1

PERANCANGAN SISTEM MONITORING PADA ROV MENGUNAKAN

RASPBERRY PI UNTUK EKSPLORASI BAWAH LAUT

Shafrullahˡ, Rozeff Pramana².

Email: shafrullah05@gmail.comˡ.

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Maritim Raja Ali Haji

ABSTRAK

ROV(Remotely operated vehicle) merupakan perangkat yang mampu melakukan

pergerakan dan eksplorasi dibawah laut yang dikendalikan dengan sistem

pengkontrol. ROV(Remotely operated vehicle) biasanya dilengkapi dengan

kamera dan perangkat ukur. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang sistem

monitoring dan gripper pada ROV(Remotely operated vehicle) untuk pengamatan

dan eksplorasi bawah laut. Sistem ini dilengkapi perangkat monitoring yaitu

kamera dan sensor suhu DS18B20 sedangkan perangkat untuk eksplorasi

dilengkapi dengan gripper yang digerakkan oleh pengkontrol. Kamera dan sensor

suhu DS18B20 diproses oleh Raspberry Pi dan dihubungkan ke-laptop

mengunakan kabel LAN sedangkan informasi suhu akan ditampilkan di LCD,

kemudian hasil dari pencitraan kamera akan ditampilkan dilayar laptop dengan

men-streaming lewat browser pada laptop.

Kata kunci : Sistem monitoring pada ROV, sensor suhu DS18B20, gripper,

Raspberry Pi, Kamera ROV.

PENDAHULUAN

Berdasarkan informasi yang didapat dari Province Infographic tahun 2010,

Provinsi Kepulauan Riau terletak antara 0°29'LS dan 04°40'LU dan 103°22' -

109°4'BT. Provinsi Kepulauan Riau merupakan salah satu provinsi kepulauan di

Indonesia. Provinsi ini dikelilingi oleh pulau laut dan klaster. Batas-batas provinsi

ini adalah Vietnam dan Kamboja (Utara), Sumatera Selatan Provinsi dan Provinsi

Jambi (Selatan), Singapura, Malaysia dan Provinsi Riau (Barat), Malaysia dan

Kalimantan Barat Provinsi (Timur).

Total wilayah Provinsi Kepulauan Riau adalah 251.810,71 km², tetapi

sebagai provinsi kepulauan, memiliki perairan seluas 241.215,30 km² (95,79%)

dan sisanya adalah daratan yang tertutup seluas 10.595,41 km². Dengan luas laut

Indonesia tentu banyak potensi yang terdapat di laut tetapi pembangunan yang

terjadi sekarang lebih banyak di darat dari pada di laut sehingga potensi-potensi

bawah laut yang ada tidak di manfaatkan dengan maksimal.

2

Sistem montoring pada Remotely Operated Vehicle (ROV) adalah instrumen

berupa wahana selam berukuran mini yang digunakan untuk memonitoring

keadaan dibawah laut. Sistem monitoring pada ROV mengunakan Raspberry Pi

untuk memproses pencitraan pada kamera. Sistem monitoring pada ROV

digunakan untuk eksplorasi objek bawah laut seperti pemotretan bawah air,

operasi militer dan perbaikan jalur pipa bawah laut.

Angkatan Laut Amerika mendanai pembuatan ROV pertama kali pada tahun

1960. ROV dibuat memiliki kemampuan operasi penyelamatan laut dalam dan

perbaikan objek dasar laut dari permukaan (Radio Control Submarine, 2006).

Bedasarkan latar belakang diatas, pada penelitian ini akan dikembangkan

sistem monitoring bawah laut mengunakan kamera pada ROV, Raspberry Pi 3

model B dan Arduino UNO sebagai mikrokontroler yang di lengkapi dengan

lengan robot (gripper) dan sensor suhu untuk mengetahui suhu didalam air.

BAHAN DAN METODE

Perancangan Sistem

Perancangan sistem monitoring pada ROV mengunakan Raspberry Pi untuk

eksplorasi bawah laut ini terdiri dari 3 bagian utama, yaitu input yang terdiri dari

sensor suhu DS18B20 untuk mengetahui suhu dibawah laut, kamera sebagai

perangkat untuk mengambil gambar/video dibawah laut dan potensiometer

digunakan untuk mengerakkan gripper. Bagian proses yang terdiri dari Arduino

dan Raspberry Pi yang berfungsi untuk mengolah data hasil dari bagian input, dan

bagian output yang terdiri dari laptop untuk menampilkan hasil dari kamera, LCD

untuk menampilkan suhu yang terdapat dibawah laut dan gripper untuk

mengambil objek dibawah laut. Perancangan sistem monitoring pada ROV

menggunakan Raspberry Pi untuk eksplorasi bawah laut dapat digambarkan

dalam diagram blog seperti pada gambar 1.

3

Gambar 1. Flow Chart Kerja Sistem

Perancangan Hardware

Perancangan instalasi hardware sistem monitoring pada ROV mengunakan

Raspberry Pi untuk eksplorasi bawah dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar 2. Instalasi sistem hardwere

Instalasi tersebut akan menjadi landasan dalam perancangan sistem

monitoring pada ROV untuk pengamatan dan eksplorasi bawah laut. Instalasi

tersebut menggunakan gambar asli dari hardware sehingga tampak seperti

Kamera

Raspberry pi

Laptop

Potensiometer Arduino Gripper

Sensor Suhu LCD

POWER SUPPLY

Kamera

Sensor suhu

Potensiometer

Raspberry PI

Arduino Uno

Power supply

Laptop

LCD

Gripper

4

perangkat sebenarnya. Mengoperasikan sistem tersebut membutuhkan power

supply.

Perancangan Perangkat Kamera

Kamera yang digunakan pada penelitian ini adalah kamera webcam 13 MP.

Kamera dihubungkan pada perangkat Raspberry pi melalui port USB dan

dioperasikan dengan tegangan listrik 5 VDC yang didapat dari port USB tersebut.

Kamera yang digunakan memiliki jenis video VGA (Video Graphics Array)

dengan resolusi gambar 640x480 pixel. Gambar 3 merupakan gambar Kamera

dengan port USB.

Gambar 3. Rangkaian Perangkat Kamera

Perancangan Perangkat Gripper

Gripper pada penelitian ini digerakkan menggunakan 2 buah motor servo

90° yang dikontrol mengunakan potensiometer, motor servo pertama digunakan

untuk mengontrol pencapit dan motor servo kedua digunakan untuk mengerakkan

keatas dan kebawah. Motor Servo tersebut memiliki 3 port yaitu port VDC yang

dihubungkan pada power supply 5 VDC dan GND dihubungkan pada power

supply ground sedangkan port data pada motor servo dihubungkan ke-port digital

2 dan 3 arduino. Daya gripper didapat dari teganggan DC 5V yang di konversikan

melaui converter. Gambar 4 dan 5 merupakan gambar rangkaian gripper pencapit

dan atas bawah.

Keterangan :

: Data : GND : VIN

Gambar 4. Rangkaian Gripper Pencapit

USB

5

Keterangan :

: Data : GND : VIN

Gambar 5. Rangkaian Gripper Pengerak Atas dan Bawah

Perancangan Perangkat Sensor Suhu

Sensor suhu yang digunakan adalah sensor suhu DS18B20 dengan

kemampuan tahan air (waterproof). Ouput data pada sensor suhu ini merupakan

data digital. Sensor suhu DS18B20 memiliki silicon serial number untuk

pembacaan suhu dari berbagai tempat. Sensor suhu DS18B20 dapat membaca

suhu hingga 125°C. Sensor suhu memiliki 3 port GPIO yang dihubungkan ke

Raspberry pi, yaitu VCC, GND dan data. Daya yang diterima sensor suhu didapat

dari power supply 12VDC yang di konversikan ke 5VDC. Hasil dari pembacaan

sensor akan ditampilkan pada layar LCD. Gambar 6 dibawah ini adalah rangkaian

pada perangkat sensor suhu DS18B20.

Keterangan :

: Data (GPIO4) : GND : VIN

Gambar 6. Rangkaian perangkat sensor suhu

Pvc

servo

6

Perancangan Perangkat LCD

Perangkat yang digunakan sebagai penampil suhu dibawah laut pada

penelitian ini adalah LCD 16x2. LCD dihubungkan melalui port GPIO Raspberry

Pi. Tegangan pada LCD didapat dari power supply 12VDC yang di konversikan

ke 5VDC melalui converter. Informasi suhu dibawah laut yang didapat dari

pembacaan sensor suhu DS18B20 akan diproses oleh Raspberry pi lalu data suhu

yang terdapat dibawah laut akan ditampilkan pada layar LCD. Gambar 7 dibawah

ini adalah rangkaian pada perangkat LCD.

Gambar 7. Rangkaian perangkat LCD

Perancangan Perangkat Jaringan

Sistem kamera monitoring akan dirancang menggunakan jaringan LAN

(Local Area Network) yaitu jaringan menggunakan kabel penghubung antara

sistem dan server dalam satu jaringan yang sama. Sistem dihubungkan dengan

jaringan LAN yang dikoneksikan oleh port LAN adapter pada Raspberry pi

dengan laptop. Port adapter tersebut berfungsi sebagai penghubung antara

jaringan WLAN dengan Raspberry pi yang berfungsi sebagai komunikasi antara

sistem dengan server. Port LAN pada laptop dan Raspberry pi dikoneksikan

mengunakan kepala RJ45.

Kabel LAN

Gambar 8. Perancangan perangkat Jaringan

7

Flowchart Penelitian

Flowchart penelitian adalah langkah-langkah yang akan dilakukan untuk

menjalankan penelitian. Flowchart tersebut akan menjadi acuan pengerjaan

penelitian sebagai landasan proses kerja. Pada penelitian ini flowchart penelitian

dipaparkan pada gambar 9.

Tidak

YA

Gambar 9. Flowchart Penelitian

Mulai

Studi Literatur

Rumusan Masalah

Perancangan Sistem

Pengujian Sistem

Sistem

Bekerja

Selesai

8

HASIL

Pengujian Kamera

Penelitian ini menggunakan kamera jenis webcam dengan resolusi gambar

640x480 pixel. Webcam ini juga menggunakan port USB sebagai komunikasi data

dengan komputer atau Raspberry Pi. Console kamera mengunakan console

kamera CCTV yang dimodifikasi seperti terlihat pada gambar 10.

Console

Kamera

Gambar 10. Kamera

Gambar 11. Proses pengambilan foto

Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan bahwa saat kamera sedang

menjalankan program Motion atau program streaming, kamera tidak dapat

menjalankan program pengambilan foto atau Fswebcam, karena kamera sedang

menjalankan perintah lain. Mengatasi hal tersebut, program Motion harus

dihentikan terlebih dahulu agar program Fswebcam dapat dijalankan. Program

9

untuk menghentikan motion, mengambil foto dan menjalankan motion kembali

adalah sebagai berikut.

sudo service motion stop

Program motion akan bekerja secara berurutan setelah program tersebut

dijalankan pada terminal. Gambar 12, 13 dan 14 merupakan tampilan foto yang

sudah berhasil diambil oleh kamera. Proses f

Gambar 12. Hasil Pengambilan Foto

Gambar 13. Hasil Pengambilan Foto Diair

Gambar 14. Hasil Pengambilan Foto Objek

Gripper

Ikan Kayu

Kaleng Gelas Plastik

Botol Batu

10

Pengujian tersebut telah membuktikan bahwa kamera dapat menjalankan

program streaming dan pengambilan foto menggunakan Raspberry pi.

Pengujian Sensor Suhu

Pengujian sensor suhu DS18B20 dilakukan dengan membandingkan

pengukuran suhu menggunakan termometer dan menggunakan sensor DS18B20

melalui bantuan Raspberry pi yang telah diprogram. Hasil pembacaan sensor suhu

ditampilkan pada LCD. Pengujian sensor suhu dilakukan dua kali pengujian yaitu

pengujian biasa dan pengujian saat didalam air.

Gambar 15. Pengujian sensor suhu DS18B20

Setelah dilakukan pengujian sensor suhu, diperoleh hasil pengujian sensor

suhu dengan termometer. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 1. Hasil pengujian sensor suhu dan termometer didarat

NO Jam Pengujian Sensor suhu DS18B20 Termometer

1 13.00 29,2° C 29° C

2 13.05 29.5° C 30° C

3 13.10 29.5° C 30° C

4 13.15 29.7° C 30° C

5 13.20 30.1° C 31° C

6 13.25 30.6° C 31° C

7 13.30 30.6° C 31° C

8 13.35 30.3° C 31° C

9 13.40 30° C 30° C

10 13.45 29.8° C 30° C

11

Gambar 16. Grafik Pengujian sensor suhu DS18B20 dan Termometer

Gambar 16 adalah hasil pengukuran sensor suhu DS18B20 dengan

termometer. Garis warna biru adalah hasil pengukuran pada termometer dan garis

warna merah adalah hasil pengukuran pada sensor suhu. Angka pada garis

horizontal adalah waktu saat pengujian dan angka pada garis vertikal adalah

ukuran suhu.

Tabel 2. Hasil pengujian sensor suhu DS18B20 diair

NO Kedalaman Sensor suhu DS18B20

1 1 Meter 31,0° C

Pengujian sensor suhu didalam air dilakukan dikedalaman 1 meter, lokasi

pengujian sensor suhu di Tanjung Siambang. Pengambilan data sensor suhu

dilakukan dengan memasukan ROV kedalam air dengan kedalaman 1 meter

selanjutnya menghidupkan sensor suhu dengan menjalankan perintah pada

Raspberry Pi.

Pengujian Gripper

Pengujian gripper dilakukan untuk mengetahui seberapa berat beban yang

bisa diangkat oleh gripper. Gripper digerakkan melaui motor servo yang

mendapat teganggan 5 VDC dari converter. Sebelumnya Gripper terlebih dahulu

diprogram melalui Arduino uno sehingga motor servo dapat dikontrol oleh

potensiometer. Gambar 17 adalah perangkat kontrol untuk Gripper

Gambar 17. Perangkat kontrol gripper

28

29

30

31

32

13

:00

13

:05

13

:10

13

:15

13

:20

13

:25

13

:30

13

:35

13

:40

13

:45

Sen

sor

Su

hu

Waktu Pengujian

Grafik Pengujian Sensor Suhu

Sensor Suhu

Termometer

Kamera Pencapit

Atas Bawah

12

Beban yang bisa diangkat oleh gripper tidak terfokus pada benda yang akan

diangkat. Tabel 3 dan 4 menunjukkan hasil pengujian gripper didarat dan diair.

Tabel 3. Pengujian Gripper didarat

Pengukuran

Berat

Pengukuran

Lebar

Pengukuran

Panjaang

Keterangan

50 Gram

100 Gram

150 Gram

200 Gram

300 Gram

5 Cm

5 Cm

5 Cm

5 Cm

5 Cm

5 Cm

6 Cm

8 Cm

6 Cm

5 Cm

Mampu

Mampu

Mampu

Mampu

Tidak Mampu

Tabel 4. Pengujian Gripper diair

Objek Pengukuran Lebar Pengukuran Panjaang

Botol

Kaleng

Gelas Plastik

Batu

3 Cm

5 Cm

4 Cm

4 Cm

8 Cm

8 Cm

6 Cm

6 Cm

Pengujian gripper didalam air dilalukan di Tanjung Siambang dengan

kedalaman 1 meter.

PEMBAHASAN

Kinerja Perangkat Secara Keseluruhan

Perangkat yang telah selesai diuji secara perbagian pada setiap perangkat

yang digunakan dan juga pengujian secara keseluruhan dianalisis dan dibahas

untuk mengetahui kinerja perangkat tersebut.

Sensor suhu DS18B20 dapat bekerja dengan baik. Hasil yang didapat dari

pengujian sensor suhu di dalam air berbeda 0.6°C dari hasil pengukuran

menggunakan termometer analog. Sensor suhu bekerja apabila Raspberry Pi

dihidupkan lalu untuk melihat data sensor suhu mengunakan LCD.

Pada sistem kamera dijalankan apabila Raspberry pi dihidupkan maka

kamera akan otomatis akan hidup. Untuk menjalankan kamera menggunakan

aplikasi google chrome dengan cara streaming dan memasukkan IP address.

Sebelumnya Raspberry Pi harus dihubungkan terlebih dahulu mengunakan kabel

LAN. Kamera bisa digerakkan secara horizontal 45° dengan mengunakan bagian

pengkontrol sehingga kamera bisa bergerak keatas dan kebawah.

Pada sistem gripper digerakkan mengunakan pengkontrol beban yang bisa

diangkat oleh gripper sebesar 300 gram dengan lebar 5 cm. Daya yang diterima

oleh gripper melalui converter 5 VDC. Gripper diprogram menggunakan Arduino

uno sehingga gripper dapat digerakkan mengunakan pengkontrol.

Sebelum mendapat hasil penelitian yang telah dijelaskan sebelumnya,

penelitian ini memniliki bebarapa kendala, seperti kabel LAN tidak mau membaca

13

dengan mengunakan daya dari Raspberry Pi maka daya yang diambil diperoleh

dari converter sehingga kabel LAN dapat bekerja dengan baik. Hal serupa juga

terjadi pada sistem pengkontrol, coding antara pengerak gripper dan penggerak

kamera bertabrakkan sehingga pembacaan antara keduanya tidak bagus. Maka

program dari keduanya dipisah dengan mengunakan dua Arduino sehingga

program dapat bekerja dengan baik.

KESIMPULAN

Kesimpulan

Hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut:

1) Sistem monitoring pada ROV dapat dirancang menggunakan Raspberry

Pi, Sensor Suhu DS18B20, Kamera Webcam dan Gripper.

2) Sistem pada gripper dirancang mengunakan motor servo dan digerakkan

mengukanakan pengkontrol. Sebelumnya gripper di-coding terlebih

dahulu sehingga dapat digerakkan mengunakan pengkontrol.

3) Sistem monitoring pada kamera dapat dilihat dengan men-streaming

menggunakan laptop. Untuk menjalankan kamera sebelumnya harus

menjalanjan perintah pada Raspberry Pi. Raspberry Pi dihubungkan

kelaptop mengunakan kabel LAN agar bisa menjalankan Raspberry Pi

mengunakan laptop. Kamera digerakkan dengan pengkontrol dimana

kamera bisa bergerak secara 45° vertikal.

4) Sistem monitoring sensor suhu DS18B20 dirancang untuk mengetahui

suhu bawah laut. Informasi suhu dapat dilihat pada LCD dimana proses

pembacaan suhu melalui Raspberry Pi.

5) Proses pengiriman data dari Raspberry Pi ke laptop menggunakan kabel

LAN. Data yang dikirim berupa video dan informasi suhu yang

ditampilkan oleh LCD.

B. Saran

Adapun saran untuk melanjutkan penelitian ini adalah sebagai berikut.

1) Mengoptimasi sistem dengan membuat sistem kamera agar bisa bekerja

dengan resolusi yang tinggi dengan gambar yang jernih dan tidak patah-

patah.

2) Mengoptimasi perangkat gripper agar bisa mengangkat beban lebih besar

dan lebih berat.

3) Mengoptimasi pengunaan kabel untuk pengerak perangkat.

DAFTAR PUSTAKA

Abdul Zulkipli, Rozeff Pramana, Deny Nusyirwan, 2014, Perancangan perangkat

pendektesi ketingian air bak pembenih ikan nila berbasis mikrokontroler

dan web, UMRAH, Tanjungpinang.

14

Berri Prima, Rozeff Pramana, Deny Nusyirwan, 2013, Perancangan sistem

keamanan rumah mengunakan sensor PIR (Pasive Infra Red) berbasis.

UMRAH, Tanjungpinang.

Deddy Prayama, Arya Aulia, 2015, Sistem monitoring ruagan berbasis raspberry

pi dan motion, Vol. 10 No.2.

Ferdy Irawan, Andik Yulianto, 2015, Perancangan Prototype robot observasi

bawah air dan kotrol hovering mengunakan metode PID control, Vol.1

No.1.

Giant. R.F, Darjat, Sudjadi, 2015, Pancangan aplikasi pemantau dan pengendali

piranti elektronik pada ruangan berbasis web, Semarang.

Helmi Muhamad Shadiq, Sudjadi, Darjat, 2014, Perancangan kamera pemantau

nirkaber mengunakan Raspberry Pi, Vol.3 No.4.

Holanda Arief Kusuma, 2012, Rancang bangun ROV untuk ekplorasi bawah air,

skripsi, ITB, Bogor.

Ilman Fauzi Harahap, Rozeff Pramana, 2017, Sistem informasi pelayaran antar

pulau, skripsi, UMRAH, Tanjungpinang.

Kadri Hawari, Aidi Finawan, M. Kamal, 2016, Rancang bangun robot sebagai alat

bantu penjelajah bawah air, Vol.3 No.2.

Made Santoso Gitakarma, Ketut Udi Ariawan, Nyoman Arya Wigraha, 2014, Alat

bantu survey bawah air mengunakan amoba, robot berbasis ROV, Vol.3

No.2.

Muhammad Naufal, Rozeff Pramana, 2016, Camera Monitoring Untuk Sistem

Keamanan Perairan dan Pulau Terluar, skripsi, UMRAH,

Tanjungpinang.

Nando Ade Amarylli Putra, 2014, Pengembangan robot jelajah bawah air untuk

eksplorasi bawah laut, skripsi, ITB, Bogor.

Rizki Maulana F.S, Rozeff Pramana, Deny Nusyirwan, 2013, Aplikasi sistem

pengamatan bawah laut mengunakan kamera webcam. UMRAH,

Tanjungpinang.

Rozeff Pramana, Henky Irawan, 2016, Sistem kamera pengamatan bawah laut,

UMRAH, Tanjungpinang.

Rozeff Pramana, Henky Irawan, 2014, Smart indikator monitoring batas wilayah

laut secara otomatis untuk nelayan, UMRAH, Tanjungpinang

15

Rozeff Pramana, Aziz Iskandar, Deny Nusyirwan, 2014, Atmega and zig bee pro-

based mini boat control sistem, UMRAH, Tanjungpinang

Sutris Astari, Rozeff Pramana, Deny Nusyirwan, 2013, Kran wudhu berbasis

arduino Atmega328, UMRAH, Tanjungpinang

Zaenal Husin, Beta Firmansyah, Edy Lazuardi, Abdi Prasetyo, Nilam Nurhasanah,

2014, Study awal perancangan protype ROV, Vol.1 No.2.

16