22 I
h
=
f gp
gt
I I
I I
t 2
4 3
1
…….....……. 30
dimana I
h
= total radiasi harian Whm
2
∆t = selang pengukuran jam I
gt
= radiasi selang pengukuran ganjil Wm
2
I
gp
= radiasi selang pengukuran genap Wm
2
I
i
= radiasi awal Wm
2
I
f
= radiasi akhir Wm
2
Sedangkan temperatur greenhouse berupa temperatur penutup greenhouse
, temperatur udara dalam greenhouse, temperatur permukaan lantai, temperatur pada batas lantai dengan permukaan tanah dan
temperatur tanah pada kedalaman 0.165 m dan 0.315 m dari permukaan lantai.
Pengambilan data dilakukan selama 2 minggu mulai pukul 06.00 WIB sampai pukul 18.00 WIB dan dicatat tiap 10 menit. Skema lokasi
pengukuran dapat dilihat pada Gambar 6.
4. Pembuatan Program
Pembuatan program
untuk memprediksi
temperatur dalam
greenhouse dibuat dalam bahasa QBASIC. Input program adalah
karakteristik elemen-elemen greenhouse dan data cuaca hasil pengukuran di sekitar greenhouse. Output program adalah pendugaan temperatur
penutup greenhouse, temperatur udara dalam greenhouse, temperatur permukaan lantai dan temperatur tanah pada kedalaman 31.5 cm. Diagram
alir pembuatan program dapat dilihat pada Gambar 7.
5. Validasi Program
Validasi program dilakukan dengan membandingkan temperatur udara hasil simulasi dengan hasil pengukuran di lapangan. Pengujian
keabsahan dilakukan dengan menggunakan garis regresi yang terbentuk pada hubungan linear antara temperatur hasil simulasi Y dan hasil
pengukuran X. Dimana a menyatakan intersep atau perpotongan garis
23 regresi dengan sumbu tegak dan b menyatakan kemiringan atau gradien
garis regresi.
Y = a + bX …….....……. 31
Model simulasi dinyatakan memberikan prediksi temperatur yang semakin baik bila persamaan regresinya memiliki koefisien intersep a
mendekati nol dan gradiennya mendekati satu.
6. Pengembangan Jaringan Artificial Neural Network ANN
Program ANN yang dikembangkan menggunakan algoritma back propagation
dengan memakai bahasa pemrograman Visual basic 6.0. Model ANN yang digunakan terdiri dari tiga layer yaitu input layer,
hidden layer dan output layer.
Input layer terdiri dari 6 noda yaitu data kecepatan angin, temperatur
udara di sekitar greenhouse, radiasi sinar matahari, temperatur udara dalam greenhouse, temperatur permukaan lantai dan temperatur tanah
pada kedalaman 0.315 m. Parameter pada input layer ditentukan berdasarkan anlisis variabel pada persamaan kesetimbangan panas yang
terjadi dalam greenhouse. Variabel yang dipilih adalah variabel dasar yang terdapat pada persamaan kesetimbangan panas dan dilakukan pengukuran
dalam penelitian. Laju ventilasi tidak dijadikan input dalam ANN karena dalam persamaan kesetimbangan panas, laju ventilasi bukan merupakan
variabel dasar dan hanya berpengaruh terhadap variabel tertentu, dan juga dalam penelitian tidak dilakukan pengukurannya. Output layer berupa
pendugaan temperatur udara di dalam greenhouse. Model ANN yang dikembangkan dapat dilihat pada Gambar 8.
Data yang diperoleh dari hasil pengukuran dibagi menjadi dua kelompok yaitu satu set data untuk proses training dan satu set data untuk
proses validasi jaringan. Kinerja jaringan ANN dapat dinilai berdasarkan nilai RMS error Root Mean Square Error.
24 Gambar 6. Skema titik pengukuran pada greenhouse.
25
Ket: n = 172,173,174,175,177 dan 181
Gambar 7. Diagram alir program Q-Basic untuk memprediksi temperatur dalam greenhouse
.
26
Keterangan gambar: 1.
Kecepatan angin ms
2
2. Radiasi matahari Wm
2
3. Temperatur penutup greenhouse
o
C 4.
Temperatur udara di luar greenhouse
o
C 5.
Temperatur permukaan lantai
o
C 6.
Temperatur tanah kedalaman 31.5 cm
o
C 7.
Temperatur udara di dalam greenhouse
o
C
Gambar 8. Model ANN yang digunakan untuk pendugaan temperatur dalam greenhouse
.
Xi Vij
1 2
3 4
5 6
7
Input Layer Hidden Layer
Output Layer Wjk
Yk Zj
27 Gambar 9. Diagram alir ANN backpropagation untuk memprediksi temperatur
dalam greenhouse.
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. SUDUT DATANG
RADIASI MATAHARI
PADA PENUTUP
GREENHOUSE
Radiasi matahari yang mengenai permukaan benda terdiri dari radiasi langsung, radiasi sebaran sky radiation dan radiasi pantulan. Radiasi
langsung adalah radiasi matahari yang lansung mengenai permukaan benda tanpa mengalami pemantulan atmosfer. Radiasi sebaran adalah radiasi yang
sudah dipencarkan oleh molekul-molekul gas, debu dan uap air di atmosfer, sedangkan radiasi pantulan adalah radiasi yang dipantulkan dari permukaan
yang berdekatan dengan benda tersebut. Sebagian radiasi matahari yang sampai ke penutup greenhouse akan
ditransmisikan, sebagian dipantulkan dan sebagian lagi diserap oleh material penutup greenhouse. Transmisivitas dan reflektivitas merupakan bagian yang
penting karena dipengaruhi oleh sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse
, sedangkan absorptivitas hampir konstan untuk semua sudut datang radiasi matahari dari 0
o
sampai 90
o
Takakura, 1989. Semakin besar nilai sudut datang radiasi maka semakin kecil radiasi
yang ditransmisikan oleh penutup greenhouse. Pada sudut datang 0
o
, 91 radiasi matahari akan di transmisikan oleh penutup kaca greenhouse, 8 di
pantulkan dan 1 akan diserap oleh kaca tersebut. Pada sudut datang 0 - 45
o
, transmisivitas berubah sangat kecil. Pada sudut datang 45 - 80
o
, nilai transmisivitas akan menurun dengan cepat sehingga radiasi yang dipantulkan
lebih besar dari pada radiasi yang ditransmisikan Mastalerz, 1977. Data pengukuran yang digunakan dalam simulasi adalah: tanggal 21
Juni, 22 Juni dan 23 Juni 2006 dipilih mewakili data cuaca berawan dan hujan dengan radiasi total harian secara berturut-turut sebesar 5028.233 Whm
2
, 4616.353 Whm
2
dan 4692.46 Whm
2
, sedangkan tanggal 24 Juni, 26 Juni dan 30 Juni 2006 dipilih mewakili data cuaca cerah dengan nilai radiasi total
harian sebesar 5677.127 Whm
2
, 5394.327 Whm
2
dan 5528.987 Whm
2
. Gambar 10 menunjukkan perubahan radiasi matahari selama pengukuran,
sedangkan radiasi total harian dapat dilihat pada Gambar 11. Radiasi matahari
