图2-1 系统结构框图

2.2 网络拓扑结构选择论证

基于LabVIEW的大气颗粒物实时监测系统设计基于无线传感器网络，无线传感器网络的拓扑结构有多种，它的结构主要有星形、总线、树形、网状、环形、分布式结构等。对于网络拓扑结构的选择有四种方案：

方案一：星形网络拓扑结构。如图2-2所示，网络有中心节点，其余的部分节点例如工作站及服务器的节点都必须与中心节点直接相连，形成干支关系。这种结构因为是以中央节点为中心，所以又被称为集中式网络。在星形网络中，终端用户之间要进行通信，都必须经过中央节点控制，并且任何一个终端用户要进行通信，都仅能通过与其连接的中央节点。在星形结构中，网络的中央节点能够直接将控制命令和数据传送至服务器，并且同时协同与它连接的全部的端部节点进行通讯。虽然单一的中央节点对与其连接的终端节点的数量有一定的局限性，但是结构简单且便于控制的特点又使得星形结构在终端节点数较少的网络应用中被广泛使用。

图2-2 星形网络拓扑结构

方案二：总线形网络拓扑结构。如图2-3所示，总线传输是将信息通过一条总线传到每个网络节点上，此类传导的特点在于每个网络节点都能够收集、发送信息，接收器在接受并且同时进行转化，将总线上的串行信息直接传送到PC工作站；而发送器的工作流程则是一个逆过程，是将并行信息转换成串行信息，然后发送到总线上。其特点在于：由于各个结点之间均是通过电缆进行直接连接，所以在需要的电缆长度上总线型拓扑结构是最小的，极大的节约了资源。但当总线上连接的节点数量过多时，总线就会过载，总线的长度也会有所限制，所以要控制好连接在总线上的节点的数量。论文网

图2-3 总线形网络拓扑结构

方案三：树形网络拓扑结构。由图2-4可以看出，树形结构属于分层的集中控制式网络，可以看成是由多个星形结构按照一定的层次顺序组合而成。一般来说，树形结构中节点设备的性能与其距离树根的距离有关，离树根越近，性能就越好。此外，树形网络还具有通信距离短、成本低、节点扩充简单、方便寻找路径等优点，但是相对于星形结构来说，复杂的网络结构，也给整个网络系统带来了不稳定性。

图2-4 树形网络拓扑结构

方案四：网状网络拓扑结构。如图2-5所示，在网状网络中，每个单一的终端节点都最少连接到两个节点上，终端节点的工作主要有两方面，一方面要完成信号采集，另一方面是要作为路由去转发从其他节点那里传输过来的信息。在网状网络中，由于各个节点之间都可以直接进行信号传输，所以该结构在组网自由度方面，就占据了很大的优势。另外，由于任一节点向目的地传输数据有多条路径可以选择，所以当一个节点因信息量过大而造成拥堵时，节点此时就能够直接连接到附近信息量较少的节点，并继续进行信息传输，根据这种规则，一步步将信息传递到目的地。尽管网状拓扑结构的高可靠性是其他结构无法相比的，但是复杂的结构也给其带来了成本高、管理困难等问题。

网状网络拓扑结构

综合比较上述四种方案，选用方案一。在本设计课题中，由于研究环境设定为小型气象站、家庭等场所，经过对本设计系统的实际应用领域和建设成本进行仔细考量后，星形结构在本设计系统中更为实用，更加符合本设计课题，因此选择较为简便的星型网络拓扑结构。

2.3 无线SOC芯片选择分析论证

如今，物联网技术得到了飞速的发展，与其相关的无线传感器网路技术也得到了飞速的发展，其下各种网络标准协议也在不断地规范化，其中最突出的就是蓝牙、ZigBee技术等。本设计采用无线传输，避免了传统有线的弊端。无线SOC芯片能够对传感器检测到的数据进行处理，并将处理后的信息传送给上位机。