戚裕敏 高娃 武莉
摘要:互聯(lián)網(wǎng)+的概念漸漸來到熱門的智能家居生態(tài)鏈的同時,人們也應(yīng)當(dāng)思考如何用互聯(lián)網(wǎng)、智能化的家居產(chǎn)品應(yīng)對亟待解決的室內(nèi)生態(tài)環(huán)境健康問題。文章參考國內(nèi)目前系統(tǒng)建立的室內(nèi)人居環(huán)境評價體系對于室內(nèi)各系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,思考分析智能家居交互系統(tǒng)在這些系統(tǒng)中的應(yīng)對策略和解決方案。用技術(shù)解決實際問題是技術(shù)發(fā)展的重要意義所在,應(yīng)用熱門的智能家居生態(tài)鏈概念解決目前嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境健康問題有很多可以進(jìn)行操作的空間,同時也具有非常重要的現(xiàn)實意義。
關(guān)鍵詞:室內(nèi)生態(tài)環(huán)境 智能家居生態(tài)鏈 交互設(shè)計
引言
智能家居生態(tài)鏈?zhǔn)抢^智能硬件、可穿戴設(shè)備之后工業(yè)4.0的又一發(fā)展熱點。智能家居能在技術(shù)的融入之下,為傳統(tǒng)家居增添更具科技的功能,更好地為人居環(huán)境的舒適性所服務(wù)。不管是采用loT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)或是深度學(xué)習(xí)自編碼人工智能技術(shù)的智能家居生態(tài)鏈,其目的都在于使傳統(tǒng)家居更好地連接在一起形成完整的生態(tài)鏈,在被使用的過程中記錄用戶的行為、了解用戶的習(xí)慣,從而在用戶不知不覺中調(diào)節(jié)家居狀態(tài),給用戶提供更加舒適的家居感受。智能家居改變了原有的家居交互模式,從傳統(tǒng)的人機交互轉(zhuǎn)變?yōu)榱私缑娼换?,用戶在移動端了解控制各智能家居工作狀態(tài)。有的智能家居操控系統(tǒng)甚至轉(zhuǎn)變?yōu)榱苏Z音交互、體感交互甚至無意識交互,舍棄了傳統(tǒng)的操作界面,更進(jìn)一步降低了用戶的操作成本。與此同時,改革開放以來,我國的經(jīng)濟迅速騰飛,人們對于生活品質(zhì)的要求提高,而自然環(huán)境卻在人們過去以自然環(huán)境的犧牲為代價的經(jīng)濟發(fā)展中受到了嚴(yán)重的傷害,環(huán)境污染的惡果已然初現(xiàn),霧霾、污水、沙塵等惡劣的環(huán)境污染問題不僅影響著室外自然生態(tài)環(huán)境,也影響著室內(nèi)人居生態(tài)環(huán)境的健康。因此,針對室內(nèi)生態(tài)環(huán)境健康的智能家居交互設(shè)計成為必然的要求。
一、面向室內(nèi)生態(tài)環(huán)境健康的智能家居產(chǎn)品客戶端交互設(shè)計分析
(一)以系統(tǒng)為區(qū)分的設(shè)計分析
目前我國已建立起了一套系統(tǒng)、量化的室內(nèi)人居環(huán)境評價體系,客觀、量化地從物理、化學(xué)、人文等共計十個因素若干個因子出發(fā)對室內(nèi)人居環(huán)境進(jìn)行評價,本文參考這一評價體系對面向室內(nèi)生態(tài)環(huán)境的智能家居交互設(shè)計進(jìn)行各個系統(tǒng)的分類分析。
1.室內(nèi)能源物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng):室內(nèi)能源物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的評價標(biāo)準(zhǔn)主要集中于建筑材料的熱工性能和家居采暖、空調(diào)設(shè)備的節(jié)能性。因此在面向室內(nèi)生態(tài)環(huán)境健康的智能家居交互中,我們應(yīng)當(dāng)充分考慮使用產(chǎn)品和交互方式在全生命周期中的綠色環(huán)保。采用節(jié)能、使用綠色能源的采暖、空調(diào)設(shè)備,交互界面應(yīng)選擇耗電較小的屏幕,交互界面的流程應(yīng)當(dāng)盡量精簡,節(jié)省用戶操作流程的同時也可以減短交互界面使用時間,進(jìn)而減少能耗。同時一些較為簡單的開關(guān)設(shè)置可以通過語音、體感或硬交互的方式實現(xiàn),也可以達(dá)到節(jié)能的目的。
2.室內(nèi)氣循環(huán)系統(tǒng):室內(nèi)氣循環(huán)系統(tǒng)評價標(biāo)準(zhǔn)主要考量的是自然通風(fēng)在房屋通風(fēng)中的占比與《室內(nèi)空氣質(zhì)量衛(wèi)生規(guī)范》的量化數(shù)據(jù)評價。因此智能家居的交互系統(tǒng)可以通過loT的連接控制窗戶和空氣過濾系統(tǒng)的開關(guān),聯(lián)網(wǎng)獲取當(dāng)日實時空氣質(zhì)量報告,在空氣質(zhì)量較好的時候打開窗戶自然通風(fēng),在室內(nèi)有人和空氣質(zhì)量下降的時候打開空氣過濾系統(tǒng)采用過濾通風(fēng)(如圖1)。
3.室內(nèi)水環(huán)境系統(tǒng):室內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng)的評價要點在于節(jié)水器具使用率和中水系統(tǒng)用水率。智能家居交互系統(tǒng)可以通過loT系統(tǒng)檢測掌控日常生活廢水排放量及中水系統(tǒng)供水量,結(jié)合用戶的生活習(xí)慣與過往的用水量統(tǒng)計進(jìn)行中水的使用,在馬桶用水、打掃用水等中水可以達(dá)到潔凈要求的用水時刻為用戶提供中水代替一級自來水,從而達(dá)到室內(nèi)水環(huán)境的綠色使用。
4.室內(nèi)聲環(huán)境系統(tǒng):室內(nèi)聲環(huán)境系統(tǒng)的評價對于不同起居室不同時段有不同的要求,因此智能家居的交互系統(tǒng)也應(yīng)該注意區(qū)分不同時間、不同場合、不同用戶的需求。在白天用戶長時間停留活動的地方比如客廳、廚房、書房等,噪聲提醒的上限可以適當(dāng)升高;一些會發(fā)出噪音的家居器具如電視、音響、家庭影院等設(shè)備在長期無人交互的情況下可以由智能家居自動關(guān)閉。在使用時分貝超過了推薦音量也會顯示詢問界面,并為用戶推薦適合的音量。在晚上,臥室這樣的休息場所音量控制上限應(yīng)更低,以保證用戶最佳的休息環(huán)境。同時,如果loT連接了用戶的床或枕頭,可以記錄用戶的睡眠情況,也可以為一些有入睡問題的用戶自動在睡覺時間播放白噪音助眠,充分為用戶提供舒適的家居環(huán)境。
5.室內(nèi)光環(huán)境系統(tǒng):室內(nèi)光環(huán)境系統(tǒng)的評價標(biāo)準(zhǔn)主要有自然采光房占有率、無光污染率、節(jié)能燈具使用率、臥室起居室廚房采光系數(shù)、樓梯間采光系數(shù),是從資源占有率、不同區(qū)域采光情況進(jìn)行評價的。在這一系統(tǒng)中,智能家居交互系統(tǒng)可以記錄并分析用戶的日常照明系統(tǒng)使用情況和作息習(xí)慣,在用戶外出的時候自動關(guān)閉閑置照明設(shè)備,在日常的采光照明中記錄實時自然采光情況,白天以自然光為主,在自然光照明不足時補充燈光照明系統(tǒng)。晚上照明程度在客廳、臥室和書房做出區(qū)分,無人區(qū)域關(guān)閉照明,通道區(qū)域做聲控或熱感引導(dǎo)照明,最大可能減少光污染和能源浪費。深夜用戶入睡后室內(nèi)起居環(huán)境中留下通道區(qū)域的引導(dǎo)照明,方便用戶的夜晚活動,也可以為有需要的用戶保留夜燈照明助眠。
6.室內(nèi)熱環(huán)境系統(tǒng):室內(nèi)熱環(huán)境系統(tǒng)的評價體系主要對室內(nèi)溫、濕度及室內(nèi)溫差作出了規(guī)定。這幾項數(shù)據(jù)的控制應(yīng)該考慮到冬夏季節(jié)性差異,調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕及溫差達(dá)到室內(nèi)宜居范圍。監(jiān)測室內(nèi)人流密度情況,對用戶長期停留的起居室和通道區(qū)域著重控制溫濕度,空置的起居室的溫室控制家電則暫時待機,以此控制智能家居的能源消耗。
7.室內(nèi)廢棄物處置:室內(nèi)廢棄物處置的評價標(biāo)準(zhǔn)主要看室內(nèi)生活垃圾的收集率和分類率。因此智能家居交互系統(tǒng)可以聯(lián)動掃地機器人、冰箱、廚房垃圾桶實時監(jiān)測家庭的廚余垃圾情況,在用戶處理廚余垃圾時及時推薦廚余垃圾的正確分類和處理方法,幫助用戶培養(yǎng)良好的廢棄物處置習(xí)慣。
評價體系中的室內(nèi)綠化景觀、綠色建筑裝飾材料和室內(nèi)功能面積的要求則是對于建筑環(huán)境的要求內(nèi)容,智能家居的交互系統(tǒng)對此不作更多設(shè)計分析。
(二)以區(qū)域為區(qū)分的設(shè)計分析
1.客廳區(qū)域:客廳區(qū)域承擔(dān)著用戶室內(nèi)日間家居生活的大部分起居活動,不管是日常的家居生活還是會客接待,大多數(shù)都在這一區(qū)域進(jìn)行,因此這一區(qū)域?qū)τ谑覂?nèi)生態(tài)環(huán)境的需求也更為復(fù)雜,要考慮到使用時間、使用人員、使用人數(shù)等不同情況帶來的使用需求變化。在這一區(qū)域,智能家居交互的室內(nèi)能源物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)可以連接控制客廳區(qū)域的各項家具電器,根據(jù)人數(shù)、使用時間進(jìn)行智能開關(guān)控制,對于一些大功率能源消耗家電如大功率照明燈、空調(diào)、電視、采暖設(shè)備等可以實行“隨離隨關(guān)”的策略,使用者離開十分鐘之后即進(jìn)入待機模式以節(jié)約電源;室內(nèi)氣循環(huán)系統(tǒng)可以根據(jù)室內(nèi)人員人數(shù)以及室內(nèi)人員行為進(jìn)行工作調(diào)整,例如在客廳人較多的時候加大空氣凈化效率,室內(nèi)人員減少時可相應(yīng)降低功率,當(dāng)室內(nèi)有嬰幼兒及兒童時,有人在客廳吸煙會響起提示,建議用戶盡量到吸煙室吸煙避免嬰幼兒和兒童吸入二手煙。室內(nèi)水循環(huán)系統(tǒng)則可以在這一區(qū)域監(jiān)測飲用水的使用情況,存量不足或有即將到來的預(yù)約會客是會提醒用戶及時補充。也可以將凈化處理后的二水用于客廳綠植的澆灌。室內(nèi)聲系統(tǒng)則可以通過檢測室內(nèi)用戶人數(shù)及發(fā)出分貝判斷用戶的行為,進(jìn)而為用戶提供適宜的聲環(huán)境。例如當(dāng)客廳人數(shù)僅為一到兩人且用戶自發(fā)分貝較小時,可以判定為用戶在等待新的信息接收(理論上視為用戶的休息行為都在休息區(qū)域進(jìn)行),可以將打開的電視或音響設(shè)備調(diào)整上升到可以引起用戶注意的適宜分貝;當(dāng)客廳人數(shù)較多且用戶自發(fā)分貝較高時,可判定為用戶在進(jìn)行會客或交談,可降低其他設(shè)備的分貝為用戶創(chuàng)造較為適合的交談聲環(huán)境。當(dāng)用戶在舉行聚會或娛樂時也可為用戶調(diào)整到不影響鄰居與用戶耳膜健康的分貝,并在此時可以由用戶語音或體感、手勢交互隨時降低或關(guān)掉聲源。室內(nèi)光環(huán)境可以在客廳區(qū)域著重以時段和用戶行為為區(qū)分調(diào)整室內(nèi)光環(huán)境,在白天盡量使用自然光照明來節(jié)約環(huán)境,當(dāng)自然光不足是再進(jìn)行區(qū)域性的照明補充,例如只針對用戶所在位置或者用戶正在使用的屏幕顯示型設(shè)備做出照明補充保護(hù)用戶視力。室內(nèi)熱環(huán)境在客廳區(qū)域則需要著重考慮到人員數(shù)量和設(shè)備發(fā)熱帶來的室內(nèi)熱環(huán)境變化情況,針對不同人數(shù)進(jìn)行不同的熱環(huán)境調(diào)節(jié)來保證客廳溫度的適宜,使用自發(fā)熱較小的家電產(chǎn)品來維持綠色家居的可持續(xù)性。室內(nèi)廢棄物處置系統(tǒng)則可以通過監(jiān)測控制客廳的廢棄物收集裝置來實時掌控室內(nèi)廢棄物回收情況,可以提示并引導(dǎo)用戶做出廢棄物分類,利用一些小型裝置,例如室內(nèi)可燃廢棄物的能源轉(zhuǎn)化,做出在客廳就可以進(jìn)行的廢棄物能源再利用,引導(dǎo)用戶參與進(jìn)這一過程使用戶獲得良好的體驗和自我實現(xiàn)感,以此驅(qū)動用戶積極參與到室內(nèi)廢棄物處置再利用的系統(tǒng)中來。也可以在交互設(shè)計中建立使用該交互系統(tǒng)的用戶社區(qū),開辟一些用戶創(chuàng)意室內(nèi)廢棄物再利用的活動來引導(dǎo)用戶參與這一循環(huán)系統(tǒng)并建立室內(nèi)廢棄物循環(huán)再利用處置的理念(如圖2)。
2.臥室區(qū)域:臥室區(qū)域是用戶夜間活動的主要承擔(dān)者,主要是用戶的夜間休息活動,在這一區(qū)域內(nèi)用戶的首要要求就是安靜、弱光、適宜的聲光熱環(huán)境系統(tǒng),我們在進(jìn)行交互設(shè)計時也應(yīng)該著重這三個循環(huán)系統(tǒng)的把控和設(shè)置,將它們放在顯眼的交互位便于用戶的控制調(diào)整。而是物理環(huán)境中,我們應(yīng)當(dāng)在臥室區(qū)域有用戶停留時保證聲環(huán)境的柔和,對于需要安靜環(huán)境休息的用戶提供安靜的臥室環(huán)境,對于睡眠不佳的用戶我們還可以在他的入睡階段提供助眠的白噪音,并在用戶入睡之后保持盡量安靜的臥室環(huán)境,關(guān)閉或者替換有噪音產(chǎn)生的家具電器。臥室的光環(huán)境系統(tǒng)則可以在白天時通過智能控制遮光窗簾來實現(xiàn)昏暗弱光的環(huán)境,在夜晚則盡量降低室內(nèi)照明來減少城市光污染。在夜晚的時候雖然需要降低照明光源,但是對于深夜有活動的用戶我們也可以在墻角近地高度亮起微弱光引導(dǎo)光源,由此來保證用戶在半夜起床時候的活動安全和引導(dǎo)。在臥室的熱環(huán)境系統(tǒng)中,我們則可以采用預(yù)熱或預(yù)冷的方式來保證臥室安靜聲環(huán)境的同時保持適宜溫度。智能家居系統(tǒng)可以通過記錄學(xué)習(xí)來記錄用戶的入睡時間和入睡習(xí)慣(包括但不僅限于適宜入睡溫度,入睡后是否有翻身行為),在用戶進(jìn)入臥室之前開啟空調(diào)或溫濕機將室內(nèi)溫濕調(diào)整到用戶適宜的狀態(tài)之后進(jìn)入低功耗低噪的待機狀態(tài),保證用戶入睡時的安靜環(huán)境。當(dāng)用戶入睡后,如果監(jiān)測到用戶有翻身、踹被等可能會將被子掀開的行為之后,智能關(guān)閉窗戶,開啟家電為用戶繼續(xù)保持適宜的溫溫情況,避免用戶受涼生病。
臥室因為在用戶使用的時間里會長期處于一個較封閉的狀態(tài),室內(nèi)空氣不流通,久而久之會對用戶的健康產(chǎn)生不好的影響,因此我們還需要在記錄用戶離開臥室之后及時智能開啟窗戶通風(fēng)換氣(如圖3)。
3.廚房區(qū)域:廚房區(qū)域承擔(dān)著家庭食物存放、餐點制作、廚具存放的責(zé)任。因為這一區(qū)域存儲食物因此對通風(fēng)換氣與溫濕度的要求較高;又因為這一區(qū)域在烹飪食物時可能會產(chǎn)生油煙,因此對空氣凈化和懸浮顆粒物凈化的要求較高。因此在這一區(qū)域,我們需要著重考慮氣環(huán)境的空氣循環(huán)和凈化、存儲食物溫濕度的調(diào)控這兩方面。首先在廚房氣環(huán)境系統(tǒng)中,我們可以通過監(jiān)測這一區(qū)域的電器使用情況來判斷用戶進(jìn)行的工作,檢測到開啟液化灶或電磁爐、炸鍋等烹飪設(shè)備時可自動為用戶開啟包括但不僅限于抽油煙機的空氣凈化設(shè)備,保證廚房的空氣質(zhì)量安全。并在烹飪過程結(jié)束后及時智能開啟窗戶通風(fēng)換氣。為了保證廚房存儲食物的質(zhì)量,智能家居可以—方面聯(lián)網(wǎng)冰箱,實時了解冰箱內(nèi)存儲食物種類數(shù)量調(diào)整到適宜的保鮮溫度并在APP端提示用戶盡快食用。另一方面對于存儲于柜子等收納空間的食物則聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測他們的存儲情況,并將柜中的溫濕度根據(jù)存儲食物情況進(jìn)行調(diào)整。在廚房區(qū)域中,還有另一項重要的工作是廚余垃圾的處理。在這一問題,室內(nèi)廢棄物處置系統(tǒng)可以通過兩方面的工作來輔助用戶進(jìn)行廚余垃圾的綠色生態(tài)處理?!矫鎸τ谑覂?nèi)無法處置回收的廚余垃圾引導(dǎo)用戶進(jìn)行分類然后送至垃圾集中處理處。另—方面家中可以安裝小型廚余垃圾沼氣蓄能裝置,引導(dǎo)用戶將可進(jìn)行回收利用的廚余垃圾放入蓄能裝置的回收口,進(jìn)行沼氣發(fā)酵蓄能處理之后將蓄能能源再用于家庭能源供應(yīng),以此鼓勵用戶進(jìn)行廚余垃圾的回收利用并建立綠色生態(tài)家居的概念(如圖4)。
4.衛(wèi)生間區(qū)域:衛(wèi)生間區(qū)域承擔(dān)著家庭的洗浴、排泄物處理等工作,這一區(qū)域中對于水環(huán)境系統(tǒng)和廢棄物處置系統(tǒng)需要著重進(jìn)行考量。在衛(wèi)生間區(qū)域中,水環(huán)境系統(tǒng)可以監(jiān)測收集洗浴廢水進(jìn)行回收處理,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后可成為潔凈二水用于家庭綠植澆灌等非直飲用水,對于個別用水量嚴(yán)重超出平均標(biāo)準(zhǔn)的家庭或成員也可以在移動端進(jìn)行節(jié)水的頁面提示。對于排泄物的處理則應(yīng)該秉持不危害公共環(huán)境的原則,將衛(wèi)生間垃圾與其他垃圾分開處理,盡量保證不造成垃圾的混合再污染。同時因為衛(wèi)生間的使用時長并不久,因此應(yīng)當(dāng)在衛(wèi)生間的光環(huán)境系統(tǒng)中實施人走電斷的模式。衛(wèi)生間在排泄之后可能會產(chǎn)生異味,因此氣環(huán)境系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備應(yīng)當(dāng)在監(jiān)測到排泄活動進(jìn)行時就開啟空氣凈化設(shè)備凈化空氣中的異味,保證用戶的使用體驗。
5.通道區(qū)域:通道區(qū)域連接著幾大家居生活中的功能區(qū)域,也可以理解為是用戶的家居活動動線,因此通道區(qū)域承擔(dān)著用戶在各區(qū)域之間行走穿梭的工作。通道區(qū)域一般在白天的照明可以依靠自然光或各區(qū)域補充照明的光源來照亮,但是當(dāng)夜晚用戶入睡以后,各區(qū)域的照明相繼關(guān)閉,此時為了保證用戶夜間活動安全的同時又要保證用戶夜間休息的舒適,通道區(qū)域應(yīng)當(dāng)在近地高度亮起弱光夜燈,既能保證用戶夜間活動能看到地面的情況,又不會影響到用戶的夜間休息(如圖5)。
結(jié)語
對智能家居交互系統(tǒng)從室內(nèi)生態(tài)環(huán)境健康的角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計是秉持著為更好生活而設(shè)計的理念,對時下熱門的技術(shù)熱點和聚焦的環(huán)境問題的結(jié)合。風(fēng)口永遠(yuǎn)有下一個,但是核心的驅(qū)動力是技術(shù),核心的服務(wù)點是生活。面向室內(nèi)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行智能家居的交互設(shè)計,在盡可能的情況下連接更多的智能家居,力圖使用戶感知到大概念智能家居的全貌,并在良好的技術(shù)平臺下改善甚至無意識中改善室內(nèi)人居環(huán)境,并以家庭為單位向室外自然環(huán)境輸出力所能及的改善產(chǎn)物——如潔凈的二水、分類收集的生活垃圾,正是面向室內(nèi)生態(tài)環(huán)境健康的智能家居交互設(shè)計對于更好人居環(huán)境的意義所在。