ISSN Cetak         : 2087-9423
ISSN Elektronik : 2620-309X

## RANCANG BANGUN DAN UJI KINERJA WAVE BUOY SEBAGAI ALAT PENGUKUR TINGGI GELOMBANG PESISIR

## DESIGN OF WAVE BUOY FOR COASTAL WAVE HIGH MONITORING
Erik Munandar 1* , Indra Jaya 2 , dan Agus S Atmadipoera 2
1 Program Studi Teknologi Kelautan, ITK-FPIK-IPB, Bogor
2 Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK-IPB, Bogor *E-mail: indrajaya@ipb.ac.id

## ABSTRACT
Ocean  wave has  complex and  random  characteristics  that  makes,  which  may cause the  wave  height and period are difficult to measure and to predict. In this paper we describe the development of wave buoy instrument was made using the acceleration sensor to monitor of buoy's position in 3 axes (xyz). The  measurement  results  shown  metasentrum  value  is  2.5  which  means  that  the  buoy  is  stable.  In addition,  the  difference  in  speed  during  the  test  successfully  illustrated  by  means  of  the  presence  of two  different  frequencies  with  error  is  0.01-0.07  m  for  a  periode  of  2.91  s  and  4.95  s.  Field measurement in the Palabuhan Ratu bay was succesfully obtaining some type of generated waves. The field trial that was done for 24 hours showed 4 significant period, clasisifield into 1 second and 3.37 second  (wind  wave),  1.20  hour  (anomaly  wave),  and  12  hour  (tidal  wave).  In  conclusion,  the  wave buoy developed was successfully tested and performed well at sea trial, where the wave buoy capable of recording various wave spectrum.
Keywords : wave, technology, wave buoy , wind wave, tide

## ABSTRAK
Gelombang  di  laut  memiliki  pergerakan  yang  acak  dan  komplek,  sehingga  tinggi  dan  periode gelombang  sulit  untuk  diukur  dan  dirumuskan  secara  akurat.  Wahana  terapung  seperti wave  buoy dengan sensor percepatan telah banyak digunakan untuk mengukur gelombang permukaan. Penelitian ini  bertujuan  merancang  dan  membuat wave  buoy sederhana  sebagai  pengukur  tinggi  gelombang  di perairan  pantai  serta  menguji  coba  kinerja  alat  yang  dihasilkan  pada  skala  laboratorium  dan  skala lapang,  sehingga  alat  yang  dihasilkan  mampu  bekerja  dengan  baik. Hasil  perhitungan  terhadap dimensi atau ukuran buoy diperoleh nilai metasentrum sebesar 2,5 dimana hal ini menunjukkan bahwa wahana  pelampung  stabil.  Selain  itu,  perbedaan  kecepatan  pada  uji  coba  di  laboratorium  berhasil diperoleh  gelombang  yang  memiliki  dua  frekuensi  yang  berbeda,  dengan  galat  pengukuran  yang diperoleh  sebesar  0,01-0,07  m  dengan  periode  yang  terukur  sebesar.  Kinerja  alat  yang  dilakukan  di Teluk Palabuhan Ratu diperoleh beberapa tipe gelombang yang dihasilkan. Pengujian selama 24 jam diperoleh  4  periode  yang  signifikan  yang  terbagi  ke  dalam  tiga  kelompok  gelombang  yakni periode 1 detik, 3,37 detik kelompok gelombang angin, 1,20 jam kelompok gelombang variasi angin  dan  12  jam  kelompok  gelombang  pasang  surut.  Alat  yang  dihasilkan  dapat  berfungsi dengan  baik  mampu  menyimpan  data,  memiliki  nilai  akurasi  yang  tinggi  dapat  merekam gelombang dengan periode kecil hingga periode besar.
Kata kunci : gelombang, teknologi, wave buoy , gelombang angin, gelombang pasut

## I. PENDAHULUAN
Gelombang  laut  merupakan  per- gerakan  air  naik  dan  turun  tegak  lurus  ter- hadap  permukaan  laut.  Secara  umum
penyebab  pembentukan  gelombang  per- mukaan  laut  adalah  angin  (Tirozzi et  al., 2007). Pada perairan laut terbuka gelombang dapat  diidentifikasi  menjadi  5  tipe  yaitu suara,  kapiler,  gravitasi,  internal  dan  planet
(Tirozzi et  al .,  2007).  Gelombang  yang terjadi di laut memiliki pergerakan yang acak dan  kompleks,  sehingga  tinggi  dan  periode gelombang  sulit  diukur  dan  dirumuskan secara  akurat.  Secara  sederhana,  gelombang merupakan  superposisi  dari  gelombang tunggal yang berbentuk sinusoidal. Penelitian gelombang  permukaan  laut  penting  dilaku- kan untuk membantu pengambilan keputusan pada  keselamatan  di  laut,  operasi  perairan maupun pertahanan pantai.
Teknologi  pemantauan  gelombang laut  telah  berkembang  selama  40  tahun terakhir  (Pandian et  al., 2010).  Wahana terapung  seperti wave  buoy telah  digunakan secara luas di seluruh dunia untuk mengukur gelombang  permukaan  yaitu  sebagai  re- ferensi  atau  validasi  data  ramalan  (Krogstad et  al., 1999;  Li  and  Saulter,  2012; Christensen et  al., 2013),  akan  tetapi  masih banyak instrument dalam pengukuran gelombang seperti ultrasonik altimeter (Sasaki et al., 2005; Christensen et al., 2013), Advanced  Synthetic  aperture  radar (ASAR) (Li  and  Saulter,  2012)  dan acoustic  doppler current  profiler (ADCP)  (Bouferrouk et  al., 2016).  Spektrum  gelombang  adalah  pen- dekatan  statistik  yang  paling  standar  untuk menggambarkan  kondisi  gelombang,  dan biasanya  berasal  dari  data  yang  diukur  oleh instrumentasi  modern  dan  langsung  dari model  spektral  numerik  (Holthuijsen,  2007). Menurut Krogstad et  al. (1999)  melakukan pengukuran tinggi gelombang dengan menggunakan  sensor motion  reference  unit (MRU)  yang  berpusat  pada  sistem  koordinat kartesius  tiga  dimensi  (XYZ)  sebagai pengukur  perpindahan  posisi  buoy  yang memberikan  gambaran  nilai  tinggi  gelom- bang.  Selain  sensor  MRU  terdapat  sensor yang  memiliki  prinsip  perpindahan  posisi sebagai nilai ukur yaitu sensor accelerometer dengan  sistem  perpindahan  posisi  sebagai percepatan  yang  berpatokan  terhadap  sitem koordinat  kartesius  (XYZ).  Patra  dan  Jena (2013)  mengukur  tinggi  gelombang  dengan menggunakan sensor accelerometer dan GPS ( global  positioning  system )  yang  digunakan
pada  Datawell directional  wave  rider  buoy . Penggunaan  sensor accelerometer menjadi menjadi  bagian  dalam  rancangan wave  buoy dengan upaya untuk mengetahui kemampuan kerjanya.  Berdasarkan  penelitian  terdahulu tersebut,  maka  dilakukan  penelitian  pe- rancang  bangun  alat  tinggi  gelombang dengan  sensor  percepatan  sebagai  sensor ukur yang digunakan. Penelitian ini bertujuan merancang  dan  membuat wave  buoy seder- hana  sebagai  pengukur  tinggi  gelombang  di perairan  pantai  serta  menguji  coba  kinerja alat  yang dihasilkan pada skala laboratorium dan  skala  lapang,  sehingga  alat  yang dihasilkan mampu bekerja dengan baik.

## II. METODE PENELITIAN

## 2.1. Waktu dan Lokasi Penelitian
Rancang bangun instrumen dilakukan pada bulan Januari - Juli 2015. Lokasi uji alat dilakukan  di  desa  Sakrawayang  Kecamatan Simpenan  (Gambar  1).  Penempatan  titik lokasi berdasarkan  pada  keterwakilan daerah pesisir  yang  masih  memperoleh  pengaruh gelombang  dari  laut  terbuka.  Pengolahan data  dan  perancangan  alat  dilakukan  di Workshop AIK ITK IPB.

## 2.2. Alat dan Bahan
Alat  yang  digunakan  pada  pe- rancangan wave  buoy adalah  Dekko  DCS30 dan  HELES  UX839TR,  untuk  mengukur tegangan  dan  arus  pada  rangkaian  listrik. Selain  itu,  penggunaan  alat  potong  meng- gunakan  Makita  4323M,  Krisbow  KW07- 846,  dan  Maktec  MT90  serta  Eternal  untuk membuat tubuh buoy . Bahan yang digunakan adalah  Arduino  Mega  2560  sebagai  pe- ngontrol  utama  elektronik,  sensor  accelero- meter  ADXL  345  berfungsi  sebagai  sensor pengukur  kecepatan,  Grove  RTC  DS  1307 berfungsi sebagai  penanda waktu  perekaman data,  Sheeld  Arduino  Mega  2560  berfungsi untuk  penempatan  komponen, Micro  SD Card Adapter  berfungsi  sebagai  antar  muka penyimpanan  data, micro  SD  card berfungsi sebagai  tempat  penyimpanan  data,  Mepoxe
Gambar 1. Peta lokasi penempatan buoy .
dan  157  BQTN  sebagai  komponen  pem- buatan  tubuh buoy ,  dan  beterai  5  volt  5600 mAH  berfungsi  sebagai power  supply dari alat.

## 2.3. Perancangan Buoy

## 2.3.1.  Perancangan Wahana
Desain  instrumen  terdiri  dari  pelam- pung  ( buoy )  untuk  pemberi  daya  apung sekaligus  peletakan  komponen  elektronika. Buoy ini dirancang  untuk  dapat  mengikuti gerakan  partikel  air  pada  permukaan  laut, sehingga    dapat    dideteksi    perpindahannya (perubahan  posisi  vertikal  dan horizontal). Pengukuran  yang  dilakukan  menggunakan system  penambatan  pada  satu  titik  tetap (s ingle mooring system ).
Bentuk  buoy  terlihat  pada  Gambar  2. Bahan  yang  digunakan  untuk buoy terbuat dari  campuran  resin  dan  matt  (serat  fiber). Sebagai  penutup  terbuat  dari  PVC  dan penahan  buoy  terbuat  dari  bahan stainless
steel 304 dengan diameter stainless steel 10 mm.  Muhsinin  dan  Kurniawan  (2012) menyatakan  bahwa stainless steel 304 masih mampu  bertahan  terhadap  korosi  di  daerah laut.
9 30 27 Gambar 2. Desain rancangan wave buoy (centimeter). Ao Bo
Gambar 3. Ilustrasi kestabilan benda yang terapung.
Gaya  berat  benda  (F G )  merupakan nilai  dari  massa  benda  ( 𝛾 𝑏 )  yang  dikali dengan  nilai  diameter  benda  terapung  (B) dan  kedalaman  dari  benda  yang  tercelup  (H. Gaya  berat  benda  ini  berkaitan  dengan  nilai gaya  tarik  bumi.  Sementara  itu,  selain  gaya berat  pada  buoy  juga  terjadi  gaya  buoyancy atau  gaya  apung  (F B )  yang  dipengaruhi  oleh diameter  benda  yang  terapung  (B)  dan  masa jenis  dari  benda  tersebut  ( 𝑝 ),  dimana  nilai dari  massa  jenis  tergantung  dari  massa  jenis air  ( 𝛾 𝑎𝑖𝑟 )  dengan  kedalaman  benda  yang tercelup  (H). Buoy yang  dirancang  memiliki nilai  gaya  apung  (F B )  lebih  besar  daripada gaya  berat  (F B )  untuk  memenuhi  syarat sebagai wahana terapung.
Kestabilan  benda  terapung  yaitu  se- buah benda tidak terpengaruh oleh gangguan kecil  (gaya)  yang  mencobanya  tidak  seim- bang  (Gambar  3).  Suatu  benda  terapung dalam keseimbangan stabil apabila titik pusat berat benda (Bo) berada di bawah titik pusat apung  benda  (Ao)  dan  jika  sebaliknya  maka benda  dalam  keseimbangan  tidak  stabil. Apabila titik pusat berat benda (Bo) berimpit dengan  titik  pusat  apung  benda  (Ao)  maka benda dikatakan dalam keseimbangan sembarang ( indifferent ).

## 2.3.2.  Pembuatan Instrumen
Pembuatan instrumen dilakukan melalui dua tahap, yaitu pembuatan perangkat  keras  dan  pembuatan  perangkat tegar.  Komponen  elektronik  yang  digunakan
pada  instrumen  sensor  meliputi  Arduino Mega  2560,  Sheeld  Arduino  Mega  2560,  10 DOF MEMS IMU, Micro SD Card Adapter, Tiny  RTC  (Real  Time  Clock)  I2C  Modules dan  beterai  5  volt  5600  mAH.  Informasi waktu diperoleh dari Real Time Clock (RTC) DS1307  melalui  antar  muka  I2C.  Tinggi gelombang yang diukur merupakan hasil dari turunan  percepatan  yang  diukur  oleh  sensor 10  dof (degree  of  freedom) .  Penyimpanan data  dilakukan  dalam micro  SD  card berkapasitas  2  GB  dengan  menggunakan antarmuka serial  peripheral  interface (SPI). Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa  C  Arduino.  Alur  pemrograman  data seperti yang terlihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Skematik sistem program pada wave buoy.

## 2.4. Tinggi Gelombang
Pergerakan gelombang secara vertikal akan membentuk pola sinusoidal. Pergerakan ini dapat menentukan tinggi gelombang yang terjadi sebagai amplitudo gelombang sinusoidal. Asumsi yang dikembangkan yaitu dengan  wahana  sebagai  partikel  yang  me- ngapung  diperairan  dan  tertambat  maka pengaruh  pergerakan  gelombang  akan  mem- berikan perubahan posisi dari setiap keadaan gelombang seperti pada Gambar 5.
Gambar 5. Gerakan partikel di perairan.
Sensor accelerometer berfungsi untuk merespon  pergerakan  wahana  berdasarkan percepatannya terhadap titik awal. Titik awal adalah  kondisi  diam  dari  wahana  (A), sehingga ketika terjadi perpindahan dari titik (A)  menuju  titik  (B)  dihitung  sebagai percepatan (a) seperti pada Gambar 6. Sensor ini  bekerja  pada  tiga  sumbu  axis  (XYZ) dengan  nilai  percepatan  yang  diukur  dalam satuan  G  (gravitasi).  Uji  putar  yang  dilaku- kan  untuk  melihat  perubahan  pergerakan wahana  dari  posisi  awal  terhadap  waktu (Dunbar et al., 2015) dan perlakuan.
Gambar 6. Skema perpindahan posisi dari titik A ke B.
Data    perekaman wave    buoy yang digunakan  untuk  perhitungan  tinggi gelom-
bang    adalah    data    percepatan    pada    arah vertikal.  Data  percepatan  dalam satuan  (g) merupakan    satuan    percepatan    yang    me- nunjukkan  adanya  pengaruh gravitasi  bumi yang  bekerja  pada  setiap  benda.  Nilai  yang didapatkan  kemudian  dikalikan  dengan  per- cepatan  gravitasi  standar  yang  didefinisikan sebesar  9,81m/s 2 .  Percepatan  benda  (a)  ini kemudian  dikonversi  menjadi  jarak  (s)  yang menunjukkan tinggi gelombang dalam satuan meter.  Percepatan  merupakan  perubahan kecepatan  (v)  terhadap  waktu  (t)  sedangkan kecepatan merupakan perpindahan posisi tiap satuan waktu, sehingga  melalui Persamaan 1 dan 2 dapat diketahui jarak atau perpindahan posisi buoy terhadap titik sebelumnya: Δv = a x t .................................................... (1)
Δs = v x t .................................................... (2)

## 2.5. Data Analisis
Data  pengukuran  tinggi  gelombang dinyatakan  dalam  fungsi  waktu  atau  pada domain  waktu  (Group  2000)  dan  secara umum  dianggap  memiliki  karakter  periodik (Mathews and Fink 2004). Lama pengukuran (T) sedangkan fungsi untuk sample perekaman data (x(t)) dimana t adalah waktu. Pengukuran  secara  lapang  secara  sederhana akan  ditentukan  nilai  rataan  (m)  sebagai faktor pengurang nilai  rataan. Sementara itu, nilai  hasil  perekaman  dilakukan  pencarian nilai simpangan baku ( 𝜎 ) dan akar kuadratnya yaitu varian ( 𝜎 2 ). Secara sistematis seperti :
𝑚 = 1 𝑇 ∫ 𝑥(𝑡)𝑑𝑡 𝑇 0 ........................................ (3)
𝜎 2 = 1 𝑇 ∫ (𝑥 ( 𝑡 ) − 𝑚) 2 𝑑𝑡 𝑇 0 ............................ (4)
Power  spektral  merupakan  karak- teristik utama dari signal (data) pada domain frekuensi.  Mathews  and  Fink  (2004)  me- nyatakan Perubahan domain waktu (periodik) menjadi frekuensi dilakukan dengan melaku- kan fourier series  yaitu dengan mengasumsi- kan bahwa (f(x)) fungsi secara periodik maka
nilai  fungsi  (S(x))  secara fourier  series adalah :
𝑆(𝑥) = 𝑎0 2 + ∑ 𝑎 𝑗 cos(𝑗𝑥) + 𝑏 𝑗 𝑠𝑖𝑛 𝑁 𝑗=1 (𝑗𝑥) ............ (5)
Jika  kita  memasukan  kedalam  persamaan dari  signal yang  kita  peroleh  maka persamaan  5  maka  nilai  dari  fourier  series menjadi :
𝑓(𝑡) ≈ 𝑚 + ∑ 𝑎 𝑖 cos(𝜔 𝑖 𝑡) + 𝑏 𝑖 𝑠𝑖𝑛 𝑁 𝑖=1 (𝜔 𝑖 𝑡) ......... (6)
Asumsi yang diambil dari persamaan 5 dan 6 adalah m sama dengan nilai rataan signal dan (𝜔 𝑖 𝑡 = 𝑗𝑥 = 𝑖 .2𝜋/𝑇) serta  nilai  (a i =a j )  dan (b i =b j )  merupakan  koefisien  fourier  (Group 2000).  Nilai  power  spektral  yang  akan diperoleh :
𝑠 𝑖 ̂ = (𝑎 𝑖 2 + 𝑏 𝑖 2 )/(2∆𝜔) ..................................... (7)
Keterangan: ∆𝜔 merupakan sampling interval  pada  domain  frekuensi.  Nilai  power spekral  yang  diperoleh  adalah 𝑠 ̂( 𝜔 𝑖 ) = (𝜔 𝑖 , 𝑠 𝑖 ̂ ) .

## III.  HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Wave Buoy
Wahana buoy yang  dihasilkan  ber- bentuk setengah bola dengan bagian penutup berbentuk  kerucut  terpenggal.  Wahana  yang dibuat  mampu  mengikuti  pola  gelombang yang diharapkan. Hal ini dikarenakan bentuk permukaan  yang  menyentuh  permukaan  air dan  permukaan  masih  dapat  meminimalisir pengaruh  dari  luar.  Parameter  penting  dari sebuah  wahana mooring  buoy adalah kestabilan,  keseimbangan,  dan  kemampuan kembali  ke  kondisi  seimbang  (Jordán  and Beltrán-Aguedo,  2004).  Hasil  kajian  yang diperoleh  dalam  melihat  parameter  tersebut untuk  wahana  buoy  yang  berhasil  dibuat dapat  dilihat  pada  Tabel  1.  Wahana buoy ditempatkan  pada  sebuah  tempat  terukur ditentukan luasan permukaan tercelup dengan  volume  air  yang  telah  ditetapkan makan  volume  air  yang  keluar  sebanding
dengan  gaya  apung  yang  diberikan  sesuai dengan hukum archimedes.
Gaya apung (F B ) lebih besar dibandingkan  dengan  gaya  berat  benda  (F g ) dengan  demikian  maka  wahana  ini  mampu mengapung  diatas  permukaan  air  sehingga memenuhi  syarat  sebagai  wahana  pelam- pung.  Nilai  metasentrum  (m)  sebesar  2,5 maka  wahana  ini  dapat  dikatakan  stabil karena nilai m>0.
Tabel 1. Hasil uji wahana.
Instrumen  sensor  berfungsi  untuk mengukur  percepatan  dari  perubahan  posisi yang  terjadi  pada  wahana buoy .  Selanjutnya data  ini  disimpan  pada  mikro  SD.  Rentang perekaman  data  yang  mampu  di  simpan maksimum  adalah  0,125  detik  atau  resolusi sebesar  8  Hz.  Suatu  mikrokontroler  bekerja berdasarkan  perangkat  tegar  yang  telah  di unggah  dan  disimpan  dalam  memori flash . Perangkat    tegar    dirancang    untuk  meng- ambil  data  dari  sensor accelerometer dan penanda  waktu  kemudian  disimpan  pada media penyimpanan.

## 3.2. Uji Laboratorium

## 3.2.1.  Kinerja Alat
Kinerja  alat  dilihat  dari  sejauh  mana alat  merepresentasikan  perubahan  fisik  yang ada,  dalam  hal  ini  posisi/jarak  dari  titik tengah  roda  ke  tepi  roda  posisi  dari  alat
Parameter Hasil Satuan F B (Gaya Apung) 24 Kg/m 3 F g (Gaya Berat) 0,06 Kg/m 3 A (Luas Permukaan tercelup) 0,00006 m 2 𝜌 (Massa Jenis Benda) 561 kg/m 3 B (Diameter buoy) 0,3 m H (Kedalam benda tercelup) 0,08 m 𝛾 𝑎𝑖𝑟 (Massa jenis air) 1000 kg/m 3 𝛾 𝑏 (Massa jenis buoy) 2,5 Kg M (Metasentrum) 2,5
berada  (r).  Pengujian  dilakukan  mengguna- kan  sistem  roda  (Gambar  7).  Pada  alat  ini respon  pengukuran  alat  dapat  dilihat  pada Gambar  8.  Dari  respon  yang  digambarkan dapat  dilihat  bahwa  alat  mendekati  nilai amplitude  pada  saat  pengujian  yaitu  dengan rata-rata  amplitude  yang  diukur  adalah  0,95 m.
Hasil  uji  menunjukkan  bahwa  instru- ment  mencatat  pada  setiap  pengukuran. Selain  itu,  secara  langsung  dapat  dilihat perbedaan  kerapatan  pola  gelombang  yang diukur berdasarkan perlakuan beda kecepatan pada  setiap  pengukuran  yang  dilakukan. Perbedaan  ini  dapat  direspon  langsung  oleh sensor  alat  dalam  bentuk  kerapatan  dari setiap  gelombang  yang  dihasilkan  seperti pada Gambar 8. Dengan adanya respon yang jelas  dari  alat  terhadap  perlakuan  secara langsung  dengan  demikian  sensor  mampu bekerja dengan baik pada saat pengukuran.
Gambar  9  menunjukkan  nilai  fourier transform  yang  yang  menunjukkan  dua  nilai periode  yang  berbeda  yaitu  2,91  detik  dan 4,96  detik.  Nilai  ini  mendekati  dengan periode yang diberikan pada saat pengukuran
yakni sebesar 3 detik dan 5 detik.
Besaran  nilai  amplitudo  sebanding dengan  nilai  spektral  yang  dihasilkan  oleh alat.  Nilai  amplitudo  yang  ditunjukan  oleh Gambar  9  terlihat  bahwa  amplitude  dari kedua periode yang dihasilkan memiliki nilai yang  besar,  Walaupun  periode  2,91  detik memiliki  nilai  amplitude  yang  lebih  besar dibandingkan  amplitude  pada  periode  4,96 detik.
Gambar 7. Sketsa uji coba laboratorium.
Gambar 8. Respon sensor terhadap perubahan posisi buoy.
Gambar 9. FFT gelombang uji lab.

## 3.2.2.  Akurasi Data
Nilai  yang  yang  direkam  oleh  alat dianalisis  untuk  melihat  sejauh  mana penyimpangan dari pengukuran yang dilaku- kan.  Dikarenakan  ada  dua  perlakuan  yang dilakukan pada saat uji coba maka diperoleh nilai galat yang berbeda seperti yang terlihat pada  Tabel  2.  Galat  yang  terjadi  pada kecepatan  yang  rendah  yaitu  frekuensi  yang lebih kecil memiliki varian yang lebih kecil. Gambar  10a  menunjukkan  bahwa  nilai simpangan  terkecil  ditunjukan  pada  puncak maupun  lembah  dari  gelombang  yaitu sebesar 0,01 m. Hal ini menunjukkan bahwa nilai  yang  diukur  pada  saat  titik  puncak maupun  titik  lembah  hampir  selalu  sama. Akan  tetapi,  berbeda  dengan  nilai  pada bagian  slope  (miring)  galat  yang  diperoleh berbeda  sebesar  0,07  m  dibandingkan  pada titik  puncak  maupun  lembah.  Selain  nilai galat yang terukur, pada Periode 2,91 detik.
Berbeda dengan kondisi kedua dimana  kecepatan  yang  diberikan  lebih lambat,  galat  hasil  pengukuran  dapat  dilihat pada  Gambar  10b.  Nilai  galat  yang  terjadi pada  kondisi  ini  hampir  sama  seperti  pada Gambar  10a  untuk  pengukuran  pada  titik puncak  ataupun  lembah  dari  gelombang yaitu dengan nilai berkisar 0,01-0,07 m.
Tabel 2. Perbandingan elevasi terhadap nilai galat.
Periode 2,91 detik Periode 4,96 detik Elevasi (m) Galat (m) Elevasi (m) Galat (m) 0,34 0,04 0,13 0,06 0,76 0,02 0,43 0,06 0,96 0,01 0,68 0,06 0,90 0,02 0,86 0,04 0,59 0,04 0,96 0,02 0,13 0,03 0,97 0,01 -0,37 0,05 0,88 0,03 -0,78 0,04 0,70 0,06 -0,98 0,01 0,45 0,07 -0,89 0,03 0,16 0,07 -0,56 0,05 -0,15 0,06 -0,09 0,06 -0,43 0,06 -0,67 0,04 -0,86 0,03 -0,96 0,01 -0,97 0,01 -0,88 0,03 -0,70 0,05 -0,46 0,06 -0,17 0,07
, Puncak Slope
2,91 detik 4,96 detik
Gambar 10. a. Galat pada periode 2,91 detik; b. Galat pada periode 4,96 detik.
Nilai  sebaran  yang  berbeda  pada setiap  pengukuran  alat  terjadi  pada  daerah slope dari grafik. Nilai galat yang lebih besar menunjukkan  rentang  pengukuran  alat  yang lebih  besar  jika  kita  melakukan  pengukuran dengan frekuensi  yang lebih  rendah. Dengan galat  dari  alat  yang  diperoleh  sangat  kecil maka  bias  dikatakan  bahwa  nilai  yang  akan diukur oleh alat adalah baik. Jika dilihat dari gelombang  laut  yang  akan  diukur  oleh  alat memiliki  ketelitian  dari  mulai  centimeter hingga meter.

## 3.3.      Uji Lapang
Hasil uji lapang yang diperoleh dapat dilihat  pada  Gambar  11,  dengan  lama perekaman  data  yang  dilakukan  selama  24 jam.  Pengujian  tinggi  gelombang  di  lautan memiliki banyak faktor pembangkit, sehingga  dalam  perekaman  diperoleh  be- berapa  gelombang  yang  berbeda  tergantung pembangkitnya  yang  menjadi  satu  nilai
pengukuran. Berdasarkan grafik dapat dilihat bahwa  fluktuasi  tinggi  gelombang  yang diperoleh  mencapai  >  2  m.  Hal  ini  terjadi dikarenakan  gelombang  yang  terukur  me- rupakan  gabungan  dari  beberapa  gelombang dengan  periode  yang  berbeda,  sehingga terjadi  peningkatan  nilai  amplitudonya. Akumulasi  amplitudo  yang  beragam  meng- akibatkan  nilai  fluktuasi  yang  diperoleh menjadi bervariasi.
Perbedaan  dari  gelombang  yang bekerja  pada  perekaman  dilakukan  melalui fourier transform untuk melihat sejauh mana frekuensi  yang  mampu  terekam  oleh  alat seperti pada Gambar 12.
Berdasarkan Gambar 12, nilai periode gelombang  yang  terekam  oleh  alat  dengan selang  kepercayaan  95%  diperoleh  empat periode  gelombang  yang  signifikan.  Pe- ngamatan  yang  dilakukan  yaitu  untuk memperoleh semua data yang berhasil diukur oleh  alat.  Penggunakan  sampling  data
Puncak Slope (a) (b)
sebesar  8  hz,  sehingga  data  yang  diperoleh lebih dari 1/8 detik dianggap telah hilang dari noise. Periode kurang dari 15 detik termasuk ke  dalam  gelombang  angin,  sehingga  pada periode  1  dan  3,37  detik  masih  termasuk kedalam gelombang angin. Akan tetapi, pada
periode  1,2  jam  diperoleh  nilai  yang signifikan  disebabkan  variasi  dari  perbedaan angin  atau  adanya  gangguan  cuaca;  sedang- kan  pada  periode  12  jam  menunjukkan periode gelombang pasang surut.
Gambar 11. Hasil pengukuran tinggi gelombang di Teluk Palabuhan Ratu.
Gambar 12. FFT gelombang pengukuran alat. 1.2 jam 12 Jam 3.37 detik Wind shear Gravity S we ll Tide Wind Varian C apil lar y W ave
Gambar 13. CWT modulus gelombang.
Berdasarkan  waktu  kemunculan  dari gelombang,  terdapat  dua  kemunculan  yang terlihat  jelas  pada  Gambar  13  yakni  pada periode  1,2  jam  dan  periode  12  jam.  Waktu kemunculan  gelombang  tersebut dapat terlihat  bahwa  pada  periode  1,2  jam  terjadi pada  waktu  sore  hari  dengan  skala  yang kecil.  Kejadian  ini  muncul  disebabkan  oleh terjadinya  variasi  perubahan  angin  atau terjadi  perubahan  cuaca.  Kejadian  yang hanya  muncul  beberapa  saat  ini  dapat mengindikasikan  terjadinya  anomali  pada saat pengukuran, akan tetapi alat yang dibuat mampu  menunjukkan  terjadinya  anomali tersebut. Periode pasang surut yang memiliki rentang  sekitar  12-24  jam  pada  grafik wavelet hasil pengukuran alat dapat ditunjukkan  dengan  jelas,  yakni  adanya warna  skala  yang  jelas  yang  menunjukkan terjadi  gelombang  dengan  periode  yang panjang.
Dekomposisi  dari  gelombang  yang berhasil  terdeteksi  oleh  alat  dapat  dilihat pada  gambar  14.  Dekomposisi  gelombang hanya  dilakukan  pada  titik-titik  puncak  dari grafit  FFT  yang  dihasilkan.  Gelombang
angin dengan periode 1  detik dan 3,37 detik memiliki  grafik  yang  hampir  mirip  dengan data  gelombang  asli,  namun  memiliki  nilai elevasi  yang  berbeda  dimana  periode  yang lebih  kecil  memiliki  elevasi  yang  lebih besar.  Pada  gelombang  pasang  surut  yang berhasil terukur memiliki periode  yang jelas dengan bentuk gelombang yang lebih teratur.
Perbandingan  nilai  pasang  surut dengan prediksi pasang surut yang dikeluarkan  oleh  BIG  dapat  dilihat  pada Gambar  15.  Tinggi  pasang  surut  yang berhasil  diukur  memiliki  sedikit  perbedaan hasil,  dimana  tinggi  pasang  surut  hasil perhitungan  oleh  alat  sebesar  0,98  m sedangkan  hasil  prediksi  oleh  Badan Informasi  Geospasial  (BIG)  sebesar  1,15  m, sehingga terdapat selisih perhitungan sebesar 0,17  m  dengan  nilai  koefisien  korelasi  0,85. Namun  demkian,  pola  yang  dihasilkan  oleh alat dengan prediksi BIG memiliki kesamaan yakni  tipe  pasang  surut  yang  dihasilkan adalah  tipe  pasang  surut  dominan  ganda, sehingga  penggunaan  data  hasil  pengukuran alat  dapat  dibandingkan  dengan  model.
1 detik 3,37 detik 1,2 jam 12 jam 5 Agustus 2015 6 Agustus 2015
Gambar 14. Varian gelombang berdasarkan periode.
Gambar 15. Perbandingan hasil pasang surut antara wave buoy dengan prediksi BIG.
WW : Wind Wave WV : Wind Varian

## IV.  KESIMPULAN
Racang bangun buoy pengukur tinggi gelombang  yang  dibuat  telah  diuji  kinerja dan menunjukkan hasil yang baik. Selain itu, rancangan wahana memiliki nilai yang stabil. Sistem  elektronik  yang  didesain  memiliki perangkat  untuk  menyimpan  data  hasil perekaman  selama  waktu  yang  ditentukan. Data  yang  diperoleh  memiliki  nilai  galat yang  kecil,  sehingga  secara  fungsional  alat ini  mampu  bekerja.  Pengujian  alat  yang dilakukan mampu merekam data berdasarkan gelombang pembangkitnya. Gelombang angin  atau  gelombang  yang  dibangkitkan oleh  angin  dapat  terekam  dengan  periode gelombang  yang  kecil.  Sementara  itu,  untuk pasang  surut  yang  memiliki  periode  gelom- bang  yang  panjang,  alat  mampu  menunjuk- kan gambaran pasang surut dengan baik.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terimakasih kepada  Muhammad  Iqbal,  M.Si  yang  telah membantu  dalam  pemrograman  dan  pe- ngolahan  data.  Penelitian  ini  sebagian  di- danai  melalui skim Riset  Institusi  IPB 2014- 2016.  Penulis  juga  mengucapkan  terima kasih  kepada  para  reviewer  yang  telah banyak  memberikan  komentar  dan  masukan untuk meningkatkan mutu artikel ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Badan  Informasi  Geospasial  (BIG).  2015. prediksi elevasi pasang surut
palabuhan  ratu.  http://tides.big.go.id/ pasut/graph.html. [Diunduh 23
Oktober 2016].
Bouferrouk,  A.,  J.B.  Saulnier,  G.H.  Smith, and  L.  Johanning.  2016.  Field measurements of surface waves using a 5-beam ADCP. Ocean Engineering, 112:173-184.
Christensen, K.H., J. Röhrs, B. Ward, I. Fer, G.  Broström,  Ø.  Saetra,  and    Ø. Breivik.
2013. Surface wave
measurements  using  a  ship-mounted ultrasonic  altimeter. Methods  in Oceanography, 6:1-15.
Dunbar,  A.J.,  B.A.  Craven,  and  E.G. Paterson.  2015.  Development  and validation  of  a  tightly  coupled CFD/6-DOF  solver  for  simulating floating offshore wind turbine platforms. Ocean Engineering.
110:98-105.
Group,  W.  2000.  A  matlab  toolbox  for analysis  of  random  waves  and  loads. Lund  University,  Lund  Institute  of Technology,  Centre  for  Mathematic Sciences,  Mathematical  Statistics. 22p.
Holthuijsen,  L.H.  2007.  Waves  in  oceanic and coastal waters. Cambridge University Press. US. 200p.
Jordán,  M.A.  and  R.  Beltrán-Aguedo.  2004.
Nonlinear  identification  of  mooring lines in dynamic operation of floating structures. J.  of  Ocean  Engineering, 31(3):455-482.
Krogstad,  H.E.,  S.F.  Barstow,  S.E.  Aasen, and  I.  Rodriguez.  1999.  Some  recent developments in wave buoy measure- ment  technology. Coastal  engineer.,
37(3):309-329.
Li, J.G. and A. Saulter. 2012. Assessment of the  updated  Envisat  ASAR  ocean surface  wave  spectra  with  buoy  and altimeter  data. Remote  Sensing  of Environment, 126:72-83.
Mathews,  J.H.  and  K.D.  Fink.  2004. Numerical  methods  using  MATLAB. 4 th ed.  Prentice  hall  Upper  Saddle River. New Jersey. 299p.
Muhsinin,  M.N.  dan  B.A.  Kurniawan.  2012.
Pengaruh polutan terhadap karakteristik dan laju korosi pada baja AISI  1045  dan  stainless  steel  304  di lingkungan  Muara  Sungai. J.  Teknik Pomits., 1(1):1-5.
Pandian,  P.K.,  O.  Emmanuel,  J.  Ruscoe,  J. Side,  R.  Harris,  S.  Kerr,  and  C. Bullen.  2010.  An  overview  of  recent technologies  on  wave  and  current
measurement  in  coastal  and  marine applications. J. of  Oceanography  and Marine Science, 11(1):1-10.
Patra,  S.K.  and  B.K.  Jena.  2013.  Inter- comparison  of  wave  measurment  by accelerometer and GPS wave buoy in shallow  water  off  Cuddalore,  east coast  of  India. J.  of  Geo-Marine
Sciences , 43(1):45-49.
Sasaki,  W.,  S.  Iwasaki,  T.  Matsuura,  S.
Iizuka, and I. Watabe. 2005. Changes in  wave climate off Hiratsuka, Japan, as affected by storm activity over the
western North Pacific. J. of
Geophysical  Research  Oceans, 110 (C9):1978–2012.
Tirozzi, B., S. Puca, S. Pittalis, A. Bruschi, S. Morucci,  E.  Ferraro,  and  S.  Corsini. 2007.  Neural  networks  and  sea  time series:  reconstruction  and  extreme- event  analysis.  Springer  Science  &
Business Media. Boaton. 6p.
Diterima : 18 Juli 2016 Direview : 23 Agustus 2016 Disetujui : 23 Maret 2018