北京2024年8月19日 /美通社/ -- 日前工信部等五部委聯(lián)合公布，將在北京、上海、廣州等20個(gè)城市開(kāi)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)"車(chē)路云一體化"應(yīng)用試點(diǎn)工作，推動(dòng)自動(dòng)駕駛加速落地應(yīng)用。
為滿(mǎn)足車(chē)路云一體化過(guò)程中的路側(cè)計(jì)算需求，連接聰明的車(chē)與強(qiáng)大的云，浪潮信息研發(fā)「新一代路側(cè)計(jì)算單元RSCU」。該產(chǎn)品采用開(kāi)放架構(gòu)設(shè)計(jì)，支持主流x86處理器和2顆性能領(lǐng)先的AI加速卡，集成網(wǎng)絡(luò)匯聚、支持納秒級(jí)時(shí)鐘同步和無(wú)線(xiàn)互聯(lián)，能滿(mǎn)足高級(jí)別自動(dòng)駕駛、數(shù)字孿生道路等場(chǎng)景下路側(cè)海量數(shù)據(jù)計(jì)算的高精度、低延時(shí)需求。
尤其為適應(yīng)惡劣的戶(hù)外工作環(huán)境，RSCU不僅具備防塵、防水、防雷擊、防腐蝕的能力，還針對(duì)高功耗、寬環(huán)溫的散熱需求，設(shè)計(jì)了內(nèi)外氣流分層隔離散熱，實(shí)現(xiàn)了IP65級(jí)防塵防水，支持最大55℃的極限環(huán)境溫度，能夠高效、穩(wěn)定支撐雙向8車(chē)道十字路口的數(shù)據(jù)量計(jì)算，更好地滿(mǎn)足車(chē)路云一體化系統(tǒng)的需求。
路側(cè)算力需求暴漲 RSCU面臨極限散熱挑戰(zhàn)
隨著車(chē)路云一體化的推進(jìn)，RSCU的應(yīng)用前景廣闊。據(jù)預(yù)測(cè)，到2030年，僅路側(cè)單元的市場(chǎng)規(guī)模就能達(dá)到數(shù)百億元。作為"智慧的路"的關(guān)鍵支撐設(shè)備，RSCU面臨的場(chǎng)景更加復(fù)雜，外接的傳感器更加豐富：在雙向8車(chē)道的十字路口，為實(shí)時(shí)全天候感知并計(jì)算來(lái)自路側(cè)通信終端等感知設(shè)備的視頻、點(diǎn)云等原始數(shù)據(jù)，對(duì)自動(dòng)駕駛車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)智能引導(dǎo)，需要部署多達(dá)20個(gè)終端傳感器，包括攝像頭、雷達(dá)、氣象站等。
為滿(mǎn)足路側(cè)海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算的需求，浪潮信息研發(fā)的RSCU采用主流x86處理器和2顆性能領(lǐng)先的AI加速卡，性能提升1倍，為車(chē)路協(xié)同、自動(dòng)駕駛等應(yīng)用提供算力支持。然而隨著算力性能的提升，RSCU的單機(jī)功耗比傳統(tǒng)設(shè)備的250瓦提升至500瓦以上。
功耗翻倍提升帶來(lái)的散熱挑戰(zhàn)是一方面，另一方面路側(cè)計(jì)算單元設(shè)備一般部署在戶(hù)外路口狹小的工控箱，或者抱桿上，為避免夏季高溫、暴雨等惡劣天氣，一般需要滿(mǎn)足50℃的極限溫度，還要防塵防水，工控箱幾乎完全密閉。但隨著每年夏天的最高溫逐年上升，而且路側(cè)計(jì)算單元的性能和功耗也不斷攀升，工控箱內(nèi)的溫度已經(jīng)遠(yuǎn)超50度的極限溫度，接近55℃，亟需創(chuàng)新的散熱設(shè)計(jì)來(lái)確保設(shè)備的穩(wěn)定高效運(yùn)行。
為此，浪潮信息以系統(tǒng)為核心，設(shè)計(jì)了內(nèi)外氣流分層隔離散熱系統(tǒng)，通過(guò)隔離內(nèi)外循環(huán)氣流，保障邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)高溫、密閉環(huán)境下的高效散熱IP65級(jí)防護(hù)需求。
在這種設(shè)計(jì)下，機(jī)箱內(nèi)外兩種溫度的空氣通過(guò)正交叉方式引入到熱交換器中，兩股空氣不會(huì)直接接觸，但可以通過(guò)隔板換熱，在有效保證設(shè)備高防護(hù)的同時(shí)，最大限度地轉(zhuǎn)移了服務(wù)器內(nèi)部芯片產(chǎn)生的熱量，從而解決了封閉式系統(tǒng)無(wú)法有效解決內(nèi)部熱量積聚的難題，滿(mǎn)足高性能邊緣計(jì)算路側(cè)計(jì)算單元IP65高防護(hù)等級(jí)，功耗攀升一倍，環(huán)溫提升的散熱需求。
3大黑科技升級(jí)，換熱效率再提升，讓環(huán)溫比業(yè)界高5度！
內(nèi)外隔離散熱的關(guān)鍵是通過(guò)高效的熱交換器進(jìn)行系統(tǒng)熱交換。而一般熱交換器換熱效率為80%左右，路側(cè)邊緣計(jì)算單元的高密、高功率、核心部件需要更寬溫的需求，對(duì)散熱提出了更高的要求。為滿(mǎn)足路側(cè)戶(hù)外設(shè)備極限環(huán)溫上調(diào)5℃的需求，浪潮信息研發(fā)工程師通過(guò)風(fēng)道布局，流動(dòng)路徑以及翅片設(shè)計(jì)等方面的創(chuàng)新，優(yōu)化板翅式熱交換器在密閉機(jī)箱中的結(jié)構(gòu)和散熱設(shè)計(jì)，使換熱效率提升至85%以上。
風(fēng)道系統(tǒng)優(yōu)化，提升換溫效率。熱交換器風(fēng)道布局采用交叉流風(fēng)道，冷熱流體分別垂直通過(guò)內(nèi)部翅片的兩側(cè)，增強(qiáng)翅片兩側(cè)的對(duì)流換熱并且防塵防水。風(fēng)道流動(dòng)路徑方面，浪潮信息散熱專(zhuān)家通過(guò)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）仿真，優(yōu)化風(fēng)道路徑，減少流體流動(dòng)的死區(qū)和流動(dòng)分離，并通過(guò)波紋狀翅片，實(shí)現(xiàn)散熱面積提升30%，還通過(guò)仿真找到了波紋狀翅片厚度和間距等最佳參數(shù)，優(yōu)化氣體流動(dòng)路徑。
波紋狀翅片設(shè)計(jì)
多通道送風(fēng)結(jié)構(gòu)，熱交換時(shí)間減少50%。為了在溫升環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部快速降溫，浪潮信息的散熱專(zhuān)家為RSCU設(shè)計(jì)了多通道的送風(fēng)結(jié)構(gòu)，確?？諝饩鶆蜻M(jìn)入熱交換區(qū)域，避免局部過(guò)熱現(xiàn)象，并通過(guò)導(dǎo)流板控制氣流方向，防止滯留和死角，確?？諝饬鲃?dòng)均勻，最大限度地增加空氣流動(dòng)復(fù)雜性和擾動(dòng)，促進(jìn)湍流形成和熱邊界層減薄，大幅提升熱交換效率。與業(yè)界傳統(tǒng)換熱器結(jié)構(gòu)相比，穩(wěn)態(tài)換熱時(shí)間減少了約50%。
模塊化設(shè)計(jì)，整體系統(tǒng)可靠性提升顯著。整套熱管理系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，換熱器和各個(gè)模塊之間可以獨(dú)立制造和維護(hù)。熱管理系統(tǒng)與邊緣計(jì)算單元集成，通過(guò)計(jì)算單元的BMC實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度，并根據(jù)需要調(diào)整實(shí)時(shí)風(fēng)速，確保高效節(jié)能換熱，同時(shí)，寫(xiě)入BMC的過(guò)熱保護(hù)機(jī)制可以在設(shè)備溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)自動(dòng)降低負(fù)載或關(guān)閉系統(tǒng)，以防止過(guò)熱損壞。此外，為了提高系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)還采用冗余備份設(shè)計(jì)，如N+1冗余風(fēng)扇系統(tǒng)，當(dāng)主系統(tǒng)故障時(shí)，備用系統(tǒng)能夠立即投入運(yùn)行，確保設(shè)備不間斷工作。
經(jīng)過(guò)多輪優(yōu)化，浪潮信息研發(fā)的路側(cè)邊緣計(jì)算單元RSCU目前已經(jīng)在北京、武漢、福州等全國(guó)多個(gè)核心城市的路口進(jìn)行了部署。在北京自動(dòng)駕駛示范區(qū)項(xiàng)目中，RSCU搭配路側(cè)感知設(shè)施及相關(guān)附屬設(shè)施，能夠?qū)⒔K端結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（信號(hào)燈、行人闖入信息、交通時(shí)間和駕駛建議等）傳遞給車(chē)端，實(shí)現(xiàn)多種場(chǎng)景的應(yīng)用，覆蓋預(yù)警提醒、協(xié)同感知、協(xié)同決策規(guī)劃類(lèi)等多個(gè)場(chǎng)景。無(wú)論是雨天、高溫還是沙塵等惡劣天氣，RSCU都能高效運(yùn)行道路危險(xiǎn)狀況提示、基于路側(cè)感知的交通狀況識(shí)別等功能，將人、車(chē)、路、云等物理層、信息層與應(yīng)用層融為一體，基于系統(tǒng)協(xié)同感知、決策與控制，實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)安全、節(jié)能、舒適及高效運(yùn)行。
