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.