孫藝新，位紅星

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

結(jié)合Nest公司智能家居產(chǎn)品的成功經(jīng)驗，以“大數(shù)據(jù)應(yīng)用”為切入點，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“用戶導(dǎo)向”、“互聯(lián)網(wǎng)入口”、“合作共贏”等方面的經(jīng)營理念，分析其在能源消費管理領(lǐng)域的應(yīng)用前景；最后，闡述其實踐成效及相關(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)不僅帶動信息技術(shù)的變革，更能促進企業(yè)商業(yè)模式、運營模式、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、改進運營管理，并創(chuàng)新商業(yè)模式的關(guān)鍵所在。本文以Nest Labs公司(以下簡稱Nest公司)為研究對象，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(以下簡稱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)品可以通過記錄用戶的室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，智能識別用戶習(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，受到社會各界追捧，Nest Labs公司于2014年被谷歌32億美元(溢價率達300%)整體收購，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與煙霧探測器Nest Protect)，就獲得了資本市場的充分認可，一方面是由于其產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計精美，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)價值與競爭優(yōu)勢。這里重點介紹其在大數(shù)據(jù)應(yīng)用方面的主要做法。

(1)軟硬件結(jié)合，實時高效采集不同類型的數(shù)據(jù)

Nest Labs公司非常注重對用戶各類數(shù)據(jù)的搜集與整理，體現(xiàn)在設(shè)備硬件設(shè)計與產(chǎn)品軟件應(yīng)用兩個方面。

在設(shè)備硬件設(shè)計上，Nest Labs公司突破了傳統(tǒng)產(chǎn)品僅對單一環(huán)境數(shù)據(jù)進行監(jiān)測的局限，而是采用不同類型的傳感器，盡可能獲取與產(chǎn)品功能相關(guān)的各類實時數(shù)據(jù)。例如，在恒溫器產(chǎn)品中，Nest Labs公司將產(chǎn)品內(nèi)置多種類型的傳感器，可不間斷的監(jiān)測用戶室內(nèi)溫度、濕度、光線以及恒溫器周圍的環(huán)境變化，并可自動判斷是否開啟溫度調(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)測環(huán)境變化以便達到最好的溫控效果；光線方面采用了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)；紅外線方面采用了兩項PerkinElmer公司的IR Sensor傳感器產(chǎn)品，能分別用來實現(xiàn)移動感應(yīng)和監(jiān)控的功能；在煙霧探測器方面， Nest Labs公司運用六類傳感器，可以感知煙霧、一氧化碳、溫度、光線、動作和超聲波，當(dāng)其檢測到煙霧的時候可通過聲音或燈光來提醒用戶，還支持遠程報警，而用戶可以用手勢就將警報關(guān)上等功能。在處理器、內(nèi)存、無線傳輸?shù)确矫?，也分別采用了Texas Instruments公司、三星公司、Murata公司的中高端型號產(chǎn)品，確保數(shù)據(jù)的實時響應(yīng)。上述這些強大的傳感設(shè)備及芯片能夠確保產(chǎn)品實時獲取所需的各類環(huán)境數(shù)據(jù)。

在產(chǎn)品軟件應(yīng)用方面，Nest Labs公司非常重視對用戶體驗信息的搜集。一方面，其產(chǎn)品分為Web應(yīng)用和智能手機APP應(yīng)用，用戶可通過遠程登錄、添加Nest設(shè)備，便于用戶隨時控制Nest Labs產(chǎn)品(包括溫度設(shè)置、時間設(shè)定、數(shù)據(jù)記錄統(tǒng)計、Home設(shè)置等)，同時也將用戶的行為偏好數(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，將電力價格數(shù)據(jù)整合到其溫度控制模塊中，便于為用戶提供更為優(yōu)惠實用的溫度控制策略。

(2)以用戶為中心，不斷強化自我學(xué)習(xí)功能

Nest Labs公司產(chǎn)品的共同特點是以用戶為導(dǎo)向，并具有基于大數(shù)據(jù)分析的自我學(xué)習(xí)能力。作為機器人、人工智能方面的領(lǐng)軍人物之一，Nest Labs的高級副總裁Yoky Matsuoka負責(zé)產(chǎn)品的算法設(shè)計。以恒溫器產(chǎn)品為例，在她的主導(dǎo)下，產(chǎn)品更注重以用戶為導(dǎo)向進行機器學(xué)習(xí)。這意味著，恒溫器并非以節(jié)能最大化或降低費用最大化為目標(biāo)進行自我調(diào)節(jié)，因為這樣容易改變用戶自身的生活習(xí)慣。Nest Labs產(chǎn)品更強調(diào)依靠用戶的習(xí)慣進行自動學(xué)習(xí)與調(diào)整。

具體做法如下：在產(chǎn)品使用的最初一周，恒溫器需要用戶手動調(diào)節(jié)溫度，并至少設(shè)置四次，分別為：起床、上班、下班、睡覺。基于用戶最初一周內(nèi)手動調(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)品就能通過判斷用戶家中是否有人、用戶的作息習(xí)慣等行為特點，進行自我學(xué)習(xí)，并不斷調(diào)整控制算法，以提供最佳的用戶體驗。此外，Nest Labs公司也會將用戶的使用數(shù)據(jù)上傳到公司的官網(wǎng)，研發(fā)團隊將利用客戶大數(shù)據(jù)來修正算法，不斷自我完善。同時也鼓勵用戶完成自己家庭的能耗分析，共同尋求改進。

(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

Nest Labs公司并不滿足于制造一個精美的產(chǎn)品，而是通過培育用戶大數(shù)據(jù)資產(chǎn)，為各方提供實現(xiàn)合作共贏的服務(wù)平臺。目前Nest Labs公司恒溫器產(chǎn)品已建立與電力企業(yè)、用戶之間三方共贏模式。Nest公司將其稱為：“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，美國各州執(zhí)行多種分時電價政策。在每年夏天的尖峰時刻，大規(guī)模的空調(diào)負荷會對電網(wǎng)造成極大的壓力，甚至?xí)斐删植肯揠?、停電的后果。電力公司若為尖峰負荷新增投資發(fā)電站，由于負載率較低，投資經(jīng)濟價值不高。Nest Labs抓住了電力公司的“痛點”，主動與電力公司合作，利用恒溫器擁有的用戶大數(shù)據(jù)對需求側(cè)進行調(diào)節(jié)，為電力公司與用戶雙方降低成本與費用。其運作模式如圖1所示。

圖1 Nest恒溫器產(chǎn)品構(gòu)建共贏的服務(wù)平臺

Nest Labs公司與電力企業(yè)共同為用戶建立需求側(cè)調(diào)節(jié)的回饋活動，稱之為“Rush Hour Rewards”。由電力公司制定不同時刻的分時電價，低谷時間的電價優(yōu)惠非常大，還包括禮品贈送等形式鼓勵用戶降低高峰時刻的用電。Nest Labs則為用戶與電力公司構(gòu)建交互的服務(wù)平臺，免費獲得合作企業(yè)提供的部分電力數(shù)據(jù)，借此完善預(yù)測算法，并通過多種方式(恒溫器設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)、分析報告)展示分析結(jié)果，通過提前或延遲啟動空調(diào)等方式為用戶提供更為經(jīng)濟環(huán)保的能源消耗策略；電力企業(yè)在智能恒溫器支持下，改進需求側(cè)管理，節(jié)約發(fā)電裝機與調(diào)峰成本；用戶使用產(chǎn)品自動控制房間溫度，并節(jié)省用電費用。據(jù)報道，售價250美元的Nest恒溫器每年可在電費和供熱開支方面為家庭節(jié)省173美元，一年時間已節(jié)省了2.25億千瓦時的能量，相當(dāng)于2900萬美元費用。

(4)擴展數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用接口，提升企業(yè)綜合價值

Nest Labs公司在能源大數(shù)據(jù)領(lǐng)域建立的牢固優(yōu)勢，使其成為具有“互聯(lián)網(wǎng)入口”價值的能源消費產(chǎn)品與服務(wù)提供商。Nest Labs的商業(yè)價值得到不斷提升，于2014年1月被谷歌以32億美元的高價收購。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。兩項并購案的對比，能夠從側(cè)面一定程度反映出Nest Labs公司在谷歌產(chǎn)業(yè)帝國版圖中的地位以及其自身巨大的商業(yè)價值。

Nest Labs公司充分認識到數(shù)據(jù)開放與連接的意義，公司不僅開放了部分客戶大數(shù)據(jù)，還開放了產(chǎn)品的API接口，讓開發(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，從而實現(xiàn)對冰箱、空調(diào)、臺燈、電暖氣、電風(fēng)扇等各類家電的智能化控制。此外，在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，奔馳公司也宣布將在車內(nèi)加入對Nest溫控器的支持。Nest Labs公司還將與奧迪、通用、本田以及現(xiàn)代幾家汽車廠商一起組建 “開放汽車聯(lián)盟”，其目的就是將Android系統(tǒng)移植到汽車領(lǐng)域。

在被谷歌收購后，Nest Labs公司繼續(xù)保持整體完整與相對獨立運作等自主權(quán)，仍通過完善大數(shù)據(jù)的規(guī)模與質(zhì)量提升其整個產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)的價值。2014年6月，Nest Labs公司宣布以5.5億美元獨立收購美國家庭監(jiān)控攝像頭創(chuàng)業(yè)公司Dropcam。Nest labs公司認為這筆收購對改進用戶體驗、提高用戶大數(shù)據(jù)質(zhì)量具有重要價值。此外，Nest Labs公司也十分重視用戶隱私數(shù)據(jù)的保護，公司承諾沒有用戶的授權(quán)，他們甚至不會將隱私數(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管理領(lǐng)域的異軍突起值得思考。尤其在其被谷歌“高價”收購后，Nest Labs更是長期置于信息科技板塊的焦點位置。本書編者以“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)、車聯(lián)網(wǎng)、移動終端等多種方式積累實時在線數(shù)據(jù)。Nest Labs公司在數(shù)據(jù)采集方面特別重視對實時數(shù)據(jù)的采集、分析與應(yīng)用，通過設(shè)置不同類型的傳感器，實現(xiàn)對用戶家庭溫度、濕度、光線等多種環(huán)境數(shù)據(jù)的實時采集，通過開放接口實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、移動終端等外部數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，使企業(yè)掌握的大數(shù)據(jù)能夠為其他合作伙伴及用戶服務(wù)，為深入開展大數(shù)據(jù)分析與自動化控制提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

第二，將用戶的體驗作為設(shè)定機器學(xué)習(xí)算法的出發(fā)點與落腳點。Nest Labs公司特別重視產(chǎn)品的學(xué)習(xí)功能，并以用戶體驗為初始目標(biāo)，結(jié)合用戶的使用習(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)與用戶偏好數(shù)據(jù)有機融合，并結(jié)合外部電價數(shù)據(jù)，優(yōu)化用戶的用能策略，從而在滿足用戶體驗的前提下實現(xiàn)節(jié)能降費，最大限度提升產(chǎn)品對用戶的價值。

第三，以合作共贏的方式做大做強企業(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。這種類似于軟件開源的做法是企業(yè)迅速在智能家居市場做大的重要原因。Nest Labs公司構(gòu)建了一個與用戶、合作企業(yè)共同參與互動的平臺，使其不局限于一個普通的工業(yè)制造企業(yè)，而是成為能源消費管理、智能家居服務(wù)的平臺型企業(yè)。

第四，注重對用戶隱私的保護。大數(shù)據(jù)時代下用戶隱私數(shù)據(jù)的保護是一個難點，很多企業(yè)通過售賣用戶的隱私數(shù)據(jù)獲取利潤，這也為用戶自身以及大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展帶來了難題。Nest Labs公司能夠保證用戶隱私數(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、分級開放等方面的技術(shù)優(yōu)勢，另一方面也體現(xiàn)了維護用戶利益的責(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，高級工程師，從事電力系統(tǒng)運營監(jiān)測與大數(shù)據(jù)研究。

TP315

A

2095-1256(2015)06-0836-03

2015-11-05

能源技術(shù)