## PENGEMBANGAN WAHANA UKUR KECEPATAN ARUS ALIRAN SUNGAI
1 Martinus, 2 Ahmad Suudi, 3 Rahmat Dendi Putra, 4 Meizano Ardi Muhammad
1, 2, 3 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Lampung
4 Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknik, Universitas Lampung
1 martinus@eng.unila.ac.id
DOI: http://dx.doi.org/10.35261/barometer.v4i2.3817

## I. P ENDAHULUAN
Indonesia  merupakan  negara  yang  berbentuk  kepulauan dengan area maritim yang sangat luas. Luasnya perairan tersebut terbagi atas laut, danau dan sungai. Berdasarkan  peraturan yang termaktub  dalam  Peraturan  Menteri  Pekerjaan  Umum  dan Perumahan  Rakyat  Nomor  4/PRT/M/2015  tentang  kriteria  dan penetapan  wilayah  sungai.    Indonesia  terdiri  atas  128  wilayah sungai [1]. Sungai merupakan aliran air yang dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik. Salah satu indikator yang digunakan untuk  mengetahui  potensi  tersebut  maka  digunakanlah  sebuah flowmeter .
Flowmeter merupakan  alat  ukur  yang  digunakan  untuk mengukur laju aliran dari suatu fluida. Water flow sensor terdiri dari tubuh katup plastik, rotor air, dan sensor hall-effect . Ketika air mengalir  melalui  sensor,  maka  rotor  akan  berputar.  Kecepatan rotor  berubah  sesuai  kecepatan  aliran  air.  Output  sensor  berupa sinyal  pulsa  dari  putaran  rotor.  Sinyal  pulsa  menghasilkan frekuensi  output  yang  berbanding  lurus  dengan  total  laju  aliran yang melewati sensor. Pengukuran laju aliran dengan perputaran rotor  memberikan  akurasi  yang  tinggi,  pengulangan  yang  baik dan struktur yang sederhana. Sehingga flowmeter dapat berguna untuk mengukur arus kecepatan sungai [2].
Penggunaan flowmeter konvensional memiliki keterbatasan penggunaan pada cakupan area yang luas dan dalam. Pada survei batimetri  [3],  salah  satu  cara  untuk  mengatasi  minimumnya mobilitas  tersebut  maka  dikembangkanlah  wahana  apung  tanpa awak. Wahana apung dirancang untuk pergerakan cepat perairan yang  sulit  untuk  dijangkau.  Wahana  apung  ini  berukuran  mini dan portable ,  tapi  kokoh  dan  mampu  diandalkan.  Penggunaan software dan interface memudahkan  pembuatannya,  dengan instruksi dan praktik surveyor mampu mengumpulkan data [4].
Pengambilan  data  lapangan  yang  belum  bersifat realtime menjadi  salah  satu  tantangan  yang  mesti  diselesaikan. Penggunaan data logger dan GPS  ( Global Policy and Strategy ) memiliki  fungsi  untuk  memecahkan  masalah  tersebut.  GPS
sebagai  alat  yang  digunakan  untuk  menginformasikan  pada penggunanya  posisi  dimana  dia  berada  di  permukaan  bumi berbasis satelit dalam bentuk titik koordinat [5]. Penggunaan GPS berguna  untuk  memetakan  lokasi  survei  dari  cakupan  wilayah yang telah dijelajahi oleh wahana. Arah gerak dari wahana ukur yang  dirancang    dapat  diatur  dengan  menggunakan way  point atau dengan menggunakan cara manual dengan tanpa awak [6].
Sedangkan  data logger merupakan  alat  elektronik  yang berfungsi mencatat data dari waktu ke waktu dengan terintegrasi terhadap  sensor  dan  instrumen.  Data logger berbasis  komputer akan  mengumpulkan  data  melalui  sensor  dalam  rangka menganalisis  dan  menampilkan  hasil  pengukuran    [7]. Penghubung  antara  sensor  dan  aktuator  berupa  mikrokontroler Arduino. Mikrokontoler ini merupakan platform dari komputasi fisika  yang  memiliki  sifat open  source baik hardware maupun software -nya.
Pada  wahana  ukur  yang  dirancang  memungkinkan pengunaan sebuah central processing unit . Hal ini dimaksudkan untuk mengendalikan kecepatan motor yang digunakan maupun titik  lokasi  pada  wahana  untuk  mengoptimalkan  fungsi. Mikrokontroler Arduino yang terdapat pada wahana memungkinkan penerapan otomasi pada sistemnya [8], [9] .

## II. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium  Mekatronika Jurusan  Teknik Mesin Universitas Lampung (Unila),
Laboratorium  Hidrologi  Teknik  Sipil,  Embung  C  Rusunawa Unila,  dan  Sungai  Way  Beghak  Lampung  Barat.  Pada  tahapan awal  penelitian  ini  dimulai  dengan  studi  literatur  wahana  ukur, flowmeter , dan GPS.
Selanjutnya dilakukan pembuatan fisik, pembuatan kontrol, yang dilanjutkan dengan proses assembly. Pada pembuatan fisik meliputi  pembuatan  rangka  cetakan,  pembuatan  cetakan  bodi, pembuatan bodi, perapihan bodi dann pewarnaan bodi kapal.

## I N F O  A R T I K E L
Diterima : 19 Juli 2020 Direvisi : 03 Agustus 2020 Disetujui : 17 Agustus 2020
Kata Kunci : Flowmeter , Realtime , Sungai, Wahana ukur

## A B S T R A K
Sungai memiliki potensi sebagai pembangkit listrik dengan indikator berupa arus aliran sungai. Alat ukur flowmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengetahui arus aliran tersebut. Flowmeter konvensional  memiliki  keterbatasan  penggunaan  pada  cakupan  wilayah  yang  luas  dan  dalam. Sehingga dirancang wahana ukur baru untuk pergerakan cepat di perairan yang sulit untuk dijangkau. Sebuah GPS digunakan untuk membantu ketepatan lokasi pengukuran agar data realtime . Penelitian ini dilakukan dengan cara mengembangkan sebuah wahana ukur yang berbentuk kapal. Wahana ukur ini  memiliki  84  x  25,5  x  11  cm.  Wahana  ukur  ini  memiliki  flowmeter  dan  GPS  yang  dikontrol menggunakan  Arduino.  Wahana  ukur  memiliki  3  tahapan  pembuatan  berupa  perancangan  fisik, perancangan  kontrol,  dan assembly .  Pengujian  lapangan  dilakukan  dengan  melintasi  5  titik  acuan yang telah. Pengujian dilakukan 3 kali pengambilan data pada 3 sisi sungai. Hasilnya wahana ukur tersebut dapat  melakukan pengukuran  kecepatan arus dengan  mobilitas yang  cukup tinggi  dengan data realtime . Salah satu hasil pengukuran kecepatan arus air yang terbaca pada flowmeter sebesar 430,98 cm/s dengan tingkat error sebesar 12,6%.
Kemudian  dilakukan  pembuatan  kontrol  yang  meliputi pembuatan rangkaian flowmeter , pembuatan rangkaian GPS, dan pembuatan  rangkaian  perangkat  keras.  Setelah  itu  dilakukan proses assembly .  Setelah  wahana  ukur  telah  selesai  dibuat, dilakukan proses pengujian yang meliputi:
1. Pengujian fisik
Pengujian  fisik  ini  dilakukan  pada  saat  wahana  ukur  telah selesai  dibuat.  Tujuan  dari  pengujian  ini  ialah  melihat kesanggupan kapal untuk mengapung pada aliran air. Selain itu juga berfungsi untuk mengecek apakah ada bagian kapal yang mengalami bocor atau tidak.
2. Pengujian kontrol Pada  pengujian  kontrol  ini  dilakukan  pengecekan  terhadap seluruh rangkaian elektronika guna melihat seberapa mampu komponen-komponen  tersebut  menjalankan  fungsinya, terkhusus  untuk flow sensor  dan  GPS  telah  dipastikan berfungsi.
3. Pengujian kalibrasi Pada pengujian kalibrasi dimaksudkan untuk melihat tingkat
error pada wahana ukur.
4. Pengujian lapangan
Pengujian lapangan ini dimaksudkan untuk  mengambil data lapangan  pada  sebuah  sungai  dengan  data  yang  bersifat realtime .
Mula-mula dilakukan pembuatan fisik, setelah itu dilakukan pengujian fisik untuk melihat daya apung. Selanjutnya dilakukan pembuatan kontrol, kemudian dilakukan pengujian kontrol untuk melihat  kemampuan  sensor  merespon  program.  Pada flowmeter dilakukan  pengujian  di  laboratorium.  Lalu  dilakukan  proses assembly untuk kemudian dilakukan pengujian lapangan.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
A. Hasil perancangan dan pembuatan
Adapun  hasil  perancangan  dan  pembuatan  wahana  ukur adalah sebagai berikut.
(a) (b)
Gambar 1 (a) 3D wahana ukur, (b) wahana ukur
Pada Gambar 1 (a) adalah gambar perancangan wahana ukur  dalam  bentuk  3D.  Kemudian  pada  Gambar  1  (b)  adalah bentuk perwujudan wahana ukur dalam bentuk jadi. Adapun hasil pabrikasi yang telah diselesaikan didapatkan dimensi ukuran dari keseluruhan wahana ukur yakni memiliki panjang 84, lebar 25,5 dan tinggi 11 cm, dengan sistem penggerak berupa 2 unit motor bldc ( brushless direct current ) 750 kV serta penerus gaya berupa propeler 3 daun.
Wahana serupa sudah dikembangkan di banyak tempat (disebutkan tempatnya dan literaturenya). Salah satu yang sudah cukup sering digunakan adalah wahana berbasis Doppler (ADCP - Acoustic  Doppler  Current  Profiler )  [10],  [11].  Seperti  salah satu  wahana  yangdikembangkan  oleh  Teledyne  cukup  mahal dengan  sensor  ADCP  di  atas  wahana  yang  di- thetered ditarik dengan menggunakan tali [12].
Salah  satu  yang  cukup  berbeda  adalah  wahana  ini dikembangkan dengan biaya yang murah dan remotely operated vehicle  dengan  menggunakan  remote  control  maupun autonomous  dengan  menggunakan  ArduPilot  seperti  apada wahana terbang yang sudah dikembangkan sebelumnya [6] dan dapat diarahkan pada seksi sungai yang diinginkan.

## B. Hasil perancangan dan pembuatan
Adapun  hasil  pengujian-pengujian  pada  wahana  ukur  ini adalah sebagai berikut.

## Pengujian fisik
Pada  pengujian  ini  wahana  ukur  terlihat prototipe berupa kapal mini tersebut dapat mengapung. Daya apung pada kapal  memungkinkan  wahana  ukur  tersebut  dapat  menjalankan fungsinya dengan baik. Hal tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.

## Gambar 2 Pengujian fisik

## Pengujian Sistem
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengecek  rangkaian elektronika yang telah dibuat. Hal ini dimaksudkan untuk melihat tingkat respon dari suatu sensor terhadap aktuator. Hal ini dapat dilihat  dari  Gambar  3.  Pengujian  sistem  meliputi  respon flowmeter ,  respon  gps  dan  kemudian  melakukan geotagging pengambilan  data  oleh flowmeter .  Hal  ini  menjadi  krusial  pada wahana  ini  agar  semua  pengukuran  didapatkan  lokasi  di  mana pengukuran itu terjadi. Hasil dari data ini akan dicatat pada data logger .
Gambar 3 Pengujian sistem baik sensor flowmeter , gps dan data logger

## Kalibrasi
Pada Pengujian ini dilakukan kalibrasi terhadap flowmeter. Hal  ini  dimaksudkan  untuk  memvalidasi  alat  ukur  tersebut. Dilakukan  10  kali  pengambilan  data  dan  dilakukan  analisis terhadap nilai error alat. Pengujian ini dapat dilihat di Gambar 4. Hasil yang didapat deviasi pada perangkat flowmeter tidak terlalu jauh dan cukup baik.
28,5 29 29,5 30 30,5 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Nilai Kal ib ras i Pengambilan Data ke- Pengambilan Data ke-
Gambar 4 Data kalibrasi pada Flowmeter

## Pengujian lapangan
Pengujian  ini  dimaksudkan  untuk  mengambil  data  pada sungai  Way  Beghak.  Pengujian  ini  mengambil  data  arus  aliran sungai  beserta  dengan  titik  koordinatnya.  Data  yang  dihasilkan bersifat realtime .  Hal  ini  dapat  dilihat  pada  Gambar  5.  Pada pengambilan  data  di  lapangan  pada  sungai  Way  Beghrak didapatkan  hasil  seperti  pada  Tabel  I.  Data  ini  akan  terus
terkumpul  selama  wahana  mengambil  pengukuran.  Pengukuran dilakukan per satu detik
Gambar 5 Pengujian lapangan T ABEL I
D ATA LAPANGAN SUNGAI WAY BEGHAK
Pengambilan
Data Ke- Titik Acuan Kedalaman (cm) Lebar (cm) Realtime Measurement Value (cm/s) Koordinat ( o L, o B) 1 1 42 400 319,87 5.047253 o LS, 104.092292 o BT 2 43 338 356,99 5.047226 o LS, 104.092208 o BT 3 57 415 398,99 5.047289 o LS, 104.092605 o BT 4 70 455 437,71 5.047211 o LS, 104.092254 o BT 5 54 445 459,60 5.047174 o LS, 104.092178 o BT 2 1 42 400 289,56 5.046945 o LS, 104.091766 o BT 2 43 338 343,43 5.046895 o LS, 104.091659 o BT 3 57 415 397,31 5.046872 o LS, 104.091690 o BT 4 70 455 420,88 5.046930 o LS, 104.091796 o BT 5 54 445 437,71 5.046844 o LS, 104.091796 o BT 3 1 42 400 254,21 5.046289 o LS, 104.090835 o BT 2 43 338 328,28 5.046264 o LS, 104.090866 o BT 3 57 415 345,12 5.046271 o LS, 104.091026 o BT 4 70 455 398,99 5.046239 o LS, 104.090713 o BT 5 54 445 430,98 5.046226 o LS, 104.090660 o BT
Dari  hasil  pengukuaran  yang  didapatkan  pada  Tabel  I terlihat wahana ukur dapat menjalankan fungsinya dengan baik. flowmeter dan  GPS  yang  tersedia  telah  mampu  menjalankan fungsinya.  Pada  3  kali  pengujian  pada  3  sisi  yang  berbeda sepanjang  aliran  sungai  terlihat  adanya  sedikit  perbedaan  yang dapat  dilihat  pada  Gambar  6  yang  dinyatakan  dalam  grafik berikut.
Gambar 6 Pengujian lapangan dengan tiga kali pengulangan, biru pengulangan ke-1, magenta ke-2 dan kuning ke-3 pada enam lokasi berbeda
Pada  Gambar  6  pengujian  terlihat  perbedaan  nilai  arus  air pada 3 sisi yang berbeda pada sungai. Diketahui salah satu nilai yang terbaca pada pengambilan data tersebut sebesar 430,98 cm/s dengan  titik  koordinat  lokasi  5.046226°  LS,  104.090660°  BT. Bila  dianalisis,  pengembangan  wahana  ukur  yang  telah  dibuat telah  mampu  melakukan  pengukuran  kecepatan  arus  sungai dengan  data  yang  bersifat realtime .  Tingkat error pengukuran yang  berlaku  pada flowmeter yang  digunakan  pun  berada  di
bawah batas error maksimum yang telah di tentukan perusahaan. Sebagai platform yang  akan  dikembangkan,  wahana  ukur  yang telah dibuat sudah memenuhi tujuan awal dari pembuatannya.

## IV. KESIMPULAN
Telah dirancang dan dibuat sebuah wahana ukur berbentuk kapal mini dengan panjang 84, lebar 25,5 dengan tinggi 11 cm. Kapal  tersebut  dilengkapi  dengan flowmeter dan  GPS  yang dikendalikan  menggunakan  mikrokontroler  Arduino  UNO. Wahana  tersebut  dapat  mengukur  kecepatan  arus  air  dan  titik lokasi GPS dengan baik yang menghasilkan data realtime .

## DAFTAR RUJUKAN
[1]  M.  B.  Hadimuljono,  “Peraturan  Menteri  Pekerjaan Umum  dan  Perumahan  Rakyat  Republik  Indonesia Nomor 04/PRT/M/2015 tentang Kriteria dan Penetapan Wilayah  Sungai.”  Menteri  Pekerjaan  Umum  dan Perumahan Rakyat Republik Indonesia, 2015, [Online]. Available:
http://sda.pu.go.id/produk/mfhandler.php?file=Permen
PUPR04-
2015.pdf&table=newsmain&field=Attachment&pageT ype=list&key1=60.
[2]  United  States,  “Water  Measurement  Manual:  A  Water Resources  Technical  Publication.”  United  States Department The Interior Bureau of Reclamation, 2001, [Online]. Available: https://www.usbr.gov/tsc/techreferences/mands/wmm/.
[3]  N.  M.  R.  R.  C.  Perbani  and  D.  Suwardhi, “Pembangunan  sistem  penentuan  posisi  dan  navigasi berbasiskan  sistem  unmanned  surface  vehicle  (usv)
untuk  survei  barimetri,” Jurnal  Itenas  Rekayasa ,  vol. 18,  no.  1,  pp.  9–22,  2014,  [Online].  Available: https://ejurnal.itenas.ac.id/index.php/rekayasa/article/vi ew/476/640.
[4]  J.  Denny et  al. ,  “Advances  in  shallow-water,  high- resolution seafloor mapping: integrating an autonomous  surface  vessel  (asv)  into  nearshore geophysical  studies,” American  Geophysical  Union , pp. NS31B-1574, 2006, [Online]. Available: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2006AGUFMNS31B 1574D/abstract.
[5]  W. Habibi and A. Mazharurdin, “Pembangunan sistem pelacakan  dan  penelusuran  device  mobile  berbasis global  positioning  sistem  (gps)  pada  platform  mobile google,”  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember, Surabaya, 2011. [Online]. Available: http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate- 16279-5106100003-paperpdf.pdf.
[6]  M.  Martinus,  T.  P.  Aripta,  A.  D.  Ningarta,  and  W. Wahyu,  “Pembuatan  insect  trap  berbasis  uav (unmanned  aerial  vehicle),” Barometer ,  vol.  3,  no.  1, pp. 78–82,
2018, doi:
https://doi.org/10.35261/barometer.v3i1.1256.
[7]  M. Aqib, “How to make an arduino sd card data logger for temperature sensor data,” Maker pro . https://maker.pro/arduino/tutorial/how-to-make-an- arduino-sd-card-data-logger-for-temperature-sensor- data.
[8]  M.  Martinus  and  A.  Djausal,  “Small  format  aerial photography  dengan  auto  kite  aerial  photography berbasis  arduino,”  2018,  [Online].  Available: https://www.academia.edu/11677584/Small_Format_A erial_Photography_dengan_Auto_Kite_Aerial_Photogr aphy_berbasis_Arduino.
[9]  M. Martinus, A. Juliardi, and I. P. D. Adi, “Pembuatan sistem  kontrol  motor  dc  untuk  prototipe  kendaraan listrik raden intan 2,” Barometer , vol. 3, no. 2, pp. 122–
124,
2018,
doi: https://doi.org/10.35261/barometer.v3i2.1391.
[10] D.  P.  Turnipseed  and  V.  B.  Sauer,  “Discharge measurements  at  gaging  stations,”  U.S.  Geological Survey,  Reston,  VA,  3-A8,  2010.  [Online].  Available: https://pubs.er.usgs.gov/publication/tm3A8.
[11] R. K. Dillow, “Water Quality Monitoring System Designs,”  in Encyclopedia  of  Global  Warming  and Climate  Change ,  2455  Teller  Road,   Thousand Oaks   California   91320   United  States:  SAGE Publications, Inc., 2008.
[12] P.  M.  M.  M.  Pratama,  “Teledyne  StreamPro
ADCP  Acoustic  Doppler  Current  Profiler,” PT  Maju Mapan Mandiri Indah Pratama Surveying Instruments, Forestry,  Oceanography  and  Laboratory  Equipments ,
Agustus
2020.
http://www.majumapanmandiri.co.id/index.php?route= product/product&product_id=3868., http://www.teledynemarine.com/rdi.