Vol. 12, No. 01, Januari 2021: 40-43 http://publikasi.mercubuana.ac.id/index.php/jte p-ISSN: 2086 ‐ 9479   e-ISSN: 2621-8534

## Rancang Bangun Sistem Pendeteksi Banjir Otomatis Berbasis Internet of Things
Ketty Siti Salamah * , Samsul Anwar
Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana, Jakarta
* kettysitisalamah@mercubuana.ac.id
Abstrak— Curah  hujan  di  Indonesia  setiap  tahunnya cukup  tinggi,  hal  ini  menyebabkan  beberapa  wilayah  di Indonesia  sering  terjadi  bencana  banjir  ketika  musim penghujan tiba . Banjir akan berdampak terhadap kehandalan pasokan  tenaga  listrik,  karena  demi  keselamatan  jiwa  manusia aliran listrik di wilayah yang terdampak banjir terpaksa akan di padamkan, namun pemadaman dan penormalan kembali setelah banjir  adakalanya  tidak  dilakukan  secara  cepat  karena  proses pemantauannya  masih  dilakukan  secara  manual.  Maka  dari  itu dibutuhkan  suatu  sistem  pendeteksi  banjir  secara  otomatis. Wemos,  HC-SR04  dan  blynk  merupakan  suatu  teknnologi  yang dapat  dimanfaatkan  untuk  mendeteksi,  mengukur  ketinggian level  banjir  dan  memberikan  informasi  yang  cepat  terkait keberadaan  dan  ketinggian  level  banjir,  sehingga  dapat mempercepat  proses  pengamanan  dan  penormalan  tegangan. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan didapat bahwa akurasi sensor  HC-SR04  ketika  digunakan  pada  sistem  yang  dirancang memiliki  tingkat  akurasi  sebesar  0,21%  dari  range  pengukuran 0-100 cm. Konsumsi arus listrik ketika menggunakan mode deep sleep  dapat  menghemat  hingga  99,58%  dari  penggunaan  mode normal.  Dengan  menggunakan  mode  deep  sleep  sebagai  mode standby,  sistem  dapat  bertahan  hingga  kurang  lebih  7500  jam. Ketika  sensor  mendeteksi  adanya  air,  maka  sistem  akan memberikan  notifikasi  dengan  jeda  waktu  rata-rata  1,3  detik hingga  notifikasi  pada  aplikasi  dapat  muncul.  Jeda/delay  yang terjadi pada saat terdapat perubahan ketinggian permukaan air rata-rata sebesar 2,5 detik.
Kata  Kunci—  Blynk,  HC-SR04,  Listrik,  Mode  Deep  Sleep, Wemos
DOI: 10.22441/jte.2021.v12i1.008

## I. P ENDAHULUAN
Wilayah  di  Indonesia  sering  terjadi  bencana  banjir  ketika musim penghujan tiba. Penyebab banjir karena beberapa faktor seperti  kondisi  lingkungan  yang  rusak,  penebangan  hutan secara  liar,  kebiasaan  buruk  membuang  sampah  ke  kali  dan kondisi  tempat  atau  kontur  tanah  yang  lebih  rendah  dari sekitarnya.  Banjir  akan  berdampak  terhadap  kehandalan pasokan  tenaga  listrik  karena  demi  keselamatan  jiwa  manusia aliran listrik di wilayah yang terdampak banjir terpaksa akan di padamkan,  namun  pemadaman  dan  penormalan  kembali setelah  banjir  adakalanya  tidak  dilakukan  secara  cepat  karena proses  pemantauannya  masih  di  lakukan  secara  manual.  Perlu peran  aktif  masyarakat  untuk  melaporkan  kondisi  dan ketinggian  level  air  banjir  di  wilayah  tersebut.  Jika  informasi yang di sampaikan masyarakat sudah mengindikasikan kondisi tidak aman maka dalam hal ini PLN akan mengirimkan petugas
ke  wilayah  yang  terdampak  banjir  untuk  melakukan pemadaman aliran listrik. Demikian juga saat kondisi air banjir sudah  surut  tetap  perlu  peran  aktif  masyarakat  melaporkan kepada  PLN  bahwa  air  banjir  sudah  surut  atau  melakukan pengecekan  manual  ke  lapangan  memastikan  kondisi  air  pada gardu  distribusi  yang  terdampak.  Maka  dari  itu  dibutuhkan suatu sistem pendeteksi banjir secara otomatis.
Mendeteksi  ketinggian  permukaan  air  dapat  dilakukan dengan  menggunakan radar  Doppler ,  tetapi  memerlukan rancangan  perangkat  keras  yang  rumit  [1]  [2].  Cara  tersebut selain  rumit  juga  memerlukan  biaya  yang  cukup  besar. Alternatif  lain  yang  lebih  ekonomis,  mendeteksi  ketinggian permukaan  air  dilakukan  menggunakan  sensor  ultrasonik berbasis mikrokontroler [3].
Penelitian  sebelumnya  yaitu  sebuah  rancangan  pendeteksi banjir  dengan  sensor  ultrasonik  dengan  media  komunikasi menggunakan  SMS,  dimana  pada  rancangan  yang  peneliti usulkan menggunakan komunikasi  pada jaringan internet  serta dapat  mengatasi  masalah  kegagalan  sumber  tegangan  dengan memanfaatkan  baterai  yang  bertindak  sebagai  mini  UPS  [4]. Wemos, HC-SR04 dan blynk merupakan suatu teknologi yang dapat  dimanfaatkan  untuk  mendeteksi,  mengukur  ketinggian level  banjir  dan  memberikan  informasi  yang  cepat  terkait keberadaan  dan  ketinggian  level  banjir,  sehingga  dapat mempercepat  proses  pengamanan  dan  penormalan  tegangan. Selain  itu  fitur  deep  sleep  yang  ditawarkan  pada  rancangan penelitian  ini  memungkinkan  sistem  untuk  bekerja  dengan konsumsi daya yang lebih efisien.

## II. P ENELITIAN T ERKAIT
Sensor  Ultrasonik  dapat  bekerja  dengan  tingkat  akurasi yang  baik,  dengan  tingkat  kesalahan  1  cm  dan  kesalahan meningkat  seiring  dengan  bertambahnya  kecepatan  ketinggian air  pada  saat  pengukuran.  Disamping  akurasi  sensor  warning light  yang  disediakan  dapat  berfungsi  sesuai  dengan  set  poin yang  sudah  ditentukan. Dan juga  alarm  suara  yang  digunakan sebagai output suatu kejadian yang terdeteksi oleh sistem yang dibangun  bekerja  sesuai  dengan  yang  diharapkan.  Sementara untuk transfer informasi dengan pengiriman sms berkisar pada durasi  5,414  detik  [5].  Pada  development  board  ESP8266, model  rancangan  yang  dibangun  memungkinkan  para pengembang  untuk  menghitung  konsumsi  arus  perangkat  IoT untuk  memperkirakan  kapasitas  baterai  yang  digunakan  untuk memberikan daya. Berbagai macam penggunaan seperti rumah cerdas,  bidang  kesehatan,  dan  perkebunan  yang  menggunakan ESP8266  akan  mendapatkan  keuntungan  dari  model  yang ditawarkan.  Model  tersebut  dapat  dimodifikasi  dan  digunakan
pada  perangkat  IoT  lainnya  dan  ini  menjadi  masukan  untuk penulis dalam merancang sistem ini [6].

## III. M ETODOLOGI P ENELITIAN

## A. Blok Diagram
Pada perancangan alat  Rancang Bangun Sistem Pendeteksi Banjir Otomatis Berbasis Internet Of Things [7] [8]menggunakan  1  mikrokontroler  yaitu  Wemos  dan  3  buah input,  yaitu  Sensor  Ultrasonik  [9],  Sensor  Pendeteksi  Air  dan Timer serta alarm dan blynk sebagai output. Sebelum membuat perangkat  lunak,  yang  perlu  diketahui  lebih  utama  adalah susunan  sistem  alat  [10]  [11]  [12].  Susunan  sistem  alat  yang akan dibuat tersebut seperti pada gambar blok diagram Gambar 1 berikut ini.
Gambar 1. Blok Diagram

## B. Flow Chart
Gambar 2 merupakan flowchart dari rancang bangun sistem pendeteksi banjir.
Gambar 2. Flowchart sistem pendeteksi banjir

## C. Perancangan Sistem Pendeteksi Banjir berbasis IOT
Pada  perancangan  bagian  input  terdapat  sensor  ultrasonic yang  bertindak  sebagai  pengukur  ketinggian  air  terhubung dengan  pin  D1  dan  D2.  Serta  sebuah  kabel  yang  terhubung pada  pin  RST  dan  D0  yang  bertindak  sebagai  sensor  air. Sementara  pada  bagian  output  terdapat  LED  yang  terhubung paralel  dengan  buzzer  sebagai  indikator  alarm  ketika  air mencapai ketinggian tertentu.
Gambar 3. Perancangan Sistem Pendeteksi Banjir berbasis IOT

## IV. H ASIL DAN A NALISA
Setelah  melewati  tahap  perancangan  yang  meliputi perancangan  mekanikal,  elektrik      dan  pemograman.  Maka terbentuklah  Rancang  Bangun  Miniatur  Sistem  Pendeteksi Banjir  berbasis  Internet  Of  Things  yang  berfungsi  untuk mendeteksi, mengukur ketinggian level banjir dan memberikan informasi  yang  cepat  terkait  keberadaan  dan  ketinggian  level banjir,  sehingga  dapat  mempercepat  proses  pengamanan  dan penormalan  tegangan.  Berikut  akan  dipaparkan  hasil perancangan dalam bentuk gambar 4 berikut.
Gambar 4. Hasil Perancangan Mekanik dan Elektrik

## A. Hasil pengaplikasian Blynk
Terdapat  gambar  animasi  batang  yang  menunjukan ketinggian  air  pada  lokasi  sensor  yang  dipasang.  Ketinggian pengukuran  maksimum  dapat  disesuaikan  dengan  kebutuhan lapangan.  Selain  tampilan  animasi  terdapat  juga  ketinggian dengan  berupa  nilai  dengan  satuan  cm,  untuk  mempermudah
pengguna  dalam  menentukan  ketinggian  air  pada  saat  air mulai menggenangi ruangan kubikel.
Selain  tampilan  ketinggian  air  serta  hasil  pengukurannya, terdapat  juga  pengaturan  nilai  maksimum  pengukuran.  Fitur ini bertujuan untuk mempermudah pengguna dalam melakukan  pengaturan  ketika  sensor  akan  diletakan  pada posisi  yang  berbeda.  Juga  terdapat  pengaturan  set  poin  alarm jika  pengguna  ingin  menentukan  kapan  alarm  tanda  bahaya akan dipasang. Meskipun pada pengaturan dasar sistem sudah dilengkapi dengan alarm pendeteksi air, yang akan aktif ketika sistem  mendeteksi  adanya  air  pada  sekitar  sensor  dipasang. Berikut tampilan antarmuka dengan aplikasi Blynk.
Gambar 5. Tampilan antarmuka dengan aplikasi Blynk.

## B. Pengujian HC-SR04
Perbandingan  hasil  pengujian  dengan  HC-SR04  dapat terlihat  dalam  hasil  perhitungan  dibawah  pada  ultrasonik dengan rata-rata kesalahan pengukuran sebesar 0,21%. Hal ini menunjukkan bahwa sensor ultrasonik dapat digunakan dalam memonitoring ketinggian air pada ruang kubikel.
Tabel 1. Hasil pengukuran jarak dengan sensor HC-SR04
No. Pengukuran oleh alat ukur referensi (cm) Pengukuran oleh HC-SR04 (cm) Selisih (cm) 1 0 0,18 0,18 2 25 25,17 0,17 3 50 50,20 0,20 4 75 75,25 0,25 5 100 100,24 0,24 Rata-rata 0,21

## C. Pengujian kepekaan sensor pendeteksi air
Dalam  pengujian  ini  sensor  dilakukan  pengujian  respon ketika  direndam  dalam  air,  sebagai  simulasi  kondisi  aktual ketika  terjadi  kebanjiran  pada  ruangan  kubikel.  Pada  tabel  2 didapatkan  waktu  respon  sensor  ketika  mendeteksi  air  dan
sebaliknya.  Terdapat  jeda  waktu  pada  saat  sensor  mengalami perubahan kondisi.
Tabel 2. Hasil pengujian sensor pendeteksi air
No. Kondisi kawat Output sistem Indikator Blynk Waktu respon (d) 1 Tidak terendam air Alarm mati Inditkator mati 2,8 2 Terendam air Alarm nyala Indikator nyala 2,5 3 Tidak terendam air Alarm mati Inditkator mati 3,2 4 Terendam air Alarm nyala Indikator nyala 2,4 5 Tidak terendam air Alarm mati Inditkator mati 3,2 6 Terendam air Alarm nyala Indikator nyala 2,5 Rata-rata 2,8

## D. Pengujian Mode Deep Sleep Wemos D1
Dari percobaan didapatkan hasil pengukuran seperti tabel 3 dimana  konsumsi  arus  pada mode  deep  sleep akan  tetap bertambah  ketika  terdapat  beban  yang  terhubung  dengan sumber tegangan dari microcontroller.
Tabel 3. Pengujian mode deep sleep tanpa beban
Sementara dengan melakukan percobaan yang sama seperti diatas,  pada  sistem  yang  sudah  terpasang  dengan  sensor  dan siap  digunakan  didapatkan  hasil  seperti  tabel  4.  Dengan mengaktifkan mode deep sleep besarnya arus yang dikonsumsi menjadi sangat hemat.
Tabel 4. Pengujian mode deep sleep tanpa beban
No. Kondisi Wemos D1 Konsumsi arus 1 Mode normal 216.43mA 2 Mode deep sleep 1,205mA

## E. Pengujian performa sistem
Langkah  dilakukan  dengan  mencatat  respon  sistem  ketika diberikan  air  kedalam  bejana  dimana  sensor  sudah  terpasang. Respon  sistem  terhadap  keberadaan  air  tidak  berubah  secara signifikan meskipun microcontroller sudah dibebankan sensor dan  indikator.  Alarm  pertama  sebagai  peringatan  adanya  air
No. Kondisi
Wemos D1 Konsumsi arus (tanpa LED) Konsumsi arus (dengan LED) 1 Mode normal 68.54mA 103,92mA 2 Mode deep sleep 0,275mA 0,432mA
pada  bejana  aktif  berbarengan  dengan  respon  yang  diterima oleh aplikasi Blynk.
Tabel 5. Pengujian sensor pendeteksi air
No. Kondisi kawat Output sistem Indikator Blynk Waktu respon (d) 1 Tidak terendam air Alarm mati Inditkator mati 1 2 Terendam air Alarm nyala Indikator nyala 1,6
Pada hasil pengukuran ketinggian air dalam bejana, selisih sensor  tidak  jauh  berbeda  dengan  percobaan  awal.  Rata-rata selisih pengukuran berada pada nilai 0,19 cm.
Tabel 6. Hasil pengukuran ketinggian air pada bejana
No.
Ketinggian air (cm) Pengukuran oleh HC-SR04 (cm) Selisih (cm) 1 5 5,20 0,20 2 10 10,22 0,22 3 15 15,17 0,17 4 25 25,18 0,18 Rata-rata 0,19
Pada  tabel  7  didapatkan  perbedaan  waktu  respon  antara alarm  lokal  dan  notifikasi  Blynk.  Ketika  sistem  kembali  ke kondisi  normal,  dari  kondisi  alarm  aktif  respon  yang  didapat lebih  cepat  dibandingkan  dari  kondisi  normal  menuju  alarm aktif.

## Tabel 7. Pengujian set poin alarm 2
No. Pengaturan ketinggian air Waktu respon alarm lokal(d) Waktu respon notifikasi Blynk (d) 1 15cm ke 22cm 0,51 2,81 2 22cm ke 15cm 0,33 2,11
Dari  perhitungan  konsumsi  daya  dan  pengujian  kegagalan sumber tegangan paling singkat bagi sistem untuk aktif dengan mode normal dan mengandalkan sumber  tegangan dari baterai adalah  ±41,6  jam.  Sementara  waktu  paling  lama  sistem  aktif dengan mode deep sleep sistem dapat bertahan hingga ± 7.500 jam.

## V. KESIMPULAN
Pada  HC-SR04  memiliki  tingkat  akurasi  sebesar  0,21% dari range pengukuran 0-100 cm. Konsumsi arus listrik ketika
menggunakan  mode  deep  sleep  dapat  menghemat  hingga 99,58% dari penggunaan mode normal. Dengan menggunakan mode deep sleep sebagai mode standby, sistem dapat bertahan hingga  kurang  lebih  7500  jam.  Ketika  sensor  mendeteksi adanya  air,  maka  sistem  akan  memberikan  notifikasi  dengan jeda  waktu  rata-rata  1,3  detik  hingga  notifikasi  pada  aplikasi dapat muncul.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Ucapan terima kasih terhadap pihak-pihak yang membantu terselesaikannya  penelitian  ini  serta  ucapan  terima  kasih terhadap  tim  editorial  Jurnal  Teknologi  Elektro  atas dipublikasikannya penelitian ini.

## D AFTAR P USTAKA
[1] B.  Raj,  K.  Kalgaonkar,  C.  Harrison  and  P.  Dietz,  "Ultrasonic  Doppler Sensing in HCI," in  IEEE  Pervasive Computing, vol. 11, no.  2, pp. 24- 29, Feb. 2012, doi: 10.1109/MPRV.2012.17.
[2] G.  Wang,  C.  Gu,  J.  Rice,  T.  Inoue  and  C.  Li,  "Highly  accurate noncontact  water  level  monitoring  using  continuous-wave  Doppler radar," 2013 IEEE Topical Conference on Wireless Sensors and Sensor Networks (WiSNet), Austin, TX, 2013, pp. 19-21, doi: 10.1109/WiSNet.2013.6488620.
[3] Taufiqurrahman,  A.  Basuki,  and  Y.  Albana,  “Perancangan  Sistem Telemetri  Untuk  Pengukuran  Level  Air  Berbasis  Ultrasonic,”
PROSIDING CSGTEIS 2013, 2013. https://ojs.unud.ac.id/index.php/prosidingcsgteis2013/article/view/7218
[4] W. Indianto, A. H. Kridalaksana, and Y. Yulianto, “Perancangan Sistem Prototipe Pendeteksi Banjir Peringatan Dini Menggunakan Arduino Dan PHP,” Informatika Mulawarman : Jurnal Ilmiah Ilmu Komputer, vol. 12, no. 1, p. 45, Feb. 2017, doi: 10.30872/jim.v12i1.222.
[5] S.  Sadi,  “Rancang  Bangun  Monitoring  Ketinggian  Air  Dan  Sistem Kontrol  Pada  Pintu  Air  Berbasis  Arduino  Dan  SMS  Gateway,”  Jurnal Teknik, vol. 7, no. 1, Jun. 2018, doi: 10.31000/jt.v7i1.943.
[6] O.  O.  Akintade,  T.  K.  Yesufu,  and  L.  O.  Kehinde,  “Development  of Power  Consumption  Models  for  ESP8266-Enabled  Low-Cost  IoT Monitoring Nodes,” Advances in Internet of Things, vol. 09, no. 01, pp. 1–14, 2019, doi: 10.4236/ait.2019.91001.
[7] T.  Kusuma  and  M.  T.  Mulis,  “Perancangan  Sistem  Monitoring  Infus Berbasis  Mikrokontroler  Wemos  D1  R2,”  Konferensi  Nasional  Sistem Informasi (KNSI) 2018, vol. 0, no. 0, 2018.
[8] M.  Mehta,  “ESP  8266:  A  Breakthrough  In  Wireless  Sensor  Networks And  Internet  Of  Things,”  International  Journal  of  Electronics  and Communication  Engineering  and  Technology  (IJECET)  -  Scope Database Indexed, vol. 6, Issue:8, pp. 7-11, 2015.
[9] R. Sulistyowati, H. A. Sujono, and A. K. Musthofa, “Sistem Pendeteksi Banjir  Berbasis  Sensor  Ultrasonik  Dan  Mikrokontroler  Dengan  Media Komunikasi  SMS  Gateway”,  Conference:  Seminar  Nasional  Sains  dan Teknologi  Terapan  III  2015  Institut  Teknologi  Adhi  Tama  Surabaya  , Januari 2015.
[10] Y. Eka and H. Wibawanto, “Sistem Pengamatan Suhu dan Kelembaban Pada  Rumah  Berbasis  Mikrokontroller  ATmega8,”  Jurnal  Teknik Elektro, vol. 5, no. 1, 2013, doi: 10.15294/jte.v5i1.3548.
[11] M. A. Riyadi and B. Setiyono, “Perancangan Sistem Pengendalian Suhu Pada  Plant  Dry  Heat  Sterilizer  Menggunakan  Metode  PID”,  Jurnal Teknologi Elektro, vol. 9, no. 3, pp. 138-146, 2018.
[12] A.  A.  P.  Syah,  K.  S.  Salamah,  and  E.  Ihsanto,  “Sistem  Pemberi  Pakan Otomatis,  Ph  Regulator  Dan  Kendali  Suhu  Menggunakan  Fuzzy  Logic Pada Aquarium,” Jurnal Teknologi Elektro, vol. 10, no. 3, p. 194, Feb. 2020, doi: 10.22441/jte.v10i3.008.