。目前船舶自动监测系统主要有主从分布式控制、集散式控制等，但这些控制方式都存在系统结构复杂、控制集中等缺点。本监控系统采用了冗余CAN总线设计船舱自动监测系统，将传统分布式监控系统中的控制功能下放到现场监控单元中，由分布于现场的各监控单元完成数据采集、处理、控制运算、输出等工作。与上位机的信息交互通过现场总线进行。
CAN总线冗余的船舶监控系统设计是一种针对船舶自动化监测需求的创新解决方案，旨在克服传统主从分布式控制和集散式控制方式的局限性。这些传统控制方式往往系统结构复杂，控制集中，容易导致系统故障。冗余CAN总线设计通过分散控制功能，将数据采集、处理、控制运算和输出等任务分配给分布在现场的监控单元，从而提高了系统的稳定性和可靠性。
系统的核心是采用带有内置A/D转换器和CAN控制器的MC9S08DZ16单片机作为主控制器。这种高性能8位单片机具备丰富的内存和接口资源，支持CAN2.0协议，能够高效地处理来自模拟量输入板卡和数字量输入板卡的数据。模拟量输入板卡负责对O~10V模拟电压信号和4~20mA电流信号进行滤波、隔离和调理，而数字量输入板卡则采集并隔离外部开关量信号。
为了应对船舶机舱中恶劣的电磁环境，硬件电路设计中采取了电气隔离和总线保护措施。在CAN控制器与收发器间使用6N137进行光电隔离，防止干扰沿通信电缆进入系统。同时，通过防雷管、TVS（瞬变电压抑制二极管）和PTC（正温度系数热敏电阻）保护总线，确保在受到强干扰或雷击时，系统能够正常工作。小电容的接入则有助于滤除高频干扰和防止电磁辐射。
冗余CAN总线的设计是为了进一步增强系统的鲁棒性。通过两套独立的总线系统，每套包括完整的总线电缆、驱动器和控制器，或集成有总线控制器的MCU，形成物理冗余。本设计采用一种介于后备方式和同时运行方式之间的方法，节点在发送时同时通过两条总线发送相同报文，而在接收时，判断电路根据报文到达时间选择一路总线。当某条总线出现故障时，系统能够快速切换到正常总线，并向CPU发送故障中断信号，确保通信不中断。
CAN总线冗余的船舶监控系统设计利用冗余技术和优化的硬件保护措施，提升了船舶自动化监控系统的抗干扰能力和故障恢复能力，降低了系统瘫痪的风险，确保了船舶在复杂环境下的安全运行。这种设计方案不仅适用于船舶行业，还对其他需要高可靠性的工业自动化领域具有借鉴意义。
