Nest Labs：能源大數據在智能家居中的應用

孫藝新，位紅星

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

?

Nest Labs：能源大數據在智能家居中的應用

孫藝新1，位紅星2

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

結合Nest公司智能家居產品的成功經驗，以“大數據應用”為切入點，分析其在大數據采集、分析、應用、提升等方面的主要做法，從中剖析其“用戶導向”、“互聯網入口”、“合作共贏”等方面的經營理念，分析其在能源消費管理領域的應用前景；最后，闡述其實踐成效及相關啟示。

能源大數據；智能家居；大數據應用

1 概述

大數據不僅帶動信息技術的變革，更能促進企業商業模式、運營模式、發展模式的創新。大數據能有效打通數據壁壘、業務壁壘，具有多領域跨界分析、業務融合等顛覆性創新思維，而這種理念創新恰恰是大數據能夠整合企業內外部資源、改進運營管理，并創新商業模式的關鍵所在。本文以Nest Labs公司(以下簡稱Nest公司)為研究對象，分析其將能源大數據應用到智能家居領域的相關實踐，為傳統能源企業應用大數據技術提供借鑒。

Nest Labs公司(以下簡稱Nest公司)是一家創新型智能家居企業，主要定位于智能家居領域。該產品可以通過記錄用戶的室內溫度數據，智能識別用戶習慣，并將室溫調整到最舒適狀態。自2011年Nest產品在北美上市以來，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，成為谷歌大能源戰略中的重要環節。

2 主要做法

Nest Labs公司在目前只推出了兩款產品(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，一方面是由于其產品工業設計精美，但另一方面，更重要的是由于其在大數據應用方面具有巨大的商業價值與競爭優勢。這里重點介紹其在大數據應用方面的主要做法。

(1)軟硬件結合，實時高效采集不同類型的數據

Nest Labs公司非常注重對用戶各類數據的搜集與整理，體現在設備硬件設計與產品軟件應用兩個方面。

在設備硬件設計上，Nest Labs公司突破了傳統產品僅對單一環境數據進行監測的局限，而是采用不同類型的傳感器，盡可能獲取與產品功能相關的各類實時數據。例如，在恒溫器產品中，Nest Labs公司將產品內置多種類型的傳感器，可不間斷的監測用戶室內溫度、濕度、光線以及恒溫器周圍的環境變化，并可自動判斷是否開啟溫度調節設備(空調、電暖氣等)。其中，濕度溫度方面采用了Sensirion公司生產的SHT20傳感器，能更好監測環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光學手指導航傳感器，能捕捉連續圖像數據；紅外線方面采用了兩項PerkinElmer公司的IR Sensor傳感器產品，能分別用來實現移動感應和監控的功能；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上等功能。在處理器、內存、無線傳輸等方面，也分別采用了Texas Instruments公司、三星公司、Murata公司的中高端型號產品，確保數據的實時響應。上述這些強大的傳感設備及芯片能夠確保產品實時獲取所需的各類環境數據。

在產品軟件應用方面，Nest Labs公司非常重視對用戶體驗信息的搜集。一方面，其產品分為Web應用和智能手機APP應用，用戶可通過遠程登錄、添加Nest設備，便于用戶隨時控制Nest Labs產品(包括溫度設置、時間設定、數據記錄統計、Home設置等)，同時也將用戶的行為偏好數據傳輸到Nest產品功能模塊中；另一方面，Nest Labs公司還與公用事業企業合作，將電力價格數據整合到其溫度控制模塊中，便于為用戶提供更為優惠實用的溫度控制策略。

(2)以用戶為中心，不斷強化自我學習功能

Nest Labs公司產品的共同特點是以用戶為導向，并具有基于大數據分析的自我學習能力。作為機器人、人工智能方面的領軍人物之一，Nest Labs的高級副總裁Yoky Matsuoka負責產品的算法設計。以恒溫器產品為例，在她的主導下，產品更注重以用戶為導向進行機器學習。這意味著，恒溫器并非以節能最大化或降低費用最大化為目標進行自我調節，因為這樣容易改變用戶自身的生活習慣。Nest Labs產品更強調依靠用戶的習慣進行自動學習與調整。

具體做法如下：在產品使用的最初一周，恒溫器需要用戶手動調節溫度，并至少設置四次，分別為：起床、上班、下班、睡覺。基于用戶最初一周內手動調節的溫度數據，結合產品配備的感應器，恒溫器產品就能通過判斷用戶家中是否有人、用戶的作息習慣等行為特點，進行自我學習，并不斷調整控制算法，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據上傳到公司的官網，研發團隊將利用客戶大數據來修正算法，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)依靠數據資產，構建共贏的智能家居服務平臺

Nest Labs公司并不滿足于制造一個精美的產品，而是通過培育用戶大數據資產，為各方提供實現合作共贏的服務平臺。目前Nest Labs公司恒溫器產品已建立與電力企業、用戶之間三方共贏模式。Nest公司將其稱為：“和電力公司合作，為家庭節約能源”。

作為Nest恒溫器產品的主要市場，美國各州執行多種分時電價政策。在每年夏天的尖峰時刻，大規模的空調負荷會對電網造成極大的壓力，甚至會造成局部限電、停電的后果。電力公司若為尖峰負荷新增投資發電站，由于負載率較低，投資經濟價值不高。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據對需求側進行調節，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恒溫器產品構建共贏的服務平臺

Nest Labs公司與電力企業共同為用戶建立需求側調節的回饋活動，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建交互的服務平臺，免費獲得合作企業提供的部分電力數據，借此完善預測算法，并通過多種方式(恒溫器設備、互聯網、分析報告)展示分析結果，通過提前或延遲啟動空調等方式為用戶提供更為經濟環保的能源消耗策略；電力企業在智能恒溫器支持下，改進需求側管理，節約發電裝機與調峰成本；用戶使用產品自動控制房間溫度，并節省用電費用。據報道，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省173美元，一年時間已節省了2.25億千瓦時的能量，相當于2900萬美元費用。

(4)擴展數據采集與應用接口，提升企業綜合價值

Nest Labs公司在能源大數據領域建立的牢固優勢，使其成為具有“互聯網入口”價值的能源消費產品與服務提供商。Nest Labs的商業價值得到不斷提升，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29億美元出售給聯想集團。兩項并購案的對比，能夠從側面一定程度反映出Nest Labs公司在谷歌產業帝國版圖中的地位以及其自身巨大的商業價值。

Nest Labs公司充分認識到數據開放與連接的意義，公司不僅開放了部分客戶大數據，還開放了產品的API接口，讓開發者可以利用Nest的硬件設備與算法，從而可以將其他智能家電產品與Nest產品連接在一起，從而實現對冰箱、空調、臺燈、電暖氣、電風扇等各類家電的智能化控制。此外，在車聯網領域，奔馳公司也宣布將在車內加入對Nest溫控器的支持。Nest Labs公司還將與奧迪、通用、本田以及現代幾家汽車廠商一起組建 “開放汽車聯盟”，其目的就是將Android系統移植到汽車領域。

在被谷歌收購后，Nest Labs公司繼續保持整體完整與相對獨立運作等自主權，仍通過完善大數據的規模與質量提升其整個產品生態系統的價值。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控攝像頭創業公司Dropcam。Nest labs公司認為這筆收購對改進用戶體驗、提高用戶大數據質量具有重要價值。此外，Nest Labs公司也十分重視用戶隱私數據的保護，公司承諾沒有用戶的授權，他們甚至不會將隱私數據分享給谷歌。

3 借鑒與啟示

作為一家領先的科技創新公司，Nest Labs公司在智能家居乃至能源消費管理領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“大數據應用”為視角，可以發現Nest Labs公司的商業模式與科技創新能力已充分體現在其對數據的采集、處理、分析與應用等環節中。

第一，充分利用物聯網、互聯網、車聯網、移動終端等多種方式積累實時在線數據。Nest Labs公司在數據采集方面特別重視對實時數據的采集、分析與應用，通過設置不同類型的傳感器，實現對用戶家庭溫度、濕度、光線等多種環境數據的實時采集，通過開放接口實現與互聯網、車聯網、移動終端等外部數據的互聯互通，使企業掌握的大數據能夠為其他合作伙伴及用戶服務，為深入開展大數據分析與自動化控制提供了可靠的數據基礎。

第二，將用戶的體驗作為設定機器學習算法的出發點與落腳點。Nest Labs公司特別重視產品的學習功能，并以用戶體驗為初始目標，結合用戶的使用習慣不斷調節產品的控制方式，使公司掌握的環境數據與用戶偏好數據有機融合，并結合外部電價數據，優化用戶的用能策略，從而在滿足用戶體驗的前提下實現節能降費，最大限度提升產品對用戶的價值。

第三，以合作共贏的方式做大做強企業數據資產。Nest Labs公司在利用大數據方面并不封閉，而是以開放的思維，嘗試將產品相關接口與數據向合作企業分享。這種類似于軟件開源的做法是企業迅速在智能家居市場做大的重要原因。Nest Labs公司構建了一個與用戶、合作企業共同參與互動的平臺，使其不局限于一個普通的工業制造企業，而是成為能源消費管理、智能家居服務的平臺型企業。

第四，注重對用戶隱私的保護。大數據時代下用戶隱私數據的保護是一個難點，很多企業通過售賣用戶的隱私數據獲取利潤，這也為用戶自身以及大數據產業的健康發展帶來了難題。Nest Labs公司能夠保證用戶隱私數據的保密，并承諾不向其母公司谷歌分享數據，一方面展現了公司在數據保密、分級開放等方面的技術優勢，另一方面也體現了維護用戶利益的責任感與企業形象。

(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，從事電力系統運營監測與大數據研究。

TP315

A

2095-1256(2015)06-0836-03

2015-11-05

能源技術