## Disain Sistem Penginderaan Level Intensitas Curah Hujan berbasis Minicomputer
H. Lami 1 ,  S. I. Pella 2
Electrical Engineering Department, Faculty of Science and Engineering University of Nusa Cendana, Adi Sucipto, Kupang, 85000, Indonesia
1 h. lami@staf.undana.ac.id , 2 s.i.pella @staf.undana.ac.id

## ABSTRAK
Intensitas curah hujan mempunyai peran yang penting bagi pertanian di Indonesia, terutama pada daerah-daerah  potensial  lahan  kering.  Penelitian  ini  bertujuan  membangun  sebuah  sistem  yang dapat  memonitor  curah  hujan  dan  melaporkannya  secara  otomatis  ke  sebuah  komputer  server yang daoat diakses oleh setiap pihak yang  membutuhkan. Protoype sistem yang dibangun terdiri dari  sensor  ultrasonic  dan minicomputer Raspberry  Pi  3  mode  B+  yang  terhubung  ke  jaringan internet.  Raspberry  Pi  mengakses  sensor  ultrasonic  untuk  membaca  level  ketinggian  air  pada wadah  penampung  curah  hujan  secara  berkala,  mengolahnya  untuk  mendapatkan  data  curah hujan dan menyimpan data tersebut dalam sebuah database. Sebuah server pusat bertugas untuk mengumpulkan  data  curah  hujan  dari  setiap  titik  pengambilan  sampel.  Publik  dapat  mengakses data sensing dari tiap wilayah menggunakan teknologi website.

## Keywords: Pengindraan curah hujan, Raspberry Pi, Remote Sensing

## 1. PENDAHULUAN
Nusa  Tenggara  Timur  merupakan  daerah  potensial lahan  kering  dengan  curah  hujan  sangat  rendah. Fluktuasi  terjadinya  hujan  dapat  berdampak  negatif pada  daerah  beriklim  kering  ini  karena  dapat menyebabkan  bencana  erosi.  Walaupun  iklim  kering tidak  selalu  berdampak  negatif  bagi  wilayah  NTT karena  iklim  ini  tanah  lebih  banyak  mengandung kandungan basa dengan kapasitas tukar kation tinggi sehingga  berdampak tanah  daerah  lahan  kering lebih subur.
Dampak  curah  hujan  daerah  iklim  kering  juga menyebabkan  kenaikan  resiko  bencana  di  daerah NTT. Kenaikan suhu udara menyebabkan peningkatan  evapotranspirasi  yang  secara  langsung memberikan  dapak  pada  siklus  hidrologi.  Bebrapa bencana  yang  terjadi  di  daerah  NTT  terlihat  pada table 1[1].
Selain  tiga  kejadian  luarbiasa  tersebut,  berdasarkan data  BNPB  pada  tahun  2015  terjadi  kurang  dari  15 kejadian  bencana  hidrometerologi  di  Nusa  Tenggara Timur  dan  salah  satunya  adalah  kejadian  berulang bencana banjir sebagai dampak dari variabilitas iklim daerah kering[2].
Tabel 1. Dampak Fluktuasi Intensitas Hujan terhadap Kejadian Bencana di NTT Kasus Tahun Banjir bandang Benanain Belu Tanah Longsor Flores Banjir Malaka 2000 2006 2013 Badan meterologi, klimatologi dan geofisika(BMKG)  menempatkan  20  stasiun  lokal diseluruh  wilayah  Indonesia  untuk  mengamati intensitas  curah  hujan[ 3].  Data  anomali  curah  hujan BMKG tersaji dalam satuan bulan untuk mengetahui pola  spasial  anomali  fluktuasi  hujan  tiap  bulan. Proses pengamatan curah hujan pada BMKG melalui alat penakar curah hujan baik secara manual maupun otomatis  type  Hellman.  Gambar  1  menunjukan  dua alat penakar hujan yang digunkan oleh BMKG.
Gambar 1. Perangkat Penakar Hujan pada Balai Pengamatan Hujan BMKG[4]
Pada saat melakukan penakaran suatu acuan ditetapkan  yaitu  curah  hujan(mm)  merupakan ketinggian  air  hujan  yang  jatuh  pada  tempat  yang datar  dengan  asumsi  tidak  menguap,  tidak  meresap, dan  tidak  mengalir.  Curah  hujan  1mm  setara  1  liter air  hujan  tiap  luasan  permukaan  m2.  Hujan  yang terjadi  di  Indonesia  dikategorikan  kedalam  hujan ringan  (1  –  5  mm/jam),  hujan  sedang  (5  –  10 mm/jam),  hujan  lebat(10  –  20  mm/jam)  dan  hujan sangat  lebat(  >  20  mm/jam)[5].  Meskipun  kedua perangkat  tersebut  dapat  bekerja  dengan  baik  pada semua  kategori  hujan,  namun  masih  memiliki kelemahan.  Kelemahan  pada  type  Observatorium adalah  tidak  dapat  melakukan  perekaman  ditempat. Sementara  itu  pada  type  Hellman  walaupun  mampu melakaukan  perekaman  data  ditempat  namun  data tersebut  harus  ditransfer  dari  kertas  bias  ke  aplikasi sistim  komputer  jika  ingin  melakukan  pengolahan. Selain  itu  kertas  bias  harus  sering  dimonitor  untuk memastikan  bahwa  kertas  tersebut  masih  layak menjadi media penyaji data hasil perekaman.
Berdasarkan kekurangan pada kedua perangkat  penakar  curah  hujan  tersebut  maka  pada penelitian  ini  akan  mengembangkan  sebuah  model penginderaan  level  intensitas  curah  hujan  berbasis minicomputer  yang  dapat  melakukan  perekaman, pengumpulan, dan pengolahan data secara otomatis.

## 2. METODE PENELITIAN
Model konfigurasi sistem pada penelitian ini terdiri  atas  tiga  bagian  utama  yaitu  perangkat  keras, perangkat  lunak  terintegrasi  basis  data,  dan  media penampung.  Perangkat  keras  terdiri  atas raspberry  pi 3  mode  B+  yang  terkoneksi  sensor  ultrasonic. Perangkat keras bertugas melakukan proses penginderaan  level  curah  hujan.  Perangkat  lunak dibangun  menggunakan  berbasis  python—mysql untuk  mendukung  proses  pengumpulan  data  hasil penginderaan dan pengolahan data hasil penginderaan. Untuk bagian media penampung, pada penelitian  ini  melakuakn  percobaan  menggunakan wadah gelas ukur. Model konfigurasi sistim dapat
Gambar 2. Konfigurasi sistem untuk tiap titik penginderaan
Berdasarkan konfigurasi sistim pada gambar 2  dan  asumsi  data  hail  penginderaan  dapat  terakses oleh  public,  maka  pada  penelitian  ini  menggunakan sebuah  server  terpusat  dalam  hal  ini  menggunakan apache-server  sebagai  web  server  dan  mysql-server sebagai  database  server.  Skenario  penginderaan, pengumpulan, dan pengolahan data dapat dilihat pada gambar 3. Skenario memberikan hak akses data hasil penginderaan  kepada  public  dapat  terealisasi  dengan menempatkan  server  terpusat  yang  terkoneksi internet.

## Gambar 3. Skenario Interkoneksi Multi Client

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian  ini  memanfaatkan  sensor  ultrasonic  untuk membaca  data  jarak  ketinggian  air  pada  wadah penakar.  Sebuah  rangkaian  pembagi  tegangan ditambahkan  pada  modul  Sensor  HC-SR04  untuk mendapatkan    sinyal  output  menuju  sebuah minicomputer  raspberry  pi  dalam  dua  kondisi tegangan  3.3V  dan  0V.  Level  ketinggian  air  yang terdeteksi dikirimkan oleh sensor dan tersimpan pada sebuah  database  server.  Setelah  mendapatkan  level air  dalam  wadah  penakar  seperti  konfigurasi  sistem pada  gambar  2,  maka  langkah  selanjutnya  adalah menentukan intensitas curah hujan meurut persamaan mononobe sebagai berikut:
t R I 3 / 2 24 24 24 = .................(1) I : Intensitas curah hujan (mm/jam)
R24   : Curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm) T : Durasi curah hujan (jam)
Penggunaan  persamaan  mononobe  karena  lebih sesuai  untuk  curah hujan  daerah  iklim  kering  seperti Nusa  Tenggara  Timur[ 6][7] .  Perolehan  data  curah hujan maksimum  harian tetap
menggunakan  model  yang  diterapkan  pada  peralatan penakar hujan Hellman dengan asumsi curah hujan 1 mm  jumlahnya  setara  dengan  1  liter  air  hujan/m2. Berikut  ini  adalah  short  code  pada  proses  agregasi data curah hujan, sebagai berikut:
Gambar 4. Source Code Agregasi Curah Hujan Harian
Gambar    menjelaskan  bahwa  untuk  mendapatkan data  level  ketinggian  air  wadah    maka  sensor ultrasonic  terhubung  pada  port  18  dan  port  24.  Data agregasi level ketinggian air pada wadah penampung
menjadi  acuan  penentuan  volume  air  dalam  wadah penampung  dimana  hasilnya  akan  tersimpan  dalam sebuah  database  server.  Selanjutnya  data    agregasi curah  hujan  harian  tersebut  menjadi  inputan  pada persamaan 1. Data pada gambar 5 menginformasikan bahwa  pada  bulan  januari  2018  terjadi  hujan  ringan pada tanggal  10,  11  dan 19  sedangkan hujan  sedang terjadi  pada  tanggal  12  dan  16.  Keseluruhan  data tersebut  dapat  diakses  oleh  masing-masing  client sesuai skenario pada gambar 3.
Gambar  5.  Agregasi  data  hasil  percobaan    intensitas curah hujan

## 4. KESIMPULAN
Sistem  penginderaan  level  intensitas  curah  hujan pada penelitian ini dibangun menggunakan minicomputer  raspberry  pi  3  mode  B+.  Unit  yang bertugas  untuk  melakukan  agregasi  data  level ketinggian  air  hujan  pada  sebuah  wadah  dilakukan oleh  sebuah  sensor  ultrasonic  HC-SR04.  Analisis intensitas  curah  hujan  harian  menggunakan  metode mononobe  dengan  asumsi  curah  hujan  1  mm  setara dengan  1  liter  air/m2.  Data  hasil  pengukuran intensitas hujan harian memberikan informasi bahwa
pada  bulan  januari  terjadi  dua  kategori  hujan  dihari berbeda yaitu hujan ringan dan sedang.

## DAFTAR PUSTAKA
[ 1 ] Pujiono, E. Penilaian Tingkat Kerentanan Sumber Daya Air terhadap
Variabilitas Iklim di DAS Aesesa, Pulau Flores, Nusa Tenggara Timur. Jurnal
Ekonomi dan Sosial Penelitian
Kehutanan , 12 (3). 2015. [2] B.N.P., Bencana, Info Bencana. Edi s i Maret . 2013.
and A.R. As-syakur, R., Prasetia,
region. Indonesian and Theoretical climatology applied , 112 (3-4), di operasional harian hujan Jabo dengan Perbandingan detabek:
model  WRF. Jurnal  Meteorologi  dan Geofisika , 13 (2). 2012. Pramana,  Y.H.,  Harisuseno,  D.  and V.,Studi Dermawan, Pengendalian Kota Remu Sungai Banjir Sorong Barat. Papua Provinsi Jurnal Teknik Pengairan , 5 (2), pp.182-188.
2015. Yoo, C., Park, and C. Jun, C.,
Effect  of  rainfall  temporal  distribution on  the  conversion  factor  to  convert  the
true-interval into fixed-interval rainfall. of Hydrologic Journal Engineering , 20 (10), p.04015018. 2015.
[3] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
Osawa, T., Validation of TRMM Precipitation Radar satellite data over
pp.575-587. 2013 Badan Meteorologi dan Geofisika, Pera turan Kepala Badan Meteorologi dan Geofisika NOMOR : SK.32/ TL.202/KB/BMG-2006 tentang Tata cara tetap pelaksanaan pengamatan dan pelaporan data iklim dan agroklimat,
Jakarta .2006. Gustari, I., Hadi, T.W., Hadi, S. and Renggono, F., Akurasi prediksi curah