Elektron Jurnal Ilmiah Volume 13  Nomor  2 Desember  2021

## Alat Pengukur Ketinggian Air Pada Landasan Pacu Pesawat dengan Metode Image Processing
Ivan Finiel Hotmartua Bagariang 1* , Hendrick 2 , Ifni Joi 3 123 Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang, Jl. Limau Manih Padang, 25164, Indonesia *Corresponding Author : finielb2@gmail.com
Abstrak— Kecelakaan di transportasi udara disebabkan oleh beberapa factor, salah satunya disebabkan oleh hujan lebat atau curah hujan yang terlalu tinggi. Tingginya curah hujan mengakibatkan  landasan pacu menjadi licin dan basah.  Jika  tetap  dilakukan  pendaratan  seperti  kondisi  yang  disebutkan  sebelumnya,  maka  ini  akan  mengakibat hydroplaning pada pesawat. Hydroplaning merupakan peristiwa tergelincirnya pesawat diakibatkan oleh genangan air dilandasan  pacu.  Tinggi  genangan  air  maksimal  yang  diizinkan  untuk  tetap  melakukan  pendaratan  adalah  3  mm. Untuk  mencegah  terjadinya  hydroplaning,  saat  ini  dilakukan  pengukuran  secara  konvensional  dengan  mengukur langsung ketinggian air saat hujan oleh petugas bandara. Petugas bandara memiliki resiko besar untuk tersambar petir saat melakukan pengukuran ini. Hal ini disebabkan belum ada suatu alat ukur secara realtime untuk memantau tinggi air di landasan pacu. Berdasarkan masalah yang ditemui diatas, maka penulis mengajukan alat yang berfungsi untuk mengukur ketinggian air secara presisi. Untuk  mendapatkan pengukuran yang presisi, maka ketinggian air di ukur menggunakan 2 jenis sensor yaitu sensor optik dan kamera. Sensor optik dirancang khusus mekaniknya sesuai dengan kebutuhan yang terdiri dari satuan milimeter. Penggunaan kamera difungsikan untuk membaca pelampung internal yang akan berubah jaraknya terhadap  kamera saat terdapat air didalam  mekanik  alat. Alat didukung oleh  miniPC raspberry  Pi  3  sebagai  kendali  utama  alat.  Selain  itu  alat  dilengkapi  dengan  komunikasi  wireless  sehingga  dapat dimonitoring  dimana  saja  selama  terkoneksi  ke  jaringan  internet.  Untuk  memonitor  dan  mengendalikan  alat  dapat dilakukan dengan menggunakan software VNC Viewer. Hasil pengukuran menggunakan sensor optical liquid water level  didapatkan  kesalahan  relatif  0%  disetiap  pengukuran,  yaitu  saat  1  mm,  2  mm  dan  3  mm.  Untuk  pengukuran menggunakan  metode  image  processing  memiliki  rata-rata  kesalahan  relatif  2,3%  saat  ketinggian  1  mm,  6,9%  saat ketinggian 2 mm, 3.3% saat ketinggian 3 mm, 0,9% saat ketinggian 4 mm dan 0,24% saat ketinggian 5 mm
Kata kunci: Raspberry Pi 3 B+, Image processing, Optical Liquid Sensor, VNC.
Abstract— An aircraft accident are caused by several factors, one of which is weather. Heavy rainfall causes the runway to become slippery and wet. This will cause hydroplaning events on the plane. Hydroplaning is the event of a plane slipping due to puddles of water. The maximum height of puddles on the runway is 3 mm. To prevent accidents due to hydroplaning, a measuring instrument is needed that can monitor the water level in millimeters and has a long size range and is calibrated on the runway. This water level gauge is made using a Raspberry Pi 3 B+ microcontroller. The stages in making this tool include  hardware  design  and  software  design.  Measurements  were  made  through  the  image  processing  method  with  a Raspberry  Pi  camera  and an  optical liquid  water  sensor. The  results  of  the measurements  are displayed  on  the monitor screen with the VNC Viewer software. The measurement results using an optical liquid water level sensor are accurate with a relative error of 0% in each measurement, namely at 1 mm, 2 mm and 3 mm. Measurements using the image processing method have an average relative error of 2.3% at a height of 1 mm, 6.9% at a height of 2 mm, 3.3% at a height of 3 mm, 0.9% at a height of 4 mm and 0.24%. when the height is 5 mm.
Keywords: Raspberry Pi 3 B+, Image processing, Optical Liquid Sensor, VNC .
© 2022 Elektron Jurnal Ilmiah

## I. PENDAHULUAN
Dalam dunia penerbangan, banyak terjadi peristiwa kecelakaan  pesawat  dimana  beberapa  penyebabnya adalah  faktor  cuaca,  kegagalan  sistem  komponen, kerusakan  mesin,  sabotase  dan  human  error.  Dalam kondisi  cuaca  dengan  curah  hujan  yang  tinggi  dapat berakibat  pada  landasan  pacu  ( runway )  yang  menjadi licin dan basah. Hal ini berpotensi tinggi menjadi salah satu penyebab terjadinya kecelakaan pesawat pada saat mendarat.  Landasan  pacu  pesawat  yang  tergenang  air pada  saat  hari  hujan  menyebabkan  peristiwa hydroplaning. Hydroplaning merupakan  kondisi dimana  saat  pesawat  melakukan  pendaratan  maupun
lepas  landas,  roda  pesawat  terbang  mengambang  di permukaan air yang mengakibatkan sistem pengereman pesawat  mengalami  masalah  dan  tidak  berfungsi dengan  baik  [1].  Dalam  kasus  ini  mengakibatkan pesawat  tergelincir  dan  menjadi  tidak  terkendali sehingga keluar dari landasan pacu.
Data  Komite  Nasional  Keselamatan  Transportasi (KNKT) tahun 2016 menyatakan penyebab kecelakaan pesawat  terbanyak  adalah hydroplaning dengan persentase  40,09%  dari  212  kecelakaan  [2].  Dari banyaknya kasus akibat hydroplaning, maka dibutuhkan  sebuah  alat  ukur  yang  mampu  memberi infomasi  secara  langsung  kepada  petugas  bandara

## Elektron Jurnal Ilmiah Volume 13  Nomor 2 Desember  2021 | 74-78
Ivan Finiel Hotmartua Bagariang dkk : Alat Pengukur Ketinggian Air Pada Landasan Pacu Pesawat dengan Metode Image Processing
mengenai  kondisi  ketinggian  genangan  air  pada landasan pacu.
Sesuai  aturan  dari  Direktorat  Bandara,  Ditjen Perhubungan  Udara  NO.  KP  212  tahun  2017,  syarat dan  ketentuan  runway  bisa  melayani  pendaratan  dan penerbangan pesawat adalah genangan air dipermukaan landasan  maksimum  3  mm  [3][4].  Saat  ini  untuk melakukan memonitoring ketinggian air pada landasan pacu,  para  petugas  bandara  masih  menggunakan  cara konvensional dalam mengukur ketinggian genangan air dengan  alat  ukur  mistar.  Petugas  bandara  yang berwenang  akan  terjun  langsung  untuk  memonitoring ketinggian  air  pada  landasan  pacu  pada  saat  kondisi turun  hujan. Tentu cara pengukuran ini kurang akurat dan  efektif,  serta  tidak  aman  untuk  petugas  bandara karena sangat beresiko terkena sambaran petir.
Berdasarkan beberapa masalah yang ditemui diatas, maka penulis mengajukan untuk membuat sebuah alat yang  mampu  untuk  mengukur  ketinggian  air  di landasan  pacu.  Alat  ukur  yang  diciptakan  memiliki beberapa kelebihan seperti; bersifat portable, memiliki tingkat  keakurasian  yang  tinggi,  dan  mudah  untuk digunakan.  Alat  pengukur  ketinggian  air  merupakan perangkat  yang  lebih  portabel,  memiliki  akurasi  yang tinggi  serta  lebih  mudah  untuk  digunakan.  Untuk memudahkan pengukuran dilapangan saat terjadi hujan lebat,  alat  dipasangkan  disisi  kiri  atau  kanan  mobil operasional bandara, bagian footstep. Dengan menggunakan  sensor  pengukur  ketinggian  air  yang dipasangkan pada mobil petugas bandara, maka secara langsung  dapat  mengukur  ketinggian  air  dari  dalam mobil.  Selain  itu,  alat  ini  akan  terkoneksi  ke  jaringan internet  yang  ada  disekitarnya,  sehingga  dapat dimonitoring  dari  mana  saja  untuk  melakukan pengukuran.  Dengan  penggunaan  dual  metode  yang digunakan, pengukuran ketinggian air dapat dibandingkan untuk memastikan tidak terjadi kesalahan pengukuran ketinggian air.

## II. METODE
A. Perancangan Mekanik
Tahap perancangan mekanik terdiri dari dua bagian yaitu perancangan box sensor dan box kontrol alat. Box pada alat dicetak  menggunakan 3D printer. Gambar 1 merupakan box sensor secara keseluruhan yang sudah dipasangkan dengan modul sensor optical liquid water level, Raspberry  pi  dan  kamera  Raspberry  pi  [5][6]. Box  sensor  juga  berfungsi  sebagai  tempat  peletakan objek berwarna merah untuk mendeteksi ketinggian air

## Gambar 1. Box Sensor
Berdasarkan  Gambar  1(a),  objek  berwarna  merah merupakan  pelampung  yang  memiliki  prinsip  kerja yaitu  saat  sensor  masuk  kedalam  air,  maka  air  akan mengangkat  pelampung  keatas  sehingga    ketinggian dari pelampung akan dibaca oleh kamera raspberry pi. Objek  berwarna  merah  memiliki  ukuran  diameter  2,5 cm.  Gambar  1(b)  merupakan  kontrol  box  pada  alat pengukuran  ketinggian air. Fungsi dari box ini adalah untuk  menaikkan  dan  menurunkan  alat  pengukur ketinggian air. Box kontrol alat dipasang pada footstep kendaraan  petugas  bandara  yang  dapat  dilihat  pada gambar 2.
Gambar 2. Pemasangan Alat pada footstep

## B. Pendeteksian Objek Berwarna Merah
Pendeteksian  objek  berwarna  merah  secara  real- time  menggunakan  Bahasa  pemograman  python. Library yang  digunakan  untuk  pemrosesan  gambar menggunakan  OpenCV  dan  Numpy  [7][8].  Parameter yang  dibutuhkan  untuk  mendeteksi  objek  berwarna merah  didapatkan  dari  konversi  nilai  warna  RGB  ke HSV. Gambar 3 merupakan nilai threshold dari warna HSV  yang  digunakan  untuk  mendeteksi  objek  hanya berwarna merah saja.
(a) (b)

## Elektron Jurnal Ilmiah Volume 13  Nomor 2 Desember  2021 | 74-78
Ivan Finiel Hotmartua Bagariang dkk : Alat Pengukur Ketinggian Air Pada Landasan Pacu Pesawat dengan Metode Image Processing
Nilai  threshold  dari  HSV  terdiri  dari  Hue, Saturation  dan  Value.  Nilai  HSV  berfungsi  untuk mendapatkan  nilai  biner  dari  warna  objek.  Untuk mendapatkan  nilai  HSV  yang  baik,  diperlukan pencahayaan pada objek secara konstan yang berfungsi agar  nilai  HSV  tidak  berubah  saat  intesitas  cahaya berubah. Semakin kontras perbedaan warna pada objek dengan  background  maka  akan  menghasilkan  nilai HSV yang baik.
C. Kalibrasi Pada  proses  kalibrasi  dilakukan  pengambilan  data untuk nilai area kontur. Pengambilan data area kontur dilakukan pada ketinggian air 1 mm sampai dengan 5 mm.  Untuk  mendapatkan  nilai  dari  ketinggian  air digunakan metode perhitungan polinomial regresi [11] dengan persamaan rumus sebagai berikut :
𝑦 = 𝑎 + 𝑏𝑥 + 𝑐𝑥 2

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil  Pengukuran  Ketinggian  Air  Dengan  Metode Image Processing Dan Optical Liquid Water Level
Saat Program dari deteksi area kontur dijalankan, maka area  kontur  pada  objek  akan  dilingkari  dengan  warna hijau yang diperlihatkan pada gambar 4 :

## Gambar 4. Area Kontur
Tabel  1  merupakan  nilai  rata-rata  dari  data  area kontur.  Pada  masing-masing  ketinggian  air  dilakukan 10 kali percobaan pada setiap ketinggian air. Dari data tersebut  didapatkan  hasil  besaran  pixel  dari  masing- masing area kontur. Dari keseluruhan data area kontur maka diperoleh rumus sebagai berikut :
Tabel 1 Rata-rata Area Kontur
Nilai Kontur Ketinggian 0 mm Nilai Kontur Ketinggian 1 mm Nilai Kontur Ketinggian 2 mm Nilai Kontur Ketinggian 3 mm Nilai Kontur Ketinggian 4 mm Nilai Kontur Ketinggian 5 mm 29765.9 30707.8 32039.3 33332.4 34722.1 35858.9
Dari  keseluruhan  data  area  kontur  maka  diperoleh rumus sebagai berikut
y = -1E-08x2 + 0,0015x - 34,904
Pengujian
selanjutnya dilakukan dengan menggunakan  metode  polynomial  regression  [12]. Pengujian  ini  juga  dilakukan  untuk  mendapatkan keakuratan  pengukuran  ketinggian  air  [13].  Untuk membandingkan hasil pengukuran ketinggian air, maka dilakukan pengukuran secara manual dengan alat ukur mistar. Tabel 2 menunjukkan hasil pengukuran dengan alat ukur mistar, optical liquid water level dan metode image  processing.  Dari  tabel  2  dapat  dicari  nilai kesalahan  relatif  dari  pengukuran  dengan  rumus sebagai berikut :

## 𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓
= 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 𝑀𝑒𝑡𝑜𝑑𝑒 𝐼𝑚𝑎𝑔𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑠𝑖𝑛𝑔 − 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 𝑀𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 𝑀𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑥 100% 𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓 = 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 𝑀𝑒𝑡𝑜𝑑𝑒 𝐼𝑚𝑎𝑔𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑠𝑖𝑛𝑔 − 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 𝑀𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 𝑀𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑥 100%
Tabel 2. Kesalahan relative Ketinggian air Kesalahan Relatif Pengukuran Ketinggian Air sensor optical liquid water level (%) Kesalahan Relatif Pengukuran Ketinggian Air Metode Image Processing (%) 1 mm 0 2,3 2 mm 0 6,9 3 mm 0 3,367 4 mm - 0,9 5 mm - 0,24

## Gambar 5. Grafik 1 Kesalahan Relatif pengukuran
Berdasarkan  Gambar  5  dari  hasil  pengukuran menggunakan sensor optical liquid water level dengan kesalahan relatif 0% disetiap pengukuran, yaitu saat 1 mm, 2  mm dan 3  mm.  Pengukuran pada ketinggian 4 mm dan 5 mm tidak mendapatkan hasil karena sensor yang  di  pakai  hanya  3  buah  sensor  saja.  Hasil pengukuran  menggunakan  metode  image  processing memiliki  rata-rata  kesalahan  relatif  2,3%  saat ketinggian  1  mm,  6,9%  saat  ketinggian  2  mm,  3.3% saat ketinggian 3 mm, 0,9% saat ketinggian 4 mm dan 0,24% saat ketinggian 5 mm.
B. Tampilan  Pengukuran  Air  Pada  Android  dan Laptop dengan Software VNC
Tampilan  hasil  dan  kontrol  dari  pengukuran ketinggian air akan ditampilkan pada layar laptop atau android  melalui  software  VNC  dengan  sistem mirroring  layar  deskop  pada  raspberry  pi.  Langkah pertama  yang  dilakukan  adalah  menghidupkan  alat yang nantinya akan secara otomatis terkoneksi dengan hotspot dari laptop maupun android. Lalu akan tampil alamat  IP  Address  dari  Raspberry  Pi  seperti  pada gambar 6.

## Gambar 6. Alamat IP Address
Selanjutnya  IP  Address  tersebut  akan  digunakan untuk  konektifitas  antara  Raspberry  Pi  dengan  client yang  ditampilkan  pada  gambar  7.  lalu  akan  muncul tampilan untuk username dan password yang dapat disi sesuai dengan gambar 8.
Gambar 8. Username dan Password
Untuk menjalankan program pengukuran ketinggian air langkah yang harus dilakukan adalah klik shortcut Measurement, setelah itu akan muncul jendela pengukuran ketinggian air seperti gambar 9.

## Gambar 9. Tampilan Pengukuran Air
Untuk  menjalankan  kontrol  motor  langkah  yang dapat  dilakukan  adalah  klik  pada  shortcut  Motor, setelah itu akan muncul jendela pengendali seperti pada gambar 10 yang terdiri dari 4 buah tombol yaitu Quit, Turun, Naik dan Stop.

## Gambar 11. Tampilan Kontrol Pada Motor
Berikut  merupakan  hasil  tampilan  pengukuran ketinggian air melalui perang android yang ditampilkan pada gambar 12.
Gambar 12.1 Tampilan Pengukuran Air Melalui Android
Ivan Finiel Hotmartua Bagariang dkk : Alat Pengukur Ketinggian Air Pada Landasan Pacu Pesawat dengan Metode Image Processing
Gambar 13 merupakan salah satu sampel dari hasil pengukuran  ketinggian  air  dengan  menggunakan  dua metode pengukuran yaitu image processing dan optical liquid water level.
Gambar 13. sampel dari hasil pengukuran ketinggian air dengan menggunakan dua metode pengukuran yaitu image processing dan optical liquid water level.

## IV. KESIMPULAN
Setelah  melakukan  beberapa  pengujian  dan analisa  pada  alat  secara  langsung,  dapat  diambil kesimpulan yaitu pengukuran maksimal ketinggian air menggunakan sensor optical liquid water level adalah 3 mm  sedangkan  pengukuran  maksimal  menggunakan kamera  raspberry  dengan  metode  image  processing adalah  5  mm.  Hasil  pengukuran  menggunakan  sensor optical  liquid  water  level  akurat  dengan  kesalahan relatif 0% disetiap pengukuran, yaitu saat 1 mm, 2 mm dan  3  mm.  Hasil  pengukuran  menggunakan  metode image  processing  memiliki  rata-rata  kesalahan  relatif pada ketinggian 1 mm – 5 mm yaitu 2,3%, 6,9%, 3.3%, 0,9%, dan 0,24%

## REFERENSI
[1] M.  H.  Effendy  and  P.  Elfa,  “SISTEM  MONITOR DETEKSI  KETINGGIAN  GENANGAN  AIR  PADA LANDASAN  PACU  (  RUNWAY  )  PESAWAT TERBANG,” pp. 547–554, 2019.
[2] E.  Poerwanto  and  U.  Mauidzoh,  “Analisis  Kecelakaan
Penerbangan Di Indonesia Untuk Peningkatan Keselamatan Penerbangan,” Angkasa J. Ilm. Bid. Teknol. , vol. 8, no. 2, p. 9, 2017, doi: 10.28989/angkasa.v8i2.115.
[3] D.  Jenderal  and  P.  Udara,  “Mengingat  Undang-undang Nomor  1  Tahun  2009  tentang  Penerbangan  (  Lembaran Negara Republik Indonesia Pembangunan dan Pelestarian Lingkungan  Hidup  Bandar  Udara  (  Lembaran  Negara
Republik  Indonesia  Keputusafile:///D:/Tugas/Semester
8/Tugas Akhir/Laporan Tuga,” 2017.
[4] 2017 Kementrian Perhubungan, “Kementerian Perhubungan Direktorat Jenderal Perhubungan Darat,” no. 8, pp. 1–38, 2017. [5]
R. B. Pratama, “Penerapan Metode Eigenface Pada Sistem Parkir,” J. DISPROTEK , vol. 9, pp. 86–96, 2018.
[6] M. Si, Pe Ko mro mp gr ute am r an . .
[7] B. Tryatmojo and R. I. S. Maryati, “Akurasi Sistem Face Recognition OpenCV Menggunakan Raspberry Pi Dengan Metode Haar Cascade,” J.  Ilm.  Inform. ,  vol.  7,  no. 2, pp. 92–98, 2019.
[8] R.  Friadi  and  J.  Junadhi,  “Sistem  Kontrol  Intensitas Cahaya,  Suhu  dan  Kelembaban  Udara  Pada  Greenhouse Berbasis Raspberry PI,” J. Technopreneursh. Inf. Syst. , vol. 2, no. 1, pp. 30–37, 2019, doi: 10.36085/jtis.v2i1.217.
[9] A.  Kurniawan  and    yanolanda  S.  H,  “Rancang  Bangun Prototype Kursi Roda Menggunakan Arduino R3 Berbasis Android,” GATOTKACA  J.  (Teknik  Sipil,  Inform.  Mesin dan  Arsitektur) ,  vol.  1,  no.  2,  pp.  41–47,  2020,  doi: 10.37638/gatotkaca.v1i2.86.
[10] A.  P.  Abiyasa,  I.  W.  Sukadana,  I.  W.  Sutama,  and  I.  W. Sugarayasa,  “Datalogger  Portabel  Online  Untuk  Remote Monitoring  Menggunakan  Arduino  Mikrokontroler,” Semin. Nas. Tek. Elektro , pp. 5–10, 2017.
[11] M.  Saleh  and  M.  Haryanti,  “Rancang  Bangun  Sistem Keamanan  Rumah  Menggunakan  Relay,” J.  Teknol. Elektro,  Univ.  Buana ,  vol.  8,  no.  2,  pp.  87–94,  2017, [Online].
Available:
https://media.neliti.com/media/publications/141935-ID- perancangan-simulasi-sistem-pemantauan-p.pdf.
[12] N.  Uyun,  F.R.,  Jaya,  L.O.M.G.  dan  Ransi,  “Penerapan Metode  Regresi  Polinomial  Orde  N  Pada  Pengembangan Aplikasi  Inventory  (Studi  Kasus  PT.  Landipo  Niaga Raya),” SemanTIK , vol. 5, no. 1, pp. 175–184, 2019, doi: 10.5281/zenodo.3255112.
[13] Y.  Alif  Kurnia  Utama,  “Penggunaan  Neuro  Fuzzy  Pada Sistem  Monitoring  Ketinggian  Air  Sungai,” J.  Inform. Kaputama(JIK) , vol. 5, no. 1, 2021.