王春彧 周燕珉

清華大學(xué)建筑學(xué)院

養(yǎng)老設(shè)施的智能化系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制等技術(shù)，由硬件與軟件匯集構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)信息管理、安全防范、環(huán)境控制、照料護(hù)理、健康娛樂等服務(wù)的電子系統(tǒng)。近年來，智能化系統(tǒng)在養(yǎng)老設(shè)施中的應(yīng)用逐漸受到重視，有關(guān)部門也針對(duì)其出臺(tái)了一些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，例如《老年人照料設(shè)施建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 450-2018）中就明確要求養(yǎng)老設(shè)施配置較為完善的智能化系統(tǒng)。

然而，目前國內(nèi)養(yǎng)老設(shè)施的智能化設(shè)計(jì)與應(yīng)用還不夠成熟，思路上也存在一些問題。雖然定位手環(huán)、離床感應(yīng)等智能化設(shè)備已經(jīng)被廣泛使用，但目前這類設(shè)備多數(shù)是“單品智能”，系統(tǒng)性和聯(lián)動(dòng)能力不足。一些智能化系統(tǒng)和設(shè)備未考慮老年人的特點(diǎn)與需求，出現(xiàn)一些不適老的問題。同時(shí)，建筑空間設(shè)計(jì)常常與飛速迭代的智能化技術(shù)相脫節(jié)，需要相互協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)。

1 養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)的發(fā)展歷程與空間分布

1.1 發(fā)展歷程：三個(gè)階段

1 養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)的發(fā)展的三個(gè)階段

2 智能化系統(tǒng)在設(shè)施中的空間分布示例

從智能建筑技術(shù)的層面來看，養(yǎng)老設(shè)施的智能化系統(tǒng)與智能家居系統(tǒng)所使用的技術(shù)高度重合。參考智能家居系統(tǒng)近年來的發(fā)展歷程，可以將養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)的發(fā)展與迭代歸納為三個(gè)階段（圖1）。

（1）第一代：中央控制

早期的養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)主要為手動(dòng)控制、人工決策，具有明顯的中央控制特征。最常見的應(yīng)用是智能呼叫系統(tǒng)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等較為基礎(chǔ)的智能建筑技術(shù)，將信息管理中心與各個(gè)空間的固定式呼叫器連接起來，形成中央控制與分布式設(shè)備之間樹狀連接的拓?fù)潢P(guān)系。這一代系統(tǒng)尚不具備太高的自動(dòng)化程度，可以認(rèn)為是一種“半智能”系統(tǒng)。

（2）第二代：分布式感應(yīng)

隨著各類傳感器的廣泛應(yīng)用，第二代養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)以分布式感應(yīng)為主要特征。在養(yǎng)老設(shè)施中的應(yīng)用除了智能建筑中常見的煙霧感應(yīng)器、人體紅外感應(yīng)器、溫濕度感應(yīng)器等，還有一些能夠輔助照料的感應(yīng)器。例如，壓力感應(yīng)裝置安裝于地毯下，通過感受壓力信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，可以監(jiān)測老人是否離床。這一代系統(tǒng)具備了一定的自動(dòng)化特點(diǎn)，但是仍然停留在各個(gè)設(shè)備的“單品智能”層次。

（3）第三代：萬物互聯(lián)

第三代養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)利用了當(dāng)今最為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了更高程度的自動(dòng)化。例如，通過云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以采集入住老人和設(shè)施的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)進(jìn)行云端分析、判斷，在安全保障和照料中給出更準(zhǔn)確的指令；通過人工智能技術(shù)，記錄入住老人的生活習(xí)慣并進(jìn)行自學(xué)習(xí)，可以在老人發(fā)生危險(xiǎn)行為之前給出預(yù)判，為護(hù)理員提供輔助。在萬物互聯(lián)的時(shí)代，設(shè)施內(nèi)分布的各種傳感器等重點(diǎn)的設(shè)備能夠彼此互聯(lián)互通，綜合判斷設(shè)施與老人的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)云端聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)化智能。

從第一代到第三代，可以發(fā)現(xiàn)養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)的智能化程度、自動(dòng)化程度逐漸提升，控制方式逐漸去人工化。隨著5G時(shí)代的到來，云端聯(lián)動(dòng)、系統(tǒng)自學(xué)習(xí)的全自動(dòng)養(yǎng)老智能化系統(tǒng)將成為未來的發(fā)展方向。

1.2 空間分布：三個(gè)層級(jí)

大多數(shù)類型的建筑中，智能化系統(tǒng)在空間上的分布主要分為兩個(gè)層級(jí)——中控室和分散的終端。不同的是，養(yǎng)老設(shè)施由于具備組團(tuán)化護(hù)理的特點(diǎn)，設(shè)施中的智能化系統(tǒng)控制通常需要增加對(duì)于各組團(tuán)控制的考慮，因此可以分為以下三個(gè)層級(jí)（圖2）。

（1）中央控制室：簡稱中控室，通常設(shè)置獨(dú)立房間，用于集中安放智能化設(shè)備終端，并對(duì)設(shè)施內(nèi)的智能系統(tǒng)進(jìn)行總體控制。中控室的位置應(yīng)能便捷地通往設(shè)施內(nèi)的各個(gè)空間，以保證設(shè)施中某個(gè)空間出現(xiàn)緊急情況時(shí)，中控室的員工能快速、暢通地到達(dá)現(xiàn)場，第一時(shí)間給予幫助和救援。

（2）分控臺(tái)：通常分散設(shè)置于各組團(tuán)/樓層公共空間的護(hù)理站，用于對(duì)各個(gè)空間內(nèi)智能化終端如空調(diào)新風(fēng)設(shè)備、摔倒報(bào)警設(shè)備、尿濕監(jiān)控設(shè)備等進(jìn)行直接控制。分控臺(tái)的設(shè)置加強(qiáng)了區(qū)域環(huán)境的可控性和老人需求響應(yīng)的及時(shí)性。分控臺(tái)的設(shè)備應(yīng)注意與隨身設(shè)備相結(jié)合，避免護(hù)理員被局限在分控臺(tái)區(qū)域內(nèi)。

（3）智能化終端：通常分散設(shè)置于各個(gè)空間，如公共空間、管理辦公房間、居室內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)各類功能的直接載體?？臻g設(shè)計(jì)中應(yīng)注意，隨著攜帶式設(shè)備和交互式設(shè)備的廣泛應(yīng)用，很多功能將不僅局限于固定的某個(gè)空間內(nèi)使用，應(yīng)預(yù)留靈活多變的可能性。

2 養(yǎng)老設(shè)施智能化應(yīng)用的現(xiàn)存問題

在老年人相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)中，通常會(huì)考慮空間環(huán)境設(shè)計(jì)是否“適老”的問題。例如，在社區(qū)室外環(huán)境設(shè)計(jì)中，地面出現(xiàn)高差、照明存在眩光等問題是“不適老”的。在智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，也廣泛地存在一些“不適老”的問題，大致可以概括為以下幾個(gè)方面：

2.1 “拿來主義”問題

3 國內(nèi)某旅居養(yǎng)老設(shè)施的智能坐便器

4 需要手機(jī)操控的智能自動(dòng)窗簾

5 荷蘭霍夫范納索認(rèn)知癥老人照護(hù)中心的空間層級(jí)劃分

6 運(yùn)用智能化設(shè)備監(jiān)測老人的活動(dòng)方位

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，有些養(yǎng)老設(shè)施的智能化設(shè)計(jì)對(duì)老人理解不到位，單純地“照搬”一些適合年輕人的普通的智能化設(shè)備。然而老人有自己的認(rèn)知局限和生活習(xí)慣，強(qiáng)加過高學(xué)習(xí)成本的、新的交互智能設(shè)備可能會(huì)適得其反。

例如，國內(nèi)某旅居養(yǎng)老設(shè)施在老人居室里安裝了智能坐便器，這個(gè)出發(fā)點(diǎn)非常好。但是，這種智能坐便器采用了感應(yīng)式?jīng)_水的形式，其沖水開關(guān)設(shè)置于側(cè)邊靠近地面處，使得老人很難找到。此外，感應(yīng)開關(guān)位于洗手池一側(cè)，老人洗手的時(shí)候容易誤觸。這一過度智能的設(shè)計(jì)不僅容易浪費(fèi)水資源，意外的沖水聲音也容易對(duì)老人產(chǎn)生驚嚇（圖3）。

還有一些智能化系統(tǒng)與設(shè)備并未從老年人的實(shí)際需求出發(fā)，把好的技術(shù)“拿來主義”地用在了錯(cuò)誤的方向。例如，一些養(yǎng)老設(shè)施使用了能夠定時(shí)自動(dòng)開閉的智能窗簾，雖然技術(shù)較為先進(jìn)，但操作復(fù)雜，還可能需要使用手機(jī)，老人會(huì)覺得不如直接手動(dòng)拉窗簾更方便（圖4）。這種未考慮老人需求、展示性大于實(shí)用性的智能化設(shè)計(jì)，在實(shí)際使用中利用率較低。

2.2 功能盲目“貪多貪全”

老年人的視力、判斷能力、反應(yīng)能力衰退，常見的一些集成度高、功能復(fù)雜的智能化設(shè)備容易為老人帶來較高的使用門檻。例如，有的養(yǎng)老設(shè)施采用集成式開關(guān)面板，操作選項(xiàng)過多，文字過小，老人在使用時(shí)很難辨別不同開關(guān)。同時(shí)，這類多功能開關(guān)的按鈕比較密集，老人的手指稍微一抖就會(huì)按錯(cuò)，也會(huì)帶來很多不便。較高集成度的設(shè)計(jì)看似多功能、可以一站式操作，實(shí)際卻不易用、不適老，讓智能化設(shè)備變成了“對(duì)智力的考驗(yàn)”。

2.3 方便護(hù)理員使用，卻脫離了“老年人本位”

有些智能化設(shè)備雖然主要使用對(duì)象是護(hù)理員，但缺乏考慮老年人的感受，忽略了一切養(yǎng)老智能化設(shè)計(jì)都是以老年人為本位進(jìn)行設(shè)計(jì)的原則。例如，有的監(jiān)控設(shè)備常常不注意保護(hù)老人的隱私，信息屏幕安裝位置不當(dāng)，將老人的身份信息、健康狀況、監(jiān)控畫面等對(duì)外展示；再如，將用于離床監(jiān)控的智能化信息屏幕安裝在門廳處，雖然方便護(hù)理員經(jīng)過時(shí)對(duì)老人狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，但也直接將老人的隱私暴露給了外來人員。

3 養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

面對(duì)上述問題，在養(yǎng)老設(shè)施的智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)從設(shè)施中的三大主要人群——管理者、護(hù)理員和老年人的使用需求出發(fā)，實(shí)現(xiàn)管理安全、生活照料、健康娛樂的系統(tǒng)性智能化。對(duì)于管理者、護(hù)理員來說，使用能夠提升管理效率、降低護(hù)理員工作壓力的智能化系統(tǒng)，其根本目標(biāo)也依然是更好地服務(wù)老年人、提升老年人的生活質(zhì)量。對(duì)于老年人來說，智能化設(shè)備可以輔助康復(fù)運(yùn)動(dòng)、豐富精神世界。

下面，我們列舉養(yǎng)老設(shè)施智能化系統(tǒng)的四個(gè)設(shè)計(jì)方向，并探討相應(yīng)的建筑空間設(shè)計(jì)要求。

3.1 管理安全上：運(yùn)用智能定位系統(tǒng)支持老年人活動(dòng)的自由度

為了避免老人出門走失，國內(nèi)很多認(rèn)知癥老人的照料設(shè)施常?！耙坏肚小钡貙⒗先岁P(guān)在設(shè)施內(nèi)，這種管理模式非常不利于認(rèn)知癥老人的心理健康。若利用智能定位系統(tǒng)，結(jié)合對(duì)認(rèn)知癥老人個(gè)體狀態(tài)的分析，可以較好地解決這一問題。

例如，荷蘭霍夫范納索認(rèn)知癥老人照護(hù)中心（Hof van Nassau）通過智能定位系統(tǒng)，有效地滿足了老人自由活動(dòng)的需求。這個(gè)設(shè)施在設(shè)計(jì)時(shí)將養(yǎng)老設(shè)施空間劃分成4個(gè)層級(jí)，不同層級(jí)的空間對(duì)應(yīng)著不同的自由度。根據(jù)老人的身體情況和病情輕重程度，界定適合他們的活動(dòng)范圍（圖5）。

這一系統(tǒng)建立了虛擬邊界來限制老人的活動(dòng)，因此無需嚴(yán)密的圍墻、柵欄等物理邊界就能有效防范風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)施內(nèi)（1～3層級(jí)），通過智能手環(huán)、WIFI和ICT技術(shù)實(shí)現(xiàn)門禁控制和實(shí)時(shí)定位；在設(shè)施外（4層級(jí)），運(yùn)用GPS系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位；存在風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，會(huì)以手機(jī)短信的形式將老人信息告知周邊居民，請(qǐng)求協(xié)助（圖6）。

實(shí)際上，此類技術(shù)在兒童看護(hù)等其他領(lǐng)域的應(yīng)用早已非常成熟，如果巧妙地將其運(yùn)用在老人尤其是失智老人身上，就可以將老人從設(shè)施的封閉管理中解放出來。用“虛擬封閉”替代“物理封閉”的方法，也讓規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)擁有更多的自由度和靈活性。

3.2 生活照料上：運(yùn)用智能照料系統(tǒng)，減輕護(hù)理員的工作壓力

7 智能生活照料系統(tǒng)工作架構(gòu)示意圖

8 傳統(tǒng)護(hù)理模式與智能化系統(tǒng)對(duì)突發(fā)危險(xiǎn)響應(yīng)時(shí)間的對(duì)比

9 荷蘭貝亨奧普佐姆老年康復(fù)護(hù)理中心標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

10 荷蘭貝亨奧普佐姆老年康復(fù)護(hù)理中心康復(fù)花園平面圖

11 體感康復(fù)游戲“螞蟻過橋”

12 日本某養(yǎng)老設(shè)施中的老人與機(jī)器人“交談”

在養(yǎng)老設(shè)施中，護(hù)理員往往面臨著極大的工作壓力。智能生活照料系統(tǒng)通過收集老人的活動(dòng)和健康信息，比如睡眠體征監(jiān)測、人員活動(dòng)感知監(jiān)測等，可以有效地輔助護(hù)理員掌握老人的實(shí)時(shí)狀態(tài)，大大減輕護(hù)理員的工作壓力，同時(shí)避免老人突發(fā)危險(xiǎn)時(shí)無法得到及時(shí)救助（圖7）。例如，圖8所示的時(shí)間軸描述了某位入住老人起夜時(shí)突然摔倒的危險(xiǎn)事件。在傳統(tǒng)的護(hù)理模式下，護(hù)理員每隔一段時(shí)間才查一次房，老人一旦發(fā)生危險(xiǎn)，難免發(fā)生護(hù)理員發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、錯(cuò)過最佳救護(hù)時(shí)機(jī)的情況。相比之下，如果采用智能化生活照料系統(tǒng)，傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)控老人的狀態(tài)，在危險(xiǎn)事件發(fā)生的時(shí)候，第一時(shí)間向護(hù)理員終端發(fā)出報(bào)警。護(hù)理員收到報(bào)警之后可以立刻趕來，顯著地提高了危險(xiǎn)事件的響應(yīng)速度。此外，通過系統(tǒng)還可以提前分析老人的危險(xiǎn)動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)事件的前兆，比如老人夜間離床時(shí)，護(hù)理員可收到預(yù)警、提高警惕。

建筑設(shè)計(jì)中，需要注意智能照料系統(tǒng)的傳感器設(shè)備對(duì)空間的要求。一方面，應(yīng)考慮傳感器的感應(yīng)范圍，避免感應(yīng)范圍過大錯(cuò)誤觸發(fā)報(bào)警、感應(yīng)范圍過小漏掉危險(xiǎn)事件。另一方面，應(yīng)避免建筑結(jié)構(gòu)和其他設(shè)備對(duì)傳感器的干擾，比如紅外線傳感器極容易受到較大的金屬物品、合金天線等干擾，影響傳輸距離?？傊?，在建筑結(jié)構(gòu)和室內(nèi)電氣設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理選擇傳感器的位置，避免傳感器設(shè)備失效。

3.3 運(yùn)動(dòng)健康上：運(yùn)用智能康復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，保證老人活動(dòng)需求

2020年“新冠”疫情期間我們了解到，出于防疫的要求，許多養(yǎng)老設(shè)施的入住老人都無法自由地到戶外運(yùn)動(dòng)。智能康復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)利用精心編寫的訓(xùn)練程序引導(dǎo)老人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，使老人在室內(nèi)鍛煉成為可能。例如，荷蘭貝亨奧普佐姆老年康復(fù)護(hù)理中心（Centrum voor Geriatrische Revalidatie Zorg）在設(shè)施中央設(shè)置了康復(fù)花園，通過矮墻和綠植圍合出老人們進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的空間，并設(shè)置了多種設(shè)備組成智能康復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，輔助老人在設(shè)施內(nèi)活動(dòng)（圖9，10）。

智能康復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)讓生活起居空間和康復(fù)運(yùn)動(dòng)空間能夠融為一體，實(shí)現(xiàn)了同一空間的多功能復(fù)合，是智能化對(duì)建筑空間的一種創(chuàng)新。在今后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)積極注重公共活動(dòng)空間的復(fù)合性與可變性，比如公共起居室電視前的沙發(fā)應(yīng)當(dāng)方便移動(dòng)，當(dāng)老人需要跟著智能游戲設(shè)備運(yùn)動(dòng)時(shí)，能有足夠的活動(dòng)空間；將同一塊電視屏幕分時(shí)利用，既可用于觀看節(jié)目，又可作為健身體感游戲的顯示器（圖11）。

3.4 情感娛樂上：運(yùn)用智能娛樂系統(tǒng)，避免老人孤獨(dú)

養(yǎng)老設(shè)施中，護(hù)理員由于照料工作已經(jīng)非常辛苦，難免無暇顧及對(duì)老人情感和精神層面上的關(guān)注，導(dǎo)致老人在設(shè)施中常常有一種孤獨(dú)感，這也成為了許多老人不愿意入住養(yǎng)老設(shè)施的原因之一。隨著人工智能技術(shù)的日趨成熟，一些智能機(jī)器人可以對(duì)老年人的指令給出較為深入的理解，并做出富有交互性的反饋，實(shí)現(xiàn)與老人交談（圖12）、陪伴老人生活、輔助護(hù)理、遠(yuǎn)程溝通等多重功能，有效地減輕了老人的孤獨(dú)感，甚至可以鍛煉老人的思維，幫助預(yù)防和治療記憶衰退。智能化設(shè)備豐富了老年人的內(nèi)心世界，提升了老人的生活品質(zhì)。

這類交互性娛樂設(shè)備是未來的發(fā)展趨勢，在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)予以考慮。除了注重老年人的無障礙設(shè)計(jì)，也要注重智能機(jī)器人這類能夠自動(dòng)行進(jìn)的設(shè)備的“無障礙”設(shè)計(jì)，避免出入設(shè)備間的路徑上出現(xiàn)高差，并留出設(shè)備通行和操作的空間，保證設(shè)備到老人居室和公共活動(dòng)空間的可達(dá)性。此外，應(yīng)為這些設(shè)備預(yù)留插座點(diǎn)位，保證用電需求。

4 結(jié)語

從運(yùn)營服務(wù)上，養(yǎng)老設(shè)施的智能化系統(tǒng)可以有效提升護(hù)理質(zhì)量，減輕管理人員和護(hù)理人員的工作負(fù)擔(dān)；從老人的生活品質(zhì)上，智能化系統(tǒng)可以輔助老人活動(dòng)、豐富老人的內(nèi)心世界，是未來的發(fā)展方向。

在今后的養(yǎng)老設(shè)施設(shè)計(jì)中，針對(duì)智能化趨勢，應(yīng)從老人的需求出發(fā)，創(chuàng)造空間的可變性與復(fù)合性，同時(shí)注重針對(duì)智能化設(shè)備的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，讓智能化系統(tǒng)真正地服務(wù)于老年人的生活。

圖片來源

圖1～3，7，8 為作者自繪或自攝；圖4，5，9～12 由周燕珉工作室提供；圖6 由TanteLouis 提供。