匠心故事｜好望生态型摄像机 2.0“磨难”记

在2019年4月至5月中，当华为机器视觉总裁段爱国给不同部门传达设计“下一代”摄像机的决定时，整个方案在战略方向等宏观维度仍属高度保密状态。

所有相关部门此时仅能获悉到本部门业务相关的局部信息，而员工更是只能在“必要但不充分”的信息输入条件下探索一切。

这时的员工还不知道，他们“手中”这款未来被称为“四无”生态型摄像机的新型产品，将在近1年后，因为无电、无网、无光污染与无现场运维四大特性而声名鹊起，并在众多行业引发了变革。

直到2020年5月底产品发布时，人们才看清了这个下一代“四无”生态型摄像机的全貌，这时它已经捧回了全球知名的红点设计大奖。

借助多领域的技术创新，这款新机型的“四无”特性实现了无市电环境下20天以上超长待机，无需铺设网线实现自组网无线传输，在光源不足的夜晚捕捉高清全彩画面，以及批量巡检和一键调优等跨代性的产品能力。

2021年时，这款跨世代的“四无”生态型摄像机进一步升级到了2.0版本。新版本提供了更强的储电能力，唤醒更灵活性，感知范围也变得更广泛了。

华为机器视觉总裁段爱国

无中生有

在数字经济的发展中，数据基础设施的关键支撑作用正在被逐步认知，其中机器视觉正是数据基础设施非常重要的一环。有数据显示，65%的行业数字化信息来自视频，机器视觉与生活、娱乐、通信、生产、安全的深度结合，将是一个千亿美元的巨型市场。

段爱国提出需求时，看中的就是这个市场。

为了支持研发部门的“无中生有”，在接下去的近一年中，“下一代”这个模糊的概念就像一股电流，沿着华为内部神经网络般的组织结构，开始调动一切可以调动的资源。

“四无”生态型摄像机采用了一个创新的模块化设计，要做到可分可合、又可高度自定义生态应用，非常不容易。

如何给摄像机持久稳定的供电？如何做到数据的稳定传输？如何做到运维的成本控制？如何做到对生态影响最小？这些问题都需要各个击破，并且牵扯到各个专业领域。

奇志是华为机器视觉产品线的产品经理，这时的他还没想到，一款摄像头竟然最终调动了华为数百员工，并让他们中的一些人从都市写字楼，走向了中国的大江南北、山川、田野……

最初的产品规划和验证都集中指向了交通领域。这是一个城市生活中抬头可见的应用场景。那些摄像机满布在街头巷尾，不需要太多行业经验与知识储备，人们就能想象到那里的产出将十分可观。

在最早期与公路交通领域部分用户的交流中，各类特性均受到了好评，子母机设计更是引发了浓厚的兴趣；但相较之下，这一领域却并不是对下一代“四无”特性需求最为迫切的行业领域。毕竟城市公路的两侧，网络和电力供应并不稀缺。

为了准确把握“下一代”的未来，2019年10月，项目组启动了一场广泛的行业需求摸排与验证。10个虚拟的专项小组在此时成立，分别覆盖了“安平、大交通、大企业（如油气等）、水利环保、森林防火、应急管理”等行业。

此时华为对“大交通”需求摸排开始走出城市，并覆盖了高速公路、乡村公路、铁路、机场，甚至驾校等更广泛的场景。奇志回忆说，后来，它们中的一些客户，表现出了比城市交通用户更浓厚的兴趣。

奇志主要负责水利环保专项小组。和其他专项小组一样，这个组10月分开始广泛与客户进行沟通，“那时还没有材料，全凭嘴说、凭想象”。他回忆说，“主要目的收集是客户痛点和诉求。”

一轮一轮的沟通持续了1个多月。到12月时，这些项目组开始陆续被派出到那些已经锁定的客户一线，进行现场交流。

相比缺乏激情的隔空过招，这种现场交流要有意思的多。

水利环保专项组锁定了三个重点客户，涉及不同地域的河流与水库。

其中一条全封闭对水路的两岸此时分布有近7千个摄像头。由于建设日久，从模拟摄像机升级为高清摄像机已经是大势所趋。同时，河道夜间无光环境下几近“失明”的状态也需要得到扭转。

这里还有一个显见且重要的问题，用户无法实时监测近7千个画面并提供及时预警，而只能事后调阅——要改变这一现状，智能化已经确定是唯一可能的手段。华为的智能视频算法商城已经成熟日久，可以快速获取的行业智能算法在这里也有用武之地。

但那是一项大工程，专项组想要实现当下的目标，于是转而采用了一种现实的方式切入。

这条水流高速路对水质监测要求严苛，尽管至今没有发现过什么严重的水质问题，但日常水质检测一直都保持着高频次，且单点年检测费用高达60万元。

专项组提供了这个细分场景下的应用创新。它把水体引入固定的工作环境，经过短暂的沉淀后，用摄像机智能地去“观察”它的透明度等指标。一旦水质发生变化，系统就会发出提示，进而引发人工检测。

在这一场景中，摄像机的“无光”特性有了用武之地——在光源不足的夜晚，摄像机仍可以捕捉高清全彩画面，其中SuperColor结合华为专利智能色彩融合技术，智能曝光技术、隐形补光技术等，可以达到零光污染，并实现全彩抓拍。

由于疫情的影响，这个方案在1月份形成后，直到5月才落地试点。好消息是用户满意，准备进一步推广。根据预计，这一创新将可以将单点年检测费用从60万元降低至10万元。

与此同时，另外两地也传来了好消息。在南北方各一座水库，以及湖泊补水河道等处，都有对“四无”特性的明确需求。

从12月派出10支专项小组后的一个多月里，各小组都在做着类似的沟通与尝试。到1月形成汇报材料并提交给例会时，水利已经被一致认定为最具潜力的行业领域。

这些例会从4月段爱国发出“下一代”摄像机需求起，逐月召开。奇志的直接主管、和摄像机项目经理翟广雷，直至段爱国等不同领域总裁级管理层都会参与其中。

“每天都会有新问题”

对用户需求的理解是打磨产品的一块砺石，要把这款面向未来的产品完全打磨成未来需要的样子，砺石不能只有一块。

王业仁的团队是其中的一块。作为设计团队的负责人，他是华为中最早一批开始琢磨那个“下一代”摄像机模样的人。

做着同样工作的另一批人在瑞典的研究院，这两只团队以“红、蓝军”的模式，同期推进一个“总-分-总”的整体设计规划。

段爱国此后对模块化概念的“偏好”，很大程度就来自于这两个团队的判断。他们要设计的是具有普适意义的“下一代”，而不是退回传统，聚焦于单一行业所需的产品。

2019年4月接到设计任务时，王业仁的团队花了一些时间在网上浏览全球的地图实景，从街头巷尾，到各类细分场景。他们希望清楚地知道，自己的作品最终将出现在怎样的背景中。与此同时，一些访谈信息也陆续汇聚到了王业仁身边。

红蓝两军都希望准确描述出“下一代”的外观，这是他们接下来分兵两处，进而发散和收敛的前提。

设备和人的关系在这时被放在了重要的位置，因为在大多数场景中，人们每天都会看到它们。

设计师们希望人们不会因此而感到被冒犯，所以它应该具备弱攻击性；设计师还希望人们因为能够看到它而感到安全，所以它应该具有可识别性……类似信息不断汇集，让设计师们最终确定了三个核心的设计理念：融合性、极简的部署，以及模块化。

今天，作为主体形态组成部分的半球形摄像模组，就是在这样的背景下收敛得出的。

在持续到夏末秋初的主要设计流程中，奇志所在团队和其他行业团队的意见，一直都在持续不断地输入其中，并深刻影响着设计团队的决策。

王业仁对此珍视有嘉，“那是对下一代摄像机的尽情探索。”他说，这个过程对他而言“十分美好”。

这些决策里既有对“四无”功能的模块化解耦，也有如对微波模块成本的具体需求。“它一定要稳定可靠，而且性价比高。”奇志回忆说，他把这些诉求都写进了汇报中，并得到了各方的一致认同。

在传统摄像机设置场景中，传输信号的光纤及其安装成本占到了摄像机建设成本的近6成。所以华为实现“无网”的总建设成本，也就是无需铺设网线实现自组网无线传输的成本，只要低于有网环境的建设成本，“无网”就能在可预见的便捷性优势之下吸引用户。

VideoX源于华为传接技术创新，是一种独创高可靠视频无线传输技术。基于子母式架构，VideoX自组网实现了快速自建网、单点2km覆盖、链路自检，跳频抗干扰等优势能力。

这个首现于领域内的子母式架构可以允许8台子机，通过VideoX技术无线连接母机，并以星形和链形两种组网模式，覆盖两类典型的监控场景需求。对于如输电线路、水库和河道等场景，它宛如量身定制。

这些技术创新带来的变化在传统摄像机领域是惊人的。最终，成本的降低幅度和维护便捷性提升幅度都是如此明确——例如不再需要为那8台子机铺设网络，加上利用太阳能等“无电”设计，连供电也不需要了——这些变化都让用户兴趣大增。

王业仁展示了一张草图，上面画了很多各式各样的摄像机形态，一些创意将摄像机和如壁灯、红绿灯等物体进行了一体化融合，还有一些则已经接近了最终发布的形态。

那张图显示了全球两支设计团队思维发散的过程。在那之后，结合奇志等10支拓展小组不断输入的产品需求，设计团队开始对它们进行收敛。也就是在这一时期，VideoX技术伴随着子母机逻辑，陆续进入了设计流程。

2019年7月份，两支设计团队开始了思维碰撞，并一直将这种碰撞延续到了秋天。

除了子母机逻辑，功能的模块化、摄像头模组的系列化等，也都在这段时间里开始真正深度影响到设计。而设计团队在这段时间的应对，将最终形成那些让客户体验更好的特性——“无网”、“无电”，和“无现场运维”等。

王业仁的团队这时需要解决更多的问题了。

“每天都会有新问题。”他回忆起那段时间的感受时，用了8个字：意想不到、痛不欲生。

VideoX技术的信号传输有角度的要求，考虑到施工现场的调角只会发生一次，从成本考量，手动似乎是个最优选。

为了实现这个手动功能，设计团队需要设计出一个对应的外置机构，但这和室外设备高性能的密封要求相矛盾，和设计团队追求的极简设计思路，甚至和“下一代”这个产品定位也相违背。

王业仁不记得自己为此吵了多少次架。在他看来，为了解决一个问题而带入更多的问题将得不偿失。但他没能说服硬件团队，直到高层介入拍板，可以自动调角的高端产品才最终被安置在了摄像机内。

设置由此变得简单了，只需要一次按键，摄像机就能完成自动调优内置无线模组位置与角度，并达成VideoX传输效率最优。

同样高难度的设计对象是雷达部件。因为不能有金属遮蔽，它必须被设置在一个恰当的位置。王业仁描述了金属外骨架如何变形为内骨架的思路，那是一个复杂且拼脑洞的设计过程，不过显然它最终消除了雷达的遮挡问题。

因为这些产品如微波、太阳能模块等，都横跨了不同的业务单元，公司高层都不同程度参与到了这些跨部门的协调中。

验证

赵路松是一名解决方案专家，20年的3月15日，他收到了段爱国的邮件，要求他作为副组长，配合组长翟广雷推进方案验证和试点落地，同时争取再为开发侧提供一些输入。这些新的需求输入，一部分会在此后5月正式发布前纳入新品，更多的内容则会作为下一个版本迭代时的技术储备。

这个被称为“四无”生态型摄像机拓展组的团队在2020年4月份正式启动，目标是完成十个试点项目。赵路松被选中的一个重要的原因，正是他是通信技术的专家具有丰富的实践经验。

这时，摄像机的关键场景已经锁定在了水利、电力和油气三大领域。

赵路松在电力行业着力最多。一些重要的需求和创新空间在这个验证和试点落地期间显现了出来。

和在水利行业表现相近，生态仓的设计对于电力行业而言，也是一项吸引力巨大的创新——铁塔上通常会有10多个传感器，传输协议多样。通过它们，运营方可以时刻监测着从周边环境到铁塔本身的详细状态，例如温湿度，或者铁塔的角度等。

不过这些传感器的数据流量非常小，通常以KB计；但即便如此，应生产运营要求，它也需要例如每5分钟回传一次实时数据。考虑到回传数据的专线设置，以及日常运维成本，围绕那些铁塔上的传感器一直是一项需要相当精力和不菲投资的事项。

生态型摄像机的生态仓价值，在这里发挥的淋漓尽致。它替代了数据汇集装置，通过数据接入、编码转换和存储，直接支持起了第三方平台对数据的调取和监测。这一点无论对于运营方，还是那些穿越在崇山峻岭间的维护人员而言，显然都是一件值得庆幸的科技创新。

生态型摄像机的母机中默认内置了一块生态主板，可提供ZigBee接口，用以实现无线数字传感器互联。同时，生态仓上预留了2块板的空间，可由开发者、ISV或者具备开发能力的客户，根据华为提供的开发文档来自行开发单板，以实现模拟I/O、Wifi、RF、BT等标准的有线、无线数字传感器互联能力。

这些安装在生态型摄像机内部的主板，可以帮助用户实现视频数据与环境感知信息的统一采集和上传，构建全息感知的入口。

这个AIoT生态仓，或者叫生态互联区，和无线传输区同处一个功能化分仓里，位于物理机的上部。王业仁的设计团队为它也曾一度绞尽脑汁。

问题来自于如何灵活而安全地打开上盖。

传统方式是使用螺丝固定上盖，这也是设计团队坚决拒绝的一种方式——在符合操作逻辑的前提下，整体性绝对不能被破坏。按键加卡扣是唯一的选择，但如何在有限的空间内设置它们又是一个难题。

最初，按键被设置在了背后，这是一个可接受的状态，但囿于空间和体积等因素，这个状态下的稳定性和操作的便利性并不能达到王业仁期待中的理想状态。

华为跨领域的结构专家在那时被邀请进入了设计流程。王业仁回忆说，在否定了至少4轮设计方案后，解锁按键最终被优化到了摄像机的顶部，实现了他期待中的“一键开仓”。

一系列贴近业务的创新在客户端很快收获了回响。最新完成实施落地的包括国网甘肃省电力公司——公司管辖着35千伏及以上变电站1217座，变电容量11227万千伏安。其管辖区内，仅交流输电线路就长达6.39万千米，可以绕赤道1.5圈。

在“四无”生态型摄像机推向市场后，华为联合国网甘肃省电力公司推出了电力视频巡检解决方案。该方案采用生态型摄像机实现了输电线巡检的创新，解放了在严寒酷暑爬上几十米高空进行巡检的电力巡检员工，大大提高了巡检效率。同时克服了传统视频回传对于网络的依赖，采用华为传接的无线技术，打破了网络带宽限制，可以实现随时随地均可查看铁塔实时情况。

赵路松在客户端验证了生态仓的优势，也带回了滚动的需求。

无人机已经进入了电网的巡检工作，但在野外，充电和信息回传等都是痛点。一位客户提出既然“四无”摄像机已经有了“无电”、“无网”的优势，或者干脆就将这一优势扩大，让它同时成为无人机的中继站。

尽管有些天马行空，赵路松还是觉得把这份需求保留下来。“其实这还是蛮有意思的想法。”他说，现在有没有价值并不重要，记住它，或许未来就是一个新的领域。

类似这样的需求，无论早期的那些专项组，还是后期进入项目的拓展组都有带回。奇志说，这些需求中有超过40%在进入设计流程前就会被筛选掉。

这些需求之后会一直处在保密状态，外人无从得知。直到有一天，它们中的一些还会再次进入设计流程，并成为又一个“下一代”产品的新特性。

官方数据显示，目前生态型摄像机已经在全国实现了规模部署。