Crear un entorno de crecimiento adecuado es necesario para garantizar un buen crecimiento de las plantas en una fábrica de plantas, que requiere redes de sensores inalámbricos (WSNs) para monitorear el entorno en tiempo real. Sin embargo, los métodos de enrutamiento en clúster de WSN existentes apenas tienen en cuenta la falta de fiabilidad de la red causada por la calidad variable de los enlaces entre nodos, lo que resulta en una reducción de la estabilidad y precisión del monitoreo ambiental. Este estudio propone una estrategia de sistema de red de sensores inalámbricos para mejorar la fiabilidad de la red en redes de sensores inalámbricos fiables a gran escala adecuadas para escenarios de fábricas de plantas. En primer lugar, se diseñó y construyó una red de sensores inalámbricos híbrida basada en los protocolos de comunicación Wi-Fi y ZigBee. En segundo lugar, se desarrolló un modelo de predicción de calidad de enlace no lineal para escenarios de fábricas de plantas utilizando un método de ajuste de funciones, teniendo en cuenta la interferencia y atenuación causada por la densa concentración de instalaciones agrícolas y plantas en las fábricas de plantas en la propagación de la señal inalámbrica. Finalmente, se diseñó un esquema de optimización de cobertura de red combinando un algoritmo de optimización de enjambre de partículas (PSO) y un modelo de predicción de calidad de enlace, y se diseñó un protocolo de enrutamiento de clúster fiable combinando el algoritmo K-means. Los resultados indicaron que el coeficiente de determinación (R) para el modelo de predicción fue de 0.9962. El impacto de las instalaciones agrícolas y la vegetación en la calidad del enlace fue más significativo cuando la altura del nodo era de 0.7 m. Bajo el despliegue óptimo de nodos, el número de nodos fue de 33, y la tasa de cobertura de red (CR) alcanzó el 97.512%. En comparación con el método de enrutamiento en clúster tradicional, la red de sensores inalámbricos diseñada en este estudio es más aplicable al campo de las fábricas de plantas; además, mejora la efectividad de la transmisión de datos y la calidad del enlace, mejora la fiabilidad de la red y realiza el equilibrio de carga de la transmisión interna de la red, lo que a su vez garantiza la precisión del monitoreo ambiental y la estabilidad del sistema.