Sistem Peringatan Dini Banjir Secara Real-Time Berbasis Web Menggunakan Arduino dan Ethernet
Dedi Satria 1 , Syaifuddin Yana 2 , Rizal Munadi 3 , Saumi Syahreza 4
1 Prodi Teknik Informarmatika, Fakultas Teknik, Universitas Serambi Mekkah (USM) 2 Prodi Teknik Informarmatika, Fakultas Teknik, Universitas Serambi Mekkah (USM) 3 Prodi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala (Unsyiah)
4 Prodi Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Syiah Kuala (Unsyiah)

## a r t i c l e  i n f o
Article history: Received 3 Maret 2016 Received in revised form 2 Mei 2017 Accepted 27 Mei 2017 Available online 7 Juni 2017
Keywords: Flood, early warning systems,
Arduino, Internet of Things Technology (IoTs), Ethernet
Kata Kunci:
Banjir, sistem peringatan dini, Arduino, Internet of Things Technology (IoTs), Ethernet

## a b s t r a c t
The flood was one of the disasters often afflicting Indonesia these past few years. Flood has also been a concern nationally by the Government.  the Government also pushed for  private  parties  or  other  government  agencies  or  research  institutions  NGOs  to develop a system that can anticipate catastrophes such as a disaster early warning system. The purpose of the research was to build flood early warning system that can transmit the  information  flood  elevations  via  the  internet  using  the  ethernet  module  as  the Arduino microcontroller and web server as the data pemproses the height of the water. Research  generates  a  flood  early  warning  systems  in  real  time  using  the  web-based ultrasonic sensor, Arduino Uno, the ethernet shield and a wireless router has been able to transmit the data to the users of water-based internet browser. The information that is displayed in the form of data and the status of flood water elevation of the status of the secure conditions, alert and danger.

## a b s t r a k
Banjir  merupakan  salah  satu  bencana  yang  kerap  melanda  Indonesia  beberapa  tahun terakhir ini. Bencana banjir juga telah menjadi perhatian secara nasional oleh pemerintah. pemerintah juga mendorong bagi pihak swasta maupun instansi pemerintah lainnya baik lembaga riset maupun lembaga swadaya masyarakat untuk mengembangkan sistem yang dapat mengantisipasi bencana seperti sistem peringatan dini bencana. Tujuan penelitian adalah  membangun  sistem  peringatan  dini  banjir  yang  dapat  mengirimkan  informasi ketinggian  banjir  via  internet  menggunakan  modul  ethernet  sebagai  web  server  dan mikrokontroler Arduino sebagai pemproses data ketinggian air. Penelitian menghasilkan sistem  peringatan  dini  banjir  secara  real  time  berbasis  web  menggunakan  sensor ultrasonic, Arduino Uno, ethernet shield dan wireless router telah dapat mengirimkan data ketinggian air ke pengguna berbasis browser internet. Informasi yang ditampilkan berupa  data  ketinggian  air  dan  status  banjir  yang  terdiri  atas  status  kondisi  aman, waspada dan bahaya.
*Corresponding author. Email: dedisatria@serambimekkah.ac.id 1 , syaifuddinyana@serambimekkah.ac.id 2 , rizalmunadi@unsyiah.ac.id 2 , syaumisyahreza@unsyiah.ac.id 2 © E-ISSN: 2580-1643.
Copyright@2017. Published by Lembaga Informasi dan Riset (KITA INFO dan RISET), Lembaga KITA ( http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ).
Jurnal JTIK (Jurnal Teknologi Informasi dan Komunikasi)
journal homepage: http://journal.lembagakita.org/index.php/jtik

## 1. Latar Belakang
Banjir merupakan salah satu bencana yang kerap melanda  Indonesia  beberapa  tahun  terakhir  ini. Bencana  banjir  juga  telah  menjadi  perhatian secara  nasional  oleh  pemerintah.  Hal  ini  terlihat dari peran pemerintah dalam membentuk Badan Penanggulangan  Bencana  Nasional  (BPBN) sebagai salah satu badan yang mempunyai peran dalam  penanggulangan  bencana  di  Indonesia. Telah  banyak  korban  bencana  banjir  yang  telah kehilangan  nyawa  dan  harta  benda.  Selain pendirian  BPBN  pemerintah  juga  mendorong bagi  pihak  swasta  maupun  instansi  pemerintah lainnya  baik  lembaga  riset  maupun  lembaga swadaya  masyarakat  untuk  mengembangkan sistem yang dapat mengantisipasi bencana seperti sistem peringatan dini bencana (Mercado 2016).
Dari  penelitian  yang  dilakukan  oleh  peneliti sebelumnya terdapat beberapa penelitian pengembangan  sistem  peringatan  banjir  yang telah dilakukan seperti yang diketahui bahwa saat ini  teknologi  komunikasi  dan  informasi  telah berangsur  memulai  pengalihan  ke  teknologi mobile.  Hal  ini  dikarenakan  teknologi  mobile merupakan teknologi yang kerap terus berkembang secara global (Nasution et al. 2017). Penelitian  berbasis  mobile  telah  dikembangkan oleh  (Azid  et  al.  2015),  (Kuantama  et  al.  2013), (Do  et  al.  2015)  dalam  bentuk  informasi  banjir berbasis  SMS  dengan  menggunakan  pemproses mikrokontroler  Arduino  Uno  dan  modul  GSM. Pada penelitian tersebut informasi yang dikirimkan  merupakan  ketinggian  banjir  kepada stasiun banjir.
Selain  bencana  banjir terdapat sistem  peringatan bencana  lainnya  seperti  sistem  peringatan  tanah longsor yang dibangun menggunakan mikrokontroler dan modem GSM (Fernandez et al. 2016). Sistem peringatan dini tanah longsor ini akan mengirimkan informasi gejala tanah longsor via SMS ke masyarakat.
Selain  penggunaan  modem  atau  teknologi  GSM maka telah dilakukan juga penggunaan teknologi informasi  bencana  berbasis  internet.  Hal  ini terlihat  bahwa  banyak  penelitian  yang  mengarah pada  penggunaan  internet  sebagai  sumber
informasi  terintegrasi  dengan  sistem  peringatan dini  bencana  menggunakan  model  yang  disebut dengan Internet of Things (IoTs) (Poslad et al. 2015). Penggunaan teknologi internet yang diintegrasikan  dengan  teknologi  embedded  system dapat  dilihat  penelitian  yang  dilakukan  oleh (Rahman  et  al.  2017)  yaitu  sistem  tracking kendaraan berbasis Google Maps dan mikrokontroler  Arduino  (Rahman  et  al.  2017). Perangkat  ini  mengirim  data  koordinat  lokasi kendaraan secara real time melalui modul GSM ke pemilik  kendaraan  dalam  bentuk  peta  berbasis Google Map pada Browser.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan sebelumnya maka diperlukan pengembangan dan inovasi  lain  untuk  sistem  peringatan  dini  banjir berkonsep internet of things (IoTs). Maka oleh sebab itu tujuan penelitian ini adalah membangun sistem peringatan  dini  banjir  yang  dapat  mengirimkan informasi ketinggian banjir via internet menggunakan  modul  ethernet  sebagai  web  server dan  mikrokontroler  Arduino  sebagai  pemproses data ketinggian air.

## 2. Metode Penelitian
Pada  penelitian  ini  metodelogi  penelitian  yang digunakan  adalah  SDLC  (Software  Development  Life Cycle)  yaitu  siklus  pengembangan  perangkat  lunak yang didalamnya terdiri atas siklus dari analisis, desain, implementasi,  testing  dan  pemeliharaan  (Nurasiah 2014).
Sedangkan  dalam  perancangan  prototipe  sistem peringatan  dini  banjir  berbasis  web  ini  hanya menggunakan tahapan analisis, desain dan implementasi.  Perancangan  sistem  di  bangun menggunakan  beberapa  modul  yaitu  Arduino  Uno, Sensor  Ultrasonik  dan  Ethernet  dengan  penjelasan modul tersbeut diantaranya:
a. Arduino Uno
Penelitian  ini  menggunakan  pemproses  data berbasis  Arduino  Uno  yaitu  Mikrokontroler ATMEGA238  yang  sudah  menjadi  papan minimum sistem dengan kekuatan pemprosesan 8  bit,  2  KB  RAM,  1  kB  EEPROM  dengan kecepatan  clock  16  MHz.  Disamping  itu  juga
Arduino  Uno  mempunyai  Port  I/O  yang berjumlah 14 digital pin dan 6 analog pin (Pham et al. 2013).
Gambar 1. Arduino Uno
b. Modul Ethernet
Modul  ethernet  yang  digunakan  pada penelitian  ini  adalah  Arduino  Ethernet Shield. Etehrnet berfungsi sebagai web server atau sebagai perangkat yang dapat berkomunikasi dengan perangkat lain menggunakan TCP/IP (Satria & Yanti 2017)
Gambar 2 Modul Ethernet Shield
c. Wireless Router Wireless  Router  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah Wireless Router  Linksys WRT54GL  yaitu  Wireless  Broadbrand Router yang mmepunyai fungsi dasar sebagai Access Point, Switch yang terdiri dari 4 port Ethernet dan sebagai Router yang berfungsi untuk  mengatur  dan  membagi    koneksi jaringan internet (Pham et al. 2013).
Gambar 3. Wireless Router
d. Sensor Ultrasonic HC-SR04 Sensor  Ultrasonic  digunakan  pada  penelitian ini adalah Sensor Ultrasonic HC-SR04. Sensor ultrasonic  digunakan  sebagai  pengukur ketinggian  banjir.  Sensor  HC-SR04  seperti yang terlihat pada Gambar 4 mendeteksi jarak objek  dengan  cara  memancarkan  gelombang ultrasonik  (40  KHz)  selama  t  =  min  10  us kemudian mendeteksi pantulannya (Asadullah et al. 2017).
Gambar 4.  Sensor Ultrasonic HC-SR04
e. Perancangan Prototipe Pada perancangan prototipe sistem peringatan dini banjir ini dibangun dengan mengintegrasikan  4  modul  seperti  yang terlihat  pada  diagram  blok  prototipe  sistem pada Gambar 5.
Gambar 5. Diagram Blok Prototipe Sistem
Pada  Gambar  5  terlihat  bahwa  pada  bagian input  terdapat  bagian  input  yang  terdiri  atas sensor ultrasonic, pada bagian proses terdapat Mikrokontroler  Arduino  Uno  dan  bagian output  terdapat  ethernet  shield,  akses  point dan  komputer.  Sedangkan  rangkaian  sistem dibangun secara integrasi seperti yang terlihat pada Gambar 6.
MIKRO KONTROLLER SENSOR ULTRASONIK ETHERNET SHIELD WIRELESS ROUTER Gambar 6. Rangkaian Prototipe Sistem
Sedangkan  kontsruksi  ketinggian  banjir dibangun menggunakan pipa paralon 5 inch dengan  meletakkan  sensor  ultrasonik  pada sisi  atas.  Pada  bagian  dalam  diletakkan pelampung gabus sebagai penampang untuk memantulkan pancaran sinyal echo yang akan diterima oleh komponen trigger pada sensor ultrasonik.  Semakin  tinggi  banjir  maka semakin  tinggi  pula  pelampung  seperti  yang terlihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Konstruksi Detektor Ketinggian Banjir

## 3. Pembahasan
Perancangan  sistem  prototipe  yang  dihasilkan  sesuai dengan  perancangan  pada  rangkaian  Gambar  6  telah dibangun  sehingga  menghasilkan  sistem  terintegrasi peringatan  dini  banjir  berbasis  web  dengan  informasi secara  real  time.  Pada  Gambar    9  dijelaskan  bahwa sistem  telah  terintegrasi  antara  detektor  banjir  dengan rangkaian  sistem  dan  sistem  informasi  berbasis  web. Kerja  prototipe  diawali  dengan  sensor  ultrasonik mendeteksi  ketinggian  air  didalam  pipa.  Selanjutnya data  ketinggian  diolah  oleh  mikrokontroler  Arduino Uno yang diintegrasikan dengan ethernet shield sebagai web server seperi yang terlihat pada Gambar 11. Untuk mengakses  sistem  informasi  peringatan  dini,  user mengakses alamat website dengan menggunakan nomor IP dari web server dan pada kasus ini IP yang digunakan adalah  192.168.0.4.  Informasi  yang  dihasilkan  oleh akses alamat IP menghasilkan web infrmasi banjir seperti yang terlihat pada Gambar 11.
Gambar 9. Rangkaian Prototipe Sistem Secara
Keseluruhan
Sistem  peringatan  dini  banjir  secara  real  time dibangun  menggunakan  pemrograman  HTML dan  Javascript  yang  dubtitusikan  dengan  bahasa C yang ditanamkan pada Arduino Uno.
Untuk mengetahui ketinggian air maka diperlukan persamaan konversi dari durasi sinyal pancar  dari  pin  echo  sensor  ultrasonic  menjadi tinggi  air  dalam  satuan  cm.  pada  Gambar  8 terlihat konversi durasi pancar menjadi tinggi air.
Gambar 10. Persamaan konversi durasi pancar echo menjadi tinggi air dalam satuan cm
Gambar 11. Rangkaian Sensor Ultrasonik, Arduino dan Etehernet Shield
Konten  informasi  peringatan  dini  banjir  yang dihasilkan berupa informasi ketinggian banjir yang di informasikan  secara  real-time  dan  status  bahaya. Disamping  itu  juga  pada  konten  terdapat  animasi ketinggian air yang bergerak sesuai dengan ketinggian air yang dihasilkan seperti yang terlihat pada Gambar 12  dimana  ketinggian  banjir  40  cm  dengan  status bahaya dan Gambar 13 yang terlihat ketinggian banjir 1.6 cm dengan status aman.
Gambar 12. Konten sistem peringatan dini banjir
Gambar 13. Konten sistem peringatan dalam status aman

## 4. Kesimpulan dan Saran
Berdasarkan  hasil  yang  dirancang  maka  sistem peringatan dini banjir secara real time berbasis web telah bekerja seperti yang diharapkan. Dengan menggunakan sensor  ultrasonic,  Arduino  Uno,  ethernet  shield  dan wireless  router  telah  dapat  mengirimkan  data ketinggian  air  ke  pengguna  berbasis  browser  internet. Informasi yang ditampilkan berupa data ketinggian air dan status banjir yang terdiri atas statsu kondisi aman, waspada dan bahaya. Dengan prototipe ini diharapkan dapat membantu informasi kepada masyarakat berupa informasi ketinggian banjir dan statusnya

## 5. Ucapan Terima Kasih
Penelitian  ini  didukung  oleh  Kementrian  Riset  dan Pendidikan  Tinggi  (Ristekdikti)  dalam  bentuk  dana hibah  skim  penelitian  kerjasama  perguruan  tinggi (Pekerti).  Kami  berterima  kasih  kepada  Tim  Peneliti dari Universitas Serambi Mekkah dan Universitas Syiah Kuala  yang  telah  memberikan  dukungan  penelitian dalam  bentuk  penyediaan  sarana  laboratorium  dan konsultasi teknis.

## 6. Daftar Pustaka
Asadullah, M. and Ullah, K., 2017, April. Smart home automation  system  using  Bluetooth  technology.  In Innovations in Electrical Engineering and Computational Technologies (ICIEECT), 2017 International Conference on (pp. 1-6). IEEE.
Azid,  S.,  Sharma,  B.,  Raghuwaiya,  K.,  Chand,  A., Prasad,  S.  and  Jacquier,  A.,  2015.  SMS  based  flood monitoring  and  early  warning  system.  ARPN  J.  Eng. Appl. Sci, 10, pp.6387-6391.
Do, H.N., Vo, M.T., Tran, V.S., Tan, P.V. and Trinh, C.V., 2015, October. An early flood detection system using mobile networks. In Advanced Technologies for Communications (ATC), 2015
International Conference on (pp. 599-603). IEEE.
Fernandez,  C.D.,  Mendoza,  K.J.A.,  Tiongson,  A.J.S. and Mendoza, M.B., 2016, November. Development of  microcontroller-based  landslide  early  warning system. In Region 10 Conference (TENCON), 2016 IEEE (pp. 3000-3005). IEEE.
Kuantama,  E.,  Mardjoko,  P.  and  Saraswati,  M.A., 2013,  November.  Design  and  Construction  of  Early flood  warning  system  through  SMS  based  on SIM300C  GSM  modem.  In  Instrumentation, Communications,  Information  Technology,  and Biomedical  Engineering  (ICICI-BME),  2013  3rd International Conference on (pp. 115-119). IEEE.
Mercado, R.J.M., 2016, November. Design of wireless sensor  networks  using  embedded  Programmable System-on-Chip  (PSoC)  as  applied  to  community- based  flood  early  warning  systems  (CBFEWS).  In Advances  in  Electrical,  Electronic  and  Systems Engineering (ICAEES), International Conference on (pp. 214-223). IEEE.
Nasution, T.H., Muchtar, M.A., Siregar, I., Andayani, U.,  Christian,  E.  and  Sinulingga,  E.P.,  2017,  April. Electrical appliances control prototype by using GSM module  and  Arduino.  In  Industrial  Engineering  and Applications  (ICIEA),  2017  4th  International Conference on (pp. 355-358). IEEE.
Nurasiah, N., 2014. System Information Development Plan of Tuition Payment by SDLC Waterfall Method. Jurnal Ilmiah Teknologi dan Rekayasa, 19(3).
Pham,  H.D.,  Drieberg,  M.  and  Nguyen,  C.C.,  2013, December.  Development  of  vehicle  tracking  system using  GPS  and  GSM  modem.  In  Open  Systems (ICOS),  2013  IEEE  Conference  on  (pp.  89-94). IEEE.
Poslad,  S.,  Middleton,  S.E.,  Chaves,  F.,  Tao,  R., Necmioglu, O. and Bügel, U., 2015. A semantic IoT early  warning  system  for  natural  environment  crisis management.  IEEE  Transactions  on  Emerging Topics in Computing, 3(2), pp.246-257.
Rahman,  M.M.,  Mou,  J.R., Tara,  K.  and Sarkar,  M.I., 2016, December. Real time Google map and Arduino based vehicle tracking system. In Electrical, Computer & Telecommunication Engineering (ICECTE), International Conference on (pp. 1-4). IEEE.
Satria, D., 2017. Rancang Bangun Sistem Penjadwalan Bel Sekolah Berbasis Arduino Uno dengan Antarmuka Berbasis  Web  Menggunakan  Ethernet  Web  Server. Serambi Engineering, 2(3), pp. 141-147.