基于情境感知服务的老年住宅动态照明设计研究

张银颖，郭会娟，耿文浩

(1.安徽工业大学工商学院；2.安徽工业大学 艺术与设计学院，安徽 马鞍山 243002)

随着传统养老模式的终结与人口老龄化进程的加快，老年问题逐渐引起广泛关注[1]，通过改善养老基础设施提高老年人日常生活质量，已成为尊老、爱老、养老的基本形式。照明环境不仅是舒适的老年住宅的基本保障，同时也是影响与调节老年人情绪的重要媒介。然而，实际照明系统设计往往忽视了老年人这一群体的特殊性，导致老年住宅照明体验感与老年人用户的需求有较大的差距。

当前，我国老年住宅普遍以常规照明系统为主，该系统的优点是功能稳定、操作简单，缺点是只提供基础的静态照明功能，且对使用者个人有一定的行为能力要求。对于生理能力存在不同程度退化与障碍的老年群体而言，使用这样的照明系统存在着各种不便，因而设计适用于老人住宅的智能照明控制系统具有很高的社会价值。目前，主流的智能照明控制系统主要应用在城市景观和路灯、办公楼宇和一体化的LED智能灯具等方面[2]，鲜有应用在老年住宅之中的。

情境感知服务是可以对情境信息作出响应并适应其动态变化的系统或应用服务[3]，将其应用于智能照明控制系统中，能通过多种传感器(光敏、音频红外、声波)获得关于感知对象所处环境的相关信息[4]，从而进一步了解感知对象的行为动机等，进行控制系统内灯具的开关和亮度调节等功能。已有相关学者根据情境感知服务的触发式调用特征，提出了一种基于事件的情境感知框架[5]。

基于情境感知服务的老年住宅智能控制系统设计，是通过感知老年群体的个性特征，提供对应的人性化动态照明体验，使老年住宅的智能照明系统更具人性化。

一、老年群体特征与住宅动态照明

(一)视觉特征与照明参数的动态性

随着年龄的增长，老年人除了肢体机能下降明显外，感知机能中视力的变化也是一个比较突出的现象，这主要表现在以下两个方面：一是视力衰退明显，尤其是在步入老年之后，人眼的晶状体功能逐渐衰退，视网膜细胞日益减少，导致视力不断减弱。二是视觉适应时间逐渐变长，与中青年群体不同的是，所处环境光线较暗时,老年人的视力下降更加明显,一旦进入明亮区域后，短时间内将很难清晰地识别到周围的事物。无论是从明亮处移动到黑暗处还是与其相反的情况，老年人都需要花费更多的时间去适应光线情况的变化[6]。此外，临床资料显示，1 768例80岁以上老人均患有老年性白内障，同时患有老年性黄斑变形患者占36.71%，原发性青光眼患者占3.59%，此外还有患其他眼疾者[7]。

由于老年人视力功能下降或存在障碍，一般而言，活动所需照度比年轻人要高2～3倍，才能保证其安全，因此需要更高照度的灯具，同时也要注意灯具照度之间的切换过渡问题。例如，玄关照度的设计就不宜过亮，尤其是夜晚回家打开玄关灯开关的一瞬间，过高的照度会对老年人视觉造成很大的刺激，还易产生眩光现象。若玄关灯具照度由低到高自动缓慢调节，老年人则有充足的时间去适应光线的改变。

(二)行为特征与照明控制的动态性

进入老年阶段后，人的肌肉开始萎缩，力量随之减弱，易出现行为颤抖、迟缓、吃力等现象。开关灯这些简单的动作，对于老人来说就成为了一种负担。传统的手动控制照明方式需要老年人达到指定位置，触动开关或调解按钮来控制灯具的开关与亮度调节。这种设计很少考虑老人特殊使用情景和老人行为技能日渐下降的实际情况，在开关安装高度、按钮的大小以及黑暗状态下的可视性等方面的不良设计将会导致开关难触及、亮度难调节等不良体验。

相比手动控制，遥控从很大程度上解决了老人开关灯过程中出现的问题。该控制方式是通过红外线的发射与接收来实现灯光的开与关，如老人就寝时在卧室可以远程控制客厅里灯光的开关。虽然这一方式提供了一定的便利，但是又会引发老年人对遥控器的操控认知问题。其他照明控制方式中有简化控制的行为模式，如采用定时开关、自动调节等方式来提高老年家居照明的人性化，但是这些方式所遵循的模式与设定的场景一成不变，所以在灵活性方面存在不足[8]。

(三)心理特征与照明环境的动态性

由于生理变化导致对事物认知负荷的增加和社会角色的转变，老人的行为受到很大的限制，并对事物变得敏感，容易受不良情绪的影响。在步入老龄阶段尤其是退休以后，老人在生活中的情绪一般很难保持平稳，有时极端自大，有时偏向自卑，随着这种消极心理长时间的积累，老人很容易萎靡不振、性格孤僻，成为脱离社会的群体。通过改变照明方式、光照度、光照均匀度以及色调制造出不同的光照环境，帮助老人情绪调节，并满足其在不同情境下舒适度的特殊需求，这也是改善照明对老人非视觉生物效应[9]的有效手段。特别是 LED 新型绿色光源的使用可有效弥补静态照明的不足,便于结合实际情境创设个性化的照明环境以满足老人特殊需求、促进其身心健康发展[10]。

研究发现动态照明可根据人们在某一时段内的生理节律和活动特点来调控照明环境的照度或色温，使之有利于促进当前活动的高效完成，提高机体警觉性及主观幸福感等。高照度照明环境(1 000 lx) 有利于减缓老年人的认知功能衰减速度, 特别是对患有阿尔茨海默症的老年人效果最为明显[10]。

因此可通过动态照明控制调节老年人的心理状态，将室内光的色温、照度和色相控制在合理的范围之内，具体可参考图1所示的Kruithf照度-色温效应图。合理的照明动态控制，能有效缓解老人孤独、自卑等不良心理甚至是病症。

图1 Kruithf照度-色温效应图

二、老年住宅动态照明系统体验设计模型

(一)情境感知内容

1.老年用户生活场景

动态照明从本质上是用户与智能照明系统之间的交互方式，老年住宅动态照明就是将老年人日常生活场景的空间、环境等数据作为交互系统的输入信息，通过情境感知技术提供动态的照明服务，为老人的生活创造最佳照明环境。需要照明的老年用户生活场景主要有：一是夜晚活动照明，满足老人基本的夜晚阅读、休闲等活动需求，特别是老人在夜间会起床如厕、喝水等起夜照明需求。二是熄灯，包括三种：一种是熄掉多余灯光，保留满足活动所需光源；一种是由于睡眠或者室内不再需要照明而熄灯；还有一种是当自然光线达到视觉所需照度时，不再需要室内灯光亮度补偿。三是日间补偿性照明，自然光照明强度达不到老年人的实际需求时，由室内灯光进行辅助照明。四是氛围照明，营造温暖的环境氛围，调节老人情绪心理。

基于照明对老人产生的非视觉生物效应，情境感知内容还需记录老年用户的作息时间，整合到用户的日常生活场景数据包中，使动态照明智能控制与老人的生物钟更好吻合，进而改善老人自然生理韵律。

2.自然环境变化

自然环境变化对老人生活活动、心理情绪的影响很大。一是天气气候因素：季节更替、风霜雨雪等，如阴雨天气，环境昏暗，老人极易产生抑郁、孤独的心理，对于体弱多病或身患旧疾的老人来说更容易产生感伤、失落的情绪。二是自然光因素，一天之中自然光变换多样，照度-色温效应差异大。在不同的天气，保持合适的光照条件，营造温馨舒适的光照环境，对缓解老人心理压力有十分重要的帮助[11]。

(二)动态照明控制方式

通过情境感知技术，动态照明系统整合老年人生活场景、环境条件、自身位置及其运动趋势，为老人提供快速、智能、主动的最佳照明服务。例如当住宅内光线变暗时,系统将这一数据信息与老人室内位置和活动状态数据一起传达给决策控制单元，从而自动调整室内整体照明、局部照明和氛围照明。智能传感是动态照明控制的首要条件，如动静红外跟踪、光线传感和遥控接收等，综合应用这些传感设备，系统能够快速、高效地识别老人生活场景的环境、位置、运动参数等，进而将情境感知的生活场景与系统预设存储场景进行对比，通过事件参数触发机制实现动态照明控制。

另外，老人对系统动态照明方案的手动调节，也应当作为情境感知内容被实时记录，手动调节参数将自动修正系统事件的参数触发机制。这有利于完善老年住宅动态照明控制的用户体验反馈。

(三)体验设计模型

综上所述，可以构建如图2所示的老年住宅动态照明体验设计模型。该模型表明，老年住宅动态照明设计应着重考虑以下三个方面原则：一是以用户体验为中心。动态照明服务既要满足老年用户的生理特征、行为特征和心理特征，还要匹配老年群体特定的生活场景，包括生活状态、自然环境。这需要在老龄化、信息化社会转型的大背景下系统研究老年群体的生活方式及其照明需求，更需要合理设计个性化、人性化的老年动态照明服务接触点。二是以技艺融合为手段。情境感知、智能控制作为信息时代的高科技产物，为我们设计改造老年住宅照明设施、生活环境提供了创意空间，同时也带来了设计方法和评价标准的变革。只有注入设计艺术情感、人文体验关怀，才能实现动态照明在科技与艺术上的完美融合。三是以精致服务为目标。老年住宅动态照明作为专业化服务系统，其设计核心是使用先进信息化技术，通过精致的体验服务设计，满足老年用户的生活需求、生理需求和心理需求，“精致”既体现在情境感知数据的准确性和智能控制的精准度上，更体现在动态照明服务的主动性和无微不至的关怀上，包括照度的调节、色温色相的控制、防眩光的设置等。它考虑到老人的视觉衰退和脆弱的心理,是情感化体验设计。

三、结语

我国人口已进入老龄化阶段，改善高龄老人、空巢老人的生活环境，提升他们的生活质量尤为重要和迫切。本文引入情境感知服务理论，探讨了老年住宅动态照明设计的必要性和可行性，并从技艺融合的设计学视角，构建了老年住宅动态照明体验设计模型，为未来老年住宅智能照明设计提供了新思路。

图2 老年住宅动态照明体验设计模型