Filetype PDF | Diposting 27 Jun 2022 | 4 thn lalu
Authentication
digital resources
420x Tipe PDF Ukuran file 0.46 MB
DETEKSI KABEL LISTRIK BAWAH TANAH DENGAN OTOMATA
Yumarsono Muhyi, ST.
Dosen STMIK Indonesia, Jl. Kyai Tapa No. 216A, Grogol Jakarta Barat
Abstrak
Kabel listrik yang umum diketahui masyarakat adalah pada tiang-tiang listrik. Namun pada kenyataannya,
kebanyakan kabel itu tidak terlihat dan terpendam, baik itu di dalam tanah atau di dalam dinding beton. Masalah
akan timbul ketika tanah atau dinding itu akan dilakukan pekerjaan, sehingga perlu diketahui posisi kedalaman
kabel tersebut. Artikel ini akan mengetengahkan sebuah metode otomata secara aplikasi komputer dalam
melacak keberadaan kabel listrik bawah tanah. Metode ini diimplementasikan menjadi perangkat lunak,
sehingga tidak lagi sangat membutuhkan kepakaran seorang teknik untuk melacak dan menganalisa
keberadaan kabel.
Kata Kunci : Kabel, Listrik, Otomata, Otomata, Posisi, Kedalaman, Bawah Tanah, Neural Network
1. Pendahuluan 2. Praktik pengoperasian alat
3. Pengambilan sampel data
1.1. Latar Belakang 4. Pemodelan sistem
5. Pengkodean
Artikel ini merupakan rangkuman atas pengerjaan 6. Simulasi
sebuah aplikasi yang dibutuhkan untuk melacak 7. Uji lapangan.
keberadaan kabel listrik di bawah tanah. Kabel
listrik ini harus diketahui sedemikian rupa, sehingga Adapun bahan-bahan yang dikaji dalam studi
tanpa menggali terlebih dahulu, dapat diketahui literatur cukup banyak, dan terangkum dalam
kedalaman kabel listrik dan juga ukurannya. beberapa kategori keilmuan, yaitu:
Meskipun dari awal memang aplikasi ini tidak 1. Seismik
diharapkan agar mutlak kebenarannya, tetapi 2. Komputasi numerik
keluaran dari aplikasi harus cukup presisi, sehingga 3. Neural network.
dapat dijadikan acuan awal untuk mengetahui
perkiraan kedalaman dan ukuran kabel listrik di Porsi terbesar dalam melakukan penelitian dan
bawah tanah. pekerjaan ini adalah dalam melakukan pemodelan
sistem. Sistem harus dimodelkan dengan cukup
1.2. Tujuan Penulisan baik, sehingga dapat merangkum antara teori dan
kenyataan praktis di lapangan. Banyak faktor di
Artikel ini bertujuan memaparkan sebuah metode lapangan yang pada akhirnya masuk ke dalam
dan pemodelan otomata yang dapat diterapkan pemodelan sistem, dan masuk ke dalam algoritma
untuk mencari lokasi keberadaan kabel listrik di aplikasi komputer yang dibuat.
bawah tanah. Artikel ini dapat dijadikan sebagai
acuan untuk pemodelan-pemodelan sistem yang 3. Bahasan
lain, yang memiliki karakteristik yang serupa.
3.1 Landasan Teori
Artikel ini juga bertujuan memberikan gambaran
umum secara teori dan praktis tentang pemodelan Hal yang paling mendasar dalam penelitian dan
sistem ini, di mana di lapangan kedua hal itu tidak pekerjaan ini adalah masalah gelombang.
dapat dipisahkan. Banyak hal-hal praktis yang Gelombang per definisi adalah sebuah gangguan
sangat mempengaruhi dalam pemodelan sistem, yang merambat dalam ruang dan waktu. Penjelasan
bahkan sampai ke dalam pembuatan dan matematis dan detail tentang gelombang tidak
implementasi aplikasi komputernya. diberikan dalam artikel ini.
2. Bahan dan Metode Konsep gelombang yang akan dibahas dalam
artikel ini adalah gelombang elektromagnetik dan
Metode yang dilakukan dalam melakukan gelombang seismik, yang masing-masing memiliki
pembuatan aplikasi ini ada beberapa tahapan. karakteristik khusus. Konsep-konsep matematis
Tahapan-tahapan tersebut adalah: keduanya juga tidak akan dibahas di artikel ini.
1. Studi literatur
1
Gelombang Elektromagnetik Masing-masing memiliki analisa dan konsep
tersendiri, yang tidak dibahas pada artikel ini.
Gelombang elektromagnetik digunakan dalam
penelitian ini, untuk akuisisi data secara Dalam penelitian dan pekerjaan ini, hanya
elektromagnetik. Secara sederhana, proses akuisisi gelombang longitudinal yang relevan dalam
data secara elektromagnetik untuk pelacakan kabel pembahasan. Gelombang longitudinal adalah
listrik dalam tanah dapat digambarkan dalam gelombang yang arah getarannya searah dengan
Gambar 1 berikut ini. arah rambat gelombang itu sendiri. Analogi
sederhana dari gelombang longitudinal adalah
getaran yang terjadi pada pegas.
Ground Penetrating Radar
Alat yang digunakan dalam akuisisi data pada
penelitian dan pekerjaan ini adalah Ground
Gambar 1. Konsep Akuisisi Data
Sinyal impuls elektromagnetik dipancarkan dari
sebuah pemancar dari permukaan tanah ke tanah
bumi. Ketika sinyal impuls tadi itu bertumbu dengan
objek lain, dalam hal ini adalah kabel listrik, sinyal
itu memantul dan ditangkap oleh penerima. Pada
Gambar 1 di atas, objek pemantul sinyal implus itu Penetrating Radar (GPR). Konsep dasarnya
digambarkan dengan lapisan batuan. tergambarkan pada Gambar 1 sebelumnya.
Diagram lengkap untuk akuisisi data dengan GPR
Sinyal yang digunakan adalah sinyal impuls dapat dilihat pada gambar-gambar berikut ini.
elektromagnetik, yang berupa sebuah gelombang
sinusiod sempurna. Sinyal impuls ini tepat satu Gambar 2. Akuisisi Data GPR
siklus (cycle) gelombang sinusiod sempurna,
sebagaimana terlihat pada Gambar 1. GPR ini secara berkala memancarkan impuls
elektromagnetik ke bawah permukaan bumi, dan
Gelombang Seismik pantulannya ditangkap oleh antena penerima. Hasil
tangkapan ini direkam oleh GPR, dan keluarannya
Dalam menganalisa lapisan-lapisan bumi, atau berupa gambar (image). Penalaan (scanning) kabel
objek-objek lain yang ada di bawah permukaan listrik harus dilakukan memotong atau melintang
bumi, diperlukan ilmu seismologi. Seismologi dari arah kabel listriknya.
adalah ilmu yang mempelajari perambatan
gelombang di bumi, baik itu di permukaan atau di Apabila GPR ini dibawa berjalan (menurut garis
dalam bumi. lurus), gambar yang dihasilkan akan membentuk
pola-pola tertentu, bergantung kepada objek yang
Model akuisisi data secara prinsip sama dengan ditumbu oleh impuls elektromagnetik itu dan waktu
Gambar 1. Tetapi, di dalam seismik yang dasar, tempuh sinyal (yang bergantung kepada kedalaman
impuls yang digunakan adalah ledakan dan bukan objek). Berikut ini adalah contoh gambar keluaran
gelombang elektromagnetik. Sehingga, dalam dari GPR, beserta sedikit penjelasan tentang pola-
menganalisa secara seismik, ada beberapa jenis pola gambar di dalamnya, yang disebut sebagai
gelombang yang timbul, yaitu gelombang difraksi.
longitudinal, gelombang transversal, gelombang
permukaan, dan gelombang badan (body wave).
2
Dari gambar dapat dimodelkan sebuah garis yang
merupakan lintasan sinyal impuls dari antena
pemancar T di koordinat (xt, yt), bertumbu pada sisi
kabel di titik P koordinat (xp, yp), dan memantul ke
antena penerima R di titik (xr, yr). α adalah sudut
bidang pantul, dan R di tengah-tengah kabel adalah
jari-jari kabel. b adalah kedalaman kabel dari
permukaan tanah.
Dari model ini dapat dibuat rumus:
2 2 2 2 2
()
S= R +b −2Rbcosα+ R −2Rx sinα+bcosα +x +b
r r
Gambar 3. Gambar Keluaran GPR dimana S adalah panjang lintasan. Rumus di atas
menjadikan xr sebagai referensi utamanya.
Sumbu horizontal adalah sampling impuls yang
dipancarkan. Sumbu vertikal adalah jarak Dari model dan rumus di atas, dapat disimulasikan
kedalaman atau waktu tempuh sinyal impuls dari sebuah lintasan berupa grafik garis untuk sejumlah
pemancar ke penerima. GPR memiliki keterbatasan sampling x (atau xr) tertentu. Gambar 5 berikut ini
kehandalan operasi hanya sampai beberapa meter menggambarkan simulasi tersebut. Pola gambarnya
di bawah permukaan. merupakan parabola terbalik, dengan kelengkungan
tertentu.
Semakin konduktif objek yang ditumbu, maka akan
semakin jelas sinyal yang ditangkap. Kabel listrik Sumbu horizontal menggambarkan nilai x atau xr
adalah tembaga yang berkonduktivitas sangat baik, atau sampling dari GPR. Sumbu vertikal
sehingga akan memberikan pola yang jelas pada menggambarkan waktu tempuh lintasan S, dari
gambar keluaran GPR. impuls yang dipancarkan antena T dan diterima
antena R. Sumbu vertikal ini bisa diartikan sebagai
Sinyal terang menggambarkan tegangan positif, kedalaman, dengan menggunakan rumus:
sementara warna gelap menggambarkan tegangan ()
negatif. Warna abu-abu menggambarkan tegangan t = S xr,α
mendekati nol. Dari Gambar 3 dapat terlihat dengan V
jelas pola-pola warna tersebut. dimana V adalah kecepatan rambat tanah rata-rata,
yang nilainya ditentukan menurut standar nilai
3.2. Pemodelan tertentu.
Objek yang akan menjadi target penalaan dengan
GPR adalah kabel listrik. Cara penalaannya harus
melintang dari arah kabelnya, dan hanya dengan
cara begini penalaan dilakukan. Apabila dibuat
penampang melintang dari posisi kabel di bawah
tanah, maka gambarnya akan seperti pada Gambar
4.
Gambar 5. Simulasi Rumus Lintasan S
Pola lintasan ini yang akan berubah sesuai dengan
Gambar 4. Penampang Melintang Kabel Listrik parameter-parameter masukannya. Parameter-
3
parameter tersebut adalah R atau radius, b atau jari-jari kabel yang sudah tertentu.
kedalaman. Semakin besar nilai b atau semakin Kedalaman dibuat menurut jenjang yang
kecil nilai R, maka akan semakin runcing bentuk linier, sementara jari-jari kabel disesuaikan
parabolanya. Pola kelengkungan ini yang akan dengan sejumlah kabel listrik yang standar
digunakan dalam otomata. ada di lapangan, dan jumlahnya hanya
sedikit.
3.3. Otomata
Gambar contoh dibuat relatif, sehingga
Sesuai tujuan awal dari penelitian ini, bahwa ingin mencukupi untuk menangkap lengkungan
dicari suatu cara agar dapat mencari kedalaman puncak persamaan parabolanya, dan
dan ketebalan atau radius dari kabel. Input yang membuang bagian yang di luar itu, karena
didapatkan dari alat GPR adalah file gambar hasil sudah tidak relevan dengan kondisi gambar
penalaan, dan parameter-parameter teknis dari alat keluara GPR. Seperti terlihat di Gambar 1,
saat melakukan penalaan, yaitu: bahwa gambar “subfloor feature” hanya
• jumlah cuplik atau sampling penerimaan memiliki puncak parabola saja, dan tidak
sinyal impuls memiliki “ekor” yang panjang.
• waktu antar cuplik atau sampling
penerimaan sinyal impuls 2. Gambar-gambar contoh dimasukkan ke
• jumlah trace atau sampling pengiriman dalam sistem.
sinyal impuls
• interval pergeseran tiap sampling Gambar dimasukkan untuk training weights
• frekuensi sinyal impuls. dari arsitektur jaringan sarafnya. Sejumlah
batasan-batasan diberikan untuk mecegah
Ide dasar dari konsep otomata yang diterapkan waktu training terlalu lama, dan agar tidak
adalah, bahwa dengan mengetahui atau melacak terlalu tegas dalam menentukan weights
pola difraksi yang didapat dari file gambar, maka dari jaringan saraf. Gambar keluaran dari
dapat diketahui pula kedalaman b dan jari-jari R dari GPR umumnya memiliki noise cukup
kabel listriknya. Hal ini didapat dari pemodelan di banyak dan tidak ideal.
atas, yaitu bahwa dengan melacak keruncingan dari
difraksi, maka akan didapat perkiraan kedalaman 3. Pengkondisian gambar hasil GPR.
dan jari-jari dari kabel listriknya.
Sebelum ditala oleh jaringan saraf BPT,
Setelah menelaah dan mencoba beberapa gambar keluaran dari GPR perlu
algoritma neural network yang fundamental dan dikondisikan, agar cukup mendekati
memungkinkan untuk melakukan pelacakan pola gambar yang baik mutunya. Setelah
keruncingan difraksi, maka yang gunakan adalah beberapa eksperimen, maka proses-proses
Back-Propagation Training (BPT). Penulis tidak yang dilakukan dalam pengkondisian itu
membahas secara mendetail rumus-rumus dan adalah:
perhitungannya, namun penulis akan memberikan 1. Background Removal
langkah-langkah yang ditempuh dalam 2. DC Signal Removal
perhitungannya. 3. Automatic Gain
4. BW Filtering
Langkah-langkah yang dilakukan dalam otomata ini 5. FFT Filtering
adalah: 6. Normalization.
1. Membuat gambar contoh untuk training 4. Penalaan gambar GPR dengan BPT yang
BPT. sudah siap.
Gambar contoh ini merupakan sinyal implus Hasil dari penalaan ini umumnya
buatan yang sempurna, dan diberikan menghasilkan sejumlah posisi temuan
redaman agar menyerupai redaman sinyal kabel listrik yang terkumpul di sekitar
impuls dari tanah. Gambar ini dibuat puncak pola parabola. Kedalaman dan
dengan semua parameter tepat sama ukuran jari-jari kabel temuan agak
dengan parameter-parameter dari gambar bervariasi, tapi sangat terkumpul di sekitar
keluaran GPR. puncak itu.
Gambar contoh dibuat dengan ukuran
relatif untuk beberapa jenis kedalaman dan
4
no reviews yet
Please Login to review.
