Nest Labs：能源大數(shù)據(jù)在智能家居中的應(yīng)用

孫藝新，位紅星

(1. 國(guó)家電網(wǎng)能源研究院，北京 102209；2. 中國(guó)建設(shè)銀行股份有限公司煙臺(tái)支行，山東 煙臺(tái) 264000)

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Nest Labs：能源大數(shù)據(jù)在智能家居中的應(yīng)用

孫藝新1，位紅星2

(1. 國(guó)家電網(wǎng)能源研究院，北京 102209；2. 中國(guó)建設(shè)銀行股份有限公司煙臺(tái)支行，山東 煙臺(tái) 264000)

結(jié)合Nest公司智能家居產(chǎn)品的成功經(jīng)驗(yàn)，以“大數(shù)據(jù)應(yīng)用”為切入點(diǎn)，分析其在大數(shù)據(jù)采集、分析、應(yīng)用、提升等方面的主要做法，從中剖析其“用戶(hù)導(dǎo)向”、“互聯(lián)網(wǎng)入口”、“合作共贏”等方面的經(jīng)營(yíng)理念，分析其在能源消費(fèi)管理領(lǐng)域的應(yīng)用前景；最后，闡述其實(shí)踐成效及相關(guān)啟示。

能源大數(shù)據(jù)；智能家居；大數(shù)據(jù)應(yīng)用

1 概述

大數(shù)據(jù)不僅帶動(dòng)信息技術(shù)的變革，更能促進(jìn)企業(yè)商業(yè)模式、運(yùn)營(yíng)模式、發(fā)展模式的創(chuàng)新。大數(shù)據(jù)能有效打通數(shù)據(jù)壁壘、業(yè)務(wù)壁壘，具有多領(lǐng)域跨界分析、業(yè)務(wù)融合等顛覆性創(chuàng)新思維，而這種理念創(chuàng)新恰恰是大數(shù)據(jù)能夠整合企業(yè)內(nèi)外部資源、改進(jìn)運(yùn)營(yíng)管理，并創(chuàng)新商業(yè)模式的關(guān)鍵所在。本文以Nest Labs公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Nest公司)為研究對(duì)象，分析其將能源大數(shù)據(jù)應(yīng)用到智能家居領(lǐng)域的相關(guān)實(shí)踐，為傳統(tǒng)能源企業(yè)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)提供借鑒。

Nest Labs公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Nest公司)是一家創(chuàng)新型智能家居企業(yè)，主要定位于智能家居領(lǐng)域。該產(chǎn)品可以通過(guò)記錄用戶(hù)的室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，智能識(shí)別用戶(hù)習(xí)慣，并將室溫調(diào)整到最舒適狀態(tài)。自2011年Nest產(chǎn)品在北美上市以來(lái)，受到社會(huì)各界追捧，Nest Labs公司于2014年被谷歌32億美元(溢價(jià)率達(dá)300%)整體收購(gòu)，成為谷歌大能源戰(zhàn)略中的重要環(huán)節(jié)。

2 主要做法

Nest Labs公司在目前只推出了兩款產(chǎn)品(恒溫器Nest Learning Thermostat與煙霧探測(cè)器Nest Protect)，就獲得了資本市場(chǎng)的充分認(rèn)可，一方面是由于其產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)精美，但另一方面，更重要的是由于其在大數(shù)據(jù)應(yīng)用方面具有巨大的商業(yè)價(jià)值與競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。這里重點(diǎn)介紹其在大數(shù)據(jù)應(yīng)用方面的主要做法。

(1)軟硬件結(jié)合，實(shí)時(shí)高效采集不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)

Nest Labs公司非常注重對(duì)用戶(hù)各類(lèi)數(shù)據(jù)的搜集與整理，體現(xiàn)在設(shè)備硬件設(shè)計(jì)與產(chǎn)品軟件應(yīng)用兩個(gè)方面。

在設(shè)備硬件設(shè)計(jì)上，Nest Labs公司突破了傳統(tǒng)產(chǎn)品僅對(duì)單一環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的局限，而是采用不同類(lèi)型的傳感器，盡可能獲取與產(chǎn)品功能相關(guān)的各類(lèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。例如，在恒溫器產(chǎn)品中，Nest Labs公司將產(chǎn)品內(nèi)置多種類(lèi)型的傳感器，可不間斷的監(jiān)測(cè)用戶(hù)室內(nèi)溫度、濕度、光線(xiàn)以及恒溫器周?chē)沫h(huán)境變化，并可自動(dòng)判斷是否開(kāi)啟溫度調(diào)節(jié)設(shè)備(空調(diào)、電暖氣等)。其中，濕度溫度方面采用了Sensirion公司生產(chǎn)的SHT20傳感器，能更好監(jiān)測(cè)環(huán)境變化以便達(dá)到最好的溫控效果；光線(xiàn)方面采用了Avago公司的ADBS-A350光學(xué)手指導(dǎo)航傳感器，能捕捉連續(xù)圖像數(shù)據(jù)；紅外線(xiàn)方面采用了兩項(xiàng)PerkinElmer公司的IR Sensor傳感器產(chǎn)品，能分別用來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)感應(yīng)和監(jiān)控的功能；在煙霧探測(cè)器方面， Nest Labs公司運(yùn)用六類(lèi)傳感器，可以感知煙霧、一氧化碳、溫度、光線(xiàn)、動(dòng)作和超聲波，當(dāng)其檢測(cè)到煙霧的時(shí)候可通過(guò)聲音或燈光來(lái)提醒用戶(hù)，還支持遠(yuǎn)程報(bào)警，而用戶(hù)可以用手勢(shì)就將警報(bào)關(guān)上等功能。在處理器、內(nèi)存、無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)确矫妫卜謩e采用了Texas Instruments公司、三星公司、Murata公司的中高端型號(hào)產(chǎn)品，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)響應(yīng)。上述這些強(qiáng)大的傳感設(shè)備及芯片能夠確保產(chǎn)品實(shí)時(shí)獲取所需的各類(lèi)環(huán)境數(shù)據(jù)。

在產(chǎn)品軟件應(yīng)用方面，Nest Labs公司非常重視對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)信息的搜集。一方面，其產(chǎn)品分為Web應(yīng)用和智能手機(jī)APP應(yīng)用，用戶(hù)可通過(guò)遠(yuǎn)程登錄、添加Nest設(shè)備，便于用戶(hù)隨時(shí)控制Nest Labs產(chǎn)品(包括溫度設(shè)置、時(shí)間設(shè)定、數(shù)據(jù)記錄統(tǒng)計(jì)、Home設(shè)置等)，同時(shí)也將用戶(hù)的行為偏好數(shù)據(jù)傳輸?shù)絅est產(chǎn)品功能模塊中；另一方面，Nest Labs公司還與公用事業(yè)企業(yè)合作，將電力價(jià)格數(shù)據(jù)整合到其溫度控制模塊中，便于為用戶(hù)提供更為優(yōu)惠實(shí)用的溫度控制策略。

(2)以用戶(hù)為中心，不斷強(qiáng)化自我學(xué)習(xí)功能

Nest Labs公司產(chǎn)品的共同特點(diǎn)是以用戶(hù)為導(dǎo)向，并具有基于大數(shù)據(jù)分析的自我學(xué)習(xí)能力。作為機(jī)器人、人工智能方面的領(lǐng)軍人物之一，Nest Labs的高級(jí)副總裁Yoky Matsuoka負(fù)責(zé)產(chǎn)品的算法設(shè)計(jì)。以恒溫器產(chǎn)品為例，在她的主導(dǎo)下，產(chǎn)品更注重以用戶(hù)為導(dǎo)向進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)。這意味著，恒溫器并非以節(jié)能最大化或降低費(fèi)用最大化為目標(biāo)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，因?yàn)檫@樣容易改變用戶(hù)自身的生活習(xí)慣。Nest Labs產(chǎn)品更強(qiáng)調(diào)依靠用戶(hù)的習(xí)慣進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)與調(diào)整。

具體做法如下：在產(chǎn)品使用的最初一周，恒溫器需要用戶(hù)手動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，并至少設(shè)置四次，分別為：起床、上班、下班、睡覺(jué)。基于用戶(hù)最初一周內(nèi)手動(dòng)調(diào)節(jié)的溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合產(chǎn)品配備的感應(yīng)器，恒溫器產(chǎn)品就能通過(guò)判斷用戶(hù)家中是否有人、用戶(hù)的作息習(xí)慣等行為特點(diǎn)，進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，并不斷調(diào)整控制算法，以提供最佳的用戶(hù)體驗(yàn)。此外，Nest Labs公司也會(huì)將用戶(hù)的使用數(shù)據(jù)上傳到公司的官網(wǎng)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將利用客戶(hù)大數(shù)據(jù)來(lái)修正算法，不斷自我完善。同時(shí)也鼓勵(lì)用戶(hù)完成自己家庭的能耗分析，共同尋求改進(jìn)。

(3)依靠數(shù)據(jù)資產(chǎn)，構(gòu)建共贏的智能家居服務(wù)平臺(tái)

Nest Labs公司并不滿(mǎn)足于制造一個(gè)精美的產(chǎn)品，而是通過(guò)培育用戶(hù)大數(shù)據(jù)資產(chǎn)，為各方提供實(shí)現(xiàn)合作共贏的服務(wù)平臺(tái)。目前Nest Labs公司恒溫器產(chǎn)品已建立與電力企業(yè)、用戶(hù)之間三方共贏模式。Nest公司將其稱(chēng)為：“和電力公司合作，為家庭節(jié)約能源”。

作為Nest恒溫器產(chǎn)品的主要市場(chǎng)，美國(guó)各州執(zhí)行多種分時(shí)電價(jià)政策。在每年夏天的尖峰時(shí)刻，大規(guī)模的空調(diào)負(fù)荷會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成極大的壓力，甚至?xí)斐删植肯揠姟⑼ｋ姷暮蠊ｋ娏救魹榧夥遑?fù)荷新增投資發(fā)電站，由于負(fù)載率較低，投資經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高。Nest Labs抓住了電力公司的“痛點(diǎn)”，主動(dòng)與電力公司合作，利用恒溫器擁有的用戶(hù)大數(shù)據(jù)對(duì)需求側(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，為電力公司與用戶(hù)雙方降低成本與費(fèi)用。其運(yùn)作模式如圖1所示。

圖1 Nest恒溫器產(chǎn)品構(gòu)建共贏的服務(wù)平臺(tái)

Nest Labs公司與電力企業(yè)共同為用戶(hù)建立需求側(cè)調(diào)節(jié)的回饋活動(dòng)，稱(chēng)之為“Rush Hour Rewards”。由電力公司制定不同時(shí)刻的分時(shí)電價(jià)，低谷時(shí)間的電價(jià)優(yōu)惠非常大，還包括禮品贈(zèng)送等形式鼓勵(lì)用戶(hù)降低高峰時(shí)刻的用電。Nest Labs則為用戶(hù)與電力公司構(gòu)建交互的服務(wù)平臺(tái)，免費(fèi)獲得合作企業(yè)提供的部分電力數(shù)據(jù)，借此完善預(yù)測(cè)算法，并通過(guò)多種方式(恒溫器設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)、分析報(bào)告)展示分析結(jié)果，通過(guò)提前或延遲啟動(dòng)空調(diào)等方式為用戶(hù)提供更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保的能源消耗策略；電力企業(yè)在智能恒溫器支持下，改進(jìn)需求側(cè)管理，節(jié)約發(fā)電裝機(jī)與調(diào)峰成本；用戶(hù)使用產(chǎn)品自動(dòng)控制房間溫度，并節(jié)省用電費(fèi)用。據(jù)報(bào)道，售價(jià)250美元的Nest恒溫器每年可在電費(fèi)和供熱開(kāi)支方面為家庭節(jié)省173美元，一年時(shí)間已節(jié)省了2.25億千瓦時(shí)的能量，相當(dāng)于2900萬(wàn)美元費(fèi)用。

(4)擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用接口，提升企業(yè)綜合價(jià)值

Nest Labs公司在能源大數(shù)據(jù)領(lǐng)域建立的牢固優(yōu)勢(shì)，使其成為具有“互聯(lián)網(wǎng)入口”價(jià)值的能源消費(fèi)產(chǎn)品與服務(wù)提供商。Nest Labs的商業(yè)價(jià)值得到不斷提升，于2014年1月被谷歌以32億美元的高價(jià)收購(gòu)。而曾經(jīng)的通信巨頭摩托羅拉則在2014年2月被谷歌以29億美元出售給聯(lián)想集團(tuán)。兩項(xiàng)并購(gòu)案的對(duì)比，能夠從側(cè)面一定程度反映出Nest Labs公司在谷歌產(chǎn)業(yè)帝國(guó)版圖中的地位以及其自身巨大的商業(yè)價(jià)值。

Nest Labs公司充分認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)開(kāi)放與連接的意義，公司不僅開(kāi)放了部分客戶(hù)大數(shù)據(jù)，還開(kāi)放了產(chǎn)品的API接口，讓開(kāi)發(fā)者可以利用Nest的硬件設(shè)備與算法，從而可以將其他智能家電產(chǎn)品與Nest產(chǎn)品連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)冰箱、空調(diào)、臺(tái)燈、電暖氣、電風(fēng)扇等各類(lèi)家電的智能化控制。此外，在車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，奔馳公司也宣布將在車(chē)內(nèi)加入對(duì)Nest溫控器的支持。Nest Labs公司還將與奧迪、通用、本田以及現(xiàn)代幾家汽車(chē)廠商一起組建 “開(kāi)放汽車(chē)聯(lián)盟”，其目的就是將Android系統(tǒng)移植到汽車(chē)領(lǐng)域。

在被谷歌收購(gòu)后，Nest Labs公司繼續(xù)保持整體完整與相對(duì)獨(dú)立運(yùn)作等自主權(quán)，仍通過(guò)完善大數(shù)據(jù)的規(guī)模與質(zhì)量提升其整個(gè)產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值。2014年6月，Nest Labs公司宣布以5.5億美元獨(dú)立收購(gòu)美國(guó)家庭監(jiān)控?cái)z像頭創(chuàng)業(yè)公司Dropcam。Nest labs公司認(rèn)為這筆收購(gòu)對(duì)改進(jìn)用戶(hù)體驗(yàn)、提高用戶(hù)大數(shù)據(jù)質(zhì)量具有重要價(jià)值。此外，Nest Labs公司也十分重視用戶(hù)隱私數(shù)據(jù)的保護(hù)，公司承諾沒(méi)有用戶(hù)的授權(quán)，他們甚至不會(huì)將隱私數(shù)據(jù)分享給谷歌。

3 借鑒與啟示

作為一家領(lǐng)先的科技創(chuàng)新公司，Nest Labs公司在智能家居乃至能源消費(fèi)管理領(lǐng)域的異軍突起值得思考。尤其在其被谷歌“高價(jià)”收購(gòu)后，Nest Labs更是長(zhǎng)期置于信息科技板塊的焦點(diǎn)位置。本書(shū)編者以“大數(shù)據(jù)應(yīng)用”為視角，可以發(fā)現(xiàn)Nest Labs公司的商業(yè)模式與科技創(chuàng)新能力已充分體現(xiàn)在其對(duì)數(shù)據(jù)的采集、處理、分析與應(yīng)用等環(huán)節(jié)中。

第一，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端等多種方式積累實(shí)時(shí)在線(xiàn)數(shù)據(jù)。Nest Labs公司在數(shù)據(jù)采集方面特別重視對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、分析與應(yīng)用，通過(guò)設(shè)置不同類(lèi)型的傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)家庭溫度、濕度、光線(xiàn)等多種環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，通過(guò)開(kāi)放接口實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端等外部數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，使企業(yè)掌握的大數(shù)據(jù)能夠?yàn)槠渌献骰锇榧坝脩?hù)服務(wù)，為深入開(kāi)展大數(shù)據(jù)分析與自動(dòng)化控制提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

第二，將用戶(hù)的體驗(yàn)作為設(shè)定機(jī)器學(xué)習(xí)算法的出發(fā)點(diǎn)與落腳點(diǎn)。Nest Labs公司特別重視產(chǎn)品的學(xué)習(xí)功能，并以用戶(hù)體驗(yàn)為初始目標(biāo)，結(jié)合用戶(hù)的使用習(xí)慣不斷調(diào)節(jié)產(chǎn)品的控制方式，使公司掌握的環(huán)境數(shù)據(jù)與用戶(hù)偏好數(shù)據(jù)有機(jī)融合，并結(jié)合外部電價(jià)數(shù)據(jù)，優(yōu)化用戶(hù)的用能策略，從而在滿(mǎn)足用戶(hù)體驗(yàn)的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能降費(fèi)，最大限度提升產(chǎn)品對(duì)用戶(hù)的價(jià)值。

第三，以合作共贏的方式做大做強(qiáng)企業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)。Nest Labs公司在利用大數(shù)據(jù)方面并不封閉，而是以開(kāi)放的思維，嘗試將產(chǎn)品相關(guān)接口與數(shù)據(jù)向合作企業(yè)分享。這種類(lèi)似于軟件開(kāi)源的做法是企業(yè)迅速在智能家居市場(chǎng)做大的重要原因。Nest Labs公司構(gòu)建了一個(gè)與用戶(hù)、合作企業(yè)共同參與互動(dòng)的平臺(tái)，使其不局限于一個(gè)普通的工業(yè)制造企業(yè)，而是成為能源消費(fèi)管理、智能家居服務(wù)的平臺(tái)型企業(yè)。

第四，注重對(duì)用戶(hù)隱私的保護(hù)。大數(shù)據(jù)時(shí)代下用戶(hù)隱私數(shù)據(jù)的保護(hù)是一個(gè)難點(diǎn)，很多企業(yè)通過(guò)售賣(mài)用戶(hù)的隱私數(shù)據(jù)獲取利潤(rùn)，這也為用戶(hù)自身以及大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展帶來(lái)了難題。Nest Labs公司能夠保證用戶(hù)隱私數(shù)據(jù)的保密，并承諾不向其母公司谷歌分享數(shù)據(jù)，一方面展現(xiàn)了公司在數(shù)據(jù)保密、分級(jí)開(kāi)放等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，另一方面也體現(xiàn)了維護(hù)用戶(hù)利益的責(zé)任感與企業(yè)形象。

(本文編輯：楊林青)

Nest Labs: Application of Big Energy Data in Smart Home

SUN Yi-xin1，WEI Hong-xing2

(1. State Grid Energy Research Institute, Beijing 102209, China;2. China Construction Bank Corporation Yantai Branch, Yantai 264000, China)

In combination with the successful experience of intelligent household products of Nest Co., with "big data applications" as the breakthrough point, this paper analyzes the big data′s collection, analysis, application and promotion, as well as the business philosophy in terms of "user orientation", "Internet access", " win-win cooperation", etc. and its application prospect in the field of energy consumption management. Finally, the practice achievements and related enlightenments are expounded.

big energy data; smart home; large data applications

10.11973/dlyny201506021

孫藝新(1983)，碩士，高級(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)與大數(shù)據(jù)研究。

TP315

A

2095-1256(2015)06-0836-03

2015-11-05

能源技術(shù)