Rancang Bangun Sistem Monitoring Kebocor

Proyek Sains Bidang

Rancang Bangun (RB)

OSN
2014

PROPOSAL PROYEK SAINS
JUDUL
Rancang Bangun Sistem Monitoring Kebocoran Pipa
Gas LPG Berbasis Jaringan Nirkabel Zigbee

SP020201
Nama Peserta Tim :
1. Bambang Herdiansyah
(Ketua)
2. Zikri Noer

(Anggota)

3. Khairuddin

(Anggota)

Program Studi/Departemen Fisika
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Tahun 2014

LEMBAR PENGESAHAN

Nama Ketua Tim

RANCANG BANGUN SI STEM MONI TORI NG
KEBOCORAN PI PA GAS LPG BERBASI S
J ARI NGAN NI RKABEL ZI GBEE
BAMBANG HERDI ANSYAH

Jenis Kelamin

Laki - l aki

Program Studi

Fi si ka S- 1

Fakultas

Mat eI I l at i ka dan 11l nu Penget ahuan Al am

Universitas

Un市 er si t as Sumat er a Ut ar a

Alamat Rumah

」1. Set i a budi Gal l g Tengah No. 36 C Tat t ung

1. J udul Pr oposal

2.

3.
4.
5.
6.
7-

Sar i , Medan

8.
9.

t t ai l ・ Conl

Alamat Email

bal l l bar l t t er dyal l syt t α

Telepon SelulerlHP

082367699698/ 087768691743

Medan, 09 September 2OL4
Anggota Tim

( Banl bang Hcr di ansyah)

NI M l 10801041

( Zi kr i Noer )

( Khai nddi n)

NI M l 10801049

NI M l 10801017

Mengetahui
Dosen Pembimbing

´

( Dr . Nasr l l ddi n M. Noor , M. EngoScI
NI P 19550706 1981 021002

NI P 19631026 1991 031001

ABSTRAK
Liquefied Petroleum Gas (LPG) adalah salah satu hal yang sering
kita temui dalam kehidupan sehari-hari. LPG digunakan sebagai bahan
bakar dalam berbagai aplikasi termasuk peralatan memasak (kompor
gas), aplikasi industri, dalam kendaraan dan sebagai propelan (bahan
pembakar) dan refrigeran. Pipa gas merupakan bagian vital yang
berperan dalam transmisi dan distribusi gas di industri dan keperluan
rumah tangga. Akibat kebocoran pipa gas LPG, menghasilkan dampak
berbahaya bagi manusia dan juga untuk makhluk hidup lainnya serta
dapat menimbulkan bahaya kebakaran. Oleh karena itu perlu dirancang
suatu prototipe alat yang mampu mendeteksi kebocoran pipa gas LPG
dan dapat dimonitoring menggunakan jaringan nirkabel zigbee agar
lebih praktis sehingga mampu mencegah terjadinya kebakaran akibat
kebocoran pipa gas.
Alat ini di desain menggunakan teknik lokalisasi sensor yang

berdasarkan pada jarak antar sensor, dimana sensor akan tersebar
secara acak dalam suatu area tertentu pada pipa yang digunakan, range
jarak sensor inilah yang menentukan apakah sensor dapat mendeteksi
sesuatu atau tidak sehingga dapat diketahui titik kebocoran pada area
monitoring.
Alat ini mampu secara sistematis mendeteksi adanya kebocoran
gas LPG dan dapat memonitoring parameter seperti konsentrasi gas LPG
yang berbasis mikrokontroler, sensor gas LPG (DT-Sense LPG Sensor),
dan menggunakan jaringan nirkabel zigbee (Xbee Pro ZB) sebagai media
transmisi data yang dapat diakses melalui aplikasi Visual Basic (VB)
pada PC (Personal Computer) dan juga dapat ditampilkan pada LCD
untuk memberi informasi apabila pipa gas mengalami kebocoran
sehingga akan mengaktifkan sistem peringatan (Buzzer Alarm).

Kata Kunci: LPG, Mikrokontroler, Sensor Gas LPG, Zigbee.

1

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Ketergantungan masyarakat terhadap alam seperti minyak bumi
sangatlah banyak untuk keperluan sehari-hari mulai dari memasak,
hingga

bahan

bakar

minyak untuk

kendaraan

transportasi

dan

penggunaan lainnya yang terus mengalami peningkatan, sehingga
menyebabkan bahan bakar fosil ini menjadi terbatas. Perkembangan

ilmu pengetahuan dan teknologi yang terjadi dengan cepat dewasa ini
berhasil menemukan energi alternatif lain yang bisa menggantikan
minyak bumi dalam berbagai kebutuhan yaitu sering disebut sebagai
Liquefied Petroleum Gas (LPG).
Salah satu resiko penggunaan LPG adalah terjadinya kebocoran
gas yang dapat menyebabkan kebakaran jika terpicu oleh api yang
berada di sekitarnya. Dalam industri atau instalasi gas, pipa merupakan
aspek penting untuk mendistribusikan gas dari suatu tempat ke tempat
yang lain, sehingga pipa gas tidak boleh sampai bocor. Oleh karena itu,
dibutuhkan suatu perangkat sistem monitoring menggunakan jaringan
nirkabel zigbee sehingga lebih praktis dan lebih akurat sebagai bentuk
pencegahan dini dari kebakaran.

1.2. Topik Projek
Projek ini termasuk dalam projek rancang bangun alat instrumentasi
elektronik

berbasis

pemrograman

yang

dapat

mendeteksi

dan

memonitoring dengan menggunakan jaringan nirkabel zigbee untuk
mencegah kebakaran akibat kebocoran gas LPG pada suatu pipa
konstruksi.

2

1.3. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan di atas maka dapat
dirumuskan beberapa permasalahan yang akan diselesaikan, yaitu
sebagai berikut:
1. Mengurangi terjadinya kebakaran karena pipa gas yang digunakan

bocor.
2. Menemukan desain alat Sistem Monitoring Kebocoran Pipa Gas LPG
yang dapat bekerja secara sistematis berbasis mikrokontroler.
3. Mendapatkan kepraktisan dalam melakukan monitoring karena alat
ini dilengkapi dengan tampilan aplikasi Visual Basic pada Personal
Computer.

1.4. Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:
1.

Menciptakan alat yang mampu mencegah terjadinya kebakaran
akibat kebocoran gas.

2.

Menciptakan alat yang mampu mendeteksi dan memonitoring
kebocoran pipa gas.

3.

Menghasilkan prototipe alat yang dapat bekerja sesuai rancangan
pada skala industri atau instalasi gas.

1.5. Manfaat
Keberhasilan dalam projek ini dapat memberikan berbagai manfaat,
diantaranya:
1. Mempermudah pekerjaan dalam memonitoring pipa gas LPG secara
akurat dan praktis.
2. Mengurangi kemungkinan terjadinya kebakaran akibat kebocoran
pipa gas LPG.
3. Memberikan sumbangan untuk perkembangan ilmu pengetahuan
dan teknologi yang pada akhirnya mampu mendukung dunia
industri.

3

1.6. Hipotesa
1. Alat ini mampu mendeteksi adanya kebocoran pipa gas LPG yaitu
berdasarkan konsentrasi gas (PPM) dan juga dapat memonitoring
data keluaran sensor ke dalam PC yang dapat diakses pada aplikasi
Visual Basic agar mendapatkan kepraktisan.
2. Pendeteksian yang dimaksud adalah apabila terdapat kandungan
gas LPG dalam udara, maka secara otomatis hal tersebut akan
terdeteksi oleh sensor dan akan diolah dalam mikrokontroler.
3. Alat ini di konstruksi menggunakan teknik lokalisasi sensor
berdasarkan jarak antar sensor, dimana sensor akan tersebar secara
acak di sepanjang pipa konstruksi sehingga dapat diketahui titik
kebocoran pada pipa monitoring.

4

BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1. Gas LPG
LPG (Liquefied Petroleum Gas) adalah gas hidrokarbon yang
dicairkan

dengan

tekanan

untuk

memudahkan

penyimpanan,

pengangkutan, dan penanganannya yang pada dasarnya terdiri atas
propana

(C3H8),

digunakan

butana

sebagai

(C4H10),

pengganti

atau
freon,

campuran
aerosol,

keduanya.

bahan

LPG

pendingin

(refrigerant/cooling agent), kosmetika, dan bahan bakar.

2.2. Modul Wireless Radio Frekuensi 2,4 GHz Xbee PRO
Radio Frequency Transceiver atau pengirim dan penerima frekuensi
radio ini berfungsi untuk komunikasi secara nirkabel (wireless). Salah
satu modul komunikasi wireless dengan frekuensi 2.4Ghz adalah XbeePRO ZB ZigBee/IEEE 802.15.4 2,4 GHz. Radio frequency tranciever ini
merupakan sebuah modul yang terdiri dari RF receiver dan RF
transmiter.

Gambar 2.1. Modul XBee PRO

2.3. Sensor Gas DT-Sense LPG Sensor
DT-SENSE LPG SENSOR merupakan modul sensor yang bereaksi
terhadap kadar gas LPG, iso-butana, propana dan LNG dalam udara dan
cocok digunakan untuk aplikasi pendeteksian serta penanggulangan
kebocoran gas pada lingkungan rumah tangga maupun industri.

Gambar 2.2. DT-Sense LPG Sensor

5

2.4. Mikrokontroler ATMega32
Dalam pembuatan alat ini digunakan mikrokontroler sebagai
pengontrol dan penanaman programnya. Mikrokontroler ATMega32
adalah

sebuah

IC

mikrokontroler

yang

diproduksi

oleh

Atmel.

Mikrokontroler ini memiliki clock dan kerjanya tinggi sehingga mampu
bekerja dengan baik dan cepat, sangat memadai untuk berinteraksi
dengan LCD, menunjang penggunaan bahasa pemrograman tingkat
tinggi (contohnya bahasa C), buffer untuk komunikasi data, dan stack.

Gambar 2.3. ATMega32
2.5. Bahasa Pemrograman Mikrokontroler (CodeVisionAVR)
CodeVisionAVR merupakan sebuah cross-compiler C, Integrated
Development Environment (IDE), dan Automatic Program Generator yang
di

desain

untuk

mikrokontroler

buatan

atmel

seri

AVR

yang

memungkinkan Anda untuk melakukan transfer program ke dalam chip
mikrokontroler setelah melakukan kompilasi/assembli secara otomatis.

Gambar 2.4. CodeVisionAVR
2.6. Visual Basic
Microsoft

Visual

Basic

(VB)

merupakan

sebuah

bahasa

pemrograman yang menawarkan Integrated Development Environment
(IDE)

visual

untuk

membuat

program

perangkat

lunak

dengan

menggunakan model pemrograman (COM).

Gambar 2.5. Visual Basic 6.0

6

BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Jenis Penelitian
Jenis penelitian pada kali ini merupakan rancang bangun sebuah
alat instrumentasi yang mana pada tahap awal ini akan dibangun
sebuah prototipe alat yang bekerja dalam skala laboratorium terlebih
dahulu dan sehingga untuk pengembangan lebih lanjut bisa mendukung
skala industri.

3.2. Tempat Pelaksanaan
Pelaksanaan proyek ini akan dilakukan di Laboratorium Ilmu
Dasar dan Umum (LIDA) Fisika, Universitas Sumatera Utara.

3.3. Bahan dan Alat
3.3.1. Bahan
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.

Mikrokontroler ATMega32
Xbee Pro Series 2
DT-Sense LPG Sensor
Pipa PVC
Gas LPG 3 kg + Regulator
LCD 16x4 Karakter
Max/RS232
Serial to USB Kabel
Connector DB9
Kabel Tunggal & Serabut
Switch
Relay
Push Button
Transistor
Trimpot
Connector
Pin Header
Resistor
Kristal 12 MHz
LED
Dioda
Buzzer

7

23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.

Kapasitor
Akrilik
Perekat akrilik
FeCl3
Timah Solder
Baut & mur
Baterai Li-Po
Trafo CT

3.3.2. Alat
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Solder listrik
Vacum desolder
Cutter Akrilik
Mini drill
Penggaris
Multimeter
Bor listrik

3.4. Pendekatan Desain
Sebagai pendekatan desain prototipe alat yang akan di rancang
bangun, ditunjukkan pada Gambar 3.1

Gambar 3.1. Konsep Prototipe Alat

Seperti yang telah diterangkan pada bagian awal, alat ini memiliki
dua buah sensor gas LPG yang tersebar secara acak pada sepanjang
pipa.

Jaringan

nirkabel

Zigbee

sebagai

media

pengiriman

dan

8

penerimaan data, LCD sebagai interface untuk menampilkan bacaan
sensor yang menyatakan kadar gas dan tanda bahaya. Buzzer berguna
sebagai tanda peringatan apabila terjadi kebocoran dan ada kadar gas
yang terdeteksi. Aplikasi Visual Basic pada PC berfungsi sebagai
penampil dan pengolah data yang memudahkan bagian kontrol untuk
melakukan monitoring.

3.5. Teknik Perancangan
Teknik perancangan untuk alat ini digambarkan dalam diagram
blok berikut ini:
Mempersiapkan
Komponen atau Bahan

Mempersiapkan Alat
Membuat skematik
rangkaian PCB
Mencetak rangkaian
dalam PCB
Menguji rangkaian

Membuat Desain 3D
Alat

Membuat
Konstruksi Alat

Alat

Membuat program
dengan CodeVisionAVR

Membuat form dan program
dengan Visual Basic 6.0

Monitoring dengan
PC

Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian
3.6. Teknik Pengujian
Dalam pengujian kinerja alat, pada alat ini menggunakan 2 buah
sensor yang terletak secara acak pada pipa yang telah dialiri oleh gas
LPG. Apabila terjadi kebocoran gas pada salah satu titik di sepanjang
pipa, maka kedua sensor akan segera mendeteksi adanya gas LPG yang
akan langsung dibaca dan diolah oleh mikrokontroler dan selanjutnya
data dikirim ke PC melalui port serial secara nirkabel. Kemudian alarm
9

peringatan akan berbunyi, serta pada LCD akan ditampilkan indikator
kebocoran dan dapat juga ditampilkan hasil pengukuran konsentrasi gas
melalui konversi ADC ke ppm (part per million).

3.7. Teknik Analisa Data
Dalam menganalisa data hasil pengukuran, dapat dilihat pada PC
yang akan menampilkan data konsentrasi gas dari kedua sensor
sehingga lebih praktis dalam memonitoring. Dalam menganalisis titik
kebocoran pada pipa adalah dengan perbedaan bacaan data dari
keluaran

kedua

sensor.

Sensor

mana

yang

mampu

mendeteksi

kebocoran dengan lebih sensitif, maka dapat disinyalir bahwa di titik
itulah

terjadi

kebocoran

sehingga

dapat

segera

dilakukan

penanggulangan kebocoran pipa gas.

10

DAFTAR PUSTAKA
Digi. 2010. ”Xbee/Xbee-Pro ZB RF Modules”. Digi International Inc :
Minnetonka.
Eady,

Fred.

“Hands-On

ZigBee

Implementing

802.15.4

with

Microcontrollers”, Elsevier Ltd, 2007.
Farid, Bony M. “Pendeteksi dan Pengaman Kebocoran Gas LPG (Butana)
Berbasis Mikrokontroler Melalui SMS Sebagai Media Informasi”.
PENS-ITS. Surabaya.
P.Deepthi Priya, CH.Tirupathi Rao. 2014. “Hazardous Gas Pipeline
Leakage Detection Based on Wireless Technology”. International
Journal of Professional Engineering Studies, India, Vol. 2, Issue 1.
Prasetia Retna, Widodo Catur E. 2007. “Teori dan Praktek Interfacing
Port Paralel dan Port Serial Komputer Dengan Visual Basic 6.0”.
Penerbit Andi : Yogyakarta.
Sagar Shinde, S.B.Patil, A.J.Patil. 2012. “Development of Movable Gas
Tanker Leakage Detection Using Wireless Sensor Network Based
on Embedded System”. International Journal of Engineering
Research and Applications, India, Vol. 2, Issue 6.
URL : http://www.atmel.com/products/microcontrollers/avr/
URL : http://www.beyondlogic.org/serial/
URL : http://www.id.wikipedia.org/wiki/Elpiji
URL : http://www.digiwarestore.com/dw.php?p=search_result

11

LAMPIRAN – LAMPIRAN
Diagram blok prinsip kerja rangkaian

LCD

Power Supply

Sensor Gas LPG
1

Zigbee
Transmitter

Op-Amp

Sistem Minimum
Mikrokontroler
ATMega 32

Op-Amp

Sensor Gas LPG
2

Driver
Relay

Buzzer

Transmitter

Zigbee Receiver

MAX 232

Converter
DB9 to USB

PC (Monitoring
dengan Visual
Basic 6.0)

Receiver

12

PERNYATAAN PENGUSUL
Yang ber t anda t angan di bawah i ni :

Nama Ketua Tim

Bambang Her di ansyah

Tempat/Tanggal Lahir

Medan, 01 Sept ei nber 1994

Nomor Mahasiswa

110801041

Fakultas/Universitas

MI PA/ Uni vCr st t as Sumat er a Ut ar a

Alamat Rumah

J l . Set i a Budi Gang Tengah No. 36C.

Tt t ung San, Medan- 20132
dengan ini menyatakan bahwa

1. Proposal Proyek Sains yang diusulkan ini belum pernah
dikerjakan dan atau sedang dilaksanakan dengan sponsor/biaya
dari lembaga lain,

2. Proposal Proyek Sains ini tidak sedang diikutsertakan

atau

sedang dalam proses atau dalam seleksi lomba ilmiah tingkat
nasional/ internasional lainnya,

3.

Proposal Proyek Sains ini tidak mengandung unsur plagiat.

Demikianlah pernyataan ini dibuat dalam keadaan sadar dan tanpa ada
unsur pa&saan dari siapapun untuk keperluan pengajuan Proposal
Proyek Sains OSN PERTAMINA 2014.

Dibuat di: Medan
Pada tanggal: 09 Septembet 2QL4

Pernyataan

M. Sc)

196310261991031001

NI M l 10801041

職

MENTEt t AN PENDI DI KAN DAN K=BUDt t N
UNI VERSI TAS St t TERA l l TAM
S MATEMI ATI KA DAN I LMU PENGETAHI J AN ALAM●

J al an Bi ot el mol ogi No. l Kar npus USt J Padat t g Bt l l an, Medan- 20155

…

Tel epon l ( 061) 8211050, 8214290 Fax: ( 061) 8214290
1〔

渡nanl w寧 腎吼f nt i pa. 職 6機 , ac, i d

Surat Rekomendasi

Wt.EfKuclzottl
Dekan Fakultas Matematika dan Ilrnu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera
Utara Medan dengan ini merekomendasi:

1. Nama
NI M
Depar t emen
2. N〔了na

Bambal t g Her di 〔 I I syah

l 10801041
Fi si ka

Zi kr i Nocr

NI M

l 10801049

Depar t cmcn

Fi si ka

3. Nal l l a

Khai r uddi n

NI M

l 10801017

Depat cl l l cn

Fi sl ka

Sebagai tim peserta Science Project Olimpiade Sains Nasional Pertamina tahun
2014 dengan judul : "Rancang Bangun Sistem Monitoring Pendeteksi Kebocoran

Pipa Gas LPG Berbasis Jaringan Nirkabel Zigbee". Demikian rekomendasi ini
diperbuat agar dapat dipergunakan seperlunya.
ber 2014

莉

財

MoSc
10261991031001

鴨鋼撥村

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Kode Peserta

:

SP020201

Nama (Ketua Tim)

:

Bambang Herdiansyah

Nomor Mahasiswa

:

110801041

Jenis Kelamin

:

Laki-laki

Tempat/Tanggal Lahir

:

Medan, 01 September 1994

Alamat Rumah

:

Jl. Setia Budi Gang Tengah No. 36 C.
Tanjung Sari, Medan

No. Telp/HP

:

082367699698/087768691743

Alamat Email

:

bambangherdyansyah@gmail.com

Asal Universitas

:

Universitas Sumatera Utara

Fakultas/Jurusan/Prodi

:

Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam/Fisika S1

Semester

:

7 (Tujuh)

Riwayat Pendidikan

:

SD Swasta Mulia Medan (1999-2005)
SMP Swasta Mulia Medan(2005-2008)
SMA Swasta Pencawan Medan (2008-2011)
S1 Fisika USU (2011-sekarang)

Karya-karya Ilmiah yang

:

-

:

 Instruktur

pernah dibuat
Penghargaan-penghargaan
Ilmiah yang pernah diraih

pada

kegiatan

Training

Pembuatan Rangkaian Sensor Analog
Program Studi D-III Fisika USU (2013).
 Instruktur

pada

kegiatan

Training

Pembuatan Rangkaian Sensor Analog
Program Studi S-2 Ilmu Fisika USU
(2013).

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Kode Peserta

:

SP020201

Nama (Anggota Tim)

:

Zikri Noer

Nomor Mahasiswa

:

110801049

Jenis Kelamin

:

Laki-laki

Tempat/Tanggal Lahir

:

Medan, 21 Januari 1994

Alamat Rumah

:

Jl. Gatot Subroto Gang Bandung No. 30,
Medan

No. Telp/HP

:

085373735194

Alamat Email

:

zikrinoer@gmail.com

Asal Universitas

:

Universitas Sumatera Utara

Fakultas/Jurusan/Prodi

:

Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam/Fisika S1

Semester

:

7 (Tujuh)

Riwayat Pendidikan

:

SD Negeri 060834 Medan (1999-2005)
SMP Negeri 1 Medan (2005-2008)
SMA Negeri 1 Medan (2008-2011)
S1 Fisika USU (2011-sekarang)

Karya-karya Ilmiah yang

:

-

:

 Instruktur

pernah dibuat
Penghargaan-

pada

kegiatan

Training

penghargaan Ilmiah yang

Pembuatan Rangkaian Sensor Analog

pernah diraih

Program Studi D-III Fisika USU (2013).
 Instruktur

pada

kegiatan

Training

Pembuatan Rangkaian Sensor Analog
Program Studi S-2 Ilmu Fisika USU
(2013).

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Kode Peserta

:

SP020201

Nama (Anggota Tim)

:

Khairuddin

Nomor Mahasiswa

:

110801017

Jenis Kelamin

:

Laki-laki

Tempat/Tanggal Lahir

:

Medan, 08 November 1992

Alamat Rumah

:

Jl. STM/Suka Agung No. 2, Medan

No. Telp/HP

:

085362989409

Alamat Email

:

khairuddin81192@gmail.com

Asal Universitas

:

Universitas Sumatera Utara

Fakultas/Jurusan/Prodi

:

Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam/Fisika S1

Semester

:

7 (Tujuh)

Riwayat Pendidikan

:

SD Negeri 067775 Medan (1999-2005)
SMP Swasta YPK Medan (2005-2008)
SMA Swasta ERIA Medan (2008-2011)
S1 Fisika USU (2011-sekarang)

Karya-karya Ilmiah yang

:

-

:

Instruktur

pada

penghargaan Ilmiah yang

Pembuatan

Rangkaian

pernah diraih

Program

pernah dibuat
Penghargaan-

(2013).

Studi

S-2

kegiatan
Sensor

Ilmu

Training
Analog

Fisika

USU