RANCANG BANGUN MODEL PERINGATAN DINI BANJIR DENGAN JARINGAN SYARAF TIRUAN (JST)
BERBASIS TEKNOLOGI SHORT MESSAGE SERVICES (SMS) STUDI KASUS BENDUNG KATULAMPA
Oleh:
CECEP SAEPUL RAHMAN F14050820
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
2010
Judul Skripsi : Rancang Bangun Model Peringatan Dini Banjir dengan Jaringan Syaraf Tiruan (JST) Berbasis Teknologi Short Message Services (SMS) Studi Kasus Bendung Katulampa.
Nama : Cecep Saepul Rahman
NIM : F14050820
Menyetujui Pembimbing,
(Ir. Mohamad Solahudin, M.Si) NIP: 19650915 199103 1 001
Mengetahui : Ketua Departemen
(Dr. Ir. Desrial, M.Eng) NIP: 19661201 199103 1 004
Tanggal Lulus :
Cecep Saepul Rahman. F14050820. Rancang Bangun Model Peringatan Dini Banjir dengan Jaringan Syaraf Tiruan (JST) Berbasis Teknologi Short Message Services (SMS) Studi Kasus Bendung Katulampa. Dibawah bimbingan Ir. Mohamad Solahudin, M.Si. 2010.
RINGKASAN
Banjir merupakan peristiwa terjadinya genangan pada daerah sekitar sungai sebagai akibat meluapnya air sungai yang tidak mampu ditampung alur sungai. Salah satu daerah yang sering mengalami banjir adalah kota Jakarta, DAS yang berpengaruh adalah DAS Ciliwung Hulu dengan Bendung Katulampa sebagai salah satu pos pemantaunya. Sistem peringatan dini dengan jaringan syaraf tiruan (JST) berbasis SMS diharapkan dapat memberikan peringatan dini ke masyarakat rawan daerah banjir, sehingga dampak negatif banjir dapat diminimalkan.
JST dilatih dengan menggunakan data tinggi muka air bulan Januari 2008, yang kemudian dilakukan validasi dengan menggunakan 4 kelompok data tinggi muka air selain bulan Januari pada tahun yang sama. Akurasi pelatihan didapat sebesar 99%, sedangkan rata-rata akurasi validasi data pengukuran nyata didapat sebesar 88.84%. Komponen JST yang dibuat terdiri dari 2 masukan berupa data tinggi muka air hasil pengukuran dengan beda tinggi muka air 1 jam sebelumnya, 1 bias input, 1 lapisan tersembunyi berupa 9 neuron, 1 bias output dan 1 keluaran berupa data tinggi muka air dugaan 1 jam berikutnya.
Sistem yang telah dibuat dilakukan pengujian terhadap model simulasi yang meyerupai Bendung Katulampa. Model terdiri dari model bendungan serta perangkat sensor pembaca dan pentransmisi data ke komputer. Dari hasil pengujian simulasi didapat akurasi validasi sebesar 79.76%. Pengiriman informasi peringatan dini banjir berupa SMS dilakukan ketika tinggi muka air sedang atau menuju kondisi siaga 1 atau siaga 2 dari kondisi normal, dan ketika sedang atau menuju kondisi normal dari kondisi siaga 1 atau siaga 2.
Dalam pengukuran yang sebenarnya diperlukan beberapa penyesuaian, terutama pada perangkat sensor pembaca. Masih adanya error pada pendugaan, sehingga perlu dilakukan perbaikan pada JST yang dibuat serta perangkat sensor yang digunakan.
RIWAYAT HIDUP
Penulis bernama lengkap Cecep Saepul Rahman, dilahirkan di Tasikmalaya pada tanggal 9 November 1987, dan merupakan anak ketujuh dari sembilan bersaudara keluarga Djuen Ruhiat dan Amay Rumayah. Penulis memulai pendidikan pada tahun 1993 di Sekolah Dasar Negeri Setiamulya I Tasikmalaya dan lulus pada tahun 1999. Pada tahun yang sama penulis melanjutkan pendidikan MTs Husnul Khotimah Kuningan dan lulus tahun 2002.
Kemudian penulis melanjutkan pendidikan ke MA Husnul Khotimah Kuningan. Pada tahun 2005 melalui Ujian Seleksi Masuk IPB (USMI) penulis diterima di Institut Pertanian Bogor dan menempuh pendidikan Sarjana di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian (FATETA).
Penulis pernah menjabat sebagai asisten mata kuliah Statika dan Dinamika pada tahun 2007 dan asisten praktikum Gambar Teknik pada tahun 2008. Selama pendidikan penulis aktif pada beberapa organisasi kemahasiswaan seperti DPM TPB IPB (2005-2006), Kerohanian Islam TEP 42 (2006-2007), Klub Robot (2007-2009). Penulis pernah mewakili IPB mengikuti Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) tingkat regional pada tahun 2008 dan 2009. Penulis juga pernah mewakili IPB mengikuti Lomba Cipta Elektronik Nasional (LCEN) pada tahun 2009. Penulis mendapatkan beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) dan Women International Club (WIC). Penulis melaksanakan kegiatan Praktek Lapang (PL) di CV. Cihanjuang Inti Teknik, Cimahi, Jawa Barat. Pada tahun 2010 penulis melakukan penelitian dengan judul ”Rancang Bangun Model Peringatan Dini Banjir dengan Jaringan Syaraf Tiruan Berbasis Teknologi Short Message Services (SMS) Studi Kasus Bendung Katulampa” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji dan syukur hanyalah milik-Nya semata yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan draft skripsi yang berjudul RANCANG BANGUN MODEL PERINGATAN DINI BANJIR DENGAN JARINGAN SYARAF TIRUAN (JST) BERBASIS TEKNOLOGI SHORT MESSAGE SERVICES (SMS) STUDI KASUS BENDUNG KATULAMPA
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. Moh. Solahudin, M.Si., selaku dosen pembimbing akademik penulis yang telah banyak membimbing penulis dalam penyusunan skripsi ini.
2. Bapak Dr. I Dewa Made Subrata, M.Agr. Dan Bapak Dr. I Wayan Astika, M.S., selaku dosen penguji serta bimbingannya dalam perbaikan skripsi ini.
3. Orang tua dan keluarga tercinta yang telah banyak memberikan dukungan moril dan materil kepada penulis.
4. Farid, Rifqi, Yudi, Ade, Mas Aziz, Mas Bush dan Aceng yang telah membantu dalam pembuatan model bendungan.
5. Lie, Via, Evy, Ery, Dina, Nisa dan Wening yang telah memberikan dukungan moril kepada penulis.
6. Anak-anak ERC serta Gizi Abadi yang telah memberikan dukungan moril kepada penulis.
7. Teman-teman Teknik Pertanian khususnya Angkatan 42.
8. Dan seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah berkontribusi secara langsung maupun tidak dalam penyusunan skripsi ini.
Penulis berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi berbagai pihak dengan berbagai cara. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan.
Bogor, Mei 2010
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR TABEL ... iv
DAFTAR GAMBAR ... v
DAFTAR LAMPIRAN ... vii
I. PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Tujuan Penelitian ... 2
II. TINJAUAN PUSTAKA... 3
A. Banjir ... 3
B. Model ... 4
C. Sistem Informasi ... 5
D. Short Messages Services ... 6
E. SMS Gateway ... 8
F. Jaringan Syaraf Tiruan ... 9
G. System Development Life Cycle (SDLC) ... 15
H. Penelitian Terdahulu ... 16
III. METODE PENELITIAN ... 18
A. Waktu dan Tempat ... 18
B. Alat dan Bahan ... 18
C. Metode ... 19
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 25
A. Investigasi Sistem ... 25
1. Studi Kelayakan Teknis ... 25
2. Studi Kelayakan Operasional ... 25
3. Studi Kelayakan Ekonomi ... 26
B. Analisis Sistem ... 26
1. Identifikasi Kebutuhan ... 26
2. Identifikasi Fungsional ... 26
C. Desain Sistem ... 27
1. Deskripsi Sistem ... 27
2. Desain Aplikasi ... 27
D. Implementasi Sistem ... 48
E. Pemeliharaan Sistem ... 53
III. KESIMPULAN DAN SARAN ... 54
A. Kesimpulan ... 54
B. Saran ... 54
DAFTAR PUSTAKA ... 56
LAMPIRAN ... 57
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Hasil Keakuratan Validasi Data Pengujian ... 38 Tabel 2. Nilai Komponen Jaringan Syaraf Tiruan ... 38
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Arsitektur jaringan SMS ... 7
Gambar 2. Hubungan aplikasi ke SMSC via telepon selular atau modem GSM/GPRS... 9
Gambar 3. Hubungan aplikasi ke telepon selular atau modem GSM/GPRS melalui SMS gateway ... 9
Gambar 4. Jaringan syaraf tiruan sederhana ... 10
Gambar 5. Jaringan syaraf tiruan dengan bobot ... 11
Gambar 6. Arsitektur jaringan backpropagation ... 13
Gambar 7. Perangkat sensor pembaca ... 21
Gambar 8. Skema prinsip kerja model simulasi ... 22
Gambar 9. Diagram alir sistem peringatan dini banjir ... 23
Gambar 10. Skema prinsip kerja sistem informasi peringatan dini banjir ... 24
Gambar 11. Contoh format SMS untuk registrasi ... 28
Gambar 12. Contoh format SMS untuk permintaan data ... 29
Gambar 13. Tabel basis data pesan masuk (tabel inbox) ... 30
Gambar 14. Tabel basis data pesan keluar (tabel outbox) ... 31
Gambar 15. Tabel basis data pesan terkirim (tabel sentitems) ... 31
Gambar 16. Tabel basis data tinggi muka air (tabel tma) ... 32
Gambar 17. Tabel basis data pengguna sistem otomatis (tabel level) ... 32
Gambar 18. Skema database relational diagram ... 33
Gambar 19. Jaringan syaraf tiruan pendugaan tinggi muka air ... 35
Gambar 20. Grafik validasi jaringan syaraf tiruan kelompok data pengujian 1 ... 36
Gambar 21. Grafik validasi jaringan syaraf tiruan kelompok data
pengujian 2 ... 36
Gambar 22. Grafik validasi jaringan syaraf tiruan kelompok data pengujian 3 ... 37
Gambar 23. Grafik validasi jaringan syaraf tiruan kelompok data pengujian 4 ... 37
Gambar 24. Contoh Balasan SMS Permintaan Informasi ... 39
Gambar 25. Contoh balasan SMS registrasi ... 40
Gambar 26. Contoh balasan SMS kesalahan format SMS ... 41
Gambar 27. Contoh SMS otomatis ... 41
Gambar 28. Potongan gambar tampilan menu utama ... 42
Gambar 29. Potongan gambar tampilan menu “Data TMA” ... 43
Gambar 30. Potongan gambar tampilan menu “Kotak masuk” ... 44
Gambar 31. Potongan gambar tampilan menu “Kotak keluar” ... 44
Gambar 32. Potongan gambar tampilan menu “Pesan Terkirim” ... 45
Gambar 33. Potongan gambar tampilan menu “User” ... 46
Gambar 34. Potongan gambar tampilan menu “Tentang aplikasi” ... 46
Gambar 35. Potongan gambar tampilan menu “Hubungi” ... 47
Gambar 36. Grafik tinggi muka air (TMA) ... 51
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Data Pelatihan Jaringan Syaraf Tiruan dengan Selang
Waktu 1 Jam... 57 Lampiran 2. Data Pengujian Jaringan Syaraf Tiruan dengan Selang
Waktu 1 Jam... 61 Lampiran 3. Souce code program pembacaan sensor ... 63 Lampiran 4. Daftar Telepon Selular yang Didukung Gammu ... 65 Lampiran 4. Data Hasil Pengukuran dan pendugaan pada Simulasi
dengan Selang Waktu Pengamatan 1 jam ... 71
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Banjir merupakan peristiwa terjadinya genangan pada daerah sekitar sungai sebagai akibat meluapnya air sungai yang tidak mampu ditampung alur sungai. Bencana banjir merupakan aspek interaksi antara manusia dengan alam yang timbul dari proses dimana manusia mencoba menggunakan sumber daya alam yang bermanfaat dan menghindari sumber daya alam yang merugikan manusia (Suwardi, 1999). Banjir ditentukan oleh keadaan curah hujan yang turun pada daerah aliran sungai, tata guna lahan, intensitas dan lama hujan.
Peristiwa banjir akhir-akhir ini sering terjadi di berbagai daerah di Indonesia. Salah satu daerah yang sering mengalami banjir adalah kota Jakarta, kejadian banjir di Jakarta cenderung meningkat dari tahun ke tahun.
Banyak pendapat yang menyatakan bahwa banjir di Jakarta adalah banjir kiriman dari wilayah diatasnya. Wilayah yang menentukan tersebut adalah DAS Ciliwung Hulu. Debit aliran sungai di Bendung Katulampa merupakan titik pembuangan dari Ciliwung Hulu dan sebagai pos pengontrol untuk memantau potensi terjadinya banjir di daerah Jakarta.
Sistem peringatan dini yang ada saat ini berdasarkan tinggi muka air pada pintu air Bendung Katulampa tanpa adanya pendugaan kapan kira-kira banjir akan terjadi. Pencatatan tinggi muka air dilakukan setiap 6 jam sekali, sehingga waktu banjir kemungkinan tidak dapat diduga. Metode pendugaan banjir dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan diharapkan dapat menentukan waktu terjadinya banjir berdasarkan tinggi muka air bendung.
Sistem informasi peringatan dini banjir berbasis jaringan syaraf tiruan serta aplikasi short message service (SMS) diharapkan dapat memberi peringatan dini kepada masyarakat yang bermukim didaerah endemik sehingga dampak negatif banjir dapat diminimalkan.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan umum dari penelitian ini adalah merancang model peringatan dini banjir dengan jaringan syaraf tiruan (JST) berbasis short message service (SMS) dengan studi kasus Bendung Katulampa.
Tujuan khusus dari penelitian ini adalah
1. Menentukan model jaringan syaraf tiruan yang digunakan dalam metode penelitian.
2. Melakukan validasi metode jaringan syaraf tiruan untuk penentuan pengkondisian informasi peringatan dini banjir berbasis short message service (SMS) yang telah dibangun pada skala model.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Banjir
Banjir merupakan peristiwa terjadinya genangan pada daerah datar sekitar sungai sebagai akibat meluapnya air sungai yang tidak mampu ditampung alur sungai. Menurut Suwardi (1999) bencana banjir merupakan aspek interaksi antara manusia dengan alam yang timbul dari proses dimana manusia mencoba menggunakan alam yang bermanfaat dan menghindari alam yang merugikan manusia.
Banjir dan bencana akibat banjir dapat terjadi karena faktor alamiah maupun pengaruh perlakuan masyarakat terhadap alam dan lingkungannya.
Faktor alamiah yang utama yaitu elemen meteorologi seperti intensitas, distribusi, frekuensi dan lamanya hujan berlangsung. Kondisi alam lainnya seperti topografi, hidrologi dan pengaruh perubahan penggunaan lahan terhadap perubahan karakteristik aliran sungai berkaitan dengan berubahnya areal konservasi yang dapat memperbesar peluang terjadinya aliran permukaan. Pengaruh perubahan penggunaan lahan erat kaitannya dengan perlakuan masyarakat. Pada umumnya banjir terjadi dikarenakan debit aliran sungai yang terjadi lebih besar daripada kapasitas pengaliran alur sungai.
Hujan yang jatuh terus-menerus pada musim hujan biasanya mengakibatkan permukaan air sungai akan meningkat sedangkan kapasitas penumpangan air sungai relatif tetap, sehingga air sungai meluap (Sudaryoko, 1987 dalam Grenti, 2006).
Sungai Ciliwung merupakan salah satu sungai besar di Jakarta. Hampir tiap tahun, sungai Ciliwung meluap dan menyebabkan banjir di Jakarta.
Daerah kawasan yang dilalui oleh sungai Ciliwung adalah Jakarta Timur, Jakarta Selatan dan Jakarta Barat. Ada 14 titik rawan banjir sepanjang aliran sungan Ciliwung di Jakarta, yaitu : Pengadegan, Kalibata, Rawa Jati, Gang Arus, Bukit Duri, Bidara Cina, Kampung Melayu, Matraman, Kali Pasir, Kwitang, Jatinegara, Jati Pulo, Tomang, Pulo Gadung. Pos pemantau banjir sepanjang aliran sungai Ciliwung diantaranya : Pintu Air Manggarai, Pintu Air Depok, Pintu Air Bendung Katulampa.
Bendung Katulampa adalah bangunan yang terdapat di Kecamatan Katulampa, Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Bangunan ini dibangun pada tahun 1911 dengan tujuan sebagai sarana irigasi lahan seluas 5.000 hektar yang terdapat pada sisi kanan dan kiri bendung. Saluran irigasi dari bendung ini mempunyai kapasitas maksimum sekitar 6.000 liter per detik. Fungsi lain dari Bendung Katulampa adalah sebagai indikator terhadap bahaya banjir sungai Ciliwung yang akan memasuki Jakarta. Data mengenai ketinggian air di Bendung Katulampa ini memperkirakan bahwa sekitar 3 - 4 jam kemudian air akan sampai di daerah Depok. Selanjutnya di Pintu Air Depok ketinggian air dipantau dan dilaporkan ke Jakarta sehingga masyarakat yang tinggal di kawasan sekitar aliran sungai Ciliwung sudah dapat mengantisipasi sedini mungkin datangnya air banjir yang akan melewati daerah mereka (Wikipedia, 2010). Ketinggian air dibagi menjadi 6 status, yaitu : normal pada ketinggian muka air dibawah 70 cm, status waspada pada ketinggian muka air 70 cm hingga 100 cm, siaga 4 pada ketinggian muka air 100 cm hingga 170 cm, siaga 3 pada ketinggian muka air 170 cm hingga 240 cm, siaga 2 pada ketinggian muka air 240 cm hingga 300 cm, siaga 1 pada ketinggian muka air di atas 300 cm. Status siaga 1 dan siaga 2 mengindikasikan akan terjadi banjir kiriman di Jakarta. Jika tinggi muka air berada pada status waspada, siaga 4 dan siaga 3 maka diduga akan terjadi banjir, jika hujan terus terjadi di daerah sepanjang sungai ciliwung, terutama di daerah Jakarta sendiri. Status normal menunjukkan bahwa tinggi muka air di Bendung Katulampa berada pada posisi aman, sehingga diduga tidak akan terjadi banjir.
B. Model
Model adalah sesuatu yang dibuat untuk dapat mempunyai hubungan sifat fisik dengan prototype, sehingga dapat digunakan untuk memprediksi karakteristik prototype. Sedangkan prototype adalah sesuatu yang dibuat untuk menguji sesuatu yang baru. Syarat-syarat suatu model adalah : lebih kecil, lebih murah, lebih mudah diamati dan lebih sederhana serta harus punya hubungan karakteristik dengan prototypenya (Murphy, 1959 dalam Harmaji, 1991).
Model diklasifikasikan menjadi 4 macam : 1. True Model
True model atau model yang sebenarnya, yaitu model yang pendekatan karakteristiknya menggunakan skala. Skala geometri antara model dan prototype sama.
2. Adequate Model
Adequate model atau model yang secukupnya, yaitu model yang hanya menggunakan satu parameter sebagai acuan sedangkan yang lainnya bebas, karena model ini hanya mengandalkan ketepatan prediksi dari parameter acuan saja.
3. Distorted Model
Distorted model, yaitu model yang menggunakan beberapa skala model sehingga bentuk geometri model dan prototype tidak sama.
4. Dissimilar Model
Dissimilar model, yaitu model yang digunakan untuk memproduksi karakteristik suatu prototype dengan menggunakan pendekatan analog.
C. Sistem Informasi
Sistem merupakan sekumpulan komponen yang saling berhubungan dan bekerja bersama untuk mencapai suatu tujuan dengan cara menerima masukan (input) dan menghasilkan keluaran (output) didalam suatu proses yang terorganisasi (O’Brien,1999 dalam Nurista, 2007). Pendekatan sistem yang lebih menekankan pada elemen-elemen atau komponen dapat diartikan bahwa sistem sebagai kumpulan elemen-elemen yang saling berinteraksi untuk mencapai suatu tujuan (Sutabri, 2004). Informasi adalah data yang telah diolah atau diklasifikasikan atau diinterpretasikan untuk digunakan dalam proses pengambilan keputusan. Sistem pengolahan informasi akan mengolah data dari bentuk tak berguna menjadi berguna bagi yang menerimanya (Sutabri, 2004).
Istilah teknologi informasi menyajikan berbagai jenis perangkat lunak (software), perangkat keras (hardware) yang digunakan pada suatu sistem informasi termasuk komputer dan jaringannya. Sistem informasi adalah
sekumpulan elemen yang bekerja secara bersama-sama baik secara manual ataupun berbasis komputer dalam melaksanakan pengolahan data yang berupa pengumpulan, penyimpanan, pemrosesan data untuk menghasilkan informasi yang bermakna dan berguna bagi proses pengambilan keputusan (Simkin, 1987 dalam Nurista, 2007). Tujuan dari sistem informasi manajemen adalah untuk memudahkan manajer dalam membuat keputusan yang lebih baik dengan menggunakan informasi yang berkualitas (Post and Anderson, 2003 dalam Nurista, 2007).
D. Short Message Services (SMS)
Short Message Services (SMS) adalah suatu fitur untuk mengirim dan menerima pesan dalam telepon selular. SMS merupakan layanan komunikasi tanpa kabel (wireless) dengan panjang maksimal satu kali pengiriman adalah 160 karakter. Keuntungan menggunakan teknologi SMS adalah harga relatif murah, keamanan dan kesopanan terjaga dan tidak mengganggu penerima pesan. SMS memiliki aplikasi autorespon info yang merupakan aplikasi yang dapat menerima dan membalas SMS secara otomatis tanpa adanya interaksi pengguna (Teddy, dkk., 2006).
Dalam arsitektur jaringan SMS, terdapat beberapa komponen dan bagian yang penting, diantaranya :
1. External Short Message Entities (ESME)
ESME merupakan ragam pelayanan untuk meningkatkan kualitas jaringan telekomunikasi dari operator telekomunikasi yang bersangkutan. ESME dapat berupa VMS (Voice Mail Service), web, email dan aplikasi lain. Dengan beerapa aplikasi tersebut, ESME dapat digunakan untuk reservasi tiket, registrasi anggota suatu komunitas, game/kuis, survei, bahkan dapat digunakan untuk pemilihan umum (Riswan, 2006).
2. Short Messaging Service Center (SMSC)
SMSC merupakan kombinasi perangkat keras dan lunak yang bertanggung jawab untuk mengirim, menyimpan dan meneruskan SMS dari pengirim ke penerima.
3. Signal Transfer Point (STP)
STP adalah komponen yang bertanggung jawab untuk komunikasi dengan jaringan telepon selular.
Gambar 1. Arsitektur jaringan SMS (Oetomo dan Handoko, 2003).
4. Home Location Register (HLR)
HLR adalah basis data yang berisi informasi routing subscriber, misalnya HLR dapat memberikan informasi status telepon selular penerima (aktif atau tidak aktif) dan dimana lokasi telepon selular penerima berada ke SMSC.
5. Mobile Switching Center (MSC)
MSC adalah komponen yang bertanggung jawab untuk mengirim SMS ke telepon selular penerima melalui base station yang sesuai.
6. Base Station (BS)
BS adalah komponen yang bertanggung jawab untuk semua fungsi yang berkaitan dengan transmisi sinyal antara MSC dan telepon selular.
ESME
Keterangan : 1. PC : Personal Computer 2. PDA : Personal Digital Assistant
3. ESME : External Short Messaging Entities 4. SMSC : Short Messaging Service Center 5. STP : Signal Transfer Point
6. HLR : Home Location Register 7. MSC : Mobile Switching Center 8. BS : Base Station
PC
Ponsel
PDA
SMSC
STP
STP MSC BS Mobile
Device Air Interface
MSC BS Mobile
Device Air Interface
HLR
HLR
7. Air Interface (AI)
AI adalah teknologi jaringan komunikasi berbasis radio yang menghubungkan telepon selular dan base station.
8. Mobile Device (MD)
MD adalah peralatan yang mampu mengirim dan menerima SMS.
E. SMS Gateway
Short Messaging Service Center (SMSC) bertanggung jawab menangani operasi-operasi SMS pada jaringan tanpa kabel. Ketika pesan SMS terkirim dari telepon selular, pesan akan menuju SMSC terlebih dahulu. SMSC lalu meneruskan pesan ke nomor tujuan. Sebuah pesan SMS bisa jadi melewati lebih dari satu SMSC sebelum mencapai tujuan. Tugas utama SMSC adalah mengarahkan pesan dan mengatur prosesnya. Jika penerima tidak berada di area sinyal atau telepon selularnya tidak diaktifkan, SMSC akan menyimpan pesan. Pesan akan dikirimkan jika telepon selular penerima telah aktif.
Seorang pengembang aplikasi SMS dapat menerima dan mengirim SMS salah satunya adalah dengan menghubungkan aplikasinya langsung ke SMSC.
Salah satu masalah SMS adalah SMSC dikembangkan oleh perusahaan yang berbeda menggunakan protokol komunikasi sendiri dan kebanyakan protokol ini mempunyai hak kepemilikan. Vendor yang berbeda akan menggunakan SMSC yang berbeda, akibatnya aplikasi pesan SMS harus mendukung banyak spesifik protokol SMSC. Akhirnya aplikasi menjadi rumit dan perlu banyak waktu untuk mengembangkannya. Hal tersebut dapat ditangani menggunakan telepon selular atau modem GSM/GPRS untuk mengatasi koneksi ke SMSC.
Aplikasi SMS yang dibuat harus tahu bagaimana cara berkomunikasi ke telepon selular atau modem GSM/GPRS menggunakan AT Commands. AT Commands adalah perintah yang digunakan untuk mengontrol modem. AT adalah singkatan dari attention (perhatian). Setiap baris perintah dimulai dengan ”AT” atau”at”. Itulah sebabnya perintah modem GSM/GPRS atau telepon selular disebut AT Commands.
Gambar 2. Hubungan aplikasi ke SMSC via telepon selular atau modem GSM/GPRS (Maradona, 2008).
Perusahaan telepon selular biasanya tidak menerapkan seluruh AT Commands pada telepon selularnya. Demikian pula perlakuan dilaksanakannya AT Commands dapat berbeda dari standar yang ditetapkan.
Jika menghubungkan aplikasi ke SMSC menggunakan lebih dari satu telepon selular yang berbeda atau dilakukan pergantian telepon selular yang berbeda, maka aplikasi pesan harus mengetahui AT Commands setiap telepon selular.
Koneksi aplikasi ke beberapa telepon selular dapat dilakukan menggunakan SMS gateway. SMS gateway mampu menerjemahkan AT Commands sehingga dapat dilakukan koneksi ke aplikasi pesan SMS. Aplikasi hanya perlu mengetahui bagaimana cara berkomunikasi dengan SMS gateway tanpa perlu mengetahui tentang AT Commands. Protokol yang digunakan untuk koneksi ke SMS gateway biasanya menggunakan HTTP/HTTPS.
Gambar 3. Hubungan aplikasi ke telepon selular atau modem GSM/GPRS melalui SMS gateway(Maradona, 2008).
F. Jaringan Syaraf Tiruan
Jaringan syaraf tiruan (artificial neural network) adalah sistem proses informasi yang mempunyai beberapa persamaan karakteristik dengan jaringan syaraf biologi. Jaringan syaraf tiruan memiliki karakteristik sebagai berikut (Siang, 2005) :
Aplikasi Pesan Teks
Telepon Selular atau
Modem GSM/GPRS SMSC
AT Commands
Protokol SMSC
Aplikasi
pesan Teks SMS
gateway
Telepon Selular atau modem GSM/GPRS 1
Telepon Selular atau modem GSM/GPRS 2
Telepon Selular atau modem GSM/GPRS 3
AT Commands 2 HTTP/HTTPS
AT Commands 1
AT Commands 3
1. Pola hubungan antar neuron disebut arsitektur jaringan.
2. Metode untuk menentukan bobot penghubung (metode training / learning / algoritme).
3. Fungsi aktivasi yang dijalankan masing-masing neuron pada masukan jaringan untuk menentukan keluaran.
Pada gambar 4 ditunjukkan suatu jaringan syaraf tiruan yang terdiri atas 3 lapisan unit pengolah. Lapisan pertama adalah unit-unit masukan. Unit-unit ini menyatakan nilai sebuah pola sebagai masukan jaringan. Lapisan tengah adalah lapisan tersembunyi (hidden layer) yang menanggapi sifat-sifat tertentu yang mungkin terlihat dalam pola masukan. Kadang-kadang terdapat lebih dari satu lapisan tersembunyi. Lapisan terakhir adalah lapisan keluaran yang bertugas sebagai tempat keluaran bagi jaringan syaraf tiruan.
Gambar 4. Jaringan syaraf tiruan sederhana (Pusparianti, 2008).
Seperti halnya otak manusia, jaringan syaraf tiruan juga terdiri dari beberapa neuron. Neuron tersebut akan berhubungan satu dengan yang lain.
Neuron tersebut akan mentransformasikan informasi yang diterima melalui sambungan keluarnya menuju ke neuron yang lain. Pada jaringan syaraf tiruan, hubungan ini dikenal dengan nama bobot. Informasi tersebut disimpan pada suatu nilai tertentu pada bobot tersebut.
Informasi (masukan) akan dikirim ke neuron dengan bobot kedatangan tertentu. Masukan ini akan diproses oleh suatu fungsi perambatan yang menjumlahkan nilai-nilai semua bobot yang datang. Hasil penjumlahan ini kemudian akan dikembangkan dengan suatu nilai ambang (threshold) tertentu melalui fungsi aktivasi setiap neuron. Apabila masukan tersebut melewati suatu nilai ambang tertentu, maka neuron tersebut akan diaktifkan, akan tetapi
W1
masukan tersembunyi keluaran
W2
W3
W4
W5
jika tidak, maka neuron tersebut tidak akan diaktifkan. Apabila neuron tersebut diaktifkan maka neuron tersebut akan mengirimkan keluaran melalui bobot- bobot keluarannya ke semua neuron yang berhubungan dengannya, demikian seterusnya. Jaringan syaraf tiruan sederhana dengan bobot ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 5. Jaringan syaraf tiruan dengan bobot (Kusumadewi, 2006).
Pada gambar 3 dapat dijelaskan bahwa Y menerima masukan dari neuron X1, X2, dan X3 dengan bobot hubungan masing-masing adalah w1, w2 dan w3. Ketiga impuls neuron yang ada dijumlahkan :
net =X1W1 + X2W2 + X3W3 ... (1) Besarnya impuls yang diterima oleh Y mengikuti fungsi aktivasi
Y = f(net) ... (2) Apabila nilai fungsi aktivasi cukup kuat, maka sinyal akan diteruskan.
Nilai fungsi aktivasi (keluaran model jaringan) juga dapat dipakai sebagai dasar untuk mengubah bobot.
Hubungan antar neuron dalam jaringan syaraf tiruan mengikuti pola tertentu tergantung pada arsitektur jaringan syaraf tiruannya, yaitu :
1. Single Layer Net.
Single layer net adalah jaringan dengan lapisan tunggal yang hanya memiliki satu lapisan dengan bobot-bobot terhubung. Jaringan ini hanya menerima masukan kemudian secara lansung akan mengolahnya menjadi keluaran tanpa harus melalui lapisan tersembunyi. Dengan kata lain, ciri- ciri dari arsitektur jaringan syaraf tiruan dengan lapisan tunggal adalah hanya terdiri dari satu lapisan masukan dan satu lapisan keluaran tanpa lapisan tersembunyi.
2. Multilayer Net
Multilayer net adalah jaringan dengan banyak lapisan memiliki satu atau lebih lapisan yang terletak diantara lapisan masukan dan lapisan keluaran (memiliki satu atau lebih lapisan tersembunyi). Umumnya, ada lapisan bobot-bobot yang terletak antara 2 lapisan yang bersebelahan.
Jaringan dengan banyak lapisan ini dapat menyelesaikan permasalahan yang lebih sulit dibandingkan dengan lapisan tinggal.
3. Competitive Layer Net
Competitive layer net adalah jaringan syaraf dengan lapisan kompetitif. Arsitektur ini memiliki bentuk yang berbeda yaitu antar neuron dapat saling dihubungkan.
Backpropagation merupakan algoritme pembelajaran yang terawasi dan biasanya digunakan oleh perceptron dengan banyak lapisan untuk mengubah bobot-bobot yang terhubung dengan neuron yang ada pada lapisan tesembunyinya. Pelatihan suatu jaringan dengan algoritme backpropagation meliputi dua tahap yaitu perambatan maju dan perambatan mundur.
Selama perambatan maju, tiap unit masukan (Xi) menerima sebuah masukan sinyal ini ke tiap-tiap lapisan tersembunyi Zi, …, Zp. Tiap unit tersembunyi ini kemudian menghitung aktivasinya dan mengirimkan sinyalnya (zj) ke tiap unit keluaran. Tiap unit keluaran (Yk) menghitung aktivasinya (yk) untuk membentuk respon pada jaringan untuk memberikan pola masukan.
Selama pelatihan, tiap unit keluaran membandingkan perhitungan aktivasinya yk dengan nilai targetnya tk untuk menentukan kesalahan pola tersebut dengan unit itu. Berdasarkan kesalahan ini, faktor δk (k = 1, …, m) dihitung. δk digunakan untuk menyebarkan kesalahan pada unit keluaran Yk
kembali ke semua unit pada lapisan sebelumnya (unit-unit tersembunyi yang dihubungkan ke Yk ). δk juga digunakan untuk memperbaharui bobot-bobot antara keluaran dan lapisan tersembunyi. Dengan cara yang sama, faktor δj ( j
= 1, …, p) dihitung untuk tiap unit tersembunyi Zj. Tidak perlu untuk menyebarkan kesalahan kembali ke lapisan masukan, tetapi δj digunakan
untuk memperbaharui bobot-bobot antara lapisan tersembunyi dan lapisan masukan.
Setelah seluruh faktor δ ditentukan, bobot untuk semua lapisan diatur secara serentak. Pengaturan bobot wjk (dari unit tersembunyi Zj ke unit keluaran Yk ) didasarkan pada faktor δk dan aktivasi zj dari unit tersembunyi Zj. penyesuaian bobot vij (dari unit masukan Xi ke unit tersembunyi Zj ) didasarkan pada faktor δj dan aktivasi xi masukan.
Backpropagation memiliki beberapa unit yang ada dalam satu atau lebih layar tersembunyi. Gambar 6 merupakan ilustrasi arsitektur backpropagation dengan n buah masukan (ditambah sebuah bias) serta m buah unit keluaran.
Gambar 6. Arsitektur jaringan backpropagation (Fausett, 1994).
Fungsi aktivasi adalah suatu fungsi yang digunakan dalam jaringan syaraf tiruan untuk mengkonversi bobot-bobot dari setiap neuron berdasarkan suatu masukan aktivasi tertentu. Beberapa fungsi aktivasi yang sering digunakan dalam jaringan syaraf tiruan adalah :
1. Fungsi Sigmoid Biner (logsig)
Fungsi ini digunakan untuk jaringan syaraf tiruan yang dilatih dengan metode backpropagation. Fungsi ini dalam aplikasi MATLAB dikenal dengan logsig, memiliki nilai pada range 0 sampai 1. Fungsi ini sering digunakan untuk jaringan syaraf tiruan yang membutuhkan nilai
keluaran yang terletak pada interval 0 sampai 1. Namun, fungsi ini bisa juga digunakan oleh jaringan syaraf tiruan yang nilai keluarannya 0 atau 1.
Fungsi sigmoid biner dirumuskan sebagai berikut ( ) 1
1 x
y f x
e
... (3) Dengan fungsi turunannya
'( ) ( )[1 ( )]
f x f x f x ... (4) 2. Fungsi Sigmoid Bipolar (tansig)
Fungsi ini didalam aplikasi MATLAB dikenal dengan tansig, memiliki nilai pada range 0 sampai 1. Fungsi ini hampir sama dengan fungsi sigmoid biner, hanya saja keluarannya terletak pada interval -1 sampai 1. Fungsi ini dirumuskan sebagai berikut
( ) 1 1
x x
y f x e
e
... (5) Dengan fungsi turunannya
'( ) [1 ( )][1 ( )]
f x 2 f x f x
... (6) 3. Fungsi Linear (purelin)
Fungsi ini didalam aplikasi MATLAB dikenal dengan purelin, memiliki nilai keluaran yang sama dengan masukannya. Fungsi ini dirumuskan sebagai berikut
yx ... (7) Keakuratan antara pendugaan dan aktual dihitung berdasarkan Mean Absolute Percentage Error (MAPE) dengan menggunakan persamaan (Makridakis, 1999 dalam Anugerah, 2007) :
1 | | 100%
%
100 xAktual
xPendugaan xAktual
y n ... (8)
Persamaan normalisasi data untuk fungsi aktivasi sigmoid biner :
DataMin DataMax
DataMin yi xi
... (9)
xi = nilai data ke- i
DataMin = nilai minimum dari seluruh data DataMax = nilai maksimum dari seluruh data
G. System Development Life Cycle (SDLC)
System Development Life cycle (SDLC) merupakan metode dalam melakukan pengembangan suatu sistem. SDLC terdiri dari beberapa tahapan yaitu investigasi sistem, analisis sistem, desain sistem, implementasi sistem dan pemeliharaan sistem.
1. Tahapan investigasi sistem
Manfaat dari fase penyelidikan adalah untuk menentukan permasalahan atau kebutuhan yang timbul (Sutabri, 2004). Pada tahapan investigasi sistem dilakukan perumusan masalah yang dihadapi oleh pengguna, membuat solusi alternatif pemecahan masalah yang tersedia, melakukan studi kelayakan, analisis manfaat (baik yang terukur atau yang tidak terukur) terhadap solusi alternatif, serta membuat perencanaan manajemen proyek pembangunan (Post,1999 dalam Nurista, 2007).
Tahapan investigasi sistem terdiri dari studi awal dan studi kelayakan.
Pada tahapan studi awal, dimana gagasan untuk membangun sistem baru atau menyempurnakan sistem yang berjalan, diterima dan dipelajari pada sistem yang berjalan paling awal (Sutabri, 2004). Studi kelayakan adalah suatu tinjauan sekilas pada faktor utama yang akan mempengaruhi kemampuan sistem untuk mencapai tujuan yang diinginkan. Tujuan studi kelayakan adalah mengevaluasi alternatif sistem dan kemudian mengusulkan sistem yang paling nyata dan layak untuk pembangunan sistem (Post, 1999 dalam Nurista, 2007).
2. Analisis sistem
Tahapan analisis sistem merupakan tahap yang kritis dan sangat penting karena kesalahan dalam tahap ini akan menyebabkan kesalahan pada tahap selanjutnya. Proses analisis sistem dalam pengembangan sistem informasi adalah suatu prosedur yang dilakukan untuk pemeriksaan masalah dan penyusunan alternatif pemecahan masalah yang timbul serta membuat sertifikasi sistem yang baru atau sistem yang akan diusulkan atau dimodifikasi (Sutabri, 2004).
3. Desain sistem
Tahapan desain sistem merupakan prosedur untuk mengkonversi spesifikasi logis ke dalam sebuah desain yang dapat diimplementasikan pada sistem komputer organisasi. Mendesain format tampilan yang dapat menghubungkan antara sistem dengan pengguna dan juga membuat proses desain yaitu dengan cara mentransformasikan input menjadi output serta membuat keamanan sistem. Tahapan desain sistem dalam SDLC meliputi : a. Desain user interface
Desain user interface merupakan prototipe pembuatan desain model kerja dan dimodifikasi berulang kali menggunakan timbal balik dari pengguna. Aktifitas pada desain user interface terfokus pada dukungan interaksi antara pengguna dan aplikasi berbasis komputer.
b. Desain data
Desain data dilakukan pada tahap desain struktur database yang akan digunakan oleh sistem.
c. Desain proses
Aktifitas desain proses terfokus pada desain perangkat lunak berupa program dan prosedur yang telah diusulkan.
4. Implementasi sistem
Tahap implementasi sistem adalah untuk menyelesaikan desain sistem yang sudah disetujui, menguji serta mendokumentasikan program-program dan prosedur sistem yang diperlukan, memastikan bahwa kompnen yang terlibat dapat mengoperasikan sistem baru dan memastikan bahwa konversi sistem lama ke sistem baru dapat berjalan secara baik dan benar.
5. Pemeliharaan sistem
Tahap akhir SDLC melibatkan monitoring, evaluasi dan modifikasi sistem untuk membuat perbaikan yang penting atau diinginkan oleh pihak end user.
H. Penelitian Terdahulu
Raja Faizal Maradona (2008), Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melakukan penelitian dengan judul Pengembangan Sistem
Informasi Harga Benih Ikan Berbasis SMS (Short Message Service). Pada sistem ini, kontrol SMS menggunakan SMS gateway.
Anizza Restra Pusparianti (2008), Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor melakukan penelitian dengan judul Peramalan Kurs Rupiah terhadap Dolar dengan Jaringan Syaraf Tiruan Propagasi Balik. Pada penelitian ini pelatihan jaringan syaraf tiruan dilakukan dengan menggunakan algoritme backpropagation.
Lesa Ilma Grenti (2006), Fakutas Pertanian, Institut Pertanian Bogor melakukan penelitian dengan judul Peringatan Dini Banjir pada DAS Ciliwung dengan Menggunakan Data Curah Hujan. Pada penelitian ini peringatan dini banjir dilakukan berdasarkan curah hujan pada Daerah Aliran Sungai (DAS) Ciliwung Bagian Hulu yang menyebabkan terjadinya banjir di daerah Jakarta. Data yang digunakan adalah data debit harian Stasiun Katulampa dan curah hujan harian Stasiun Gunung Mas, Stasiun Citeko dan Stasium Katulampa. Data-data tersebut diolah dengan menggunakan Analisis Korelasi Berganda dan Analisis Regresi Berganda.
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Kegiatan Penelitian ini dilaksanakan pada bulan September 2009 hingga Maret 2010 dan dilaksanakan di Laboratorium Sistem Manajemen Mekanisasi Pertanian (SMMP), Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor dan Bendung Katulampa, Kabupaten Bogor, Propinsi Jawa Barat.
B. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
1. Komputer
2. Auto-graphic Water Level Recorder (AWLR) 3. Mikrokontroller
4. Analog to Digital Converter (ADC) 5. Potensiometer
6. SIM Card
7. Perangkat lunak berupa:
a. Microsoft Windows XP Profesional Version 2002 b. Macromedia Dreamweaver MX 2004
c. Xampp-win32-1.5.1-installer d. Notepad
e. Gammu SMS Gateway f. MATLAB 7.0.1
g. PHPMyAdmin 2.9.2
8. Telepon selular yang mendukung aplikasi Gammu SMS gateway sebagai server
9. Kabel interface data telepon selular ke komputer 10. Telepon selular sebagai pengguna
Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah data tinggi muka air Bendung Katulampa.
C. Metode
Pembuatan sistem dilakukan dengan menggunakan metode SDLC (System Development Life Cycle). Tahapan-tahapannya terdiri dari :
1. Investigasi sistem
Perancangan sistem informasi peringatan dini banjir berdasarkan pendekatan jaringan syaraf tiruan yang didasari karena diperlukannya pemantauan untuk dapat mengurangi dampak buruk akibat banjir.
Pengguna dapat bekerja lebih efektif dengan menggunakan teknologi SMS, bila sensor pembaca tinggi muka air mendeteksi nilai ekstrim dari yang ditentukan, maka sistem akan mengirim informasi kepada pihak terkait. Informasi yang dikirim merupakan data tinggi muka air yang telah diolah dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan. Sistem yang dibangun diharapkan mampu memberikan informasi yang akurat kepada pengguna dan peringatan dini mampu diinformasikan sebelum melewati batas ekstrim.
Studi kelayakan dilakukan untuk memperkirakan biaya pengembangan dan keuntungan sistem, serta untuk menyediakan informasi ekonomis yang membantu organisasi dalam memutuskan apakah proses pengembangan sistem layak dilanjutkan atau tidak. Apabila terdapat beberapa pilihan untuk melakukan pengembangan sistem maka organisasi tersebut harus memilih salah satu dari berbagai pilihan yang ada.
2. Analisis sistem
Tahapan analisis sistem melakukan analisis terhadap informasi yang dibutuhkan dari organisasi dan pengguna, kemampuan sistem yang dibangun untuk mempertemukan kebutuhan pengguna dengan fungsi operasi sistem yang akan dikembangkan. Melalui tahap ini dapat diketahui kebutuhan yang sesuai dengan kebutuhan pengguna, juga akan diketahui sumber informasi yang dibutuhkan dari buku dan data sekunder lain mengenai pengembangan sistem.
3. Desain sistem
Tahapan desain sistem merupakan prosedur untuk mengkonversi spesifikasi logis ke dalam sebuah desain yang dapat diimplementasikan
pada sistem komputer organisasi, sehingga tujuan dapat tercapai.
Perancang membuat program detail yang digunakan untuk mengolah data yang diperoleh dari sensor.
Secara umum ada 2 tahapan dalam pembuatan suatu jaringan syaraf tiruan yaitu : pelatihan dan pengujian.
a. Pelatihan
Pada tahap ini jaringan syaraf tiruan yang dibuat dilatih berdasarkan data tinggi muka air tiap jam pada bulan Januari 2008.
Pelatihan dilakukan dengan menggunakan fasilitas yang terdapat pada perangkat lunak MATLAB. Algoritme pelatihan yang digunakan adalah backpropagation. Pada proses pelatihan ditambahkan beberapa komponen pelatihan lainnya yaitu jumlah iterasi maksimum 10000, learning rate 0.9, momentum 0.75 dan toleransi error 0.00001.
b. Pengujian
Pada tahap ini jaringan syaraf tiruan yang telah dilatih diuji dengan menggunakan data tinggi muka air tiap jam selain bulan Januari pada tahun 2008. Data tersebut dikelompokkan menjadi 4 kelompok data.
Data pengujian terdiri dari data pada kondisi normal serta hujan.
Pengujian juga dilakukan pada kondisi nyata terhadap model yang dibuat dengan selang waktu pengukuran 1 jam yang diwakili 1 menit.
Persentase keakuratan dihitung dengan menggunakan persamaan 8.
Fungsi aktivasi yang digunakan adalah fungsi sigmoid biner, sehingga diperlukan adanya normalisasi data dengan menggunakan persamaan 9.
Model simulasi terdiri dari model bendungan serta perangkat sensor pembaca. Model bendungan terbuat dari pipa PVC berdiameter 4 inchi, sepanjang 1.5 meter. Pada pipa tersebut dibuat lubang pemasukan, kran pengeluaran dan penunjuk ketinggian air. Pengaturan masukan air dan keluaran bertujuan untuk mengatur tinggi muka air yang ada didalam model bendungan. Kran pengeluaran dibuat supaya menyerupai pintu muka air yang dapat diatur besar kecilnya air yang keluar dari bendungan.
Penunjuk ketinggian air terbuat dari pipa transparan berukuran ¾ inchi yang berfungsi untuk menunjukkan tinggi muka air dalam model
bendungan. Pipa tersebut juga digunakan untuk mengkalibrasi hasil pembacaan sensor.
Gambar 7. Perangkat sensor pembaca
Perangkat sensor berfungsi untuk membaca ketinggian air pada pipa yang kemudian ditransmisikan ke komputer untuk diolah oleh sistem yang dibangun. Perangkat sensor terdiri dari Potensiometer 10 putaran dengan resistansi maksimum 10 kΩ yang dililit benang nilon dan terikat pada pelampung dan pemberat pada setiap ujung benang tersebut, Mikrokontroller DT 51 low cost microsystem, Analog to Digital Converter I2C ADDA, catu daya dan kabel koneksi.
Gambar 8 menunjukkan prinsip kerja model simulasi. Proses pembacaan data tinggi muka air dilakukan sebagai berikut : Perubahan tinggi muka air menyebabkan pergerakan naik turun pelampung, pergerakan tersebut memutar potensiometer sehingga tegangan keluaran potensiometer berubah sebanding dengan perubahan tinggi muka pada model. Tegangan keluaran potensiometer dikonversi menjadi data digital dengan menggunakan ADC yang dikontrol oleh mikrokontroller. Data hasil olahan ADC dikirimkan dari port 2 pada mikrokontroller ke jalur parallel port komputer dengan menggunakan kabel koneksi.
Gambar 8. Skema prinsip kerja model simulasi
Gambar 9 menunjukkan diagram alur sistem peringatan dini banjir.
Data yang telah dikirmkan mikrokontroller kemudian diolah dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan yang telah dibangun untuk menentukan tinggi muka air dugaan. Data tinggi muka air dugaan tersebut digunakan untuk menentukan perlu tidaknya sistem mengirimkan pesan peringatan dini banjir.
air
Pipa pemasukan Pipa
transparan
Kran pengeluaran Potensiometer
Rangkaian ADC
Ponsel Pelampung
Pemberat
Gambar 9. Diagram alir sistem peringatan dini banjir.
4. Implementasi sistem
Pada tahap implementasi sistem dilakukan simulasi terhadap sistem dengan menggunakan model yang dibuat. Enam menit pertama air dimasukkan kedalam model dengan debit rata-rata 2.7 cm3/detik, 13 menit selanjutnya air dikeluarkan melalui kran pengeluaran dengan debit rata- rata 5.3 cm3/detik, 12 menit selanjutnya air kembali dimasukkan dengan debit rata-rata 6.6 cm3/detik, 15 menit selanjutnya air dikeluarkan dari pipa dengan debit rata-rata 5 cm3/detik, 15 menit selanjutnya air kembali dimasukkan dengan debit rata-rata 4.6 cm3/detik, 9 menit terakhir air dikeluarkan dari pipa dengan debit rata-rata 7.6 cm3/detik.
Start
Delta = TMAact – TMAact-1
Komponen-komponen JST Bobot_i, Bobot_O, Bias_I, Bias_O
TMA act-1,batas_ekstrim
Pembacaan tinggi muka air aktual dari sensor (TMAact)
HN = Fungsi Aktivasi(∑(TMAact x Bobot_I +Delta x Bobot_I)+BiasI)
wkt =(Batas_ekstrim – TMAact) x 60/(ON – TMA act) ON = Fungsi Aktivasi(∑(HN x Bobot_O)+BiasO)
Wkt<=60
Kirim SMS
tidak
ya
.
Gambar 10. Skema prinsip kerja sistem informasi peringatan dini banjir.
Gambar 10 menunjukkan prinsip kerja sistem jika diimplementasikan pada pengukuran nyata di Bendung Katulampa. Perangkat sensor diletakkan pada sumur pantau yang dibangun dekat pintu air Bendung Katulampa. Hasil pembacaan sensor dikirimkan ke komputer untuk diolah sistem dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan yang telah dibangun.
Hasil pengolahan tersebut menentukan perlu tidaknya sistem mengirimkan pesan peringatan dini banjir ke pihak-pihak terkait, terutama yang terletak didaerah Jakarta dan sekitarnya.
5. Pemeliharaan sistem
Pemeliharaan sistem dilakukan untuk menghindari terjadinya kesalahan-kesalahan yang mungkin terjadi dan untuk mengevaluasi serta memodifikasi sistem untuk membuat perbaikan yang penting atau diinginkan oleh pengguna.
Pintu bendung
air
awlr converter
air
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Investigasi Sistem
Pada tahapan ini dilakukan perumusan masalah, perencanaan dan juga studi kelayakan. Perumusan masalah yang terjadi di lapangan adalah sistem peringatan dini yang ada saat ini berdasarkan tinggi muka air pada pintu air Bendung Katulampa tanpa adanya pendugaan kapan kira-kira banjir akan terjadi. Informasi ini digunakan oleh pengguna untuk menghindari dampak negatif banjir. Akibat yang ditimbulkan adalah kurang siapnya pengguna dalam menghindari dampak negatif tersebut, sehingga diperlukan adanya pendugaan waktu banjir berdasarkan pendekatan jaringan syaraf tiruan.
Data tinggi muka air, dan perubahan tinggi muka air sebelumnya diolah dengan menggunakan pendekatan jaringan syaraf tiruan, yang kemudian diinformasikan kepada para pengguna. Alasan pemilihan jaringan syaraf tiruan karena mudah difahami dan didasari pada pola pikir jaringan syaraf manusia. Data tinggi muka air dan perubahan tinggi muka air sebelumnya dipilih karena kedua hal tersebut memiliki pengaruh besar dalam penentuan tinggi muka air selanjutnya.
Studi kelayakan dilakukan untuk mengetahui layak tidaknya suatu sistem untuk dikembangkan dari segi teknis, operasional dan ekonomi. Studi kelayakan yang dilakukan antara lain studi kelayakan teknis, operasional dan ekonomi :
1. Studi Kelayakan Teknis
Sistem ini layak secara teknis karena perangkat lunak maupun keras tersedia sehingga mampu menyelesaikan permasalahan yang terjadi.
Perangkat keras yang digunakan yaitu seperangkat komputer, seperangkat telepon selular, sensor pengukur tinggi muka air.
2. Studi Kelayakan Operasional
Sistem ini layak secara operasional, karena kemudahan dalam penginstalan dan pengoperasiannya. Operator tidak memerlukan pengetahuan yang khusus karena sistem ini akan didesain untuk memudahkan operator dalam pengoperasiannya.
3. Studi Kelayakan Ekonomi
Studi kelayakan ekonomi bertujuan untuk mengetahui biaya yang dibutuhkan dan keuntungan dari sistem yang akan dikembangkan guna menyediakan informasi ekonomis yang akan membantu organisasi dalam pengambilan keputusan proses pengembangan sistem dilanjutkan atau tidak.
Sistem yang dikembangkan diaplikasikan pada bendung Katulampa yang telah memiliki sensor pengukur ketinggian air, serta telepon selular.
Biaya yang dibutuhkan dalam pengembangannya adalah seperangkat komputer dan konektor sensor ke komputer. Komputer yang dibutuhkan tidak harus memiliki kualitas tinggi, sehingga tidak terlalu mahal. Biaya operasional dari sistem meliputi biaya pemeliharaan sistem dan biaya SMS untuk pengiriman informasi.
Keuntungan dari sistem yaitu mampu memberikan informasi peringatan banjir lebih dini, sehingga diharapkan dampak negatif banjir dapat lebih diminimalkan.
B. Analisis Sistem
Pada tahap kedua dari metode SDLC dilakukan analisis sistem yang meliputi identifikasi kebutuhan dan identifikasi fungsional.
1. Identifikasi Kebutuhan
Informasi yang dibutuhkan oleh pengguna adalah data tinggi muka air serta waktu dugaan terjadinya banjir. Kedua hal tersebut digunakan sebagai patokan bagi pengguna untuk meminimalkan dampak negatif banjir.
2. Identifikasi Fungsional
Penyedia informasi adalah dinas teknis terkait. Sebagai salah satu instansi pemerintah, dinas teknis terkait dapat menyampaikan informasi kepada publik berkaitan informasi peringatan dini banjir yang berada dalam wilayah dinas teknis terkait tersebut.
Pengguna sistem adalah instansi pemerintah terkait di sekitar lokasi banjir serta masyarakat umum yang memiliki perhatian dalam masalah ini.
Instansi pemerintah disini antara lain perangkat desa sekitar wilayah banjir serta dinas Pemanfaatan Sumber Daya Air (PSDA) yang kemudian akan menginformasikan ke warga sekitarnya. Semua informasi yang dihasilkan diharapkan dapat didapatkan secara mudah, cepat dan tepat waktu.
C. Desain Sistem
Tahapan desain sistem merupakan prosedur untuk mengkonversi spesifikasi logis kedalam sebuah desain yang dapat diimplementasikan pada sistem komputer organisasi sehingga dapat mencapai tujuan yang dimaksud.
1. Deskripsi Sistem
Sistem Informasi Peringatan Dini Banjir adalah suatu media penyampaian informasi mengenai tinggi muka air Bendung Katulampa dan waktu dugaan banjir. Aplikasi sistem terdiri dari SMS gateway, database server dan script PHP dimana didalamnya terdapat informasi yang dapat diakses melalui SMS.
Sistem dapat diakses oleh pengguna untuk mencari informasi tinggi muka air dan waktu dugaan bajir yang tepat, cepat, mudah dan dapat diperoleh dimana saja. Pengguna dapat mengakses informasi dengan mengirim SMS dengan format tertentu. SMS yang diterima akan menjalankan query basis data untuk mencari informasi yang diperlukan dan mengirim informasi tersebut ke pengguna.
2. Desain Aplikasi
Desain aplikasi dibagi menjadi dua desain, yaitu desain internal dan desain eksternal. Desain internal menjelaskan mengenai input, proses dan output dari tiap bagian aplikasi, sedangkan desain eksternal menjelaskan rancangan tampilan dari aplikasi beserta fungsinya.
a. Desain Internal
Desain internal menjelaskan mengenai input, basis data, proses dan output pada setiap bagian aplikasi.
1) Desain input
Desain input meliputi : input registrasi, input pengambilan data serta permintaan data.
Input registrasi ditujukan kepada pihak-pihak yang memerlukan informasi peringatan dini banjir secara otomatis seperti instansi pemerintah dan perangkat desa di sekitar wilayah banjir. Registrasi dilakukan bertujuan memasukkan nomor telepon pihak-pihak tersebut. Satu nomor telepon hanya berlaku untuk satu orang pendaftar. Registrasi dapat dilakukan oleh admin secara langsung melalui komputer, atau pihak pengguna mendaftarkan diri melalui SMS dengan format : REG [spasi] [nama pengguna].
Ketika hasil dugaan menunjukkan akan terjadi banjir, maka sistem secara otomatis akan mengirim pesan ke nomor-nomor tersebut.
Gambar 11. Contoh format SMS untuk registrasi.
Input pengambilan data dilakukan dengan menggunakan sensor pengukur tinggi muka air yang dihubungkan melalui konektor langsung ke komputer.
Input permintaan data berupa SMS permintaan data dari para pengguna secara umum untuk mengetahui data tinggi muka air pada waktu tertentu. SMS dikirimkan dengan format : TMA [spasi] [yyyy-mm-dd] [spasi][hh:mm].
Gambar 12. Contoh format SMS untuk permintaan data.
2) Basis Data
SMS gateway yang digunakan harus menggunakan PHPMyAdmin sebagai tempat menyimpan basis data. Maka dalam pembangunan desain basis data, sistem informasi ini dibuat menggunakan PHPMyAdmin 2.9.2 yang ter-install pada Xampp 5.0.33-instaler. Pada dasarnya PHPMyAdmin adalah bahasa pemrograman MySQL yang berbasis web, artinya pembuatan basis data dengan menggunakan tampilan seperti halnya pada tampilan halaman web.
Desain basis data yang digunakan dalam perancangan sistem menggunakan model data relasional dengan struktur bahasa untuk basis data disebut Structured Query Language (SQL). Sistem informasi ini menggunakan satu buah basis data yang terdiri dari 11 tabel yang terdiri dari 9 tabel bawaan SMS gateway dan 2 tabel tambahan sebagai pembatas sistem. Untuk membangun sistem ini, bahasa pemrograman yang digunakan adalah PHP menggunakan aplikasi Macromedia Dreamweaver 8. Dari kesebelas tabel tersebut, tidak seluruhnya digunakan dalam aplikasi. Demikian pula field dalam tabel, tidak semua field digunakan dalam aplikasi.
Tabel dan field yang tidak digunakan tersebut merupakan tabel
bawaan dari SMS gateway. Tabel yang tidak digunakan dalam aplikasi tersebut tidak dapat dihapus karena tabel tersebut diharuskan ada oleh SMS gateway. Tabel yang digunakan dalam aplikasi ini adalah tabel penghubung basis data dengan telepon selular yang terkoneksi ke komputer (tabel daemon), tabel basis data tinggi muka air (tabel tma), tabel basis data pesan masuk (tabel inbox), tabel basis data pengguna sistem otomatis (tabel level), tabel basis data pesan keluar (tabel outbox) dan tabel basis data pesan terkirim (tabel sentitems).
Gambar 13. Tabel basis data pesan masuk (tabel inbox).
Tabel basis data pesan masuk (tabel inbox) terdiri dari 13 field.
Field yang digunakan dalam aplikasi adalah field informasi waktu penerimaan SMS oleh aplikasi (field UpdateInDB), field nomor telepon pengirim SMS (field SenderNumber), field isi SMS yang diterima aplikasi (field TextDecoded) dan field informasi terbalas atau tidaknya SMS yang masuk (field Processed).
Gambar 14. Tabel basis data pesan keluar (tabel outbox).
Tabel basis data pesan keluar (tabel outbox) terdiri dari 15 field. Field yang digunakan dalam aplikasi adalah field informasi waktu masuknya SMS balasan ke tabel outbox (field UpdateInDB), field nomor telepon tujuan SMS balasan (field DestinationNumber) dan field isi SMS balasan (field TextDecoded).
Gambar 15. Tabel basis data pesan terkirim (tabel sentitems).
Tabel basis data pesan terkirim (tabel sentitems) terdiri dari 15 field. Field yang digunakan dalam aplikasi adalah field informasi waktu terkirimnya SMS balasan dari aplikasi (field UpdateInDB), field nomor telepon tujuan SMS balasan (field DestinationNumber) dan field isi SMS balasan (field TextDecoded).
Tabel basis data tinggi muka air (tabel tma) terdiri dari 3 field yaitu : field informasi waktu pengukuran (feld Waktu), field data tinggi muka air (field Tma) dan field data tinggi muka air dugaan 1 jam berikutnya (field Tma_Duga).
Gambar 16. Tabel basis data tinggi muka air (tabel tma).
Tabel basis data pengguna sistem otomatis (tabel level) terdiri dari 2 field yaitu : field informasi nama pengguna yang terdaftar (field Username) dan field nomor telepon selular pengguna (field No_HP).
Gambar 17. Tabel basis data pengguna sistem otomatis (tabel level).
Gambar 18. Skema database relational diagram.
Gambar 18 menunjukkan skema database relational diagram atau diagram hubungan antar tabel dalam database. Ada 5 hubungan yang terjadi, hubungan pertama antara tabel pesan masuk (tabel inbox) dan tabel basis data pengguna sistem otomatis (tabel level) berupa registrasi. Banyaknya nomor pengguna registrasi yang sama pada tabel inbox, tapi hanya satu nomor yang akan dimasukkan kedalam tabel level. Hal itu juga berarti, bahwa 1 data nomor pengguna, mungkin terdapat banyak pesan registrasi pada tabel inbox.
Hubungan yang kedua terjadi antara tabel pesan masuk (tabel inbox) dan tabel pesan keluar (tabel outbox). Hubungan tersebut berupa respond SMS atau balasan SMS. Setiap 1 record (SMS) yang masuk ke tabel inbox, maka secara otomatis, 1 record (SMS balasan) akan masuk ke tabel outbox.
Hubungan yang ketiga terjadi antara tabel basis data pengguna sistem otomatis (tabel level) dengan tabel pesan keluar (tabel outbox). Hubungan tersebut berupa pengiriman data instansi pemerintah yang telah terdaftar di dalam tabel level ke tabel outbox. Setiap 1 record data pada tabel level, mungkin digunakan
beberapa kali dalam tabel outbox. Hubungan ini terjadi pada proses pengiriman SMS otomatis peringatan dini banjir.
Hubungan keempat terjadi antara tabel tinggi muka air (tabel tma) dengan tabel pesan keluar (tabel outbox). Hubungan tersebut berupa pengiriman data tinggi muka air dari tabel tma ke tabel outbox. 1 record data tma mungkin akan digunakan banyak record dalam tabel outbox.
Hubungan terakhir terjadi antara tabel pesan keluar (tabel outbox) dengan tabel pesan terkirim (tabel sentitems). Hubungan tersebut berupa pengiriman SMS. 1 record data pada tabel akan terkirim dan masuk ke dalam tepat 1 record pada tabel sentitems.
Penyimpanan basis data dilakukan secara manual oleh administrator dengan menekan tombol ”Buat log” pada tampilan menu administrator. Penghapusan basis data data juga dilakukan secara manual dengan menekan tombol ”Hapus Semua” pada tampilan menu administrator.
3) Desain Proses
Desain proses merupakan tahapan pembuatan program yaitu dengan pendekatan jaringan syaraf tiruan. Pada tahap ini dilakukan proses pelatihan data serta pengujian validasi data.
Pada proses pelatihan data, dilakukan pembelajaran pola data tinggi muka air tahun-tahun sebelumnya, dalam hal ini data tinggi muka air tiap jam di bulan Januari pada tahun 2008. Data pelatihan dapat dilihat pada Lampiran 1.
Data masukan jaringan syaraf tiruan terdiri dari 2 masukan yaitu data tinggi muka air pada waktu pengukuran (TMA) dan perubahan tinggi muka air 1 jam sebelumnya. Layar tersembunyi yang digunakan berjumlah 1 lapis berupa 9 neuron, dan hasil keluaran berupa 1 unit output yang menunjukkan data tinggi muka air dugaan 1 jam selanjutnya. Data masukan dan keluaran dinormalisasi terlebih dahulu dengan menggunakan persamaan 9.
Data tinggi muka air maksimum yang digunakan adalah 4 meter
dan tinggi muka air minimum yang digunakan adalah 0 m. Selang waktu pengukuran dan pendugaan yang digunakan pada pelatihan jaringan syaraf tiruan adalah 1 jam.
Gambar 19. Jaringan syaraf tiruan pendugaan tinggi muka air.
Dari hasil pelatihan, didapatkan beberapa kemungkinan nilai bias input, bobot input, bias output dan bobot output dengan variasi ketelitian. Hampir semua kemungkinan besaran komponen tersebut memiliki keakuratan pelatihan diatas 99%, maka disinilah fungsi adanya proses validasi. Validasi jaringan syaraf tiruan dilakukan dengan menggunakan data tinggi muka air pada tahun 2008 selain data bulan Januari. Data yang digunakan diambil secara acak, sehingga diharapkan mewakili berbagai jenis pola data. Hasil validasi data menunjukkan nilai keakuratan jaringan syaraf tiruan yang digunakan terhadap pola data pengujian. Nilai keakuratan dihitung dengan menggunakan persamaan 8.
Keterangan :
TMA : Tinggi muka air hasil pengukuran
Beda TMA : Selisih tinggi muka air hasil pengukuran dengan hasil pengukuran 1 jam sebelumnya
Bias Input : Nilai konstanta yang ditambahkan pada setiap neuron pada hidden layer
Bias Output : Nilai konstanta yang ditambahkan pada neuron output TMA Duga : Tinggi muka air dugaan 1 jam kedepan
TMA
Beda TMA
TMA Duga
Input
Output Hidden Layer
Bias Input
Bias Output
