Drilling Speed Monitoring Based on Integrated GNSS RTK/IMU Technology

• Autorzy: Duong Trung Thanh , Nguyen Long Quoc , Pham Hoa Van

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2025-01-42

Warianty tytułu

PL

Monitorowanie prędkości wiercenia w oparciu o zintegrowaną technologię GNSS RTK/IMU

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the fields of blasting and geological exploration drilling, understanding the drilling speed at various times and depths is crucial. This speed can reveal valuable insights into the hardness and geomechanical properties of the soil and rock being drilled. The study at hand presents an innovative solution for determining and monitoring drilling speed through the integration of two advanced technologies: the Global Navigation Satellite System (GNSS) and the Inertial Measurement Unit (IMU). The IMU signals play a pivotal role in identifying the precise drilling times, while the GNSS-based elevation data are employed to obtain real-time measurements of drilling speed. By combining these technologies, the study aims to enhance the accuracy and efficiency of drilling operations. The experimental results are promising, indicating that the integrated GNSS RTK/IMU system can automatically monitor real-time drilling speed with remarkable precision, achieving millimeter-per-second accuracy. This approach not only improves the monitoring process but also provides a more detailed understanding of the subsurface conditions. The ability to accurately measure drilling speed in real-time allows for better decision-making and optimization of drilling strategies. Consequently, this integration of GNSS and IMU technologies represents a significant advancement in the field of geological exploration and blasting, offering a reliable and precise method for assessing the geomechanical properties of the soil and rock.

PL

W przypadku wierceń strzałowych lub geologicznych, prędkość wiercenia w różnych momentach i na różnych głębokościach może dostarczyć informacji o twardości i właściwościach geomechanicznych gleby i skały. W niniejszym badaniu przedstawiono rozwiązanie do określania i monitorowania prędkości wiercenia w oparciu o integrację Global Navigation Satellite System (GNSS) i Inertial Measurement Unit (IMU). Podczas gdy sygnały IMU są wykorzystywane do identyfikacji czasu wiercenia, dane wysokościowe oparte na GNSS są wykorzystywane do uzyskiwania prędkości wiercenia w czasie rzeczywistym. Wyniki eksperymentów wskazują, że zintegrowany system GNSS RTK/IMU umożliwia automatyczne monitorowanie prędkości wiercenia w czasie rzeczywistym z dokładnością do milimetra na sekundę.

Słowa kluczowe

EN

drilling speed; GNSS; IMU

PL

prędkość wiercenia; GNSS; IMU

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 1, no. 1
• Strony: 179--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Duong Trung Thanh

• Faculty of Geomatics and Land Administration, Hanoi University of Mining and Geology, Hanoi, Vietnam

autor

Nguyen Long Quoc

• Faculty of Geomatics and Land Administration, Hanoi University of Mining and Geology, Hanoi, Vietnam

autor

Pham Hoa Van

• Faculty of Geomatics and Land Administration, Hanoi University of Mining and Geology, Hanoi, Vietnam

Bibliografia

• 1. Tang, Z., (1989). The related program of drilling geology. Geol. Explor. 11, 60–62.
• 2. Veeger, A.; Murray, D.; Hermes, O.; Boothroyd, J.; Hamidzada, N., (2003). Geographic information systembased digital catalog for managing subsurface geotechnical and geologic data. Transp. Res. Record, 1821, 90–96.
• 3. Zhao, W., (2006). The three projects of geomechanics, deep geology, and scientific drilling opened a new chapter in the history of Chinese geosciences-celebrating the 50th anniversary of the founding of the Chinese Academy of Geological Sciences. Acta Geosci. Sin. 27, 385–392.
• 4. Sliwa, T.; Jarosz, K.; Rosen, M.A.; Sojczyńska, A.; Sapińska-Śliwa, A.; Gonet, A.; Fąfera, K.; Kowalski, T.; Ciepielowska, M., (2020). Influence of Rotation Speed and Air Pressure on the Down the Hole Drilling Velocity for Borehole Heat Exchanger Installation. Energies. 13, 2716. https://doi.org/10.3390/en13112716.
• 5. Guo, P.; Zhang, Z.; Wang, X.; Yue, Z.; Zhang, M., (2022). A Novel Borehole Cataloguing Method Based on a Drilling Process Monitoring (DPM) System. Energies. 15, 5832. https://doi.org/10.3390/en15165832.
• 6. Gebre-Egziabher D., Gleason S, (2009). GNSS Applications and Methods, Artech.
• 7. Trung, D.T., (2024). The integration of GNSS RTK and IMU with extended particle filter. J. Hydro-Meteorol. 20, 66-74.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2026).