Memprediksi Tanah Longsor dengan Wireless Sensor Network

DATANGNYA musim hujan selalu membawa kegembiraan bagi petani dan masyarakat yang tinggal di daerah-daerah sulit air. Tetapi, datangnya musim hujan juga membawa kekhawatiran. Hujan yang turun dengan deras dapat menimbulkan bencana banjir dan tanah longsor. 

Berbeda dengan bencana banjir yang biasanya dapat diperkirakan dengan mengamati ketinggian sungai dari waktu ke waktu, bencana tanah longsor seringkali terjadi tiba-tiba. Umumnya masyarakat tidak siap mengindari bahaya longsor, sehingga beberapa bencana tanah longsor di Indonesia selalu memakan korban.

Dengan jumlah bencana yang menurut BNPB bahkan telah mencapai 438 kejadian di awal tahun 2018, usaha-usaha untuk menghindarkan masyarakat dari bahaya bencana longsor mestinya harus dilakukan. Bila perlu, terjadinya tanah longsor harus dicegah.

Pencegahan terjadinya bencana tanah longsor atau pencegahan jatuhnya korban sebenarnya sangat dimungkinkan. Alasannya, peta-peta daerah rawan longsor telah dibuat oleh BNPB dan BPBD.

Baca juga: Kisah Yaya Selamatkan Istri dan Anaknya yang Terperangkap Longsor

Apalagi, berbagai penelitian yang mempelajari kemungkinan terjadinya longsor, serta pengamatan tempat kejadian setelah terjadinya bencana, yang dilakukan oleh berbagai pihak termasuk perguruan tinggi, dapat menjelaskan secara detail tentang penyebab terjadinya bencana.

Penjelasan dari berbagai penelitian dan pengamatan umumnya menyimpulkan bahwa longsor terjadi karena kondisi topologi, geologi, cuaca, dan aktifitas masyarakat di daerah potensi atau terdampak bencana.

Maka, terjadinya bencana atau jatuhnya korban dapat dicegah dengan melakukan usaha-usaha seperti penyuluhan pada masyarakat agar tidak melakukan aktivitas yang dapat menyebabkan terjadinya tanah longsor.

Sementara itu, pengamatan terhadap kondisi topologi, geologi, dan cuaca juga perlu dilakukan secara terus-menerus dan dari waktu ke waktu untuk mengukur resiko terjadinya tanah longsor.

Menempatkan seorang atau beberapa orang operator pada daerah rawan bencana untuk mengamati kondisi lingkungan secara terus-menerus tentulah tidak praktis.

Pekerjaan tersebut akan cukup melelahkan dan membutuhkan biaya operasional yang sangat besar, apalagi jika mengingat bahwa jumlah daerah rawan bencana longsor yang ada di Indonesia sangatlah banyak.

Sebagai solusinya, tugas-tugas monitoring dapat dilakukan dengan menggunakan teknologi wireless sensor network (WSN), yang saat ini sudah banyak dikembangkan dan digunakan di berbagai negara.

Teknologi ini menjanjikan beberapa kelebihan yang tidak dapat dipenuhi oleh pengamatan manual oleh manusia, di antaranya adalah monitoring terus-menerus dari waktu ke waktu, cakupan area pengamatan yang luas, dan biaya yang murah.

Selain itu, karena operator (manusia) hanya bertugas memasang dan sesekali melakukan perawatan, maka biaya operasionalnya pun jauh lebih kecil.

Baca juga: Tanah Longsor di Depok, Satu Bangunan Ambles

Untuk melakukan tugasnya, sebuah jaringan WSN sedikitnya dilengkapi dengan sejumlah sensor node (SN), sebuah base station (BS), serta sebuah control station (CS). Pada aplikasi pengamatan dan peringatan dini bahaya longsor, SN diletakkan di tempat-tempat yang mempunyai potensi bahaya longsor cukup besar.

Sebuah unit BS juga diletakkan pada lokasi yang sama namun pada tempat yang cukup aman dari bahaya longsor. Sementara itu, CS berada di kantor pusat pengamatan yang umumnya terletak di kota.

Sensor-sensor pada SN akan mengukur berbagai variabel fisik dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Oleh unit prosesor yang ada pada SN, sinyal ini di ubah menjadi sinyal informasi yang kemudian dikirim secara periodik oleh unit pemancar dan penerima (transceiver) kepada BS.

SN harus dapat dipasang dengan mudah di dekat lokasi di mana fenomena diukur, karena itu SN biasanya berukuran kecil. Untuk mencapai ukuran ini, tenaga listrik SN hanya tergantung pada baterai yang harus mampu bekerja pada waktu yang lama, misalnya beberapa bulan hingga satu tahun.

Agar dapat menghemat tenaga baterai, unit transceiver pada SN dirancang untuk mempunyai daya pancar yang rendah. Akibatnya, jangkauan pemancar pada SN hanya mampu mencapai BS, dan tidak mungkin berkomunikasi langsung dengan CS yang jaraknya bisa mencapai puluhan hingga ratusan kilometer.

Berbeda dengan SN yang hanya dilengkapi dengan pemancar sederhana berdaya kecil, BS dilengkapi dengan fasilitas komunikasi yang lebih baik karena harus mampu melakukan komunikasi jarak jauh dengan CS.

Jika di sekitar lokasi pengamatan terdapat infrastruktur telekomunikasi seperti base transceiver station (BTS) milik operator semacam Telkomsel, maka BS dilengkapi dengan unit transceiver sebagaimana yang ada pada telpon bergerak (handphone). Sehingga komunikasi dengan CS bisa dilakukan melalui fasilitas yang telah tersedia ini.

Namun, jika infrastruktur komunikasi tidak terdapat pada lokasi pengamatan, komunikasi jarak jauh antara BS dan CS dapat dilakukan dengan menggunakan fasilitas satelit.

Pilihan lainnya adalah komunikasi radio pada pita frekuensi HF (high frequency), dengan frekuensi antara 3 MHz hingga 30 Mhz, yang gelombangnya mampu merambat dalam jarak puluhan hingga ratusan kilometer.

Untuk mengamati dan memperkirakan terjadinya tanah longsor, metode yang berbeda-beda diterapkan pada jaringan-jaringan WSN yang telah dioperasikan di berbagai negara di luar Indonesia.

Jenis-jenis variabel yang diukur dan jenis sensornyapun juga berbeda. Jenis sensor yang paling umum adalah accelerometer, yang digunakan untuk mengukur pergerakan permukaan tanah.

Di pasaran, unit sensor yang terpasang pada papan printed circuit board (PCB) seluas 2 cm persegi ini, mampu mengukur pergerakan linier dalam arah 3 dimensi. Untuk meningkatkan kemampuan sensor dalam menentukan orientasi, unit gyroscope kini ditambahkan pada sensor-sensor accelerometer.

Tentu saja, untuk memperkirakan tingkat risiko bencana longsor, pengukuran pergerakan tanah tidaklah cukup. Beberapa sistem WSN yang lebih canggih juga mengukur temperatur tanah dan udara, kelembaban udara, kadar air dalam tanah, serta besar retakan dalam tanah.

Dengan menggunakan variabel-variabel ini, tingkat risiko longsornya tanah bahkan dapat diperkirakan jauh hari sebelum musim hujan datang.

Dengan prakiraan yang diperoleh lebih awal, berbagai upaya pencegahan dapat dilakukan segera. Di antaranya adalah membuat penahan tanah dengan struktur yang lebih kuat di lokasi-lokasi tertentu, merendahkan bagian tanah yang terlalu tinggi, atau bahkan merubah arah longsoran jika longsor diperkirakan tetap akan terjadi.

Hal yang terakhir ini terinspirasi dari teknik yang biasa dilakukan di negara-negara maju yang rawan longsor salju seperti Swiss. Di negara ini, tumpukan salju tebal di atas gunung yang diperkirakan dapat jatuh ke perumahan penduduk, diledakkan di beberapa bagian, sehingga tidak sempat berkumpul untuk menjadi longsoran yang besar.

Selain itu, arah longsorannyapun dapat dikendalikan untuk menjauh dari pemukiman penduduk di bawahnya.

Akhirnya, semoga tulisan ini dapat menjadi pendorong bagi banyak pihak di negeri ini untuk melakukan usaha-usaha terbaik dalam mengurangi bahaya longsor dan jatuhnya korban.

Penggunaan teknologi modern semacam WSN sangatlah diperlukan, apalagi jika negara ini tidak ingin tertinggal dari negara lain dalam menyongsong lahirnya era Industri 4.0, di mana smart sensor adalah salah satu penunjang utamanya. (Dr. Ir. Prihadi Murdiyat, MT,  Dosen Politeknik Negeri Samarinda, Peneliti WSN dan pemanfaatannya)