Komputer dan software desain menghasilkan model tiga dimensi yang akurat dari desain proyek. Dengan menggunakan Sistem AccuGrade, model dikonversi menjadi permukaan desain untuk digunakan di lokasi oleh operator compactor.
Dengan menambahkan data posisi satelit, Sistem AccuGrade dapat menghitung posisi drum alat berat secara relatif terhadap permukaan desain. Pemadatan yang dilakukan dan lokasi drum yang pasti kemudian dapat secara langsung ditampilkan dan dicatat pada alat berat untuk menyediakan informasi pemadatan dan produktivitas secara real-time bagi lokasi.
Komponen-komponen utama sistem terdiri atas:
- Teknologi Global Navigation Satellite Systems (GNSS) dan konstelasi satelit yang mengorbit bumi.
- Fixed base station dengan receiver sinyal satelit khusus serta radio yang digunakan untuk berkomunikasi ke compactor.
- Receiver sinyal satelit khusus (dipasang pada sebuah tiang di atas drum compactor) yang digunakan untuk menentukan lokasi drum.
- Sistem hidrolik (dipasang pada yoke dari drum) yang digunakan untuk menaikkan dan menurunkan tiang.
- Sensor kemiringan (dipasang pada yoke dari drum) yang digunakan untuk mengukur kemiringan drum.
- Radio data khusus (dipasang pada bagian atas kabin compactor) untuk menerima informasi dari fixed base station.
- Tampilan operator (dipasang di dalam kabin) dengan alur yang telah disatukan untuk data card yang bisa dilepas.
- Software sistem, data card, dan file desain sesuai lokasi.
- Sakelar remote (terletak di dalam kabin) yang telah disatukan dengan software sistem.
- Controller pengukuran pemadatan (terletak di dalam kabin) dan accelerometer (dipasang pada drum vibrasi)
Sistem menggunakan komponen-komponen ini untuk melakukan pekerjaan-pekerjaan berikut:
- menentukan lokasi drum compactor dan kemiringan melintang dengan menggunakan komponen-komponen sistem GPS dan sensor pengukuran kemiringan drum.
- menunjukkan dan mencatat pemadatan yang berada di bawah drum didasarkan pada pengukuran accelerometer.
- menunjukkan dan mencatat jumlah pass alat berat pada tampilan operator
- memetakan dan menampilkan lokasi drum secara real-time menggunakan beberapa tampak tampilan.
- menyediakan penyimpanan, upload dan download terhadap data-data yang berhubungan pada data card.
Disamping itu, dengan infrastruktur sesuai yang terpasang, sistem juga dapat mendukung pengiriman dan penerimaan informasi pemadatan dan informasi terkait lainnya ke dan dari kantor lapangan.
Tinjauan Umum Panduan Alat Berat 3D
Apabila sebuah "rencana lokasi" telah dimuat ke Sistem AccuGrade untuk Compactor, maka sistem dapat menampilkan lokasi alat berat pada lokasi. Alat berat juga dapat mengukur dan melaporkan jarak alat berat terhadap berbagai fitur desain, seperti misalnya zona hindar.
Apabila sebuah "file desain" telah dimuat pada Sistem AccuGrade untuk Compactor, maka sistem dapat menampilkan lokasi alat berat pada permukaan desain, dan juga dapat menampilkan posisi vertikal dan horisontal alat berat secara relatif terhadap permukaan desain.
Panduan Horisontal
Sistem AccuGrade untuk Compactor dapat menampilkan posisi horisontal alat berat secara relatif terhadap alignment yang dipilih. Sistem menampilkan informasi ini sebagai sebelah kanan atau kiri dari alignment yang dipilih. Panduan kanan atau kiri disediakan untuk sisi drum yang menjadi fokus.
Panduan Vertikal
Sistem AccuGrade untuk Compactor dapat menampilkan posisi vertikal alat berat secara relatif terhadap permukaan desain. Sistem menghitung elevasi aktual di bagian tengah drum dan di pinggir kanan dan kiri drum. Sistem juga menggunakan elevasi desain pada titik-titik di bawah drum, didasarkan pada metode panduan vertikal yang dipilih. Perbedaan antara elevasi desain di pinggir kanan dan kiri dari drum, dan elevasi aktual di sisi kanan dan kiri drum, merupakan pemangkasan atau penimbunan di sisi kanan atau sisi kiri drum.
File Desain
File desain digital yang digunakan oleh sistem dimuat ke Display dari sebuah data card.
Ketika Display berisikan sebuah desain, maka hal-hal berikut akan berlaku:
- Item menu "Select Design" menampilkan nama dari desain yang dimuat
- Item menu "Vertical Offset" dan "Horizontal Offset" tersedia dalam menu "Configuration" di menu "Setup"
Catatan: Apabila sistem AccuGrade dimatikan saat desain telah dimuat, maka sewaktu sistem dihidupkan kembali, sistem akan mencoba memuat desain yang sama. Tindakan ini terjadi hanya apabila data card telah dimasukkan dan desain berada pada data card.
Ketika tidak ada desain yang dimuat di Display, maka hal-hal berikut akan berlaku:
- Dalam layar Text view, "N/A" akan muncul sebagai nilai parameter-parameter panduan.
- Cross-section view menampilkan pesan "no design"
Global Navigation Satellite System
Istilah Global Navigation Satellite System, atau GNSS, merupakan istilah umum yang mengacu pada sebuah atau lebih dari sebuah sistem penentuan posisi satelit yang spesifik. GNSS merupakan sebuah jaringan satelit yang memancarkan ranging signal ke GPS receiver. Ranging signal ini digunakan untuk menghitung derajat lintang, busur, dan ketinggian guna penentuan posisi dan nagivasi di darat, udara, atau laut di mana saja di muka bumi. Global Positioning System (GPS) merupakan salah satu contoh jaringan satelit dalam GNSS. Contoh lain termasuk GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS) milik Rusia dan sistem "Galileo" dari Eropa yang akan diluncurkan.
GPS dikembangkan oleh Departement Pertahanan Amerika Serikat pada tahun 1980-an untuk menyediakan kemampuan navigasi bagi angkatan bersenjata. Sistem juga dirancang untuk aplikasi navigasi sipil. Sinyal GPS bersifat bebas lisensi dan telah diadopsi secara luas untuk berbagai macam aplikasi sipil, termasuk pengendalian alat berat dan survei.
Catatan: Dalam buku petunjuk ini, istilah GPS dan GNSS digunakan secara bergantian.
Jaringan GPS
GPS terdiri atas konstelasi dua puluh empat satelit utama. Satelit mengorbit bumi dua kali sehari pada ketinggian yang sangat tinggi. Sistem menyediakan informasi posisi dimensional secara gratis kepada GPS receiver, selama dua puluh empat jam sehari di muka bumi.
Secara umum, sebuah GPS receiver menghitung posisinya sendiri menggunakan sinyal radio yang diterimanya dari konstelasi GPS. Satelit secara terus-menerus memancarkan sinyal ke bumi. Sinyal terdiri atas posisi satelit dan waktu. Oleh karena satelit GPS dilengkapi dengan empat buah jam atom, waktu yang dikirim sangat akurat dengan tingkat ketelitian hingga satu per semilyar detik.
GPS receiver di bumi menerima informasi ini dari satelit dan menggunakan informasi ini untuk menghitung posisinya sendiri di permukaan bumi. Perhitungan ini didasarkan pada waktu tempuh sinyal dan kecepatan cahaya (kecepatan sinyal). Receiver membandingkan data waktu yang dimilikinya dengan data waktu yang dikirimkan oleh satelit dan kemudian menggunakan selisih antara kedua data waktu ini untuk menghitung jaraknya dari satelit.
Agar GPS receiver dapat menentukan lokasinya, alat ini harus menerima dan mengolah sinyal radio secara simultan dari sedikitnya empat buah satelit. Formasi dari konstelasi memastikan bahwa (pada kondisi yang ideal) setiap titik di muka bumi akan selalu berada dalam kontak radio dengan sedikitnya empat buah satelit.
Sebagai pemancar sistem radio saja, GPS dapat melayani pengguna dalam jumlah tidak terbatas. Frekwensi pemancaran mampu menembus awan dan hujan. GPS dapat secara akurat memandu pengoperasian dalam kabut, debu atau bahkan pada malam hari. Ada beberapa tingkat presisi dan akurasi berbeda yang tersedia dari GPS. Tingkatan ini bergantung pada GPS receiver dan tipe metode yang digunakan untuk menghitung pengukuran.
Tingkat Akurasi Posisi GPS
Empat tingkatan dasar akurasi posisi GPS yang diperlihatkan dalam Gambar 1 terdiri atas:
 | |
| Ilustrasi 1 | g01285781 |
(1) Autonomous (presisi paling rendah) - 10 m (30 ft) sampai 15 m (50 ft) Mode standalone yang hanya menggunakan sebuah receiver: Hasil pengukuran tidak memiliki kemampuan perulangan dan memiliki varian yang tinggi.
(2) DGPS (presisi rendah sampai moderat) - 30 cm (12 in) sampai 2 m (6,6 ft) Menggunakan sebuah base station dan receiver kedua, atau sumber koreksi lainnya, seperti menara pemancar darat atau geosynchronous satellite broadcast. Metode pengukuran diferensial menghasilkan pengukuran dengan tingkat akurasi lebih tinggi tetapi dengan kemampuan perulangan yang rendah.
Catatan: SBAS - 1 m (3,3 ft) sampai 2 m (6,6 ft ). Ini merupakan bagian dari DGPS.
(3) RTK Float (presisi moderat) - 20 cm (8 in) sampai 100 cm (40 in). Menggunakan sebuah base station dan receiver kedua: Rangkaian sirkuit berbiaya sedang dan parameter pengukuran tambahan menghasilkan sinyal marginal yang dapat berulang dengan tingkat akurasi yang lebih baik.
(4) RTK Fixed (presisi tinggi) - 3 cm (1,2 inch) Menggunakan sebuah base station dan receiver kedua: Rangkaian sirkuit canggih serta algoritma pengukuran tingkat tinggi menghasilkan perhitungan posisi yang sangat tinggi dan berulang.
Sistem AccuGrade untuk Compactor menggunakan metode "Real-Time Kinematic" (RTK) Fixed GPS untuk menghitung posisi.
Real Time - Menghitung posisi receiver saat pekerjaan sedang dilakukan.
Kinematic - Menghitung posisi pasti dari base station saat sebuah receiver jarak jauh bergerak dari suatu tempat ke tempat yang lain.
Low Accuracy corrected GPS (SBAS)
Apabila posisi GPS dengan akurasi rendah sudah mencukupi untuk pekerjaan yang dibutuhkan di lokasi, anda dapat menggunakan koreksi kesalahan Satelit-Based Augmentation System (SBAS). Sistem koreksi SBAS tidak memerlukan infrastruktur tambahan di lokasi.
Satelit-Based Augmentation Sistem merupakan layanan koreksi GPS gratis di udara. SBAS network terdiri atas:
- Stasiun bumi yang ditetapkan pada posisi yang telah diketahui di seluruh dunia.
- Satelit geo-stasioner yang mempertahankan posisi yang tetap di atas bumi.
Stasiun bumi menerima sinyal GPS dari semua satelit GPS yang tampak. Data GPS kemudian dikirimkan ke master control di lokasi. Lokasi ini mengirimkan koreksi GPS ke satelit geo-stasioner. Satelit-satelit ini memancarkan informasi ke semua GPS receiver yang mengaktifkan SBAS.
SBAS network berikut saat ini telah tersedia:
WAAS - Wide Area Augmentation System (Amerika Serikat)
EGNOS - European Geostationary Navigation Overlay Service (Eropa)
MSAS - Multi-Functional Satellite Augmentation System (Jepang)
GPS receiver menggunakan file konfigurasi GPS receiver (.cfg) untuk melakukan konversi dari koordinat WGS84 ke sistem koordinat di lokasi. Sistem GPS akurasi tinggi RTK menggunakan sebuah file konfigurasi yang dihasilkan dari kalibrasi di lokasi. Ketidak-akuratan dalam memasukkan posisi base station pada kalibrasi lokasi akan mengakibatkan bergesernya sistem koordinat lokasi menjauh dari sistem koordinat sirkuit lokal. Ketika file konfigurasi ini digunakan oleh GPS receiver yang menggunakan RTK, pergeseran ini tidak menjadi menonjol. Hal ini karena posisi relatif dari titik-titik di lokasi masih tetap diketahui secara akurat, dan tingkat akurasi dari penentuan posisi RTK tidak terpengaruh. Namun demikian, apabila file konfigurasi yang sama digunakan oleh sebuah GPS receiver yang menggunakan koreksi SBAS, pergeseran sistem koordinat menjauh dari sirkuit lokal akan menjadi menonjol. Tindakan ini mengakibatkan tambahan kesalahan posisi.
Untuk menghindari kesalahan tambahan, lakukan salah satu tindakan berikut:
- Pastikan bahwa antena base station yang digunakan untuk kalibrasi RTK di lokasi bersifat akurat dalam 1 m (3,3 ft). Tingkat akurasi ini dapat dicapai menggunakan metode survei tradisional. Hal ini juga dapat dicapai menggunakan okupasi GPS autonomous panjang. Surveyor lokasi dapat menyediakan informasi lebih banyak.
- Gunakan file konfigurasi yang dihasilkan oleh software AccuGrade Office. Gunakan sistem koordinat sirkuit lokal, dan bukan file konfigurasi yang dihasilkan oleh kalibrasi di lokasi.
AccuGrade GPS untuk Compactor
Untuk menghasilkan posisi RTK, dibutuhkan dua buah GPS receiver. Salah satu receiver dikenal sebagai GPS base station receiver. Receiver ini berada pada lokasi yang telah diketahui dan koordinat pastinya bersifat tetap dan tercatat. GPS receiver lainnya dikenal sebagai "rover". Receiver ini terletak pada alat berat.
Untuk menghitung suatu solusi posisi awal, sebuah GPS receiver harus mampu menerima sinyal dari sedikitnya lima satelit. Setelah GPS receiver telah menghitung suatu posisi awal, GPS receiver harus mampu menerima observasi secara terus-menerus dari sedikitnya empat satelit.
Catatan: Untuk menghitung posisi RTK fixed, Sistem AccuGrade untuk Compactor hanya menggunakan satelit yang diamati pada base station dan alat berat pada waktu yang bersamaan.
Pengukuran yang dikirim dari base station dihitung terhadap masing-masing satelit. Pengukuran ini hanya digunakan oleh sistem rover untuk mengoreksi hasil pengukurannya pada satelit yang sama.
Base station memancarkan lokasinya, serta pengukuran GPS\ yang dilakukannya pada lokasi tersebut, ke satu atau lebih dari satu sistem GPS yang ada pada alat berat (rover) yang bekerja di area yang sama dimana base station terletak. Hal ini memungkinkan sistem rover menghasilkan koreksi ke pengukuran sistem GPS. Rover menggunakan informasi ini untuk menghitung posisi yang sangat akurat.
GPS base station terdiri atas komponen-komponen berikut:
- GPS receiver
- Antena GPS
- Radio
- Antena radio
- Kabel penghubung
- Power supply
 | |
| Ilustrasi 2 | g01290166 |
Sebuah GPS base station biasanya dipasang pada suatu lokasi tetap atau semi permanen seperti atap kantor di lapangan. Sebagian lokasi menggunakan sebuah tiang dengan antena GPS yang dipasang secara permanen. Konfigurasi ini diperlihatkan pada Gambar 2. Lokasi-lokasi lainnya telah ditetapkan sehingga antena GPS dapat dengan mudah dilepaskan dari lokasi pemasangan.
Tinjauan Umum Komunikasi Sistem
 | |
| Ilustrasi 3 | g01304181 |
GPS dan Sistem AccuGrade (5) Konstelasi satelit GPS (6) Antena radio base station (7) Antena GPS base station (8) Rover receiver (9) "Repeater" radio opsional (10) Rover data radio | |
Seperti digambarkan dalam gambar 3, komunikasi sistem dilakukan menggunakan sebuah hubungan radio data wireless. Hubungan wireless terdiri atas dua radio data. Sebuah radio terletak pada base station. Radio ini dikenal sebagai base station radio. Radio kedua terletak di alat berat. Radio ini dikenal sebagai rover radio.
Antena dari base station GPS (7) dan rover GPS receiver yang dipasang pada compactor (8) melakukan observasi secara simultan (pengukuran) terhadap sinyal GPS dari konstelasi satelit (5) .
Komunikasi sistem disediakan melalui hubungan radio data. Base station menggunakan radionya (6) untuk memancarkan informasi yang diamati melalui hubungan radio ke repeater radio data "opsional" (9), atau secara langsung ke radio data (10) pada compactor. Sebuah base station dapat melayani rover dalam jumlah tidak terbatas, selama rover tersebut berada dalam jarak 20 km (12,4 mil) dari base station.
Catatan: 20 km (12,4 mil) merupakan rentang nominal berdasarkan kondisi ideal.
Catatan: Secara normal, rentang hubungan radio data merupakan faktor yang lebih membatasi. Repeater radio data digunakan untuk memperluas liputan radio. Repeater memperkuat informasi yang diterimanya dari base station radio dan memancarkan informasi ke radio yang dipasang pada compactor.
Catatan: Radio TC900C direkomendasikan pada area yang memiliki lebar gelombang 900 MHz. Radio TC450C direkomendasikan pada area yang tidak memiliki lebar gelombang 900 MHz.
Sistem Accugrade untuk Compactor kemudian menggabungkan data dari rover receiver dan data yang diterima dari data base station untuk menghitung posisi yang sangat akurat dari drum secara relatif terhadap koordinat base station yang telah diketahui.
Sinyal radio yang diterima oleh GPS receiver memiliki kekuatan yang sangat rendah. Meskipun sinyal dapat dengan bebas melewati awan dan debu, sinyal dapat dengan mudah terganggu oleh pohon, atau struktur bangunan seperti jembatan atau overpass. Gangguan ini dapat disebabkan oleh hal-hal berikut:
- alat berat bergerak di luar tangkapan satu atau lebih dari satu satelit (sinyal hilang).
- alat berat bergerak di bawah benda yang mengganggu sinyal
- sebuah atau lebih dari sebuah satelit bergerak di luar tangkapan alat berat di bawah horison.
Karena adanya kemungkinan gangguan, perhatian khusus harus diberikan terhadap kualitas informasi posisi GPS yang diterima. Kualitas posisi harus sesuai dengan tipe pekerjaan yang dilakukan.
Kualitas GPS
Sistem akan secara terus-menerus menghasilkan perkiraan kesalahan posisi GPS.
Nilai maksimum GPS error yang bisa diterima untuk suatu aplikasi dapat ditetapkan. Apabila perkiraan GPS error melebihi batas yang ditentukan pada mode yang dipilih, maka pesan "Low Accuracy GPS" akan muncul.
Terdapat tiga tingkat atau mode akurasi GPS, yang digunakan dalam Sistem AccuGrade untuk Compactor,
- Fine
- Medium
- Coarse
Akurasi posisi GPS menentukan akurasi posisi dari data pemadatan dan produktivitas. Akurasi posisi GPS juga menentukan akurasi posisi dari perekaman peta, apabila perekaman peta telah diaktifkan.
Manajer lapangan menetapkan batasan bagi masing-masing mode untuk menyesuaikan dengan tipe pekerjaan yang dilakukan. Manajer lapangan juga dapat mematikan mode, sesuai keperluan.
Tiga item teks yang menampilkan tingkat akurasi GPS yang berlangsung dapat ditampilkan pada tampak panduan:
- H. GPS Err.
- V GPS Err.
- GPS Acc.
Tabel 1 menunjukkan warna yang digunakan untuk memperlihatkan apakah GPS error saat ini berada dalam batas mode akurasi GPS yang dipilih:
| Warna | Keterangan |
| Hitam | GPS error kurang dari 90% nilai batas |
| Biru | GPS error mendekati batas yang ditentukan |
| Merah | GPS error telah melebihi batas |
Pesan Peringatan Status GPS
Selama periode akurasi rendah, sistem AccuGrade menyediakan pesan-pesan peringatan. Tabel 2 merangkum pesan-pesan ini.
| Apabila ... | Maka... |
| Posisi GPS tidak ada | sebuah peringatan akan berkedip berulang-ulang di bagian tengah layar panduan yang ada saat ini. Pesan terkait tidak adanya GPS akan ditampilkan dalam menu "Setup". |
| Plan view: simbol alat berat menghilang. | |
| Cross-section view: penampang melintang terakhir akan muncul, tetapi tidak ada drum yang diperlihatkan. | |
| Layar Text view: Baris informasi real-time, seperti baris "Speed" dan baris "Heading", akan memperlihatkan N/A (tidak tersedia). Besaran-besaran bukan panduan, seperti baris "Satellites", tetap muncul apabila baris tersebut tersedia. | |
| Ada posisi GPS akurasi rendah | sebuah peringatan akan berkedip berulang-ulang di bagian tengah layar panduan yang ada saat ini. |
| Plan view: terus diperbaharui | |
| Cross-section view: Tidak lagi memperlihatkan drum alat berat | |
| Mode GPS ada dalam: Invalid GPS configuration Old Position |
panduan grafis tidak lagi disediakan |
| Tampak panduan: alat berat dan drum alat berat keduanya akan disembunyikan dan tidak lagi diperbaharui |