SISTEM PERINGATAN DINI TANAH LONGSOR DENGAN SENSOR KELEMBAPAN TANAH DAN SENSOR AXELEROMETER

 SISTEM PENYIRAMAN OTOMATIS

 

Adriel Fernanda Mardiansyah¹, Firmansyah Trijaya², Muhammad Ridho Apriansyah³, Rifqi Khoirul Lathif⁴

 

Jurusan Teknik Elektro, Prodi Teknologi Rekayasa Elektronika, Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Kec, Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah, 50275

 ¹adrielmardiansyah123@gmail.com

² firmansyahtrijaya9@gmail.com

³ridhoapriansyah936@gmail.com

⁴rfqkhoirul@gmail.com 

 

 

INTISARI - Bencana tanah longsor merupakan salah satu ancaman katastropik utama di wilayah bertopografi curah. Untuk meminimalkan risiko korban jiwa, diperlukan perangkat pemantauan luar ruangan (outdoor) yang responsif dan hemat daya. Artikel ini membahas pengembangan prototipe Early Warning System (EWS) tanah longsor menggunakan mikrokontroler Raspberry Pi Pico (RP2040). Sistem ini mengintegrasikan sensor akselerometer ADXL345 sebagai inclinometer digital untuk membaca pergeseran sudut lereng (Sumbu X/Y) dan sensor Soil Moisture untuk mengukur titik jenuh air tanah. Melalui visualisasi layar OLED dan indikator multimode (LED RGB dan Buzzer), sistem berhasil memetakan tingkat kerawanan ke dalam tiga status logis: Aman, Waspada, dan Bahaya. Hasil pengujian menunjukkan logika sistem mampu bekerja secara real-time, termasuk mempertahankan sinyal darurat (latching) saat struktur tanah mulai bergeser secara ekstrem.

Kata Kunci:  Early Warning System, Tanah Longsor, Raspberry Pi Pico, ADXL345, Soil Moisture, Latching Logic

 

I.            PENDAHULUAN

A.     Latar Belakang

          Dalam kehidupan sehari-hari, wilayah dengan topografi berisiko seperti perbukitan dan lereng gunung sering kali menghadapi ancaman katastropik berupa bencana tanah longsor. Kondisi ini diperparah oleh adanya anomali cuaca dengan intensitas curah hujan yang tidak menentu. Tingginya volume air hujan yang meresap ke dalam pori-pori tanah dapat mempercepat kondisi kejenuhan air dalam tanah serta melemahkan ikatan struktur mekanis tanah secara mendadak.

            Seiring berkembangnya teknologi, solusi mitigasi bencana berbasis otomasi seperti sistem peringatan dini atau Early Warning System (EWS) menjadi sangat relevan dan praktis untuk diterapkan di area rawan bencana. Sistem ini mampu mengoptimalkan proteksi lingkungan dengan cara mendeteksi pergeseran sudut lereng serta kadar air tanah secara real-time, kemudian mengaktifkan sinyal alarm evakuasi secara otomatis hanya ketika kondisi bahaya terpenuhi.

        Penggunaan mikrokontroler Raspberry Pi Pico berbasis chip RP2040 sebagai pusat pengendali memungkinkan sistem ini bekerja andal dengan konsumsi daya yang sangat rendah, sehingga ideal untuk implementasi luar ruangan (outdoor). Sensor ADXL345 digunakan untuk membaca kemiringan tanah lereng dengan presisi tinggi, sedangkan sensor soil moisture bertugas memantau titik jenuh air. Proyek ini bertujuan untuk memberikan solusi praktis dalam mendeteksi ancaman longsor sejak dini guna meminimalkan risiko korban jiwa di masyarakat.

B.      Rumusan Masalah

    1. Bagaimana merancang sistem EWS tanah longsor berbasis Raspberry Pi Pico yang mampu mendeteksi tingkat kemiringan dan kejenuhan air tanah secara akurat?

   2. Bagaimana sistem dapat mengontrol modul peringatan dini (Alert System) secara efisien berdasarkan kombinasi parameter kondisi lereng?

    3. Bagaimana memastikan sistem ini memiliki konsumsi daya rendah (low-power), sederhana, dan andal untuk diterapkan di area luar ruangan?

C.      Tujuan

    1. Merancang dan mengimplementasikan sistem Early Warning System berbasis Raspberry Pi Pico untuk memantau kemiringan lereng serta kadar air tanah.

    2. Meningkatkan efisiensi dan validitas deteksi bencana menggunakan fungsi logika pengunci status (latching logic) untuk menjaga kestabilan sinyal alarm darurat.

   3. Memberikan solusi instrumen proteksi lingkungan yang praktis, hemat energi, dan siap diimplementasikan pada kawasan rawan bencana.

II.            METODOLOGI

       A. Studi Literatur: Mengumpulkan informasi dari berbagai sumber terkait instrumen Early Warning System, mikrokontroler Raspberry Pi Pico (RP2040), sensor akselerometer ADXL345, dan logika kendali latching.

     B. Perancangan Sistem: Merancang blok diagram sistem yang mencakup sensor input, mikrokontroler, serta unit output berupa layar OLED, LED RGB, dan buzzer.

    C. Pembuatan Perangkat Keras: Memilih dan merakit komponen inti elektronik pada papan percobaan (prototyping board) atau PCB luar ruangan.

    D. Pemrograman Mikrokontroler: Menulis kode program utama menggunakan bahasa MicroPython untuk menanamkan algoritma pembacaan sensor dan pengendalian alarm multimode.

      E. Pengujian dan Kalibrasi: Melakukan kalibrasi sensor ADXL345 pada sudut batas kritis (4^ dan 6^) serta menguji ketepatan logika biner sensor kelembapan tanah.

   F. Evaluasi dan Penyempurnaan: Menganalisis ketepatan respon penguncian status bahaya (latching logic) agar alarm tidak mati secara prematur saat terjadi fluktuasi sudut lereng.

    G. Dokumentasi dan Penyusunan Laporan: Mendokumentasikan semua alur proses dan menyusun laporan akhir untuk potensi pengembangan konektivitas IoT jarak jauh.

III.            KAJIAN PUSTAKA

A.    Komponen

1.      Raspberry Pi Pico

Gambar 1. Mikrokontroller ATmega8535

            Raspberry Pi Pico adalah papan mikrokontroler performa tinggi berbasis chip silikon RP2040 Dual-core ARM Cortex M0+. Memiliki konsumsi daya yang sangat rendah, perangkat ini sangat cocok untuk sistem instrumen luar ruangan yang mengandalkan suplai baterai atau sel surya. Dalam sistem EWS ini, Raspberry Pi Pico bertindak sebagai pusat pemrosesan data kinematika sensor untuk mengambil keputusan penentuan status ancaman longsor.

2.      Sensor Akselerometer ADXL345

Gambar 2. Sensor ADXL345

            Sensor ADXL345 merupakan modul akselerometer digital 3-sumbu dengan konsumsi daya rendah dan resolusi tinggi (hingga 13-bit). Di dalam sistem ini, ADXL345 difungsikan sebagai inclinometer (pengukur sudut kemiringan) untuk memantau stabilitas permukaan lereng. Perubahan sudut mendadak pada sumbu X atau Y akan langsung dianalisis sebagai indikasi pergeseran kontur tanah.

3.      Sensor Kelembaban Tanah

Gambar 3. Sensor Kelembapan Tanah

            Sensor kelembapan tanah digunakan untuk membaca kadar air di dalam pori-pori tanah. Sensor ini memberikan respons cepat terhadap kejenuhan air tanah yang menjadi pemicu utama longsor. Pada pengujian sistem, sensor menghasilkan keluaran logika digital biner 0 untuk kondisi tanah basah/jenuh air, dan logika biner 1 untuk kondisi tanah kering.

4.      Alert System (Buzzer & LED RGB)

Gambar 4. Buzzer

            Alert System merupakan unit luaran pertanda bahaya. Buzzer piezoelektrik berfungsi menghasilkan suara sirine berfrekuensi tinggi, sedangkan LED RGB memberikan sinyal visual multimode (Hijau untuk Aman, Kuning untuk Waspada, Merah Berkedip untuk Bahaya) untuk memudahkan proses evakuasi warga sekitar secara instan.

IV.             HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    Prinsip Kerja

       1. Pembacaan Parameter Lingkungan: Sensor ADXL345 membaca perubahan sudut kemiringan lereng lewat bus komunikasi I2C, sementara sensor soil moisture mendeteksi status kebasahan tanah secara kontinu.

      2. Pemrosesan Data Kontrol: Raspberry Pi Pico mengonversi sinyal sensor dan mencocokkannya ke dalam tabel matriks keputusan status keselamatan yang telah ditanam di memori flash.

     3. Fungsi Latching (Pengunci): Jika sudut kemiringan lereng sempat mendeteksi kondisi kritis (6^), sistem secara otomatis mengunci status ke posisi BAHAYA. Alarm tidak akan mati meskipun posisi tanah sedikit bergeser kembali ke zona sudut 4^ - 6^, kecuali sistem di-reset secara manual atau sudut kembali normal ke bawah 4^.

.

B.      Diagram Blok

 

C.      Flowchart

D.     Rangkaian Skematik

Gambar 4. Skematik rangkaian

E.      Program

V.            Kesimpulan

                Sistem Early Warning System (EWS) tanah longsor berbasis mikrokontroler Raspberry Pi Pico dengan sensor dual-parameter (ADXL345 dan kelembapan tanah) telah berhasil dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan pemantauan wilayah luar ruangan rawan bencana. Perangkat ini mampu menyajikan data status secara real-time dan mengendalikan alarm darurat otonom. Adanya fitur latching logic sukses meminimalkan celah kegagalan pembacaan instrumen saat tanah mengalami pergerakan dinamis, menjadikannya opsi solusi mitigasi bencana yang andal dan hemat energi.

VI.            Link PPT

https://www.canva.com/design/DAGYftcD-tQ/_QwAVtozpSGFycap-Noqxw/edit?utm_content=DAGYftcD-tQ&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutton

VII.            Referensi  

Kristina & Melani. (2018). Alat Pengatur Kelembapan Tanah Secara Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATmega8535

https://repositori.usu.ac.id/handle/123456789/8638

VIII.            Link Youtube

https://youtu.be/6srmb_1lfjo