Upload
phamdang
View
241
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
Prediksi Curah Hujan Menggunakan Jaringan Saraf
Tiruan Backpropagation
Tugas Akhir
Diajukan Untuk Memenuhi
Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1
Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang
Mishbahul Muttaqin
201110370311159
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2018
iii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan
segala kemurahan, rahmat, serta hidayah dan petunjuk-Nya kepada saya sehingga
penyusunan tugas akhir dengan judul Prediksi Curah Hujan Menggunakan
Jaringan Saraf Tiruan Backpropagation ini dapat terselesaikan dengan baik.
Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi syarat memeroleh
gelar Sarjana (S.Kom) bagi mahasiswa yang mengambil kuliah program S-1 Teknik
Informatika di Universitas Muhammadiyah Malang.
Pengerjaan tugas akhir ini tidak lain adalah merupakan penerapan ilmu
pengetahuan yang didapatkan selama melaksanakan pendidikan di jurusan Teknik
Informatika Universitas Muhammadiyah Malang. Akhir kata penulis berharap
semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat dan memberikan sumbangsih terhadap
ilmu pengetahuan. Tidak lupa ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah
memberikan bantuan hingga terselesaikannya tugas akhir ini.
Malang, 24 Agustus 2018
Penulis
iv
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................................
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................................
LEMBAR PERNYATAAN .............................................................................................
ABSTRAK ...................................................................................................................... i
ABSTRACT .................................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR .................................................................................................. iii
DAFTAR ISI ................................................................................................................. iv
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ........................................................................................................ ix
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ....................................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................................................. 4
1.3 Tujuan .................................................................................................................... 4
1.4 Batasan Masalah .................................................................................................... 5
BAB II LANDASAN TEORI ....................................................................................... 6
2.1 Pengertian Hujan ................................................................................................... 6
2.1.1 Proses Terjadinya Hujan .............................................................................. 6
2.1.2 Jenis-Jenis Hujan ........................................................................................... 7
2.2 Pengertian Curah Hujan ......................................................................................... 7
2.2.1 Faktor yang Memengaruhi Curah Hujan ....................................................... 7
2.2.2 Pengukuran Curah Hujan ............................................................................. 8
2.3 Pengertian Prediksi ................................................................................................ 9
2.3.1 Tujuan Prediksi ............................................................................................ 9
2.4 Pengertian Jaringan Saraf Tiruan ........................................................................... 9
2.4.1 Prinsip Jaringan Saraf Tiruan ..................................................................... 10
v
2.4.2 Konsep Dasar Jaringan Saraf Tiruan .......................................................... 11
2.4.3 Arsitektur Jaringan Saraf Tiruan ................................................................ 11
2.4.4 Metode Pelatihan Jaringan Saraf Tiruan .................................................... 13
2.4.5 Fungsi Aktivasi Jaringan Saraf Tiruan ....................................................... 13
2.5 Jaringan Saraf Tiruan Backpropagation .............................................................. 14
2.5.1 Arsitektur Jaringan Saraf Tiruan Backpropagation ................................... 16
2.5.2 Pelatihan Jaringan Saraf Tiruan Backpropagation ..................................... 17
2.5.3 Optimalisasi Jaringan Saraf Tiruan Backpropagation ............................... 18
BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM ........................................... 20
3.1 Analisis Sistem .................................................................................................... 20
3.1.1 Analisis Kebutuhan Sistem ........................................................................ 20
3.1.2 Analisis Data .............................................................................................. 20
3.2 Pemodelan dan Rancangan Pengujian ................................................................. 21
3.3 Perancangan Sistem ............................................................................................. 22
3.4 Pengujian dan Analisis Performa ......................................................................... 23
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN ...................................................... 25
4.1 Implementasi ........................................................................................................ 25
4.1.1 Menyiapkan Data Pelatihan dan Data Pengujian ....................................... 26
4.1.2 Membangun Jaringan Saraf Tiruan Backpropagation ............................... 29
4.1.3 Implementasi Jaringan Saraf Tiruan Backpropagation dengan Matlab ..... 30
4.1.4 Tampilan Form untuk Pelatihan ................................................................. 31
4.2 Hasil Pengujian .................................................................................................... 33
4.2.1 Pengujian untuk Mengetahui Pengaruh Jumlah Neuron pada Hidden
Layer terhadap Besar Akurasi .................................................................... 33
4.2.2 Pengujian untuk Mengetahui Pengaruh Learning Rate terhadap Besar
Akurasi ....................................................................................................... 39
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 46
5.1 Kesimpulan .......................................................................................................... 46
5.2 Saran .................................................................................................................... 46
vi
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. 47
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Lahan Pertanian yang Terdampak Banjir .................................................... 1
Gambar 1.2 Dampak Banjir di Bidang Transportasi ....................................................... 2
Gambar 2.1 Prinsip Dasar Jaringan Saraf Tiruan .......................................................... 11
Gambar 2.2 Arsitektur Single Layer Network ............................................................... 12
Gambar 2.3 Arsitektur Multi Layer Network ................................................................. 13
Gambar 2.4 Arsitektur Competitive Layer .................................................................... 13
Gambar 2.5 Fungsi Aktivasi Threshold ........................................................................ 14
Gambar 2.6 Fungsi Aktivasi Sigmoid ........................................................................... 15
Gambar 2.7 Fungsi Aktivasi Identitas ........................................................................... 15
Gambar 2.8 Arsitektur Jaringan Backpropagation ....................................................... 17
Gambar 3.1 Flowchart Program Prediksi Curah Hujan ................................................ 22
Gambar 4.1 Kode Program 1 ........................................................................................ 30
Gambar 4.2 Kode Program 2 ........................................................................................ 31
Gambar 4.3 Kode Program 3 ........................................................................................ 31
Gambar 4.4 Interface Pelatihan JST ............................................................................. 32
Gambar 4.5 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan Target
untuk Data Pelatihan (Arsitektur 3-5-1) .................................................... 34
Gambar 4.6 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan Target
untuk Data Pengujian (Arsitektur 3-5-1) ................................................... 34
Gambar 4.7 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan Target
untuk Data Pelatihan (Arsitektur 3-10-1) .................................................. 35
Gambar 4.8 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan Target
untuk Data Pengujian (Arsitektur 3-10-1) ................................................. 35
Gambar 4.9 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan Target
untuk Data Pelatihan (Arsitektur 3-20-1) .................................................. 36
Gambar 4.10 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pengujian (Arsitektur 3-20-1) ..................................... 36
Gambar 4.11 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pelatihan (Arsitektur 3-50-1) ....................................... 37
viii
Gambar 4.12 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pengujian (Arsitektur 3-50-1) ..................................... 37
Gambar 4.13 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pelatihan (Arsitektur 3-150-1) ..................................... 38
Gambar 4.14 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pengujian (Arsitektur 3-150-1) ................................... 38
Gambar 4.15 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pelatihan (Learning Rate 0,0001) ............................... 40
Gambar 4.16 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pengujian (Learning Rate 0,0001) .............................. 40
Gambar 4.17 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pelatihan (Learning Rate 0,001) ................................. 41
Gambar 4.18 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pengujian (Learning Rate 0,001) ................................ 41
Gambar 4.19 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pelatihan (Learning Rate 0,01) ................................... 42
Gambar 4.20 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pengujian (Learning Rate 0,01) .................................. 42
Gambar 4.21 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pelatihan (Learning Rate 0,1) ..................................... 43
Gambar 4.22 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pengujian (Learning Rate 0,1) .................................... 43
Gambar 4.23 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pelatihan (Learning Rate 1) ........................................ 44
Gambar 4.24 Perbandingan Hasil Prediksi Curah Hujan dengan JST dengan
Target untuk Data Pengujian (Learning Rate 1) ....................................... 44
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data Curah Hujan di Kecamatan Karangploso Kabupaten Malang .... 26
Tabel 4.2 Data Curah Hujan yang Digunakan untuk Pelatihan ........................... 28
Tabel 4.3 Data Curah Hujan yang Digunakan untuk Pengujian .......................... 29
Tabel 4.4 Hasil Pengujian untuk Arsitektur yang Berbeda .................................. 39
Tabel 4.5 Hasil Pengujian untuk Learning Rate yang Berbeda ........................... 45
47
DAFTAR PUSTAKA
Agustin, M., “Penggunaan Jaringan Syaraf Tiruan Backpropagation Untuk Seleksi
Penerimaan Mahasiswa Baru Pada Jurusan Teknik Komputer di Politeknik
Negeri Sriwijaya”, Magister Sistem Informasi Universitas Diponegoro, Juli
2012.
Febrina, M., F. Arina, dan R. Ekawati, “Peramalan Jumlah Permintaan Produksi
Menggunakan Metode Jaringan Syaraf Tiruan (JST) Backpropagation”,
Jurnal Teknik Industri, Vol.1, No.2, Juni 2013, Hal.174-179.
Ginting dan Rosnani, “Sistem Produksi”, Graha Ilmu Yogyakarta, 2007.
Harto, D., M. Sarosa, Wijono dan Suprapto, “Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan
Untuk Mendeteksi White Spot”, Jurnal EECCIS Vol. 6, No. 1, Juni 2012.
Haykin, S., “Neural Networks and Learning Machines”, Edisi 3, Pearson United
States of America, 2009.
Hutabarat, M. A. P., Muhammad. J., dan Anjar, W, “Penerapan Algoritma
Backpropagation Dalam Memprediksi Produksi Tanaman Padi Sawah
Menurut Kabupaten/Kota di Sumatera Utara”, Jurnal Teknik Informatika
STIKOM Tunas Bangsa Pematangsiantar, Vol. 4, No. 1, Januari 2018, Hal.
77-86.
Irfan, M., Wijaya M., dan W., Yudi A., “Analisis Terhadap Korelasi Antara Jumlah
Curah Hujan dan Temperatur Udara”, Jurnal Penelitian Sains Universitas
Sriwijaya, No. 17, April 2005, Hal. 35-41.
Jumarwanto, A., R. Hartanto, dan D. Prastiyanto, “Aplikasi Jaringan Saraf Tiruan
Backpropagation Untuk Memprediksi Penyakit THT
di Rumah Sakit Mardi Rahayu Kudus”, Jurnal Teknik Elektro Vol. 1, No.1,
Juni 2009.
Maharani, W., “Klasifikasi Data Menggunakan JST Backpropagation
Momentum dengan Adaptive Learning Rate”, Fakultas Teknik Informatika,
Institut Teknologi Telkom, 2009.
Manullang, V. dan Takdir T., “Modifikasi Penakar Hujan Otomatis Tipe Tipping
Bucket Dengan Hall Effect Sensor ATS276”, FMIPA USU, 2011.
48
Mulyono, D., “Analisis Karakteristik Curah Hujan di Wilayah Kabupaten Garut
Selatan”, Jurnal Konstruksi Sekolah Tinggi Teknologi Garut, Vol. 13, No. 1,
2014.
Navianti, D. R., I G. N. R.Usadha, dan F. A. Widjajati, “Penerapan Fuzzy Inference
System pada Prediksi Curah Hujan di Surabaya Utara”, Jurnal Sains dan
Seni ITS, Vol. 1, No. 1, Sept. 2012, Hal. A.23-A.28.
Novianta, M. A., “Sistem Data Logger Curah Hujan Dengan Model Tipping Bucket
Berbasis Mikrokontroller”, Jurnal Teknologi Institut Sains & Teknologi
AKPRIND Yogyakarta, Vol. 4, No. 2, Desember 2011, Hal. 160-166.
Purba, N. dan B. Sutidjo S.U, “Pemodelan Data Curah Hujan Di Kabupaten
Banyuwangi dengan Metode ARIMA dan Radial Basis Function Neural
Network”, Jurnal Sains dan Seni ITS, Vol. 5, No. 2, 2016. Hal. D-339-D.343.
Rusgiyono, A., T. Wuryandari, dan A. Rahmawati, “Model Curah Hujan Ekstrem
di Kota Semarang Menggunakan Estimasi Moment Probabilitas Terboboti”,
Media Statistika, Vol. 8 No. 1, Juni 2015. Hal. 13-22.
Siang, JJ., “Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan dan Pemrograman Menggunakan
MATLAB”, Yogyakarta, 2004.
Syah, M. R., “Analisa Variasi Harian Angin Terhadap Curah Hujan
di Kota Kendari Dengan Menggunakan Aplikasi Wind Rose”, Fakultas
Keguruan Dan Ilmu Pendidikan Universitas Halu Oleo Kendari, Oktober
2015.