## PROTOTIPE SISTEM PERINGATAN DINI BANJIR BERBASIS PLC OMRON DAN ARDUINO UNO SEBAGAI SMS GATEAWAY
1 Arif Hernowo, 2 Setiyono, 3 Sandy Suryo Prayogo
1,2,3 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Universitas Gunadarma, Jl. Margonda Raya No. 100, Depok 16424, Jawa Barat
1 arifhernowo@student.gunadarma.ac.id, 2 setiyono@staff.gunadarma.ac.id,
3 sandy_sr@staff.gunadarma.ac.id,

## Abstrak
Banjir merupakan permasalahan yang terjadi akibat dari volume air yang berlebih pada sungai yang dipengaruhi oleh aktifitas manusia yang tidak ramah terhadap lingkungan. Banjir memiliki  dampak  negatif  yang  cukup  banyak  salah  satunya  adalah  rusaknya  sarana  dan prasarana  masyarakat.  Kesiagaan  masyarakat  cukup  penting  diperlukan  untuk  mengurangi dampak  negatif  dari  banjir  tersebut.  Salah  satu  solusi  yang  dapat  dilakukan  adalah  dengan merancang  suatu  sistem  simulasi  peringatan  dini  banjir  sebagai  alat  dalam  mendetaksi ketinggian  air  sebelum  terjadi  datangnya  bahaya  banjir.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk membuat prototipe sistem peringatan dini bencana banjir yang mudah dioperasikan dan efektif untuk  mendeteksi  datangnya  banjir.  Pada  protipe  terdapat  sensor  level  switch  yang  mampu mendeteksi  pergerakan  tinggi  permukaan  air  pada  daerah  aliran  sungai.  Data  hasil pengukuran  tersebut  akan  diolah  menggunakan  PLC  Omron  sebagai  pusat  pengolahan  data. Hasil  olah  data  selanjutnya  dikirim  ke  Arduino  Uno  untuk  mengirim  pesan  kepada  pengguna menggunakan  modul  GSM  SIM800L  V.2.  Jika  permukaan  air  mencapai  ketinggian  yang telah ditentukan,  maka  alarm  buzzer  berbunyi  dan  lampu  LED  menyala.  Hasil  pengujian menunjukkan bahwa respon sensor banjir dengan alarm peringatan sangat cepat yaitu kurang dari  3  detik.  Waktu  pesan  SMS  hingga  sampai  pada  ponsel  penerima  relatif  cepat  yaitu dibawah 15 detik.
Kata Kunci : Arduino uno, banjir, GSM SIM 800L, PLC Omron, sensor level switch, sistem peringatan dini

## Abstract
Flooding is a problem that occurs as a result of excess water volume in the river which is influenced  by  human  activities  that  are  not  friendly  to  the  environment.  Floods  have  quite  a number  of  negative  impacts,  one  of  which  is  the  destruction  of  community  facilities  and infrastructure.  Community  preparedness  is  important enough  to  reduce  the  negative  impact  of the flood. One solution that can be done is to design a flood early warning simulation system as a tool in detecting water levels before flood danger occurs. This study aims to make a prototype of a flood early warning system that is easy to operate and effective for detecting floods. In the prototype  there  is  a  level  switch  sensor  that  is  able  to  detect  movement  of  water  level  in  the watershed.  The  measurement  data  will  be  processed  using  Omron  PLC  as  a  data  processing center. The results of data processing are then sent to Arduino Uno to send messages to users using  the  GSM  SIM800L  V.2  module.  If  the  water  level  reaches  a  predetermined  height,  the buzzer  alarm  sounds  and  the  LED  lights  up.  The  test  results  show  that  the  response  of  flood sensors with a very fast warning alarm is less than 3 seconds. The time of the SMS message to arrive at the recipient's cellphone is relatively fast, namely under 15 seconds.
Keywords: Arduino uno,  early  warning  system,  flooding,  GSM  SIM  800L,  Omron  PLC,  sensor level switch

## PENDAHULUAN
Zaman  sekarang  ini  banyak  sekali terjadi  bencana  alam  antara  lain  banjir, gempa,  tsunami  dan  lain-  lain.  Penyebab bencana alam tersebut dapat terjadi kapan saja dan  dimana  saja.  Terjadinya  bencana  alam dapat  disebabkan  banyak  faktor,  faktor  alam atau  faktor  manusia  itu  sendiri.  Semua penyebab bencana alam tersebut selalu datang secara  tiba-tiba  tanpa  bisa  diprediksikan waktu  dan  tempatnya.  Hal  inilah  yang membuat  masyarakat  kesulitan  menghindar dari bencana alam.
Banjir  merupakan  bencana  alam  yang sering  terjadi  pada  musim  hujan  dan diakibatkan  oleh  air  sungai  yang  meluap karena  banyaknya  sampah  dan  pendangkalan sungai.  Banjir  sering  terjadi  di  daerah  sekitar aliran  air  sungai,  namun  daerah  yang  terkena dampak  paling  parah  akibat  banjir  adalah  di daerah  hilir  sungai  atau  di  daerah  bantaran sungai.  Banjir  yang  terjadi  berpotensi  merusak dan  merugikan  kehidupan  masyarakat  dalam hal materil bahkan menelan korban jiwa.
Banjir  menjadi  permasalahan  bila sudah mengganggu aktivitas kehidupan manusia  bahkan  mengancam  keselamatan dirinya.  Banjir  tentu  dapat  diminimalisir dengan  membangun  lingkungan  yang  baik. Diantaranya  adalah  memperbaiki  irigasi, menambah titik- titik serapan air, memperdalam dan  memperluas  sungai.  Namun  kadang  kala proses  pembangunan  untuk  mengatasi  banjir tidak  dapat  dilakukan  secara  instan  dan
permasalahan banjir belum dapat diselesaikan secara tuntas.
Kerugian yang ditimbulkan dari bencana  banjir  tentu  saja  dapat  dihindari  jika masyarakat  mendapatkan  peringatan  akan datangnya  bencana  banjir.  Dengan  adanya peringatan,  masyarakat  dapat  melakukan evakuasi  sebelum  bencana  banjir  datang  dan dapat  memantau  mengenai  status  permukaan air  saat  itu.  Sehingga  ketika  terjadi  banjir maka  level  ketinggian  air  akan  naik  secara bertahap  yang  dimana  ketika  ketinggian  air mencapai  batas  yang  ditentukan  oleh  alat maka peringatan akan muncul berupa layanan SMS dan dilengkapi  dengan alarm yang akan berbunyi  jika  alat  mendeteksi  banjir.  Jadi ketika  alat  mendeteksi  adanya  bahaya  banjir maka  masyarakat  dapat  menerima  pesan melalui  SMS  yang  berisi  peringatan  tingkat ketinggian air.
Pada  penelitian  terdahulu  telah  dibuat sistem  peringatan  dini  banjir  berbasis  SMS gateway dan  mikrokontroler  Arduino  Uno yang  difokuskan  pada  perancangan  sistem peringatan  dini  berbasis  SMS gateway . Prototipe  sistem  peringatan  dini  dibangun menggunakan  ultrasonik  yang  diletakkan pada  pipa  paralon  sebagai  input  data ketinggian  air,  mikrokontroler  Arduino  Uno sebagai  pemroses  data  ketinggian  air  dan Modem  GSM  Wavecom  sebagai  output pengirim Informasi banjir  melalui SMS.  Data input diperoleh menggunakan sensor ultrasonik untuk mengukur ketinggian air [1].
Penelitian lain mengenai sistem pendeteksi  banjir  peringatan  dini juga dibangun  dengan  menggunakan  Arduino sebagai  mikrokontroler  yang  mengendalikan sensor  ultrasonik  dan  sensor  pendeteksi  air dalam  mendeteksi  air  (kemungkinan  banjir) serta  ketinggiannya.  Pesan    pendek  akan dikirim  oleh  sistem  dan SMS gateway yang tergantung    dari  tangkapan    sensor    air    dan ketinggian    air  yang  diperoleh  menggunakan sensor  ultrasonik.  Hasil  dari  penelitian  ini adalah  terbangunnya  sebuah  sistem  pendeteksi peringatan  dini  banjir  Kota  Samarinda mengunakan  sensor    ultrasonik    berbasis mikrokontroler    dengan buzzer dan    SMS.
Sistem  ini  diharapkan  mampu  memudahkan pengguna  untuk  mengetahui  keadaan  luapan air  melalui  tiga  jenis  pesan  pendek  yaitu status  aman,  siaga,  dan  bahaya.  Setiap ketinggian air berubah maka sistem merespon dengan mengirim pesan yang sesuai [2].
Sistem  deteksi  banjir  yang  bekerja secara  otomatis  dengan  cara  mengetahui ketinggian    (level)    permukaan  air  juga  telah dibuat. Sistem pemantauan ketinggian permukaan    air    ini    dilakukan  dengan mengimplementasikan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler yang akan mengetahui  ketinggian  permukaan  air  yang di-buat  pada  level-level  tertentu.  Apabila ketinggian  air  mencapai  batas  tertentu  sistem akan membunyikan buzzer yang  akan memberikan    peringatan    kepada    sekitarnya. Sistem    ini    terhubung    dengan    LCD  yang akan  menampilkan  data  ketinggian  air  dan
ditampilkan    secara realtime pada komputer.  Perbedaan  dengan  penelitian  ini adalah dengan alat dibuat masih menggunakan sensor ultrasonik untuk mengukur  ketinggian  air  yang  memiliki tingkat  akurasi  yang  rendah  dan  rentan  rusak [3].  Berdasarkan  latar  belakang  mengenai pentingnya  antisipasi  atau  siaga  banjir  maka tujuan  penelitian  ini  adalah  membuat  suatu prototipe sistem  peringatan  dini  banjir berbasis  PLC  omron  dan  Arduino  Uno sebagai SMS gateaway.

## METODE PENELITIAN
Konsep  perancangan  alat  ini  mengacu pada  blok  diagram  yang  ditunjukkan  pada Gambar  1.  Komponen  yang  digunakan  pada sistem ini adalah level switch dan push button sebagai input . PLC  Omron  dan  Arduino  Uno sebagai  pengontrol  sistem  kerja  alat  pada bagian  proses.  Modul  GSM  SIM800L, buzzer, dan LED  sebagai output .  Setiap  blok memiliki  fungsi  yang  berbeda  namun  saling berinteraksi untuk dapat bekerja dengan baik.
Pada Gambar 1 dapat dijelaskan bahwa pada  blok input terdapat  sensor  air  yang dirancang  menggunakan level  switch dan push  button . Level  switch pada  alat  ini digunakan  sebagai  pendeteksi  setiap level ketinggian  air.  Alat  ini  menggunakan  tiga buah sensor level switch yang diletakkan pada ketinggian yang berbeda-beda yang menandakan  ada  tiga  level  ketinggian aktivitas  air. Push  button digunakan  untuk
memberi kondisi untuk mematikan LED pada saat terjadi kerusakan pada sensor air yang
ditandai  dengan  berkedipnya  lampu  LED terus menerus .
Gambar 1. Blok Diagram
Bagian  blok  proses  terdapat  PLC Omron dan  Arduino  Uno. PLC  Omron sebagai  kontrol  memiliki  pemrograman  agar proses  dapat  berjalan  dengan  baik.  PLC berfungsi sebagai pengendali push button dan level switch [4,5]. Ketika push button ditekan dan level  switch terkena  air  maka  tegangan 24Vdc akan mengalir menuju PLC dan proses dapat  dimulai.  Setelah  PLC  mendapatkan tegangan  24Vdc  pada  pin input dari push button dan level  switch ,  maka  PLC  akan mengaktifkan tegangan 5Vdc pada pin output PLC  untuk  dikirim  ke  pin  digital  Arduino Uno. Arduino Uno berfungsi untuk mengelola data  yang  diterima  dengan  cara  mencocokan data dari output PLC dengan data yang sudah dibuat  pada  Arduino  Uno.  Setelah  data diterima oleh Arduino Uno, maka selanjutnya akan diteruskan menuju modul SMS
gateaway yang  akan  membaca  perintah berupa mengirim SMS ke telepon seluler.
Output yang digunakan adalah SIM800L, LED  dan buzzer yang  akan  dikendalikan  dan diaktifkan  dari  hasil  pemrosesan  dari  blok proses.  Hasil  pemrosesan  ini  anak  menentukan kondisi output .  Modul  SMS  SIM800L berfungsi  sebagai  pengirim  sebuah  pesan setiap  kondisi  yang  tejadi  pada  sensor  air mulai  dari  aman  sampai  bahaya.  LED digunakan sebagai penanda secara visual atau indikasi  bekerjanya  suatu  sistem  kontrol. Indikator  berupa  sebuah  lampu  berwarna hijau, kuning dan merah yang menyala ketika diberi  tegangan  24  volt  DC.  Lampu  indikator hijau  menyala  menandakan  bahwa  kondisi ketinggian  air  berada  pada  level  1.  Lampu indikator kuning menyala menandakan bahwa kondisi  ketinggian  air  berada  pada  level  2.
Lampu indikator merah menyala menandakan bahwa  kondisi  ketinggian  air  berada  pada level  3. Buzzer digunakan  sebagai  alarm  untuk menandakan  terjadinya  peningkatan  ketinggian air.  Pada  level  siaga buzzer akan  berbunyi setiap  lima  detik  sekali,  pada  level  waspada buzzer akan  berbunyi  setiap  tiga  detik  sekali dan  pada  level  bahaya buzzer akan  berbunyi setiap satu detik sekali.
Rangkaian dari prototyipe sistem peringatan  dini  banjir  menggunakan  SMS gateaway berbasis PLC omron yang menggunakan komponen berupa level switch , PLC,  Arduino,  SIM800L,  indikator  LED, buzzer .  Rangkaian  keseluruhan  prototipe sistem  peringatan  dini  banjir  menggunakan SMS gateaway berbasis  PLC  Omron  dan Arduino Uno dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian Keseluruhan Prototipe Sistem Peringatan Dini Banjir Berbasis PLC

## Omron dan Arduino Uno Sebagai SMS Gateaway
Pada  bagian  atas  merupakan  bagian input dari PLC yang memiliki 12 channel input yang  terhubung  dengan  tegangan  AC  220V
pada  L1  dan  L2N  serta  tegangan  DC  +24V. Input yang terpasang yaitu 3 buah sensor level switch dan  1 push  button .  Kemudian  pada
bagian  bawah  PLC  merupakan  bagian  dari output PLC  yang  memiliki  8 channel  output yang terhubung pada tegangan 220Vac, +24Vdc dan +5Vdc. Output yang terpasang yaitu 3 buah pin  PLC  yg  terhubung  dengan  pin  digital Arduino, 3 buah lampu indikator dan 1 buzzer.
Pada  Gambar  2  yang  ditampilkan terdapat Arduino Uno yang didalamnya sudah terdapat  mikrokontroler  ATMega  328P  yang berfungsi  sebagai  pengontrol  modul  SIM800L.
Pada  modul  SIM800L  terdapat  pin  5V,  Rx, Tx dan GND yang terhubung dengan pin 5V, 3  digital,  2  digital  dan  GND. Pin  2  dan  pin  3 merupakan external  interrupt yang  dapat dikonfigurasi  untuk  memicu  sebuah interrupt pada saat terjadi perubahan nilai ketika program utama  berjalan  sesuai  dengan  algoritma  yang diberikan. Pin 7, 8 dan 9 digital dihubungkan ke output PLC sebagai penerima kondisi yang telah diproses pada PLC.
Gambar 3. Ladder Diagram Program Indikator
Pada  proses  pembuatan  alat  terdapat sebuah ladder diagram seperti yang ditunjukkan  pada  Gambar  3 . Ladder diagram adalah  sebuah  bahasa  pemrograman  gambar diturunkan  dari  diagram  rangkaian  pengawatan kontrol relay secara  langsung. Ladder diagram terdiri  dari  susunan  kontak-kontak yang  disusun  dari  sebelah  kiri  ke  kanan  pada diagram,  kontak-kontak  ini  disambungkan  ke
elemen-elemen  pensakelaran  (kontak  NO/ NC)  melalui  jalur  arus  dan  elemen  koil. Diagram  ini  dikembangkan  dari  kontak- kontak relay yang terstruktur yang menggambarkan  aliran  arus  listrik. Ladder diagram ini terbagi  menjadi beberapa bagian, antara  lain ladder  diagram  indicator ,  ladder diagram  time  buzzer  dan ladder  diagram kondisi error .
Gambar 4. Flowchart Sistem
Flowchart atau  diagram  alur  adalah sebuah  jenis  diagram yang  mewakili algoritma, alur  kerja  atau  proses,  yang  menampilkan langkah-langkah  dalam  bentuk  jenis-jenis persegi,  dan  urutannya  dihubungkan  dengan panah. Flowchart seperti  yang  ditampilkan pada  Gambar  4  adalah  penggambaran  urutan satu  proses  yang  berhubungan  dengan  proses yang lainnya pada alat ini.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  dan  analisa  dilakukan  pada prototipe sistem  peringatan  dini  banjir  berbasis PLC  Omron  dan  Arduino  Uno  sebagai  SMS Gateaway . Gambar prototipe alat tersebut
dapat dilihat pada Gambar 5.
Pengujian  sistem  dilakukan  untuk mengetahui  apakah  sistem  dapat  berfungsi secara efektif dan  dapat menghasilkan keluaran sebagaimana  yang  diharapkan.  Pengujian pertama dilakukan dengan menguji input berupa pengujian  tegangan  sensor  air level  switch ketika aktif atau mati dan pengujian tegangan pada push  button ketika  ditekan  atau  tidak.
Pengujian pada bagian proses dilakukan dengan cara mengukur tegangan kerja  masukan PLC. Pada bagian output pengujian dilakukan dengan cara  mengukur  tegangan  pada  LED  ketika aktif atau mati, serta mengukur tegangan output PLC  yang  terhubung  dengan  pin  digital Arduino Uno dan bunyi buzzer .
Gambar 5. Protipe Alat
Pengujian  cek  status  ini  dilakukan dengan  cara  mengirimkan  pesan  singkat berupa  “status”  dari handphone ke  modul SMS  apabila  pengguna  nomor  telepon  yang
sudah ada didalam program ingin mengetahui kondisi terakhir ketinggian air. Hasil pengujian  cek  status  dapat  dilihat  pada Gambar 6 dan 7.
Gambar 6. Tampilan Serial Monitor pada Arduino Uno
Gambar 7. Tampilan Isi Pesan pada Handphone
Berdasarkan  Gambar  7  dapat  dilihat ketika handphone mengirim pesan yang berisi ”status”  maka  secara  otomatis handphone akan mendapatkan SMS balasan berupa status terakhir yang jadi pada sensor air.
Berdasarkan  Gambar  6  dapat  dilihat pada  kotak  kuning  merupakan  SMS  yang masuk  atau  diterima  oleh  modul  SMS  dari handphone dan  modul  SMS  akan  mengirim pesan kembali ke handphone .
Tabel 1. Pengujian Sistem No. Ketinggian Air (cm) Output LED Buzzer SMS 1 0 – 5  cm Mati Mati Aman 2 5 – 10 cm Hijau Nyala 5 detik Siaga Banjir 3 10 – 15 cm Kuning Nyala 3 detik Waspada Banjir 4 >15 cm Merah Nyala 1 detik Bahaya Banjir
Hasil  pengujian  dapat  dilihat  pada Tabel 1.  Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui kinerja  sistem  peringatan  dini  bencan  banjir secara  keseluruhan.  Pengujian  dilakukan dengan  memasang  sistem  peringatan  dini bencana  banjir  ini  ditempat  wadah  pengujian dalam beberapa waktu untuk memantau kondisi ketinggian ketinggian air dengan menyesuaikan dengan aspek pengujian. Pengujian dilakukan dengan cara mengamati ketinggian air, lampu LED, buzzer dan isi SMS.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Prototipe  sistem  peringatan  dini  banjir berbasis  PLC  Omron  dan  Arduino  Uno sebagai  SMS gateaway telah  berhasil  dibuat dan  dapat  bekerja  sesuai  dengan  yang diharapkan.  Alat  ini  menggunakan  beberapa komponen  pendukung  yang  terintegrasi  yaitu sensor  air level  switch yang  diletakkan  pada wadah sebagai input data ketinggian air. PLC Omron  sebagai  pemroses  data  ketinggian  air
dan  modem  GSM  sebagai output pengirim informasi  banjir  melalui  SMS.  Berdasarkan proses  implementasi,  pengujian  alat  dan evaluasi  pada  alat  peringatan  dini  bahaya banjir  dapat  ditarik  hal  penting  yaitu,  alat  ini hanya  akan  mengirim  SMS  ke  nomor  ponsel yang  telah  disetting  pada  program,  sehingga untuk mengubah nomor tujuan harus memprogram ulang.
Respon  sensor  banjir  dengan  alarm peringatan  sangat  cepat,  kurang  dari  3  detik. Waktu pesan SMS hingga sampai pada ponsel penerima relatif cepat yaitu dibawah 15 detik. Durasi  pengiriman  SMS  sangat  dipengaruhi dari kualitas provider yang digunakan. Sistem ini dilengkapi dengan pengecekan status apabila pengguna  ingin  mengecek  status  ketinggian air.  Berdasarkan  beberapa  keunggulan  diatas diharapkan  alat  ini  sebagai  sumbangsih teknologi  dalam  penanganan  peringatan  dini terhadap bahaya banjir.
Pengujian yang didapat maka memungkinkan untuk dilakukan pengembangan
lebih  lanjut,  diantaranya  adalah  untuk dikembangkan  lagi  dengan  program  visual. Apabila  ingin  mengganti  nomor  tujuan tinggal  dimasukkan  nomor  tujuan  melalui keypad dan akan secara otomatis akan disimpan menggunakan hardware yang  mendukung tanpa  harus  dihubungkan  ke  dalam  komputer lagi.  Jika  ingin  diletakkan  pada  tempat  yang sebenarnya  dibutuhkan  pelindung  alat  yang terbuat  dari  bahan  yang  tidak  mudah  rusak terkena air. Diharapkan adanya percobaan dan penelitian  lebih  untuk  prototipe  sistem peringatan  dini  banjir  berbasis  PLC  Omron dan  Arduino  Uno  sebagai  SMS gateaway yang belum ada dalam penelitian ini sehingga dapat  dikembangkan  lebih  lanjut  dengan bentuk penanganan yang lebih kompleks lagi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] D.  Satria,  S.  Yana,  R.  Munadi,  dan  S.
Syahreza,  “Sistem  peringatan  dini banjir  berbasis  SMS  gateway  dan
mikrokontroler  Arduino  Uno,”  Dalam Prosiding Seminar Nasional II Kemaritiman Aceh Universitas Serambi Mekkah, 2017, hal. 78 – 82.
[2] I.  F.  Astuti,  A.  N.  Manoppo,  dan  Z.
Arifin,  “Sistem  peringatan  dini  bahaya banjir  kota  Samarinda  mengunakan sensor ultrasonic berbasis mikrokontroler dengan  buzzer  dan  SMS,” Jurnal
SEBATIK STMIK Widya Cipta Dharma ,  vol.  22,  no.  1,  hal.  30  –  34,
2018.
[3] C.  Umari,  E.  Anggraini,  dan  R.  Z.
Muttaqin,  “Rancang  bangun  sistem peringatan  dini  banjir  berbasis  sensor ultrasonik  dan  mikrokontroler  sebagai upaya  penanggulangan  banjir,” Jurnal Meteorologi  Klimatologi  dan  Geofisika , vol. 4, no. 2, hal. 35 – 42, 2017.
[4] I. Setiawan, Progammable Logic Controller (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol . Yogyakarta: Andi Offset, 2006.
[5] R.  Hidayat,  “Sistem  tower  crane berbasis  PLC  (Programmable  Logic Controller) Omron CPM1A 20 CDR D V1,” Skripsi ,  Universitas  Gunadarma,
Depok, 2017.