王春彧 周燕珉
清華大學(xué)建筑學(xué)院
養(yǎng)老設(shè)施的智能化系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制等技術(shù),由硬件與軟件匯集構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)信息管理、安全防范、環(huán)境控制、照料護(hù)理、健康娛樂(lè)等服務(wù)的電子系統(tǒng)。近年來(lái),智能化系統(tǒng)在養(yǎng)老設(shè)施中的應(yīng)用逐漸受到重視,有關(guān)部門(mén)也針對(duì)其出臺(tái)了一些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),例如《老年人照料設(shè)施建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ 450-2018)中就明確要求養(yǎng)老設(shè)施配置較為完善的智能化系統(tǒng)。
然而,目前國(guó)內(nèi)養(yǎng)老設(shè)施的智能化設(shè)計(jì)與應(yīng)用還不夠成熟,思路上也存在一些問(wèn)題。雖然定位手環(huán)、離床感應(yīng)等智能化設(shè)備已經(jīng)被廣泛使用,但目前這類(lèi)設(shè)備多數(shù)是“單品智能”,系統(tǒng)性和聯(lián)動(dòng)能力不足。一些智能化系統(tǒng)和設(shè)備未考慮老年人的特點(diǎn)與需求,出現(xiàn)一些不適老的問(wèn)題。同時(shí),建筑空間設(shè)計(jì)常常與飛速迭代的智能化技術(shù)相脫節(jié),需要相互協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)。
1 養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)的發(fā)展的三個(gè)階段
2 智能化系統(tǒng)在設(shè)施中的空間分布示例
從智能建筑技術(shù)的層面來(lái)看,養(yǎng)老設(shè)施的智能化系統(tǒng)與智能家居系統(tǒng)所使用的技術(shù)高度重合。參考智能家居系統(tǒng)近年來(lái)的發(fā)展歷程,可以將養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)的發(fā)展與迭代歸納為三個(gè)階段(圖1)。
(1)第一代:中央控制
早期的養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)主要為手動(dòng)控制、人工決策,具有明顯的中央控制特征。最常見(jiàn)的應(yīng)用是智能呼叫系統(tǒng),利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等較為基礎(chǔ)的智能建筑技術(shù),將信息管理中心與各個(gè)空間的固定式呼叫器連接起來(lái),形成中央控制與分布式設(shè)備之間樹(shù)狀連接的拓?fù)潢P(guān)系。這一代系統(tǒng)尚不具備太高的自動(dòng)化程度,可以認(rèn)為是一種“半智能”系統(tǒng)。
(2)第二代:分布式感應(yīng)
隨著各類(lèi)傳感器的廣泛應(yīng)用,第二代養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)以分布式感應(yīng)為主要特征。在養(yǎng)老設(shè)施中的應(yīng)用除了智能建筑中常見(jiàn)的煙霧感應(yīng)器、人體紅外感應(yīng)器、溫濕度感應(yīng)器等,還有一些能夠輔助照料的感應(yīng)器。例如,壓力感應(yīng)裝置安裝于地毯下,通過(guò)感受壓力信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出,可以監(jiān)測(cè)老人是否離床。這一代系統(tǒng)具備了一定的自動(dòng)化特點(diǎn),但是仍然停留在各個(gè)設(shè)備的“單品智能”層次。
(3)第三代:萬(wàn)物互聯(lián)
第三代養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)利用了當(dāng)今最為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了更高程度的自動(dòng)化。例如,通過(guò)云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù),可以采集入住老人和設(shè)施的各項(xiàng)數(shù)據(jù),結(jié)合大數(shù)據(jù)進(jìn)行云端分析、判斷,在安全保障和照料中給出更準(zhǔn)確的指令;通過(guò)人工智能技術(shù),記錄入住老人的生活習(xí)慣并進(jìn)行自學(xué)習(xí),可以在老人發(fā)生危險(xiǎn)行為之前給出預(yù)判,為護(hù)理員提供輔助。在萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代,設(shè)施內(nèi)分布的各種傳感器等重點(diǎn)的設(shè)備能夠彼此互聯(lián)互通,綜合判斷設(shè)施與老人的狀態(tài),實(shí)現(xiàn)云端聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)化智能。
從第一代到第三代,可以發(fā)現(xiàn)養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)的智能化程度、自動(dòng)化程度逐漸提升,控制方式逐漸去人工化。隨著5G時(shí)代的到來(lái),云端聯(lián)動(dòng)、系統(tǒng)自學(xué)習(xí)的全自動(dòng)養(yǎng)老智能化系統(tǒng)將成為未來(lái)的發(fā)展方向。
大多數(shù)類(lèi)型的建筑中,智能化系統(tǒng)在空間上的分布主要分為兩個(gè)層級(jí)——中控室和分散的終端。不同的是,養(yǎng)老設(shè)施由于具備組團(tuán)化護(hù)理的特點(diǎn),設(shè)施中的智能化系統(tǒng)控制通常需要增加對(duì)于各組團(tuán)控制的考慮,因此可以分為以下三個(gè)層級(jí)(圖2)。
(1)中央控制室:簡(jiǎn)稱中控室,通常設(shè)置獨(dú)立房間,用于集中安放智能化設(shè)備終端,并對(duì)設(shè)施內(nèi)的智能系統(tǒng)進(jìn)行總體控制。中控室的位置應(yīng)能便捷地通往設(shè)施內(nèi)的各個(gè)空間,以保證設(shè)施中某個(gè)空間出現(xiàn)緊急情況時(shí),中控室的員工能快速、暢通地到達(dá)現(xiàn)場(chǎng),第一時(shí)間給予幫助和救援。
(2)分控臺(tái):通常分散設(shè)置于各組團(tuán)/樓層公共空間的護(hù)理站,用于對(duì)各個(gè)空間內(nèi)智能化終端如空調(diào)新風(fēng)設(shè)備、摔倒報(bào)警設(shè)備、尿濕監(jiān)控設(shè)備等進(jìn)行直接控制。分控臺(tái)的設(shè)置加強(qiáng)了區(qū)域環(huán)境的可控性和老人需求響應(yīng)的及時(shí)性。分控臺(tái)的設(shè)備應(yīng)注意與隨身設(shè)備相結(jié)合,避免護(hù)理員被局限在分控臺(tái)區(qū)域內(nèi)。
(3)智能化終端:通常分散設(shè)置于各個(gè)空間,如公共空間、管理辦公房間、居室內(nèi)部,是實(shí)現(xiàn)各類(lèi)功能的直接載體??臻g設(shè)計(jì)中應(yīng)注意,隨著攜帶式設(shè)備和交互式設(shè)備的廣泛應(yīng)用,很多功能將不僅局限于固定的某個(gè)空間內(nèi)使用,應(yīng)預(yù)留靈活多變的可能性。
在老年人相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)中,通常會(huì)考慮空間環(huán)境設(shè)計(jì)是否“適老”的問(wèn)題。例如,在社區(qū)室外環(huán)境設(shè)計(jì)中,地面出現(xiàn)高差、照明存在眩光等問(wèn)題是“不適老”的。在智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中,也廣泛地存在一些“不適老”的問(wèn)題,大致可以概括為以下幾個(gè)方面:
3 國(guó)內(nèi)某旅居養(yǎng)老設(shè)施的智能坐便器
4 需要手機(jī)操控的智能自動(dòng)窗簾
5 荷蘭霍夫范納索認(rèn)知癥老人照護(hù)中心的空間層級(jí)劃分
6 運(yùn)用智能化設(shè)備監(jiān)測(cè)老人的活動(dòng)方位
調(diào)研中發(fā)現(xiàn),有些養(yǎng)老設(shè)施的智能化設(shè)計(jì)對(duì)老人理解不到位,單純地“照搬”一些適合年輕人的普通的智能化設(shè)備。然而老人有自己的認(rèn)知局限和生活習(xí)慣,強(qiáng)加過(guò)高學(xué)習(xí)成本的、新的交互智能設(shè)備可能會(huì)適得其反。
例如,國(guó)內(nèi)某旅居養(yǎng)老設(shè)施在老人居室里安裝了智能坐便器,這個(gè)出發(fā)點(diǎn)非常好。但是,這種智能坐便器采用了感應(yīng)式?jīng)_水的形式,其沖水開(kāi)關(guān)設(shè)置于側(cè)邊靠近地面處,使得老人很難找到。此外,感應(yīng)開(kāi)關(guān)位于洗手池一側(cè),老人洗手的時(shí)候容易誤觸。這一過(guò)度智能的設(shè)計(jì)不僅容易浪費(fèi)水資源,意外的沖水聲音也容易對(duì)老人產(chǎn)生驚嚇(圖3)。
還有一些智能化系統(tǒng)與設(shè)備并未從老年人的實(shí)際需求出發(fā),把好的技術(shù)“拿來(lái)主義”地用在了錯(cuò)誤的方向。例如,一些養(yǎng)老設(shè)施使用了能夠定時(shí)自動(dòng)開(kāi)閉的智能窗簾,雖然技術(shù)較為先進(jìn),但操作復(fù)雜,還可能需要使用手機(jī),老人會(huì)覺(jué)得不如直接手動(dòng)拉窗簾更方便(圖4)。這種未考慮老人需求、展示性大于實(shí)用性的智能化設(shè)計(jì),在實(shí)際使用中利用率較低。
老年人的視力、判斷能力、反應(yīng)能力衰退,常見(jiàn)的一些集成度高、功能復(fù)雜的智能化設(shè)備容易為老人帶來(lái)較高的使用門(mén)檻。例如,有的養(yǎng)老設(shè)施采用集成式開(kāi)關(guān)面板,操作選項(xiàng)過(guò)多,文字過(guò)小,老人在使用時(shí)很難辨別不同開(kāi)關(guān)。同時(shí),這類(lèi)多功能開(kāi)關(guān)的按鈕比較密集,老人的手指稍微一抖就會(huì)按錯(cuò),也會(huì)帶來(lái)很多不便。較高集成度的設(shè)計(jì)看似多功能、可以一站式操作,實(shí)際卻不易用、不適老,讓智能化設(shè)備變成了“對(duì)智力的考驗(yàn)”。
有些智能化設(shè)備雖然主要使用對(duì)象是護(hù)理員,但缺乏考慮老年人的感受,忽略了一切養(yǎng)老智能化設(shè)計(jì)都是以老年人為本位進(jìn)行設(shè)計(jì)的原則。例如,有的監(jiān)控設(shè)備常常不注意保護(hù)老人的隱私,信息屏幕安裝位置不當(dāng),將老人的身份信息、健康狀況、監(jiān)控畫(huà)面等對(duì)外展示;再如,將用于離床監(jiān)控的智能化信息屏幕安裝在門(mén)廳處,雖然方便護(hù)理員經(jīng)過(guò)時(shí)對(duì)老人狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視,但也直接將老人的隱私暴露給了外來(lái)人員。
面對(duì)上述問(wèn)題,在養(yǎng)老設(shè)施的智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,應(yīng)從設(shè)施中的三大主要人群——管理者、護(hù)理員和老年人的使用需求出發(fā),實(shí)現(xiàn)管理安全、生活照料、健康娛樂(lè)的系統(tǒng)性智能化。對(duì)于管理者、護(hù)理員來(lái)說(shuō),使用能夠提升管理效率、降低護(hù)理員工作壓力的智能化系統(tǒng),其根本目標(biāo)也依然是更好地服務(wù)老年人、提升老年人的生活質(zhì)量。對(duì)于老年人來(lái)說(shuō),智能化設(shè)備可以輔助康復(fù)運(yùn)動(dòng)、豐富精神世界。
下面,我們列舉養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)的四個(gè)設(shè)計(jì)方向,并探討相應(yīng)的建筑空間設(shè)計(jì)要求。
為了避免老人出門(mén)走失,國(guó)內(nèi)很多認(rèn)知癥老人的照料設(shè)施常?!耙坏肚小钡貙⒗先岁P(guān)在設(shè)施內(nèi),這種管理模式非常不利于認(rèn)知癥老人的心理健康。若利用智能定位系統(tǒng),結(jié)合對(duì)認(rèn)知癥老人個(gè)體狀態(tài)的分析,可以較好地解決這一問(wèn)題。
例如,荷蘭霍夫范納索認(rèn)知癥老人照護(hù)中心(Hof van Nassau)通過(guò)智能定位系統(tǒng),有效地滿足了老人自由活動(dòng)的需求。這個(gè)設(shè)施在設(shè)計(jì)時(shí)將養(yǎng)老設(shè)施空間劃分成4個(gè)層級(jí),不同層級(jí)的空間對(duì)應(yīng)著不同的自由度。根據(jù)老人的身體情況和病情輕重程度,界定適合他們的活動(dòng)范圍(圖5)。
這一系統(tǒng)建立了虛擬邊界來(lái)限制老人的活動(dòng),因此無(wú)需嚴(yán)密的圍墻、柵欄等物理邊界就能有效防范風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)施內(nèi)(1~3層級(jí)),通過(guò)智能手環(huán)、WIFI和ICT技術(shù)實(shí)現(xiàn)門(mén)禁控制和實(shí)時(shí)定位;在設(shè)施外(4層級(jí)),運(yùn)用GPS系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位;存在風(fēng)險(xiǎn)時(shí),會(huì)以手機(jī)短信的形式將老人信息告知周邊居民,請(qǐng)求協(xié)助(圖6)。
實(shí)際上,此類(lèi)技術(shù)在兒童看護(hù)等其他領(lǐng)域的應(yīng)用早已非常成熟,如果巧妙地將其運(yùn)用在老人尤其是失智老人身上,就可以將老人從設(shè)施的封閉管理中解放出來(lái)。用“虛擬封閉”替代“物理封閉”的方法,也讓規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)擁有更多的自由度和靈活性。
7 智能生活照料系統(tǒng)工作架構(gòu)示意圖
8 傳統(tǒng)護(hù)理模式與智能化系統(tǒng)對(duì)突發(fā)危險(xiǎn)響應(yīng)時(shí)間的對(duì)比
9 荷蘭貝亨奧普佐姆老年康復(fù)護(hù)理中心標(biāo)準(zhǔn)層平面圖
10 荷蘭貝亨奧普佐姆老年康復(fù)護(hù)理中心康復(fù)花園平面圖
11 體感康復(fù)游戲“螞蟻過(guò)橋”
12 日本某養(yǎng)老設(shè)施中的老人與機(jī)器人“交談”
在養(yǎng)老設(shè)施中,護(hù)理員往往面臨著極大的工作壓力。智能生活照料系統(tǒng)通過(guò)收集老人的活動(dòng)和健康信息,比如睡眠體征監(jiān)測(cè)、人員活動(dòng)感知監(jiān)測(cè)等,可以有效地輔助護(hù)理員掌握老人的實(shí)時(shí)狀態(tài),大大減輕護(hù)理員的工作壓力,同時(shí)避免老人突發(fā)危險(xiǎn)時(shí)無(wú)法得到及時(shí)救助(圖7)。例如,圖8所示的時(shí)間軸描述了某位入住老人起夜時(shí)突然摔倒的危險(xiǎn)事件。在傳統(tǒng)的護(hù)理模式下,護(hù)理員每隔一段時(shí)間才查一次房,老人一旦發(fā)生危險(xiǎn),難免發(fā)生護(hù)理員發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、錯(cuò)過(guò)最佳救護(hù)時(shí)機(jī)的情況。相比之下,如果采用智能化生活照料系統(tǒng),傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)控老人的狀態(tài),在危險(xiǎn)事件發(fā)生的時(shí)候,第一時(shí)間向護(hù)理員終端發(fā)出報(bào)警。護(hù)理員收到報(bào)警之后可以立刻趕來(lái),顯著地提高了危險(xiǎn)事件的響應(yīng)速度。此外,通過(guò)系統(tǒng)還可以提前分析老人的危險(xiǎn)動(dòng)作,發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)事件的前兆,比如老人夜間離床時(shí),護(hù)理員可收到預(yù)警、提高警惕。
建筑設(shè)計(jì)中,需要注意智能照料系統(tǒng)的傳感器設(shè)備對(duì)空間的要求。一方面,應(yīng)考慮傳感器的感應(yīng)范圍,避免感應(yīng)范圍過(guò)大錯(cuò)誤觸發(fā)報(bào)警、感應(yīng)范圍過(guò)小漏掉危險(xiǎn)事件。另一方面,應(yīng)避免建筑結(jié)構(gòu)和其他設(shè)備對(duì)傳感器的干擾,比如紅外線傳感器極容易受到較大的金屬物品、合金天線等干擾,影響傳輸距離??傊?,在建筑結(jié)構(gòu)和室內(nèi)電氣設(shè)計(jì)中,應(yīng)合理選擇傳感器的位置,避免傳感器設(shè)備失效。
2020年“新冠”疫情期間我們了解到,出于防疫的要求,許多養(yǎng)老設(shè)施的入住老人都無(wú)法自由地到戶外運(yùn)動(dòng)。智能康復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)利用精心編寫(xiě)的訓(xùn)練程序引導(dǎo)老人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練,使老人在室內(nèi)鍛煉成為可能。例如,荷蘭貝亨奧普佐姆老年康復(fù)護(hù)理中心(Centrum voor Geriatrische Revalidatie Zorg)在設(shè)施中央設(shè)置了康復(fù)花園,通過(guò)矮墻和綠植圍合出老人們進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的空間,并設(shè)置了多種設(shè)備組成智能康復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),輔助老人在設(shè)施內(nèi)活動(dòng)(圖9,10)。
智能康復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)讓生活起居空間和康復(fù)運(yùn)動(dòng)空間能夠融為一體,實(shí)現(xiàn)了同一空間的多功能復(fù)合,是智能化對(duì)建筑空間的一種創(chuàng)新。在今后的設(shè)計(jì)中,應(yīng)積極注重公共活動(dòng)空間的復(fù)合性與可變性,比如公共起居室電視前的沙發(fā)應(yīng)當(dāng)方便移動(dòng),當(dāng)老人需要跟著智能游戲設(shè)備運(yùn)動(dòng)時(shí),能有足夠的活動(dòng)空間;將同一塊電視屏幕分時(shí)利用,既可用于觀看節(jié)目,又可作為健身體感游戲的顯示器(圖11)。
養(yǎng)老設(shè)施中,護(hù)理員由于照料工作已經(jīng)非常辛苦,難免無(wú)暇顧及對(duì)老人情感和精神層面上的關(guān)注,導(dǎo)致老人在設(shè)施中常常有一種孤獨(dú)感,這也成為了許多老人不愿意入住養(yǎng)老設(shè)施的原因之一。隨著人工智能技術(shù)的日趨成熟,一些智能機(jī)器人可以對(duì)老年人的指令給出較為深入的理解,并做出富有交互性的反饋,實(shí)現(xiàn)與老人交談(圖12)、陪伴老人生活、輔助護(hù)理、遠(yuǎn)程溝通等多重功能,有效地減輕了老人的孤獨(dú)感,甚至可以鍛煉老人的思維,幫助預(yù)防和治療記憶衰退。智能化設(shè)備豐富了老年人的內(nèi)心世界,提升了老人的生活品質(zhì)。
這類(lèi)交互性?shī)蕵?lè)設(shè)備是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)予以考慮。除了注重老年人的無(wú)障礙設(shè)計(jì),也要注重智能機(jī)器人這類(lèi)能夠自動(dòng)行進(jìn)的設(shè)備的“無(wú)障礙”設(shè)計(jì),避免出入設(shè)備間的路徑上出現(xiàn)高差,并留出設(shè)備通行和操作的空間,保證設(shè)備到老人居室和公共活動(dòng)空間的可達(dá)性。此外,應(yīng)為這些設(shè)備預(yù)留插座點(diǎn)位,保證用電需求。
從運(yùn)營(yíng)服務(wù)上,養(yǎng)老設(shè)施的智能化系統(tǒng)可以有效提升護(hù)理質(zhì)量,減輕管理人員和護(hù)理人員的工作負(fù)擔(dān);從老人的生活品質(zhì)上,智能化系統(tǒng)可以輔助老人活動(dòng)、豐富老人的內(nèi)心世界,是未來(lái)的發(fā)展方向。
在今后的養(yǎng)老設(shè)施設(shè)計(jì)中,針對(duì)智能化趨勢(shì),應(yīng)從老人的需求出發(fā),創(chuàng)造空間的可變性與復(fù)合性,同時(shí)注重針對(duì)智能化設(shè)備的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì),讓智能化系統(tǒng)真正地服務(wù)于老年人的生活。
圖片來(lái)源
圖1~3,7,8 為作者自繪或自攝;圖4,5,9~12 由周燕珉工作室提供;圖6 由TanteLouis 提供。