Prototipe Sistem Peringatan Dini Kebakaran Hutan Berbasis Parameter Cuaca | Nugroho | Wahana Fisika 9375 19198 1 PB
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
Prototipe Sistem Peringatan Dini Kebakaran Hutan
Berbasis Parameter Cuaca
Chinthya Margaretta S 1, Hapsoro Agung Nugroho 2*
1
Stasiun Klimatologi Jambi, Jl. Raya Jambi-Muara Bulian KM.18 Jambi 36363, Indonesia
2
Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Jl. Perhubungan I No.5
Tangerang Selatan 15221, Indonesia
* Penulis Penanggungjawab. E-mail: [email protected]
Hp: 081805582856
ABSTRAK
Sistem peringatan dini kebakaran hutan memiliki peranan penting untuk mengendalikan
secara dini kerusakan hutan. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika mempunyai
tugas pokok, salah satunya yaitu memberikan peringatan dini kebakaran hutan
menggunakan metode Fire Danger Rating System (FDRS) dimana data parameter cuaca
sebagai masukan, masih terbatas pada lokasi tertentu. Penelitian ini merancang dan
membangun prototipe yang menghasilkan skala Fine Fuel Moisture Code (FFMC) sebagai
tingkat kemudahan terjadinya kebakaran di suatu lokasi. Perancangan prototipe ini
menggunakan mikrokontroler ATMega328, sensor suhu dan kelembaban udara DHT22,
penakar hujan jenis tipping bucket, sensor arah dan kecepatan angin JL_FS2, dan micro
SD Card sebagai penyimpan data. Hasil kalibrasi sensor menunjukkan adanya selisih nilai
sensor yang telah memenuhi nilai toleransi dari World Meteorological Organization
(WMO). Pengujian setiap sensor menghasilkan nilai standar deviasi kurang dari 2.5 dengan
rata- rata selisih pada sensor suhu +0.5oC, kelembaban relatif +6%, dan kecepatan angin
+2 m/s. Setiap data yang diolah dapat ditampilkan dan disimpan secara otomatis oleh
sistem. Sistem menampilkan secara realtime dan memberikan informasi peringatan dini
kebakaran hutan.
65 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
Kata Kunci : Kebakaran Hutan; FDRS; FFMC; Tipping Bucket
ABSTRACT
Forest fire early warning system has an important role for the control of early damage to
the forest. Indonesia Agency of Meteorology Climatology and Geophysics had a duty,
one that is giving early warning forest fires using the method of Fire Danger Rating
System (FDRS) where weather data as the input parameters, are still limited on site
certain. The study design and build a prototype that generates scale Fine Fuel Moisture
Code (FFMC) as the level of ease the onset of fire in any given location. This prototype
design using the ATMega328 microcontroller, sensor temperature and humidity DHT22,
tipping bucket type of rain gauge, direction and wind speed sensor JL_FS2, and micro
SD Card as the data storage. The results showed a difference in sensor calibration value
of sensor meets the tolerance values of the World Meteorological Organization (WMO).
Test each sensor shows a value less than 2.5 standard deviation by the average difference
in temperature sensors + 0.5 oC, + 6% relative humidity, and wind speed + 2 m/s. Data
can be displayed and stored automatically by the system. The system displays in realtime
and provide early warning information forest fires.
Keywords : Forest Fire; FDRS; FFMC; Tipping Bucket
menyebabkan
1. Pendahuluan
Kebakaran hutan dan lahan (karhutla)
merupakan
salah
lingkungan
yang
satu
permasalahan
cukup
mendapat
perhatian dari berbagai pihak. Karhutla
terjadi hampir setiap tahun seiring dengan
datangnya awal musim kemarau yang
kekeringan.
Fenomena
alam tersebut memicu pembakaran hutan
secara
sengaja
oleh
manusia
yang
bertujuan untuk pembukaan lahan baru.
Badan
Meteorologi
Geofisika
Klimatologi
(BMKG),
dan
Lembaga
Penerbangan dan Antariksa Nasional
66 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
(LAPAN), dan Badan Pengkajian dan
Salah satu metode yang digunakan dalam
Penerapan Teknologi (BPPT) merupakan
penentuan potensi karhutla dengan nilai
instansi yang bertanggung jawab dalam
FDRS yang didapat dengan masukan data
manajemen
kebakaran
parameter cuaca hasil pengamatan. Saat
hutan [1]. Data dan informasi yang
ini FDRS terkendala oleh kerapatan
dihasilkan oleh instansi pemerintah ini
stasiun pengamatan cuaca milik BMKG
diperlukan dalam upaya pencegahan,
yang
terutama dalam kegiatan peringatan dini
interpolasi untuk pembuatan peta FDRS
terjadinya kebakaran hutan.
seperti yang ditunjukan pada Gambar 1.
Sistem peringatan dini karhutla sangat
Penelitian ini melakukan perancangan
penting untuk memberikan warning dan
sistem peringatan dini kebakaran hutan
menghindari
bencana
yang
menggunakan metode FDRS dengan
diakibatkan
oleh
Sistem
menggunakan data parameter cuaca real-
dimaksudkan supaya masyarakat dan
time pada suatu lokasi. Parameter cuaca
pihak terkait mendapat informasi lebih
yang
awal terkait karhutla, sehingga antisipasi
kelembaban, curah hujan, dan kecepatan
kebakaran dapat dilakukan secara cepat
angin. Data parameter cuaca tersebut
dan
bertujuan
didapat dari sensor yang dihubungkan ke
potensi
mikrokontroler. Mikrokontroler mengolah
kebakaran yang terjadi di lokasi tersebut.
data berdasarkan pengukuran kemudian
Beberapa penelitian telah merancang
bila mencapai ambang batas tertentu
sistem peringatan dini kebakaran hutan
sesuai
diantaranya memanfaatkan data titik
memberikan informasi peringatan dini
panas
[2],
kebakaran hutan kepada petugas ataupun
merancang bangun dengan sensor suhu [3]
pihak yang terkait untuk segera diteruskan
dan menggunakan sensor deteksi gas dan
ke masyarakat.
pengendalian
tanggap.
memberikan
lainnya
karhutla.
Sistem
peringatan
menggunakan
dini
satelit
mempengaruhi
dibutuhkan
dengan
seperti
indeks,
keakuratan
suhu
sistem
dan
akan
asap [4].
67 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
Gambar 1. Peta potensi kebakaran hutan
[5]
2. Bahan dan Metode
hutan
menurut
Peraturan
Menteri Kehutanan Nomor 12 tahun 2009
yaitu suatu keadaan dimana hutan dilanda
api sehingga mengakibatkan kerusakan
hasil hutan yang menimbulkan kerugian
ekonomis dan lingkungan. Penyebab
kebakaran hutan di Indonesia umumnya
akibat
dari
aktivitas
manusia.
Pemanfaatan kondisi alam yang kering
untuk pembukaan lahan, peremajaan
hutan,
maupun
cuaca
mempengaruhi
bagaimana, dimana, kapan kebakaran
2.1. Kebakaran Hutan
Kebakaran
parameter
pengendalian
hutan
merupakan faktor dominan terjadinya
kebakaran hutan. Menurut Hernandez, dkk
hutan dapat terjadi. Faktor cuaca sering
disebut sebagai cuaca kebakaran (fire
weather) yaitu sifat-sifat cuaca yang
mempengaruhi terjadinya kebakaran. Sifat
cuaca tersebut berkaitan bahwa cuaca dan
iklim mempengaruhi kebakaran hutan.
2.2 Fire Danger Rating System
Sistem FDRS merupakan sistem prediksi
kebakaran hutan untuk mengetahui level
bahaya potensi terjadinya kebakaran dan
sebarannya [6]. Sistem penentuan tingkat
bahaya kebakaran hutan didasarkan pada
pengetahuan ilmiah tentang potensi awal
68 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
terjadi kebakaran yang diolah dari hasil
pengaruh cuaca pada hari sebelumnya.
pengamatan operasional. Dasar FDRS
Sistem FDRS menyediakan nilai potensi
yang dikembangkan di Indonesia adalah
kebakaran berdasarkan parameter data
sistem
cuaca yang dihitung dari titik pengamatan
Fire
Weather
Index
(FWI).
Parameter cuaca yang mempengaruhi nilai
yang
FWI yaitu suhu, kelembaban relatif,
menggambarkan
kecepatan angin, dan hujan pada siang hari
pengendalian
[7]. Tiga komponen primer FWI antara
ditinjau dari parameter cuaca dan iklim
lain: Fine Fuel Moisture Code (FFMC),
[8].
Duff Moisture Code (DMC), dan Drought
dikeluarkan oleh BMKG mewakili produk
Code (DC) seperti pada Gambar 2. Skala
MEWS dalam menangani karhutla. Skala
FFMC merupakan indikator kemudahan
FFMC memiliki nilai skala tertentu yang
penyulutan api dan kobaran api oleh bahan
diklasifikasikan
bakar halus yang dihubungkan dengan
hingga ekstrem [9].
tersebar
Skala
di
Indonesia.
tingkat
kebakaran
FFMC
dan
dalam
FWI
kesulitan
hutan
FWI
skala
yang
yang
rendah
Gambar 2. Blok diagram FWI
69 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
Indeks FFMC diklasifikasikan dalam
penyulutan
api
menjadi
kebakaran.
skala rendah, sedang, tinggi, hingga
Penjabaran skala FDRS seperti ditunjukan
ekstrem dan menjadi indikator potensi
pada Tabel 1.
Tabel 1. Interval nilai skala FFMC
Interpretasi
Skala
Interval
Rendah
0-36
Kemungkinan terpicu api sangat rendah.
Sedang
36-69
Kemungkinan api terpicu pada daerah kering dan terbatas
daerah perambatan.
Tinggi
69-83
Ekstrem
>83
Bahan bakar dapat dipicu api sedang dan berintensitas
tinggi.
Keadaan kemarau parah dan adanya kondisi kebakaran
yang berbahaya.
2.3 Perancangan Sistem
ditampilkan pada PC maupun disimpan di
Bagian utama pada sistem ada tiga yaitu
micro
input, pengolah data, dan output. Input
menggunakan
merupakan data masukan seperti pada
pengamatan cuaca seperti pengukuran
Gambar 3 dalam hal ini data berupa
suhu
besaran fisis yang diukur oleh sensor.
menggunakan sensor DHT22, pengukuran
Sensor memberikan masukan data ke
curah hujan menggunakan penakar hujan
mikrokontroler. Mikrokontroler sebagai
tipping bucket, dan pengukuran kecepatan
pusat
angin menggunakan sensor DFRobot JL-
pengolahan
memproses
data
data
yang
berfungsi
masuk
SD
card.
Sistem
beberapa
dan
kelembaban
FDRS
parameter
relatif
dan
FS2. Setiap sensor dihubungkan ke
mengendalikan proses-proses yang terjadi
mikrokontroler ATMega328 melalui port
pada sistem. Mikrokontroler memiliki
yang terdapat di minimum sistem. Sensor,
port sebagai penghubung sensor ke
Real Time Clock (RTC), micro SD card
mikrokontroler
dan
komunikasi
memperoleh sumber catu daya dari
mikrokontroler
ke
display.
dari
Output
adaptor
yang
dihubungkan
melalui
merupakan keluaran nilai dari sistem yang
minimum
telah
mengolah data sensor untuk menghasilkan
diolah
di
mikrokontroler
dan
sistem.
Mikrokontroler
70 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
suatu indeks. Micro SD card menyimpan
Graphic User Interface mengeluarkan
data sensor dan indeks setiap 10 menit
peringatan berupa pop-up message ketika
sebagai
FDRS.
indikator indeks FDRS melebihi batas
Interface menampilkan data berupa indeks
wajar atau bernilai tinggi hingga ekstrem.
FDRS dan data parameter cuaca seperti
Peringatan berupa jendela teks peringatan
suhu, kelembaban relatif, curah hujan, dan
yang ditampilkan pada media antarmuka.
representasi
harian
kecepatan angin. Interface dalam bentuk
Gambar 3. Blok diagram perancangan system
3. Hasil dan Pembahasan
untuk
mengetahui
kedekatan
nilai
Pengujian sistem FDRS menggunakan
keluaran dari sistem terhadap standar ukur
beberapa metode yaitu metode kalibrasi
dan mengetahui kehandalan bahwa sistem
dan simulasi. Metode kalibrasi berfungsi
laik
beroperasi.
Metode
simulasi
71 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
bertujuan untuk mengetahui kinerja alat
terkoreksi kecepatan angin menunjukkan
dengan meningkatkan kondisi cuaca di
nilai koreksi masing-masing set point
sekitar sistem. Analisis hasil pengujian
yaitu 2 m/s, 7 m/s, dan 10 m/s sebesar 0,05
sistem menggunakan beberapa metode
m/s; 0,28 m/s; dan 0,065 m/s. Rata- rata
statistika yang bertujuan untuk mengolah
nilai koreksi tersebut masuk dalam nilai
data pengujian di laboratorium dan
toleransi WMO dalam menyediakan data
pengujian sistem dengan alat observasi.
kecepatan angin. Sensor JL-FS2 pada
Rata-rata nilai koreksi kalibrasi sensor
penelitian ini memiliki nilai yang cukup
suhu DHT22 pada set point 20 oC, 30 oC,
linier.
dan 40 oC setelah dikalibrasi sebesar 0,01
membandingkan
o
C; 0,02 oC; dan 0,01 oC. Hasil koreksi
sistem dengan data yang telah ada dengan
kalibrasi untuk kelembaban menunjukkan
jalan memberi perlakuan khusus kepada
nilai koreksi masing-masing set point
setiap parameter cuaca. Kesesuaian data
yaitu 40%, 60%, dan 80% sebesar 0,38 %;
bertujuan untuk mengetahui bahwa sistem
0,37 %; dan 0,28 %. Sedangkan untuk
yang dirancang menghasilkan data yang
hasil kalibrasi sensor penakar hujan
sesuai dengan pengolahan data FDRS
menunjukan bahwa sensor bekerja dengan
milik
baik tanpa adanya kehilangan sinyal data
digunakan pada penelitian ini yaitu data
(loss
ganda
perhitungan FWI Kabupaten Jambi pada
pengukuran
tanggal 15 April 2005 sesuai pada Tabel 2.
signal)
(cloning
maupun
signal).
Hasil
sinyal
Pengujian
BMKG.
dilakukan
kebenaran
Histori
dengan
informasi
data
yang
Tabel 2. Data FWI untuk indeks FFMC Kabupaten Jambi pada April 2005
No
Input Weather Data
FWI Data Calculate
Date
Temp
RH
Wind
Rain
FFMC
Class
1
4/1/2005
29
78
4
1
80,4
TINGGI
2
4/2/2005
29
72
7
1
80,7
TINGGI
3
4/3/2005
28
71
3
17
49,8
SEDANG
4
4/4/2005
24
98
4
0
52,0
SEDANG
72 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
Nilai FDRS yang disimulasikan parameter
April 2005. Tampilan antarmuka yang
cuacanya yaitu pengamatan pada tangal 1
dihasilkan sistem sesuai pada gambar 4.
Gambar 4. Tampilan antarmuka simulasi data cuaca tanggal 1 April 2005
Gambar 5 merupakan pengaplikasian
sistem secara keseluruhan berupa logger
sistem di lapangan pada siang hari dan
dan tiang dirancang sedemikan rupa untuk
malam hari saat pengujian. Rangkaian
memudahkan sistem bekerja secara benar.
Gambar 5. Tampilan keseluruhan sistem saat pengujian
73 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
4. Simpulan
Sistem
Kebakaran Hutan dan Lahan Gambut,
dapat
memberikan
1–6.
informasi
secara real-time potensi kebakaran hutan
2.
Roy, P. S. (2003). Forest Fire and
dan lahan pada lokasi yang tidak tercakup
Degradation
pengamatan cuaca sesuai dengan standar
Satellite
indeks potensi kebakaran hutan. Prototipe
Geographic
diuji melalui beberapa tahap, sehingga
Satellite Remote Sensing and GIS
didapatkan informasi yang cepat dan
Applications
sesuai yang diharapkan. Pengembangan
Meteorology, 361–400.
sistem diperlukan agar beroperasi lebih
3.
Assessment
Remote
Using
Sensing
Information
in
and
System.
Agricultural
Chandrasekharan, R. Q. V. P. Forest
baik kedepannya, seperti sistem masih
Fire Detection Using Temperature
menggunakan komunikasi kabel serial,
Sensors Powered by Tree and Auto
untuk
selanjutnya
Alarming Using GSM. IJRSI 2(3) 23-
komunikasi
28 II, 23–28 (2015).
pengembangan
disarankan
nirkabel.
menggunakan
Sistem
ini
juga
dapat
4.
Krüll, W., Tobera, R., Willms, I.,
menambahkan
Essen, H., & Von Wahl, N. (2012).
peta wilayah potensi terdampak, sehingga
Early Forest Fire Detection and
dapat dimonitoring lebih luas jangkauan
Verification Using Optical Smoke,
kebakaran hutannya.
Gas
dikembangkan
dengan
and
Microwave
Sensors.
Procedia Engineering, 45, 584–594.
5. Ucapan Terima Kasih
https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012
.08.208
Penulis mengucapkan terima kasih kepada
Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi
dan
Geofisika
yang
telah
memberi
dukungan sarana terhadap penelitian ini.
5.
Hernandez, C., Drobinski, P., &
Turquety, S. (2015). How Much Does
Weather Control Fire Size and
Intensity
6. Referensi
1.
in
The
Mediterranean
Region? Annales Geophysicae, 33(7),
Adinugroho, W. C., & Suryadiputra,
931–939.
I.
https://doi.org/10.5194/angeo-33-
(2003).
Strategi
Pencegahan
74 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
6.
7.
8.
931-2015
Wildland Fire Danger Rating in The
Guswanto, & Heriyanto, E. (2009).
United Kingdom. Natural Hazards
Operational Weather Systems for
and Earth System Sciences, 16(5),
National Fire Danger Rating. Jurnal
1217–1237.
Meteorologi & Geofisika, 10(2), 77–
https://doi.org/10.5194/nhess-16-
87
1217-2016
Wagner, C. E. Van, Forest, P., &
9.
Heriyanto, E., Syaufina, L., &
Station, E. (1974). Structure of the
Effendy, S. (2014). Perbandingan
Canadian Canadian Forestry Service
Indeks Fine Fuel Moisture Code (
Publication. Ottawa
Ffmc ) Dan Fire Weather Index (
De Jong, M. C., Wooster, M. J.,
Fwi ) Pada Sistem Peringkat Bahaya
Kitchen, K., Manley, C., Gazzard,
Kebakaran Hutan / Lahan Luaran
R., & McCall, F. F. (2016).
Wrf Dengan Observasi ( Periode :
Calibration and Evaluation of The
Juni - Agustus 2013 ). Jurnal
Canadian Forest Fire Weather Index
Meteorologi Dan Geofisika, 15(2),
(FWI)
119–127
System
For
Improved
75 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
Prototipe Sistem Peringatan Dini Kebakaran Hutan
Berbasis Parameter Cuaca
Chinthya Margaretta S 1, Hapsoro Agung Nugroho 2*
1
Stasiun Klimatologi Jambi, Jl. Raya Jambi-Muara Bulian KM.18 Jambi 36363, Indonesia
2
Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Jl. Perhubungan I No.5
Tangerang Selatan 15221, Indonesia
* Penulis Penanggungjawab. E-mail: [email protected]
Hp: 081805582856
ABSTRAK
Sistem peringatan dini kebakaran hutan memiliki peranan penting untuk mengendalikan
secara dini kerusakan hutan. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika mempunyai
tugas pokok, salah satunya yaitu memberikan peringatan dini kebakaran hutan
menggunakan metode Fire Danger Rating System (FDRS) dimana data parameter cuaca
sebagai masukan, masih terbatas pada lokasi tertentu. Penelitian ini merancang dan
membangun prototipe yang menghasilkan skala Fine Fuel Moisture Code (FFMC) sebagai
tingkat kemudahan terjadinya kebakaran di suatu lokasi. Perancangan prototipe ini
menggunakan mikrokontroler ATMega328, sensor suhu dan kelembaban udara DHT22,
penakar hujan jenis tipping bucket, sensor arah dan kecepatan angin JL_FS2, dan micro
SD Card sebagai penyimpan data. Hasil kalibrasi sensor menunjukkan adanya selisih nilai
sensor yang telah memenuhi nilai toleransi dari World Meteorological Organization
(WMO). Pengujian setiap sensor menghasilkan nilai standar deviasi kurang dari 2.5 dengan
rata- rata selisih pada sensor suhu +0.5oC, kelembaban relatif +6%, dan kecepatan angin
+2 m/s. Setiap data yang diolah dapat ditampilkan dan disimpan secara otomatis oleh
sistem. Sistem menampilkan secara realtime dan memberikan informasi peringatan dini
kebakaran hutan.
65 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
Kata Kunci : Kebakaran Hutan; FDRS; FFMC; Tipping Bucket
ABSTRACT
Forest fire early warning system has an important role for the control of early damage to
the forest. Indonesia Agency of Meteorology Climatology and Geophysics had a duty,
one that is giving early warning forest fires using the method of Fire Danger Rating
System (FDRS) where weather data as the input parameters, are still limited on site
certain. The study design and build a prototype that generates scale Fine Fuel Moisture
Code (FFMC) as the level of ease the onset of fire in any given location. This prototype
design using the ATMega328 microcontroller, sensor temperature and humidity DHT22,
tipping bucket type of rain gauge, direction and wind speed sensor JL_FS2, and micro
SD Card as the data storage. The results showed a difference in sensor calibration value
of sensor meets the tolerance values of the World Meteorological Organization (WMO).
Test each sensor shows a value less than 2.5 standard deviation by the average difference
in temperature sensors + 0.5 oC, + 6% relative humidity, and wind speed + 2 m/s. Data
can be displayed and stored automatically by the system. The system displays in realtime
and provide early warning information forest fires.
Keywords : Forest Fire; FDRS; FFMC; Tipping Bucket
menyebabkan
1. Pendahuluan
Kebakaran hutan dan lahan (karhutla)
merupakan
salah
lingkungan
yang
satu
permasalahan
cukup
mendapat
perhatian dari berbagai pihak. Karhutla
terjadi hampir setiap tahun seiring dengan
datangnya awal musim kemarau yang
kekeringan.
Fenomena
alam tersebut memicu pembakaran hutan
secara
sengaja
oleh
manusia
yang
bertujuan untuk pembukaan lahan baru.
Badan
Meteorologi
Geofisika
Klimatologi
(BMKG),
dan
Lembaga
Penerbangan dan Antariksa Nasional
66 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
(LAPAN), dan Badan Pengkajian dan
Salah satu metode yang digunakan dalam
Penerapan Teknologi (BPPT) merupakan
penentuan potensi karhutla dengan nilai
instansi yang bertanggung jawab dalam
FDRS yang didapat dengan masukan data
manajemen
kebakaran
parameter cuaca hasil pengamatan. Saat
hutan [1]. Data dan informasi yang
ini FDRS terkendala oleh kerapatan
dihasilkan oleh instansi pemerintah ini
stasiun pengamatan cuaca milik BMKG
diperlukan dalam upaya pencegahan,
yang
terutama dalam kegiatan peringatan dini
interpolasi untuk pembuatan peta FDRS
terjadinya kebakaran hutan.
seperti yang ditunjukan pada Gambar 1.
Sistem peringatan dini karhutla sangat
Penelitian ini melakukan perancangan
penting untuk memberikan warning dan
sistem peringatan dini kebakaran hutan
menghindari
bencana
yang
menggunakan metode FDRS dengan
diakibatkan
oleh
Sistem
menggunakan data parameter cuaca real-
dimaksudkan supaya masyarakat dan
time pada suatu lokasi. Parameter cuaca
pihak terkait mendapat informasi lebih
yang
awal terkait karhutla, sehingga antisipasi
kelembaban, curah hujan, dan kecepatan
kebakaran dapat dilakukan secara cepat
angin. Data parameter cuaca tersebut
dan
bertujuan
didapat dari sensor yang dihubungkan ke
potensi
mikrokontroler. Mikrokontroler mengolah
kebakaran yang terjadi di lokasi tersebut.
data berdasarkan pengukuran kemudian
Beberapa penelitian telah merancang
bila mencapai ambang batas tertentu
sistem peringatan dini kebakaran hutan
sesuai
diantaranya memanfaatkan data titik
memberikan informasi peringatan dini
panas
[2],
kebakaran hutan kepada petugas ataupun
merancang bangun dengan sensor suhu [3]
pihak yang terkait untuk segera diteruskan
dan menggunakan sensor deteksi gas dan
ke masyarakat.
pengendalian
tanggap.
memberikan
lainnya
karhutla.
Sistem
peringatan
menggunakan
dini
satelit
mempengaruhi
dibutuhkan
dengan
seperti
indeks,
keakuratan
suhu
sistem
dan
akan
asap [4].
67 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
Gambar 1. Peta potensi kebakaran hutan
[5]
2. Bahan dan Metode
hutan
menurut
Peraturan
Menteri Kehutanan Nomor 12 tahun 2009
yaitu suatu keadaan dimana hutan dilanda
api sehingga mengakibatkan kerusakan
hasil hutan yang menimbulkan kerugian
ekonomis dan lingkungan. Penyebab
kebakaran hutan di Indonesia umumnya
akibat
dari
aktivitas
manusia.
Pemanfaatan kondisi alam yang kering
untuk pembukaan lahan, peremajaan
hutan,
maupun
cuaca
mempengaruhi
bagaimana, dimana, kapan kebakaran
2.1. Kebakaran Hutan
Kebakaran
parameter
pengendalian
hutan
merupakan faktor dominan terjadinya
kebakaran hutan. Menurut Hernandez, dkk
hutan dapat terjadi. Faktor cuaca sering
disebut sebagai cuaca kebakaran (fire
weather) yaitu sifat-sifat cuaca yang
mempengaruhi terjadinya kebakaran. Sifat
cuaca tersebut berkaitan bahwa cuaca dan
iklim mempengaruhi kebakaran hutan.
2.2 Fire Danger Rating System
Sistem FDRS merupakan sistem prediksi
kebakaran hutan untuk mengetahui level
bahaya potensi terjadinya kebakaran dan
sebarannya [6]. Sistem penentuan tingkat
bahaya kebakaran hutan didasarkan pada
pengetahuan ilmiah tentang potensi awal
68 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
terjadi kebakaran yang diolah dari hasil
pengaruh cuaca pada hari sebelumnya.
pengamatan operasional. Dasar FDRS
Sistem FDRS menyediakan nilai potensi
yang dikembangkan di Indonesia adalah
kebakaran berdasarkan parameter data
sistem
cuaca yang dihitung dari titik pengamatan
Fire
Weather
Index
(FWI).
Parameter cuaca yang mempengaruhi nilai
yang
FWI yaitu suhu, kelembaban relatif,
menggambarkan
kecepatan angin, dan hujan pada siang hari
pengendalian
[7]. Tiga komponen primer FWI antara
ditinjau dari parameter cuaca dan iklim
lain: Fine Fuel Moisture Code (FFMC),
[8].
Duff Moisture Code (DMC), dan Drought
dikeluarkan oleh BMKG mewakili produk
Code (DC) seperti pada Gambar 2. Skala
MEWS dalam menangani karhutla. Skala
FFMC merupakan indikator kemudahan
FFMC memiliki nilai skala tertentu yang
penyulutan api dan kobaran api oleh bahan
diklasifikasikan
bakar halus yang dihubungkan dengan
hingga ekstrem [9].
tersebar
Skala
di
Indonesia.
tingkat
kebakaran
FFMC
dan
dalam
FWI
kesulitan
hutan
FWI
skala
yang
yang
rendah
Gambar 2. Blok diagram FWI
69 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
Indeks FFMC diklasifikasikan dalam
penyulutan
api
menjadi
kebakaran.
skala rendah, sedang, tinggi, hingga
Penjabaran skala FDRS seperti ditunjukan
ekstrem dan menjadi indikator potensi
pada Tabel 1.
Tabel 1. Interval nilai skala FFMC
Interpretasi
Skala
Interval
Rendah
0-36
Kemungkinan terpicu api sangat rendah.
Sedang
36-69
Kemungkinan api terpicu pada daerah kering dan terbatas
daerah perambatan.
Tinggi
69-83
Ekstrem
>83
Bahan bakar dapat dipicu api sedang dan berintensitas
tinggi.
Keadaan kemarau parah dan adanya kondisi kebakaran
yang berbahaya.
2.3 Perancangan Sistem
ditampilkan pada PC maupun disimpan di
Bagian utama pada sistem ada tiga yaitu
micro
input, pengolah data, dan output. Input
menggunakan
merupakan data masukan seperti pada
pengamatan cuaca seperti pengukuran
Gambar 3 dalam hal ini data berupa
suhu
besaran fisis yang diukur oleh sensor.
menggunakan sensor DHT22, pengukuran
Sensor memberikan masukan data ke
curah hujan menggunakan penakar hujan
mikrokontroler. Mikrokontroler sebagai
tipping bucket, dan pengukuran kecepatan
pusat
angin menggunakan sensor DFRobot JL-
pengolahan
memproses
data
data
yang
berfungsi
masuk
SD
card.
Sistem
beberapa
dan
kelembaban
FDRS
parameter
relatif
dan
FS2. Setiap sensor dihubungkan ke
mengendalikan proses-proses yang terjadi
mikrokontroler ATMega328 melalui port
pada sistem. Mikrokontroler memiliki
yang terdapat di minimum sistem. Sensor,
port sebagai penghubung sensor ke
Real Time Clock (RTC), micro SD card
mikrokontroler
dan
komunikasi
memperoleh sumber catu daya dari
mikrokontroler
ke
display.
dari
Output
adaptor
yang
dihubungkan
melalui
merupakan keluaran nilai dari sistem yang
minimum
telah
mengolah data sensor untuk menghasilkan
diolah
di
mikrokontroler
dan
sistem.
Mikrokontroler
70 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
suatu indeks. Micro SD card menyimpan
Graphic User Interface mengeluarkan
data sensor dan indeks setiap 10 menit
peringatan berupa pop-up message ketika
sebagai
FDRS.
indikator indeks FDRS melebihi batas
Interface menampilkan data berupa indeks
wajar atau bernilai tinggi hingga ekstrem.
FDRS dan data parameter cuaca seperti
Peringatan berupa jendela teks peringatan
suhu, kelembaban relatif, curah hujan, dan
yang ditampilkan pada media antarmuka.
representasi
harian
kecepatan angin. Interface dalam bentuk
Gambar 3. Blok diagram perancangan system
3. Hasil dan Pembahasan
untuk
mengetahui
kedekatan
nilai
Pengujian sistem FDRS menggunakan
keluaran dari sistem terhadap standar ukur
beberapa metode yaitu metode kalibrasi
dan mengetahui kehandalan bahwa sistem
dan simulasi. Metode kalibrasi berfungsi
laik
beroperasi.
Metode
simulasi
71 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
bertujuan untuk mengetahui kinerja alat
terkoreksi kecepatan angin menunjukkan
dengan meningkatkan kondisi cuaca di
nilai koreksi masing-masing set point
sekitar sistem. Analisis hasil pengujian
yaitu 2 m/s, 7 m/s, dan 10 m/s sebesar 0,05
sistem menggunakan beberapa metode
m/s; 0,28 m/s; dan 0,065 m/s. Rata- rata
statistika yang bertujuan untuk mengolah
nilai koreksi tersebut masuk dalam nilai
data pengujian di laboratorium dan
toleransi WMO dalam menyediakan data
pengujian sistem dengan alat observasi.
kecepatan angin. Sensor JL-FS2 pada
Rata-rata nilai koreksi kalibrasi sensor
penelitian ini memiliki nilai yang cukup
suhu DHT22 pada set point 20 oC, 30 oC,
linier.
dan 40 oC setelah dikalibrasi sebesar 0,01
membandingkan
o
C; 0,02 oC; dan 0,01 oC. Hasil koreksi
sistem dengan data yang telah ada dengan
kalibrasi untuk kelembaban menunjukkan
jalan memberi perlakuan khusus kepada
nilai koreksi masing-masing set point
setiap parameter cuaca. Kesesuaian data
yaitu 40%, 60%, dan 80% sebesar 0,38 %;
bertujuan untuk mengetahui bahwa sistem
0,37 %; dan 0,28 %. Sedangkan untuk
yang dirancang menghasilkan data yang
hasil kalibrasi sensor penakar hujan
sesuai dengan pengolahan data FDRS
menunjukan bahwa sensor bekerja dengan
milik
baik tanpa adanya kehilangan sinyal data
digunakan pada penelitian ini yaitu data
(loss
ganda
perhitungan FWI Kabupaten Jambi pada
pengukuran
tanggal 15 April 2005 sesuai pada Tabel 2.
signal)
(cloning
maupun
signal).
Hasil
sinyal
Pengujian
BMKG.
dilakukan
kebenaran
Histori
dengan
informasi
data
yang
Tabel 2. Data FWI untuk indeks FFMC Kabupaten Jambi pada April 2005
No
Input Weather Data
FWI Data Calculate
Date
Temp
RH
Wind
Rain
FFMC
Class
1
4/1/2005
29
78
4
1
80,4
TINGGI
2
4/2/2005
29
72
7
1
80,7
TINGGI
3
4/3/2005
28
71
3
17
49,8
SEDANG
4
4/4/2005
24
98
4
0
52,0
SEDANG
72 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
Nilai FDRS yang disimulasikan parameter
April 2005. Tampilan antarmuka yang
cuacanya yaitu pengamatan pada tangal 1
dihasilkan sistem sesuai pada gambar 4.
Gambar 4. Tampilan antarmuka simulasi data cuaca tanggal 1 April 2005
Gambar 5 merupakan pengaplikasian
sistem secara keseluruhan berupa logger
sistem di lapangan pada siang hari dan
dan tiang dirancang sedemikan rupa untuk
malam hari saat pengujian. Rangkaian
memudahkan sistem bekerja secara benar.
Gambar 5. Tampilan keseluruhan sistem saat pengujian
73 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
4. Simpulan
Sistem
Kebakaran Hutan dan Lahan Gambut,
dapat
memberikan
1–6.
informasi
secara real-time potensi kebakaran hutan
2.
Roy, P. S. (2003). Forest Fire and
dan lahan pada lokasi yang tidak tercakup
Degradation
pengamatan cuaca sesuai dengan standar
Satellite
indeks potensi kebakaran hutan. Prototipe
Geographic
diuji melalui beberapa tahap, sehingga
Satellite Remote Sensing and GIS
didapatkan informasi yang cepat dan
Applications
sesuai yang diharapkan. Pengembangan
Meteorology, 361–400.
sistem diperlukan agar beroperasi lebih
3.
Assessment
Remote
Using
Sensing
Information
in
and
System.
Agricultural
Chandrasekharan, R. Q. V. P. Forest
baik kedepannya, seperti sistem masih
Fire Detection Using Temperature
menggunakan komunikasi kabel serial,
Sensors Powered by Tree and Auto
untuk
selanjutnya
Alarming Using GSM. IJRSI 2(3) 23-
komunikasi
28 II, 23–28 (2015).
pengembangan
disarankan
nirkabel.
menggunakan
Sistem
ini
juga
dapat
4.
Krüll, W., Tobera, R., Willms, I.,
menambahkan
Essen, H., & Von Wahl, N. (2012).
peta wilayah potensi terdampak, sehingga
Early Forest Fire Detection and
dapat dimonitoring lebih luas jangkauan
Verification Using Optical Smoke,
kebakaran hutannya.
Gas
dikembangkan
dengan
and
Microwave
Sensors.
Procedia Engineering, 45, 584–594.
5. Ucapan Terima Kasih
https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012
.08.208
Penulis mengucapkan terima kasih kepada
Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi
dan
Geofisika
yang
telah
memberi
dukungan sarana terhadap penelitian ini.
5.
Hernandez, C., Drobinski, P., &
Turquety, S. (2015). How Much Does
Weather Control Fire Size and
Intensity
6. Referensi
1.
in
The
Mediterranean
Region? Annales Geophysicae, 33(7),
Adinugroho, W. C., & Suryadiputra,
931–939.
I.
https://doi.org/10.5194/angeo-33-
(2003).
Strategi
Pencegahan
74 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989
Wahana Fisika, 2(2), 2017. 64 - 75
http://ejournal.upi.edu/index.php/wafi
e-ISSN : 2594-1989
6.
7.
8.
931-2015
Wildland Fire Danger Rating in The
Guswanto, & Heriyanto, E. (2009).
United Kingdom. Natural Hazards
Operational Weather Systems for
and Earth System Sciences, 16(5),
National Fire Danger Rating. Jurnal
1217–1237.
Meteorologi & Geofisika, 10(2), 77–
https://doi.org/10.5194/nhess-16-
87
1217-2016
Wagner, C. E. Van, Forest, P., &
9.
Heriyanto, E., Syaufina, L., &
Station, E. (1974). Structure of the
Effendy, S. (2014). Perbandingan
Canadian Canadian Forestry Service
Indeks Fine Fuel Moisture Code (
Publication. Ottawa
Ffmc ) Dan Fire Weather Index (
De Jong, M. C., Wooster, M. J.,
Fwi ) Pada Sistem Peringkat Bahaya
Kitchen, K., Manley, C., Gazzard,
Kebakaran Hutan / Lahan Luaran
R., & McCall, F. F. (2016).
Wrf Dengan Observasi ( Periode :
Calibration and Evaluation of The
Juni - Agustus 2013 ). Jurnal
Canadian Forest Fire Weather Index
Meteorologi Dan Geofisika, 15(2),
(FWI)
119–127
System
For
Improved
75 | Copyright © 2017, Wahana Fisika, e-ISSN:2549-1989