本文基于历史项目资料做公开化整理。原始身份信息、现场细节、商务条款和未公开资料均已移除；部分参数按通用工程场景做了泛化或升级。内容用于说明类似产品样机和设备开发的技术路径，不代表某个客户原始需求全文。如内容涉及权益问题，请联系初拓科技核实处理。
1. 项目背景与需求回顾
气模智能音响介于软体产品、声学产品和互动硬件之间。它既要像气模一样轻量、可运输、可快速展开，又要像智能音箱一样完成语音唤醒、蓝牙播放、联网控制、灯光联动和人体感应。结构上不能只考虑外形，气密、声腔、扬声器固定、维修开口、电池固定和线束穿舱都会影响可靠性。
本方案将历史开发说明书泛化为“充气结构智能音响样机”。设备由气模外壳、内部骨架、扬声器与功放、阵列麦克风、Android 主板、STM32 控制板、PIR 人体感应、五路继电器/灯光控制、锂电池、电源管理和 App/云端接口组成。方案目标是完成可演示样机，并为后续户外防水、批量生产和现场部署预留结构边界。
2. 需求工程化整理
需求拆为四个主链路：声学链路、智能交互链路、执行控制链路和软体结构链路。声学链路负责扬声器、腔体、功放、麦克风拾音和噪声控制；智能交互链路负责语音服务、唤醒、联网和 App；执行控制链路负责继电器、灯带、人体感应和电池状态；软体结构链路负责气密、固定、安装、维护和安全。
系统验收不是只看“能播放声音”。必须验证自定义唤醒、智能对话、人体进入后播放预设音频、蓝牙播放、远程控制五路继电器、锂电充放电、48 小时稳定运行和户外环境适应性。
3. 技术指标与边界
| 项目 | 方案指标 |
|---|---|
| 主计算 | RK3568 Android 11 主板，4核 Cortex-A55，支持 Wi-Fi/BT/4G 扩展 |
| 底层控制 | STM32F103/GD32F103 控制板，负责传感器、继电器和灯光 |
| 音频 | 蓝牙功放板 + 全频扬声器，按腔体体积匹配功率 |
| 拾音 | 2-4 麦阵列，支持远场拾音、降噪和回声消除 |
| 感应 | PIR 人体红外或毫米波存在检测，触发迎宾/提示音 |
| 输出 | 5 路继电器或 MOS 输出，控制灯光、气泵、辅助模块 |
| 电源 | AC220V 适配器 + 12V 锂电池包，带充放电和低电保护 |
| 环境 | 工作温度 10-60℃，湿度 20%-90%RH，户外版增加防水防尘结构 |
4. 系统总体架构
flowchart TD A["气模与内部骨架"] --> B["扬声器/灯带/传感器"] B --> C["STM32控制板"] B --> D["功放与麦克风阵列"] D --> E["RK3568安卓主板"] C --> E E --> F["语音服务/App/云端"] C --> G["继电器/电池/气泵"]
声学与控制链路分离。Android 主板负责语音、蓝牙、联网和媒体播放；STM32 控制板负责实时 IO、继电器、电量、人体感应和灯光。两者通过 UART 或 USB CDC 通信，避免 Android 应用卡顿时继电器和电源状态失控。
5. 软体结构与声学结构
气模外壳采用 TPU 复合布、PVC 夹网布或牛津布内胆结构，样机阶段使用高频热合或缝制+内胆方案。扬声器安装不能直接固定在软布上，必须使用局部硬质安装环或轻量骨架。安装环采用 ABS/PC 注塑件、CNC 亚克力或 3D 打印尼龙件，外侧通过压环和密封圈夹住气模材料，内侧连接扬声器和防护网。
内部骨架采用碳纤杆、玻纤杆或铝合金轻型框架，作用是固定主板、电池、功放和线束，同时防止气模受压时电子件直接碰撞外壳。维修口采用拉链+魔术贴防护或硅胶密封盖，电池和主板区域设置阻燃隔离袋。户外版本在充气嘴、线缆出口、扬声器开孔和麦克风孔位增加防水迷宫或透声防水膜。
声学上，气模内部不是稳定刚性腔体，低频响应会随气压和形变变化。方案采用独立小声腔或半封闭扬声器盒，将扬声器声腔与主气室分离；麦克风阵列远离扬声器主辐射方向，结构上预留声学隔离棉和回声消除参数标定流程。
6. 硬件系统
Android 主板采用 RK3568 平台，4GB RAM、32GB eMMC、Android 11，扩展 Wi-Fi、Bluetooth、4G、USB、I2S 和 UART。该主板运行语音应用、蓝牙播放、联网配置和远程控制界面。底层控制板采用 STM32F103C8T6 或 GD32F103CBT6，负责 PIR、按键、电量检测、继电器输出、灯带 PWM 和气泵控制。
功放根据扬声器规格选择 2x15W、2x30W 或单声道低频增强版本，供电 12V/24V。灯带使用 12V WS2811 或普通恒压 LED，若需要复杂动画由 STM32 输出控制；简单氛围灯由 MOS 管 PWM 控制。电池采用 3S 锂电池包，带 BMS、充电管理和低电压断开；AC 供电版本使用 12V/5A 或 24V/3A 适配器，主板 5V 由降压模块提供。
| 模块 | 选型 | 工程要点 |
|---|---|---|
| Android 主板 | RK3568，Android 11 | 语音、蓝牙、联网、多媒体播放 |
| 控制板 | STM32F103/GD32F103 | 继电器、灯光、传感器、电量 |
| 麦克风 | 2-4 阵列麦 | 远场拾音、降噪、回声消除 |
| 功放 | 12V/24V D类功放 | 散热、失真、声腔匹配 |
| 感应 | PIR 或 60GHz 毫米波 | 入场触发和无人节能 |
| 电源 | 12V 锂电 + BMS | 充放电、保护、续航估算 |
7. 软件与通信协议
Android 应用分为设备启动、语音唤醒、蓝牙播放、人体感应播放、远程命令和本地维护六个模块。语音服务调用第三方语音 API 或本地离线命令词，唤醒词、音量、提示音和灯效绑定到配置文件。远程控制通过 MQTT/HTTPS 下发继电器、灯光和播放命令。
stateDiagram-v2 [*] --> Boot Boot --> NetworkReady NetworkReady --> Standby Standby --> WakeListen: wake_word Standby --> PresencePlay: person_detected WakeListen --> DialogPlay: api_response DialogPlay --> Standby PresencePlay --> Standby Standby --> RemoteControl: cloud_command RemoteControl --> Standby Standby --> LowPower: battery_low
Android 与 STM32 之间使用 UART 115200,8N1。命令包括读取电池、设置继电器、设置灯光、读取人体感应、控制气泵、查询故障。示例帧 AA 55 01 10 00 03 02 01 FF CRC 表示设置 2 号继电器打开，保持时间由后续配置决定。STM32 返回继电器状态、电池电压、充电状态、传感器位图和故障码。
8. 测试与验收
| 验收项 | 测试方法 | 通过标准 |
|---|---|---|
| 语音唤醒 | 安静/噪声环境多距离测试 | 唤醒稳定，误唤醒受控 |
| 人体感应 | 不同角度和距离触发 | 检测范围与场景一致 |
| 蓝牙播放 | 多手机连接、断连、重连 | 播放无明显卡顿 |
| 继电器控制 | 5 路远程/本地控制 | 状态反馈与实际一致 |
| 电池 | 充电、放电、低电保护 | 不过放，电量显示可用 |
| 稳定性 | 48 小时循环运行 | 无应用崩溃和不可恢复故障 |
9. 周期、人员与产品化方向
| 阶段 | 周期 | 具体工作 |
|---|---|---|
| POC | 2周 | 声腔样件、主板语音、功放、PIR、继电器验证 |
| EVT | 4周 | 气模结构、骨架、控制板、Android 应用、灯光联调 |
| DVT | 3-4周 | 48小时老化、防水孔位、声学调参、电池安全 |
| PVT | 2周 | 装配SOP、维修口、包装运输、现场部署说明 |
人员配置为结构工程师 1 人、硬件工程师 1 人、嵌入式工程师 1 人、Android 工程师 1 人、声学/测试工程师 0.5-1 人、项目经理 1 人。风险集中在软体结构变形影响声学、户外水汽进入电子仓、语音误唤醒和电池固定。后续产品化方向包括模块化气模外壳、可替换电子仓、离线语音命令、远程内容管理、设备群组控制和现场维护日志。
近期评论