沙发床中智能健康系统的应用与设计体系

王子寒， 徐 伟，2*

(1.南京林业大学家居与工业设计学院，江苏 南京 210037；2.南京林业大学智库林业产业发展中心，江苏 南京 210037)

随着时代和城市文明的快速发展，以及城市人口的快速增长和居住环境的变化，各类生活成本变高，房价上涨，住房压力变大，小户型房子和配套设施将成为人们关注的置业重点之一[1-3]。沙发作为客厅中必不可少的家具配置，在人们的生活中起到了越来越重要的作用[4-7]。但由于居住空间有限，使沙发向沙发床演变并受到广大消费者的喜爱[8]。同时由于生活水平的提高，人们的健康意识逐渐增强，在沙发床的设计过程中要重视沙发床对人类身体健康的影响，并考虑不同年龄段的人以及不同的时间段对沙发床基本功能和辅助功能的要求，设计出满足人类健康需求的产品[9]。

智能家具是目前市场发展的大趋势[10-11]，“智能”旨在让人使用产品时更加方便、更加舒适、更具适应性，智能家具是让产品变得更加聪明，例如，可以赋予其信息采集功能，以便更好地管理生活和保障人们的身心健康[12]。同时，沙发床作为与人们日常生活最为相关的家具产品，将智能健康系统与沙发床相结合，能够有效地实现对使用者的生命体征参数进行实时监测。因此，结合相关智能家具案例，对智能健康系统的概念和实现方式进行研究并归纳其设计体系，对智能健康系统在沙发床中的应用实践具有一定的意义。

1 智能健康系统

智能健康系统是借助各种传感器对使用者各类生理数据进行采集，再通过程序对传感器反馈的信息进行梳理、记录和传输。云服务器是接收到具体数据后，及时反馈至用户的移动设备，以便用户对自己和家人的健康状态进行监护[13]的系统。这类健康系统不仅更加便捷、节约时间以及降低成本，更能使用户随时随地对自己及家人的健康状态进行评估，能够及时就医，减少安全隐患。

智能健康系统通过生理数据采集模块、主控制器模块、远程监控模块和交互模块来实现对使用者健康状态的监控和提示[14]，如图1所示。其中，生理数据采集模块是智能健康系统的主要模块，系统主要通过该模块来实现对使用者各类健康状态的采集与分析，包括各类传感器、数据采集程序和模块分析程序3个组成部分。主控制器模块在系统中起中介的作用，不仅要接收生理采集模块分析后的数据，还要对这些数据进行梳理、保存和传输。远程监控模块是健康系统的“灵魂”，通过PC端、手机界面和远程控制装置可了解健康数据和控制健康系统。与此同时，使用者也可通过语音交互系统直接对家具进行控制，通过语音播报对自己的健康状态和每日流程进行了解。

2 国内外智能健康系统的研究现状

在科技快速发展的背景下，人们越来越关注自己及家庭成员的健康问题。由于市场需求，与健康相关的智能产品陆续出现在日常生活中。智能健康系统通过机械电子技术、互联网技术和生物技术相结合，让使用者更方便地与智能家具相“互动”，实现对自己及家庭成员健康状态的维护和监测。

图1 智能健康系统组成

2.1 国内智能健康系统的发展现状

随着信息技术和智能制造的快速发展，国内智能化产品的应用越来越广泛，目前医疗和家具方面均朝着智能化的方向转型[15]，已初步建立了理论框架，开始了对智能健康系统的研究。

帝王洁具所研发的智能产品已经开始考虑到使用者的健康问题，其中研发的一款智能办工桌采用了压力传感器、温度传感器和电子显示技术，通过对使用者长期使用桌面所产生压力和温度的监测，提醒使用者起身活动来预防久坐产生的疾病，如图2所示。我乐家居的智能床垫在传统的床垫中加入了十大硬核科技，其中包含的睡眠监测系统、体检系统和远程监控系统可对使用者的健康状态进行监控，如图3所示。狄普智能皮艺沙发床，将皮艺沙发床与智能系统相结合，让沙发床具有智能音响设备和升降储物茶几，其中头枕五档调节装置可缓解脊椎压力，如图4所示。广州世麦信息科技有限公司研发的黑脸系列智能书桌在传统的书桌中加入了灯光监测、久坐提醒以及环境控制等功能，通过对光线的感应改变台灯的亮度，并且书桌具有自动监测周围环境的功能，将各种信息实时记录并发至云端，让使用者对身处环境有所了解，并选择一个健康安全的环境，如图5所示。

图2 帝王办公桌

图3 智能床垫

图4 智能皮艺沙发床

图5 黑脸书桌

目前智能健康系统在家具中的应用主要是对用户使用时的健康状态、周围环境状况和睡眠健康状态进行监测，并结合机械智能技术对家具局部进行改良[16]，起到对人体健康维护的作用。

2.2 国外智能健康系统的发展现状

智能家具在国外已经得到了很大的发展，其智能家具不仅功能形式多样，在智能健康系统监测方面也相对成熟。美国Hammacher Schlemmer公司发布了一种名为Transport Perceptual Pod的智能床，这款智能床用玻璃纤维制成，通过外部的凝胶涂饰，将睡觉时周围的噪音降低到10%，这便是对产品的基本功能做进一步的改良设计。同时在智能床的内部设置灯光和音响系统，可使光和声音通过使用者的喜好而调节，让使用者得到最大程度的放松，并且这些功能都可以通过APP来进行操作和实现。而且其内部设置了生物感应系统，可以探知人的生命频率，保证了使用者对自己的健康状态有一定的了解，如图6所示。巴黎高等洛桑联邦理工学院小组设计的模块化智能家具Roombots，是将智能语音交互系统植入其中，用户通过语音给其下达命令，让其能够根据用户的命令进行切换形态，如图7所示。由此可见，语音交互系统应用在家具中是确实可行的，可以通过同样的方法将交互系统植入到沙发床中，以实现老人等特殊群体对智能化产品的快速掌握。

图6 Transport Perceptual Pod智能床

图7 模块化智能家具-Roombots

3 沙发床智能健康系统的设计体系

沙发是每个家庭不可缺少的一部分，而沙发床可自由切换成沙发或床，满足小户型住户的需求。将智能健康系统应用在沙发床中，电子设备、机械结构与家具相融合[17]，将有更好的发展前景。结合对相关智能家具案例的分析，将智能健康系统更好地应用于沙发床的问题，初步建立其设计体系。

3.1 功能设计

智能健康系统在沙发床中的设计主要是功能设计，这种功能要同时具有辅助和监护两种功能属性。

3.1.1 智能辅助功能设计

21世纪的今天，大多数的年轻人都在为工作而忙碌，很少有时间照顾自己的父母。因为工作的繁忙也很难对家人的身体健康做到时时刻刻的监测，而智能辅助功能在家具中的应用能够很好地帮助老人在独自居家的时间里使用家具来实现自助，避免子女为自己操心，也提升了自我价值感[18]。老年人普遍存在腰腹核心肌群力量不够，但手臂仍有力量的情况，将智能辅助功能设计应用到沙发床当中时，可在沙发床的扶手处设置压力传感器，当传感器感应到老年人需要起身时，沙发床的软垫可以自动调节角度来帮助老人实现起坐。

3.1.2 智能监护功能设计

智能监护功能设计在沙发床中的应用可以使沙发床具有实时主动监测人体健康的功能，并具有及时给出一系列数据和应对措施的功能[19]。这种功能面向不同的群体，不单单是对特殊人群的设计，因为在如今的大环境下，年轻人在超负荷工作状态下也存在健康隐患，所以很难做到时刻就医对身体进行全面检查。因此，智能监护设计考虑了其包容性，这种设计可以根据人脸或指纹识别为特定的使用者建立一个数据库，并在沙发床的内部设置压力传感器和热敏电阻，通过对人的睡眠姿势、体温以及心率变化进行实时监测，同时将这些数据实时传输到APP移动终端，对这些数据进行解读。当数据显示使用者的睡姿存在安全隐患时，系统将会帮助人们自动调节到最健康的睡姿并根据环境温度将沙发垫保持在一定的恒温，同时检测出身体处于亚健康状态时，系统便会提醒使用者及时就医。沙发床内部设置的压力传感器也对人们起夜有所帮助，根据外部环境的黑暗与否，在夜间起夜时，沙发垫内的传感器监测到压力变换，将自动开启灯光并调节亮度，既保护了使用者的眼睛也能避免磕碰发生。

3.2 交互设计

随着智能化的发展与普及，越来越多的交互设计应用到日常生活的产品当中。对于年轻人而言，智能化设计可以省事省力；对于老年人来说，伴随年龄的增长，学习能力、思维能力和理解能力都会大幅度下降，针对老年人的交互设计一定要简洁，设计的前提就是使其在不需要大量学习新知识技能的前提下，使用产品的功能。对交互界面的模块化设计，要摒弃大量复杂的按键，实行语音操控或者一键化按钮设置，避免老年人因不懂操作而误操作。对于沙发床的内部系统设置，一定要安装完善的语音识别系统，根据使用者发出的指令而进行相应的活动，既能给年轻人的使用带来便利，又可以使老年人在使用时不会有太多的心理负担，实现真正符合所有人的人机互动[20-22]。

3.3 外观设计

对于中国的家庭来说，安全性设计是第一标准，选择沙发床的原因大多都是为了节省空间和面积，在小户型房屋中，要考虑到家具的安全性，以及家中的老人和小孩，所以在设计过程中要注重家具圆角设计的应用。对于现代的年轻人来说，由于时代的快速发展，以及接触的新事物越来越多，年轻人有着独特的身心特征和习惯，所以设计要体现出生活化和个性化，能让年轻人更容易接受。智能化在家具中的应用还未普及，它是一个循循渐进的过程，所以在将智能健康系统引进沙发床的应用中，不能一味地追求智能化所带来造型上的夸张，而是应该将智能化控制装备“隐藏”在沙发内，悄无声息地融入到沙发床的设计中。

3.4 综合评价

3.4.1 可实现性

目前市面上已经存在智能沙发床，但是市面上的智能沙发床是将自动升降系统植入到沙发床内，通过床和沙发之间的自由切换来实现沙发床的“智能化”，部分沙发床的升级版是将多功能控制面板、立体声蓝牙音箱、可升降茶几和可放置茶杯的凹槽等隐藏功能藏于沙发床的扶手内，实现沙发床的智能化，这证明将智能化引入家具中是确实可行的。在相关文献中[23-25]，可以了解到在医疗方面的健康监测系统已经有前人在不断地研究和完善，通过终端APP可以了解到病人身体的各项数据，但它仍然局限于医疗体系，普通人除了在入院观察后能够对自己身体的健康状态了解外，平时很难对自己的健康信息得到大致了解。在不久的将来将智能健康系统应用在沙发床中，其操作与应用是可实现的，同时可使每个家庭成员的健康都能得到进一步保障。

3.4.2 效益预期

智能化健康系统在沙发床中的应用，虽然目前只是一项研究和理论探讨，但其智能化是确实可行的，将智能化健康系统应用到家具当中符合当今社会以及市场的需求。这项设计一旦从理论变成现实，将会带来可观的经济效益和社会效益。

4 结束语

智能健康系统在沙发床中的应用不仅可解决智能家具在小户型居住环境中面临的空间问题，还对家具本身的不足进行改良，通过APP简化操作步骤和安装完善的语音识别系统，使产品能够更加方便、快捷地被消费群体使用。同时，在原有家具的基础上对沙发床进行再创造，赋予其智能化功能，对人体的健康性能进行检测，使用户自身以及家人的健康得到进一步保障，提升智能沙发床的性价比、易用性和安全性。基于此，未来还可以将智能健康系统进一步完善，在软件开放方面与医疗机构进行合作，附加专业医师实时分析家庭成员健康状态的功能。通过对设计体系的不断完善，智能健康系统将会呈现更多的实用价值。