声明：本文为基于历史咨询需求整理的公开技术方案示例，已对应用背景、参数边界和客户信息做脱敏与合理改写；本文只讨论空气微粒捕集与检测接口设备工程开发，不承诺特定病原检测结论。

一、需求回顾

公共空间、实验室和设备厂商经常会提出空气采样与检测接口类需求：前端需要稳定捕集空气中的微粒或气溶胶，后端可能接入第三方检测模块、试剂盒或传感模块，再通过触屏、云后台和小程序查看结果。公开改写后的目标是开发一台空气微粒捕集与检测接口装置，实现定量采样、滤膜定位、自动洗脱、液路转移、检测模块通信、数据上传和异常告警。

项目重点不是“检测算法多神奇”，而是采样流量、滤膜密封、液路可靠性、污染控制和流程自动化。只要这些基础工程不稳，后面的数据展示就没有意义。

二、系统架构

flowchart LR

  Air[空气入口] --> Fan[恒流风机/流量控制]

  Fan --> Filter[捕集滤膜组件]

  Filter --> Flip[定位/翻转/压紧机构]

  Flip --> Rinse[喷淋洗脱腔]

  Rinse --> Liquid[泵阀液路]

  Liquid --> Detect[第三方检测模块接口]

  Detect --> MCU[主控MCU]

  MCU --> HMI[触摸屏]

  MCU --> Cloud[云后台/小程序]

控制核心可以采用 STM32 或 Linux 主控 + MCU 组合。若检测模块通信简单、触屏要求不高，单 MCU 加串口屏即可；若需要复杂 UI、联网、日志和 OTA，建议 MCU 管泵阀与传感器，Linux/Android 管交互和云端。

三、结构与液路

捕集模块建议采用可拆卸滤膜盒，滤膜尺寸根据采样流量和目标颗粒范围确定。滤膜盒需要有定位筋、密封圈、压紧机构和防呆设计，避免装反或压不紧。若要做多点阵列滤膜，必须考虑每个位置的气流均匀性和洗脱一致性。

洗脱模块由喷淋腔、蠕动泵或隔膜泵、电磁阀、废液槽和检测模块入口组成。液路材料需要考虑试剂兼容性，可选 PTFE、硅胶管、POM、PP 或不锈钢。所有接头要便于维护，液路仓和电气仓要隔离，底部要设计漏液导流和漏液检测。

四、硬件方案

传感器建议包括流量、压差、滤膜到位、门盖开关、液位、漏液、泵电流、温湿度和检测模块状态。执行器包括风机、步进电机、舵机或电磁压紧机构、蠕动泵、电磁阀、紫外或加热消毒模块。

电控板需要为风机、泵阀、电机和检测模块提供独立电源域，执行器驱动要有过流和反灌保护。对采样流量敏感的项目建议加入闭环流量控制，而不是只按 PWM 开风机。

五、软件流程

设备流程建议分为自检、滤膜确认、采样、停风、定位、洗脱、转移、检测触发、结果读取、清洗、待机。每一步都要有超时、重试和异常码。

典型异常包括：滤膜未到位、门盖打开、压差过高、流量不足、泵堵转、液位不足、漏液、检测模块无响应、云端上传失败。异常处理不能只弹窗，还要决定是否继续采样、停止执行器或要求人工维护。

六、云端与小程序

云端用于设备管理、采样记录、检测结果记录、告警推送、OTA 和运维日志。小程序或 Web 后台可以展示设备在线状态、历史曲线、耗材寿命、采样任务和异常记录。对于多设备部署，需要支持设备编号、位置分组、权限管理和离线缓存补传。

七、测试验证

EVT 阶段重点验证风量稳定性、滤膜密封、洗脱覆盖率、泵阀动作和检测模块通信。DVT 阶段加入连续采样、液路堵塞模拟、漏液检测、耗材拆装、清洗残留、温湿度变化和弱网重连。PVT 阶段再做装配一致性、维护流程、耗材包装和现场安装规范。

八、周期与人员计划

建议 16 到 24 周。第 1 到 3 周确认采样流量、滤膜规格和检测模块接口；第 4 到 8 周完成结构、液路和电控 EVT；第 9 到 13 周完成嵌入式流程、触屏和云端；第 14 到 18 周做采样/洗脱一致性测试；第 19 到 24 周做 DVT 改版、维护件优化和部署文档。

人员配置建议：结构/液路 1 人、硬件 1 人、嵌入式 1 人、前后端 1 人、测试 0.5 人。初拓可承担结构液路、电控、嵌入式流程、云端小程序和整机联调。