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個城市開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車"車路云一體化"應(yīng)用試點工作，推動自動駕駛加速落地應(yīng)用。
為滿足車路云一體化過程中的路側(cè)計算需求，連接聰明的車與強大的云，浪潮信息研發(fā)「新一代路側(cè)計算單元RSCU」。該產(chǎn)品采用開放架構(gòu)設(shè)計，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、支持納秒級時鐘同步和無線互聯(lián)，能滿足高級別自動駕駛、數(shù)字孿生道路等場景下路側(cè)海量數(shù)據(jù)計算的高精度、低延時需求。
尤其為適應(yīng)惡劣的戶外工作環(huán)境，RSCU不僅具備防塵、防水、防雷擊、防腐蝕的能力，還針對高功耗、寬環(huán)溫的散熱需求，設(shè)計了內(nèi)外氣流分層隔離散熱，實現(xiàn)了IP65級防塵防水，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車道十字路口的數(shù)據(jù)量計算，更好地滿足車路云一體化系統(tǒng)的需求。
路側(cè)算力需求暴漲 RSCU面臨極限散熱挑戰(zhàn)
隨著車路云一體化的推進(jìn)，RSCU的應(yīng)用前景廣闊。據(jù)預(yù)測，到2030年，僅路側(cè)單元的市場規(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面臨的場景更加復(fù)雜，外接的傳感器更加豐富：在雙向8車道的十字路口，為實時全天候感知并計算來自路側(cè)通信終端等感知設(shè)備的視頻、點云等原始數(shù)據(jù)，對自動駕駛車輛進(jìn)行實時智能引導(dǎo)，需要部署多達(dá)20個終端傳感器，包括攝像頭、雷達(dá)、氣象站等。
為滿足路側(cè)海量數(shù)據(jù)實時計算的需求，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，為車路協(xié)同、自動駕駛等應(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。
功耗翻倍提升帶來的散熱挑戰(zhàn)是一方面，另一方面路側(cè)計算單元設(shè)備一般部署在戶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)計來確保設(shè)備的穩(wěn)定高效運行。
為此，浪潮信息以系統(tǒng)為核心，設(shè)計了內(nèi)外氣流分層隔離散熱系統(tǒng)，通過隔離內(nèi)外循環(huán)氣流，保障邊緣計算節(jié)點高溫、密閉環(huán)境下的高效散熱IP65級防護(hù)需求。
在這種設(shè)計下，機箱內(nèi)外兩種溫度的空氣通過正交叉方式引入到熱交換器中，兩股空氣不會直接接觸，但可以通過隔板換熱，在有效保證設(shè)備高防護(hù)的同時，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)無法有效解決內(nèi)部熱量積聚的難題，滿足高性能邊緣計算路側(cè)計算單元IP65高防護(hù)等級，功耗攀升一倍，環(huán)溫提升的散熱需求。
3大黑科技升級，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)邊緣計算單元的高密、高功率、核心部件需要更寬溫的需求，對散熱提出了更高的要求。為滿足路側(cè)戶外設(shè)備極限環(huán)溫上調(diào)5℃的需求，浪潮信息研發(fā)工程師通過風(fēng)道布局，流動路徑以及翅片設(shè)計等方面的創(chuàng)新，優(yōu)化板翅式熱交換器在密閉機箱中的結(jié)構(gòu)和散熱設(shè)計，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內(nèi)部翅片的兩側(cè)，增強翅片兩側(cè)的對流換熱并且防塵防水。風(fēng)道流動路徑方面，浪潮信息散熱專家通過計算流體動力學(xué)（CFD）仿真，優(yōu)化風(fēng)道路徑，減少流體流動的死區(qū)和流動分離，并通過波紋狀翅片，實現(xiàn)散熱面積提升30%，還通過仿真找到了波紋狀翅片厚度和間距等最佳參數(shù)，優(yōu)化氣體流動路徑。
波紋狀翅片設(shè)計
多通道送風(fēng)結(jié)構(gòu)，熱交換時間減少50%。為了在溫升環(huán)境下，實現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部快速降溫，浪潮信息的散熱專家為RSCU設(shè)計了多通道的送風(fēng)結(jié)構(gòu)，確?？諝饩鶆蜻M(jìn)入熱交換區(qū)域，避免局部過熱現(xiàn)象，并通過導(dǎo)流板控制氣流方向，防止滯留和死角，確?？諝饬鲃泳鶆颍畲笙薅鹊卦黾涌諝饬鲃訌?fù)雜性和擾動，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)換熱時間減少了約50%。
模塊化設(shè)計，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，換熱器和各個模塊之間可以獨立制造和維護(hù)。熱管理系統(tǒng)與邊緣計算單元集成，通過計算單元的BMC實時監(jiān)測設(shè)備溫度，并根據(jù)需要調(diào)整實時風(fēng)速，確保高效節(jié)能換熱，同時，寫入BMC的過熱保護(hù)機制可以在設(shè)備溫度超過設(shè)定值時自動降低負(fù)載或關(guān)閉系統(tǒng)，以防止過熱損壞。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，如N+1冗余風(fēng)扇系統(tǒng)，當(dāng)主系統(tǒng)故障時，備用系統(tǒng)能夠立即投入運行，確保設(shè)備不間斷工作。
經(jīng)過多輪優(yōu)化，浪潮信息研發(fā)的路側(cè)邊緣計算單元RSCU目前已經(jīng)在北京、武漢、福州等全國多個核心城市的路口進(jìn)行了部署。在北京自動駕駛示范區(qū)項目中，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)（信號燈、行人闖入信息、交通時間和駕駛建議等）傳遞給車端，實現(xiàn)多種場景的應(yīng)用，覆蓋預(yù)警提醒、協(xié)同感知、協(xié)同決策規(guī)劃類等多個場景。無論是雨天、高溫還是沙塵等惡劣天氣，RSCU都能高效運行道路危險狀況提示、基于路側(cè)感知的交通狀況識別等功能，將人、車、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，實現(xiàn)交通系統(tǒng)安全、節(jié)能、舒適及高效運行。
