基于情境感知服務(wù)的老年住宅動(dòng)態(tài)照明設(shè)計(jì)研究

張銀穎，郭會(huì)娟，耿文浩

(1.安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院；2.安徽工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

隨著傳統(tǒng)養(yǎng)老模式的終結(jié)與人口老齡化進(jìn)程的加快，老年問題逐漸引起廣泛關(guān)注[1]，通過改善養(yǎng)老基礎(chǔ)設(shè)施提高老年人日常生活質(zhì)量，已成為尊老、愛老、養(yǎng)老的基本形式。照明環(huán)境不僅是舒適的老年住宅的基本保障，同時(shí)也是影響與調(diào)節(jié)老年人情緒的重要媒介。然而，實(shí)際照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)往往忽視了老年人這一群體的特殊性，導(dǎo)致老年住宅照明體驗(yàn)感與老年人用戶的需求有較大的差距。

當(dāng)前，我國老年住宅普遍以常規(guī)照明系統(tǒng)為主，該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是功能穩(wěn)定、操作簡單，缺點(diǎn)是只提供基礎(chǔ)的靜態(tài)照明功能，且對(duì)使用者個(gè)人有一定的行為能力要求。對(duì)于生理能力存在不同程度退化與障礙的老年群體而言，使用這樣的照明系統(tǒng)存在著各種不便，因而設(shè)計(jì)適用于老人住宅的智能照明控制系統(tǒng)具有很高的社會(huì)價(jià)值。目前，主流的智能照明控制系統(tǒng)主要應(yīng)用在城市景觀和路燈、辦公樓宇和一體化的LED智能燈具等方面[2]，鮮有應(yīng)用在老年住宅之中的。

情境感知服務(wù)是可以對(duì)情境信息作出響應(yīng)并適應(yīng)其動(dòng)態(tài)變化的系統(tǒng)或應(yīng)用服務(wù)[3]，將其應(yīng)用于智能照明控制系統(tǒng)中，能通過多種傳感器(光敏、音頻紅外、聲波)獲得關(guān)于感知對(duì)象所處環(huán)境的相關(guān)信息[4]，從而進(jìn)一步了解感知對(duì)象的行為動(dòng)機(jī)等，進(jìn)行控制系統(tǒng)內(nèi)燈具的開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)等功能。已有相關(guān)學(xué)者根據(jù)情境感知服務(wù)的觸發(fā)式調(diào)用特征，提出了一種基于事件的情境感知框架[5]。

基于情境感知服務(wù)的老年住宅智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是通過感知老年群體的個(gè)性特征，提供對(duì)應(yīng)的人性化動(dòng)態(tài)照明體驗(yàn)，使老年住宅的智能照明系統(tǒng)更具人性化。

一、老年群體特征與住宅動(dòng)態(tài)照明

(一)視覺特征與照明參數(shù)的動(dòng)態(tài)性

隨著年齡的增長，老年人除了肢體機(jī)能下降明顯外，感知機(jī)能中視力的變化也是一個(gè)比較突出的現(xiàn)象，這主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是視力衰退明顯，尤其是在步入老年之后，人眼的晶狀體功能逐漸衰退，視網(wǎng)膜細(xì)胞日益減少，導(dǎo)致視力不斷減弱。二是視覺適應(yīng)時(shí)間逐漸變長，與中青年群體不同的是，所處環(huán)境光線較暗時(shí),老年人的視力下降更加明顯,一旦進(jìn)入明亮區(qū)域后，短時(shí)間內(nèi)將很難清晰地識(shí)別到周圍的事物。無論是從明亮處移動(dòng)到黑暗處還是與其相反的情況，老年人都需要花費(fèi)更多的時(shí)間去適應(yīng)光線情況的變化[6]。此外，臨床資料顯示，1 768例80歲以上老人均患有老年性白內(nèi)障，同時(shí)患有老年性黃斑變形患者占36.71%，原發(fā)性青光眼患者占3.59%，此外還有患其他眼疾者[7]。

由于老年人視力功能下降或存在障礙，一般而言，活動(dòng)所需照度比年輕人要高2～3倍，才能保證其安全，因此需要更高照度的燈具，同時(shí)也要注意燈具照度之間的切換過渡問題。例如，玄關(guān)照度的設(shè)計(jì)就不宜過亮，尤其是夜晚回家打開玄關(guān)燈開關(guān)的一瞬間，過高的照度會(huì)對(duì)老年人視覺造成很大的刺激，還易產(chǎn)生眩光現(xiàn)象。若玄關(guān)燈具照度由低到高自動(dòng)緩慢調(diào)節(jié)，老年人則有充足的時(shí)間去適應(yīng)光線的改變。

(二)行為特征與照明控制的動(dòng)態(tài)性

進(jìn)入老年階段后，人的肌肉開始萎縮，力量隨之減弱，易出現(xiàn)行為顫抖、遲緩、吃力等現(xiàn)象。開關(guān)燈這些簡單的動(dòng)作，對(duì)于老人來說就成為了一種負(fù)擔(dān)。傳統(tǒng)的手動(dòng)控制照明方式需要老年人達(dá)到指定位置，觸動(dòng)開關(guān)或調(diào)解按鈕來控制燈具的開關(guān)與亮度調(diào)節(jié)。這種設(shè)計(jì)很少考慮老人特殊使用情景和老人行為技能日漸下降的實(shí)際情況，在開關(guān)安裝高度、按鈕的大小以及黑暗狀態(tài)下的可視性等方面的不良設(shè)計(jì)將會(huì)導(dǎo)致開關(guān)難觸及、亮度難調(diào)節(jié)等不良體驗(yàn)。

相比手動(dòng)控制，遙控從很大程度上解決了老人開關(guān)燈過程中出現(xiàn)的問題。該控制方式是通過紅外線的發(fā)射與接收來實(shí)現(xiàn)燈光的開與關(guān)，如老人就寢時(shí)在臥室可以遠(yuǎn)程控制客廳里燈光的開關(guān)。雖然這一方式提供了一定的便利，但是又會(huì)引發(fā)老年人對(duì)遙控器的操控認(rèn)知問題。其他照明控制方式中有簡化控制的行為模式，如采用定時(shí)開關(guān)、自動(dòng)調(diào)節(jié)等方式來提高老年家居照明的人性化，但是這些方式所遵循的模式與設(shè)定的場景一成不變，所以在靈活性方面存在不足[8]。

(三)心理特征與照明環(huán)境的動(dòng)態(tài)性

由于生理變化導(dǎo)致對(duì)事物認(rèn)知負(fù)荷的增加和社會(huì)角色的轉(zhuǎn)變，老人的行為受到很大的限制，并對(duì)事物變得敏感，容易受不良情緒的影響。在步入老齡階段尤其是退休以后，老人在生活中的情緒一般很難保持平穩(wěn)，有時(shí)極端自大，有時(shí)偏向自卑，隨著這種消極心理長時(shí)間的積累，老人很容易萎靡不振、性格孤僻，成為脫離社會(huì)的群體。通過改變照明方式、光照度、光照均勻度以及色調(diào)制造出不同的光照環(huán)境，幫助老人情緒調(diào)節(jié)，并滿足其在不同情境下舒適度的特殊需求，這也是改善照明對(duì)老人非視覺生物效應(yīng)[9]的有效手段。特別是 LED 新型綠色光源的使用可有效彌補(bǔ)靜態(tài)照明的不足,便于結(jié)合實(shí)際情境創(chuàng)設(shè)個(gè)性化的照明環(huán)境以滿足老人特殊需求、促進(jìn)其身心健康發(fā)展[10]。

研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)照明可根據(jù)人們?cè)谀骋粫r(shí)段內(nèi)的生理節(jié)律和活動(dòng)特點(diǎn)來調(diào)控照明環(huán)境的照度或色溫，使之有利于促進(jìn)當(dāng)前活動(dòng)的高效完成，提高機(jī)體警覺性及主觀幸福感等。高照度照明環(huán)境(1 000 lx) 有利于減緩老年人的認(rèn)知功能衰減速度, 特別是對(duì)患有阿爾茨海默癥的老年人效果最為明顯[10]。

因此可通過動(dòng)態(tài)照明控制調(diào)節(jié)老年人的心理狀態(tài)，將室內(nèi)光的色溫、照度和色相控制在合理的范圍之內(nèi)，具體可參考圖1所示的Kruithf照度-色溫效應(yīng)圖。合理的照明動(dòng)態(tài)控制，能有效緩解老人孤獨(dú)、自卑等不良心理甚至是病癥。

圖1 Kruithf照度-色溫效應(yīng)圖

二、老年住宅動(dòng)態(tài)照明系統(tǒng)體驗(yàn)設(shè)計(jì)模型

(一)情境感知內(nèi)容

1.老年用戶生活場景

動(dòng)態(tài)照明從本質(zhì)上是用戶與智能照明系統(tǒng)之間的交互方式，老年住宅動(dòng)態(tài)照明就是將老年人日常生活場景的空間、環(huán)境等數(shù)據(jù)作為交互系統(tǒng)的輸入信息，通過情境感知技術(shù)提供動(dòng)態(tài)的照明服務(wù)，為老人的生活創(chuàng)造最佳照明環(huán)境。需要照明的老年用戶生活場景主要有：一是夜晚活動(dòng)照明，滿足老人基本的夜晚閱讀、休閑等活動(dòng)需求，特別是老人在夜間會(huì)起床如廁、喝水等起夜照明需求。二是熄燈，包括三種：一種是熄掉多余燈光，保留滿足活動(dòng)所需光源；一種是由于睡眠或者室內(nèi)不再需要照明而熄燈；還有一種是當(dāng)自然光線達(dá)到視覺所需照度時(shí)，不再需要室內(nèi)燈光亮度補(bǔ)償。三是日間補(bǔ)償性照明，自然光照明強(qiáng)度達(dá)不到老年人的實(shí)際需求時(shí)，由室內(nèi)燈光進(jìn)行輔助照明。四是氛圍照明，營造溫暖的環(huán)境氛圍，調(diào)節(jié)老人情緒心理。

基于照明對(duì)老人產(chǎn)生的非視覺生物效應(yīng)，情境感知內(nèi)容還需記錄老年用戶的作息時(shí)間，整合到用戶的日常生活場景數(shù)據(jù)包中，使動(dòng)態(tài)照明智能控制與老人的生物鐘更好吻合，進(jìn)而改善老人自然生理韻律。

2.自然環(huán)境變化

自然環(huán)境變化對(duì)老人生活活動(dòng)、心理情緒的影響很大。一是天氣氣候因素：季節(jié)更替、風(fēng)霜雨雪等，如陰雨天氣，環(huán)境昏暗，老人極易產(chǎn)生抑郁、孤獨(dú)的心理，對(duì)于體弱多病或身患舊疾的老人來說更容易產(chǎn)生感傷、失落的情緒。二是自然光因素，一天之中自然光變換多樣，照度-色溫效應(yīng)差異大。在不同的天氣，保持合適的光照條件，營造溫馨舒適的光照環(huán)境，對(duì)緩解老人心理壓力有十分重要的幫助[11]。

(二)動(dòng)態(tài)照明控制方式

通過情境感知技術(shù)，動(dòng)態(tài)照明系統(tǒng)整合老年人生活場景、環(huán)境條件、自身位置及其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，為老人提供快速、智能、主動(dòng)的最佳照明服務(wù)。例如當(dāng)住宅內(nèi)光線變暗時(shí),系統(tǒng)將這一數(shù)據(jù)信息與老人室內(nèi)位置和活動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)一起傳達(dá)給決策控制單元，從而自動(dòng)調(diào)整室內(nèi)整體照明、局部照明和氛圍照明。智能傳感是動(dòng)態(tài)照明控制的首要條件，如動(dòng)靜紅外跟蹤、光線傳感和遙控接收等，綜合應(yīng)用這些傳感設(shè)備，系統(tǒng)能夠快速、高效地識(shí)別老人生活場景的環(huán)境、位置、運(yùn)動(dòng)參數(shù)等，進(jìn)而將情境感知的生活場景與系統(tǒng)預(yù)設(shè)存儲(chǔ)場景進(jìn)行對(duì)比，通過事件參數(shù)觸發(fā)機(jī)制實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)照明控制。

另外，老人對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)照明方案的手動(dòng)調(diào)節(jié)，也應(yīng)當(dāng)作為情境感知內(nèi)容被實(shí)時(shí)記錄，手動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)將自動(dòng)修正系統(tǒng)事件的參數(shù)觸發(fā)機(jī)制。這有利于完善老年住宅動(dòng)態(tài)照明控制的用戶體驗(yàn)反饋。

(三)體驗(yàn)設(shè)計(jì)模型

綜上所述，可以構(gòu)建如圖2所示的老年住宅動(dòng)態(tài)照明體驗(yàn)設(shè)計(jì)模型。該模型表明，老年住宅動(dòng)態(tài)照明設(shè)計(jì)應(yīng)著重考慮以下三個(gè)方面原則：一是以用戶體驗(yàn)為中心。動(dòng)態(tài)照明服務(wù)既要滿足老年用戶的生理特征、行為特征和心理特征，還要匹配老年群體特定的生活場景，包括生活狀態(tài)、自然環(huán)境。這需要在老齡化、信息化社會(huì)轉(zhuǎn)型的大背景下系統(tǒng)研究老年群體的生活方式及其照明需求，更需要合理設(shè)計(jì)個(gè)性化、人性化的老年動(dòng)態(tài)照明服務(wù)接觸點(diǎn)。二是以技藝融合為手段。情境感知、智能控制作為信息時(shí)代的高科技產(chǎn)物，為我們?cè)O(shè)計(jì)改造老年住宅照明設(shè)施、生活環(huán)境提供了創(chuàng)意空間，同時(shí)也帶來了設(shè)計(jì)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的變革。只有注入設(shè)計(jì)藝術(shù)情感、人文體驗(yàn)關(guān)懷，才能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)照明在科技與藝術(shù)上的完美融合。三是以精致服務(wù)為目標(biāo)。老年住宅動(dòng)態(tài)照明作為專業(yè)化服務(wù)系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)核心是使用先進(jìn)信息化技術(shù)，通過精致的體驗(yàn)服務(wù)設(shè)計(jì)，滿足老年用戶的生活需求、生理需求和心理需求，“精致”既體現(xiàn)在情境感知數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和智能控制的精準(zhǔn)度上，更體現(xiàn)在動(dòng)態(tài)照明服務(wù)的主動(dòng)性和無微不至的關(guān)懷上，包括照度的調(diào)節(jié)、色溫色相的控制、防眩光的設(shè)置等。它考慮到老人的視覺衰退和脆弱的心理,是情感化體驗(yàn)設(shè)計(jì)。

三、結(jié)語

我國人口已進(jìn)入老齡化階段，改善高齡老人、空巢老人的生活環(huán)境，提升他們的生活質(zhì)量尤為重要和迫切。本文引入情境感知服務(wù)理論，探討了老年住宅動(dòng)態(tài)照明設(shè)計(jì)的必要性和可行性，并從技藝融合的設(shè)計(jì)學(xué)視角，構(gòu)建了老年住宅動(dòng)態(tài)照明體驗(yàn)設(shè)計(jì)模型，為未來老年住宅智能照明設(shè)計(jì)提供了新思路。

圖2 老年住宅動(dòng)態(tài)照明體驗(yàn)設(shè)計(jì)模型