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"應用試點(diǎn)工作,推動(dòng)自動(dòng)駕駛加速落地應用。
為滿(mǎn)足車(chē)路云一體化過(guò)程中的路側計算需求,連接聰明的車(chē)與強大的云,浪潮信息研發(fā)「新一代路側計算單元RSCU」。該產(chǎn)品采用開(kāi)放架構設計,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(shí)鐘同步和無(wú)線(xiàn)互聯(lián),能滿(mǎn)足高級別自動(dòng)駕駛、數字孿生道路等場(chǎng)景下路側海量數據計算的高精度、低延時(shí)需求。
尤其為適應惡劣的戶(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,還針對高功耗、寬環(huán)溫的散熱需求,設計了內外氣流分層隔離散熱,實(shí)現了IP65級防塵防水,支持最大55℃的極限環(huán)境溫度,能夠高效、穩定支撐雙向8車(chē)道十字路口的數據量計算,更好地滿(mǎn)足車(chē)路云一體化系統的需求。
路側算力需求暴漲 RSCU面臨極限散熱挑戰
隨著(zhù)車(chē)路云一體化的推進(jìn),RSCU的應用前景廣闊。據預測,到2030年,僅路側單元的市場(chǎng)規模就能達到數百億元。作為"智慧的路"的關(guān)鍵支撐設備,RSCU面臨的場(chǎng)景更加復雜,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)全天候感知并計算來(lái)自路側通信終端等感知設備的視頻、點(diǎn)云等原始數據,對自動(dòng)駕駛車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)智能引導,需要部署多達20個(gè)終端傳感器,包括攝像頭、雷達、氣象站等。
為滿(mǎn)足路側海量數據實(shí)時(shí)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(chē)路協(xié)同、自動(dòng)駕駛等應用提供算力支持。然而隨著(zhù)算力性能的提升,RSCU的單機功耗比傳統設備的250瓦提升至500瓦以上。
功耗翻倍提升帶來(lái)的散熱挑戰是一方面,另一方面路側計算單元設備一般部署在戶(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(zhù)每年夏天的最高溫逐年上升,而且路側計算單元的性能和功耗也不斷攀升,工控箱內的溫度已經(jīng)遠超50度的極限溫度,接近55℃,亟需創(chuàng )新的散熱設計來(lái)確保設備的穩定高效運行。
為此,浪潮信息以系統為核心,設計了內外氣流分層隔離散熱系統,通過(guò)隔離內外循環(huán)氣流,保障邊緣計算節點(diǎn)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,在有效保證設備高防護的同時(shí),最大限度地轉移了服務(wù)器內部芯片產(chǎn)生的熱量,從而解決了封閉式系統無(wú)法有效解決內部熱量積聚的難題,滿(mǎn)足高性能邊緣計算路側計算單元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)行系統熱交換。而一般熱交換器換熱效率為80%左右,路側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(mǎn)足路側戶(hù)外設備極限環(huán)溫上調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構和散熱設計,使換熱效率提升至85%以上。
風(fēng)道系統優(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)內部翅片的兩側,增強翅片兩側的對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)的死區和流動(dòng)分離,并通過(guò)波紋狀翅片,實(shí)現散熱面積提升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,優(yōu)化氣體流動(dòng)路徑。
多通道送風(fēng)結構,熱交換時(shí)間減少50%。為了在溫升環(huán)境下,實(shí)現設備內部快速降溫,浪潮信息的散熱專(zhuān)家為RSCU設計了多通道的送風(fēng)結構,確??諝饩鶆蜻M(jìn)入熱交換區域,避免局部過(guò)熱現象,并通過(guò)導流板控制氣流方向,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)界傳統換熱器結構相比,穩態(tài)換熱時(shí)間減少了約50%。
模塊化設計,整體系統可靠性提升顯著(zhù)。整套熱管理系統采用模塊化設計,換熱器和各個(gè)模塊之間可以獨立制造和維護。熱管理系統與邊緣計算單元集成,通過(guò)計算單元的BMC實(shí)時(shí)監測設備溫度,并根據需要調整實(shí)時(shí)風(fēng)速,確保高效節能換熱,同時(shí),寫(xiě)入BMC的過(guò)熱保護機制可以在設備溫度超過(guò)設定值時(shí)自動(dòng)降低負載或關(guān)閉系統,以防止過(guò)熱損壞。此外,為了提高系統的可靠性,系統還采用冗余備份設計,如N+1冗余風(fēng)扇系統,當主系統故障時(shí),備用系統能夠立即投入運行,確保設備不間斷工作。
經(jīng)過(guò)多輪優(yōu)化,浪潮信息研發(fā)的路側邊緣計算單元RSCU目前已經(jīng)在北京、武漢、福州等全國多個(gè)核心城市的路口進(jìn)行了部署。在北京自動(dòng)駕駛示范區項目中,RSCU搭配路側感知設施及相關(guān)附屬設施,能夠將終端結構化數據(信號燈、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)現多種場(chǎng)景的應用,覆蓋預警提醒、協(xié)同感知、協(xié)同決策規劃類(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都能高效運行道路危險狀況提示、基于路側感知的交通狀況識別等功能,將人、車(chē)、路、云等物理層、信息層與應用層融為一體,基于系統協(xié)同感知、決策與控制,實(shí)現交通系統安全、節能、舒適及高效運行。