Nest Labs：能源大数据在智能家居中的应用

孙艺新，位红星

(1. 国家电网能源研究院，北京 102209；2. 中国建设银行股份有限公司烟台支行，山东 烟台 264000)



Nest Labs：能源大数据在智能家居中的应用

孙艺新1，位红星2

(1. 国家电网能源研究院，北京 102209；2. 中国建设银行股份有限公司烟台支行，山东 烟台 264000)

结合Nest公司智能家居产品的成功经验，以“大数据应用”为切入点，分析其在大数据采集、分析、应用、提升等方面的主要做法，从中剖析其“用户导向”、“互联网入口”、“合作共赢”等方面的经营理念，分析其在能源消费管理领域的应用前景；最后，阐述其实践成效及相关启示。

能源大数据；智能家居；大数据应用

1 概述

大数据不仅带动信息技术的变革，更能促进企业商业模式、运营模式、发展模式的创新。大数据能有效打通数据壁垒、业务壁垒，具有多领域跨界分析、业务融合等颠覆性创新思维，而这种理念创新恰恰是大数据能够整合企业内外部资源、改进运营管理，并创新商业模式的关键所在。本文以Nest Labs公司(以下简称Nest公司)为研究对象，分析其将能源大数据应用到智能家居领域的相关实践，为传统能源企业应用大数据技术提供借鉴。

Nest Labs公司(以下简称Nest公司)是一家创新型智能家居企业，主要定位于智能家居领域。该产品可以通过记录用户的室内温度数据，智能识别用户习惯，并将室温调整到最舒适状态。自2011年Nest产品在北美上市以来，受到社会各界追捧，Nest Labs公司于2014年被谷歌32亿美元(溢价率达300%)整体收购，成为谷歌大能源战略中的重要环节。

2 主要做法

Nest Labs公司在目前只推出了两款产品(恒温器Nest Learning Thermostat与烟雾探测器Nest Protect)，就获得了资本市场的充分认可，一方面是由于其产品工业设计精美，但另一方面，更重要的是由于其在大数据应用方面具有巨大的商业价值与竞争优势。这里重点介绍其在大数据应用方面的主要做法。

(1)软硬件结合，实时高效采集不同类型的数据

Nest Labs公司非常注重对用户各类数据的搜集与整理，体现在设备硬件设计与产品软件应用两个方面。

在设备硬件设计上，Nest Labs公司突破了传统产品仅对单一环境数据进行监测的局限，而是采用不同类型的传感器，尽可能获取与产品功能相关的各类实时数据。例如，在恒温器产品中，Nest Labs公司将产品内置多种类型的传感器，可不间断的监测用户室内温度、湿度、光线以及恒温器周围的环境变化，并可自动判断是否开启温度调节设备(空调、电暖气等)。其中，湿度温度方面采用了Sensirion公司生产的SHT20传感器，能更好监测环境变化以便达到最好的温控效果；光线方面采用了Avago公司的ADBS-A350光学手指导航传感器，能捕捉连续图像数据；红外线方面采用了两项PerkinElmer公司的IR Sensor传感器产品，能分别用来实现移动感应和监控的功能；在烟雾探测器方面， Nest Labs公司运用六类传感器，可以感知烟雾、一氧化碳、温度、光线、动作和超声波，当其检测到烟雾的时候可通过声音或灯光来提醒用户，还支持远程报警，而用户可以用手势就将警报关上等功能。在处理器、内存、无线传输等方面，也分别采用了Texas Instruments公司、三星公司、Murata公司的中高端型号产品，确保数据的实时响应。上述这些强大的传感设备及芯片能够确保产品实时获取所需的各类环境数据。

在产品软件应用方面，Nest Labs公司非常重视对用户体验信息的搜集。一方面，其产品分为Web应用和智能手机APP应用，用户可通过远程登录、添加Nest设备，便于用户随时控制Nest Labs产品(包括温度设置、时间设定、数据记录统计、Home设置等)，同时也将用户的行为偏好数据传输到Nest产品功能模块中；另一方面，Nest Labs公司还与公用事业企业合作，将电力价格数据整合到其温度控制模块中，便于为用户提供更为优惠实用的温度控制策略。

(2)以用户为中心，不断强化自我学习功能

Nest Labs公司产品的共同特点是以用户为导向，并具有基于大数据分析的自我学习能力。作为机器人、人工智能方面的领军人物之一，Nest Labs的高级副总裁Yoky Matsuoka负责产品的算法设计。以恒温器产品为例，在她的主导下，产品更注重以用户为导向进行机器学习。这意味着，恒温器并非以节能最大化或降低费用最大化为目标进行自我调节，因为这样容易改变用户自身的生活习惯。Nest Labs产品更强调依靠用户的习惯进行自动学习与调整。

具体做法如下：在产品使用的最初一周，恒温器需要用户手动调节温度，并至少设置四次，分别为：起床、上班、下班、睡觉。基于用户最初一周内手动调节的温度数据，结合产品配备的感应器，恒温器产品就能通过判断用户家中是否有人、用户的作息习惯等行为特点，进行自我学习，并不断调整控制算法，以提供最佳的用户体验。此外，Nest Labs公司也会将用户的使用数据上传到公司的官网，研发团队将利用客户大数据来修正算法，不断自我完善。同时也鼓励用户完成自己家庭的能耗分析，共同寻求改进。

(3)依靠数据资产，构建共赢的智能家居服务平台

Nest Labs公司并不满足于制造一个精美的产品，而是通过培育用户大数据资产，为各方提供实现合作共赢的服务平台。目前Nest Labs公司恒温器产品已建立与电力企业、用户之间三方共赢模式。Nest公司将其称为：“和电力公司合作，为家庭节约能源”。

作为Nest恒温器产品的主要市场，美国各州执行多种分时电价政策。在每年夏天的尖峰时刻，大规模的空调负荷会对电网造成极大的压力，甚至会造成局部限电、停电的后果。电力公司若为尖峰负荷新增投资发电站，由于负载率较低，投资经济价值不高。Nest Labs抓住了电力公司的“痛点”，主动与电力公司合作，利用恒温器拥有的用户大数据对需求侧进行调节，为电力公司与用户双方降低成本与费用。其运作模式如图1所示。

图1 Nest恒温器产品构建共赢的服务平台

Nest Labs公司与电力企业共同为用户建立需求侧调节的回馈活动，称之为“Rush Hour Rewards”。由电力公司制定不同时刻的分时电价，低谷时间的电价优惠非常大，还包括礼品赠送等形式鼓励用户降低高峰时刻的用电。Nest Labs则为用户与电力公司构建交互的服务平台，免费获得合作企业提供的部分电力数据，借此完善预测算法，并通过多种方式(恒温器设备、互联网、分析报告)展示分析结果，通过提前或延迟启动空调等方式为用户提供更为经济环保的能源消耗策略；电力企业在智能恒温器支持下，改进需求侧管理，节约发电装机与调峰成本；用户使用产品自动控制房间温度，并节省用电费用。据报道，售价250美元的Nest恒温器每年可在电费和供热开支方面为家庭节省173美元，一年时间已节省了2.25亿千瓦时的能量，相当于2900万美元费用。

(4)扩展数据采集与应用接口，提升企业综合价值

Nest Labs公司在能源大数据领域建立的牢固优势，使其成为具有“互联网入口”价值的能源消费产品与服务提供商。Nest Labs的商业价值得到不断提升，于2014年1月被谷歌以32亿美元的高价收购。而曾经的通信巨头摩托罗拉则在2014年2月被谷歌以29亿美元出售给联想集团。两项并购案的对比，能够从侧面一定程度反映出Nest Labs公司在谷歌产业帝国版图中的地位以及其自身巨大的商业价值。

Nest Labs公司充分认识到数据开放与连接的意义，公司不仅开放了部分客户大数据，还开放了产品的API接口，让开发者可以利用Nest的硬件设备与算法，从而可以将其他智能家电产品与Nest产品连接在一起，从而实现对冰箱、空调、台灯、电暖气、电风扇等各类家电的智能化控制。此外，在车联网领域，奔驰公司也宣布将在车内加入对Nest温控器的支持。Nest Labs公司还将与奥迪、通用、本田以及现代几家汽车厂商一起组建 “开放汽车联盟”，其目的就是将Android系统移植到汽车领域。

在被谷歌收购后，Nest Labs公司继续保持整体完整与相对独立运作等自主权，仍通过完善大数据的规模与质量提升其整个产品生态系统的价值。2014年6月，Nest Labs公司宣布以5.5亿美元独立收购美国家庭监控摄像头创业公司Dropcam。Nest labs公司认为这笔收购对改进用户体验、提高用户大数据质量具有重要价值。此外，Nest Labs公司也十分重视用户隐私数据的保护，公司承诺没有用户的授权，他们甚至不会将隐私数据分享给谷歌。

3 借鉴与启示

作为一家领先的科技创新公司，Nest Labs公司在智能家居乃至能源消费管理领域的异军突起值得思考。尤其在其被谷歌“高价”收购后，Nest Labs更是长期置于信息科技板块的焦点位置。本书编者以“大数据应用”为视角，可以发现Nest Labs公司的商业模式与科技创新能力已充分体现在其对数据的采集、处理、分析与应用等环节中。

第一，充分利用物联网、互联网、车联网、移动终端等多种方式积累实时在线数据。Nest Labs公司在数据采集方面特别重视对实时数据的采集、分析与应用，通过设置不同类型的传感器，实现对用户家庭温度、湿度、光线等多种环境数据的实时采集，通过开放接口实现与互联网、车联网、移动终端等外部数据的互联互通，使企业掌握的大数据能够为其他合作伙伴及用户服务，为深入开展大数据分析与自动化控制提供了可靠的数据基础。

第二，将用户的体验作为设定机器学习算法的出发点与落脚点。Nest Labs公司特别重视产品的学习功能，并以用户体验为初始目标，结合用户的使用习惯不断调节产品的控制方式，使公司掌握的环境数据与用户偏好数据有机融合，并结合外部电价数据，优化用户的用能策略，从而在满足用户体验的前提下实现节能降费，最大限度提升产品对用户的价值。

第三，以合作共赢的方式做大做强企业数据资产。Nest Labs公司在利用大数据方面并不封闭，而是以开放的思维，尝试将产品相关接口与数据向合作企业分享。这种类似于软件开源的做法是企业迅速在智能家居市场做大的重要原因。Nest Labs公司构建了一个与用户、合作企业共同参与互动的平台，使其不局限于一个普通的工业制造企业，而是成为能源消费管理、智能家居服务的平台型企业。

第四，注重对用户隐私的保护。大数据时代下用户隐私数据的保护是一个难点，很多企业通过售卖用户的隐私数据获取利润，这也为用户自身以及大数据产业的健康发展带来了难题。Nest Labs公司能够保证用户隐私数据的保密，并承诺不向其母公司谷歌分享数据，一方面展现了公司在数据保密、分级开放等方面的技术优势，另一方面也体现了维护用户利益的责任感与企业形象。

(本文编辑：杨林青)

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

孙艺新(1983)，硕士，高级工程师，从事电力系统运营监测与大数据研究。

TP315

A

2095-1256(2015)06-0836-03

2015-11-05

能源技术