Deteksi Banjir dan Sistem Pemantauan Air Menggunakan IOT

Karena saat ini kita berada di era Teknologi Komputasi, sangat penting bagi semua orang dan segala sesuatu untuk terhubung ke internet. Proyek kami terdiri dari sistem pemantauan air pintar yang merupakan prototipe kecil untuk sistem pendeteksi dan penghindaran banjir. Artikel ini menjelaskan cara kerja dan alur kerja semua komponen yang ada di dalam proyek kami. Sensor-sensor merasakan lingkungan dan mengirimkan data real-time ke cloud (firebase cloud) dan pengguna dapat melihat dan mengakses data ini melalui platform mobile mereka. 

Model ini memberikan peringatan setelah ketinggian air naik ke ketinggian tertentu. Karena ini adalah prototipe berskala kecil untuk sistem deteksi dan penghindaran banjir, cara kerja model ini cukup baik. Data diunggah dan diubah di awan secara presisi ke sensor dan perubahan waktu nyata dalam aplikasi seluler tercapai. Model ini dapat digunakan untuk mengurangi korban jiwa dalam peristiwa banjir.

Kita menyaksikan berbagai kemajuan drastis di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi selama beberapa dekade terakhir. Era industri saat ini telah merevolusi kehidupan kita dan memberikan banyak kenyamanan dan kemudahan. Namun, kemajuan industri ini juga harus dibayar mahal dengan pemanasan global dan bencana lingkungan lainnya seperti banjir, gempa bumi, dll. Selain itu, kerugian yang disebabkan oleh bencana tersebut terhadap kehidupan dan harta benda sangat besar. 

Meningkatnya jejak karbon dan gas rumah kaca telah menyebabkan ketidakseimbangan dan gangguan pada siklus alami hujan dan banjir, oleh karena itu, kita menghadapi bahaya banjir yang tidak dapat diprediksi dan tidak dapat dihindari lebih dari sebelumnya, untuk mendeteksi dan menghindari banjir secara tepat waktu, teknologi memainkan peran yang sangat penting, dengan bantuan keistimewaan teknologi saat ini, kita dapat mendeteksi dan mempersiapkan diri untuk menghadapi bencana yang akan datang.

Studi menunjukkan bahwa inisiatif semacam ini benar-benar berguna. Dalam banjir yang baru-baru ini terjadi di Amerika Serikat akibat badai di Midwest, korban jiwa dan kerusakan harta benda dapat diminimalkan berkat sistem darurat yang tersedia di sana. Di sisi lain, Korea Utara berjuang untuk menangani pengungsian lebih dari 300.000 orang, sekitar 221 kematian dan biaya sebesar $6 juta - sebagian besar untuk memberi makan para tunawisma yang selamat, dan ini semua diakibatkan oleh kurangnya pengembangan sistem peringatan dan informasi di tingkat masyarakat tentang banjir yang akan datang. 

Hal yang sama juga terlihat pada banjir yang terjadi di negara bagian Kerala dan Tamil Nadu di India. Dari contoh-contoh di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa sistem peringatan yang efektif sebenarnya merupakan masalah yang serius bagi negara berkembang dan negara yang kurang berkembang. Negara seperti Amerika Serikat memiliki ekonomi yang kaya dan dengan demikian, tidak ada batasan dalam penggunaan sumber daya. Oleh karena itu, memperingatkan masyarakat tentang banjir yang akan datang merupakan proposal yang mahal mengingat keterbatasan sumber daya negara.

Metode yang ada saat ini menuntut biaya yang mahal peralatan yang canggih, secara komputasi dan skema pendeteksian banjir yang sulit. Oleh karena itu, hal ini memberikan kesempatan untuk menggunakan karya terbaru dalam teknologi komunikasi informasi dan jaringan sensor untuk menyelesaikan masalah ini sedemikian rupa sehingga sistem secara keseluruhan menyeimbangkan biaya minimal. Kebutuhan dan daya komputasi yang terbatas dengan kebutuhan akan keandalan yang tinggi baik dari sistem maupun komputasi, di sinilah Internet of Things (IoT) terbukti menjadi pendekatan yang sangat efisien. 

Internet of Things atau IoT pada dasarnya mengacu pada jaringan nirkabel antara benda-benda yang tertanam dengan beberapa elektronik, perangkat lunak, dan sensor dengan internet, memungkinkan mereka untuk mengumpulkan dan bertukar data, dan dapat dipantau dan dikendalikan dari jarak jauh. sistem deteksi dan peringatan dini banjir IoT menggunakan Arduino dengan demikian, solusi yang diusulkan untuk masalah ini. 

Sistem ini terdiri dari berbagai sensor, yaitu sensor suhu, kelembaban, ketinggian air, aliran, dan ultrasonik dan juga mencakup Arduino Controller, modul WiFi, LCD, platform berbasis server jarak jauh IoT, dan aplikasi android dengan GUI yang mudah digunakan yang menyampaikan semua informasi penting yang terlibat dalam gambar dalam format visual.

Sensor yang disebutkan di atas mengukur berbagai parameter yang berhubungan dengan lingkungan dan cuaca dan memantaunya secara konstan. Data dari sensor ini secara konstan diumpankan ke pengontrol Arduino, program Arduino memeriksa penyimpangan semut dalam pengukuran sensor dan melakukan perhitungan terkait. 

Arduino juga memiliki modul WiFi yang terpasang padanya, yang memungkinkannya mengirim data sensor ke platform IoT jarak jauh menggunakan protokol IoT melalui koneksi WiFi. Data ini juga dapat dilihat di aplikasi Android, yang secara konstan mengambil informasi dari platform IoT jarak jauh. Jika nilai sensor melewati ambang batas tertentu, peringatan akan dikirim ke pengguna akhir melalui aplikasi android. Dengan menggunakan sistem ini, parameter terkait banjir dapat dipantau dari mana saja di seluruh dunia dari jarak jauh.

Banjir biasanya disebabkan oleh peningkatan jumlah air dalam sistem air, seperti danau, sungai yang meluap. Kadang-kadang bendungan retak, tiba-tiba melepaskan sejumlah besar air. Hasilnya adalah sejumlah air mengalir ke dalam tanah, dan membanjiri wilayah tersebut. Selain kurangnya produk dan properti rumah dan kantor, infrastruktur jalan, air banjir terdiri dari bakteri dan aliran limbah dari tempat pembuangan sampah dan tumpahan bahan kimia yang menyebabkan berbagai macam penyakit setelahnya.
Prediksi banjir membutuhkan informasi seperti:

• Kecepatan perubahan tinggi permukaan air sungai secara real time, yang dapat membantu mengindikasikan keseriusan dan kesegeraan dari ancaman ini.
• Pemahaman tentang bentuk badai yang menghasilkan kelembaban seperti panjang, intensitas, dan luasnya wilayah, yang sangat penting untuk mengetahui potensi keseriusan banjir.
• Dalam sistem ini kami menggunakan Arduino dengan sensor untuk memprediksi banjir dan memperingatkan pihak berwenang masing-masing dan membunyikan alarm instan di desa-desa terdekat untuk segera mengirimkan informasi tentang kemungkinan banjir menggunakan IOT. Sensor yang berbeda yaitu flow, ultrasonik, float, suhu, sensor kelembaban digunakan untuk memantau ketinggian air dan sistem kami menggunakan kekuatan database real-time (firebase) yang terintegrasi dengan android.

metode implementasi

Ide utama dalam proyek kami adalah untuk mengintegrasikan dua platform android dan iot untuk mewujudkan sistem yang dapat diandalkan dan mudah diakses pada waktu yang sama, kami menggunakan Arduino dan sensor yang berbeda untuk mengumpulkan dan mengunggah data ke basis data waktu nyata dan android untuk menggunakan data ini untuk tujuan pemantauan.

Implementasi Hardware

Perangkat keras yang berbeda yang digunakan dalam proyek kami adalah:
i) Arduino Wemos D1 R1.
ii) Sensor ultrasonik.
iii) Sensor aliran. 
iv) Dht11 (Sensor suhu dan kelembaban).
v) Float Sensor.
vi) Layar LCD.

i) Arduino adalah jantung dari sistem, semua sensor terhubung ke Arduino dan beroperasi secara tersinkronisasi. Arduino Wemos D1 R1 memiliki modul wi-fimodule bawaan yang digunakan untuk mengunggah data ke database (data diunggah setiap 1 detik).
ii) Sensor ultrasonik digunakan untuk mengukur jumlah air atau jarak dari sensor ke permukaan air.
iii) Sensor aliran digunakan untuk mengukur aliran dan jumlah air yang ditransfer.
iv) Sensor DHT11 untuk mengukur suhu dan kelembaban.
v) LCD untuk menampilkan data.
vi) Sensor pelampung bertindak sebagai sakelar ketika ketinggian air menyentuh sensor pelampung, hal itu menyebabkan sensor pelampung bergerak ke atas menghubungkan sirkuit dan karenanya mengirimkan sinyal stres yang mengkhawatirkan pengguna untuk kemungkinan kenaikan ketinggian air

Implementasi Software

Untuk bagian perangkat lunak, kami telah mengintegrasikan sistem kami dengan android, kami mengembangkan sistem android yang sepenuhnya mampu memantau sistem lingkungan. Hal ini dilakukan dengan menggunakan data yang dikirim oleh sistem, menggunakan aplikasi android membuatnya mudah digunakan dan nyaman digunakan karena aplikasi ini hanya berjarak satu klik saja, setiap detail yang terkait dengan sistem dapat dilihat di aplikasi ini. Aplikasi ini dapat memberitahu pengguna jika ada kemungkinan terjadi banjir. Misalnya, kenaikan aliran air tertentu yang meningkatkan ketinggian air bendungan/wadah secara keseluruhan (dalam kasus kami), aplikasi ini cukup serbaguna untuk memberitahu pengguna tentang hal ini dan melaporkannya terlebih dahulu untuk menghindari segala bentuk korban.

Aplikasi ini juga dapat digunakan untuk memonitor data sensor secara real time yang dapat disediakan:
i) Jarak dari sensor ultrasonik ke air.
ii) Laju aliran air.
iii) Total volume air dan i
v) Suhu dan kelembaban. 
Semua fitur yang disediakan oleh aplikasi ini dapat digunakan secara efisien oleh setiap individu untuk memantau sistem. Ini ramah pengguna dan menghindari kerumitan data yang berbeda yang digunakan karena pengguna hanya diberikan apa yang benar-benar penting.

Bencana, seperti namanya, membawa malapetaka besar pada kehidupan dan harta benda tanpa pandang bulu di seluruh dunia. Negara-negara berkembang, bagaimanapun, mengalami kehancuran yang jauh lebih buruk daripada negara maju dan juga kurang siap untuk menghadapi efek dari bencana ini. pengetahuan tentang bencana dengan demikian dapat membantu semua orang, terutama negara-negara berkembang dengan menyediakan waktu untuk mengamankan properti dan mengungsi. Mengembangkan sistem peringatan dini mungkin rumit, dengan banyak aspek persyaratan sistem dan banyak kerumitan tambahan, ketika berada di negara berkembang. 

Makalah ini telah mencoba untuk mengusulkan solusi potensial dan ekonomis untuk masalah banjir. Banjir tidak dapat diprediksi dengan begitu mudah, tetapi kami mencoba mengembangkan sistem yang mencoba mendeteksi banjir dan memberikan peringatan dini kepada orang-orang di sekitarnya. Sistem deteksi dan peringatan banjir berbasis IoT ini terbukti dapat menyelamatkan nyawa manusia dengan mengurangi jumlah manusia yang keluar saat keadaan darurat atau genting. 

Pengembangan jaringan sensor nirkabel telah berhasil dilakukan, dengan mempertimbangkan area penyebaran dan efisiensi. Sejauh ini, kami telah membangun model mikro melalui prototipe; sensor yang digunakan sangat penting untuk mendapatkan data yang diperlukan untuk memantau dan mendeteksi banjir, dan umpan langsung juga telah diaktualisasikan untuk pengguna akhir. Sistem yang diusulkan nantinya dapat digunakan untuk memberikan solusi terhadap tantangan kehidupan nyata, sehingga memberikan kelegaan bagi masyarakat yang dilanda banjir yang terus-menerus.