensor (Inertial
Measurement Unit) from transmitter to receiver from point-to-point. Therefore, is
made a prototype for earthquake monitoring via Handy Talky communication
using FSK (Frequency Shift Keying) method. FSK method is used because the
amplitude is stable and the frequency can be changed so it is invulnerable to
noise. From the result of the test, conclude that Handy Talky can be communicate
in half-duflex about 3.5 km while transmission data in real time and efficient
limited in 2.5km.
Keyword : ring of fire, IMU, Handy Talky, FSK
vi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia termasuk dalam lingkungan cincin api (ring of fire) yang memiliki
potensi bencana alam cukup tinggi karena berada diantara wilayah lintasan dua
jalur pegunungan, yaitu pegunungan Sirkum Pasifik dan Sirkum Mediterania.
Selain itu, posisi geologis Indonesia berada pada pertemuan tiga lempeng aktif,
yaitu lempeng Indo-Australia di bagian selatan, lempeng Euro-Asia di bagian
utara dan lempeng Pasifik di bagian timur[13]. Salah satu provinsi di wilayah
Indonesia bagian barat yang sering mengalami gempa adalah Sumatera Barat.
Wilayah Sumatera Barat dikelilingi beberapa gunung berapi aktif dan jarak
yang cukup dekat dengan pantai sehingga memiliki potensi bencana alam seperti
gempa bumi dan tsunami. Dari beberapa kejadian gempa bumi yang pernah
terjadi, warga selalu terlambat untuk menyelamatkan diri atau melakukan
evakuasi ke tempat yang aman. Hal ini disebabkan informasi gempa yang
dikirimkan oleh BNPB (Badan Nasional Penanggulangan Bencana) mengalami
keterlambatan dari aktivitas gempa yang tercatat alat seismograph. Kerlambatan
ini disebabkan informasi gempa
yang terdeteksi
oleh
detektor harus
ditransmisikan ke satelit terlebih dahulu, kemudian dipancarkan ke BMKG
(Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika) setelah itu baru disampaikan ke
warga melalui media mainstream, pemerintah pusat dan pihak-pihak lain yang
terkait.
Gempa dengan kekuatan besar dapat mengakibatkan saluran listrik dan
komunikasi menjadi terputus. Alat komunikasi seperti telepon rumah maupun
telepon genggam (handphone) tidak dapat berfungsi dalam memperoleh informasi
dalam situasi tersebut. Salah satu alat komunikasi yang dapat aktif adalah Handy
Talky (HT), pesawat radio amatir ini masih dapat berfungsi dikarenakan
komunikasinya bersifat point to point dan aktif tanpa harus terus terhubung arus
listrik, karena HT menggunakan baterai sebagai sumber tenaga. Jadi dengan kata
1
lain Handy Talky ini akan menjadi salah satu media komunikasi alternatif untuk
mengirimkan informasi saat terjadi gempa susulan.
Data yang diinginkan tentu saja data gempa yang terjadi sekaligus alarm yang
akan digunakan sebagai tanda terjadinya gempa di kota Padang. Untuk
mendapatkan data tersebut maka diperlukan sensor yang mampu mendeteksi
percepatan, getaran, serta perpindahan suatu objek. Sensor yang mampu untuk
melakukan hal tersebut adalah sensor IMU (Inertial Measurement Unit). Sensor
IMU merupakan suatu instrumen yang terdiri dari sensor accelerometer sebagai
pendeteksi percepatan dan sensor gyroscope yang berfungsi untuk menjejaki
keberadaan dan pergerakan suatu benda. Dengan IMU ini akan didapatkan
beberapa parameter seperti kemiringan, vibrasi, percepatan dan posisi gempa[2].
Untuk mengirimkan data gempa maka diperlukan suatu metode untuk
mengkonversikan data sensor menjadi frekuensi yang dinamakan dengan metode
Frequency Shift Keying (FSK). Metode FSK digunakan agar sinyal informasi
gempa dapat ditumpangkan melalui frekuensi handy talky. Modulator FSK, dapat
berfungsi sebagai pemancar (transmitter) dan penerima (receiver). Modulator
FSK yang berfungsi sebagai pemancar akan membawa informasi dari sensor
berupa sinyal digital bersama sinyal pembawa (frekuensi) dari handy talky. Pada
sisi penerima akan ditempatkan demodulator FSK yang akan merubah kembali
frekuensi (sinyal analog) kembali menjadi sinyal digital.
Berdasarkan latar belakang diatas maka penulis mengangkat judul Tugas
Akhir
ini
yaitu
“Perancangan
Prototype
Sistem
Monitoring
Gempa
Menggunakan Sensor Inertial Measurement Unit (IMU) dan Pemanfaatan
Metode Frequency Shift Keying (FSK) Melalui Frekuensi Handy Talky (HT)”.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun permasalahan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Apakah sensor IMU (Inertial Measurement Unit) mampu merespon
terjadinya gempa melalui simulasi getaran.
2
2. Bagaimana mendapatkan frequency mark dan frequency space FSK
(Frequency Shift Keying).
3. Apakah dapat dilakukan analisa terhadap frequency mark dan frequency
space dari modem FSK yang dirancang.
4. Apakah alat komunikasi Handy Talky (HT) dapat mengirim sinyal informasi
dari FSK (Frequency Shift Keying) secara real-time.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah:
1. Sensor IMU (Inertial Measurement Unit) digunakan sebagai pendeteksi
gempa.
2. Pemberian getaran gempa dilakukan melalui simulasi getaran.
3. Frekuensi sinyal pembawa data FSK (Frequency Shift Keying) menggunakan
frekuensi HT (Handy Talky).
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini yaitu:
1. Memanfaatkan sensor IMU (Inertial Measurement Unit) sebagai pendeteksi
gempa.
2. Mengirimkan sinyal informasi FSK (Frequency Shift Keying) melalui
komunikasi HT (Handy Talky).
3. Membuat prototype sistem monitoring gempa sederhana yang dapat
bermanfaat untuk masyarakat.
1.5 Sistematika Penulisan
Penulisan tugas akhir ini akan dibagi menjadi beberapa Bab sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan, berisi Latar Belakang, Rumusan Masalah, Tujuan,
Batasan Masalah dan Sistematika Penulisan.
3
Bab II Landasan Teori, berisi dasar ilmu yang mendukung pembahasan
penelitian ini.
Bab III Metodologi Penelitian, berisi desain penelitian, alat dan bahan yang
digunakan dalam penelitian, serta perancangan sistem baik hardware maupun
software.
Bab IV Hasil dan Pembahasan, berisi hasil yang diperoleh dari pengujian dan
pembahasan dari hasil penelitian yang diperoleh.
Bab V Penutup, berisi kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian serta
saran untuk pengembangan penelitian selanjutnya.
4
MENGGUNAKAN SENSOR INERTIAL MEASUREMENT UNIT (IMU)
DAN PEMANFAATAN METODE FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK)
MELALUI FREKUENSI HANDY TALKY (HT)
LAPORAN TUGAS AKHIR
KEVAN DHARMA
0810452020
PROGRAM STUDI SISTEM KOMPUTER
FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014
ABSTRAK
PERANCANGAN PROTOTYPE SISTEM MONITORING GEMPA
MENGGUNAKAN SENSOR INERTIAL MEASUREMENT UNIT (IMU)
DAN PEMANFAATAN METODE FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK)
MELALUI FREKUENSI HANDY TALKY (HT)
Oleh :
KEVAN DHARMA
0810452020
Indonesia termasuk dalam lingkungan cincin api (ring of fire) yang memiliki
potensi bencana alam cukup tinggi. Beberapa data yang diperoleh BMKG (Badan
Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika) menunjukkan bahwa aktivitas gempa
bumi di Indonesia tergolong sangat aktif. Gempa besar yang terjadi pada 30
september 2009 di Sumatera Barat menyebabkan saluran komunikasi dan listrik
terputus sehingga warga sulit untuk memperoleh informasi gempa susulan. Alat
komunikasi yang dapat aktif tanpa harus terhubung arus listrik adalah Handy
Talky. Handy Talky digunakan sebagai media transmisi data getaran dan ayunan
sensor IMU (Inertial Measurement Unit) dari transmitter ke receiver secara pointto-point. Oleh karena itu, dibuat sebuah prototype untuk memonitoring gempa
melalui komunikasi HT (Handy Talky) dengan pemanfaatan metode FSK
(Frequency Shift Keying). Metode FSK digunakan karena amplitudonya stabil dan
frekuensinya dapat diubah–ubah, sehingga kebal terhadap noise. Dari hasil
pengujian, Handy Talky dapat berkomunikasi half-duplex sejauh 3,5 km
sedangkan untuk transmisi data secara real time dan efisien terbatas pada jarak
2,5km.
Kata kunci : ring of fire, IMU, Handy Talky, FSK
v
ABSTRACT
THE PROTOTYPE DESIGN OF EARTHQUAKE MONITORING
SYSTEM USING INERTIAL MEASUREMENT UNIT (IMU) SENSOR AND
THE UTILIZATION OF FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK) METHOD
VIA HANDY TALKY (HT) FREQUENCY
By :
KEVAN DHARMA
0810452020
Indonesia is lying among the Ring of Fire area which has high potential in
natural disasters. Some of data from BMKG (Bada Meteorologi, Klimatologi dan
Geofisika) indicates that the earthquake activity in Indonesia is very active. The
major earthquake in 30th September 2009 in west Sumatra causing the electricity
and communication cut off, so people difficult to access the information about the
possibility of further earthquakes. One of communication tool which can be active
without connected to electricity is Handy Talky. Handy Talky is used as a
transmission media of vibration data and swing data of IMU sensor (Inertial
Measurement Unit) from transmitter to receiver from point-to-point. Therefore, is
made a prototype for earthquake monitoring via Handy Talky communication
using FSK (Frequency Shift Keying) method. FSK method is used because the
amplitude is stable and the frequency can be changed so it is invulnerable to
noise. From the result of the test, conclude that Handy Talky can be communicate
in half-duflex about 3.5 km while transmission data in real time and efficient
limited in 2.5km.
Keyword : ring of fire, IMU, Handy Talky, FSK
vi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia termasuk dalam lingkungan cincin api (ring of fire) yang memiliki
potensi bencana alam cukup tinggi karena berada diantara wilayah lintasan dua
jalur pegunungan, yaitu pegunungan Sirkum Pasifik dan Sirkum Mediterania.
Selain itu, posisi geologis Indonesia berada pada pertemuan tiga lempeng aktif,
yaitu lempeng Indo-Australia di bagian selatan, lempeng Euro-Asia di bagian
utara dan lempeng Pasifik di bagian timur[13]. Salah satu provinsi di wilayah
Indonesia bagian barat yang sering mengalami gempa adalah Sumatera Barat.
Wilayah Sumatera Barat dikelilingi beberapa gunung berapi aktif dan jarak
yang cukup dekat dengan pantai sehingga memiliki potensi bencana alam seperti
gempa bumi dan tsunami. Dari beberapa kejadian gempa bumi yang pernah
terjadi, warga selalu terlambat untuk menyelamatkan diri atau melakukan
evakuasi ke tempat yang aman. Hal ini disebabkan informasi gempa yang
dikirimkan oleh BNPB (Badan Nasional Penanggulangan Bencana) mengalami
keterlambatan dari aktivitas gempa yang tercatat alat seismograph. Kerlambatan
ini disebabkan informasi gempa
yang terdeteksi
oleh
detektor harus
ditransmisikan ke satelit terlebih dahulu, kemudian dipancarkan ke BMKG
(Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika) setelah itu baru disampaikan ke
warga melalui media mainstream, pemerintah pusat dan pihak-pihak lain yang
terkait.
Gempa dengan kekuatan besar dapat mengakibatkan saluran listrik dan
komunikasi menjadi terputus. Alat komunikasi seperti telepon rumah maupun
telepon genggam (handphone) tidak dapat berfungsi dalam memperoleh informasi
dalam situasi tersebut. Salah satu alat komunikasi yang dapat aktif adalah Handy
Talky (HT), pesawat radio amatir ini masih dapat berfungsi dikarenakan
komunikasinya bersifat point to point dan aktif tanpa harus terus terhubung arus
listrik, karena HT menggunakan baterai sebagai sumber tenaga. Jadi dengan kata
1
lain Handy Talky ini akan menjadi salah satu media komunikasi alternatif untuk
mengirimkan informasi saat terjadi gempa susulan.
Data yang diinginkan tentu saja data gempa yang terjadi sekaligus alarm yang
akan digunakan sebagai tanda terjadinya gempa di kota Padang. Untuk
mendapatkan data tersebut maka diperlukan sensor yang mampu mendeteksi
percepatan, getaran, serta perpindahan suatu objek. Sensor yang mampu untuk
melakukan hal tersebut adalah sensor IMU (Inertial Measurement Unit). Sensor
IMU merupakan suatu instrumen yang terdiri dari sensor accelerometer sebagai
pendeteksi percepatan dan sensor gyroscope yang berfungsi untuk menjejaki
keberadaan dan pergerakan suatu benda. Dengan IMU ini akan didapatkan
beberapa parameter seperti kemiringan, vibrasi, percepatan dan posisi gempa[2].
Untuk mengirimkan data gempa maka diperlukan suatu metode untuk
mengkonversikan data sensor menjadi frekuensi yang dinamakan dengan metode
Frequency Shift Keying (FSK). Metode FSK digunakan agar sinyal informasi
gempa dapat ditumpangkan melalui frekuensi handy talky. Modulator FSK, dapat
berfungsi sebagai pemancar (transmitter) dan penerima (receiver). Modulator
FSK yang berfungsi sebagai pemancar akan membawa informasi dari sensor
berupa sinyal digital bersama sinyal pembawa (frekuensi) dari handy talky. Pada
sisi penerima akan ditempatkan demodulator FSK yang akan merubah kembali
frekuensi (sinyal analog) kembali menjadi sinyal digital.
Berdasarkan latar belakang diatas maka penulis mengangkat judul Tugas
Akhir
ini
yaitu
“Perancangan
Prototype
Sistem
Monitoring
Gempa
Menggunakan Sensor Inertial Measurement Unit (IMU) dan Pemanfaatan
Metode Frequency Shift Keying (FSK) Melalui Frekuensi Handy Talky (HT)”.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun permasalahan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Apakah sensor IMU (Inertial Measurement Unit) mampu merespon
terjadinya gempa melalui simulasi getaran.
2
2. Bagaimana mendapatkan frequency mark dan frequency space FSK
(Frequency Shift Keying).
3. Apakah dapat dilakukan analisa terhadap frequency mark dan frequency
space dari modem FSK yang dirancang.
4. Apakah alat komunikasi Handy Talky (HT) dapat mengirim sinyal informasi
dari FSK (Frequency Shift Keying) secara real-time.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah:
1. Sensor IMU (Inertial Measurement Unit) digunakan sebagai pendeteksi
gempa.
2. Pemberian getaran gempa dilakukan melalui simulasi getaran.
3. Frekuensi sinyal pembawa data FSK (Frequency Shift Keying) menggunakan
frekuensi HT (Handy Talky).
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini yaitu:
1. Memanfaatkan sensor IMU (Inertial Measurement Unit) sebagai pendeteksi
gempa.
2. Mengirimkan sinyal informasi FSK (Frequency Shift Keying) melalui
komunikasi HT (Handy Talky).
3. Membuat prototype sistem monitoring gempa sederhana yang dapat
bermanfaat untuk masyarakat.
1.5 Sistematika Penulisan
Penulisan tugas akhir ini akan dibagi menjadi beberapa Bab sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan, berisi Latar Belakang, Rumusan Masalah, Tujuan,
Batasan Masalah dan Sistematika Penulisan.
3
Bab II Landasan Teori, berisi dasar ilmu yang mendukung pembahasan
penelitian ini.
Bab III Metodologi Penelitian, berisi desain penelitian, alat dan bahan yang
digunakan dalam penelitian, serta perancangan sistem baik hardware maupun
software.
Bab IV Hasil dan Pembahasan, berisi hasil yang diperoleh dari pengujian dan
pembahasan dari hasil penelitian yang diperoleh.
Bab V Penutup, berisi kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian serta
saran untuk pengembangan penelitian selanjutnya.
4