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"應用試點工作，推動自動駕駛加速落地應用。
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)設計，支持主流x86處理器和2顆性能領先的AI加速卡，集成網(wǎng)絡匯聚、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，RSCU的應用前景廣闊。據(jù)預測，到2030年，僅路側(cè)單元的市場規(guī)模就能達到數(shù)百億元。作為"智慧的路"的關鍵支撐設備，RSCU面臨的場景更加復雜，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)通信終端等感知設備的視頻、點云等原始數(shù)據(jù)，對自動駕駛車輛進行實時智能引導，需要部署多達20個終端傳感器，包括攝像頭、雷達、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顆性能領先的AI加速卡，性能提升1倍，為車路協(xié)同、自動駕駛等應用提供算力支持。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)遠超50度的極限溫度，接近55℃，亟需創(chuàng)新的散熱設計來確保設備的穩(wěn)定高效運行。
為此，浪潮信息以系統(tǒng)為核心，設計了內(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級防護需求。
在這種設計下，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，在有效保證設備高防護的同時，最大限度地轉(zhuǎn)移了服務器內(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)外隔離散熱的關鍵是通過高效的熱交換器進行系統(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)工程師通過風道布局，流動路徑以及翅片設計等方面的創(chuàng)新，優(yōu)化板翅式熱交換器在密閉機箱中的結(jié)構(gòu)和散熱設計，使換熱效率提升至85%以上。
風道系統(tǒng)優(yōu)化，提升換溫效率。熱交換器風道布局采用交叉流風道，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。風道流動路徑方面，浪潮信息散熱專家通過計算流體動力學（CFD）仿真，優(yōu)化風道路徑，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。
波紋狀翅片設計
多通道送風結(jié)構(gòu)，熱交換時間減少50%。為了在溫升環(huán)境下，實現(xiàn)設備內(nèi)部快速降溫，浪潮信息的散熱專家為RSCU設計了多通道的送風結(jié)構(gòu)，確?？諝饩鶆蜻M入熱交換區(qū)域，避免局部過熱現(xiàn)象，并通過導流板控制氣流方向，防止滯留和死角，確?？諝饬鲃泳鶆?，最大限度地增加空氣流動復雜性和擾動，促進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)采用模塊化設計，換熱器和各個模塊之間可以獨立制造和維護。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)測設備溫度，并根據(jù)需要調(diào)整實時風速，確保高效節(jié)能換熱，同時，寫入BMC的過熱保護機制可以在設備溫度超過設定值時自動降低負載或關閉系統(tǒng)，以防止過熱損壞。此外，為了提高系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)還采用冗余備份設計，如N+1冗余風扇系統(tǒng)，當主系統(tǒng)故障時，備用系統(tǒng)能夠立即投入運行，確保設備不間斷工作。
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)感知設施及相關附屬設施，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)多種場景的應用，覆蓋預警提醒、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。
