基于情境感知的家居智能照明產品系統設計策略研究

馮韻珊 裴悅舟

摘要：針對復雜的居住環境，產品使用場景不斷細分，市面上的智能照明產品同質化嚴重、難以滿足用戶需求的問題，通過探索情境感知在智能照明產品系統設計中的應用，提出合理有效的設計方法。首先，對理論進行梳理，精煉出適合家居照明的4類情境因素：用戶、環境、設備、任務。其次，通過用戶研究歸納出關鍵情境，結合產品系統的要素、結構、功能3個方面，構建基于情境感知的智能照明產品系統。筆者總結出4類情境因素下的智能照明產品系統設計策略。將情境感知運用到智能照明產品系統的設計中，有利于從多維度深入探索用戶需求，實現基本照明功能的同時，提供更精準、個性化的服務。

關鍵詞：情境感知；智能照明；產品系統；用戶體驗；設計策略

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A文章編號：1003-0069（2024）07-0076-04

Abstract：In response to the complex living environment， product use scenarios continue to be subdivided， the homogenization of intelligent lighting products on the market is serious and difficult to meet the needs of users， by exploring the application of contextual awareness in the design of intelligent lighting product systems， and propose a reasonable and effective design approach.Firstly， the theory is sorted out to refine the four types of contextual factors suitable for home lighting： user， environment， device， and task. Secondly， the key contexts are summarized through user research， and the three aspects of the product system： elements， structure， and function are combined to build a contextaware intelligent lighting product system.The author summarizes the intelligent lighting product system design strategies under four types of situational factors. The application of context awareness theory helps to the deeply understand user from different perspectives， it can also enhance the user experience and provide more accurate and personalized services while meeting basic lighting functions for users.

Keywords：Context awareness； Intelligent lighting； Product System ； User experience； Design strategy

引言

近年來，我國的傳統家電照明行業開始向家電照明信息化、智能化逐步過渡、發展，家居智能照明將傳統照明與物聯網技術結合，受到越來越多消費者的關注與認可，智能照明成為智能家居的重要組成部分。目前，用戶家居環境空間的不斷變化，伴隨著新需求的不斷涌現。然而，市面上智能照明產品存在著功能形式單一、難以匹配用戶的具體使用場景、多個照明產品間的交互體驗差等問題，無法滿足用戶在不同家居照明情境下的實際需求?；诖?，本文引入情境感知理論，以系統的角度對智能照明產品進行設計，有利于全面深入挖掘相關情境信息，分析并獲取用戶潛在需求，最后通過多種形式的產品設備組合，主動為用戶提供更連續、完整、個性化的照明服務，提升智能照明的用戶體驗。

一、情境感知與情境因素相關研究

情境感知由Schilit等人在1994年提出，源自普適計算的研究，認為情境感知是通過感知用戶行為，依據用戶所需主動提供相應的服務[1]。目前，針對情境感知的定義，最普遍且接受度最高由Dey提出：通過情境信息，為用戶提供與當下時間、地點、事件等相適應的服務[2]。

情境因素是從情境感知系統中所得的基本數據信息。隨著情境感知理論的發展與研究對象的變化，情境因素的分類方式也不同。國內學者袁歡歡基于智慧社區養老服務系統中的利益相關者、環境、需求等內容，將情境因素分為4類：用戶情境、任務情境、社會情境、設備情境[3]。左自磊以智能家居系統為研究對象，從用戶情境、環境情境、任務情境分析相關的設計策略與方法[4]。從本文的研究對象智能照明產品系統來看，考慮到家居環境中用戶涉及的各種情境因素，將其分為用戶、設備、環境、任務4類情境，有助于準確地獲取用戶在復雜的家居環境下的實際需求，以完善家居場景中人-機-環境的關系。

二、家居照明情境的構成因素

情境因素在分類上的差異由具體研究的對象決定，即要依據應用領域，選取最佳、最合適的情境分類方式。從智能照明產品系統的角度來看，可以依據用戶在家居照明情境內的實際需求分析對情境因素進行分類。在系統中，不同用戶的需求與行為隨著設備的不同、環境的改變而處于動態的變化之中，從而導致用戶的行為與任務執行的變化。在家居照明情境中，首先是感知用戶所處情境的變化，其次是理解用戶所處情境的需求，提取關鍵的情境，最后根據用戶執行任務情境的變化情況的判斷，來預測并實現用戶的需求。

因此，本文針對智能照明產品系統，將情境因素分為用戶、設備、環境、任務4類，具體情況及各情境關系如圖1。

三、家居照明情境下的用戶需求與產品系統構建

（一）用戶需求的洞察與分析

依據桌面調研和用戶訪談兩種方法，對用戶在家居環境下使用智能照明產品的行為需求等內容展開調研。本文研究的對象以25-30歲的白領群體為主，這類群體對科技產品較為敏感，有豐富的智能家居產品使用經驗，可支配收入較高，消費能力強，同時對新興品牌接受度高且愿意嘗試。根據用戶訪談結果，將復雜的家居情境進行分類，提取出用戶居家關鍵情境，并分析具體場景中用戶的行為，從而整理歸納出用戶在關鍵情境下的痛點。以用戶下班后回家這個典型且高頻的場景，作為關鍵情境進行分析，且以晚餐為具體時間點進行階段的劃分，分析在3個階段中用戶執行具體任務時的具體行為，總結分析得出任務—行為—痛點圖，如圖2。

（二）智能照明產品系統構成

用戶的家居生活是由復雜的人、物、環境所構成的場景，下文結合調研內容構建智能照明產品系統，并通過情感感知的介入解決產品系統性問題。智能照明產品系統主要由下列3個部分構成：

1.硬件與服務體驗相結合的要素

智能照明產品系統包含為產品要素、環境要素、服務要素。產品要素中包含硬件產品和軟件產品。硬件產品主要是用于滿足用戶基本家居照明需求、收集用戶產品使用數據的設備系統，軟件要素主要是移動端、電腦端等，通過收集用戶個人及產品使用等信息，更好地提供各類情境服務。

2.技術作為連接的載體

智能照明產品系統的功能實現，需要以物質結構作為連接的載體，由智能照明設備、傳感器等對用戶的個人數據、行為習慣、產品使用情況等情境信息進行采集，隨后進行存儲、傳輸，互相關聯并上傳至云端，并根據用戶實際的情境需求，通過輸出端的設備執行相應的命令，及時給予相應的信息反饋，提供合適的情境服務。通過上述各項技術作為系統連接的載體，實現系統中要素的相互作用。

3.結合情境因素的功能

在智能照明產品系統中，功能的實現主要是通過產品軟硬件之間相互聯系、相互作用?；谏鲜鋈蝿?行為-痛點圖，整理出關鍵任務情境與系統中的要素相關聯，并以相應技術作為載體，以實現具體的系統功能需求（安全居住、居家日常、休閑娛樂、健康生活），最后結合情境因素進行歸納梳理，如圖3。

（三）基于情境感知的智能照明產品系統構建

家居情境下的智能照明產品系統包括硬件、軟件，及其相關聯的功能與服務。系統通過對用戶、環境、設備、任務情境因素的分析與處理，為用戶提供實時的照明服務，基于情境感知的智能照明產品系統如圖4。

1.采集相關數據信息

系統采集用戶情境信息主要兩種方式，第一種，通過家居環境中的智能設備采集用戶的行為習慣、生活形態等方面數據信息，提供符合用戶個人的照明服務；第二種是用戶在移動端、電腦端設備中進行信息的錄入，針對用戶年齡、性別等個人生理數據信息，為家庭中不同的用戶提供個性化照明服務建議。另外，系統可以整合不同環境情境信息，通過特定的設備為用戶提供情境服務與建議，或將信息呈現在界面上。

2.提供有效的服務解決方案

智能照明產品系統中，在用戶使用產品過程時，系統不斷積累用戶數據并上傳到云端，通過大量的用戶信息，基于大數據、云計算平臺的信息處理，企業服務商的分析，并經過設計師的洞察用戶最真實的需求，提供更為有效的解決方案，及時對系統、流程、服務等進行更新。最后，根據用戶家居生活的具體情景需求，為其提供合適的情境服務。

情境感知下的智能照明產品系統將用戶、產品設備與環境三者聯系起來，基于用戶的行為與當前的情境，提供相應家居照明與管理服務，為用戶帶來更智能、便捷的照明體驗。

四、基于情境感知的智能照明產品系統設計策略

（一）用戶情境——搭建用戶照明服務模型

現階段的智能家居產品與場景運行時，通常是一對一接收指令，即只針對家庭某一成員，無法顧及所有家庭成員。但在實際家居生活場景中，家庭成員間存在明顯的行為習慣與偏好差異，各類用戶的需求復雜且多樣化，系統搭建精準、個性化的照明服務模型，根據不同的偏好提供相應的服務，讓每個用戶擁有專屬的智能生活場景。

智能照明產品系統用戶可以分為主要使用管理者和潛在的特殊用戶如老年人、兒童等。主要使用管理者會產生大量的使用數據信息。首先，智能照明設備與云服務、大數據相結合，采集用戶年齡、性別等生理數據信息和使用產品時的數據信息，包括使用時間、照明設置等，構建初步的用戶模型。其次，根據用戶居家環境下的具體行為與動態的需求，主動為用戶提供精準照明服務。同時，所記錄的使用信息將結合大數據的用戶信息庫，對模型不斷進行更新迭代，并經過深度的學習提升，為用戶提供更符合需求的服務，在此循環下構建精確的用戶服務模型，為實現個性化照明服務提供基礎[5]。

伴隨著社會老齡化，出現更多獨居家庭、空巢老人，對于這類特殊用戶，他們在認知、行動、視覺方面的能力較弱，且高科技智能產品的接受度較低，在此基礎上，智能照明系統需提供更加包容性的適老化設計[6]。避免將多數功能集中在單一的控制方式上，應結合多種交互方式如語音、實體、界面等。目前，AI的接入能有效地提升產品的智能化程度，憑借其強大的學習能力，可實現更流暢的語音交互。另外，盡量通過物理按鍵等實體交互方式實現具體功能，延續老年用戶的習慣，減少學習成本與認知負荷。在界面交互設計上，通過增加老年人模式切換功能，視覺方面增大字號與圖標，避免功能的過度堆砌。

另外，家庭中孩子成長過程中，視覺感知與行為的變化會導致照明需求的變化，家長往往容易忽視這一點。然而，如今市面上兒童照明產品同質化嚴重，“學習臺燈”只關注孩子單一的需求。系統應根據不同年齡階段孩子照明需求的變化，搭配并調整不同的產品與照明條件，即需具備成長可持續使用的特性。嬰幼兒時期行為多為爬行、玩耍，可通過設置高亮度模式，確保房間內照度與明亮的環境，保證視覺的良好發育。兒童時期，孩子學習或做事難集中精力，好動、愛玩，此時可以通過調整空間中的照明分布，潛移默化地影響孩子的活動，使孩子更加專注。以兒童房情境照明設計為例，將孩子的行為如學習、玩耍、伴眠等作為依據，設置不同的照明模式，通過燈光的變化影響孩子的行為，有效提高孩子的專注力與學習效率，滿足孩子在具體任務下的照明需求。

（二）設備情境——產品系統構建多維體驗

物聯網技術、無線通信技術的快速發展，基于場景下的混合協議照明架構，通過多中心，多入口對智能照明系統進行控制，以產品設備群聯合組成的產品系統，讓其可以從更多不同的形式搜集并進行數據的反饋[7]。

在硬件產品方面，首先，家居環境是多個不同用途空間的組合，所需的照明條件不同，通過搭配不同的照明產品與智能設備，可以更好地滿足用戶的情境需求，達到更好的場景照明效果?；诓煌氖褂脠鼍跋?，通過不同光源的組合，基礎照明、重點照明與混合照明在不同空間中發揮著不同的作用。以書房為例，運用吸頂燈均勻地照亮整個空間，在靠近辦公桌的工作區域使用臺燈增加光源，可以有效降低用戶的疲勞感，并搭配筒燈進行重點區域的照明，抽屜燈增加細節，使空間更有層次感。智能照明系統分區域照明產品的搭配使用，細分產品的功能與體驗點，實現多維度的情境信息獲取、處理與推送，滿足用戶居家辦公等多場景下的需求。

其次，家庭環境中通過設備產品的組合，實現多種通道、多模態的交互方式，讓信息交互更加自然[8]。通過不同產品設備的搭配使用，不僅滿足了用戶基礎的照明功能，同時借助光傳遞信息的屬性，亦實現了視覺、聽覺多感官反饋，更符合人的自然交互特征。沈婕將光行為與智能產品進行結合，利用光傳遞智能產品的狀態信息，將其進行視覺的具象化表達，以非侵入式的方式讓用戶清晰地獲取智能產品的狀態信息，實現更自然的交互操作[9]。智能產品將光作為重要的信息表達方式，天貓精靈通過光效吸引用戶的注意力，緩解用戶等待設備聯網的焦慮心情，并在連接成功后通過光準確傳遞語義，提升交互效率。另外，通過光效使智能產品更擬人化，在對話場景中，當用戶喚醒產品時，燈光會指向用戶的方向。智能照明產品系統中可通過不同產品設備的組合，打造統一的光行為語言，將燈光作為智能產品的表達方式。模擬人在具體場景下的反應，通過設備的燈光描繪出具體的神態，賦予產品生命與溫度感。并配合多通道共同傳遞信息，降低學習記憶負擔，使產品更加省心。

2020年我國提出“雙碳”目標，該目標的實現需要綠色低碳產業的支持，智能家居通過對家居用電的自動化、精確化控制，實現對家居能源消耗的監測和量化，優化能源使用效率。根據調研結果，如今用戶家里購買使用的燈具數量增多，產品系統的組合、照明控制與管理變得越來越復雜，提高了用戶的操作成本，也增加了計劃外的照明，導致能源浪費。在軟件產品方面，用戶在家居使用場景下可通過多個入口控制設備，其中移動端是最頻繁、便捷的控制方式之一。在系統應用設計中，應以直觀的可視化方式幫助用戶管理燈具，感知用戶處于家居環境中的具體區域，燈具開啟的同時，實時推送該空間內各燈具的使用信息，方便用戶對空間內燈光的及時調整。另外，系統實時監控用戶的能源使用數據，用戶設置節能照明模式，達到一定的能源消耗后，應用將反饋超額警告，并自動關閉所有燈，達到節能的目的。智能照明產品系統軟件應用通過實現可視化的區域管理，精準控制產品設備，監控并提醒用戶節約能源，降低用戶操作成本與能源消耗產生的巨額費用。

（三）環境情境——提供照明空間服務方案

目前，智能家居企業已對用戶的生理需求與安全需求投入了足夠多的關注，未來將在滿足情感交互需求方面進行發力，以用戶為中心提供智能空間服務方案。其中，照明作為室內環境情境的重要組成部分，與家庭情感氛圍的營造息息相關，光環境對人們的身心健康產生著重要的影響[10]，智能照明應關注用戶情緒與節律，融入互動設計，構建更加合理、健康的光環境。

一方面，在家居環境的不同空間中，用戶的行為存在著明顯的差異，系統可以通過感知用戶行為，將產品設備進行組合渲染不同的光環境氛圍，通過照度與色溫高低的互相搭配，達到調節用戶情緒的目的，以滿足用戶在不同居家情境下的情感需求。另外，情感交流是家庭環境中必不可少的一部分，通過燈光營造家庭氛圍感，可以有效增強家庭成員間互動交流與情感聯系，利用空間環境中動感的光線及光影的構建，搭配相應的色溫與照度，形成活躍熱鬧的情境，增強人與人之間的互動，讓人們產生視覺的興奮感體驗，更好地調動情緒氛圍[11]，產生更多的交流與情感聯系。

另一方面，光環境對人體的生物節律產生重要影響，智能照明產品應根據用戶居住環境、地理位置的差異，通過軟硬件服務提供健康照明建議。在室內照明充足的情況下，主要采用自然光，照明產品作為補充，有利于形成良好的晝夜節律；在室內照明不足情況下，主要以照明產品為主，通過色溫、照度的變化調整用戶作息時間，例如在用戶設置的睡眠時間內，通過燈光渲染幾乎沒有藍光成分的環境，使其制造黑色素并進入睡眠。智能照明產品系統通過采集用戶的作息規律信息，通過優化家居照明條件，主動為用戶提供相應照明服務，讓其養成良好的晝夜作息習慣。

（四）任務情境——融合場景的照明服務

目前，市面上的智能家居不斷開拓新的使用場景，但大部分場景呈現碎片化，各產品間聯動性較差，缺乏沉浸的場景體驗感，沒有考慮用戶家居場景下行為需求的連續性。用戶的生活形態決定著行為習慣，用戶在不同情境下的行為不是割裂的，而是連續可預測的，即可以通過系統感知、推理，按照用戶的日常生活，為用戶提供無感化的照明服務。以用戶的固定任務場景（起床、睡覺、吃飯、洗漱等）和碎片任務場景（工作、娛樂休閑等）對具體使用場景進行劃分，照度與色溫對用戶的注意力、工作記憶、認知的靈活性息息相關[12]，即用戶在執行不同的任務時所需的照明條件不同。特定的日常任務中，用戶的需求多且較為固定，而在碎片場景中需求比較零散。智能照明產品系統可通過判斷任務的難易、復雜程度，得出用戶所需注意力、專注程度及其他相關水平的高低，從而匹配不同功能的照明產品，給用戶提供相關任務下的預設服務與場景建議，用戶也可以根據自身的行為習慣、生活日程進行相應產品功能的搭配定制。

此外，用戶的行為需求在具體時間點下存在明顯的差異，以用戶時間作為用戶行為劃分的維度，系統可以通過采集用戶在不同時間點的需求，并結合固定場景與碎片場景對需求進行劃分，為用戶提供連續的照明生活服務，如圖5。一方面，在不同的時間段內，用戶的需求有明顯的差異。用戶可快速查看今日任務內容，點擊進入相應的預設與定制的情境模式中。其次，通過錄入具體的日程信息，搭配相應時間點的情境模式。例如，喚醒任務模式下，從用戶錄入工作日與休息日喚醒時間點不同，系統通過感知時間情境的差異，在具體的時間點下通過不同產品設備的搭配，為用戶提供精確的照明服務。另一方面，用戶在不同時間點需求具有一定的關聯性，以時間為維度，通過關注用戶反復的、可預測的行為與生活方式，系統可以更好地根據相關聯的行為與邏輯為用戶提供連續的服務，并且更好地實現智能照明產品系統內部的聯動。

綜合上述研究內容，歸納基于用戶、設備、環境、任務這4類情境因素的設計策略，如圖6。

結語

以智能家居為場景的智能照明應用日趨廣泛，市面上用途單一、過度細分的產品已無法滿足用戶的需求，用戶的期望與實際體驗差距大。針對上述問題，筆者將情境感知理論融入到智能照明產品系統的設計中，提煉出4種家居照明情境的構成因素，以此作為基礎結合調研總結的用戶需求，并基于情境感知的構建智能照明產品系統，最后，從產品系統的角度出發，提出針對用戶、設備、環境、任務4類情境的設計策略，有利于提升用戶體驗寬度，提供更全面、精確的服務。

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