I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   10 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8 ,   p p .   110 ~ 119   I SS N:  2 5 0 2 - 4752,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ee cs.v 1 0 . i1 . p p 1 1 0 - 1 1 9          110       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Low - Co st Vibrati o n Cha m ber  for  La ndsli de Senso r y  and    Ala r m  Sys te m         E liza   Sa bira   B inti  I s m a i l M o ha m ed  H a di H a ba ebi M o h a mm a d Ib ra hi m y ,   M d Ra f iqu l Is la m   In tern a ti o n a Isla m ic  Un iv e rsit y   M a la y sia M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   4 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Mar   8 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Mar   25 ,   2 0 1 8       M a n y   p re v io u re se a r c h   w o rk p u b li sh e d   in   t h e   o p e n   li tera tu re   a ime d   a t   d e sig n in g   a   sy ste m   th a c o u ld   d e tec lan d sli d e   i n   e a rly   sta g e   b e f o re   th e   lan d slid e   b e c o m e c a tas tro p h ic.   T h is  p a p e p re se n ts  a   w o rk - in - p r o g re ss   lan d slid e   e a rly   w a rn in g   s y ste m   fo M a lay s ian   e n v iro n m e n t.   T h e   a im   o f   th is  p a p e is  to   d e v e lo p   t h e   m o st  e ff e c ien c tl y   re li a b le  c o st - e ffe c ti v e   s y ste m   in   w h ich   slig h e a rth   m o v e m e n ts  a re   m o n it o re d   c o n ti n u o u sly .   T h e   c h a ll e n g e   th is  w o rk   a im a is  to   w o rk   w it h   a   lo w   b u d g e sy ste m   th a p ro d u c e   e ff icie n t   p e rf o r m a n c e .   He n c e ,   th e   m a te rial  u se d   is  o f - th e - sh e lf .   Early   d e sig n   o p ti m iza ti o n   re su lt   o f   th e   v ib ra ti o n   se n so u se d   is  q u it e   p ro m isin g   d e tec ti n g   th e   slig h tes f a in trem o rs,  w h ich   a re   a m p li f ied   u sin g   t h e   b e st   v ib ra ti o n   c h a m b e a v a il a b le.  It  is  sh o w n   th a t   th e   c h o ice   o f   p ro p e p ip e   l e n g th   a n d   d iam e ter   d ime n sio n in   c o m b in a t io n   t o   a   g ra v e to   e x a g g e r a te  th e   p ro d u c e d   h ig h e se n siti v it y   l e v e o f   5 d B.   F u rth e rm o re ,   b o t h   sy ste m a ti c   a n d   ra n d o m   v ib ra ti o n   tes ts    p r o d u c e d   sim il a re su lt s.   K ey w o r d s :   L o w - C o s t   L a n d s lid A lar m   O f - t h e - S h el f   V ib r atio n   C h a m b er   S en s o r y   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   E liza  Sab ir B in ti I s m ai l   I n ter n atio n al  I s la m ic  U n iv er s it y   Ma la y s ia ,   J alan   Go m b ak ,   5 3 1 0 0   Ku ala  L u m p u r ,   Selan g o r 03 - 6 1 9 6   5 6 0 1 .   E m ail:  eliza s is m ail @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     L a n d s lid e,   also   k n o w n   as   s lo p f ail u r e,   la n d s lip s   o r   s l u m s   ca n   b d e f in ed   as  m o v e m e n t   o f   r o ck   o r   d eb r is   d o w n   s lo p e.   I n   o t h er   w o r d s ,   la n d s lid i s   t h c h an g es  o f   t h co n d itio n   o f   th e   s l o p f r o m   s tab le  to   u n s tab le.   L an d s lid ca n   h ap p en   d u to   n at u r al  p h e n o m e n o n   an d   h u m a n   ac ti v it ies.  T h f ac to r s   t h at  ca u s es   lan d s lid es   n at u r all y   ar ea r t h q u ak es,  g r o u n d w ater ,   er o s io n   an d   v o lca n ic  er u p tio n s .   W h e r ea s ,   ac ts   b y   h u m an   th at  r es u lt  in   la n d s lid e s   ar d ef o r estatio n ,   co n s tr u ct io n ,   b last in g ,   ea r t h w o r k   an d   v ib r atio n s   f r o m   m ac h i n er y .   I n   Ma la y s ia,   1 9 6 9   w a s   th ea r li est  lan d s lid o cc u r r ed   an d   it  w a s   in   P ah an g .   T h er w er s ev en tee n   la n d s lid es   w er r ec o r d ed   in   to tal  n o w   a n d   th lates w as  t h la s y ea r   i n   Sela n g o r .   P eo p le  w er i n j u r ed   an d   k illed   i n   t h is   n atu r al  h az ar d   an d   h ad   ca u s e d   tr em e n d o u s   d a m a g e s   to   th en v ir o n m e n in f r as tr u ct u r e.   T h ese  w o u ld   h a v e   ca u s lo o f   m o n e y   f o r   th e   r ec o v er y .   T h p u r p o s o f   in v en t io n   o f   lan d s lid ea r l y   w a r n in g   s y s te m   is   to   r ed u ce   all  th r is k s   m en tio n e d   ab o v e.   I n   f ac t,  m a n y   li v es  co u ld   b s av ed   f r o m   b ec o m i n g   th v icti m   o f   t h i s   n atu r al  h az ar d .   Ma n y   r esear c h   p ap er s   w er p u b lis h ed   r eg ar d in g   th is   la n d s lid ea r l y   w a r n in g   s y s te m   f r o m   ti m to   ti m to   d ev elo p   th m o s r eliab le  an d   ef f icie n s y s te m   in   o r d er   to   aler p eo p le   in   th p r o n ar ea   ab o u t   th is   h az ar d   w h i le  it   is   s till   ea r l y .   T h is   p ap er   ai m s   to   d esig n   v ib r atio n   s e n s o r   a n d   to   in v e s tig a te  it s   d i f f er en t   p ar am eter s   to   i m p r o v i ts   ca p ab ilit y   in   d etec tin g   la n d s lid es  u s in g   co m m er cial   o f f - th e - s h el f   m ater ials .   T h e   o p tim u m   s e n s in g   s tr u ct u r d im en s io n s   w er in v es tig a ted   f o r   s en s o r   ca s in g   f o r   m ax i m u m   ac o u s tic  d en s it y .   T h ty p o f   s en s o r   th at  ca n   d etec g r o u n d   m o v e m e n t   is   id e n ti f ied   a n d   it   w as   d ec id ed   to   u s e   v ib r atio n   s e n s o r   SW - 4 2 0 .   Nex t,  as  a n   e f f o r to   in cr ea s t h ac c u r ac y   a n d   in te n s it y   o f   th e   v ib r atio n ,   g r av e l s   w er p lace d   in s id e   p ip b ef o r b u r ied   in   th g r o u n d .   I n   f ac t,  s e v er al  ex p er i m e n ts   w er ca r r ied   o u to   in v est i g ate  t h is   m atter   a n d   th r es u lts   o b tai n ed   is   p o s iti v e.   L astl y ,   i n   f i n d i n g   t h o p ti m u m   d i m e n s io n   o f   p ip e,   n u m er o u s   e x p er i m e n t s   w er co n d u cted   f o r   th r ee   d i f f e r en len g t h s   o f   p ip es  w it h   f o u r   d if f er e n d ia m e ter s   f o r   ea ch   l en g t h .   T h p ap er   is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Lo w   C o s t V ib r a tio n   C h a mb er fo r   La n d s lid S en s o r a n d   A la r S ystem  ( E liz a   S a b ir a   B in ti I s ma il)   111   o r g an ized   as  f o llo w s .   Sectio n   1   b r ief l y   ex p lai n   th co n ce p t   o f   lan d s lid m o n ito r i n g   s y s te m   an d   t h s e n s o r s   u s ed   in   d if f er e n p r o j ec ts .   Sectio n   2   in tr o d u ce s   t h m eth o d o lo g y .   Sectio n   4   p r esen ts   t h r esu l ts   an d   d is cu s s io n .   Sect io n   5   co n clu d e s   th p ap er .     1 . 1 .   Co ncept   o f   L a nd s lid M o nito ring   Sy s t e m       L a n d s lid ca n   b d escr ib ed   as  m o v e m en o f   s o il,  d eb r is   o r   r o ck   d o w n   s lo p ca u s ed   b y   ea r th q u a k e,   r ain f a ll  o r   r ap id   s n o w   m elt  [ 1 ] ,   [ 2 ] .   Sin ce   5 0   y e ar s   ag o ,   th s p ee d   o f   th m o v e m en in   t h g r o u n d   h av e   b ee n   ch a n g in g   f r o m   s lo w e s to   v er y   s lo w   [ 3 ] .   Fu r t h e r m o r e,   ev er y   y ea r ,   lan d s lid es   h a s   a f f ec ted   m an y   co u n tr ies  o v er   th w o r ld   i n   f a ct  h as  e n d an g er   ev e n   k illed   m an y   h u m a n   li f a n d   d estro y ed   th en v ir o n m en t.  T h co m p le x   i n ter ac tio n   o f   m an y   f ac to r s   s u ch   as  l ith o lo g y ,   s o il  p r o p er ties   an d   e lev at io n   h a v m ad t h e   lan d s lid o cc u r r en ce   i s   h ar d   t o   p r ed ict  [ 4 ] .   Fo r   th is   r ea s o n ,   th e   d ev elo p m e n o f   la n d s l id s e n s o r   h as  b ee n   ev o lv i n g   e v er y   d a y   i n   o r d er   to   p r o d u ce   th m o s r eliab le  a n d   ef f ec ti v s y s te m   i n   d etec ti n g   lan d s lid h e n c e   aler th p eo p le  in   th e   p r o n ar ea   at  th s a m ti m e.   T h er ef o r e,   d ata  tr an s m i s s io n   i n   r ea l - ti m r e g ar d in g   t h s tatu s   o f   s tab ilit y   o f   s lo p e   i n   t h p r o n ar ea s   h as  b ec o m a   m aj o r   co n ce r n ed   in   r esear c h   a r ea   in   t h h o p t h at  an   ef f icie n lan d s lid ea r l y   w ar n in g   s y s te m   co u ld   b d ev elo p ed .   L an d s lid m o n ito r in g   s y s te m   is   b asicall y   r eq u ir in g   e x p er i m e n tal  s t u d ies   to   test   t h s en s o r s   to g eth er   with   th e   d ata  tr a n s m is s io n   f r o m   th e   s e n s o r   n o d to   th b ase  u n it  b ef o r d ep lo y   th o s s en s o r s   in   th p r o n ar ea .   Data   tr an s m i s s io n   is   th c o m m u n icatio n   f r o m   s en s o r   n o d to   b ase  u n it.  I l ets  t h b ase  u n it  to   k n o w   w h en   t h er ar c h an g es   in   t h g r o u n d .   No w ad a y s ,   w ir e le s s   s e n s o r   n o d ( W SN)   h as  b ee n   w id el y   u s ed   b ec au s o f   its   ca p ab ilit y   to   tr an s m it   d ata  in   r ea l - ti m e.   On ce   d ata  is   r ec eiv ed   at  t h b ase  u n i th at  i n d icate s   th er is   p o ten tial  lan d s lid e,   ea r l y   w ar n i n g   s y s te m   ( E W S)  p lay s   m aj o r   r o le  to   aler th p eo p le  to   s av th eir   liv es.  E W ca n   b d ef i n ed   as  to   in s tan t l y   s p r ea d   m ea n in g f u w ar n i n g   i n f o r m at io n   s o   t h at  p eo p le  n ea r b y   t h at  ar ex p o s ed   to   h az ar d   ca n   p r ep ar an d   ac ac co r d in g l y   to   r ed u ce   t h p o s s ib ilit y   o f   d an g er   o r   lo s s   [ 5 ] .   T h is   alar m   s y s te m   i s   v er y   i m p o r tan t b ec au s t h is   is   th o n l y   w a y   to   aler t th p eo p l in   t h p r o n ar ea   th at  n atu r al  h az ar d   is   ab o u t to   h ap p en   a n d   th eir   li v es a r i n   d an g er .   B y   t h ti m t h ala r m   is   g e n er ated ,   th h az ar d   is   s ti ll  i n   ea r l y   p h ase  a n d   b ef o r it  b ec o m e   ca tast r o p h ic,   t h p eo p le  w o u l d   h av e   e n o u g h   ti m to   s a v t h eir   liv e s   a n d   v al u ab l b elo n g i n g s .   S in ce   t h f o cu s   o f   th i s   p ap er   is   o n   th s e n s o r   it s elf ,   w w i ll li m it o u r   d is c u s s i o n   to   it.      1 . 2 .   T y pe  o f   Sens o rs Use d f o L a nd s li de  M o nito ring   Sy s t em   Dif f er en t   t y p e s   o f   s en s o r s   h av b ee n   i n tr o d u ce d   f o r   lan d s lid d etec tio n   i n   ev er y   r esear c h   p ap er .   T h f ir s t y p o f   s e n s o r   i s   ca lled   v ib r atio n   s e n s o r   an d   i is   u s ed   t o   s en s e   an y   m o v e m e n i n   th g r o u n d .   R e f er en ce   [ 6 ] , [ 7 ]    p r o p o s to   p lace   v ib r atio n   s e n s o r ,   SHO C K - 8 0 1 in   s tai n le s s   s teel  p ip e.   T h p ip th en   i s   b u r ied   i n   th g r o u n d   to g eth er   w i t h   th s en s o r .   T h u tili za tio n   o f   th is   p ip ca n   b th s o lu tio n   to   p r ev en th s e n s o r   f r o m   b r o k en   d u r i n g   th lan d s l id p h en o m e n o n .   O n   t h o t h er   h a n d ,   ADX L   2 0 2   b iax ial  ac ce ler o m eter   ca n   b u s ed   to   m ea s u r b o th   in cli n atio n   an g l an d   ac ce ler atio n   o f   g r o u n d   m o v e m e n [ 2 ] .   Fig u r 1   s h o ws  d if f er en t y p e s   o f   s en s o r s   th at  ca n   b u s ed   to   d etec t la n d s lid e.   E q u all y   i m p o r tan t,  e x te n s o m eter   an d   in cli n o m eter   ca n   b u s ed   to   m ea s u r th s lo p s u r f ac d is p lace m e n an d   s lo p m o v e m en r esp ec tiv el y .   A b o v all,   f o r   s lo w   a n d   s u d d en   g r o u n d   m o v e m e n t,  tilt m eter   is   th b es ch o ice  [ 1 ] ,   [ 6 ] .   On   t h co n tr ar y ,   la n d s lid r ain f all - in d u ce d   ca n   b d etec t ed   b y   s e n s o r s   lik e   o s m o m e ter ,   d ielec tr ic  m o i s tu r s en s o r ,   p o r p r ess u r p iezo m ete r ,   s tr ai n   g au g a n d   r ain   g au g e   [ 1 ] ,   [ 8 ] .   T ab le  1   s h o w s   l is t o f   s en s o r s   an d   th e ir   co r r esp o n d in g   f u n ctio n s .           Fig u r 1 .   Fro m   le f t to   r ig h t: V ib r atio n   Sen s o r   ( SHO C K - 8 0 1 S)  [ 6 ] ,   A cc eler o m eter   s e n s o r     ( A DX L   2 0 2   b iax ial  ac ce ler o m eter )   [ 2 ] ,   E x ten s o m eter   an d   T ilt Sen s o r         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   1 1 0     1 1 9   112   T ab le  1 .   Sen s o r s   an d   th eir   f u n ctio n s   S e n so r   F u n c t i o n   V i b r a t i o n   T o   d e t e c t   d e b r i s v i b r a t i o n   i n   t h e   g r o u n d .   A c c e l e r o me t e r   T o   o b t a i n   t h e   a c c e l e r a t i o n   o f   t h e   g r o u n d   mo v e me n t .   Ex t e n so me t e r   T o   me a su r e   t h e   d i sp l a c e me n t   o f   t h e   sl o p e .   I n c l i n o me t e r   T o   me a su r e   v e r t i c a l l y   a n d   h o r i z o n t a l l y   t h e   mo v e m e n t   o f   t h e   sl o p e .   T i l t me t e r   T o   me a su r e   sl o w   a n d   s u d d e n   mo v e men t   o f   so i l   l a y e r   O smo me t e r   T o   me a su r e   p o r e   w a t e r   p r e ssu r e .   D i e l e c t r i c   mo i st u r e   se n so r   T o   me a su r e   t h e   p e r mi t i v i t y   o r   d i e l e c t r i c   c o n st a n t   o f   t h e   so i l .   P o r e   p r e ssu r e   p i e z o m e t e r ,   T o   me a su r e   p o r e   w a t e r   p r e ssu r e .   S t r a i n   g a u g e   T o   me a su r e   t h e   d e f l e c t i o n   o f   so i l   l a y e r   w h e n   t h e   g r o u n d   h a s a   mo v e me n t .   R a i n   g a u g e   T o   me a su r e   t h e   a c c u m u l a t i v e   o f   r a i n f a l l .   G e o p h o n e   T o   me a su r e   v i b r a t i o n .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h ty p o f   s en s o r   u s ed   to   d etec g r o u n d   m o v e m e n is   v ib r atio n   s en s o r ,   SW - 4 2 0   an d   it  is   w el k n o w n   a s   h i g h l y   s e n s iti v s en s o r .   W h en   th er is   n o   v ib r atio n ,   th o u tp u s ig n al  is   lo w   an d   th L E w ill  n o t   tu r n   o n .   W h er ea s ,   w h e n   t h er is   v ib r atio n   t h o u tp u s i g n al   is   h ig h   a n d   th e   L E w ill   tu r n   o n .   As  s h o w n   i n   Fig u r 2 ,   t h v ib r atio n   m o d u l co n s i s ts   o f   t h s e n s o r   its el f ,   an   L 3 9 3   ch ip   a n d   a   p o ten tio m eter .   L 3 9 3   ch ip   is   co m p ar ato r   an d   it  is   u s ed   to   d etec v ib r atio n   i f   it  is   ex ce ed ed   th t h r es h o ld .   T h is   th r e s h o ld   ca n   b e   ad j u s ted   b y   th p o te n tio m eter .   T u r n in g   t h p o ten tio m eter   i n   clo ck w is e   d ir ec tio n   w il d ec r ea s th e   s e n s it iv it y   w h ile  a n ticlo ck w i s d ir ec tio n   w il in cr ea s t h s e n s it iv it y .   O f f - t h e - s h el f   P VC   p ip w as  s el ec ted   as  th ca s in g   o f   th s en s o r   an d   s e v er a ex p er im e n t s   w er co n d u cted   to   d eter m in t h o p ti m u m   d i m en s io n s   i n   ter m s   o f   len g th   a n d   d iam e ter   in   p r o d u cin g   t h h i g h e s v ib r atio n   i n ten s it y .   T h d im e n s io n s   ch o s to   b e   test ed   ar d ia m eter   o f   1 5 m m ,   3 2 m m ,   5 0 m m   a n d   8 0 m m   f o r   ea ch   o f   1 m ,   2 m   a n d   3 m   le n g th .   Ot h er   th a n   th a t,  o th er   ad v an ta g o f   u s in g   t h i s   p ip is ,   it  ca n   p r o tect  th s en s o r   d u r in g   t h lan d s lid s o   t h at  i ca n   co n t in u o u s l y   f u n ctio n   d u r in g   t h lan d s lid p h en o m en o n .       2 . 1 .   Co m po nents   a)   Vib r atio n   m o d u le  s e n s o r   ( SW - 4 2 0 ) ,     b)   L E D,     c)   A r d u i n o   UNO  b o ar d   d)   J u m p er   w ir e   e)   Gr av el    f)   L ap to p     g)   Sh a k er   m ac h i n e   h)   P VC   p ip es:       T ab le  2 .   Dim e n s io n s   o f   p ip e   L e n g t h   ( m)   D i a me t e r   ( mm )   1   15   32   50   80   2   15   32   50   80   3   15   32   50   80             Fig u r 2 .   Vib r atio n   s en s o r   m o d u le  SW - 420   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Lo w   C o s t V ib r a tio n   C h a mb er fo r   La n d s lid S en s o r a n d   A la r S ystem  ( E liz a   S a b ir a   B in ti I s ma il)   113       Fig u r 3 .   C o m p o n e n ts   u s ed   in   th ex p er i m en t ( SW - 420,   j u m p er ,   L E D,   A r d u i n o   Un o   b o ar d           Fig u r 4 .   Sh ak er   m ac h in e       2 . 2 .   E x peri m e nts    T h p r o g r am m i n g   co d to   en a b le  th lap to p   r ea d   th m ea s u r e m en f r o m   t h s e n s o r   is   co m p iled   an d   u p lo ad ed   b y   u s in g   A r d u in o   I n teg r ated   De v elo p m e n E n v i r o n m e n ( I DE )   s o f t w ar e.   Ser ial  m o n ito r   o n   th e   A r d u i n o   s o f t w ar w a s   u s ed   to   o b tain ed   th m ea s u r e m e n ts   o f   t h s e n s o r   an d   th e   m ea s u r e m en ts   w er r ec o r d ed   f o r   ten   s ec o n d s .     T h ex p er im en ts   co n d u cted   ca n   b class if i ed   in to   f o u r   ca teg o r ies .     2 . 2 . 1 .   E x perie m nt  1 :   T o   T est  t he  F un ct io na lity   o f   t he  Sens o r   A   g o o d   v ib r atio n   s en s o r   is   n o t   s u p p o s ed   to   r ec o r d   an y   m ea s u r e m e n w h e n   t h er is   n o   m o ti o n   ap p lied   to   th p ip e.   T h is   i s   i m p o r tan to   av o id   th e   p eo p le  r ec eiv f a ls alar m .   T h s e n s o r   w as   p la ce d   in   p ip o f   2 m   len g th   a n d   1 5 m m   d ia m eter   an d   w as le f w it h   n o   m o tio n   ap p lied   to   it f o r   tim e.       2 . 2 . 2 .   E x peri m e nt  2 :   T o   I ncre a s t he  Sens it iv it y   o f   t he  Sens o r   E v en   th o u g h   t h p o te n tio m ete r   o n   th e   b o ar d   ca n   b ad j u s te d   to   in cr ea s t h s en s iti v it y ,   b u it   is   n o t   en o u g h   to   d etec th s li g h te s f ai n tr e m o r .   T o   in cr ea s th s en s it iv i t y ,   1 0   p iece s   o f   g r av els   w er p lace d   in s id th p ip to   i n d u ce   s tr o n g er   ac o u s tic  v ib r atio n .   W h e n   t h p ip is   m o v in g ,   t h ese   g r av el s   ar m o v i n g   as   w ell   an d   h it t h in n er   w all  o f   t h p ip h en ce   p r o d u ce   m o r v ib r atio n   i n s id t h p ip e     2 . 2 . 3 .   E x peri m e nt  3 :   T o   F in t he   O pti m u m   Di m ens io a nd   P o s it io o f   P ipe  in  P ro d uci ng   H ig hes t   Aco us t ic  I nte n s it y   T h is   ex p er i m e n w as  co n d u ct ed   to   d eter m i n w h ic h   le n g th   an d   d ia m eter   ca n   p r o d u ce   t h h i g h e s t   ac o u s tic  i n ten s it y   w h e n   t h g r av els  h it  t h in n er   w a ll  o f   th e   p ip e.   A ll  th 1 2   p ip es  w er s h ak m a n u al l y   a n d   s y s te m a ticall y   to   s i m u la te  th g r o u n d   m o v e m e n t.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   1 1 0     1 1 9   114   2 . 2 . 3 . 1 .   Ra nd o m   Sh a k i ng   T h is   ex p er i m e n w as  p er f o r m ed   w it h   t w o   d i f f er en t   p o s itio n   o f   p ip a n d   t w o   d if f er e n d ir ec tio n   o f   s h a k i n g .   T h v ib r atio n   w as  i n d u ce d   v er ticall y   an d   h o r izo n t all y   b y   s h a k i n g   th p ip r an d o m l y   b ac k / f o r th   an d   u p /d o w n   m o tio n s   f o r   ten   s ec o n d s .   T h p o s itio n s   o f   p ip an d   d ir ec tio n s   o f   s h a k i n g   ca n   b illu s tr ated   in   th e   tab le  b elo w   also   i n   Fi g u r e   4   a n d   Fi g u r 5 .   F u r th er m o r e,   t h es 1 2   p ip es  w er te s ted   w it h   b o th   g r av e l i n s id e   th e   p ip an d   w it h o u g r av el  i n s id e   th p ip e.       T ab le  3 .   P o s itio n s   o f   P ip an d   Dir ec tio n   o f   S h ak in g   P er f o r m ed   Du r in g   Ma n u all y   S h ak in g   P o si t i o n   o f   p i p e   D i r e c t i o n   o f   sh a k i n g   G r a v e l   H o r i z o n t a l   B a c k   a n d   f o r t h   No   Y e s   U p   a n d   d o w n   No   Y e s   V e r t i c a l   B a c k   a n d   f o r t h   No   Y e s   U p   a n d   d o w n   No   Y e s           Fig u r 5 .   T h ex p er im e n t set - u p   w h e n   th p ip is   laid   h o r iz o n tall y           Fig u r 6 .   T h ex p er im e n t set - u p   w h e n   th p ip is   h eld   v er tic all y       2 . 2 . 3 . 2 .   Sy s t e m a t ic  S ha k ing   Sh a k er   m ac h i n i n   lab   w as  u s ed   to   e m u late  ea r t h q u a k a n d   s tr o n g   lan d l s id e .   T h p ip w a s   tap ed   o n   to p   o f   th m ac h i n as  s h o w n   in   Fi g u r 7 .   Me asu r e m e n t s   wer o b tain ed   f o r   f o u r   d if f er en t   s p ee d   w h ich   w er e   s p ee d =6 ,   s p ee d =8 ,   s p ee d =1 0   a n d   s p ee d =1 0 .   Sp ee d = 6   w a s   th s lo w e s m o v e m en t t h at  t h s en s o r   ca n   s e n s e.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Lo w   C o s t V ib r a tio n   C h a mb er fo r   La n d s lid S en s o r a n d   A la r S ystem  ( E liz a   S a b ir a   B in ti I s ma il)   115       Fig u r 7 .   T h ex p er im e n t set  u p   f o r   s y s te m atic  s h a k i n g       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   3 . 1 .   E x peri m e nt  1 :   T o   T est  t he  F un ct io na lity   o f   t he  Sens o r   P ar o f   th r esu lt s   r ep o r ted   h er h as  s p ea r ed   in   [ 9 ] .   B ased   o n   Fi g u r 8 ( a)   th er w as  n o   m e asu r e m en t   r ec o r d e d   in   E x p er i m e n 1   s in c th er w a s   n o   m o t io n   ap p lied   to   th e   p ip e.   W h en   th er is   m o tio n   ap p lied   to   t h e   p ip e,   th er w as  m ea s u r e m en t s   r ec o r d ed   as  s h o w n   in   Fig u r 8 ( b ) .   T h er ef o r e,   it  ca n   b co n f ir m ed   th at  t h i s   s en s o r   is   w o r k i n g   p er f ec tl y   h e n ce   it c an   b u s ed   f o r   th n ex ex p er i m e n ts .                   ( a)     ( b )   Fig u r 8 .   ( a) Vib r atio n   m ea s u r e m en w h e n   n o   m o tio n   ap p lie d   to   th p ip an d   ( b )   v ib r atio n   m ea s u r e m e n w h e n   m o tio n   ap p lied   to   th p ip e       3 . 2 .   E x peri m e nt  2 :   T o   I ncre a s t he  Sens it iv it y   o f   t he  Sens o r   I n   E x p er i m e n 2 ,   th v alu o f   m ea n ,   v ar ia n ce   an d   s ta n d ar d   d ev iatio n   w er ca lc u late d   f r o m   th e   m ea s u r e m e n t s   o b tain ed .   T a b l 4   s h o w s   t h v al u o f   m ea n ,   v ar ian ce   an d   s tan d ar d   d ev iat io n   f o r   p ip o f   2 m   len g th   a n d   1 5 m m   d ia m eter .   Fr o m   t h ese  v al u es,  i ca n   b s ee n   th at  t h p ip w it h   th g r av el s   in s id h as  h i g h er   v alu e   co m p ar ed   to   p ip w it h o u g r a v els  i n s id f o r   b o th   h o r izo n tal  an d   v er tical  p o s i tio n   o f   t h p ip e.   T h is   m ea n s ,   th g r a v els  p r o d u ce d   v ib r atio n   as  w ell  w h e n   th p i p w a s   s h a k i n g   an d   r esu lt s   in   v ib r atio n   in te n s it y   in cr ea s es.   Fo r   t h is   r ea s o n ,   i ca n   b co n f ir m ed   t h at  t h g r a v els   ca n   in cr ea s t h s en s iti v i t y   o f   t h s en s o r   in   d etec tin g   la n d s lid e.   Ot h er   th a n   th at,   t h is   tab le  clea r l y   s h o ws  th at  w h en   t h p ip is   laid   h o r izo n tall y   w it h   th e   g r av el s   in s id th p ip p r o d u ce   th m o s v ib r atio n   in te n s it y .   T h av er ag v alu e s   o f   th e s m ea s u r e m e n t s   w er e   p lo tted   in   g r ap h   f o r   b etter   v i s u aliza tio n   a n d   co m p ar is o n   as  s h o w n   in   F ig u r 9 .                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   1 1 0     1 1 9   116   T ab le  4 .   C o m p ar is o n   o f   Vib r atio n   Me as u r e m e n f o r   Ho r izo n tal  an d   Ver tical  P o s itio n   o f   P ip e   H o r i z o n t a l   V e r t i c a l   W i t h   g r a v e l   W i t h   g r a v e l   A v e r a g e     1 5 0 9 6 . 7 0 9   A v e r a g e     4 2 0 8 . 3 4 0 7 4 1   V a r i a n c e   7 5 9 9 1 1 2 2 1   V a r i a n c e   1 3 5 8 0 2 1 3 0 . 4   S t a n d a r d   d e v i a t i o n   2 7 5 6 6 . 4 8 7   S t a n d a r d   d e v i a t i o n   1 1 6 5 3 . 4 1 7 1 1   W i t h o u t   g r a v e l   W i t h o u t   g r a v e l   A v e r a g e     8 0 3 9 . 7 7 7   A v e r a g e     1 7 4 8 . 2 9 1 6 6 7   V a r i a n c e   3 0 5 3 5 3 3 9 9   V a r i a n c e   2 0 8 2 4 4 6 6 . 7 1   S t a n d a r d   d e v i a t i o n     1 7 4 7 4 . 3 6 4   S t a n d a r d   d e v i a t i o n   4 5 6 3 . 3 8 3 2 5 2   W i t h   g r a v e l   ( d B )   W i t h   g r a v e l   ( d B )   A v e r a g e     3 5 . 1 9 7 6 3 1   A v e r a g e     2 8 . 9 4 9 8 7 8 4 9   V a r i a n c e   7 1 . 5 6 1 9 4   V a r i a n c e   6 7 . 1 2 9 8 0 1 3 7   S t a n d a r d   d e v i a t i o n     8 . 4 5 9 4 2 9 1   S t a n d a r d   d e v i a t i o n     8 . 1 9 3 2 7 7 8 1 6   W i t h o u t   g r a v e l   ( d B )   W i t h o u t   g r a v e l   ( d B )   A v e r a g e     3 1 . 9 9 7 3 3 3   A v e r a g e     2 4 . 8 0 3 7 5 8 0 1   V a r i a n c e   8 9 . 0 9 5 0 5 5   V a r i a n c e   6 3 . 2 2 0 4 4 8   S t a n d a r d   d e v i a t i o n     9 . 4 3 9 0 1 7 7   S t a n d a r d   d e v i a t i o n     7 . 9 5 1 1 2 8 7 2 5           Fig u r 9 .   C o m p ar is o n   g r ap h         3 . 3 .   E x peri m e nt  3 :   T o   F ind   t he  O pti m u m   Di m ens io a nd   P o s it io o f   P ipe  in  P ro du cing   H ig hes t   Aco us t ic  I nte n s it y   3 . 3 . 1 .   Ra nd o m   Sh a k i ng   I n   th i s   ex p er i m e n t,  t h v ib r atio n   m ea s u r e m e n ts   w er p lo tted   in to   g r ap h s   f o r   ev er y   d i m en s io n ,   p o s itio n   an d   d ir ec tio n .   B ased   o n   th e s g r ap h s ,   h o r izo n tal  ( u p /d o w n )   i s   t h d o m i n an s i g n al   co m p ar ed   to   h o r izo n tal  ( b ac k / f o r th ) .   On   t h co n tr ar y ,   v er tical  ( b ac k / f o r th )   is   t h d o m in a n s ig n al  c o m p ar ed   to   v er tica l   ( u p /d o w n ) .   T h av er ag v al u e   o f   th ese  m ea s u r e m en t s   w er ca lcu lated .   T ab le  5   s h o w s   t h av er ag v alu o n l y   f o r   th d o m i n a n s i g n al  w h ic h   ar h o r izo n tal  ( u p /d o w n )   an d   v er tical  ( b ac k /f o r th ) .   Ag ai n ,   th av er ag v a lu e s   f o r   h o r izo n tal  p o s i tio n   w er a l w a y s   o u tr a n k ed   v er tical  p o s it io n   as  h as   b ee n   clar i f ied   i n   E x p er i m e n 2 .   Gi v e n   th ese  p o i n ts ,   h o r izo n tal  p o s iti o n   is   m o r f a v o r ab le  th a n   v er t ical  p o s itio n .   I n   o r d er   to   f in d   t h b est  d i m e n s io n ,   h av er a g v al u e s   f o r   h o r izo n tal  p o s itio n   w er p lo tted   f o r   all  d ia m eter s   a n d   len g t h s   a s   s h o w n   in   Fig u r 1 0 Fig u r 1 1   an d   Fi g u r 1 2 .   B as ed   o n   th ese   g r ap h s ,   t h e y   w er e   all  p ea k   at  5 0 m m   d ia m eter   f o r   ev er y   le n g t h   a n d   th h i g h est  v alu i s   w h e n   th e   len g t h   is   2 m .   T h er ef o r e,   it  ca n   b co n f ir m ed   th at,   th o p ti m u m   d i m en s io n   i n   p r o d u cin g   t h h i g h est ac o u s tic   in ten s it y   is   2 m   len g t h   an d   5 0 m m   d ia m eter .     -200 00 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Ou tp u s igna le v e l   N o o f  r e ad in g   Ho riz on t al  vs   v ertic al   V e rt i c alg rav e l V e rt i c aln o g r av e l H o ri z o n tal g rave l H o ri z o n tal n o g rave l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Lo w   C o s t V ib r a tio n   C h a mb er fo r   La n d s lid S en s o r a n d   A la r S ystem  ( E liz a   S a b ir a   B in ti I s ma il)   117   T ab le  5 .   A v er ag v alu e s   f r o m   d o m i n a n t o u tp u t si g n a l le v el    P i p e   l e n g t h   D i a me t e r   ( mm )   H o r i z o n t a l   ( u p / d o w n )   V e r t i c a l   ( b a c k / f o r t h )   1   m   15   1 1 4 7 7 . 1 5 9 2 9   3 4 4 7 . 9 5 7 7 4 6     32   1 8 6 7 4 . 8 5 1 0 6   8 7 6 1 . 0 9 3 0 2 3     50   1 9 4 1 5 . 2 7 5 8 6   7 7 2 5 . 9 4 8 5 2 9     80   1 3 3 4 9 . 2 0 9 5 2   1 1 9 6 8 . 5 9 0 9 1   2   m   15   7 2 1 3 . 2 4 4 2 7 5   1 0 7 0 1 . 8 0 9 9 2     32   1 5 7 0 7 . 8 4 2 5 9   9 9 0 7 . 0 1 5 6 2 5     50   2 2 7 4 1 . 2 8 8 8 9   1 5 1 6 2 . 7 1 3 0 4     80   5 1 2 2 . 7 6 8 5 9 5   9 5 2 8 . 7 5   3   m   15   9 3 6 6 . 9 7 4 7 9   3 7 3 2 . 0 1 4 1 8 4     32   1 3 0 1 5 . 2 8 4 6 2   3 9 6 4 . 9 7 8 1 0 2     50   1 4 9 4 0   7 8 4 6 . 9 6 0 6 3     80   3 6 9 7 . 0 4 6 2 9 6   3 9 5 6 . 8 2 3 1 2 9           Fig u r 1 0 .   Gr ap h   o f   av er ag v alu es  f o r   1 m   p ip w h en   t h p i p is   in   h o r izo n tal   p o s it io n   an d   is   s h a k u p /d o w n           Fig u r 1 1 .   Gr ap h   o f   av er ag v alu es  f o r   2 m   p ip w h en   t h p i p is   in   h o r izo n tal   p o s it io n   an d   is   s h a k u p /d o w n   0 5000 10000 15000 20000 25000 0 20 40 60 80 100 Ou tp u s igna le v e l   Diame ter  (m m)   Ho riz on t al  ( Up /d ow n )   = 1m   0 5000 10000 15000 20000 25000 0 20 40 60 80 Ou tp u s igna le v e l   Diame ter  (m m )   Ho riz on t al  ( Up /d ow n )   = 2m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   1 1 0     1 1 9   118       Fig u r 1 2 .   Gr ap h   o f   av er ag v alu es  f o r   3 m   p ip w h en   t h p i p is   in   h o r izo n ta l p o s it io n   an d   is   s h a k u p /d o w n       3 . 3 . 2 .   Sy s t e m a t ic  S ha k ing   T ab le  6   b elo w   s h o w s   t h co m p ar i s o n   o f   av er a g v al u es  f o r   b o th   s y s te m atic  a n d   r an d o m   ( e. g . ,   m an u al)   s h ak i n g .   T h is   ex p er i m en w a s   co n d u cted   to   th e   2 m   le n g t h   a n d   5 0 m m   d ia m eter   p ip o n l y .   T h s p ee d   o f   th e   s h ak er   m ac h i n w a s   v ar ied   f r o m   t h s lo w e s ( s p ee d =6 )   to   th h i g h e s ( s p e ed =1 2 )   to   em u late   ea r th q u a k a n d   s tr o n g   la n d s li d e.   T h f o u r   m ea s u r e m e n t s   o b tain ed   f r o m   r an d o m   s h a k in g   w er e   ar r an g ed   i n   ascen d i n g   o r d er .   Fo r   r an d o m   s h a k i n g ,   th d ir ec tio n s   a n d   p o s itio n s   o f   p ip ca n   b c o n tr o lled   w h ile  f o r   s y s te m a tic  s h ak i n g ,   th s p ee d s   o f   v ib r atio n   ca n   b co n tr o lled .     B ased   o n   T a b le  6 ,   it  ca n   b co n clu d ed   th at,   t h e   av er ag v alu e s   f o r   r an d o m   s h a k in g   a n d   s y s te m atic  s h a k i n g   i n cr ea s es a s   g o   d o w n   t h tab le  b ec au s th g r av e l s   p r o d u ce d   m o r v ib r atio n .   Fro m   th F ig u r 1 3 ,   it  clea r l y   s h o w s   th at,   lo w er   ea r th   s h ak in g   s p ee d s   w h e n   m an u al   p r o d u ce s   h ig h er   n o is e - li k s ig n a lev el.   I n   w o r d ,   s y s te m atic  s h a k i n g   b y   m ac h in o r   r an d o m   h a n d   s h a k i n g   h av al m o s s i m ilar   ef f ec t o n   n o is e - li k s i g n a l in te n s it y   at  t h o u tp u t.        T ab le  6 .   C o m p ar is o n   o f   A v er a g Valu e s   f o r   S y s te m atic  a n d   R an d o m   Sh a k i n g   S y st e mat i c   R a n d o m   S p e e d   A v e r a g e   v a l u e   Ev e n t   A v e r a g e   v a l u e   6   2 0 8   V e r t i c a l   ( u p / / d o w n )   1 3 2 7 5 . 3   8   1 0 9 7 6 . 4   H o r i z o n t a l   ( b a c k / f o r t h )   1 3 4 0 9   10   1 1 8 4 8 . 7 5   V e r t i c a l   ( b a c k / f o r t h )   1 5 1 6 2 . 7   12   3 2 6 4 1 . 9 7   H o r i z o n t a l   ( u p / d o w n )   2 2 7 4 1 . 3           Fig u r 1 3 .   C o m p ar is o n   o f   a v e r ag v al u es  f o r   s y te m atic  a n d   r an d o m   s h ak i n g       0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 0 20 40 60 80 100 Ou tp u s igna le v e l   Diame ter  (m m )   Ho riz on t al  ( Up /d ow n )   = 3m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Lo w   C o s t V ib r a tio n   C h a mb er fo r   La n d s lid S en s o r a n d   A la r S ystem  ( E liz a   S a b ir a   B in ti I s ma il)   119   4.   CO NCLU SI O N   T h is   w o r k   i n tr o d u ce d   n e w   d esig n   f o r   v ib r atio n   c h a m b er   m ad u s i n g   lo w - co s t   m ater ial   to   d etec an d   aler o f   la n d s lid es.  E x ten s iv s y s te m atic  a n d   r an d o m   v in b r atio n   test s   w er co n d u ct ed   o n   th v ib r atio n   ch a m b er .   Me as u r e m en t   r esu lt s   p r o d u ce d   b y   v ib r atio n   s en s o r   SW - 4 2 0   h as  clar i f ied   th at   P VC - b ased   p ip o f   len g th   2 m   an d   d ia m eter   5 0 m m   s t u f f ed   w i th   g r av el   an d   laid   h o r izo n tal l y   p r o d u ce d   th e   b es s i g n al.   He n ce ,   o u r   f u tu r tes t - b ed   w ill ta k th is   i n f o r m atio n   in to   co n s id er atio n   d u r in g   t h f i n al  s y s te m   d es ig n   p r o ce s s .         ACK NO WL E D G E M E NT   T h is   w o r k   i s   s p o n s o r ed   b y   I n t er n atio n al  I s la m ic  U n i v er s it y   Ma la y s ia  Gr an t N o .   R I GS1 6 - 3 6 2 - 0526.       RE F E R E NC E S   [1 ]   Ra m e sh   M V. ,   De sig n ,   De v e lo p m e n t,   a n d   De p lo y m e n o f   a   W irele s S e n so Ne t w o rk   f o De tec ti o n   o L a n d slid e s ,”   Ad   H o c   Ne two rk s ,   v o l.   13 ,   p p .   2 18 2 0 1 4 .     [2 ]   W o o   H. ,   De v e lo p m e n o f   W irel e ss   S e n s o No d e   f o L a n d slid e   De tec ti o n ,”   Pro c e e d in g o t h e   AP AN    Res e a rc h   W o rk h o p ,   S e o u l ,   v o l.   42 ,   p p .   56 - 60 2 0 1 6 .     [3 ]   A rb a n a S M . e a l. ,   Co m p re h e n siv e   lan d slid e   m o n it o rin g   sy ste m th e   Ko sta n je k   lan d slid e   c a se   stu d y ,   Cro a ti a ,”   In   ICL   l a n d sli d e   tea c h i n g   to o ls ,   I n ter n a ti o n a c o n so rt iu o n   la n d sl id e s ,   2 0 1 3 .     [4 ]   Ba y ra k   T . e a l. ,   De v e lo p m e n o a n   A lt e rn a ti v e   L o w - Co st  Lan d slid e   M o n it o ri n g   M e th o d   Us in g   Da ta   f ro m   T US AG A - AK T IF   G NSS   Ne t w o rk ,”   Bo letim  d e   Ciên c i a s Ge o d é sic a s ,   v o l/ issu e :   2 1 (3 ) ,   p p .   6 1 0 - 23 2 0 1 5 .   [5 ]   T h ieb e B .   a n d   G lad e   T . ,   L a n d slid e   e a rly   wa rn in g   s y ste m s f u n d a m e n tal  c o n c e p ts  a n d   in n o v a ti v e   a p p li c a ti o n ,”   In   S.  Av e rsa ,   e a l . ,   Lan d slid e a n d   En g in e e re d   S lo p e s:  Ex p e rien c e ,   T h e o r y   a n d   P ra c ti c e ,”   Pro c e e d i n g o th e   1 2 t h   In ter n a t io n a S y mp o si u m o n   L a n d slid e s,  Na p o li ,   It a ly ,   p p .   1 2 - 19 2 0 1 6 .     [6 ]   Bian so o n g n e rn   S . e a l. ,   De v e l o p m e n o f   L o w   Co st  V ib ra ti o n   S e n so Ne tw o rk   f o Earl y   Warn in g   S y ste m   o f   L a n d slid e s ,”   En e rg y   Pro c e d i a ,   v o l.   89 ,   p p .   4 1 7 4 2 0 2 0 1 6   [7 ]   Q.  A .   G i a n ,   e a l .,   M o n it o ri n g   o f   L a n d slid e in   M o u n tai n o u Re g io n b a se d   o n   F E M   M o d e ll in g   a n d   Ra i n   G a u g e   M e a su re m e n ts ,”   In ter n a ti o n a J o u rn a l   o f   El e c trica a n d   Co m p u ter   En g i n e e rin g v o l/ issu e 6 (5 ) ,   p p .   2 1 0 6 ,   2 0 1 6 .   [8 ]   Qia o   G . e a l . ,   L a n d slid e   I n v e stig a ti o n   w it h   Re m o te  S e n sin g   a n d   S e n so r   Ne tw o rk F ro m   S u sc e p ti b il it y   M a p p i n g   a n d   S c a led - d o w n   S im u latio n   t o w a rd in   si tu   S e n so r   Ne tw o rk   De si g n ,”   Rem o te  S e n sin g ,   v o l/ issu e 5 (9 ) ,   p p .   4 3 1 9 4 3 4 6 2 0 1 3   [9 ]   El iza   S .   I . e a l. , “ Early   Co n c e p De sig n   o f   Op ti m i z e d   V ib ra ti o n   C h a m b e f o L a n d slise   S e n so ry   a n d   A lar m   S y ste m   w it h   L o w - Co st  M a teria ls ,   2 0 1 7   IEE In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   S ma rt  In stru me n t a ti o n ,   M e a su re m e n a n d   Ap p li c a ti o s ICS IM A2 0 1 7 ) ,   Eve rly   Pu tra ja y a   Ho tel,   K u a l a   L u mp u r,  M a la y sia ,   2 0 1 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.