發(fā)布時(shí)間：2022-04-12所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：通過(guò)研究智能照明產(chǎn)品以及老年人的照明需求，梳理智能照明產(chǎn)品所采用的交互方式及特點(diǎn)，分析目前適老化智能照明產(chǎn)品存在的設(shè)計(jì)問(wèn)題，提出適老化智能照明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)策略。按照交互方式的不同，分析了手動(dòng)交互、APP控制以及行為交互各自的特點(diǎn)、適用場(chǎng)景以及目前
摘 要：通過(guò)研究智能照明產(chǎn)品以及老年人的照明需求，梳理智能照明產(chǎn)品所采用的交互方式及特點(diǎn)，分析目前適老化智能照明產(chǎn)品存在的設(shè)計(jì)問(wèn)題，提出適老化智能照明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)策略。按照交互方式的不同，分析了手動(dòng)交互、APP控制以及行為交互各自的特點(diǎn)、適用場(chǎng)景以及目前存在的設(shè)計(jì)問(wèn)題。從老年人的視覺(jué)特征、行為特征以及心理特征分析了老年人對(duì)于智能照明的需求層次。針對(duì)老年人視力特征提出了提高視敏度、保證色彩辨識(shí)能力、避免炫光以及明暗過(guò)度緩沖等適老化照明原則。針對(duì)老年人生理心理特征，提出了采用隱式交互、自然交互等適老化交互策略。針對(duì)老年人行為特征，提出了場(chǎng)景化設(shè)計(jì)原則。為適老化智能照明方面的研究以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供一定的思路。
關(guān)鍵詞：智能家居;智能照明;交互方式;適老化設(shè)計(jì)
近些年來(lái)，智能家居產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，逐漸進(jìn)入了人們的日常生活，一定程度上提升了生活質(zhì)量。智能照明產(chǎn)品以滿足用戶個(gè)性化的照明需求為主要功能，是智能家居的重要組成部分之一。此外，中國(guó)65歲以上獨(dú)居老人的數(shù)量也在逐年攀升，如何保證獨(dú)居老人的生活質(zhì)量成為一大社會(huì)性難題。老年人視覺(jué)能力普遍衰退，對(duì)于智能產(chǎn)品接受能力較差，因此智能照明產(chǎn)品的適老化設(shè)計(jì)研究具有重要的意義[1] 。
1 智能照明產(chǎn)品及其交互方式
科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使智能家居行業(yè)蓬勃發(fā)展，智能家居是指以住宅為平臺(tái)，通過(guò)一系列現(xiàn)代化技術(shù)，將與家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的管理系統(tǒng)，提升居住環(huán)境的舒適度。照明需求是人類社會(huì)誕生以來(lái)最為基本的需求之一，其首要目的是創(chuàng)造良好的可見(jiàn)度以及舒適愉快的環(huán)境。隨著物聯(lián)網(wǎng)、半導(dǎo)體 LED 照明技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)的成熟，智能照明產(chǎn)品可以滿足人們不同的照明需求，且具有便利性、舒適性、娛樂(lè)性以及與其他智能家居配合互聯(lián)等特性，在智能家居系統(tǒng)中占據(jù)著重要的一環(huán)。
1.1 智能照明產(chǎn)品智能照明產(chǎn)品
一般由傳感器、控制單元以及光源組成。常見(jiàn)的控制方式包括但不限于應(yīng)用程序操控、聲控、光控以及體感操控，不同的控制方式適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景[2-3] 。智能照明系統(tǒng)的通信方式一般采用短距無(wú)線通信技術(shù)，常見(jiàn)的有藍(lán)牙、WiFi以及Zigbee等，不同技術(shù)手段有不同特點(diǎn)。室內(nèi)照明產(chǎn)品多采用藍(lán)牙或Wi-Fi技術(shù)，室外工程照明則更多采用 ZigBee 技術(shù)。相比于藍(lán)牙或 Wi-Fi， ZigBee技術(shù)具有成本低、功耗小的優(yōu)點(diǎn)，目前較為常用的家庭智能照明產(chǎn)品多采用Wi-Fi轉(zhuǎn)ZigBee技術(shù)，既有一定的兼容性，又保證了較低的成本以及功耗。在光源的選擇上，LED光源具有低功耗、污染小、壽命長(zhǎng)、性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，一般常作為智能照明產(chǎn)品的光源。
1.2 智能照明產(chǎn)品所采用的交互方式
目前常見(jiàn)的智能照明產(chǎn)品主要采用包括直接手動(dòng)交互、觸摸式交互、手機(jī)APP控制以及感應(yīng)式交互等方式。其中，傳統(tǒng)的手動(dòng)交互、觸摸交互以及APP控制屬于顯式交互方式，一般需要用戶中斷自己正在進(jìn)行的行為來(lái)進(jìn)行交互動(dòng)作。這種交互過(guò)程會(huì)分散用戶的注意力，增加學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)與記憶負(fù)擔(dān)。紅外感應(yīng)、聲控以及光控等交互方式屬于隱式交互，這種交互方式由產(chǎn)品主動(dòng)感應(yīng)用戶行為以及環(huán)境變化，不需要用戶發(fā)出指令[4] 。隱式交互可以顯著降低用戶對(duì)于產(chǎn)品的注意力，將用戶的自發(fā)性行為作為輸入指令，且可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整設(shè)備以適應(yīng)環(huán)境，讓環(huán)境長(zhǎng)期處于適宜的狀態(tài)。
1.2.1 手動(dòng)交互手
動(dòng)交互是最為直接也是最為簡(jiǎn)單的交互方式，從最基本的開(kāi)合、取放控制燈具的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，到旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等控制照明的亮度等。手動(dòng)交互以其較為簡(jiǎn)單直接的方式被大部分照明產(chǎn)品所采用，用戶通過(guò)該交互方式可以高效地完成對(duì)燈具的控制，且?guī)缀醪恍枰魏螌W(xué)習(xí)過(guò)程。但另一方面，手動(dòng)交互要求用戶必須用手去接觸開(kāi)關(guān)，有很強(qiáng)的限制性，不符合智能產(chǎn)品交互的設(shè)計(jì)思路。如圖1所示為常見(jiàn)手動(dòng)交互燈具。
1.2.2 APP控制
目前市面上大多智能照明產(chǎn)品通過(guò)手機(jī) APP 的界面觸摸交互方式控制，屬于手動(dòng)交互范疇，不過(guò)擺脫了用戶必須接觸產(chǎn)品的限制，可以遠(yuǎn)程操控且可以控制的變量也更加豐富。用戶可以通過(guò)手機(jī)APP控制燈具并可設(shè)置個(gè)性化的照明模式，豐富的自定義內(nèi)容極大地提高了用戶的照明體驗(yàn)。但是這種控制方式一般學(xué)習(xí)成本較高，需要用戶理解燈具的運(yùn)行邏輯以及有一定的相關(guān)APP使用經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于老年人等特殊群體，很難有良好的使用體驗(yàn)。如圖2所示為常見(jiàn)通過(guò)APP控制的燈具。
1.2.3 行為交互
行為交互方式涵蓋了體感交互、聲控、溫控以及光控等。該交互方式不需要用戶主動(dòng)進(jìn)行動(dòng)作以控制燈具，而是通過(guò)自動(dòng)捕捉用戶行為、環(huán)境亮度、溫度等信息來(lái)控制調(diào)節(jié)照明產(chǎn)品。該方式一般稱為隱式交互，其可以最大限度地降低用戶對(duì)產(chǎn)品以及交互過(guò)程的注意力，保持用戶對(duì)于正在進(jìn)行的事情的專注程度。如圖3所示為常見(jiàn)通過(guò)行為交互的燈具。
1.3 智能照明產(chǎn)品所存在的設(shè)計(jì)問(wèn)題
1.3.1 功能性欠缺
智能照明產(chǎn)品通過(guò)應(yīng)用交互技術(shù)可在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具開(kāi)關(guān)、亮度、燈光顏色等控制的多樣性、趣味性，會(huì)產(chǎn)生短期新鮮感，但并沒(méi)有從實(shí)質(zhì)上提升產(chǎn)品的功能性、系統(tǒng)性和用戶體驗(yàn)，智能化技術(shù)的不當(dāng)應(yīng)用還有可能給特殊用戶的使用帶來(lái)困難和障礙。
1.3.2 使用成本高，操作復(fù)雜
使用成本包括了設(shè)備成本以及學(xué)習(xí)成本，一套完整的家居智能照明系統(tǒng)的安裝成本并不低，如何降低產(chǎn)品的成本，是未來(lái)智能照明發(fā)展所需解決的主要問(wèn)題。其次，大多智能照明產(chǎn)品的調(diào)試以及學(xué)習(xí)使用過(guò)程較為復(fù)雜，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化用戶的學(xué)習(xí)過(guò)程以及調(diào)試過(guò)程，達(dá)到“易用”的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
1.3.3 相關(guān)通信協(xié)議多，無(wú)通用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
智能照明產(chǎn)品所采用的通信協(xié)議分為有線與無(wú)線兩種，家居照明產(chǎn)品多采用無(wú)線通信協(xié)議，常見(jiàn)的無(wú)線通信協(xié)議包括ZigBee、Wi-Fi以及藍(lán)牙等。 ZigBee是一種基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗、短距離局域網(wǎng)協(xié)議，由于其具有低成本、低功耗、低復(fù)雜度的特點(diǎn)而被廣泛使用。Wi-Fi 是一種基于 IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線通信技術(shù)，具有強(qiáng)大的兼容性與普適性，但同時(shí)也有著高功耗、高成本的缺點(diǎn)，限制了其使用場(chǎng)景。Ble是一種低功耗的藍(lán)牙通信技術(shù)，與移動(dòng)設(shè)備有著良好的交互性，較少有單純基于Ble技術(shù)的照明架構(gòu)存在，大多為多協(xié)議混合的照明架構(gòu)體系。目前智能照明廠商間并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的通信協(xié)議，不同廠商的產(chǎn)品不能很好地銜接使用[5-6] 。
2 適老化智能照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求分析
隨著年齡的增長(zhǎng)，身體機(jī)能逐漸下降，導(dǎo)致老年人在日常生活中會(huì)遇到許多問(wèn)題，生活質(zhì)量顯著降低。如何依據(jù)老年人生理心理特征設(shè)計(jì)出適老化智能產(chǎn)品，成為提升老年人生活品質(zhì)的關(guān)鍵。
2.1 老年人特征
2.1.1 視覺(jué)特征
人類視網(wǎng)膜上的視覺(jué)細(xì)胞以及視神經(jīng)纖維會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)逐步減少，導(dǎo)致視網(wǎng)膜的功能隨之衰退，在視覺(jué)能力上的體現(xiàn)就是感光能力下降。同時(shí)，由于水晶體硬化以及透光能力的減弱、瞳孔收縮差逐漸變小，老年人普遍會(huì)出現(xiàn)看東西模糊、色彩辨識(shí)能力弱、明暗適應(yīng)能力差、眩光恢復(fù)能力低等癥狀。針對(duì)以上特征，適老化的智能照明產(chǎn)品在照明策略方面首先應(yīng)該為老年人提供充足的光照，同時(shí)避免眩光以及過(guò)于迅速地環(huán)境明暗變化等。
2.1.2 行為特征
老年人的肌肉會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)發(fā)生退化萎縮，肌肉量的流失導(dǎo)致肌力不足，最終導(dǎo)致老年人對(duì)于關(guān)節(jié)的控制能力差，在蹲起、坐起等一系列日常動(dòng)作中，容易發(fā)生重心不穩(wěn)的現(xiàn)象。多數(shù)老年人在日常行為動(dòng)作中存在一定程度的困難，相比于年輕人，其在完成這些簡(jiǎn)單動(dòng)作時(shí)需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間、消耗更多的體力、存在更多的安全隱患。這一特征使得老年人對(duì)于照明有著更高的需求，尤其是在夜間坐起等特殊行為動(dòng)作時(shí)，同時(shí)，還要盡量避免由于光照不足或者眩光等照明問(wèn)題給老年人帶來(lái)的安全隱患。
2.1.3 心理特征
老年人在心理方面主要表現(xiàn)出認(rèn)知和記憶能力衰退，從而伴隨產(chǎn)生失落、自卑的心理感受。人類的學(xué)習(xí)能力受到信息處理速度、記憶力、理解能力以及認(rèn)知能力的影響，而這些能力都會(huì)隨著年齡的增加產(chǎn)生不同程度的衰退。有研究表明，通過(guò)隱喻等方式將智能照明產(chǎn)品交互方式與老年人熟悉的交互方式相結(jié)合，可以幫助其加強(qiáng)相關(guān)操作的理解與記憶。易于理解的照明產(chǎn)品交互方式，也可以幫助老年人生活自理，減輕了被子女照顧的心理負(fù)擔(dān)，有效改善其生活質(zhì)量。
2.2 適老化智能照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求
目前對(duì)于智能照明產(chǎn)品適老化設(shè)計(jì)研究基礎(chǔ)還較為薄弱，大多數(shù)研究主要集中在養(yǎng)老機(jī)構(gòu)的整體照明策略，或具有普適性的室內(nèi)智能照明產(chǎn)品[7] 。照明策略方面一般以氛圍烘托、智能操控為研究重心，較少考慮老年人等用戶的特殊行為特征。根據(jù)馬斯洛需求層次理論，智能照明產(chǎn)品應(yīng)該首先保證老年人對(duì)照明的功能性和安全性需求，即提供充足的光源以保證照度和老年人行動(dòng)安全，在此之上，應(yīng)該逐步滿足老年人更高層次的需求[8-9] ，如圖4所示。
相關(guān)知識(shí)推薦：家居智能化控制論文引用文獻(xiàn)
3 智能照明產(chǎn)品適老化設(shè)計(jì)原則
3.1 適老化照明原則
老年人視覺(jué)障礙主要體現(xiàn)在視敏度差、色彩辨識(shí)能力弱、防眩光能力弱以及明暗適應(yīng)緩慢等方面，針對(duì)以上視覺(jué)特征，提出以下適老化照明原則。
3.1.1 提高視敏度原則
老年人視敏度會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)逐漸下降，具體表現(xiàn)為在弱光條件下較難分辨物體以及有效視線距離縮短。保證室內(nèi)照明充足，調(diào)節(jié)各個(gè)活動(dòng)區(qū)域的照度以滿足老年人在進(jìn)行不同活動(dòng)時(shí)的照明需求。王辛等[10] 在老年人起居室照度實(shí)驗(yàn)中通過(guò)控制被試者年齡以及照度兩個(gè)變量，采用數(shù)字校對(duì)和主觀舒適度評(píng)價(jià)等方法得出了老年人在 100 ~ 250 lx之間有較高的視敏度，在150 lx達(dá)到最高。
3.1.2 保證色彩辨識(shí)能力原則
晶狀體的老化會(huì)使老年人在分辨顏色時(shí)更加困難，尤其在冷色調(diào)的照明環(huán)境中。通過(guò)調(diào)節(jié)照明色溫至4 000 ~ 5 000 K之間可以更好地幫助老年人分辨顏色，保障行動(dòng)安全[11-13] 。
3.1.3 避免眩光原則
眩光分為不舒適眩光和失能眩光，老年人對(duì)于眩光更加敏感且在遭受眩光后恢復(fù)能力差[14] 。為避免眩光現(xiàn)象的發(fā)生，適老化照明不應(yīng)采用單個(gè)過(guò)于明亮的光源，應(yīng)對(duì)光源進(jìn)行必要的遮擋，避免直接照射，多采用間接照射的方式。
3.1.4 明暗過(guò)渡原則
老年人對(duì)于明暗變化的適應(yīng)能力顯著降低，進(jìn)入亮度差異過(guò)大的房間內(nèi)會(huì)導(dǎo)致老年人視覺(jué)不適，容易發(fā)生危險(xiǎn)。在老年人室內(nèi)照明設(shè)計(jì)中，應(yīng)該避免亮度差異過(guò)大，或者設(shè)置亮度緩沖地帶，給予老年人適應(yīng)的時(shí)間，減輕老年人的視覺(jué)負(fù)擔(dān)[15-17] 。
3.2 適老化交互原則
相比于顯式交互方式，隱式交互可以最大限度地降低用戶對(duì)產(chǎn)品的注意力，減小用戶的心理負(fù)擔(dān)。老年用戶由于學(xué)習(xí)與接受能力的下降，普遍對(duì)智能產(chǎn)品等新事物接受能力較低，容易產(chǎn)生不會(huì)用、不敢用、怕用壞等心理負(fù)擔(dān)[18-20] 。智能產(chǎn)品存在于老年用戶生活場(chǎng)景內(nèi)時(shí)，會(huì)增加其一定的心理壓力，尤其是較為復(fù)雜的操控設(shè)備。體感、光控等交互方式可以最大程度的減小老年用戶與產(chǎn)品的主動(dòng)交互過(guò)程，減少其對(duì)于產(chǎn)品的注意力，從而減輕心理負(fù)擔(dān)。對(duì)于身體機(jī)能逐漸下降，記憶力衰退的老年人，應(yīng)該多采用隱式交互、自然交互等策略[21-23] 。
3.3 場(chǎng)景化設(shè)計(jì)原則
目前多數(shù)智能照明產(chǎn)品或系統(tǒng)都可以設(shè)置特定的場(chǎng)景照明，比如電影模式、起床模式、閱讀模式等，但大多模式設(shè)置更多考慮的是偏娛樂(lè)性質(zhì)的需求，針對(duì)用戶健康需求的照明策略設(shè)計(jì)數(shù)量不多且種類較為單一[24-25] 。適老化智能照明產(chǎn)品應(yīng)該根據(jù)老年人具體行為特征，設(shè)計(jì)起夜照明、閱讀照明以及危險(xiǎn)區(qū)域照明等不同的照明策略。利用目前智能產(chǎn)品的學(xué)習(xí)能力，充分發(fā)揮智能產(chǎn)品的“主觀能動(dòng)性”，充分與其他家居智能設(shè)備聯(lián)動(dòng)，達(dá)到“場(chǎng)景化”的服務(wù)目的[26-28] 。
4 結(jié) 語(yǔ)
隨著身體機(jī)能的不斷衰退，老年人在生活的各個(gè)方面需要更多的關(guān)心與照顧，針對(duì)老年人生理心理特征而設(shè)計(jì)的適老化產(chǎn)品可以有效地解決老年人生活中遇到的困難。智能照明產(chǎn)品以及其他智能家居產(chǎn)品應(yīng)該更多地考慮到老年用戶的使用體驗(yàn)，做出針對(duì)性的適老化設(shè)計(jì)。優(yōu)秀的適老化交互體驗(yàn)可以降低老年人對(duì)于智能產(chǎn)品的抵抗心理，減弱老年人的“社會(huì)脫節(jié)感”。在老齡化現(xiàn)象日益嚴(yán)重的今天，適老化智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研究更為重要，可以幫助老年人適應(yīng)智能化的現(xiàn)代生活方式，減輕年輕人的養(yǎng)老壓力，提高老年人的生活質(zhì)量，一定程度上緩解“養(yǎng)老難”的社會(huì)問(wèn)題。——論文作者：陳祖堯，劉艷陽(yáng)，劉 瑋
參考文獻(xiàn)：
[1]黃群，馮新凌. 基于老年人行為特征的家居智能照明產(chǎn)品交互設(shè)計(jì)探究[J]. 設(shè)計(jì)，2017，30(5)：132-133.
[2] 田鈺彬，朱劍剛，王國(guó)坤. 智能家居語(yǔ)音交互體驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法探析[J]. 家具，2021，42(3)：23-27，38.
[3] 賀雪梅，邵驍裕，王海鋒. 基于場(chǎng)景思維的家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略研究[J]. 林產(chǎn)工業(yè)，2020，57(12)：65-69.
[4]裴悅舟，劉潁希. 基于隱式交互模式的智能照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J]. 裝飾，2020，63(11)：136-137.
[5] 劉海濤，張奕，高朋. 智能家居在照明領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 人工智能，2020，7(5)：48-57.
[6] 李軍. 智能照明系統(tǒng)常見(jiàn)通信協(xié)議的對(duì)比淺析[J]. 現(xiàn)代建筑電氣，2018，9(8)：15-18.
[7] 嵇柔. 智慧家庭背景下初老人群自然交互設(shè)計(jì)研究[D]. 無(wú)錫：江南大學(xué)，2019.
[8] 李農(nóng)，周萌萌 . 人類照明需求層次理論與照明設(shè)計(jì)[J]. 照明工程學(xué)報(bào)，2015，26(3)：48-51.
[9] 賀雪梅，孔維佳，鄧曉璇. 基于意象轉(zhuǎn)譯的家具設(shè)計(jì)策略[J]. 林產(chǎn)工業(yè)，2020，57(2)：55-57.
[10] 王辛，王羽. 老年人起居室照度適老性實(shí)驗(yàn)[J]. 住區(qū)， 2015，5(6)：153-156，152.
[11] 劉煒，楊春宇，陳仲林. 老年人住宅照明光環(huán)境[J]. 照明工程學(xué)報(bào)，2001，12(3)：14-17.
[12]王傳智. 老年公寓室內(nèi)照明設(shè)計(jì)研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2019.
