## SISTEM PEMANTAUAN GETARAN PADA JALUR SOFT TRACK SECARA ONLINE
Erna Kusuma Wati 1 , Hari Hadi S 2 , Ayu Maharani 3 , Fraska Anagga 4
Teknik Fisika, Universitas Nasional ernakusuma.w@gmail.com
Submitted November 12, 2020; Revised December 1, 2020; Accepted December 2, 2020

## Abstrak
Seiring dengan pengembangan infrastuktur jalan tol, perlu kita antisipasi dan melakukan pemantauan efek yang ditimbulkannya, terutama bagi penduduk yang tinggal disekitar jalur tol. Efek getaran yang ditimbulkan oleh lalu lalang  kendaraan dapat mengganggu kesehatan penduduk, jika melewati Batas Ambang Maksimal. Berdasarkan hal tersebut, dlama penelitian ini akan merancang alat ukur getaran yang  dapat  dipantau  secara  online  getaran  (percepatan)  tersebut.  Alat  ukur  getaran  telah  dirancang dengan  menggunakan  sensor  accelerometer  MMA7361,  Pengiriman  data  dilakukan  secara  online menggunakan  modul  WiFi  ESP8266  dan  menggunakan  sumber  WiFi  hotspot  portable  dari  telepon selular. Pengukuran dilakukan selama sekitar 30 menit di tepi ruas jalan tol Jakarta-Serpong tepatnya di  Km-11.  Dengan  menggunakan  4  buah  sensor  pengukuran  getaran  maka  dilakukan  variasi  jarak sensor  terhadap  ruas  jalan  tol,  jarak  masing-masing  antar  sensor  adalah  sejauh  3  meter. Hasil pengukuran  dan  pengujian  terhadap  getaran  kendaraan  yang  melintas  di  jalan  tol  sepong- Jakarta  pada  keempat  sensor  menunjukkan  nilai  percepatan  <0,45m/s².  Hasil  pengukuran terhadap getaran kendaraan yang melintas di jalan tol Jakarta-Serpong Km 11  menunjukkan nilai  percepatan  yang  dihasilkan  adalah  <0,45m/s².  berdasarkan  tingkat  resiko  terhadap paparan  getaran  bagi  kesehatan  nilai  percepatan  tersebut  berada  dalam  kategori  rendah sehingga jarak jalur tol berada pada zona aman bagi kesehatan penduduk disekitar Kata Kunci : soft track, accelerometer, MMA 7361, paparan getaran

## Abstract
Along with the development of toll road infrastructure, we need to anticipate and monitor the effects it causes, especially for residents living around toll roads. The impact of vibrations caused by passing vehicles can disturb the health of the population if it crosses the Maximum Threshold. Based on this, during this research, we will design a vibration measuring device that can be monitored online by the vibration  (acceleration).  The  vibration  meter  has  been  designed  using  the  MMA7361  accelerometer sensor. Data transmission is carried out online using the ESP8266 WiFi module and using a portable WiFi hotspot source from a cellular phone. The measurement was carried out for about 30 minutes at the edge of the Jakarta-Serpong toll road, precisely at Km-11. By using four vibration measurement sensors, the sensor distance variations are carried out on toll roads, the distance between each sensor is  as  far  as  3  meters.  The  results  of  measurement  and  testing  of  vehicle  vibrations  passing  on  the Sepong-Jakarta  toll  road  on  the  four  sensors  show  an  acceleration  value  of  <0.45m  /  s².  The measurement results of the vibration of vehicles passing on the Jakarta-Serpong Km 11 toll roadshow that the resulting acceleration value is <0.45m / s². Based on the level of risk of exposure to vibration for health, the acceleration value is in a low category so that the toll lane distance is in a safe zone for the health of the surrounding population.
Key Words : soft track, accelerometer, MMA 7361

## 1. PENDAHULUAN
Jalan  tol  merupakan  infrastruktur  yang sedang berkembang saat ini untuk memudahkan  dalam  sarana  transportasi
dalam  kota,  maupun  lintas  provinsi. Sehingg perlu kita antisipasi dan melakukan pemantauan efek yang ditimbulkannya,  terutama  bagi  penduduk
yang  tinggal  disekitar  jalur  tol  [1].  Efek getaran  yang  ditimbulkan  oleh  lalu  lalang kendaraan  dapat  mengganggu  kesehatan penduduk,  jika  melewati  Batas  Ambang Maksimal [2] .
Berdasarkan  latar  belakang  tersebut,  maka pada penelitian akan dilakukan perancangan  dan  pengukuran  mengenai besarnya  pengaruh  percepatan  getaran yang ditimbulkan oleh kendaraan bermotor disekitar  tol  [3]  dengan  menggunakan sensor  getar  accelerometer  MMA7361. Penelitian ini juga merupakan pengembangan  penelitian  yang  dilakukan dalam  pemantauan  getaran  pada  jalur kereta  api hard  track [4].    Pengukuran dilakukan  berdasarkan  pada  kendaraan yang  melintas  dengan  membawa  muatan yang  berat  dan  ringan  disertai  kecepatan yang  tinggi,  namun  tepatnya  berapa kecepatan dan berat yang sebenarnya tidak diketahui.  Rencana  pengukuran  akan dilakukan  pada  area  tepi  bahu  jalan  tol yang  terletak  sekitar  3  m  dari  as  lajur lambat.  Pengiriman  data  akan  dilakukan secara  online  menggunakan  modul  wifi ESP  8266  dan  web  server  sebagai penampil data sehingga data hasil pengukuran  dapat  dipantau  secara  jarak jauh.  Penyelidikan  tanah  tidak  dilakukan dan hanya berlaku pada daerah penampang jalan tol yang direncanakan.

## 2. METODE PENELITIAN
Pengambilan  data  dilakukan  di  Jl.  Tol Jakarta-Serpong KM.11.
Pengukuran
dilakukan  pada  jarak  paparan  terdampak dan besarnya amplitudo getaran pada tanah akibat sumber getar yang berasal dari jalan Tol.  Kendaraan  sebagai  sumber  getaran, direkam level getarannya melalui beberapa accelerometer  yang  berjarak  masing- masing 3 m seperti Gambar 1 berikut
Sumber : Dokumen pribadi
Gambar 1. Variasi Jarak pada Empat Buah Sensor saat Pengukuran
Skema perancangan sistem dalam penelitian yang ingin dibangun ditunjukkan  pada  Gambar  2.  Parameter input  yang  berupa  getaran  akan  terdeteksi oleh masing-masing sensor accelerometer.

## Sumber : Dokumen pribadi

## Gambar 2. Diagram Blok Sistem Pengukuran Getaran
Pada  Gambar  2  ditunjukkan  skema diagram  blok  sistem  pemantauan  getaran jalan tol menggunakan sensor accelerometer.  Sensor  accelerometer  yang digunakan  sebanyak  4  buah,  setiap  sensor accelerometer  MMA7361  mengirimkan data hasil pengukuran kepada mikrokontroler  Arduino  Uno  [5].  Rancang bangun  sistem  pemantau  getaran  di  jalan tol  menggunakan  sensor  accelerometer  ini terdiri  dari  beberapa  bagian  utama  yang sesuai  dengan  blok  diagram  pada  Gambar 2  Blok  diagram  sistem  terdiri  dari  sensor accelerometer  MMA7361,  Arduino  Uno, dan  PC.  Perncangan  hardware  dalam penelitian  ini  ditunjukkan  di  Gambar  3 merupakan  wiring  diagram  rangkaian keseluruhan sistem pemantau getaran.

## Sumber : Dokumen pribadi

## Gambar 3. Rangkaian Elektronik Keseluruhan sistem Pemantau Getaran
Objek  yang  akan  diukur  adalah  getaran yang  diakibatkan  dari  kendaraan  bermotor yang melintas di jalan tol. Data yang telah diterima  Arduino  kemudian  oleh  modul ESP  8266  dikirim  ke  database  MySQL melalui server yang dapat diakses menggunakan web . Hasil  pemantaun kemudian  ditampilkan real  time secara online pada web server  dan dapat  diunduh ke dalam bentuk Microsoft excel.

## Sumber : Dokumen pribadi
Gambar 4. Rangkaian Shield Controller
Arduino
Untuk perancangan software
dalam penelitian ini, secara detail akan ditampilkan dalam diagram alir berikut ini:
Sumber : Dokumen pribadi

## Gambar 5. Diagram Alir Monitoring Getaran Secara Online
Pemantauan  getaran  secara online pada sistem  ini  menggunakan web  server . Sistem  antar  muka  yang  digunakan berbasis website . Pengguna harus melakukan login sesuai  dengan  akun  yang sudah  didaftarkan.  Sistem login ini bertujuan agar data yang dikirim pengguna bersifat  rahasia  dan  hanya  pengguna  saja yang bisa melakukan akses data. Pengguna dapat  mengatur  jumlah  data  yang  akan tersimpan  didatabase.  Rancangan  tampilan antar  muka  saat  pengguna login dan sesudah login terlihat  seperti  pada  gambar 6 dan gambar 7 dibawah ini.
Sumber : Dokumen pribadi
Gambar 6.  Rancangan Tampilan Login Pada Web Server Pada saat login pengguna cukup
memasukkan username dan password yang telah  didaftarkan  untuk  mengakses  data
yang  telah  direkam  selama  pengujian. Apabila username atau password yang dimasukkan tidak sesuai dengan yang telah ditulis  diprogram  atau  belum  terdaftar maka  pengguna  tidak  dapat  mengakses web tersebut.
Sumber : Dokumen pribadi

## Gambar 7. Rancangan Tampilan Data
Pengukuran

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebelum sistem digunakan maka akan dilakukan  pengujian  terlebih  dahulu,  untuk mengetahui apakah sistem yang telah dirancang dapat bekerja dengan baik. Selanjutnya pengujian terhadap selisih pembacaan  pengukuran  antar  masingmasing sensor,  dan  kemudian  dilakukan  pengambilan data yang dilakukan selama 2 hari.
Pengujian Sensor Tahap awal pengujian sistem adalah melakukan  karakterisasi  sensor  accelerometer dengan menghubungkan sensor tersebut dengan  mikrokontroler  Arduino  Uno.  Sensor accelerometer  diuji  ketika  dalam  kondisi  diam dan pada saat ada pergerakan. Keluaran sensor dalam bentuk tegangan dengan satuan mV dan percepatan  gravitasi  g  dengan  satuan  m/. Sensor tersebut diatur dengan sensitivitas 1,5g. Keluaran  sensor  accelerometer  dalam  bentuk tegangan  saja  yang  digunakan  dalam  sistem yang  dirancang.  Setiap  kenaikan  1g  pada sensor accelerometer akan mengalami perubahan sekitar 200 mV yang sesuai dengan datasheet  sensor  yang  digunakan  yaitu  206 mV/1g  pada  sensitivitas  6g  dan  kenaikan  800 mV/g  pada  sensitivitas  1.5g.  Sebelum  sensor digunakan  untuk  pengujian  dilapangan  maka sensor  diuji  dahulu  dengan  menghubungkan sensor dengan aruino UNO kemudian dijalankan  sebuah  program  untuk  mengetahui percepatan  gravitasi  dan  tegangan  keluaran
dalam mV pada sumbu x, y, dan z pada posisi horizontal.
Pengambilan  data  pada  masing-masing  sensor dilakukan  selama  beberapa  menit  untuk mendapatkan  data  hasil  pengukuran  pada  saat alat tidak menerima informasi getaran (kondisi diam).  Dari  data  yang  diperoleh  diambil  25 sampel  data  untuk  dianalisa.  Keluaran  dari accelerometer yang diuji adalah nilai tegangan dari  sumbu  z  (mV)  dan  nilai  percepatan gravitasi  (m/s²).  Rata-rata  besarnya  nilai keluaran  dari  pengujian  ditunjukkan  pada  data Tabel 1 berikut ini.   Nilai  rata-rata  dari  sensor pada kondisi  diam ini akan digunakan  sebagai acuan besarnya   perubahan   nilai   percepatan gravitasi      dan    tegangan      keluaran      pada pegambilan  data    dijalan  tol  pada  maisng- masing sensor
Tabel 1. Rata-rata Hasil Pengujian Kondisi

## Diam pada Masing-masing Sensor

## Pengujian Kemirirngan
Sensor  Sebelum  melakukan  pengujian  di jalan tol  maka  dilakukan  pengujian  kemiringan sensor.  Pengujian  ini  untuk  mengetahui  nilai perubahan  pada  sumbu  Z  terhadap  sudut kemiringan. Berikut adalah tabel hasil pengujian kemiringan sensor.

## Tabel 2. Data Hasil Pengujian  Kemiringan Sensor
Pengambilan Data Pada Jalan Tol Data  hasil  pengukuran  getaran  pada  jalan  tol mengalami  perubahan  pada  besarnya  nilai tegangan  keluaran  pada  sumbu  z  dan
gravitasinya.  Nilai  dari  sumbu  z  dan  g  pada pengukuran ini akan dikurangi dengan rata-rata pembacaan sensor dari pengujian pada kondisi diam  sebelumnya  sehingga  dapat  diketahui selisih pembacaan antara kondisi diam dan saat pengujian  di  pinggir  tol.  Berikut  dibawah  ini adalah  data  perbandingan  dari  masing-masing sensor  antara  nilai  pada  pengujian  diam  dan pengujian di jalan tol
Tabel 3. Perbandingan Rata-rata Nilai Percepatan Gravitasi pada Kondisi Diam dengan Pengujian di Jalan Tol
Pada  Tabel  3  merupakan  rata-rata  nilai percepatan gravitasi pada pengujian kondisi  diam,  dan  data  pengambilan  di jalan  tol.  Data  tersebut  untuk  mengetahui besarnya  nilai  simpangan  atau  selisih pembacaan  sensor  pada  saat  pengujian dalam  kondisi  diam  dan  pada  saat pengujian di jalan tol. Data hasil pengujian dijalan tol yang dianalisa diatas adalah data yang berhasil dikirim ke web server selama 30  menit  (terdapat  sebanyak  362  data). Pada  Gambar  8  s/d  Gambar  11  adalah grafik perubahan percepatan gravitasi pada g  pada  saat  pengujian  di  jalan  tol.  Grafik tersebut  merupakan hubungan  antara waktu dan g pada masing-masing sensor.
Nilai  x  adalah  nilai  perubahan  percepatan getaran  yang  terjadi,  dimana  hasil  dari pengukuran  di  jalan  tol  dikurangi  nilai percepatan  masing-masing  sensor    pada pengujian  kondisi  diam.  Dapat  dianalisa dari  data  hasil  pengujian  diatas,  bahwa penunjukkan nilai dari sensor ketika dalam kondisi diam dan pada saat berada di jalan tol mengalami perubahan nilai gravitasi.

## Gambar 8. Grafik Pengujian Sensor 1
Data  yang berupa percepatan  getaran pada sensor  1  dibandingkan  dengan  pengujian dalam  kondisi  diam  sehingga  diperoleh nilai  perubahan  gravitasi  sebesar  -0,29 m/s².

## Gambar 9. Grafik Pengujian Sensor 2
Berdasarkan  data  hasil  pengujian  pada Gambar 9 diatas, bahwa penunjukkan nilai dari sensor ketika dalam kondisi  diam dan pada  saat  berada  di  jalan  tol  mengalami perubahan  nilai  gravitasi.  Nilai  g  rata-rata pada  sensor  2  pada  saat  pengujian  dijalan tol  adalah  sebesar  10,3  m/s².  Sensor  2 berapa  diposisi  kedua  setelah  sensor  1 yaitu  berada  pada  jarak  4  meter  dari  ruas jalan  tol.  Seperti  yang  terlihat  diatas,  nilai g  mengalami  perubahan  rata-rata  sebesar 0,28 m/s².

## Gambar 10. Grafik Pengujian Sensor 3
Nilai  g  rata-rata  pada  sensor  3  pada  saat pengujian  dijalan  tol  adalah  sebesar  10,3 m/s².  Sensor  3  berapa  diposisi  kedua setelah  sensor  1  yaitu  berada  pada  jarak  7 meter  dari  ruas  jalan  tol.  Seperti  yang terlihat diatas, nilai g mengalami perubahan rata-rata sebesar 0,25 m/s².

## Gambar 11. Grafik Pengujian Sensor 4
Sensor  4  accelerometer  ini  berada  diposisi keempat  setelah  sensor  3  yaitu  pada  jarak  10 meter dari ruas jalan tol d an merupakan sensor terjauh  dari  luar  ruas  jalan  tol.  Seperti  yang terlihat  diatas,  nilai  g  mengalami  perubahan rata-rata sebesar 0,12 m/s².
Berdasarkan  dari  data  pengujian  yang  telah dianalisa  diatas  maka  didapatkan  ratarata  nilai perubahan  percepatan  gravitasi  dari  masing- masing  sensor  dengan  jarak  yang  sudah ditentukan adalah sebagai berikut :

## Tabel 4. Rata-rata Perubahan Nilai Gravitasi Masing-masing Sensor
Perubahan  gravitasi  yang  terjadi  pada masing-masing sensor berdasarkan pengujian  yang  telah  dilakukan  relatif kecil.  Seperti  pada  standard  tingkatan getaran  bagi  kesehatan  yang  diijinkan Tabel 5.

## Tabel 5. Tingkat Resiko Terhadap
Paparan Getaran (ISO 2631-1)
Sumber: [2]
Berdasarkan  Tabel  2  mengenai  tingkat resiko  terhadap  paparan  getaran  bagi kesehatan, maka dapat  disimpulkan bahwa dari  hasil  pengujian  dari  masing-masing sensor dengan jarak yang berbeda semuanya masuk ke dalam kategori rendah [6]  yaitu  <  0,45  m/s².  Pengujian  sensor  1 diperoleh hasil rata-rata dari simpangannya sebesar  -0,37  m/s²,  pada  sensor  2  sebesar 0,16  m/s²,  sensor  3  sebesar  0,11  m/s²,  dan sensor 4 sebesar 0,07 m/s².

## 4. SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  maka  telah berhasil dibuat alat pengukur getaran  yang menggunakan modul WiFi ESP8266 sehingga pemantauan getaran dapat dilakukan secara online.  Hasil pengukuran terhadap  getaran  kendaraan  yang  melintas di  jalan  tol  Jakarta-Serpong  Km  11
menunjukkan nilai percepatan yang dihasilkan  adalah  <0,45m/s².  Berdasarkan tingkat  resiko  terhadap  paparan  getaran bagi  kesehatan  nilai  percepatan  tersebut berada  dalam  kategori  rendah  sehingga jarak jalur tol berada pada zona aman bagi kesehatan penduduk disekitar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Kementerian Negara Pekerjaan Umum, Mitigasi Dampak Kebisingan  Akibat  Lalu  Lintas Jalan . Departemen Pekerjaan Umum. Jakarta, 2005.
[2] K. N. L. Hidup., Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup . 1996.
[3] K. Wardika, I. G. P. Suparsa, and D. M.  Priyantha,  “Analisis  Kebisingan Lalu  Lintas  Pada  Ruas  Jalan  Arteri
(Studi  Kasus  Jalan  Prof.  Dr.  IB.
Mantra Pada KM 15 s/d KM 16),” J. Ilm.  Elektron.  Infrastruktur  Tek. Sipil , no. 15, pp. 1–8, 2010.
[4] E.  K.  Wati  and  F.  Anangga, “Rancang Bangun Sistem Pemantauan  Getaran  Kereta  Rel Listrik  Commuter  Line  Secara
Online,” J.  Teknol.  Kedirgant. ,  vol.
5, no. 1, 2016.
[5] T.  Arduino,  D.  Cuartielles,  G. Martino, T.  Igoe, D. Mellis,  and M.
Banzi,  “The  Making  of  Arduino
How five friends engineered a small circuit board that ’ s taking the DIY world  by  storm  Photo :  Massimo Banzi  The  Arduino  team  contracted with  a  company  that  can,”  pp.  2–4, 2015.
[6] E.  K.  Wati,  “Pengukuran  Dan Analisis  Kebisingan  Permukiman Tepi  Rel  Kereta  Listrik,” STRING , vol. 4, no. 3, pp. 273–279, 2020.