农业物联网是传感技术、网络技术和信息技术在农业领域的综合应用。农业物联网能够促进农业信息化、精细化和智能化,是解决我国农业劳动力日益不足和生产效率较低等问题的有效途径。本文面向物联网应用,以温室内环境监测系统为研究对象,针对物联网传输层、感知层和应用层的设计要求,重点研究Zig Bee无线监测网络的通讯协议、低功耗节点设计和测点布置策略,以及环境传感器设计和农业物联网监测平台开发。针对温室内系统布置空间有限、供电困难的特殊情况,搭建节点布置灵活和低功耗的Zig Bee无线传感器网络。为保证温室恶劣工况下数据的完整性和同步性,并降低无线数据传输功耗,通过精简传输信息帧格式及其对应解析方法,自定义网络通讯协议和流程,大幅提高系统稳定性,减少无线传输功耗。为了有效降低电池供电节点的功耗,通过Zig Bee节点在采样间隙的低功耗休眠,降低芯片在系统空闲期间的功耗;通过分时供电管理策略,独立控制各组传感器的测量和供电,减少传感器在数据采集与系统休眠期间的功耗。现场实测表明,系统间隔5分钟采样时,采用2200m Ah锂电池供电的节点可连续工作41天,能源使用效率比优化前提高94.7%。为了以少量测点准确反映温室内的温度分布情况,建立二维CFD模型,针对夏季高温低风速恶劣气候情况,研究外界径向微风条件下,顶窗打开和闭合时的温度场分布。研究表明,顶窗关闭时温室内温度较高且分布均匀,开窗时温度下降明显,呈现两边高中间低的对称分布。因此,可以通过5个测点,分别布置在两侧高温稳定区、中央低温稳定区及高低温交界区,准确反映温室内温度分布和变化趋势。为了满足温室监测传感器的低功耗和模块化设计要求,采用宽供电范围、低静态电流、具备标准数据接口的传感器芯片;设计满足低功耗要求的传感器接口电路;测试和标定传感器性能;研究不同传感器的封装和布置标准。为使农业科研人员便捷的获取长期数据,让消费者了解绿色农产品的生产过程,在应用层开发Web服务器和前端构成远程监测平台,不间断记录与作物生长相关的环境数据,并通过前端实时展现温室现状。本论文研究的基于物联网的温室内环境监测系统,具有系统布置灵活、节点功耗低、数据采集同步、功能拓展性强的特点。通过标准化的传感器接口和网络接口,该监测系统可扩展多样化的传感器,并突破地域限制连接多个温室,组成大型温室监测平台。通过实时显示和长期记录作物生长相关环境数据,该平台有助于农业科研人员对作物在整个生长周期内生长特性的研究,并有助于温室环境智能控制策略的开发和优化。