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[導(dǎo)讀]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...

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。

迎接車路云一體化!浪潮信息路側(cè)計算單元RSCU,可在55度正常工作


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(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),對自動駕駛車輛進行實時智能引導(dǎo),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(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


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%。

迎接車路云一體化!浪潮信息路側(cè)計算單元RSCU,可在55度正常工作


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。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的過熱保護機制可以在設(shè)備溫度超過設(shè)定值時自動降低負載或關(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。

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