基于UCD 的洪涝灾害自救产品设计研究

摘要：针对洪涝灾害突发后的环境特点，设计灾害发生时居民等待专业救援团队施救前的自救救援产品，延长受灾人员在等待救援期间的生理耐受时间。从UCD方法的视角出发，创建用户模型后分析目标群体在发生洪涝灾害时的行为全过程，结合其生理及心理需求，进行更具人性化的救援产品设计研究。得到受灾人群对洪涝灾害自救产品的需求及洪涝灾害自救产品的功能分布。在突发灾害时为受灾人群提供应急救援方式，同时为洪涝灾害自救产品设计研究提供新思路。

关键词：艺术设计；洪涝灾害；UCD方法；自救产品；用户体验

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2024）23-0116-05

引言

根据对洪涝灾害的调查统计发现，导致被困者死亡的主要原因为救援不及时、应急自救措施不完善、体温短时间内快速下降等。[1] 因此，在洪涝灾害频繁暴发的背景下，在施救者到达灾害现场前为被困者提供安全可靠的应急救援措施尤为重要。但目前我国针对洪涝灾害救援产品的体验感、高效性等研究不足。由此，应用于洪涝灾害下自救产品的设计中，从实际情况出发，将目光聚焦于受众，以用户生理及心理需求为落脚点，灾害突发时为受灾用户提供安全、高效、舒适的产品，从而为后续救援工作争取时间。

一、研究背景

（一）洪涝灾害背景分析

近年全球自然灾害频发，洪涝灾害是人员伤亡及财产损失最严重的灾害之一。由于洪涝灾害的突发性，各个地区无法快速响应突发灾害，受灾居民需等待专业救援团队进行救援，对于基础设施建设相对薄弱、管理措施不够完善，并且抗洪能力较弱的地区，受灾人群等待救援的时间更长。而据科学报道，溺水者的黄金救援时间只有宝贵的4 分钟，若能在30 秒内及时发现溺水者并正确施救，就能将危害程度降到最低。因此需要以设计手段弥补无法快速响应灾情的不足，在洪灾来临时为居民提供应急自救手段以延缓受灾人群等待救援的时间。[2]

（二）现有洪涝灾害救援产品问题分析

目前，国内外针对洪涝灾害的轻型水上救援产品按照穿戴部位可分为穿戴式救生衣、头部救生设备、腰部救生设备、手持式救生设备及腕部救生设备[3]，具体如表1 所示。每一类产品都有其独特的设计特点和使用场景，能够满足不同情况下的救援需求。通过合理选择和配备这些救援设备，可以在洪涝灾害发生时有效提高救援效率和受困者的生存机会。

通过对穿戴式救生衣、头部救生设备、腰部救生设备、手持式救生设备及腕部救生设备的使用方式及结构进行综合性分析，并对每一类产品的不足之处进行归纳总结，如图1 所示。

穿戴式救生衣主要存在安全问题及不舒适的问题。一方面，在没有正确穿戴或系紧的情况下存在安全问题；另一方面，由于长时间穿戴不透气材质的产品会影响救生衣的舒适度；此外，救生衣会限制穿戴者的运动范围既影响舒适度又存在安全隐患。

头部救生设备主要集中在安全问题及舒适度问题上。一方面，对遇水自救能力较弱的用户存在安全问题，同时自动或手动充气装置容易造成误触；另一方面，穿戴者需要长时间握住把手容易造成穿戴者的疲劳。

腰部救生设备主要存在安全问题及舒适问题。一方面产品的浮力不足以在溺水时保证用户的安全；另一方面，用户需要长时间抓持充气部分来保持浮力，会消耗用户的体力。

手持式救生设备存在安全问题及便携问题。一方面，浮板类产品的浮力太小不足以保证用户在溺水时的安全；另一方面，充气式浮板不便于携带，用于自救类产品不便于用户抓取。

腕部救生设备主要存在安全问题，产品提供的浮力有限，需要使用者具有一定的自救能力。

二、UCD方法概述

（一）UCD 方法概述

UCD（User-Centered Design），“以用户为中心的设计”的提出可以追溯到20 世纪80 年代，Donald·A·Norman 在1986 年首次提到以用户为中心的计算机人机界面设计。在1988 年的著作《ThePsychology Of Everyday Things》中，进一步完善了UCD 的概念，并提出了7 条UCD 设计准则，其中基本准则为：产品在指定的使用环境下为指定的用户群体提供特殊用途时所具有的有效性、易用性、效率和用户主观满意度。延伸开来包括对特定用户而言，产品的易学程度，对用户的吸引程度，用户在体验产品的整体心理感受等。[4]

UCD 方法将设计目光聚焦于用户本身，使用户依照现有认知习性，自然地接受产品，而不是强迫用户按照设计师设定的模式来使用产品，具体研究流程如图2 所示。随着UCD 方法的逐步深入研究，由只适用于产品的设计阶段扩展到适用于产品的整个生命周期。

（二）UCD 方法指导下的设计框架

将UCD 方法应用于产品设计的过程中，具体设计框架如图3 所示。首先需要明确目标用户群体，其次明确产品的使用环境。明确产品目标用户及深入了解目标用户需求在产品设计研究过程中占据关键地位，最终影响产品的设计次序。在产品设计实践研究中，明确产品使用环境的特性也是影响产品设计不可或缺的因素，产品需要与其使用环境有一定的适应性，有助于提升用户的使用体验。

三、UCD方法在洪涝灾害下自救产品中的设计研究步骤

（一）UCD 方法下的洪涝灾害自救产品设计步骤

UCD 方法在洪涝灾害自救产品设计中的应用有助于确保产品真正服务于用户需求，提高产品的适应性、实用性和可用性，进而提高救援效率和效果。通过持续改进和优化，这些产品能更好地适应不断变化的灾害情况和用户需求，为居民提供更有效的洪涝灾害自救服务。基于UCD 方法的洪涝灾害自救产品设计步骤如图4 所示。

明确进行洪涝灾害自救产品设计研究后，首先通过文献采集法对因洪涝灾害威胁居民生命安全的案例进行分析。其次，明确洪涝灾害家庭自备救援产品的目标用户及使用环境，对经历过洪涝灾害的用户进行深度访谈，引导用户回忆和描述特定的使用情境和案例，同时面对面访谈提供了一个互动的平台，可以通过与目标用户进行实时交流与反馈进一步明确目标用户对产品的核心动机及使用需求、了解用户的行为、偏好和期望，甚至发现用户的隐性需求和未满足的痛点；对近年因洪涝灾害导致人员伤亡严重的地区进行调研，在实地考察中了解发生洪涝灾害时的地域特点及人文特征。进行用户访谈及实地调研后初步明确目标用户的痛点及需求。根据用户的使用习惯、痛点和喜好，创建不同年龄阶段的用户模型及用户旅程图，并且分析目标用户面对突发灾害时预警阶段、突发暴雨阶段、求救阶段、等待救援阶段及实施救援阶段的行为节点、情绪反馈、痛点及期望，进而发现可以解决用户痛点，并具有可行性的设计创新点，最终进行洪涝灾害自救产品设计实践。

（二）使用场景及目标用户分析

通过对经历过洪涝灾害的地区进行实地考察及调研，发现城市地区发生洪灾后水向低处流的趋势会导致水优先灌满低洼的地区，由于水流的迅速给受灾人群的逃生时间非常短暂，并且城市有人口密集、建筑密集和拥有地下空间等特征，灾害发生后房屋坍塌、道路破坏等问题会延长救援时间。[5] 乡村地区人口以中老年人及孩子为主，发生灾害时存在不愿撤离及不能撤离的问题，并且乡村地区以低矮建筑物为主，更容易发生房屋坍塌，导致居民被困，同时乡村地区救援措施不够完善、抗洪能力较弱，居民等待救援的过程容易发生人员伤亡。[6] 因此，在灾害突发后居民的等待救援的时间内，需要进行便于居民高效进行自救的产品延缓生理耐受时间。

对洪涝灾害自救产品的使用环境进行详细的调研后，结合用户模型创建的研究方法对目标群体进行灾害突发时的心理、生理及行为分析，根据用户群体的生理特征、行为习惯及学习时间成本的不同，分为25 岁青年、50 岁中年人及70 岁老年人三类群体，如图5 所示。每个人物角色都是一群真实人物的原型，概括了用户研究的发现，使得研究成果具有统一性、共鸣性。[5] 结合用户模型，创建用户旅程图，如图6 所示。将用户的行为节点分为以下5 个阶段：预警阶段、突发暴雨阶段、求救阶段、等待救援阶段及实施救援阶段，根据用户的生理及心理需求分析每个行为节点的情绪变化，并分析设计实践的可行性创新点。

由于洪涝灾害的突发性，导致受灾居民具有以下特征：1. 受灾人群伴随紧张、恐惧等情绪，导致无法实施自救。2. 受灾人群长时间在水中挣扎导致体能快速下降，液体进入肺部而导致缺氧，继而窒息。3. 专业救援团队无法短时间内抵达灾区，溺水者由于自救知识的欠缺大大延长自救时间。[7]

用户行为节点的预警阶段主要涉及防灾减灾中心向基层百姓传递灾情信息，这是防范和减轻灾害影响的关键环节。在此阶段，信息预报的高效性和及时性至关重要，可大幅减少人员伤亡。目标用户的痛点主要集中在对防洪知识的不了解、不清楚如何应对突发灾害以及对未知灾情的恐慌心理上。为解决这些问题，需要加强防洪知识的普及和教育，提供清晰的应急指导，提升信息预报的高效性和及时性，并在灾害发生后提供心理辅导与支持，帮助居民提高应对能力和心理韧性。

突发暴雨阶段及求救阶段主要集中在受灾人群向防灾减灾中心反馈信息的过程中，这一阶段面临的主要挑战包括两方面：一是灾情导致信号阻断，由于部分地区基础设施不够完善，无法及时恢复村民的信号传输；二是在发展相对落后的地区，许多人不会使用智能手机等设备，缺乏基本的数字技能。在突发暴雨的情况下，受灾人群无法通过手机进行对外求救，因此，如何高效地发送求救信号成为他们在这一阶段的主要痛点。

等待救援阶段主要是专业医疗团队抵达现场前的受灾村民自救阶段，由于道路不通、基础通信、医疗设施不完善等原因，救援团队无法第一时间施救，该阶段是人员伤亡最为严重的阶段，受灾居民需要借助辅助产品进行自救，同时需要采取措施保持体力和心理稳定，为等待专业医疗团队的到来争取时间。有效的自救措施和辅助产品的使用，可以显著提高幸存概率，减少灾害带来的损失和伤亡。

在实施救援阶段，救援团队在掌握受灾信息后，需要进一步确定灾民的具体位置。然而，由于长时间的等待，灾民可能已经耗尽体力，无法持续进行呼救，这不仅增加了救援难度，还可能导致宝贵的救援时间被浪费和延长。

（三）受灾人群对洪涝灾害自救产品的需求分析

总结以上各个阶段的灾民行为节点，受灾人群对洪涝灾害自救产品的需求主要有以下几点：1. 包容性：自救产品必须具有包容性，能够兼顾不同地域的实际情况。由于城市地区和乡村地区的抗灾能力存在显著差异，产品设计需要充分考虑这两种环境的综合需求，既适用于现代化的城市环境，也能在资源有限的乡村环境中有效发挥作用，确保受灾人群能得到及时、有效的自救。2. 高效性：在洪涝灾害突发时，受灾人群通常处于高度紧张和恐慌状态，这种情况下，操作复杂的自救产品可能会导致使用失误，甚至使产品变得不可用。因此，自救产品必须具备高效性，简化使用流程，确保操作直观、简单。

（四）洪涝灾害自救产品的功能分布

根据目标用户对救生产品的需求，可以将其功能分为核心功能和次要功能两大类。核心功能主要聚焦于满足受灾人群在灾害中的基本生存需求，包括生理上保持呼吸、保持体温以及心理上保持安全等直接需求。这些功能的设计应当以最大程度地提高受灾者的生存率和减轻其灾害带来的不良影响为目标，确保在灾害发生时能够及时有效地帮助受灾人员保持生命安全。而次要功能则主要集中于协助救援人员进行救援工作，以及向受灾人员提供使用产品的详细说明和指导。这些功能的设计旨在提高救援工作的效率和受灾人员对自救产品的正确使用率，使得在灾害发生时能够更加顺利地进行救援和自救操作，最大程度地减少人员伤亡。如图7 所示。[8]

核心功能主要集中于以下几点：1. 帮助回温。灾害突发后居民在水中的体温骤降，灾民浸泡在冷水中，人体热量会迅速流失，导致低体温症，这种情况如果不及时处理，可能会导致器官功能衰竭，甚至死亡。因此，洪涝灾害自救产品需要帮助灾民保持体温。2. 绝缘防水。在洪涝灾害中，自救产品的材质选择至关重要，因为其直接关系到产品的安全性和有效性。绝缘防水材料不仅能够防止电击风险，还能确保在潮湿环境中正常使用，从而为灾民提供必要的保护和支持。3. 容易操作。在突发危险的情况下，用户需要能够快速有效地使用自救产品。因此，设计上的简易操作至关重要。这不仅能够提高应急反应的效率，还能减少由于紧张或惊慌导致的误操作。4. 环境适配。产品需要在材质、造型和色彩方面针对洪涝灾害的特定环境进行优化，以确保在水上操作时的便捷性和有效性。这样的设计不仅提升了产品的实用性，还能显著提高灾民在恶劣条件下的生存机会。5. 便于识别。在洪涝灾害中，救援团队需要在第一时间发现灾民并进行紧急救助。因此，自救产品在色彩上应具有极高的识别性，以便于救援人员快速发现和定位受困者。通过合适的色彩标识和视觉引导，产品能够在灾难中迅速成为生命线，帮助救援人员实现最有效的救援行动。

次要功能主要具有以下几点：1. 容易获取。在面对灾情时，用户需要能够迅速获取到自救产品，以便及时展开自救行动。2. 物资存储。用户在极端情况下存储一定的急救及食物物资。3. 精准定位。精准定位灾民的具体位置对于救援团队的行动至关重要。这种精准定位技术不仅能够提高救援效率，还可以最大程度地减少救援时间，为受困者提供及时的医疗援助和救助。4. 便于照明。在夜晚或低光条件下，灾民需要能够快速获取到照明功能，以便获取灾情信息并展开相应的自救行动。5. 灾情信息。通过可视化的方式，可以直观地向灾民展示包括水位情况、湿度、温度等在内的关键信息。这种信息呈现方式能够帮助灾民更全面地了解当前的环境状况，及时掌握洪涝灾害的变化趋势，从而做出更为有效的应对措施。

四、洪涝灾害自救产品设计实践

（一）洪涝灾害自救产品设计说明

针对突发洪涝灾害的地区，贯穿洪涝灾害的预警阶段、突发暴雨阶段、求救阶段、等待救援阶段及实施救援的每一个环节，进行洪涝灾害自救产品设计实践。产品分为未展开及展开两个状态，分别如图8 及图9 所示。

在未展开状态下，便于日常的存放及收纳，确保灾民便于将其置于家中。当突发洪涝灾害时，灾民只需按动按钮，即可迅速展开内部的充气式折叠板。该产品不仅考虑到了产品在紧急情况下的快速部署，更关注日常使用的便利性和空间效率。该设计的自动化展开机制确保了使用的简便性，降低了操作难度，即使在紧张的灾害环境下，用户也能够迅速而正确地展开产品，在等待专业施救的过程中提供应急自救，延缓生理耐受时间。

（二）洪涝灾害自救产品设计要素

1. 外观

主板外观类似飞船造型，通过应用流体力学原理，确保在面对水压和撞击时依旧能够保持平衡。为了进一步增强产品的实用性，主板采用了高强度复合树脂材质。这种材质不仅轻便耐用，而且具有优异的浮力性能，能够为受灾人员提供足够的支撑，确保在洪涝灾害中的安全性和可靠性。

2. 结构

洪涝灾害自救产品由主板、可折叠式充气板及按钮组成，受灾人员面临危险时手动按动按钮，可折叠式充气板可迅速充气弹出，为受灾人员等待救援期间提供安全有效的自救措施。充气板与手动按钮相连，受灾人员遇害时手动按动按钮后内部高压二氧化碳钢瓶瞬间被刺破，使得充气板迅速充满气体后弹出；在不使用时充气板折叠放置于主板内部，可节省空间。

3. 色彩

产品采用以橙色为主、蓝色为辅的色彩搭配，同时贴有反光条，便于救援人员发现受灾人员的具体位置。橙色作为主色调，具有高度的可视性和警示效果，能够在水灾环境中显著提高产品的辨识度，蓝色辅色调则营造了一种冷静和安定的氛围，有助于缓解受灾者的紧张情绪。

结论

我国近年来洪涝灾害频发，由于基础设备不够完善、专业救援团队无法及时提供救援等问题，突发灾害造成的人员伤亡及财产损失极为严重，灾民如何在救援团队到达灾害现场前进行有效自救，从而延长等待救援时间是亟待解决的问题。本文围绕洪涝灾害背景，以UCD 方法为指导，进行更具体验性的自救产品设计研究及实践，填补了我国现阶段的研究空白。在技术更加成熟的未来，本产品可以在灾民进行自救的同时进一步协助救援人员的工作，进一步减少因洪涝灾害而造成的人员伤亡。

参考文献

[1]刘瑞，续伊頔，赵喆，刘彧.水上救援装备的研究现状及展望[J].中华灾害救援医学，2019，7（09）：516-519.

[2]方佳璐，陈明艳，黄紫荆.漂浮自救泳衣设计开发[J].纺织学报，2020，41（12）：118-123.

[3]李银清，徐丹霞，刘思清，等.水域救生产品综述[J].科技视界，2017（03）：46-47.

[4]虞慧岚，黄珺琪.UCD方法在家用移位器设计中的应用研究[J].设计，2020，33（24）：133-135.

[5]潘鸿菲.面向城市洪涝灾害的应急救援装备设计研究[D].北京化工大学，2023.

[6]任梅，黄淦.乡村洪涝灾害救生系统设计[J].设计，2022，35（17）：56-59.

[7]张海凤，孔锋.透视我国农村地区暴雨洪涝灾害风险防范及提升对策[J].水利水电技术（中英文），2022，53（09）：13-24.

[8]潘鸿菲.面向城市洪涝灾害的应急救援装备设计研究[D].北京化工大学，2023.