铁皮石斛智能栽培管理系统的研发是农业技术与物联网技术的跨界融合，运用现代生物技术与现代互联网技术相结合的方法，采用以仿野生栽培模式，实施“智能化物联网”管理，形成以“互联网+仿野生”为主导的生态种植与智能管理理念。
1.1系统架构
系统的总体架构分为传感数据采集、视频监控、智能分析和远程控制四部分。
（1）系统电路设计
使用PCB制版软件Altuim Designer 17绘制系统电路图，将电路分成了三个模块电路：①电源电路，用于将输入的220V交流电压转换成系统工作所需的12V直流电压，为整个电路系统供电；②面板电路，用于电路按键控制部分的用户交互，电路板上有按键，同时每个按键都配有相应的LED指示当前电路的状态，并使用单片机采集按键的信息，通过隔离电路将信号传送到通讯模块；③通讯电路，用单片机和4G通讯电路实现整机的无线通讯，将面板采集到的用户按下的按键信息通过云端发送到控制设备上实现对受控设备的手动控制。
（2） 网络架构设计
系统基于SOA架构，采用基于XML与WebService组件化开发模式，实现业务模块/组件的松藕合。采用数据、通讯、管理和服务的多层设计理念，以安全可靠的数据管理为基础，以专业的数据服务模块为支撑，实现高效的业务处理能力，同时融合当前完备的安全、权限管理体系，保证平台的稳定和安全可靠运行，充分考虑系统的兼容性和扩展性，能够在各种终端设备上以多种形式展现。平台主要分为数据层、通讯层、管理层和服务层。
1.2硬件架构设计
硬件架构主要有传感器、传输终端、智能适配器及控制器四个部分。根据对温室大棚控制的要求，系统需要设有空气温湿度传感器、光照传感器、风速传感器及风向传感器等。传输终端是专业用于农业环境下的智能设备，通过有线以太网或GPRS无线传输两种方式进行数据的采集与传输，用户通过手机或电脑就可轻易实现对目标区域环境信息的实时查看与远程控制。智能适配器给外接传感器供电，单个模块可接6路传感器。控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。
本项目研究设计出超低功耗性能的数据传输终端，传输终端基于2.4GHz的无线自组网传输终端，同时集合了“北斗“系统第一代卫星通讯模块及二代定位模块、传统的GSM/GPRS/3G通讯功能，大大增强了终端的适用范围，真正意义实现了物联网中的”物物相联“的目标。单个传输终端可同时接入5到10路传感器，传感器自动识别，自动关断负载电源，通过GSM/GPRS网络快速将数据信息同步发送到数据服务器；传输终端还提供可选配的GPS定位模块，达到实时上报设备的地理位置，与GIS系统进行整合对接。
为了实现智能自动控制及手动控制功能，系统研发了一个可远程控制、也可现场手动控制的“手自一体智能控制模块”。该模块共有P1至P7一共七路控制，单个设备可控制七路设备，每一路都有单独保险措施，可有效防止设备损坏带了的负面影响。并且设备自带“点动模式”和“联动模式”两套程序，可针对不同应用场景，进行变换。
1.3软件架构
软件系统主要分为三部分：分布式大规模数据存储平台、远程数据传输及远程控制系统。
（1）分布式大规模数据存储平台
基于现代“云计算”技术的物联网专用数据存储与解析的系统应用软件，系统前端采用负载均衡单元进行分布式调度存储，数据存储稳定可靠，数据处理能力可达10万次/秒，能够处理海量的数据，兼容不同数据交换协议，支持灾难性的数据恢复；同时，软件具有良好的跨平台能力，能够支持Windows、Linux、Unix、FreeBSD等主流操作系统。
①服务器 运行有数据中心数据采集后台服务程序，可将数据保存至MySQL数据库中。网关接收节点传输的数据并发送至服务器，每个网关都一个唯一的名字进行标示（SRC_NAME）。
②数据采集仪 每个节点都有一个INT类型的节点号进行标示（NodeID），并且每个节点可以接入多个传感器，为了用于区分这些传感器（因为节点可以具有多个同种类型的传感器），采用一个名为CHANNEL的INT类型进行区别这些传感器。传感器采集物理信息的设备，传感器有唯一标示其类型的CLASS_ID号，传感器又会有多个数据通道，例如温湿度传感器具有两个数据通道（PORT），即温度和湿度。
③数据表构成 数据库存储、分析及处理监测系统的历史数据及实时数据。采用MySQL数据库进行存储，主要由传感器历史数据表、传感器实时数据表和传感器信息表三张数据表构成。传感器历史数据表主要用于长期存储历史数据，用于上层应用中的图表显示、历史查询、分类查询等目的；传感器实时数据表主要用于上层应用中定时刷新、实时显示等功能；传感器信息表由DataCenter服务程序自动写入，表中详细描述传感器相关的信息，包括所要显示的传感器名称、传感器通道名称，及通道数据所使用的计量单位信息等。
（2）远程数据传输系统
远程数据传输系统主要负责温室内部光照、温度、湿度和土壤含水量等传感器采集的数据以及视频监控数据的采集和管理。可为用户在电脑与手机终端上实时、直观的展示采集到的数据。用户可以在平台上查看数据，包括实时数据采集、历史数据管理，以及为用户提供自定义打印报表、提供各种汇总统计图形、对数据库备份等服务，从而方便的得到数据信息，辅助决策。实时采集的数据主要为各类传感器采集的数据和视屏监控采集的现场视频数据。传感器采集数据的上传采用ZigBee无线传输模式，ZigBee发送模块将传感器的采集数据传送到zigBee节点上。
（3）远程控制系统
设备远程控制系统主要由控制设备和相应的继电器控制电路组成，通过继电器可以自由控制各种生产设备，包括喷淋、滴灌等喷水系统和卷帘、风机等空气调节系统等。用户可通过电脑和手机终端对设备直接操控，完成日常工作。
用户从远程登入系统可根据条件查询风机、给水器、卷帘等设备，在选定风机后可观察风机的工作情况，给风机、给水器、卷帘等设备下达控制命令。设备控制有开启、停止、大小控制（可调节风机转速、水流量等）、自动化（按照设备管理模块的设备参数进行自动调节）等功能，用户操作功能键可通过GSM或NET向下位机（PLC）发送命令，PLC接收命令转成指令下发给自动化风机，从而实现远程操作设备的功能。