RANCANGBANGUN AUTOMATIC WEATHER STATION BERBASIS TEKNOLOGI TELEMETRI

RANCANGBANGUN AUTOMATIC WEATHER STATION BERBASIS TEKNOLOGI TELEMETRI

Oleh :

Eko Budi Purwanto, Ir. MT 

 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ABSTRAK

Pengukuran parameter cuaca adalah penting untuk mengetahui perilaku cuaca atau penelitian sistem konversi energi. Untuk tujuan ini diperlukan cukup data dari pengukuran yang terus-menerus. Rancang bangun Automatic Weather Station (AWS) berbasis telemetri merupakan jawaban yang tepat, karena instrumen ini tidak mengharuskan operator siap 24 jam di lokasi. Pengambilan data dan reset memori AWS dapat dilakukan dari ruang monitor sesuai kapasitas RAM.    

 Sistem AWS yang dirancang dilengkapi dengan 7 sensor yaitu : kecepatan angin, arah angin, radiasi matahari, curah hujan, kelembaman, suhu udara dan suhu tanah. Hasil uji coba di lapangan menunjukan bahwa instrumen berfungsi baik dan dapat mengukur parameter cuaca. Untuk kinerja AWS yang lebih baik, bisa dilakukan dengan menambah jumlah sensor dan kapasitas memori.   

ABSTRACT

Measurement of weather parameter is important to see weather condition or research of energy convertions system. For these objective needed the enaugh data from the continues measurement. Design and manufacturing of Automatic Weather Station (AWS) telemetry base is rihgt  answer because the operator of these instrument do not must stanby in location 24 hours. Download data and memory AWS reset can be doing from monitoring room match with RAM capacity. 

  The AWS system completed with 7 sensor that is wind speed, wind direction, solar radiation, rain gauge, hygro, air temperature and eart temperature. The result of test and evaluation in location show that the instriment have good function and can measure of weather parameter. For better performance of AWS  can doing with add the number of sensor and memory capacity.  

    

1.      PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Monitoring parameter cuaca menggunakan peralatan konvensional diperlukan operator yang siap 24 jam di lokasi. Diera modern dengan sistem komunikasi serba nir kabel, hal ini sangat tidak efisien. Oleh karena itu perlu dikembangkan sistem yang bisa merekam data secara kontinyu dan mudah diakses. Sistem terintegrasi untuk mengukur parameter cuaca tersebut dinamakan stasiun pengamat cuaca otomatis (Automatic Weather Station).

AWS merupakan sistem instrumentasi yang bisa menjawab tantangan tersebut karena AWS akan mengambil data setiap 10 menit selama 24 jam sehari. Dengan instrumen AWS maka data yang sudah tersimpan di RAM dapat di download kapan saja sesuai kebutuhan atau sesuai kapasitas memori. Keunggulan lain adalah reset memori bisa dilakukan dari tempat lain (ruang kontrol) yang berada jauh dari lokasi pemasangan. Pada penelitian ini hasil rancang bangun AWS dipasang di Pantai Parangtritis - DIY.  

1.2.Tujuan

• Melakukan rancangbangun automatic weather station (AWS)
• Melakukan instalasi AWS untuk monitoring data cuaca di Parangtritis
• Melakukan pengujian peralatan AWS yang terpasang
• Melakukan evaluasi kinerja peralatan

2.      LANDASAN TEORI

2.1.Weather Station

Stasiun pengamat cuaca adalah suatu stasiun dengan instrumen dan peralatan untuk pengamatan kondisi cuaca. Data hasil pengukuran kemudian diolah menjadi informasi yang bisa digunakan untuk prediksi cuaca dan untuk melakukan penelitian lain. AWS terdiri atas 1 logger, 1 set menara, penangkal petir dan 7 sensor yaitu kecepatan angin, arah angin, suhu tanah, curah hujan, temperatur, kelembaban udara, radiasi matahari. Skema AWS pada gambar 1.

                                 Gambar 1. Sistem AWS yang terpasang  

Diagram blok sistem AWS adalah sebagai berikut,

Gambar 2. Diagram blok sistem AWS

Untuk menghindari turbulensi udara maka peralatan dipasang padang rumput atau tanah datar yang relatif jauh dari  pohon tinggi atau bangunan, seperti gambar dibawah ini.   

Gambar 3. Penempatan AWS di sekitar bangunan atau pohon

2.2.Sistem Telemetri

Telemetri adalah pengiriman data (komunikasi data) tanpa menggunakan kabel (wireless).  Secara umum sistem telemetri terdiri atas enam bagian pendukung yaitu objek ukur, sensor, pemancar, saluran transmisi, penerima dan tampilan/display, seperti diagram blok dibawah ini.

Gambar 4. Diagram Blok Sistem Telemetri

Konfigurasi sistem pengiriman dan penerimaan data dengan AWS pada gambar dibawah ini.

  Gambar 5. Sistem pengiriman dan penerimaan data

 AWS dengan teknologi telemetri ini cocok untuk monitoring data di daerah pegunungan atau pulau tanpa penduduk. Hasil pengukuran ditampung dalam RAM yang berkapasitas 80 kb dan bisa ditingkatkan (expanded) hingga 1 Gb. Apabila sata sudah diambil (download) dari stasiun monitoring selanjutnya memori dikosongkan (direset) kembali. Setiap penyimpanan dibutuhkan memori 80 byte, jika sampling data tiap menit dan setiap 10 data (10 menit) dirata-rata dan disimpan, maka kapasitas RAM 1 Gb dapat menampung data untuk kurun waktu pengukran 86,8 jam (3,6 hari). Sistem catu daya terdiri 1panel surya 20 W, tegangan puncak 19 Volt dan baterei kering 12 V, 7 Ah.

3.      RANCANGAN WEATHER STATION

3.1. Rancangan Software

Rancangan weather station dapat dibedakan atas dua macam yaitu rancangan piranti lunak (software) dan rancangan perangkat keras (hardware). Rancangan software disesuaikan dengan kebutuhan dan ketersediaan program yang tidak menuntut keahlian khusus. Oleh karena itu software yang digunakan bisa under DOS seperti PROCOMM.EXE  atau under Windows seperti Visual Basic.  

SETUP HP ENGINE/MODEM

Perintah yang dijalankan adalah menjalankan program hyperterminal (apabila menggunakan program hyperterminal) atau PROCOMM.EXE dan akan muncul tampilan berikut.  

Gambar 6. (a) Menjalankan program hyperterminal, (b) Tampilan awal program hyperterminal

                       

Secara otomatis akan dilakukan inisialisasi terhadap HP engine (default setup auto answer dan hp akan menjawab secara otomatis). Langkah-langkah setup auto answer sebagai berikut :

i.        Memasang HP engine lengkap dengan kabel serial dan catu daya ke PC

ii.      Membuka program hyperterminal dan melakukan set commport serial yang digunakan dengan  baudrate 19200 bps.

iii.    Menyalakan power supply hp engine, jika hp engine (modem OK) maka muncul tulisan OK pada layar, setelah itu tulis instruksi command seperti tampilan berikut.   

iv.    Setiap line command diakhiri dengan enter.

 

            Gambar 7. Tampilan setup engine modem.

ANTARMUKA PENGGUNA (User Interface) peralatan AWS.

Gambar 8. User interface AWS

3.2. Rancangan Hardware

 Perlengkapan keseluruhan hardware yang disiapkan yaitu:

A. Logger meliputi:

1. Box yang terdiri dari 2 box:

i.        Box kecil yang sudah lengkap dengan konektornya

ii.      Box besar yang sudah lengkap dengan lubang konektornya

2. PCB yang sudah lengkap dengan semua komponen elektroniknya

B. Catu daya  meliputi:

1.      Panel surya lengkap dengan tiang dan kabel konektornya

2.      ACCU kering 12V

C. Sensor meliputi:

1.      Sensor kecepatan dan arah angin

2.      Sensor Suhu tanah-1 (20 cm) dan tanah-2 (40 cm) à Optional

3.      Sensor Suhu Udara

4.      Sensor Kelembaban (Humidity)

5.      Sensor Radiasi (optional)

6.      Sensor Curah Hujan

D.  Monitoring (Display) meliputi:

1. Display Seven Segment
2. Komputer lengkap dengan software atau program aplikasi yang dibutuhkan (bisa Procomm.exe, hyperterminal atau program AWS View (dalam 1 paket AWS)

3.   Peralatan Telemetri yaitu HP-Engine lengkap dengan kartu (SIM-Card).

Tata letak komponen (layout) logger AWS pada gambar 9 dibawah ini.

Gambar 9. Layout PCB Loger AWS.

Packaging menggunakan box yang mempunyai karakteristik kuat, tahan benturan, tahan korosi, menarik, ringan. Hasil pengepakan seperti pada gambar 10 dibawah ini.

Gambar 10. Konfigurasi konektor Weather Station

Masing-masing tombol pada box AWS tersebut mempunyai fungsi seperti pada tabel dibawah ini.

Tabel 1. Keterangan konfigurasi konektor Weather Station

Konektor	Keterangan	Konektor	Keterangan
1	Arah Angin	10	Catu 12V out
2	Kecepatan Angin	11	LCD/PC
3	Suhu Tanah-1 (20 cm)	12	Tombol Kontrol(Interrupt)
4	Suhu Tanah-2 (40 cm)	13	Saklar  Togle
5	Suhu Udara	14	Led Status
6	Kelembaban	15	Modem/ HP GPRS
7	Radiasi (optional)
8	Curah Hujan
9	Accu 12v (atau adaptor 12v)

Tombol kontrol (Tombol Interrupt)

Tombol kontrol (interrupt) dengan cara ditekan digunakan untuk beberapa instruksi. Penekanan ini dibarengi dengan nyala Led Status (berkedip-kedip), jumlah kedip Led masing-masing memiliki arti/makna instruksi yaitu dapat dilihat dalam tabel 2.

Tabel 2. Instruksi lewat tombol interrupt

Jml Kedip	Keterangan
3X	Mengeluarkan data saat penginderaan (data real time setiap 10 detik)
5X	Download data yang sudah tersimpan di RAM (Media Penyimpan)
10X	Mengeluarkan Status Data
15X	Break yaitu berhenti, merata-rata dan menyimpan data pada jam terakhir
20X	Delete semua data di RAM

4.      PENGUJIAN

4.1.Data hasil pengukuran di lapangan (data mentah) sebagai contoh pada LAMPIRAN.

4.2.Hasil Pengujian Data di disajikan paga grafik dibawah ini.

Gambar 11. Grafik data parameter cuaca hasil pengukuran AWS

5.      KESIMPULAN

Kesimpulan.  

1.      Hasil rancang bangun peralatan AWS sesuai dengan alokasi waktu.

2.      Instalasi AWS di Parangtritis sudah bisa dilaksanakan.

3.      Semua sensor dapat berfungsi dan mengukur data.

4.      Peralatan AWS bisa berfungsi sesuai dengan rancangan yang diinginkan.

5.      Sering terjadi permasalahan pada catu daya, oleh karena itu perlu dirancang sistem catu daya yang lebih bagus dengan power yang mencukupi.

6.      Peningkatkan kinerja AWS bisa dilakukan dengan menambah sensor dan kapasitas RAM.

7.      Secara terintegrasi sistem AWS berfungsi dengan baik dan cukup handal terhadap cuaca.

DAFTAR PUSTAKA

1.      Arief Chandra Setiawa, Otomatisasi Stasiun Cuaca untuk Menunjang Kegiatan Pertanian; November 2003, http://tumoutou.net/702_07134/arief_c_setiawan.htm

2.      Muhamad Rovianto, Basuki Rahmat, Ahmad Rizal; Desain dan Realisasi sistem Telemetri FSK (Suhu, Tekanan Udara, Kelembaban); Jurusan Teknik Elektro, STT Telkom, Bandung.  http://www.stttelkom.ac.id/staf/ARL/index_files/publikasiPDF/Sistem%20telemetri_snpte.pdf

3.      Rakhmat Hanief; Perancangan dan Implementasi Prototipe sistem Telemetri Berbasis PC Menggunakan Modem Radio; Departemen Teknik Fisika – ITB; 2005, Bandung, http://tf.lib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=jbptitbtf-gdl-s1-2005-rakhmathan-244

4.      Rod Gonski; Weather Instrument Shelter; http://www.erh.noaa.gov/rah/education/edu2.html

5.      TIM AWS Bidang Instrumentasi- PUSTERAPAN – LAPAN, Weather Station Starter Kit (User Guide); Agustus 2008.

6.      Wikipedia, the free encyclopedia, Weather station; http://en.wikipedia.org/wiki/Weather_station

7.      Wikipedia; Sampling (statistics);  http://en.wikipedia.org/wiki/Sampling_(statistics).

8.      nn; Sampling dan Investigasi Data; http://www.ilkom.unsri.ac.id/dosen/hartini/materi/IV_Sampling.pdf

9.      Sukiswo; Perancangan Telemetri Suhu dengan Modulasi Digital FSK-FM; Jurusan Teknik Elektro – Fak. Teknik Undip; Semarang;  http://www.elektro.undip.ac.id/transmisi/des05/sukiswodes05.PDF

---