养老设施智能化系统的现存问题与设计要点

王春彧 周燕珉

清华大学建筑学院

养老设施的智能化系统是利用计算机、通讯网络、自动控制等技术，由硬件与软件汇集构成，实现信息管理、安全防范、环境控制、照料护理、健康娱乐等服务的电子系统。近年来，智能化系统在养老设施中的应用逐渐受到重视，有关部门也针对其出台了一些规范标准，例如《老年人照料设施建筑设计标准》（JGJ 450-2018）中就明确要求养老设施配置较为完善的智能化系统。

然而，目前国内养老设施的智能化设计与应用还不够成熟，思路上也存在一些问题。虽然定位手环、离床感应等智能化设备已经被广泛使用，但目前这类设备多数是“单品智能”，系统性和联动能力不足。一些智能化系统和设备未考虑老年人的特点与需求，出现一些不适老的问题。同时，建筑空间设计常常与飞速迭代的智能化技术相脱节，需要相互协调的设计。

1 养老设施智能化系统的发展历程与空间分布

1.1 发展历程：三个阶段

1 养老设施智能化系统的发展的三个阶段

2 智能化系统在设施中的空间分布示例

从智能建筑技术的层面来看，养老设施的智能化系统与智能家居系统所使用的技术高度重合。参考智能家居系统近年来的发展历程，可以将养老设施智能化系统的发展与迭代归纳为三个阶段（图1）。

（1）第一代：中央控制

早期的养老设施智能化系统主要为手动控制、人工决策，具有明显的中央控制特征。最常见的应用是智能呼叫系统，利用综合布线技术、网络通信技术等较为基础的智能建筑技术，将信息管理中心与各个空间的固定式呼叫器连接起来，形成中央控制与分布式设备之间树状连接的拓扑关系。这一代系统尚不具备太高的自动化程度，可以认为是一种“半智能”系统。

（2）第二代：分布式感应

随着各类传感器的广泛应用，第二代养老设施智能化系统以分布式感应为主要特征。在养老设施中的应用除了智能建筑中常见的烟雾感应器、人体红外感应器、温湿度感应器等，还有一些能够辅助照料的感应器。例如，压力感应装置安装于地毯下，通过感受压力信号并将其转换成电信号输出，可以监测老人是否离床。这一代系统具备了一定的自动化特点，但是仍然停留在各个设备的“单品智能”层次。

（3）第三代：万物互联

第三代养老设施智能化系统利用了当今最为先进的网络技术，实现了更高程度的自动化。例如，通过云计算与大数据技术，可以采集入住老人和设施的各项数据，结合大数据进行云端分析、判断，在安全保障和照料中给出更准确的指令；通过人工智能技术，记录入住老人的生活习惯并进行自学习，可以在老人发生危险行为之前给出预判，为护理员提供辅助。在万物互联的时代，设施内分布的各种传感器等重点的设备能够彼此互联互通，综合判断设施与老人的状态，实现云端联动的系统化智能。

从第一代到第三代，可以发现养老设施智能化系统的智能化程度、自动化程度逐渐提升，控制方式逐渐去人工化。随着5G时代的到来，云端联动、系统自学习的全自动养老智能化系统将成为未来的发展方向。

1.2 空间分布：三个层级

大多数类型的建筑中，智能化系统在空间上的分布主要分为两个层级——中控室和分散的终端。不同的是，养老设施由于具备组团化护理的特点，设施中的智能化系统控制通常需要增加对于各组团控制的考虑，因此可以分为以下三个层级（图2）。

（1）中央控制室：简称中控室，通常设置独立房间，用于集中安放智能化设备终端，并对设施内的智能系统进行总体控制。中控室的位置应能便捷地通往设施内的各个空间，以保证设施中某个空间出现紧急情况时，中控室的员工能快速、畅通地到达现场，第一时间给予帮助和救援。

（2）分控台：通常分散设置于各组团/楼层公共空间的护理站，用于对各个空间内智能化终端如空调新风设备、摔倒报警设备、尿湿监控设备等进行直接控制。分控台的设置加强了区域环境的可控性和老人需求响应的及时性。分控台的设备应注意与随身设备相结合，避免护理员被局限在分控台区域内。

（3）智能化终端：通常分散设置于各个空间，如公共空间、管理办公房间、居室内部，是实现各类功能的直接载体。空间设计中应注意，随着携带式设备和交互式设备的广泛应用，很多功能将不仅局限于固定的某个空间内使用，应预留灵活多变的可能性。

2 养老设施智能化应用的现存问题

在老年人相关的建筑设计中，通常会考虑空间环境设计是否“适老”的问题。例如，在社区室外环境设计中，地面出现高差、照明存在眩光等问题是“不适老”的。在智能化系统的设计与应用中，也广泛地存在一些“不适老”的问题，大致可以概括为以下几个方面：

2.1 “拿来主义”问题

3 国内某旅居养老设施的智能坐便器

4 需要手机操控的智能自动窗帘

5 荷兰霍夫范纳索认知症老人照护中心的空间层级划分

6 运用智能化设备监测老人的活动方位

调研中发现，有些养老设施的智能化设计对老人理解不到位，单纯地“照搬”一些适合年轻人的普通的智能化设备。然而老人有自己的认知局限和生活习惯，强加过高学习成本的、新的交互智能设备可能会适得其反。

例如，国内某旅居养老设施在老人居室里安装了智能坐便器，这个出发点非常好。但是，这种智能坐便器采用了感应式冲水的形式，其冲水开关设置于侧边靠近地面处，使得老人很难找到。此外，感应开关位于洗手池一侧，老人洗手的时候容易误触。这一过度智能的设计不仅容易浪费水资源，意外的冲水声音也容易对老人产生惊吓（图3）。

还有一些智能化系统与设备并未从老年人的实际需求出发，把好的技术“拿来主义”地用在了错误的方向。例如，一些养老设施使用了能够定时自动开闭的智能窗帘，虽然技术较为先进，但操作复杂，还可能需要使用手机，老人会觉得不如直接手动拉窗帘更方便（图4）。这种未考虑老人需求、展示性大于实用性的智能化设计，在实际使用中利用率较低。

2.2 功能盲目“贪多贪全”

老年人的视力、判断能力、反应能力衰退，常见的一些集成度高、功能复杂的智能化设备容易为老人带来较高的使用门槛。例如，有的养老设施采用集成式开关面板，操作选项过多，文字过小，老人在使用时很难辨别不同开关。同时，这类多功能开关的按钮比较密集，老人的手指稍微一抖就会按错，也会带来很多不便。较高集成度的设计看似多功能、可以一站式操作，实际却不易用、不适老，让智能化设备变成了“对智力的考验”。

2.3 方便护理员使用，却脱离了“老年人本位”

有些智能化设备虽然主要使用对象是护理员，但缺乏考虑老年人的感受，忽略了一切养老智能化设计都是以老年人为本位进行设计的原则。例如，有的监控设备常常不注意保护老人的隐私，信息屏幕安装位置不当，将老人的身份信息、健康状况、监控画面等对外展示；再如，将用于离床监控的智能化信息屏幕安装在门厅处，虽然方便护理员经过时对老人状态进行监视，但也直接将老人的隐私暴露给了外来人员。

3 养老设施智能化系统的设计要点

面对上述问题，在养老设施的智能化系统设计中，应从设施中的三大主要人群——管理者、护理员和老年人的使用需求出发，实现管理安全、生活照料、健康娱乐的系统性智能化。对于管理者、护理员来说，使用能够提升管理效率、降低护理员工作压力的智能化系统，其根本目标也依然是更好地服务老年人、提升老年人的生活质量。对于老年人来说，智能化设备可以辅助康复运动、丰富精神世界。

下面，我们列举养老设施智能化系统的四个设计方向，并探讨相应的建筑空间设计要求。

3.1 管理安全上：运用智能定位系统支持老年人活动的自由度

为了避免老人出门走失，国内很多认知症老人的照料设施常常“一刀切”地将老人关在设施内，这种管理模式非常不利于认知症老人的心理健康。若利用智能定位系统，结合对认知症老人个体状态的分析，可以较好地解决这一问题。

例如，荷兰霍夫范纳索认知症老人照护中心（Hof van Nassau）通过智能定位系统，有效地满足了老人自由活动的需求。这个设施在设计时将养老设施空间划分成4个层级，不同层级的空间对应着不同的自由度。根据老人的身体情况和病情轻重程度，界定适合他们的活动范围（图5）。

这一系统建立了虚拟边界来限制老人的活动，因此无需严密的围墙、栅栏等物理边界就能有效防范风险。在设施内（1～3层级），通过智能手环、WIFI和ICT技术实现门禁控制和实时定位；在设施外（4层级），运用GPS系统进行实时定位；存在风险时，会以手机短信的形式将老人信息告知周边居民，请求协助（图6）。

实际上，此类技术在儿童看护等其他领域的应用早已非常成熟，如果巧妙地将其运用在老人尤其是失智老人身上，就可以将老人从设施的封闭管理中解放出来。用“虚拟封闭”替代“物理封闭”的方法，也让规划建筑设计拥有更多的自由度和灵活性。

3.2 生活照料上：运用智能照料系统，减轻护理员的工作压力

7 智能生活照料系统工作架构示意图

8 传统护理模式与智能化系统对突发危险响应时间的对比

9 荷兰贝亨奥普佐姆老年康复护理中心标准层平面图

10 荷兰贝亨奥普佐姆老年康复护理中心康复花园平面图

11 体感康复游戏“蚂蚁过桥”

12 日本某养老设施中的老人与机器人“交谈”

在养老设施中，护理员往往面临着极大的工作压力。智能生活照料系统通过收集老人的活动和健康信息，比如睡眠体征监测、人员活动感知监测等，可以有效地辅助护理员掌握老人的实时状态，大大减轻护理员的工作压力，同时避免老人突发危险时无法得到及时救助（图7）。例如，图8所示的时间轴描述了某位入住老人起夜时突然摔倒的危险事件。在传统的护理模式下，护理员每隔一段时间才查一次房，老人一旦发生危险，难免发生护理员发现不及时、错过最佳救护时机的情况。相比之下，如果采用智能化生活照料系统，传感器可以实时监控老人的状态，在危险事件发生的时候，第一时间向护理员终端发出报警。护理员收到报警之后可以立刻赶来，显著地提高了危险事件的响应速度。此外，通过系统还可以提前分析老人的危险动作，发现危险事件的前兆，比如老人夜间离床时，护理员可收到预警、提高警惕。

建筑设计中，需要注意智能照料系统的传感器设备对空间的要求。一方面，应考虑传感器的感应范围，避免感应范围过大错误触发报警、感应范围过小漏掉危险事件。另一方面，应避免建筑结构和其他设备对传感器的干扰，比如红外线传感器极容易受到较大的金属物品、合金天线等干扰，影响传输距离。总之，在建筑结构和室内电气设计中，应合理选择传感器的位置，避免传感器设备失效。

3.3 运动健康上：运用智能康复运动系统，保证老人活动需求

2020年“新冠”疫情期间我们了解到，出于防疫的要求，许多养老设施的入住老人都无法自由地到户外运动。智能康复运动系统利用精心编写的训练程序引导老人进行康复训练，使老人在室内锻炼成为可能。例如，荷兰贝亨奥普佐姆老年康复护理中心（Centrum voor Geriatrische Revalidatie Zorg）在设施中央设置了康复花园，通过矮墙和绿植围合出老人们进行康复训练的空间，并设置了多种设备组成智能康复运动系统，辅助老人在设施内活动（图9，10）。

智能康复运动系统让生活起居空间和康复运动空间能够融为一体，实现了同一空间的多功能复合，是智能化对建筑空间的一种创新。在今后的设计中，应积极注重公共活动空间的复合性与可变性，比如公共起居室电视前的沙发应当方便移动，当老人需要跟着智能游戏设备运动时，能有足够的活动空间；将同一块电视屏幕分时利用，既可用于观看节目，又可作为健身体感游戏的显示器（图11）。

3.4 情感娱乐上：运用智能娱乐系统，避免老人孤独

养老设施中，护理员由于照料工作已经非常辛苦，难免无暇顾及对老人情感和精神层面上的关注，导致老人在设施中常常有一种孤独感，这也成为了许多老人不愿意入住养老设施的原因之一。随着人工智能技术的日趋成熟，一些智能机器人可以对老年人的指令给出较为深入的理解，并做出富有交互性的反馈，实现与老人交谈（图12）、陪伴老人生活、辅助护理、远程沟通等多重功能，有效地减轻了老人的孤独感，甚至可以锻炼老人的思维，帮助预防和治疗记忆衰退。智能化设备丰富了老年人的内心世界，提升了老人的生活品质。

这类交互性娱乐设备是未来的发展趋势，在建筑设计中应当予以考虑。除了注重老年人的无障碍设计，也要注重智能机器人这类能够自动行进的设备的“无障碍”设计，避免出入设备间的路径上出现高差，并留出设备通行和操作的空间，保证设备到老人居室和公共活动空间的可达性。此外，应为这些设备预留插座点位，保证用电需求。

4 结语

从运营服务上，养老设施的智能化系统可以有效提升护理质量，减轻管理人员和护理人员的工作负担；从老人的生活品质上，智能化系统可以辅助老人活动、丰富老人的内心世界，是未来的发展方向。

在今后的养老设施设计中，针对智能化趋势，应从老人的需求出发，创造空间的可变性与复合性，同时注重针对智能化设备的细节设计，让智能化系统真正地服务于老年人的生活。

图片来源

图1～3，7，8 为作者自绘或自摄；图4，5，9～12 由周燕珉工作室提供；图6 由TanteLouis 提供。