基于物联网的智能温室实时监测系统设计
基于物联网技术的智能温室大棚控制系统
基于物联网技术的智能温室大棚控制系统随着人们生活水平的不断提高和科技的不断发展，智能温室大棚控制系统在农业生产中的应用越来越广泛。
基于物联网技术的智能温室大棚控制系统可以实现对温室环境的实时监测和精准调控，从而提高农作物的产量和质量，节约能源和人力成本，减少环境污染。
本文将就基于物联网技术的智能温室大棚控制系统的实现原理、优势和发展前景进行深入探讨。
一、实现原理基于物联网技术的智能温室大棚控制系统是由传感器、执行器、控制器和通信模块等组成的。
传感器负责采集温室内的温度、湿度、光照、CO2浓度等环境参数；执行器负责控制灌溉、通风、遮阳和施肥等设备的运行；控制器根据传感器采集到的数据和预设的控制策略，决定执行器的操作；通信模块负责与云端服务器进行数据交互，实现对温室大棚的远程监控和调控。
整个系统通过物联网技术将传感器、执行器、控制器和云端服务器连接起来，实现了温室大棚的智能控制。
二、优势基于物联网技术的智能温室大棚控制系统相比传统的人工控制具有诸多优势。
1. 实时监测：传感器实时采集温室内的各种环境参数，并将数据传输到云端服务器，农户可以随时随地通过手机或电脑实现对温室环境的远程监测。
2. 精准调控：根据传感器采集的数据和预设的控制策略，控制器可以精准地调控灌溉、通风、遮阳和施肥等设备的运行，提高了作物的产量和质量。
3. 节约能源和成本：智能温室大棚控制系统可以根据实际需求进行灌溉和通风，避免能源和水资源的浪费，降低了人力成本。
4. 减少环境污染：智能温室大棚控制系统可以合理利用水资源和化肥，减少了对环境的污染。
三、发展前景基于物联网技术的智能温室大棚控制系统在未来具有广阔的发展前景。
1. 技术不断成熟：随着物联网技术的不断发展和成熟，传感器、通信模块、云端服务器等关键元件的性能不断提升，降低了成本，提高了系统的稳定性和可靠性。
2. 应用需求增加：随着人口的不断增长和生活水平的提高，对农产品的需求不断增加，农业生产的效率和质量成为社会关注的焦点，因此对智能温室大棚控制系统的需求也会越来越大。
基于物联网技术的智能温室大棚控制系统
基于物联网技术的智能温室大棚控制系统
随着科技的发展，物联网技术正在逐渐应用于各领域，其中智能温室大棚控制系统是
一个很好的案例。
传统的温室大棚需要人工控制种植温度、湿度和光照等因素，而智能温
室大棚控制系统能够通过物联网技术实现精准控制，大幅提高种植效率和产量。
智能温室大棚控制系统基于物联网技术构建，包括传感器、控制器、执行器和云平台。
传感器用于实时监测温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数，将数据通过无线
传输方式传送给控制器。
控制器根据预设的种植需求，对环境参数进行实时控制。
执行器
根据控制器的指令，对灌溉、通风、暖气等设备进行自动控制。
云平台用于实现大数据分
析和管理，能够远程监控和控制多个温室大棚。
智能温室大棚控制系统的优势在于能够实现精准控制，提高种植效率和产量。
比如，
通过控制温度和湿度，能够加快植物生长速度和提高品质；通过控制光照强度，能够增加
光合作用和促进花果生长；通过调节二氧化碳浓度，能够提高植物的光合作用效率。
此外，智能温室大棚控制系统还能够通过大数据分析和管理，实现自动化种植、精准灌溉、预测
病虫害等智能化功能，提高种植效率和减少人工成本。
基于物联网的智能农业温室系统设计
基于物联网的智能农业温室系统设计智能农业是近年来随着物联网技术的快速发展而兴起的一种新型农业模式。
基于物联网的智能农业温室系统设计是一个能够实现自动化管理和优化作物生长环境的系统。
本文将详细阐述该系统的设计原理、功能特点以及对农业发展的意义。
一、设计原理1. 物联网技术的应用：智能农业温室系统的设计离不开物联网技术的支持。
通过传感器和执行器的连接，将温室内各种参数的数据实时传输到云端，通过云计算和大数据分析，实现对温度、湿度、光照等环境因素的监测和调控。
2. 数据采集与分析：智能农业温室系统会安装各种传感器，如温湿度传感器、光照传感器等，以采集温室内不同位置的环境参数数据。
这些数据将会被发送到云服务器进行存储和分析，通过对数据的处理和分析，系统可以对温室的环境进行优化控制，提供最佳的生长条件。
3. 自动化管理与控制：设计的智能农业温室系统可以实现全自动化的环境管理和作物生长调控。
系统可以根据不同作物的需求，自动调节温度、湿度、光照、CO2浓度等环境因素，确保作物生长在最适宜的环境中，提高产量和质量。
二、功能特点1. 远程监控与控制：基于物联网的智能农业温室系统可以通过手机终端或电脑实现对温室环境的远程监控和控制。
用户可以随时随地从手机上了解温室内的环境参数，以及作物的生长状态，并能够通过终端设备控制系统进行调节。
2. 智能化决策支持：系统内部集成了温室环境参数的数据分析和模型预测功能。
通过对历史数据的学习和对大数据的分析，系统可以提供给农民一些关于肥料施用、排水调控等方面的决策支持，帮助农民进行农业生产的决策。
3. 节能环保：智能农业温室系统能够实现对温室环境因素的精确控制，避免了传统农业中大量能源的浪费。
系统利用传感器进行环境数据采集和分析，减少了人工测量的需求，提高了能源利用效率，实现了节能环保。
4. 降低风险：智能农业温室系统可以实现对温室环境的持续监测和预警功能。
一旦环境参数出现异常，系统会自动发送警报信息提醒农民进行处理。
基于物联网的番茄温室环境智能调控系统设计与实现
1、传感器应用
1、传感器应用
本系统采用了多种传感器，包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等， 以监测温室环境中的各项参数。这些传感器通过无线传输方式将数据传输到数据 中心，为后续的环境调控提供数据支持。
2、无线传输设计
2、无线传输设计
为了实现实时监测和智能调控，本系统采用无线传输技术，将传感器采集的 数据传输到数据中心。同时，系统还可以根据环境参数的变化，通过无线方式控 制调节设备如通风设备、灌溉设备等的运行，以实现对环境的智能调控。
系统设计
系统设计
基于物联网的智能温室系统主要包括传感器、数据采集模块、传输网络、控 制算法等部分。
1、传感器选型
1、传感器选型
在智能温室系统中，传感器主要用于实时监测温室内温度、湿度、光照等参 数。根据实际需求，选择合适的传感器型号，需考虑其测量范围、精度、稳定性 等因素。
2、数据采集与处理
参考内容
内容摘要
随着科技的不断发展，物联网技术得到了广泛应用。在农业领域，基于物联 网的智能温室系统逐渐成为了一种新型的农业生产方式。本次演示将介绍基于物 联网的智能温室系统的设计与实现。
研究现状
研究现状
物联网技术在智能温室系统中的应用已经引起了广泛。国内外研究者针对这 一问题进行了大量研究。研究目的主要包括提高温室环境控制精度、节约能源、 提高作物产量等。研究方法主要包括传感器选型、数据采集与处理、控制算法设 计等。研究成果主要包括智能化温室环境监控系统、高效节能型温室等。
基于物联网的番茄温室环境智 能调控系统设计与实现
01 引言
03 设计 05 参考内容
目录
02 背景 04 实现
引言
引言
随着科技的不断发展，物联网技术广泛应用于各个领域，特别是在农业领域 中。番茄作为一种重要的经济作物，其生长环境对产量和质量有着重要影响。为 了提高番茄的产量和质量，本次演示设计了一种基于物联网的番茄温室环境智能 调控系统。该系统通过传感器、无线传输、云计算和大数据分析等技术，实现番 茄生长环境的实时监测和智能调控，为番茄的高产、优产提供了有力支持。
基于ESP32的温室大棚环境远程监控系统设计
第43卷第3期Vol.43No.32022年3月Mar.2022中国农机化学报Journal of Chinese Agricultural MechanizationDOI:10.13733/j.jcam.issn.2095⁃5553.2022.03.006基于ESP32的温室大棚环境远程监控系统设计*李国利，周创，牟福元(金陵科技学院机电工程学院，南京市，211169)摘要：为提高设施农业环境监测水平，设计一种基于ESP32模块的温室大棚环境远程监控系统。
系统主要包括环境信息采集模块、ESP32模块、输出控制模块和智能手机监控终端等。
基于Android 平台采用Blinker 物联网解决方案设计了监控终端APP 。
系统能够采集温室大棚环境温湿度、光照强度、PM2.5浓度、CO 2浓度和门禁等信息，并通过WiFi 网络将信息发送给手机终端，管理人员通过手机APP 可查看温室大棚环境信息，也可对有关设备进行远程控制。
制作样机并进行系统测试，结果表明，系统数据采集上传成功率最低为97.3%，平均网络丢包率为2.17%。
系统运行稳定，具有成本低、实时性好、通信安全性高、工作可靠及操作简单等特点。
关键词：温室大棚；远程监控；ESP32；Android ；Blinker 中图分类号：S24文献标识码：A文章编号：2095⁃5553(2022)03⁃0047⁃06李国利，周创，牟福元.基于ESP32的温室大棚环境远程监控系统设计[J].中国农机化学报,2022,43(3):47-52Li Guoli,Zhou Chuang,Mou Fuyuan.Design of remote monitoring and control system for agricultural greenhouse environment based on ESP32[J].Journal of Chinese Agricultural Mechanization,2022,43(3):47-520引言随着现代农业生产技术的发展和生活水平提高，温室大棚化种植得到迅速地推广和应用。
基于MQTT_协议的物联网温室实时数据采集和可视化系统
第12期2023年6月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.12June,2023作者简介:高亭(1990 ),女,河北黄骅人,学士;研究方向:计算机网路,物联网㊂基于MQTT 协议的物联网温室实时数据采集和可视化系统高㊀亭(渤海理工职业学院,河北黄骅061100)摘要:随着物联网技术的兴起,其广泛应用也在深刻地改变着人们的生活㊂越来越多的技术被应用到智慧农业㊁智能家居等领域㊂文章在研究物联网相关的技术发展和整体架构的同时,探讨基于MQTT 协议的物联网实时数据采集及数据可视化相关的应用,希望能够通过数据可视化技术,让更多人更方便地使用物联网技术㊂文章提出的模型使用Arduino Uno 作为微处理器,控制各种传感器获取环境中的数据,并使用ESP8266模块将相关数据发送到云平台,在ThingSpeak TM 云平台实现可视化㊂MQTT 协议主要用于将数据传送到应用层㊂关键词:MQTT ;Arduino Uno ;ThingSpeak TM ;数据可视化中图分类号:TP391㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀物联网技术是继计算机㊁互联网㊁移动通信后的又一次技术浪潮,实现了人与人㊁人与物㊁物与物的全面互联㊂物联网应用在改善人们的生活质量方面发挥了显著的作用㊂这些应用包括交通自动化㊁医疗保健㊁工业自动化和应急响应等㊂数据实时监测和数据实时可视化影响着物联网应用的普及和发展,是物联网技术研究中的重要一环㊂1㊀理论1.1㊀物联网概念㊀㊀物联网一词由凯文㊃阿什顿于1999年在供应链管理领域首次提出㊂物联网是指通过信息传感设备,按约定的协议,将任何物体与网络相连接,物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信,以实现智能化识别㊁定位㊁跟踪㊁监管等功能[1]㊂1.2㊀MQTT 协议㊀㊀MQTT 是用于物联网(IoT)OASIS 标准的协议,运行在TCP /IP 协议上㊂它是一种极其轻量级的基于 发布/订阅 模式的消息传输协议,可以用极少的代码和有限的带宽为远程设备提供实时可靠的消息服务[2]㊂发送方(发布者)和接收方(订阅者)通过Topics 进行通信,并且彼此分离㊂它们之间的连接由MQTT 代理处理㊂MQTT 代理过滤所有传入消息,并将它们正确分发给订阅服务器㊂服务质量(QoS)级别是消息的发送者和消息的接收者之间的协议,该协议定义了特定消息的传递保证[3]㊂MQTT 中有3个QoS 级别:QoS -0为MQTT 最低的QoS 级别㊂QoS -1保证消息至少一次被传递给接收方㊂QoS -2是MQTT 中的最高服务级别,此级别保证预期接收者只接收一次消息,是最安全和最慢的服务质量级别㊂2㊀系统总体设计㊀㊀本文提出了一个基于物联网温室的实时监测系统模型㊂该系统不仅能监测温室内部气候和工作条件,还可以让管理者通过互联网控制相应的工作部件㊂在本文提出的模型架构中,收集的数据经历了从传感器到接口,到执行器的阶段㊂整个阶段可以分为6个数据流阶段:传感器㊁通信/运输㊁加工㊁储存㊁分析和驱动㊂分层系统架构如图1所示㊂图1㊀系统设计本系统的整体架构设计从物联网三层结构展开,每层用于完成不同的工作㊂感知层的主要工作是完成数据采集,该层主要包含微控制器,不同类型的传感器,制动部件㊂传感器是采集信息的重要工具㊂温室日常监测经常使用到的传感器主要包括光传感器㊁温/湿度传感器㊁土壤传感器㊁气体传感器㊂制动部件主要包含门窗㊁照明设备等㊂用户发布的相关命令通过微控制器进行处理,进而控制设备打开和关闭㊂网络层的主要工作是完成数据的传送㊂根据数据传送距离和能耗的不同需求,可以将网络层通信协议分为短距离通信协议和远程通信协议㊂短距离通信技术用于控制信号的传输,使用了WiFi 技术㊂远程通信协议用于将监测数据发送至远程平台,以及将相关管理指令传送至微控制器,使用了MQTT 协议㊂应用层的主要工作是完成数据的处理和数据可视化㊂常见的环境数据主要围绕气候㊁土壤和植物3个部分来产生㊂在气候监测方面:用户根据不同地区,不同气候以及不同需求设定相应的值,主要监测目标有二氧化碳的浓度㊁温/湿度㊁气压等㊂土壤数据主要包括土壤湿度㊁土壤盐度和土壤成分㊂当传感器检测到温室中的监测值不满足设定值时,微处理器模块会将相关数据发送至用户侧,并以可视化的方法展示给用户㊂植物监测的内容应该包括作物病害和叶片温度㊂这两项数据的监测主要是为了识别植物生长的情况,从而使用户能够实时获得植物的健康数据㊂3㊀硬件设计㊀㊀硬件系统部分主要包含有微处理器㊁ESP8266 (ESP-01)通信模块㊁温湿度监测模块㊂微处理器采用Arduino Uno㊂它是基于ATmega328P的微控制器板,有14个数字输入/输出引脚㊁6个模拟输入,可以使用USB电缆连接到计算机或使用AC-DC适配器或电池为其供电㊂Node MCU ESP8266模块带有AT命令固件,具有4MB的闪存,80MHz的系统时钟,大约50kB的可用RAM和片上Wifi收发器㊂湿度传感器是能够测量大气中湿度并将其结果转换为相应电信号的设备㊂将给定温度下的实时湿度读数与等效温度下空气的最大湿度进行比较,计算出相应的电信号比㊂本文根据温室中的温度和湿度判断,选用了DHT11温湿度传感器进行了测试㊂以温湿度监测为例,将DHT11传感器与ESP8266连接至Arduino Uno的GPIO引脚㊂连接电路如图2所示㊂关于湿度和温度的计算都将在Arduino Uno模块中进行,通过ESP-01发送到ThingSpeak API上,从ThingSpeak上可以看到生成的图表㊂图2㊀硬件连接4㊀软件设计㊀㊀系统软件部分使用Arduino IDE开发环境,采用C++语言编写,使用MQTT协议连接到物联网云平台上,物联网云平台采用ThingSpeak TM㊂ThingSpeak TM是物联网的数据收集和数据分析的云平台㊂用户可以使用连接到互联网的传感器来收集数据,ThingSpeak TM免费存储收集到的数据,并提供免费的在线使用的MATLAB来分析这些数据㊂ThingSpeak TM在和端口1883上有一个MQTT代理㊂该代理支持MQTT发布和MQTT订阅㊂通过互联网或局域网,用户可以使用MQTT协议从传感器节点检索实时数据㊂目前Thingspeak API仅支持QoS-0(at most once)㊂Arduino IDE(集成开发环境)是用C和C++编程的函数编写的一个跨平台的计算机应用程序,用于编写㊁编译程序并将其载到Arduino和其他兼容板[4]㊂如表1所示,软件部分主要实现了5个功能㊂如图3所示,本文主要介绍的是功能实现的主程序流程㊂表1㊀功能分析文件名称功能介绍ReadField从ThingSpeak上的公共频道和私人频道阅读WriteSingleField将值写入ThingSpeak上的单个字段WriteMultipleFields使用ThingSpeak将值写入一个事务中的多个字段和状态ReadMultipleFields从ThingSpeak上的公共频道读取多个字段㊁状态㊁位置的值SecureConnect使用上述功能并安全连接到ThingSpeak图3㊀主程序流程除了要实现以上功能外,还要使用代码对连接到ThingSpeak MQTT broker的过程进行设置㊂连接到ThingSpeak的MQTT代理的流程如图4所示㊂如图5 6所示,本系统在ThingSpeak平台上成功对测试环境中的温度和湿度变化进行了可视化展示,从而说明该系统具有实时㊁可视化的特点㊂图4㊀连接MQTT代理流程图5㊀温度可视化5㊀结语㊀㊀本文介绍了基于MQTT 协议的物联网温室数据㊀㊀图6㊀湿度可视化采集和可视化系统,设计了系统的硬件电路和采集环境数据操作的流程,实现了一套完整的物联网数据采集和可视化系统㊂该系统能够获取设备和环境的各项数据,并实时设定和修改监测值㊂本文的研究为物联网的远程监控提供了一种可以参考的解决方案,为物联网实时数据采集和可视化技术应用提供参考㊂参考文献[1]GUBBI J ,BUYYA R ,MARUSIC S ,et al.Internet of Things (IoT ):a vision ,architectural elements ,and future directions [J ].Future Generation Computer Systems ,2013(7):1645-1660.[2]Al -F A ,GUIZANI M ,MOHAMMADI M ,et al.Internet of Things :a survey on enabling technologies ,protocols ,and applications [J ].IEEE Communications Surveys &Tutorials ,2015(4):2347-2376.[3]FAROOQ M S ,RIAZ S ,HELOU M A ,et al.Internet of Things in greenhouse agriculture :a survey on enabling technologies ,applications and protocols [J ].IEEE Access ,2022(10):53374-53397.[4]KWIZERA V ,LI Z ,LUMORVIE V E ,et al.IoT based greenhouse real -time data acquisition and visualization through message queuing telemetry transfer (MQTT )protocol [J ].Advances in Internet of Things ,2021(2):77-93.(编辑㊀李春燕)Real time data acquisition and visualization system of iot greenhousebased on MQTT protocolGao TingBohai Vocational College of Science and Technology Huanghua 061100 ChinaAbstract With the rise of IoT technology IoT applications are changing our lives.More and more technologies are applied to smart agriculture smart home and other fields.This paper aims to study the technology development of IoT and discuss the application of real -time data collection and data visualization of IoT based on MQTT protocol.It is hoped that more people can use the IoT technology conveniently through data visualization technology.In the proposed model Arduino Uno is used as a microprocessor to control various sensors to obtain environmental e the ESP8266module to send relevant data to the cloud platform ThingSpeak TM realizes visualization on the cloud platform.Key words TM。
基于物联网的樱桃大棚环境监测系统研究设计
202研究与探索Research and Exploration ·智能检测与诊断中国设备工程 2024.04（上）1 前言被誉为“果中珍品”的樱桃，不仅味道鲜美，营养丰富，而且经济价值高，是天水地区农民发家致富的重要经济作物。
近年来，随着樱桃市场行情的迅速发展，樱桃种植范围持续扩大，但樱桃生长喜温暖，不耐旱，对温度、湿度和光强等环境因子具有严格要求，露地种植方式无法调控种植环境相关因素，极易受环境因素干扰造成减产甚至绝收等严重后果。
采用温室大棚可以减小外界天气对樱桃成长的影响，提升防御自然灾害的能力，避免晚霜冻、花季降雨等影响。
传统的温室大棚通过人工判断温室大棚内的环境，不仅劳动强度大、管理成本高，而且调控的及时性差，难以做到实时监测、精准控制。
传统农业温室大棚生产管理效率低、智能化程度不高，由于大棚樱桃栽培技术要求较高，生产技术环节上操作严格，要达到早产、丰产、优质，必须实现大棚生产环境与樱桃不同阶段需求高度基金项目：甘肃省2023年高校教师创新基金项目“双碳”背景下基于物联网的樱桃大棚环境监测系统研究”（2023A-255）；2023年甘肃省科技专员专项项目-23CXGE0006-基于物联网的智慧果园系统设计。
基于物联网的樱桃大棚环境监测系统研究设计杨轶霞（甘肃工业职业技术学院，甘肃 天水 741025）摘要：针对传统温室大棚智能化程度低、环境参数调控不方便等问题，设计以无线传感网络为基础的智能大棚樱桃环境监测系统，基于物联网三层构架原则，运用Zig Bee 无线自组织网络采集、传输传感器监测的环境参数数据，通过WiFi 模块结合广域网实现远距离无线传输，通过云服务器搭建用户监管平台，农户通过电脑客户端、手机APP 实时监测智能大棚环境参数，控制终端设备工作，实现智能化监管。
实践证明，基于物联网的樱桃大棚环境监测系统时效性好，有效避免自然灾害损失，实用价值较高，可为智能温室大棚环境的自动化监测提供参考。
基于嵌入式温室环境智能监控系统的设计与实现
（Xi’an University of petroleum, Xi’an 710065, China)
Abstract: The Internet of Things technology will be used as a sustainable and energy-efficient agricultural technology in agricultural production, and will progress with the continuous development of science and technology. In the future, the Internet of Things technology will enable agricultural production to become informatized, networked, and intelligent. By understanding that the development of domestic Internet of Things technology is relatively backward, the technology used in agriculture is even rarer. This design proposes an embedded greenhouse intelligent control system. The system mainly realizes the intelligent monitoring of the greenhouse, collects data in real time and reports the data, controls the equipment to complete the corresponding operations, and finally realizes the intelligent management of the greenhouse.
基于物联网技术的智慧农业大棚设计与应用
决于土壤氮化程度ꎮ 土壤的酸碱度在很大程度上会对
线数据以及监控无线视频图像等业务ꎬ 并且能够实现
土壤肥力以及植物生长造成巨大的影响ꎮ 在开展农业
生产工作时需要关注土壤酸碱度的数值ꎬ 并且借助有
效方法对其进行调整ꎮ 智慧大棚内部包含的传感器种
类超过 ７ 种ꎬ 具体涵盖了 ＣＯ 和空气温湿度以及土壤
温湿度等ꎮ 为了保证自动灌溉功能能够有效实现ꎬ 可
由此可以看出ꎬ 其搭配的终端节点总数为 ４２ 个ꎮ 在
大棚内部涵盖的视频监控系统数量为 ２ 套ꎬ 包含 １ 个
ｓｉｎｋ 节点ꎬ ２ 个 Ｍｅｓｈ 节点ꎮ 在大棚内部配置数据服务
器ꎬ 移动设备 终 端 数 量 ２ 台ꎬ 同 时 数 据 中 心 １ 个 套
件ꎬ 大棚中设置 ３６ 个环境感知节点、 ６ 个控制节点ꎬ
土以及环境安全ꎬ 这对于我国农业的长久稳定发展起
到了阻碍作用ꎮ 物联网的发展以及兴起ꎬ 使得智慧农
业也得以进步ꎬ 出现 “ 物联网智慧农业” ꎮ 以实时动
态农作物种植环境有关的信息采集工作作为基础ꎬ 采
用快速和多维为主的监测工作来完成ꎬ 在种植专家知
ＭＳＰ４３０Ｆ１６１１ 本身是 １６ 非处理器ꎬ 该处理的特色就是
ＤＯＩ: １０ １９７５４ / ｊ ｎｙｙｊｓ ２０２１０７１５０１９
些数据也都是凭借多跳传输方式ꎬ 最终在协调器节点
上得以汇集实现向上传输的工作ꎬ 这样同大棚环境所
需的实时检测要求具有高度一致性ꎮ
将关注对象放到感知层面ꎬ 具体涵盖的部分有 ４
中ꎬ 由于水资源以及化肥未得到高效利用ꎬ 由此致使
※农业工程 农业与技术 ２０２１ꎬ Ｖｏｌ ４１ꎬ Ｎｏ １３ ６ ９
基于物联网技术的智慧农业大棚设计与应用
农业大棚智能温室监测系统设计方案
数据存储与管理
设计数据库结构，对温室环 境数据进行存储，方便后续 查询与分析。
数据可视化
开发可视化界面，实时展示 温室环境数据及历史变化趋 势，提高用户直观感受。
报警与控制
设定环境参数阈值，当数据 异常时触发报警，并自动控 制温室设备，确保温室环境 稳定。
系统集成与调试
硬件集成
将传感器、数据采集器、温室控 制器、通信设备等硬件设备连接
预警系统
根据数据分析结果，为农户提供针对性的 温室管理建议，如调整温室温度、湿度等 。
设定环境参数的阈值，当实际数据超出设 定范围时，系统自动发出警报，提醒农户 及时采取措施。
控制系统与执行机构模块
手动控制
农户可通过操作界面手动控制温室设备， 以满足临时性的管理需求。
自动控制
根据环境监测数据和预设的管理策 略，自动控制温室内的通风、遮阳 、灌溉等设备，以维持温室环境的
起来，确保数据传输畅通。
软件集成
将软件平台与硬件设备进行联调 ，确保软件能够正确接收、解析
、存储、展示温室环境数据。
系统测试对系统进行全面测试，包来自功能 测试、性能测试、稳定性测试等
，确保系统满足设计要求。
系统运行与维护
定期对数据库进行备份，防止数据丢 失，确保数据安全。
根据用户需求及系统运行情况，对软 件进行更新升级，优化系统性能，提 高用户体验。
04
通信技术
采用MQTT、WebSocket等通信技术 ，实现客户端与服务器之间的实时数 据传输。
03
系统详细设计
温室环境监测模块
温度监测
通过布置在温室内的温度传感器，实 时监测温室内的气温变化，确保作物 生长在最适宜的温度环境中。
基于物联网的智能监测系统设计
基于物联网的智能监测系统设计在当今科技飞速发展的时代，物联网技术正以惊人的速度改变着我们的生活和工作方式。
智能监测系统作为物联网应用的重要领域之一，具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。
本文将详细探讨基于物联网的智能监测系统的设计。
一、物联网与智能监测系统概述物联网，简单来说，就是通过各种传感器、射频识别（RFID）、全球定位系统（GPS）等设备和技术，实现物与物、人与物之间的互联互通。
它将物理世界中的各种对象连接到网络中，使它们能够相互通信和交换信息。
智能监测系统则是利用物联网技术，对特定的对象或环境进行实时监测、数据采集、分析和处理，以实现对监测对象的状态评估、故障预警、优化控制等功能。
例如，在工业生产中，可以对设备的运行状态进行监测，提前发现故障隐患，避免生产中断；在环境监测中，可以实时监测空气质量、水质、土壤状况等，为环境保护提供数据支持。
二、系统总体架构设计一个典型的基于物联网的智能监测系统通常包括感知层、网络层和应用层三个主要部分。
感知层是系统的基础，由各种传感器和执行器组成，负责采集监测对象的物理信息，如温度、湿度、压力、位移等，并将这些信息转换为电信号或数字信号。
常见的传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光电传感器等。
执行器则根据控制指令对监测对象进行相应的操作，如打开阀门、启动电机等。
网络层负责将感知层采集到的数据传输到应用层，同时将应用层的控制指令下发到感知层。
网络层可以采用多种通信技术，如蓝牙、Zigbee、WiFi、蜂窝网络（4G/5G）等。
根据监测范围和数据传输要求的不同，可以选择合适的网络通信方式。
例如，对于监测范围较小、数据量不大的场景，可以选择蓝牙或 Zigbee 等短距离无线通信技术；对于监测范围较广、数据量较大的场景，则可以选择 4G/5G 等蜂窝网络通信技术。
应用层是系统的核心，负责对采集到的数据进行分析、处理和展示，并根据分析结果做出决策和控制。
应用层通常包括数据服务器、数据分析软件、监控界面等。
课题研究论文：基于物联网云平台的智慧农业温室系统设计
120907 农林学论文基于物联网云平台的智慧农业温室系统设计中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）05-00-040 引言农业是中国最传统的基础产业，物联网技术的出现提升了农业生产效率，通过信息技术对地块的土壤、肥力、气候等进行大数据分析，然后据此提供与种植、施肥相关的解决方案，大大提升了农业生产效率。
基于精准的农业传感器进行实时监测，利用云计算、数据挖掘等技术进行多层次分析，并将分析指令与各种控制设备进行联动完成农业生产、管理。
这种智能机械代替人的农业劳作，不仅解决了农业劳动力日益紧缺的问题，还实现了农业生产的高度规模化、集约化、工厂化，提高了农业生产对自然环境风险的应对能力，使弱势的传统农业成为具有高效率的现代产业[1]。
本设计采用国内流行的TLink物联网云平台，基于意法半导体STM32最小系统，ZigBee无线传感网络芯片、WiFi芯片、GSM模块以及农业数据采集传感器，实现用户通过手机客户端或网页客户端实时查询农业现场传感器信息以及对农业现场的通风、加湿等设备进行控制[2]。
1 系统整体设计该系统由客户端、TLink物联网云平台、网关、节点组成。
系统整体框图如图1所示。
客户端分为手机端和网页端，可以实时查看传感器信息，TLink物联网云平台作为一个开放的公共物联网接入平台[3]，通过给用户提供开放的API接口使传感器数据的接入、存储和展现更加方便简单。
网关基于STM32嵌入式最小系统可实现多种网络协议的转换[4]，主要有无线传感网络ZigBee协议、无线局域网WiFi协议和第二代全球移动通信GSM协议。
节点同样基于STM32嵌入式最小系统搭建ZigBee无线传感网络，实时采集传感器信息并上传[5]。
2 系统硬件设计网关是本系统的核心控制部分。
网关以STM32F103RBT6为主控芯片，最多可支持五路串口，在STM32最小系统搭载HLK-RM04 WiFi模块、CC2530 ZigBee协调器模块、SIM900A GSM模块。
基于物联网的智能供热系统设计与实现
基于物联网的智能供热系统设计与实现智能供热系统在当今社会中扮演着越来越重要的角色。
随着物联网技术的成熟和发展，基于物联网的智能供热系统的设计与实现成为了热门话题。
本文将详细探讨基于物联网的智能供热系统的设计与实现方法，并分析其在能源节约和环境保护方面的优势。
一、需求分析在设计智能供热系统之前，我们首先要进行需求分析。
智能供热系统的主要目标是提供舒适的室内温度，并尽可能地节约能源。
根据这一需求，我们可以确定以下功能需求：1. 温度控制：系统需要能够根据室内外温度、人员活动等因素，自动调节供热设备的运行状态，使室内温度保持在合适的范围内。
2. 能源监测与管理：系统需要能够监测和分析能源的使用情况，提供给用户关于能源消耗的实时数据和报告，以便用户做出合理的用能决策。
3. 故障检测与报警：系统需要能够实时监测供热设备的工作状态，一旦发现设备故障或异常，及时向用户发送报警信息，以便用户能够采取适当措施修复故障。
4. 用户交互界面：系统需要提供一个友好的用户交互界面，让用户能够方便地对系统进行设置和控制。
二、系统设计基于物联网的智能供热系统主要由传感器、控制器、通信模块和用户界面等组成。
下面，我们将详细介绍系统的设计与实现方法。
1. 传感器：系统需要部署多种传感器，如温度传感器、湿度传感器等，用于实时检测室内外的环境参数。
传感器采集到的数据将通过控制器进行处理和分析。
2. 控制器：控制器是系统的核心部分，负责处理传感器采集的数据并作出相应的决策。
控制器可以根据预设的温度范围和温度变化趋势，自动调节供热设备的运行状态。
此外，控制器还需要实现故障检测和报警功能。
3. 通信模块：为了实现智能供热系统的远程监控和控制，系统需要配备一个通信模块，如Wi-Fi模块、蓝牙模块或GSM模块。
通信模块可以将传感器采集到的数据和用户的控制指令传输到云端服务器，并接收云端服务器的指令，实现远程监控和控制。
4. 用户界面：系统需要提供一个用户友好的界面，让用户能够方便地对系统进行设置和控制。
智慧温度监测系统设计设计方案
智慧温度监测系统设计设计方案智慧温度监测系统设计方案1. 引言智慧温度监测系统是一种基于物联网技术的智能设备，可以对不同环境中的温度进行监测和管理。
本设计方案旨在设计一个高效可靠的智慧温度监测系统，能够实时监测温度，并能够通过网络将数据传输到云端进行分析和管理。
2. 系统总体结构智慧温度监测系统的总体结构包括传感器模块、嵌入式处理模块、通信模块、云端服务器和手机APP客户端。
传感器模块负责实时采集温度数据，嵌入式处理模块负责数据的处理和存储，通信模块负责与云端服务器进行数据传输，云端服务器负责数据的存储和分析，手机APP客户端提供用户界面和远程控制功能。
3. 硬件设计传感器模块使用温度传感器进行温度的实时采集，传感器模块与嵌入式处理模块通过模拟输入接口进行连接。
嵌入式处理模块使用高性能的单片机作为核心处理器，并包括存储器，串口通信接口和以太网接口等。
通信模块使用无线通信方式，如WiFi或蓝牙，与云端服务器进行数据传输。
云端服务器使用高性能的计算机作为数据存储和分析平台。
4. 软件设计嵌入式处理模块的软件设计包括温度数据的采集与处理，通信协议的制定，数据的存储和传输等。
传感器模块定时采集温度数据，并通过模拟输入接口将数据传输给嵌入式处理模块。
嵌入式处理模块采用特定的协议将数据传输给云端服务器，同时将数据存储在本地存储器中，以备不时之需。
云端服务器接收并存储来自多个监测点的温度数据，并可以根据用户需求进行数据的分析和查询。
手机APP客户端通过与云端服务器的通信，实现远程监控和控制功能。
5. 系统特点本系统具有以下特点：（1）实时性：传感器模块实时采集温度数据，并通过通信模块将数据传输到云端服务器，用户可以实时监控温度。
（2）可靠性：传感器模块具有高精度和稳定性，嵌入式处理模块具有高性能和稳定性，通信模块具有较高的传输速率和可靠性。
（3）灵活性：系统可以根据不同环境中的需求进行配置和部署，适应各种温度监测场景。
基于物联网技术的智能温室大棚控制系统
基于物联网技术的智能温室大棚控制系统随着人们生活水平的提高和环境污染的加重，在农业生产环境中，使用无公害的技术已经成为了国内外的趋势。
智能温室大棚控制系统是一种完全自动化的，集照明、空气调节、温度调节、湿度调节、二氧化碳调节、水分配等多种功能于一体的智能化设备。
该系统主要是通过物联网技术实现管理，不仅能够优化温室大棚的耕种环境，还能够有效地节约人力、物力、财力等资源，提高农产品生产的效率和质量，从而实现高效、智能和无公害农业生产的目标。
一、设计思想1.1开放性智能化的温室大棚控制系统应该是开放的，不仅可以与其他系统进行数据共享，而且可以通过数据来不断升级自身的功能，更好地服务于温室大棚的耕种环境。
1.2可靠性智能化的温室大棚控制系统需要具有高可靠性，系统的任何一个部分出现故障都会对农产品的生产造成严重的影响，因此系统需要具有自我诊断、自我维护等功能，能够及时发现、排除故障，保证温室大棚的正常运行。
智能化的温室大棚控制系统应该是可扩展的，能够根据用户的需求和市场的变化进行升级和扩展，增加新的功能和模块，适应不同的耕种环境。
二、系统结构智能化的温室大棚控制系统采用客户端/服务器结构，客户端主要采用单片机或嵌入式系统来实现，服务器端采用云端或大规模数据库来实现。
系统的整体结构如图1所示：三、系统功能智能化的温室大棚控制系统具有以下功能：3.1 温室大棚环境参数实时监测温室大棚内部环境参数的实时监测是系统的核心功能之一，温室大棚内部的环境参数包括光照强度、温度、湿度、二氧化碳浓度等多个方面。
系统需要通过传感器和控制器来实现这些参数的实时监测，并将监测到的数据上传到服务器端，进行进一步的处理和分析。
温室大棚安全设施的实时监控是系统的一个重要功能，因为温室大棚内部会使用较多的电器和设备，如果这些设备发生故障或出现其他问题，可能会对温室大棚内部的环境造成损坏或危害农民的生命安全。
系统需要通过安装不同类型的传感器来实现对温室大棚内部环境的实时监控，包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、二氧化碳传感器等等，如出现故障或异常行为，在第一时间进行报警或通知农民。
基于物联网技术的智能温室大棚控制系统
基于物联网技术的智能温室大棚控制系统1. 引言1.1 研究背景：利用物联网技术来实现智能化的温室大棚控制系统成为了当前研究的一个热点。
物联网技术可以通过将传感器、控制器和网络相连接，实现对温室环境参数的实时监测和远程控制，从而实现温室环境的智能化管理。
这不仅能够提高农作物的生长效率和质量，还可以节约能源和减少人力成本，具有重要的社会和经济意义。
为了应对现代农业生产的需求，研究基于物联网技术的智能温室大棚控制系统具有重要的理论和实践意义。
通过该系统的研究和开发，可以提高农业生产的效率和质量，促进农业的可持续发展，为我国农业现代化进程做出贡献。
1.2 研究意义随着全球气候变化加剧和人口增加，粮食安全与农业生产的可持续性成为世界各国亟需解决的问题。
传统的温室大棚控制方式存在着运作成本高、能耗问题严重、生产效率低等诸多不足之处。
而基于物联网技术的智能温室大棚控制系统的研究和应用能够有效解决这些问题，具有重要的社会和经济意义。
智能温室大棚控制系统能够实现温室环境参数的精准监测和智能调控，确保植物在最适宜的生长环境中生长，提高生产效率与品质。
该系统能够实现远程监控和控制，减少人力成本，提高生产管理的效率和灵活性。
智能温室大棚控制系统的研究还能推动农业现代化和智能化水平的提升，促进农业产业的可持续发展。
研究基于物联网技术的智能温室大棚控制系统具有重要的指导意义和推动作用，对提升农业生产效率、保障粮食安全、促进经济发展具有积极的意义和价值。
【字数：231】2. 正文2.1 智能温室大棚技术发展现状随着人们对食品安全和环境保护意识的增强，智能温室大棚技术逐渐受到重视和应用。
目前，全球智能温室大棚技术发展已经进入了一个快速发展阶段，在各个国家都有相关的研究和应用实例。
在欧美等发达国家，智能温室大棚技术已经相对成熟，应用广泛。
而在我国，智能温室大棚技术也在不断向前发展。
智能温室大棚技术不仅能够提高农作物的产量和质量，减少资源的浪费，还能够降低农业生产过程中的能耗和环境污染。
《基于物联网的温室监控系统云平台的设计与实现》范文
《基于物联网的温室监控系统云平台的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断进步，物联网（IoT）技术逐渐在农业领域中崭露头角。
其中，基于物联网的温室监控系统云平台的设计与实现，成为了提高农业生产效率、优化资源分配和实现智能农业的重要手段。
本文将深入探讨基于物联网的温室监控系统云平台的设计与实现，分析其核心技术、架构设计和实施步骤，为农业物联网的进一步发展提供参考。
二、系统设计1. 需求分析在系统设计阶段，首先需要对温室监控系统的需求进行详细分析。
主要包括实时监测温室环境参数、远程控制温室设备、数据存储与分析以及用户管理等。
通过需求分析，为后续的设计与实现奠定基础。
2. 架构设计基于需求分析，设计出系统的整体架构。
该架构应包括感知层、传输层、平台层和应用层。
感知层负责采集温室环境参数和设备状态信息；传输层负责将数据传输至平台层；平台层负责数据的存储、处理和分析；应用层则提供用户界面和应用程序接口，实现远程控制和数据展示等功能。
3. 关键技术在系统设计中，需要关注的关键技术包括传感器技术、数据传输技术、云计算技术和大数据处理技术等。
传感器技术用于采集温室环境参数和设备状态信息；数据传输技术实现数据的远程传输；云计算技术提供数据存储和计算能力；大数据处理技术用于对海量数据进行处理和分析。
三、系统实现1. 硬件设备硬件设备包括传感器、执行器、网关等。
传感器用于采集温室环境参数，如温度、湿度、光照等；执行器用于控制温室设备，如灌溉系统、通风系统等；网关用于将传感器和执行器与云平台进行连接。
2. 软件系统软件系统包括云平台和应用程序。
云平台负责数据的存储、处理和分析，提供丰富的API接口供应用程序调用。
应用程序则提供用户界面和交互功能，实现远程控制和数据展示等功能。
3. 数据处理与分析数据处理与分析是系统实现的关键环节。
通过对采集到的数据进行预处理、清洗和存储，利用大数据处理技术对数据进行分析和挖掘，提取出有价值的信息，为农业生产提供决策支持。
基于MQTT的草莓温室物联网监控系统设计
科技纵横农业开发与装备 2021年第12期基于MQTT的草莓温室物联网监控系统设计姬丽雯，高菊玲，刘永华（江苏农林职业技术学院，江苏句容 212400）摘要：为实现草莓温室的远程监控和管理，设计基于MQTT的草莓温室物联网监控系统。
系统采用MQTT协议作为数据通信协议，降低了通信成本，在带宽受限的农业物联网应用场景中具有较好的传输性能。
物理感知层通过PLC实时采集草莓温室的环境参数并控制温室设备。
网络传输层使用云服务器，搭配MySQL数据库，使用MQTT通讯协议发布/订阅主题，完成信息传输。
应用层采用响应式布局界面，适配多种用户终端。
系统实现草莓温室信息采集与远程控制，提高温室的管理水平。
关键词：温室；物联网；MQTT协议；PLC0 引言草莓是我国农业增效、农民增收的重要产业，我国的草莓生产面积和产量居世界第一。
目前草莓大多采用温室设施栽培生产，能提前上市，提高生产效益，因而对草莓温室的管理十分重要。
草莓温室环境参数的监控是抵御自然灾害，提高自动化程度的重要途径[1]。
如果依靠人工采集数据、现场调控设施，不仅会造成工作效率低、采集数据误差大，还会影响最终的控制效果。
基于物联网的草莓温室监控系统可以实现远程监测草莓的生长环境信息，并对设施环境进行智能化调控，以提高生产管理水平，促进农业发展方式转变[2]。
朱均超等设计了基于物联网的农业大棚环境监测系统，但是无法通过设施控制调节环境参 数[3]。
柳军等实现了温室环境数据的采集和监测，并列举了温室调控的执行机构，但并没有进行配套的控制功能开发[4]。
本文通过物联网和传感技术的融合，设计物联网监控系统，实现草莓温室环境参数的实时采集和远程控制。
使用轻量级的通信协议MQTT，降低了通信成本，在带宽受限的农业物联网应用场景中具有较好的传输性能。
采用分布式系统设计，可以使传感器实现即插即用。
设计响应式监控平台，满足不同终端用户需求。
1 系统总体架构基于MQTT的草莓温室物联网控制系统由三层架构组成，分别为物理感知层、网络传输层和终端应用层[5]，总体结构如图1所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于物联网的智能温室实时监测系统设计
农业信息化和智能化已经成为当前中国新农村建设的主要建设内容和重点扶持项目。
托普物联网通过应用物联网( Internetof things，IOT) 等现代信息技术可以实现精细农业，从而加速对传统农业的改造，提高农业生产效率和生产水平。
IOT 实质上就是物物相连的互联网，通过它可以实现对农作物的智能化监控和管理。
其中核心技术的无线传感器网络( Wireless Sensor Network，WSN) 作为 IOT 数据采集平台，凭借其低成本、低功耗、自组织等优势，已逐渐应到农业领域，但其研究还处于试验和推广阶段。
面对农作物温室系统的高投入、高产出、高效益的集约化生产方式，能够通过及时改变环境参数来获得农作物生长的最佳条件，从而达到增加农作物产量、改善质量、调节生长周期以及提高经济效益等目的。
若能利用 WSN 设计一种温室监测系统，将进一步实现农作物的信息化与智能化实时监测与管理，要保证系统的实时性，必须着眼于 WSN 节点部署与路由算法研究等。
在 WSN 中低功耗自适应集簇分层型协议( LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy，LEACH) 是目前应用最为广泛的分簇算法，同时也是一个检验其他分簇算法的基准。
由于LEACH 决定节点的“角色”并没有考虑节点的剩余电池能量，所以存在着负载均衡策略不完备的缺点。
托普物联网在该研究根据温室系统中 WSN 的应用特点，设计了基于物联网的智能温室监测系统的体系结构，并针对 LEACH 的不足及系统高实时性要求提出了一种实时阈值路由算法( Real －time Threshold Routing Algorithm，RTRA) 。
系统总体设计
1 系统体系结构
因传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统，它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱，通过携带能量有限的电池供电。
从网络功能上看，每个传感器节点兼顾传统网络节点的终端和路由器双重功能，除了进行本地信息收集和数据
处理外，还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合等处理，同时与其他节点协作完成一些特定任务。
根据以上传感器特点，该系统中节点分为普通节点、簇头节点和汇聚节点。
又根据传感器节点自组织成簇可以有效地进行数据融合，减少能量消耗的原理，智能温室监测系统设计主要由基于 WSN 的监测网络和远程监控中心 2 部分组成。
其中，监测网络是由多个传感器设备( 如温度、湿度及光照传感器等)和感知农作物 2 个要素组成的一个多跳自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知农作物的信息，并发送给远程监控中心。
由于监测网络无需布线、安装简单，具有高可靠性、强抗干扰能力、易于扩充等特点，弥补了传统监测系统的弊端。
而远程监控中心则由计算机和相应监控软件组成，主要负责数据的存储、查询和决策分析，同时对多个监测网络进行控制和管理。
系统体系结构设计如图 1 所示。
图1 基于物联网的智能温室监测系统体系结构
根据温室系统农作物分布情况，该系统基于ZigBee 无线通信协议，在保证ZigBee 网络覆盖范围内，通过后面设计的RTRA 原理部署多个以簇头节点为中心的 ZigBee 网络，进而组成一个更大的以汇聚节点为中心( 或网关) 的无线局域
网( Wireless Local Area Network，WLAN) ，最后由汇聚节点通过Internet 或GPRS 等无线通信方式负责将温室中农作物的生长环境信息传输给远程监控中心，以实现温室农作物的光照、温度、湿度等实时监测与管理。
2 节点硬件结构功能模块
针对普通节点和簇头节点的硬件结构，两者设计方法相同，主要由 4 个部分功能模块组成，分别为传感器模块( 负责数据的采集) 、处理器模块( 负责对传感器采集到的数据进行处理) 、射频模块( 负责数据发送) 和电源模块( 负责给其他模块供电) 。
而汇聚节点相对而言，其处理、存储和通信能力较强，它负责连接 WLAN 与 Internet 等外部网络，主要实现通信协议转换，同时发布管理节点的监测任务，并把收集的数据转发到外部网络。
汇聚节点设计时既可采用一个具有足够能量供给和更多内存与计算资源的增强功能型传感器节点，也可采用没有监测功能仅带无线通信接口的特殊网关设备。
各节点硬件结构功能模块设计如图 2 所示。
图2 节点硬件结构功能模块
其中处理器模块是无线传感器节点的计算核心，所有的设备控制、任务调度、
能量计算和功能协调、通信协议、数据整合和数据转储程序都将在这个模块的支持下完成，因此微处理器的选择在传感器节点设计中是至关重要的。
系统处理器它是基于 AVR RISC结构的8 位低功耗 CMOS 微处理器。
由于其先进的指令集以及单周期指令执行时间，数据吞吐率高达 1 MIPS/MHz，从而可以缓减系统功耗和处理速度之间的矛盾。
3 系统应用程序组件结构
对于温室系统中的传感器网络操作系统来说，由于单个传感器节点的并发性很密集，要求操作系统能够满足发生频繁、并发程度高、执行过程比较短的逻辑控制流程。
此外，由于节点模块化程度很高，要求操作系统能够让应用程序方便地对硬件进行控制，并保证在不影响整体开销的情况下，应用程序中的各个部分能够方便地进行重新组合。
鉴于上述要求，考虑到 TinyOS 采用的是组件结构，是一个基于事件的系统，其代码量小、耗能少、并发性高、鲁棒性好，可以适应不同的应用。
而 Nesc 是专门为网络嵌入式系统设计的编程语言，它可通过实现一个包含事件驱动执行、弹性并发型和面向组件程序设计等特征的编程模式，来满足温室系统应用程序设计的特定要求。
另外，Nesc 编译器的数据竞争检测机制可提高应用程序的可靠性，积极的函数内联可降低资源消耗等，从而可简化应用程序的开发周期，缩小代码量，减少许多潜在诱发错误。
故该系统选用 NesC 语言编写 RTRA 及传感器数据采集与处理应用程序，并将其嵌入 TinyOS 系统，然后再植入传感器节点中，以确保节点软件正常运行。
系统应用程序的组件结构设计如图 3 所示。
图3 系统应用程序组件结构。