煤矿工作面设备是指在综采工作面进行采煤、装煤、运煤等生产工序的机械化设备,其中每个设备对煤矿生产都起着关键作用。工作面是煤炭生产的第一现场,设备众多、环境恶劣、工作空间狭小,设备经常发生故障。随着矿井生产系统的不断优化,综采面设备自动化水平持续提高,我国煤矿开采技术逐渐向智能化、无人化方向的发展。设备自动化水平的提高一方面增加了采煤效率,节约了大量的人工成本,具有良好的经济社会效益;但另一方面大量的设备维护和故障维修的问题也凸显出来。设备结构越来越复杂,各个设备之间相互依赖性增加,往往难以及时发现设备隐患,一旦发生故障就会导致整个采煤系统瘫痪。工作面瓦斯、粉尘众多,能见度差,传统的人工排查故障的方式既对工作人员安全、健康带来了巨大威胁,同时需要耗费大量的时间,严重影响了生产进度,给煤矿造成巨大的损失。因此为了进一步推进智能化无人工作面的发展,保障煤矿安全高效生产,在综采面设备自动化水平不断提高的同时,亟需对综采工作面设备的状态监测和故障预警技术进行深入研究。本文根据综采工作面的实际情况,以建立智能化无人或少人工作面为目标,研制了一套煤矿工作面设备状态综合监测及故障预警系统。本文首先研究了综采工作面设备组成及常见故障,在此基础上将系统整体功能与需求进行分析,确定了系统整体设计方案。其次对系统硬件进行了设计与选型,利用监测与通信分站和光纤光栅传感器共同实现了设备数据的采集与传输,建立了工作面设备统一的通讯协议模型。然后研究了基于BP神经网络的设备故障预警算法,并针对BP算法存在的收敛慢、局部最小化的问题用遗传算法进行改进,经过MATLAB仿真证明,改进后的算法在误差和收敛速度等方面得到了很好的改善。最后对系统软件进行了设计,主要包括分站组态软件、上位机软件和故障预警软件,具有设备状态实时显示、智能查询、故障预警和运维管理等大量功能。本系统已成功应用于某大型煤矿综采工作面,实现了综采工作面设备状态的实时监测,并能够对设备故障进行准确的预警与诊断,有效地提高了煤矿的生产效率,保证了生产安全,为煤矿带来了良好的经济效益和社会效益。