Nghiên cứu tích hợp hệ cảm biến và hệ thống thông tin địa lý phục vụ quản lý tài nguyên và môi trường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ CẢM BIẾN VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ PHỤC VỤ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ CẢM BIẾN VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ PHỤC VỤ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Mã số: 44 02 20 Xác nhận Học viện Người hướng dẫn Khoa học Công nghệ (Ký, ghi rõ họ tên) Người hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) PGS.TS Lê Trung Thành TS Nguyễn Thanh Hoàn Hà Nội - 2023 i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Tác giả luận án Nguyễn Anh Tuấn ii Lời cảm ơn Luận án thực thành công Khoa Địa lý, Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam hướng dẫn sát sao, tận tình PGS.TS Lê Trung Thành TS Nguyễn Thanh Hoàn Tác giả luận án bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thày, người dành nhiều thời gian, tâm sức để hướng dẫn, động viên, hướng dẫn cho tác giả tháo gỡ khúc mắc trình nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn tới tồn thể cán nghiên cứu, nhà khoa học Viện Địa lý, thày, cô Học viện Khoa học Công nghệ hỗ trợ, động viên tạo điều kiện tốt để tác giả hoàn thành luận án Để có kết nghiên cứu này, tác giả chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm đề tài cấp Nhà nước mã số: BĐKH.30/16-20 hỗ trợ tư liệu, địa bàn nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu Xin cảm ơn Lãnh đạo Trường Quốc tế đồng nghiệp tạo điều kiện để tác giả có thời gian đăng ký học nghiên cứu sinh hồn thành chương trình đào tạo nghiên cứu sinh Cuối cùng, tác giả cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ vật chất tinh thần để tác giả hồn thành luận án Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2023 Tác giả luận án Nguyễn Anh Tuấn iii Một số kí hiệu viết tắt Stt Ký hiệu Ý nghĩa AI Artificial intelligence (trí tuệ nhân tạo) API Application Programming Interface (Giao diện ARPANET lập trình ứng dụng phương thức, giao thức kết nối với thư viện ứng dụng khác) Advanced Research Projects Agency Network đầu gói chuyển mạch mạng mạng để thực giao thức TCP / IP Automatic Voltage Regulator hệ thống tự động điều khiển điện áp đầu cực máy phát điện AVR Bộ NN&PTNT Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn BS Base station: trạm gốc thiết bị thông tin vô tuyến và/ phụ trợ dùng vị trí cố định cấp điện trực tiếp gián tiếp CH Cloud Server CSDL 10 DARPA 11 API Cluster head node cụm trưởng mạng cảm biến không dây Cloud Server dịch vụ lưu trữ quản lý máy chủ tảng đám mây Cơ sở liệu Defense Advanced Research Projects Agency Cơ quan Chỉ đạo Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến Mỹ Application Programming Interface - Giao diện lập trình kết nối ứng dụng iv Stt Ký hiệu Ý nghĩa 12 Data Logger Data logger công nghệ phổ biến việc lưu trữ truyền thông tin liệu 13 14 15 DEM RDBMS Digital Elevation Model - mơ hình số độ cao (Relational Database Management System) có FAO nghĩa hệ quản trị sở liệu quan hệ Food and Agriculture Organization of the United Nations Tổ chức lượng thực nông nghiệp Liên hợp quốc 16 FORTRAN 17 GIS Là ngơn ngữ lập trình biên dịch, tĩnh, kiểu mệnh lệnh dùng để xử lý liệu Geographic Information Systems - hệ thống thông tin địa lý 18 GPS Global Positioning System - hệ thống định vị toàn cầu 19 GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu 20 GUI Graphical User Interface - Giao diện đồ họa GW HEC-HMS người dùng Ground Water - Nước ngầm Là mơ hình tốn thuỷ văn dùng để 21 22 tính dịng chảy từ số liệu đo lượng mưa lưu vực Hydrological Response Unit đơn vị đồng mặt thủy văn 23 HRU 24 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers - Viện Kỹ sư điện điện tử 25 26 IoT IWRM Internet of Things - Internet vạn vật Integrated Water Resources Management - MIKE-NAM Quản lý tổng hợp tài nguyên nước Là mơ hình thủy văn dạng bể chứa dùng để tính tốn dịng chảy từ mưa 27 v Stt Ký hiệu Ý nghĩa 28 MMI Multimode Interference - Cấu trúc giao thoa đa 29 MRR mode Microring Resonators - Bộ vi cộng hưởng 30 31 MySQL MZI Là phần mềm quản trị sở liệu Mach-Zehnder interferometer - Giao thoa kế OSI Mach-Zehnder Open Systems Interconnection - Mơ hình tham QUAL2E chiếu kết nối hệ thống mở Là mơ hình chất lượng nước sơng dịng 32 33 34 RFID chảy Radio Frequency Identification - công nghệ dùng kết nối sóng vơ tuyến để tự động xác định theo dõi thẻ nhận dạng gắn vào vật Router thể Bộ định tuyến thiết bị mạng có chức 36 RS chuyển tiếp gói liệu mạng máy tính Remote Sensing - Cơng nghệ viễn thám 37 Runoff Dòng chảy bề mặt 38 SCS Soil Conservation System - phương pháp đường cong sử dụng mơ hình SWAT để đánh giá dịng chảy ứng với loại đất tính chất 35 39 SDGs 40 SOI đất Sustainable Development Goals - mục tiêu phát triển bền vững Liên hợp quốc Silicon on Insulator - công nghệ silicon 41 SPW chất cách điện Surface plasmon wave - sóng plasmon bề mặt 42 SWAT Soil and Water Assessment Tool - phần mềm công cụ đánh giá đất nước 43 UAV 44 UTM Unmanned Aerial Vehicle - Một loại phương tiện bay không người lái Universal Transverse Mercator - phép chiếu đồ Việt Nam gọi phép chiếu 45 WEAP hình trụ Là mơ hình tính tốn cân nước vi Stt Ký hiệu Ý nghĩa 46 Web Clients Máy khách Web 47 48 Web Servers WebGIS Máy chủ Web Hệ thống thông tin địa lý hoạt động WINS tảng Web Wireless Integrated Network Sensors - cảm WMO biến mạng khơng dây tích hợp World Meteorological Organization, viết tắt tên 49 50 tiếng Anh WMO) tổ chức chun mơn khí tượng Liên Hợp quốc 51 WSN 52 WYLD Wireless Network Sensors - Mạng cảm biến không dây Water Yield lượng nước từ đơn vị đồng thủy văn (HRU) lưu vực tính mơ hình SWAT vii Mục lục Lời cảm ơn ii Một số kí hiệu viết tắt iii Danh sách hình vẽ x Danh sách bảng xiii Mở đầu Chương Cơ sở khoa học phương pháp nghiên cứu tích hợp hệ cảm biến hệ thống thông tin địa lý phục vụ quản lý tài nguyên môi trường nước lưu vực sông 1.1 Tổng quan số khái niệm 1.2 Tổng quan cơng trình nghiên cứu tích hợp hệ cảm biến hệ thống thơng tin địa lý phục vụ quản lý tài nguyên môi trường nước lưu vực sông 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Ở Việt Nam 1.2.3 Ở khu vực nghiên cứu 18 18 23 26 Phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Phương pháp khảo sát thực địa 1.3.2 Phương pháp sử dụng công nghệ GIS mơ hình hóa 1.3.3 Phương pháp thiết kế hệ cảm biến không dây 28 30 30 31 1.3.4 Phương pháp lập trình tích hợp hệ thống 1.4 Tiểu kết chương 32 33 1.3 Chương Ứng dụng hệ thống thơng tin địa lý mơ hình hóa mơ chế độ dịng chảy lưu vực sơng Nhuệ - Đáy 2.1 Đặc điểm lưu vực sông Nhuệ - Đáy 35 35 viii 2.2 2.3 2.4 Lựa chọn mơ hình SWAT 38 2.2.1 Tổng quan mô hình SWAT 39 2.2.2 Mơ dòng chảy SWAT 44 Ứng dụng GIS xử lý liệu đầu vào cho mơ hình 48 2.3.1 2.3.2 u cầu liệu đầu vào cho mơ hình SWAT 48 Dữ liệu địa hình (mơ hình số độ cao, DEM) 50 2.3.3 Dữ liệu thổ nhưỡng 52 2.3.4 2.3.5 Dữ liệu sử dụng đất 54 Dữ liệu khí tượng thủy văn 56 2.3.6 Các yêu cầu chuẩn hóa liệu 59 Thiết lập hiệu chỉnh mơ hình 59 2.4.1 Quá trình thành lập mơ hình 59 2.4.2 2.4.3 Hiệu chỉnh kiểm chứng mơ hình 63 Tính tốn lưu lượng dịng chảy thành lập đồ tài nguyên nước cho lưu vực sông Nhuệ-Đáy 67 2.5 Tiểu kết chương 70 Chương Nghiên cứu thiết kế hệ thống tích hợp mạng cảm biến khơng dây mơ hình hóa tảng WebGIS phục vụ quản lý tài nguyên môi trường 72 3.1 Thiết kế kiến trúc hệ thống WebGIS tích hợp liệu từ mạng cảm biến không dây mơ hình hóa 73 3.1.1 Thiết kế kiến trúc vật lý hệ thống 73 3.1.2 3.2 Thiết kế kiến trúc logic hệ thống 74 3.1.3 Thiết kế sở liệu hệ thống 76 3.1.4 Chuẩn hóa sở liệu 83 Thiết kế hệ cảm biến quan trắc số thông số khí tượng, thủy văn tích hợp vào cho mơ hình 85 3.2.1 Thiết kế hệ cảm biến tích hợp sử dụng cơng nghệ Zigbee bo mạch Arduino 85 3.2.2 3.2.3 Thiết kế nút điều phối 86 Thiết kế nút cảm biến 88 3.2.4 Nguyên lý xử lý liệu hệ cảm biến 89 129 Đề xuất ứng dụng giải pháp thực tiễn Kết luận án đề xuất giải pháp tổng thể từ quan trắc liệu điểm quan trắc lưu vực, đến xử lý liệu từ mạng cảm biến không dây làm đầu vào cho mô hình để thực mơ phỏng, tính tốn lưu lượng dịng chảy khúc sơng thuộc tiểu lưu vực tồn lưu vực, trực quan hóa kết mô phỏng, theo dõi liệu lưu lượng dòng chảy từ xa, theo thời gian thực Trước mắt, hệ thống ứng dụng giúp cho việc giảm nguồn lực người, vật chất để thực công tác quan trắc yếu tố khí tượng, thủy văn, mơi trường lưu vực Kết mô báo thiết bị di động nhà quản lý để nắm bắt tình hình hỗ trợ định Kiến nghị - Lưu vực sông Nhuệ - Đáy lưu vực có diện tích lớn, để đảm bảo liệu đầu vào liệu mưa, nhiệt độ, độ ẩm phân bố toàn lưu vực, thể đặc trưng khí hậu từ vùng thượng lưu vùng hạ lưu cần bổ sung số trạm quan trắc yếu tố mưa - Các thiết bị chế tạo hệ cảm biến cần thiết kế theo tiêu chuẩn cơng nghiệp để có khả sử dụng điều kiện, môi trường khác nhau, đảm bảo tính liên tục liệu 130 Danh mục cơng trình cơng bố liên quan tới luận án Trung Thanh Le, Duy Tien Le, The Duong Do, Thi Hong Loan Nguyen and Anh Tuan Nguyen, A silicon-on-insulator ring resonator assisted Mach Zehnder interferometer structure for highly sensitive hydrogen intensity detection, Semiconductor Optoelectronics, 2023 Nguyen Thi Hong Loan, Le Duy Tien, Nguyen Anh Tuan, Le Minh Duong, and Le Trung Thanh, ”All-Optical XNOR and XOR Logic Gates Based on Ultra-Compact Multimode Interference Couplers Using Silicon Hybrid Plasmonic Waveguides” , in Com- munications, Signal Processing, and Systems, Singapore, Q Liang, W Wang, X Liu, Z Na, and B Zhang, Eds., 2022: Springer Singapore, pp 1072-1079 Nguyen Thi Hong Loan, Le Duy Tien, Nguyen Anh Tuan, and Le Trung Thanh, ”UltraCompact All-Optical NAND Logic Gates Based on × MMI Coupler Using Silicon Hybrid Plasmonic Waveguides”, in Recent Advances in Electrical and Electronic Engineering and Computer Science, Singapore, Z Zakaria and S S Emamian, Eds., 2022// 2022: Springer Singapore, pp 69-75 Le Duy Tien, Nguyen Anh Tuan Le Trung Thanh, ”Ultra-Low Power PAM-4 Generation Based on a Cascaded 2x2 MMI Coupler for Optical Interconnect and Computing Systems”, International Journal of Microwave & Optical Technology, 2022 (Scopus) Nguyen Anh Tuan, Le Duy Tien, Le Trung Thanh, Highly Sensitive Optical Sensor Based on Resonance Shift Mechanism for Seawater Salinity Sensing integrated with Wireless Sensor Networks, (2021 International Conference on System Science and Engineering (ICSSE)), 2021 (IEEE) Nguyen Anh Tuan, Le Duy Tien, Le Trung Thanh, Nguyen Van Hach, Optical Integrated Sensor Based on 2x4 Multimode Interference Coupler and Intensity Mechanism with a High Sensitivity, (19th International Conference on Optical Commu- 131 nications and Networks), 2021, (IEEE) Nguyễn Anh Tuấn, Lê Trung Thành, Nguyễn Đình Chinh, Nguyễn Thanh Hồn, Nguyễn Thanh Trương, Thiết kế hệ thống IoTs dựa mạng cảm biến không dây Zigbee phục vụ quan trắc khí tượng thủy văn mơi trường , Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, 2020 Nguyễn Anh Tuấn, Lê Trung Thành, Nguyễn Đình Chinh, Nghiên cứu giải pháp giám sát (xâm thực mặn ven biển) môi trường thông qua mạng cảm biến khơng dây sử dụng bo mạch Arduino, Tạp chí Khí tượng thủy văn, 2019 132 Tài liệu tham khảo [1] Jalal Safari Bazargani and Abolghasem Sadeghi-Niaraki and Soo-Mi Choi, 2021 A Survey of GIS and IoT Integration: Applications and Architecture Applied sciences https://doi.org/10.3390/app112110365 [2] J.R.R.; Prieto M.A.Z.; Quinde L.D.S Lopez, D.A.R.; Lopez, 2017 Towards a method for the integration of iot and gis applicationsdeployed on cloud platforms IEEE - 2017 International Conference on Information Systems and Computer Science (INCISCOS) [3] K Miloudi, L Rezeg, 2018 Leveraging the power of integrated solutions of IoT and GIS In Proceedings of the 2018 3rd InternationalConference on Pattern Analysis and Intelligent Systems (PAIS) [4] M.A.;Wahid A.; Akhunzada A.; Arif S Zafar, U.; Shah, 2019 Exploring IoT applications for disaster management: Identifying keyfactors and proposing future directions In Recent Trends and Advances in Wireless and IoT-Enabled Networks [5] L Cheng, Y.; Zhao, 2019 Application and research of gis intelligent environmental protection internet of things system constructiontechnology In Proceedings of the 2019 International Conference on Information Technology and Computer Application (ITCA),Guangzhou, China [6] K Islam, F.; Mamun, 2015 GIS based water quality monitoring system in pacific coastal area: A case study for fiji In Proceedings ofthe 2015 2nd Asia-Pacific World Congress on Computer Science and Engineering (APWC on CSE), Nadi, Fiji, 2?4 December 2015;IEEE: New York, NY, USA, 133 [7] M Visvalingam, 1989 Cartography, GIS and maps in perspective The Cartographic Journal 10.1179/caj.1989.26.1.26 [8] Manuel Mendoza, Gerardo Bocco, and Miguel Bravo, 2002 Spatial prediction in hydrology: status and implications in the estimation of hydrological processes for applied research Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 26(3):319–338, sep 2002 10.1191/0309133302pp335ra [9] Dobbins JP-Daniel EB Abkowitz MD Martins PH, LeBoeuf EJ, 2005 Interfacing gis withwater resource models: A state-of-the-art review JAWRA Journal of the American WaterResources Association [10] Fuentes HR Tsihrintzis VA, Hamid R, 1996 Use of geographic information systems (gis) inwater resources: A review Water Resources Management [11] Cai X McKinney DC, 2002 Linking gis and water resources management models: An objectorientedmethod Environmental Modelling and Software [12] Srinivasan R-Choi J Cho H Koka S Agrawal A Olivera F, Valenzuela M, 2006 Arcgis-swat:a geodata model and gis interface for swat JAWRA Journal of the American WaterResources Association [13] Smith JL Jeton AE ,1993 Development of watershed models for two sierra nevada basinsusing a geographic information system Water Resources Bulletin [14] Singh M Singh P, Gupta A, 2014 Hydrological inferences from watershed analysis for waterresource management using remote sensing and gis techniques The Egyptian Journal ofRemote Sensing and Space Science [15] Ganoulis J Skoulikaris C, 2011 Assessing climate change impacts at river basin scale byintegrating global circulation models with regional hydrological simulations EuropeanWater 134 [16] N Nirmala Khandan, 2022 Modeling Tools for Environmental Engineers and Scientists CRC Press, dec 2002 10.1201/9781420003390 [17] Robert B Ambrose, Tim A Wool, and Thomas O Barnwell, 2009 Development of water quality modeling in the united states Environmental Engineering Research, 14(4):200–210 10.4491/eer.2009.14.4.200 [18] Chong yu Xu, 2002 Hydrologic Models Uppsala University Department of Earth Sciences Hydrology [19] C Wittwer, 2013 Wmo/unesco - IHP guideline for flood forecasting In Regional Workshop on hydrological forecasting and impact of climate change onwater ressources [20] Sebastian Bader, 2011 Enabling Autonomous EnvironmentalMeasurement Systems with Low-PowerWireless Sensor Networks PhD thesis, 2011 [21] Chen Li-jun, Chen Dao-xu, Xie Li, and Cao Jian-nong, 2007 Evolution of wireless sensor network In 2007 IEEE Wireless Communications and Networking Conference 10.1109/wcnc.2007.556 [22] G J Pottie, 2002 Wireless integrated network sensors (WINS): the web gets physical In National Academies Press [23] B.H Calhoun, D.C Daly, N Verma, D.F Finchelstein, D.D Wentzloff, A Wang, Seong-Hwan Cho, and A.P Chandrakasan, 2005 Design considerations for ultra-low energy wireless microsensor nodes IEEE - Transactions on Computers 10.1109/tc.2005.98 [24] J.A Gutierrez, M Naeve, E Callaway, M Bourgeois, V Mitter, and B Heile, 2001 IEEE 802.15.4: a developing standard for low-power low-cost wireless personal area networks IEEE Network, 15(5):12–19, sep 2001 10.1109/65.953229 [25] Tomas Lennvall, Stefan Svensson, and Fredrik Hekland, 2008 A comparison of WirelessHART and ZigBee for industrial applications In IEEE - International Workshop on Factory Communication Systems 10.1109/wfcs.2008.4638746 135 [26] Geoff Mulligan, 2007 The 6lowpan architecture In Proceedings of the 4th workshop on Embedded networked sensors - EmNets '07 ACM Press, 2007 10.1145/1278972.1278992 [27] Marjan Asgari, 2020 A critical review on scale concept in gis based watershed management studies Spatial Information Research [28] John G.Lyon, 2023 Geospatial InformationHandbook for Water Resources and Watershed Management Taylor and Francis [29] Alexander T Demetillo Marlowe Edgar C Burce Evelyn B Taboada Michelle V Japitana, Eleonor V Palconit and Michael Lochinvar S Abundo, 2018 Integrated Technologies for Low Cost Environmental Monitoring in the Water Bodies of the Philippines: A Review Nature Environment and Pollution Technology [30] Nametso Matomela, Li Tianxin, Lehlohonolo Morahanye, Obadia Kyetuza Bishoge, and Harrison Odion Ikhumhen, 2019 Rainfallrunoff estimation of bojiang lake watershed using SCS-CN model coupled with GIS for watershed management Journal of Applied and Advanced Research, pages 16-24 10.21839/jaar.2019.v4i1.263 [31] Gemechu Shale Ogato, Amare Bantider, Ketema Abebe, and Davide Geneletti, 2020 Geographic information system (GIS)-based multicriteria analysis of flooding hazard and risk in ambo town and its watershed, west shoa zone, oromia regional state, ethiopia Journal of Hydrology: Regional Studies, 27:100659, 10.1016/j.ejrh.2019.100659 [32] Pandian Mangan, Mohd Anul Haq, and Prashant Baral 2019 Morphometric analysis of watershed using remote sensing and GIS—a case study of nanganji river basin in tamil nadu, india Arabian Journal of Geosciences, 12(6) 10.1007/s12517-019-4382-4 [33] Ismail Adal Guiamel and Han Soo Lee, 2020 Watershed modelling of the mindanao river basin in the philippines using the SWAT for 136 water resource management Civil Engineering Journal, 6(4):626–648 10.28991/cej-2020-03091496 [34] Sayed Amir Alawi and Sevinezkul, 2023 Impact assessment of climate change on water resources of the Kokcha watershed: a sub-basin of the amu darya river basin in afghanistan Journal of Water and Climate Change 10.2166/wcc.2023.504 [35] Mohammad Adnan Rajib, Venkatesh Merwade, I Luk Kim and Lan Zhao, Carol Song, Shandian Zhe, 2016 SWATShare – a web platform for collaborative research and education through online sharing, simulation and visualization of SWAT models Environmental Modelling & Software, 75:498–512 10.1016/j.envsoft.2015.10.032 [36] Spencer McDonald, Ibrahim Nourein Mohammed, John D Bolten, Sarva Pulla, Chinaporn Meechaiya, Amanda Markert, E James Nelson, Raghavan Srinivasan, and Venkat Lakshmi, 2019 Web-based decision support system tools: The soil and water assessment tool online visualization and analyses (SWATOnline) and NASA earth observation data downloading and reformatting tool (NASAaccess) Environmental Modelling & Software, 120:104499 10.1016/j.envsoft.2019.104499 [37] Taleb Odeh, Alsharifa Hind Mohammad, Soni M Pradhanang, Mamoon Ismail, and Tino Rudiger, 2022 GIS-based analytical modeling on evaluating impacts of urbanization in amman water resources, jordan Environmental Earth Sciences, 81(5) 10.1007/s12665-022-10238-7 [38] Hariharan C Aravindraj N Manivannan-S.S Ragavan, E, 2016 Real time water qualitymonitoring system Int J Pharm Technol 8, 26199-26205 [39] Gouthami S Geetha, S, 2016 Internet of things enabled real time water quality monitoringsystem Smart Water 2, 1-19 [40] Samalla K Kumar, M.J.V, 2019 Design and development of water quality monitoring system in iot Int J Recent Technol Eng 7, 527-533 137 [41] Vietnam Government, 2015 Study on the impacts of mainstream hydropower on the mekong river Technical report, Danish Hydraulic Institute [42] Lê Trung Thành, 2020 Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạng thông tin cảm biến không dây đa chặng xây dựng cổng thông tin tích hợp hệ thống quan trắc mơi trường số yếu tố khí tượng thủy văn phục vụ giám sát môi trường cảnh báo thiên tai Bộ Tài nguyên Môi trường [43] Nguyễn Phú Quỳnh, 2017 Ứng dụng GIS mơ hình thủy văn thủy lực MIKE công tác xây dựng đồ ngập lụt vùng hạ du hồ chứa Pleipai kết hợp đập dâng Ia Lốp tỉnh Gia Lai Tạp chí khoa học cơng nghệ thủy lợi [44] Nguyễn Xuân Tiến, Hồ Thị Phượng, 2022 Mơ dịng chảy ngày cho lưu vực lưu vực sơng Cả mơ hình Mike Nam Tạp chí khoa học, Trường Đại học Vinh [45] Hoàng Thị Nguyệt Minh, 2022 Nghiên cứu xây dựng đồ nguy xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Mã điều kiện biến đổi khí hậu Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường [46] Nguyễn Sơn, 2007 Dự báo xâm nhập mặn đến giếng khoan lưu vực sông Nhuệ sông Đáy phần mềm Visuvial Modflow 2.8.2 Tạp chí Biển Việt Nam [47] Trần Đình Hợi, 2010 Nghiên cứu nâng cao khả tiếp nhận tự làm dòng chảy, tải lượng ô nhiễm sông Nhuệ – sông Đáy Đề tài KC.08.12/06-10 [48] Viện Quy hoạch Thủy lợi, 2016 Rà soát Quy hoạch thủy lợi cấp, tiêu nước lưu vực sông Đáy Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn [49] Lại Tiến Vinh, 2017 Những vấn đề tồn khai thác sử dụng tài nguyên nước vùng Đồng sơng Hồng Tạp chí Tài ngun nước [50] Do Hoai Nam Nguyen Tung Phong Duong Cao Phan, Alexandra Nauditt, 2017 Assessment of climate change impact on river flow regimes 138 in The Red River Delta, Vietnam - A case study of the Nhue-Day River Basin Journal of Natural Resources and Development [51] Phạm Thị Đức, Nguyễn Kiên Dũng, 2019 Nghiên cứu đánh giá biến động dòng chảy mặt chất lượng nước sông Nhuệ - Đáy bối cảnh biến đổi khí hậu Tạp chí Khoa học Mơi trường [52] Nguyễn Văn Sỹ, Nguyễn Hữu Huế, 2019 Áp dụng lý thuyết tập mờ xây dựng số chất lượng nước cho lưu vực sông Nhuệ - Đáy Khoa học kỹ thuật thủy lợi mơi trường [53] Hồng Thị An, Trần Thùy Nhung, 2022 Nghiên cứu kết hợp mô hình thủy lực mơ hình trí tuệ nhân tạo mô chất lượng nước sông Nhuệ – Đáy Tạp chí Khí tượng Thủy văn [54] Yao Chen, Li Wang, Xiaonan Shi, Chen Zeng, Yuchun Wang, Guanxing Wang, Cicheng Qiangba, Caiyun Yue, Zugang Sun, Ouzhu Renzeng, and Fan Zhang, 2023 Impact of climate change on the hydrological regimes of the midstream section of the yarlung tsangpo river basin based on SWAT model Water, 15(4):685 10.3390/w15040685 [55] Nguyễn Anh Tuấn, Lê Trung Thành, Nguyễn Đình Chinh, 2019 Nghiên cứu giải pháp giám sát (xâm thực mặn ven biển) môi trường thông qua mạng cảm biến không dây sử dụng bo mạch Arduino Tạp chí Khí tượng thủy văn [56] Zeshu Zhang, Hubert Montas, Adel Shirmohammadi, Paul T Leisnham, and Masoud Negahban-Azar, 2023 Impacts of land cover change on the spatial distribution of nonpoint source pollution based on SWAT model Water, 15(6):1174 10.3390/w15061174 [57] Renata Cristina Araújo Costa, Regina Maria Bessa Santos, Luís Filipe Sanches Fernandes, Marília Carvalho de Melo, Carlos Alberto Valera, Renato Farias Valle Junior, Maytê Maria Abreu Pires de Melo Silva, Fernando António Leal Pacheco, and Teresa Cristina Tarlé Pissarra, 2023 Hydrologic response to land use and land 139 cover change scenarios: An example from the paraopeba river basin based on the SWAT model Water, 15(8):1451 10.3390/w15081451 [58] Yilikal Anteneh, Tena Alamirew, Gete Zeleke, and Tibebu Kassawmar, 2022 Modeling runoff-sediment influx responses to alternative BMP interventions in the gojeb watershed, ethiopia, using the SWAT hydrological model Environmental Science and Pollution Research, 30(9):22816– 22834 10.1007/s11356-022-23711-4 [59] Zeman Liu, Li Rong, and Wei Wei, 2023 Impacts of land use/cover change on water balance by using the SWAT model in a typical loess hilly watershed of china Geography and Sustainability, 4(1):19–28 10.1016/j.geosus.2022.11.006 [60] Shouzhi Chen, Yongshuo H Fu, Zhaofei Wu, Fanghua Hao, Zengchao Hao, Yahui Guo, Xiaojun Geng, Xiaoyan Li, Xuan Zhang, Jing Tang, Vijay P Singh, and Xuesong Zhang, 2023 Informing the SWAT model with remote sensing detected vegetation phenology for improved modeling of ecohydrological processes Journal of Hydrology, 616:128817 10.1016/j.jhydrol.2022.128817 [61] Małgorzata Kijowska-Strugała and Witold Bochenek, 2023 Land use changes impact on selected chemical denudation element and components of water cycle in small mountain catchment using SWAT model Geomorphology, 435:108747 10.1016/j.geomorph.2023.108747 [62] P W Gassman K C Abbaspour-M J White R Srinivasan C Santhi R D Harmel A van Griensven M W Van Liew N Kannan M K Jha J G Arnold, D N Moriasi, 2012 Swat model use, calibration, and validation American Society of Agricultural and Biological Engineers [63] Gerardo Castellanos-Osorio, Adrián López-Ballesteros, Julio PérezSánchez, and Javier Senent-Aparicio, 2023 Disaggregated monthly SWAT model versus daily SWAT model for estimating environmental flows in peninsular spain Journal of Hydrology, 623:129837 10.1016/j.jhydrol.2023.129837 140 [64] Rifaat Abdalla, 2016 Introduction togeospatial informationand communicationtechnology Springer Nature [65] S Hussain, N Schofield, and A.W Matin, 2006 Design of a webbased application for wireless sensor networks In IEEE - 17th International Conference on Database and Expert Systems Applications (DEXA'06) 10.1109/dexa.2006.50 [66] Wei Xiong, Jian fu Liu, and Zhang Guo-dong, 2010 Applications of web technology in wireless sensor network In IEEE - 2010 3rd International Conference on Computer Science and Information Technology 10.1109/iccsit.2010.5565006 [67] Tuan Vo-Dinh, 2003 Biomedical Photonics CRC Press LLC [68] Wolfbeis Otto S Narayanaswamy, Ramaier, 2004 Optical Sensors: Industrial Environmental and Diagnostic Applications Springer [69] Vittorio Passaro, Francesco Dell’Olio, Biagio Casamassima, and Francesco De Leonardis, 2007 Guided-wave optical biosensors Sensors, 7(4):508–536 10.3390/s7040508 [70] Yu Qian, Yong Zhao, Qi lu Wu, and Yang Yang, 2018 Review of salinity measurement technology based on optical fiber sensor Sensors and Actuators B: Chemical, 260:86–105 10.1016/j.snb.2017.12.077 [71] W Tan L Shi, Y Xu and X Chen, 2007 Simulation of optical microfiber loop resonators for ambient refractive index sensing Sensors [72] T.-T Le, 2017 Two-channel highly sensitive sensors based on of multimode interference couplers Photonic Sensors, DOI: 10.1007/s13320017-0441-1 [73] B Casamassima V M N Passaro, F Dell Olio and F D Leonardis, 2007 Guided-wave optical biosensors Sensors [74] T Vo-Dinh, 2003 Biomedical Photonics Handbook CRC Press 141 [75] T.-T Le, 2017 Two-channel highly sensitive sensors based on ? multimode interference couplers Photonic Sensors [76] P N S S Ja’afar, N M Razali, S Ambran, and F Ahmad, 2021 Sodium Chloride Concentration Measurement via Optical Fiber Tip Sensor Photonic Sensors [77] M J Deen and P K Basu, 2012 Silicon photonics: Fundamentals and devices Wiley Series in Materials for Electronic & Optoelectronic Applications [78] T.-T Le, 2010 Multimode interference structures for photonic signal processing LAP Lambert Academic Publishing [79] T.-T Le and L Cahill, 2013 Generation of two fano resonances using 4x4 multimode interference structures on silicon waveguides Optics Communications [80] D Domenech J Capmany and P Muuoz, 2014 Silicon graphene bragg gratings Optics Express [81] M Romagnoli L C Kimerling M Midrio, P Galli and J Michel, 2014 Graphene-based optical phase modulation of waveguide transverse electric modes Photonics Research [82] Abraham A Quiñones-Flores, Jose R Guzman-Sepulveda, and Arturo A Castillo-Guzman, 2023 Relative humidity measurement based on a tapered, PVA-coated fiber optics multimode interference sensor Optics, 4(3):473–481 10.3390/opt4030034 [83] T.-T Le and L Cahill, 2013 Generation of two fano resonances using 4x4 multimode interference structures on silicon waveguides Optics Communications [84] D.-T Le and T.-T Le, 2017 Fano resonance and eit-like effect based on 4x4 multimode interference structures nternational Journal of Applied Engineering Research 142 [85] V.-K Nguyen A.-T Nguyen D.-T Le, T.-D Do and T.-T Le, 2017 Sharp asymmetric resonance based on 4x4 multimode interference coupler International Journal of Applied Engineering Research [86] T.-T Le and L Cahill, 2009 The design of 4?4 multimode interference coupler based microring resonators on an soi platform Journal of Telecommunications and Information Technology [87] M.-C Nguyen D.-T Le and T.-T Le, 2017 Fast and slow light enhancement using cascaded microring resonators with the sagnac reflector Optik - International Journal for Light and Electron Optics [88] N V Khoi B T Thuy L T Thanh, N C Minh and N T H Loan Design of silicon wires based directional couplers for microring resonators Journal of Science and Technology, University of Danang, 2015 [89] A Yariv, 2000 Universal relations for coupling of optical power between microresonators and dielectric waveguides Electronics Letters [90] C.-Y Chao and L J Guo, 2006 Design and optimization of microring resonators in biochemical sensing applications IEEE Journal of Lightwave Technology [91] T.-T Le, 2011 Realization of a multichannel chemical and biological sensor using 6x6 multimode interference structures International Journal of Information and Electronics Engineering, Singapore [92] L Zhang X Zhou and W Pang, 2016 Performance and noise analysis of optical microresonator-based biochemical sensors using intensity detection Optics Express [93] A Agarwal J Hu, X Sun and L C Kimerling, 2009 Design guidelines for optical resonator biochemical sensors Journal of the Optical Society of America B [94] Z Gu J S Kee Q Liu, K W Kim and M K Park, 2014 Single-channel mach-zehnder interferometric biochemical sensor based on two-lateralmode spiral waveguide Optics Express 143 [95] Y Xiong O A Marsh and W N Ye, 2017 Slot waveguide ring-assisted mach?zehnder interferometer for sensing applications IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics [96] L Wang G Duan Y Zhao Z Chen, L Yu and J Xiao, 2015 A refractive index nanosensor based on fano resonance in the plasmonic waveguide system IEEE Photonics Technology Letters [97] Tuan Anh Nguyen, Duy Tien Le, and Trung Thanh Le, 2021 Highly sensitive optical sensor based on resonance shift mechanism for seawater salinity sensing integrated with wireless sensor networks IEEE 2021 International Conference on System Science and Engineering (ICSSE) [98] Tuan Anh Nguyen, Van Hach Nguyen, Duy Tien Le, and Trung Thanh Le, 2021 Optical integrated sensor based on 2x4 multimode interference coupler and intensity mechanism with a high sensitivity IEEE - 2021 19th International Conference on Optical Communications and Networks (ICOCN) 10.1109/icocn53177.2021.9563842 [99] Nguyen Thi Hong Loan, Le Duy Tien, Nguyen Anh Tuan, and Le Trung Thanh, 2022 UltraCompact All-Optical NAND Logic Gates Based on × MMI Coupler Using Silicon Hybrid Plasmonic Waveguides Electrical and Electronic Engineering and Computer Science, Singapore [100] Nguyen Thi Hong Loan, Le Duy Tien, Nguyen Anh Tuan, Le Minh Duong, and Le Trung Thanh, 2022 All-Optical XNOR and XOR Logic Gates Based on Ultra-Compact Multimode Interference Couplers Using Silicon Hybrid Plasmonic Waveguides Communications, Signal Processing, and Systems [101] Trung Thanh Le, Duy Tien Le, The Duong Do, Thi Hong Loan Nguyen and Anh Tuan Nguyen, 2023 A silicon-on-insulator ring resonator assisted Mach Zehnder interferometer structure for highly sensitive hydrogen intensity detection Semiconductor Optoelectronics