## RANCANG BANGUN SISTEM PENANGKAP DAN PEMBACAAN GELOMBANG SEISMIK REFRAKSI UNTUK EKSPLORASI HIDROKARBON
Faizar Farid 1 , Samsidar 2 ,  Linda Handayani 2 , Rustan 2 , Jesi Pebrilia 2 , Iful Amri 2 , Maison 3*
1 Prodi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Jambi, Mandalo Darat, 36361, Indonesia
2 Prodi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Jambi, Mandalo Darat, 36361, Indonesia
3 Prodi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Jambi, Mandalo Darat, 36361, Indonesia
E-mail: maison@unja.ac.id

## Abstrak
Pengambilan  data  bawah  permukaan  pada  eksplorasi  seismik  cenderung  memerlukan  peralatan  yang  mahal.  Pada  penelitian  ini, dikembangkan  sistem  peralatan  seismik  yang  lebih  ekonomis  yang  bisa  menangkap  dan  membaca  gelombang  seismik  refraksi.  Sistem pembacaan dan penangkap gelombang seismik refraksi menggunakan mikrokontroler dan piranti pembaca sinyal LabView yang terhubung pada  PC  Komputer.  Sinyal  lemah  dari  bawah  permukaan  yang  terbaca  di  geophone  terlebih  dahulu  dikuatkan  menggunakan  penguat sinyal. Sinyal tersebut kemudian diproses menggunakan mikrokontroller dan divisualisasikan menggunakan software LabView. Hasil dari pengukuran  seismik  dengan  menggunakan  software  LabVIEW  berupa  waktu  tiba  penjalaran  gelombang  dengan  amplitudo  tertentu. Selanjutnya dengan memasukkan waktu tempuh gelombang  ke dalam model persamaan maka parameter massa jenis dan kecepatan rambat gelombang dapat divariasikan sehingga menghasilkan bentuk gelombang hasil pemodelan mendekati bentuk gelombang hasil pengukuran, untuk itu bisa ditetapkan nilai rapat massa dan kecepatan rambat gelombang pada pengukuran. Uji  coba menggunakan 1 (satu) geophone telah berhasil dilakukan dan menunjukkan hasil pembacaan gelombang dengan nilai amplitudo dan waktu tiba.
Kata Kunci: Perekam Seismik; Bawah Permukaan;  Penguat; Mikrokontroler; LabView.

## Abstract
[Receiver and Recorder Seismic Refraction Wave System Design for Hydrocarbon Eksploration and Environmental Pollution Analysis] The subsurface data acquisition in seismic eksploration usually using expensive equipment. In this work, a low-cost seismic  equipment  system  has  been  developed  for  receive  and  record  seismic  wave.  This  system  consist  of    mikrocontroller  and  software LabView that connected to PC. The subsurface low signals is recorded by geophone and through the amplifier instrument non-inverting. Then, the digital signals is prosessed by Mikrocontroller and visualize by LabView. Output of seismic measurement using this system design are travel time and amplitude. Travel time is used to modelling density and wave velocity to generate wave model. The expected model can give us value of density and wave velocity to obtain the anomaly. It has been tested using 1 geophone and successfully showed the wave, amplitude, and travel time.
Keywords: Seismic Recorder; Subsurface; Amplifier; Mikrocontroller; LabView.

## PENDAHULUAN
Metode  Seismik  merupakan  salah  satu metode  geofisika  yang  digunakan  untuk  eksplorasi bawah  permukaan.  Prinsip  dasar  metode  seismik dalam menentukan kondisi bawah permukaan adalah dengan  menganalisis  waktu  tempuh  gelombang bawah  permukaan  yang  menuju  ke  geophone (Telford,  1976).  Dari  bentuk  kurva  waktu  tempuh terhadap  jarak,  dapat  ditafsirkan  kondisi  bantuan  di daerah penelitian (Sismanto, 1999). Salah satu jenis metode  seismik  yang  banyak  digunakan  adalah Seismik  Refraksi.  Keunggulan  metode  seismik refraksi  ini  adalah  mampu  menganalisis  kondisi
bawah  permukaan  baik  secara  horizontal  ataupun vertikal,  dapat  digunakan  untuk  memetakan stratigrafi  dan  besaran-besaran  bawah  permukaan (porositas,  permeabilitas,  dan  kompaksi),  serta memungkinkan  untuk  dapat  mendeteksi  potensi mineral, minyak, dan gas secara langsung.  Metode lain,  tidak  bisa  mendeteksi  secara  langsung, melainkan  harus  menganalisis  parameter-parameter terlebih  dahulu  (Chaubey,  2007). Keterbatasan metode  seismik  refraksi  adalah  tidak  dapat dipergunakan  pada  daerah  dengan  kondisi  geologi yang  terlalu  kompleks.  Metode  ini  telah dipergunakan  untuk  mendeteksi  perlapisan  dangkal
dan hasilnya cukup memuaskan (Hudha, S. N., dkk., 2014).  Selain  itu,  tantangan  eksplorasi  bawah permukaan  menggunakan  metode  seismik  adalah peralatan  seismik  yang  mahal  dan  memerlukan perawatan  intensif  karena  sangat  rentan  mengalami kerusakan.  Untuk  memperbaiki  peralatan  yang rusak, membutuhkan pengetahuan mapan mengenai instrumen  dan  alat  tersebut  harus  dibongkar keseluruhan dan selanjutnya belum tentu kondisinya lebih baik.
Inovasi yang akan dihadirkan dalam penelitian ini adalah dengan melakukan perbaikan pada piranti seismik  tersebut  dengan  program  virtual  yaitu dengan  menggunakan  sistem  penguat  sinyal  yang diolah  menggunakan  mikrokontroler  dan  perangkat lunak  LabView.  Belum  ada  penelitian  ataupun proses  akusisi  data  seismik  yang  mengintegrasikan LabView  dengan  piranti  penangkap  sinyal gelombang  seismik. Software Labview  ini  bisa digunakan  untuk  menganalisis  sinyal  masukan  yang ditangkap  oleh  perangkat  keras  (sensor)  dalam proses  akusisi  data  dan  kemudian  mengubah  data analog  menjadi  data  digital  (Munir,2015).  Sinyal digital  inilah  yang  kemudian  dianalisis  datanya  dan dapat  digunakan  sebagai  upaya  interpretasi  kondisi bawah  permukaan.  LabVIEW  adalah  suatu  bahasa pemrograman  berbasis  grafis  yang  menggunakan ikon  sebagai  ganti  bentuk  teks  untuk  menciptakan
aplikasi.  Tampilan  pada  LabVIEW  menirukan instrumentasi Virtual (Putra, 2016). Pengguna dapat merancang  instrument  virtual  kustom  dengan meciptakan  antarmuka  pengguna  grafis  pada  layar computer,  yang  mana  dapat:  (a)  mengoperasiskan program instrumentasi, (b)mengendalikan software, (c)  menganalisa  data,  (d)  menampilkan  hasil (Hidayat, 2015).
Setelah dilakukan  studi literatur dan berbekal pengetahuan  dari  penelitian  sebelumnya  mengenai perancangan  alat  geofisika,  perancangan  peralatan seismik  alternatif  yang  lebih  ekonomis  sangat mungkin  dilakukan.  Tujuan  dari  penelitian  ini adalah:  (a)  Untuk  menguatkan  sinyal  seismik  dari bawah  permukaan  agar  terbaca  di  mikrokontroler dan  LabView;  (b)  Untuk  merancang  sistem penerima  dan  pembaca  gelombang  seismik  dari bawah permukaan dengan menggunakan mikrokontroler dan LabView

## METODE Perancangan Perangkat Sistem
Rangkaian  utama  penyusun  perangkat sistem yang terintegrasi dengan LabView terdiri atas rangkaian Buffer Inverting , Pengkondisi Sinyal (Signal Conditioning) , Multiplexer , Mikrokontroler, GUI Lab- View seperti pada Gambar 1.
Gambar 1. Skema Kerja Sistem Rangkaian yang Terintegrasi dengan LabView
Ketika ada getaran, geofon akan menghasilkan sinyal analog. Tegangan keluaran dari geofon masih sangat kecil sehingga perlu dikuatkan dan ditambah. Proses penguatan  dan  penambahan  ini  terjadi  pada rangkaian  pengkondisi  sinyal  (signal  conditioning). Selanjutnya, agar sinyal analog yang bernilai negatif, maka  pada  rangkaian  penguat  perlu  ditambahkan rangkaian buffer inverting yang terhubung pada pin negatif supply.
Pada  tahap  berikutnya,  sinyal  geofon  yang telah  diproses  pada  rangkaian  pengkondisi  sinyal
akanditeruskan  menuju  pin  analog  arduino.  Karena keterbatasan  pin  analog  pada  arduino  yang  hanya berjumlah  6  buah  sedangkan  jumlah  geofon berjumlah  24  buah,  maka  perlu  pasang  multiplexer sebagai  pemilih kanal sinyal sehingga keluaran sinyal anag dari geofon dapat masuk secara bergantian. Selanjutnya,  sinyal  analag  yang  masuk  ke pin  analog  arduino  akan  diproses  dan  diteruskan menuju  monitor  untuk  ditampilkan  dalam  GUI (graphic  user  interface)  yang  dikembankan  dengan menggunakan
software LABview.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Sistem  kerja  rangkaian  dapat  dilihat  dari hasil  rangkaian  alat  seperti  pada  gambar  2,  dimana Sinyal geophone akan dihubungkan dengan rangkaian
non-inverting  op  amp dan  diteruskan  ke summing op amp,  dilanjutkan  pada  proses  multipexer,  terakhir akan masuk ke rangkaian adc 10 bit arduino.
Gambar 2. Rangkaian Alat Perangkat Lunak Sensor
Sinyal geophone dikuatkan sebesar 100 kali dan  kemudian  setelah  dikuatkan  outputnya, ditambahkan  tegangan  2  volt.  Pada  penelitian  ini, sensor  yang  dibutuhkan  adalah  24  buah,  namun arduino  yang  digunakan  hanya  memiliki  6  Port. Untuk  mengatasi  keterbatasan  ini,  dibuatlah  sistem multipelxer sebagai  pemilih channel /saluran  data.
Jumlah multipelxer ada  tiga  karena  masing-masing multiplexer mempunyai saluran input delapan buah, sehingga dengan 3 multiplexer akan menghasilkan 24 keluaran  sinyal,  sesuai  dengan  yang  dibutuhkan. Dengan pin output yang berjumlah 2 untuk masing- masing multiplexer ,  maka  6  pin  analog  dari  arduino akan  dapat  digunakan  semuanya.  Setelah  proses
teknis  tersebut  selasai,  langkah  selanjutnya  adalah memproses data/membuat program di arduino dan kemudian diteruskan di Lab View untuk menampilkan data  gelombang.  Namun,  alat  ini  belum  semuanya dihubungkan  dengan  program  di Lab  View ,  karena program lab view sedang dalam tahap pemrograman. Selanjutnya,  sinyal  analog  yang  masuk  ke pin  analog  arduino  akan  diproses  dan  diteruskan menuju  monitor  untuk  ditampilkan  dalam  GUI ( graphic  user  interface )  yang  dikembankan  dengan menggunakan software LABview,  Adapun  hasil pembacaan  gelombang  dengan  menggunakan LabVew  dapat  dilihat  seperti  pada  Gambar  3 berikut.
Gambar 3. Hasil Pembacaan Sinyal Geophon dengan Menggunakan Software LabView
Berdasarkan  Gambar  3,  tampilan  monitor Labview  dalam  bentuk  GUI  masih  menampilkan sinyal  kosong  karena  belum  diberi  sinyal  masukan. Selanjutnya,  saat  diberi  sinyal  masukan  acak  pada geophone 1-23, tampilan monitor bisa menunjukkan
sinyal  keluaran  secara  konstan.  Masing-masing geophone  dapat  memberikan  informasi  yang  saling melengkapi,  sehingga  data  luaran  ini  dpaat memberikan  informasi  bawah  permukaan  secara terintegratif dan menyeluruh.

## ANALISA DATA
Hasil  dari  pengukuran  seismik  dengan menggunakan  perangkat  lunak  LabView  berupa waktu tiba penjalaran gelombang dengan amplitudo tertentu.  Pengolahan  data  dapat  dilakukan  dengan cara membuat suatu model menggunakan perangkat lunak  Matlab,  dengan  menerapkan  prinsip  Snellius terhadap jenis gelombang maka waktu tempuh dapat dirumuskan,  setelah  rumusan  waktu  tempuh didapatkan  maka  proses  substitusi  hasil  waktu tempuh  yang  didapat  dari  hasil  pengukuran  dapat dilakukan.  Selanjutnya  dengan  memasukkan  waktu tempuh gelombang ke dalam model persamaan maka parameter  massa  jenis  dan  kecepatan  rambat gelombang dapat divariasikan sehingga menghasilkan bentuk  gelombang  hasil  pemodelan  mendekati dengan  bentuk  gelombang  hasil  pengukuran,  untuk itu  bisa  ditetapkan  nilai  rapat  massa  dan  kecepatan rambat  gelombang  pada  pengukuran.  Jadi  dengan mengetahui  nilai  rapat  massa  dan  kecepatan  rambat gelombang maka jenis anomali dapat diketahui.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Rancangan alat sesmik berbasis LabView sudah berhasil dirancang dan diuji pada skala laboratorium dengan hasil keluaran output  berupa waktu tiba dan amplitudo.  Untuk  selanjutnya  perlu  dilakukan kalibrasi  lebih  lanjut  agar  efesiensi  dan  efektifitas pengukuran dapat dilakukan.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Terima  kasih  kepada  Fakultas  Sains  dan Teknologi  Universitas  Jambi  yang  memberikan dukungan  dana  sehingga  penelitian  ini  dapat dilaksanakan dengan baik.

## DAFTAR PUSTAKA
Chaubey, A.K. 2007. Seismic Reflection and Refraction Methods . National Institute of Oceanography. Dona Paula. India. Hidayat,  T..  2015. Penggunaan  LabVIEW  untuk Simulasi  Sistem  Kontrol  Keamanan  Rumah . Jurnal  Sains  dan  Teknologi,  Vol.  7,  No.  1, hal 1-5
Hudha, S. N., dkk.. 2014. Penentuan Struktur Bawah Permukaan dengan Menggunakan Metode Seismik Refraksi  Di  Lapangan  Panas  Bumi  Diwak  dan Derekan, Kecamatan Bergas, Kabupaten
Semarang . Youngster Physics Journal, Vol. 3,
No. 3, hal 263-268
Munir.  2015. Introduction  to  LabView .  Michigan University. USA.
Sismanto.  1999. Eksplorasi  Dengan  Menggunakan Seismik Refraksi . UGM, Yogyakarta Telford,  W.  M.,  L.  P.  Geldart.  dan  R.  E.  Sheriff. Applied  Geophysics .  Edisi  2.  Cambridge University.
Putra, R. A., dan Sutanto, A. T..2016. Perancangan dan  Pembuatan  Magnetometer  digital  dengan sensor magnet HMC5883L berbasis web . PPI KIM ke-42, hal. 405-422.
.