Sistem Pemantauan Cuaca Berbasis Komputasi Paralel

Abstract

Perubahan kondisi lingkungan mempengaruhi bidang pertanian sehingga perlu diukur. Pengukuran perubahan kondisi lingkungan dilakukan untuk memperoleh informasi yang tepat untuk penanganan lebih lanjut. Salah satu perubahan kondisi lingkungan berupa cuaca meliputi suhu, kelembaban udara, tekanan udara, kecepatan angin, arah angin, dan hujan. Teknologi yang dapat digunakan untuk melakukan pengukuran kondisi lingkungan menggunakan jaringan sensor yang dikenal wireless sensor network. Kegiatan pengukuran kondisi cuaca pada beberapa titik pengamatan membutuhkan sumber daya yang besar untuk melakukan pengolahan data. Teknik dalam pengolahan yang besar menggunakan komputasi paralel pada sejumlah prosesor secara terdistribusi. Penelitian ini berfokus pada pengembangan sistem pemantauan cuaca dan penggunaan komputasi paralel pada pengolahan data pemantauan cuaca. Tahapan dalam penelitian ini meliputi identifikasi masalah, perancangan sistem monitoring cuaca, implementasi dan pengujian sistem monitoring cuaca, analisis terhadap data monitoring, dan evaluasi terhadap hasil analisis data cuaca hasil monitoring. Kegiatan dalam perancangan sistem pemantauan cuaca meliputi pemilihan sensor dan alat. Pemilihan sensor dan alat untuk melakukan pengukuran kondisi cuaca diperlukan untuk mendapatkan hasil sesuai. Sensor yang digunakan pada pemantauan cuaca meliputi: DHT22, BMP180, wind wave sensor, anemometer, dan rain bucket. Peralatan lain yang digunakan dalam pemantauan adalah Arduino dan Raspberry Pi. Sensor DHT22/AM2302 digunakan untuk pengukuran suhu dan kelembaban udara, sensor BMP180 digunakan untuk melakukan pengukuran tekanan udara, arah angin diukur dengan wind wave sensor, kecepatan angin diukur dengan anemometer, dan volume hujan diukur menggunakan rain bucket. Arduino merubah sinyal-sinyal yang didapatkan oleh sensor-sensor yang terpasang dan menghasilkan nilai dan memprosesnya untuk dikirimkan. Raspberry Pi digunakan dalam penyimpanan data sementara yang diperoleh selama pengamatan cuaca dilakukan pada lokasi tertentu. Pada Raspberry Pi juga dilakukan pemrosesan pada data pengamatan cuaca pada rentan waktu tertentu berupa penghitungan minimum data, rata-rata data, dan maksimum data. Pengiriman data ke server juga dikerjakan pada Raspberry Pi setiap jam dengan memanfaatkan modem sebagai peralatan komunikasi nirkabel. Server pada sistem pemantauan cuaca ini berfungsi sebagai media penampung data dari berbagai lokasi. Implementasi sistem pemantuan cuaca dengan melakukan pemasangan alat pemantauan pada lokasi dan waktu tertentu. Implementasi dilakukan dengan melakukan pengukuran kondisi cuaca dan pengiriman data ke server. Informasi yang dihasilkan berupa tampilan halaman informasi pada website, dan basis data. Pada penelitian ini pengukuran terhadap kondisi cuaca diujicobakan pada satu lokasi. Data hasil pengamatan pada lokasi tersebut diperoleh dengan melalui tahapan pembacaan sensor, preprocessing data, dan pengiriman data. Pembacaan sensor dilakukan setiap detik pada Arduino. Informasi cuaca yang diperoleh melalui pembacaan sensor disimpan, diproses, dan dikirim ke server oleh Raspberry PI. Pemrosesan awal pada Raspberry Pi meliputi pembacaan data dari Arduino, penyesuaian data berdasarkan rentang minimum dan maksimum historis data cuaca pada lokasi pengamatan. Pemrosesan terhadap data pada setiap titik pengamatan cuaca dilakukan untuk memperoleh data minimum, data maksimum, dan rata-rata pada rentang waktu tertentu. Pemrosesan dan pengiriman data cuaca tersebut dilakukan secara otomatis oleh Raspberry Pi pada setiap jam dan setiap lokasi. Analisis terhadap data historis cuaca yang tersimpan di server dianalisis menggunakan ARIMA berdasarkan lokasi pengamatan cuaca dan rentang waktu tertentu. Pengolahan data cuaca menggunakan komputasi paralel dilakukan dengan membagi jenis/kelompok data. Pemrosesan dilakukan dengan memanfaatkan prosesor yang terdapat pada server. Pada penelitian ini diujicobakan pemrosesan komputasi paralel pada satu lokasi pengamatan dan diperoleh peningkatan kecepatan 3 kali menggunakan 8 prosesor.