1.项目描述

基于OpenHarmony操作系统，设计开发出一款智慧农业控制APP，实现远程监测农作物环境的温度、湿度、光照、二氧化碳，控制水阀、水泵、LED等。为农户带来更智能、更高效的农作物种植。

2.核心功能

1、智能控制中心开发：完成智能主机网关的功能适配，实现设备连接管理、指令转发、联动逻辑配置，确保APP与设备间通信稳定。

2、智能灌溉功能开发：实现土壤温湿度数据采集与APP展示、灌溉水量自动计算的算法开发、灌溉操作控制及状态实时反馈功能。

3、智能光照功能开发：完成光照强度数据采集与APP展示、LED补光设备亮度调节逻辑开发，确保光度调节精准可控。

4、智能环境监测功能开发：实现多参数实时采集、APP可视化展示、阈值预警规则配置与预警触发功能。

5、扩展功能开发：选定1类扩展设备，完成设备接入接口开发、APP监测与控制功能开发，验证扩展性可行性。

3.硬件部分

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基于OpenHarmony的智慧农业控制系统-硬件部分【1】-CSDN博客

基于OpenHarmony的智慧农业控制系统-硬件部分【2】-CSDN博客

4.软件部分

可在本系列栏目里边找，后续会完善。

本系统的软件部分基于OpenHarmony操作系统开发，采用分层架构+MVVM设计模式，覆盖移动端APP、边缘网关固件与云平台协同。

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一、整体技术架构

系统采用六层架构（自顶向下）：

层级	职责
表示层	ArkUI声明式页面，负责UI渲染与用户交互
视图模型层	@State/@Link管理状态，协调业务逻辑与服务调用
业务逻辑层	设备控制中枢、灌溉算法引擎、阈值检测、预警管理、数据滤波
服务层	MQTT通信、持久化存储（Preferences）、事件总线、认证日志
数据层	EnvironmentData、DeviceStatus、ThresholdConfig等数据模型
平台层	OpenHarmony 4.0内核、分布式数据管理、通知服务

网关侧运行OpenHarmony LiteOS，采用C语言实现传感器采集、本地规则引擎与MQTT通信。

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二、技术栈选型

类别	技术	版本/说明
开发语言	ArkTS（方舟TypeScript）	静态类型，编译优化
UI框架	ArkUI 声明式框架	跨设备自适应，数据驱动
状态管理	@State/@Link/@Observed	原生响应式编程
网络通信	MQTT.js	QoS=1，弱网适配
云平台	华为云IoTDA	设备接入、规则引擎、时序存储
本地存储	Preferences + 分布式数据	阈值、灌溉记录持久化
日志	HiLog	系统级日志组件
构建工具	DevEco Studio 4.0+	一站式IDE

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三、核心功能模块

1. 智能环境监测模块

• 通过MQTT订阅云端推送的6项环境数据（温度、湿度、光照、CO₂、土壤温湿度）

• 采用滑动平均滤波（窗口5点）与中值滤波抑制噪声

• 卡片式UI，正常/预警状态颜色区分（绿/红），3秒自动刷新

2. 智能设备控制模块

• 控制水泵、水阀、LED补光灯（PWM调光）、风扇、舵机

• 单设备控制与批量联动（如灌溉时水泵+水阀同时开启）

• 指令超时重试（5秒未响应重试3次），状态同步回显

3. 智能灌溉模块

• 内置水量计算算法：水量 = (目标湿度-当前湿度) × 系数 × 面积

• 支持手动、定时、自动三种模式

• 超时保护（单次灌溉≤30分钟）、灌溉记录存储与查询

4. 阈值预警模块

• 用户可配置6个参数的上下限阈值（如温度15~35℃）

• 数据越界时触发预警（5秒防抖），通过系统通知、界面高亮推送

• 预警列表支持批量已读，历史留存

5. 通信服务模块（MqttService）

• 封装MQTT连接、订阅、发布、断线重连（指数退避）

• 心跳60秒，属性上报周期30秒

• 支持TLS加密，设备一机一密认证

6. 扩展设备管理模块

• 统一设备抽象接口，新增传感器/执行器只需实现回调

• APP端根据云端JSON配置动态渲染控制卡片（开关、滑块等）

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四、APP界面展示（部分）

页面	功能
登录/注册	账号密码认证，密码加密存储
首页（环境监测）	6参数卡片式展示，正常/预警颜色区分，实时刷新
设备控制页	水泵/水阀/风扇开关，LED亮度滑块（0~100%），舵机角度调节（0~180°）
智能灌溉页	显示土壤湿度曲线，手动灌溉按钮，自动规则配置
阈值配置页	为每个参数设置上下限，全局预警开关
个人中心	用户信息、操作日志、修改密码

详细页面截图见项目文档第67–73页。

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五、数据流与交互

• 数据采集：网关每10秒采集传感器 → 滤波 → MQTT上报云端 → APP订阅实时更新

• 设备控制：APP点击按钮 → MQTT指令发布到云端 → 云端转发至网关 → 硬件执行 → 状态回传

• 离线自治：联动规则同时存储在网关本地，断网时独立执行，恢复后补传数据

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六、软件质量指标（实测）

指标	要求	实测
数据刷新延迟	≤3秒	平均2.1秒
控制指令响应	≤1秒	平均0.6秒
APP冷启动	≤2秒	1.8秒
内存占用（常态）	≤80MB	72MB
消息送达率	≥99.9%	99.95%
稳定性	7×24h无崩溃	连续48h无异常

七、小结

本软件部分实现了国产化全栈智慧农业控制，从端侧OpenHarmony固件到移动端ArkTS应用，再到华为云IoT平台，形成完整的闭环。模块化设计、边缘自治、动态扩展等特性，使其具备低成本、高可靠、易部署的优势，适用于家庭农场、科技园与教学实训等场景。

5.总结

基于OpenHarmony的智慧农业控制系统，采用“端—边—云”协同架构，实现温室环境的自动监测与智能控制。

核心功能：实时采集温湿度、光照、CO₂、土壤温湿度等6项参数，通过MQTT上传华为云IoT平台，支持APP远程查看与控制。内置智能灌溉水量算法、PWM自动补光闭环、阈值预警与联动规则，可在断网时边缘自治运行。

硬件：小熊派BearPi-HM Nano（OpenHarmony LiteOS）+ SHT30/BH1750/CO₂传感器 + LED/水泵/水阀/风扇/舵机执行器。

软件：ArkTS + ArkUI开发APP，MVVM架构，MQTT over TLS通信。

特色：全栈国产化（芯片→OS→云），低成本（<500元），模块化扩展，7×24小时稳定运行，适用于家庭农场、农业科技园及教学实训。