化工企業火災事故調查與視頻分析技術應用

翟艷東(常州市消防支隊，江蘇 常州 213000)

0 引言

化工企業本身是重、特大火災事故發生的主要場所，而火災事件預控方案的制定往往需要建立在起火原因、防控重點等各項動態性因素的基礎上進行分析。而綜合我國當前的火災事故調查來講，監控視頻是常規的調查證據，能夠還原真實的火災事故現場細節。因此本文建立在案例分析法以及技術分析法的層面，綜合視頻分析技術在化工企業火災調查中的實際應用展開探討，確保能夠為相關案件調查提供參考借鑒價值。

1 基礎理論分析

化工企業是高危企業中的重要組成部分，而對綜合化工企業消防安全管理工作來講，落實好消防隱患的定位，及時進行消防安全預警，打造立體化的火災管控方案，已經成為了多方關注的重點。但是由于人員以及技術等方面存在的疏漏，化工企業發生火災依舊難以完全避免。因此在火災發生之后，及時進行火災事故起因以及各項細節的調查是有效預防火災再次出現的主要方法。隨著我國信息技術發展水平的不斷提升，電子監控已經成為常規的企業管理手段，視頻監控往往成為記錄火災發生過程的重要證據。但是受到信號、火場、人為等相關因素的影響，視頻監控的畫面清晰度以及信息全面性往往會出現問題，因此科學的視頻分析技術能夠還原視頻中的真相，從而為火災事故調查提供有效保障。

結合火災事故調查規定來看火災事故現場的調查，必須要具備精準性以及全面性，現場調查、檢查鑒定、損失統計、事故認定，都必須滿足具體的規范需求；另一方面，火災事故調查有助于定位化工企業存在的消防安全隱患，能夠幫助企業在后續及時進行整改，防止相同事件二次發生；更能夠起到教育群眾、宣傳科學防火策略、打造完善化工生產體系的作用[1]。

2 化工企業火災事故特點分析

化工企業本身具有一定的特殊性，化工生產需要大量的易燃易爆材料，同時生產線較為復雜，一旦出現火災必然會造成較大的人員及財產隱患。

2.1 起火范圍大，著火點定位不準

隨著當前化工行業的不斷發展，集約化以及規模化已經成為了化工生產的主要理念。但是這種發展模式很容易導致一旦起火，著火范圍會隨著生產線以及相關管道快速蔓延，尤其是部分易燃且流動性較強的化工物料，會加劇火勢蔓延的速度。另外部分化工產品易燃易爆，一旦出現爆炸，會對著火現場造成較大程度的損壞，導致著火點定位不準確。

2.2 火災現場復雜性較高

化工企業出現火災，本身會造成較大程度的損壞，除此之外部分化學原料以及化學生產設備具有較強的熱輻射性，在高溫環境下會出現較為嚴重的坍塌變形，甚至出現爆炸。這會進一步加強火場的損毀程度，這給火災的起火點和火災原因調查認定帶來了極大的困難。另外，化工起火援救較為困難，大規模的火場救援、物資搶救、防爆處理會導致原有火場各項細節的改變，這也會對后期的火災事故因素調查帶來一定影響。

2.3 證據鏈不足

火災事故調查需要分析起火原因，同時要利用大量的人證、物證，來定位其中的各項細節。但是由于化工生產線起火造成的威脅較大，在第一時間需要快速地疏散人員，因此現場人證不足將導致后續調查出現困難。其次，大部分現場物證會被大火損毀，導致提取困難。

2.4 影響因素較為復雜

化工生產環境本身較為復雜，化工生產原料、生產設備、電氣電路、生產工藝都可能是導致起火的因素。另外，化工施工生產線人員較多，不確定因素較多，這些也會影響事故調查的準確性。

3 化工企業火災事故調查技術分析

由于化工企業火災事故本身影響較大且損害較大，在事故調查過程中，可以借助關鍵性調查技術，結合實際情況進行全方位調查，必須要秉承真實性、時效性、全面性的原則。

3.1 假設推理

假設推理是建立在已有證據的基礎上，利用科學原理分析火災事故的原因以及各項過程，這其中主要依托化工生產線的實際原理以及各項生產工藝，分析火災現場的損壞嚴重情況以及火勢蔓延走向。最終推理出導致火災形成以及蔓延的主要因素，該種方法主要應用在火場損壞情況極為嚴重、物證提取困難或完全缺乏物證、監控視頻損壞、人證不足等案件中。其核心規律在于掌握事件的基本原理以及物理規律，建立在客觀事實的基礎上進行推理，同時可以依托現實技術構建虛擬模型，以獲取最大可能性，確保最接近火場的實際情況。

3.2 證據收集

證據收集主要是建立在火災事故現場人、機、物、環境這幾項因素的基礎上進行證據收集和導出。人證是火災發生全過程的目擊者或者直接操作人員；機器設備是導致火災出現的主要機器裝備或者生產線；物證是化工生產過程中的化工原料、半成品、成品；環境證據則涵蓋著火點周邊的各項環境以及加工工藝環境。這幾方面的證據更具客觀性以及真實性，能夠為火災事故調查提供全方位的保障。本文主要以視頻監控取證為主要方式進行火災事故調查，往往隸屬于物證以及周邊環境證據，可以為火災事故現場的細節定位奠定良好基礎。

3.3 痕跡分析

痕跡分析是綜合火災發生時間、火場現狀、蔓延過程等各個環節了解火災事故痕跡，分析痕跡和起火原因之間的間接以及直接關系。直接作用主要是火災痕跡，能夠指明火災發生位置、蔓延方向，往往是在火場受到熱輻射對流以及熱傳導作用出現外形變化的物體；間接作用主要是在物體失去平衡、現場出現爆炸、支撐物倒塌、掉落等情況下受到影響的其他物體。

4 化工火災調查案例及視頻分析

為了進一步提升本文論述的科學性和有效性，文章建立在化工企業火災調查案例的基礎上，綜合其中的各項細節以及關鍵信息進行分析，并且著重突出視頻分析取證的相關技術，以此來提升火災事故調查的完善性。

4.1 火災事件描述

4.1.1 起火點判定

首先需要通過環境勘查，了解起火現場的實際情況，分析起火點的具體位置。該案例中的主要起火主體為噴射機組，噴射機組位于化工廠區的尾氣吸收區域內，吸收區域北側是草銨膦中間體工段合成車間，東側與主干道相鄰，西側是化工廠的中間罐區，南側為草銨膦合成車間，整體起火面積約為178 m2。化工生產廠的整體架構為鋼結構，東側外墻是輕質彩鋼板，其余三個方向為露天設計。噴射機組的頂部敷設架空管線，管線外側包裹了聚氨酯保溫材料；東側的輕質彩鋼板外上部以及中部存在極為嚴重的燃燒痕跡，下部燃燒痕跡較輕，北側上部受到熱輻射影響，出現較為嚴重形變。由于整體現場的損壞痕跡較輕，未有起火點，較為容易同時能夠排除飛火、外部縱火、雷擊的可能性。

4.1.2 起火現場環境描述

起火RPP高位緩沖罐位于一層北側中部，整體設備全部燒毀；東側為緩沖罐，整體設備較為完好，未受到火災影響；西側的緩沖罐設置了鋁質的外保溫材料，局部位置受到火災熱輻射影響，出現融化且露出內保溫材料；高位槽緩沖罐整體燒毀熔融，粘連成塊，被整體轉移至尾氣吸收區西側樓梯處，殘留底部閥門燒粘結在高位緩沖罐上；通過對現場燃燒遺留物進行調查，發現并無可以燃燒的液體材料，現場存在小范圍爆炸沖擊痕跡，地面遺落部分物料碎片，無法提取到電氣線路。

4.1.3 起火原因推理定位

由于化工企業著火受到的影響因素較多，難以在第一時間快速地分辨部分起火現場存在多個起火點，因此需要進行嚴格的信息排查，厘清各個起火點之間的連帶關系，有助于提升起火事件調查的真實性。

首先針對火災后續的人員反饋以及案件調查，著火當晚共4名檢修人員在場，并無火燒以及受傷痕跡。火災事故發生的具體位置為高位緩沖罐用于尾氣吸收區噴射機組前進行，平時罐體中不會儲存烷基鋁，在氮氣保護的條件下會有烷基鋁通過管線運送到高位緩沖罐再進入噴射機組進行下一步工作。這期間管線以及設備內壁上會附著少量烷基鋁[2]。與相關操作人員進行核實，確定了在起火前一天該緩沖罐發生泄漏，調查現場監控視頻發現泄漏當天存在白色霧氣；設備泄漏第二天操作人員在公司統一安排下，采用正己烷將附著在罐壁內的烷基鋁進行溶解排出，溶解到正己烷中的烷基鋁并不會和空氣出現反應。針對監控視頻進行全方位分析，發現著火時間在排空罐體的過程中。烷基鋁主要包括三乙基鋁、三異丁基鋁等，化學性質活潑。其中三乙基鋁在常溫常壓下為無色液體，能與飽和的碳氫化合物相混合，與鹵代烴、醇類、含氧化合物發生強烈反應。在空氣中會出現自燃現象，在部分條件下會出現嚴重爆炸現象，遇水會產生爆炸并且分解燃燒。若在空氣中出現燃燒，會散發一氧化碳、二氧化碳以及氧化鋁煙霧。

4.2 火災事故調查及視頻分析

4.2.1 人員筆錄整合

通過信息整合確定，噴射機組發生泄漏燃爆時，現場共有5名操作工人正在操作，操作時間為事件發生，當晚8:45之后，操作工人需要對緩沖罐進行常規處理，解決緩沖罐底閥堵塞問題；處理方法為：利用鐵棍進行疏通，打開接頭卡口過程中出現物料泄漏并且伴隨黑煙冒出，且第1個卡口附近出現明火；工作人員及時利用二氧化碳滅火器進行滅火，然后用沙土進行接頭掩埋。處理結束之后片刻接口位置再次出現黑煙，同時緩沖罐底部也伴隨黑煙，并未看到明火；工作人員繼續使用二氧化碳滅火器進行處理，期間煙霧逐步加大；液位計存在滲漏情況，利用扳手進行液位計調整期間出現爆炸；5名工作人員從爆炸現場撤離，最后一人離開時鞋底攜帶明火。

4.2.2 監控視頻提取

針對起火現場的監控探頭進行定位，確定了草銨膦合成車間北側上部的槍機聯網攝像頭，攝像頭IP地址可以定位，但僅為影像攝像，無聲音記錄；視頻編碼格式為HEVC，編碼頻率為2 989 kbps，幀率25 fps，分辨率2 560×1 440 s；監控視頻已聯網，其時間準確。但是由于本次起火現場的規模較小，尚未進行大面積蔓延，而由于監控探頭和起火點之間的距離較遠，通過常規的視頻直觀觀察法進行信息定位不夠準確，還需要進行視頻二次處理。常規處理技術有以下兩種。

(1)火焰目標提取技術

綜合監控視頻中已經拍攝到與起火時間相關的內容進行火焰目標提取，能夠快速準確地定位其中微小的火焰信息。從技術角度來講，分割火焰目標是常規的提取方法，但是由于視頻圖像存在較多噪點，經過放大之后還需要進行火焰邊緣檢測，這樣才可以準確地提取具體的火焰位置以及火焰大小，其中可以利用去燥和灰度值調整技術進行優化。首先配合圖像邊緣檢測技術和灰度值調整技術，進行火焰外輪廓定位；調整火焰面積預值，分析目標輪廓的變化情況，由此來提取出具體的火焰圖像[3]。另外綜合整體著火現場的色調變化情況定位火焰面積來識別火焰的具體位置，由于本次著火現場涉及到大量濃煙涌出，因此還需要伴隨煙霧識別模型以及火焰識別模型，能夠在煙霧中快速定位火焰所在的明亮區域；煙霧呈現擴散狀態，配合二氧化碳滅火器使用期間存在的煙霧，在煙霧識別的過程中必須要結合煙霧的形狀以及色彩變化情況進行精準識別。

(2)火焰面積識別技術

火焰顏色本身存在一定特殊性，在火場中也會受到其他因素影響導致火情出現變化，例如本次案例中，在現場出現明火后存在爆炸現象，而爆炸產生的聲光會影響火焰顏色。因此快速定位發光物體和火焰顏色之間的差異性，能夠及時了解火焰蔓延趨勢。從技術手段角度來講，在這個過程中可以利用向相元分組相關區域標定技術來進行圖像識別，該種方式能夠通過自動算法，定位視頻中不同亮度級別的信息，分析火場的灰度值，判斷火焰的亮度和爆炸產生的光亮之間的差異性[4]，從而快速定位火場的實際信息。

監控視頻對比還需要和往日正常環境中的亮度進行對比，火災發生時的監控錄像對比圖的視頻信息與前一天監控畫面的信息對比，能看到光影的明暗程度趨于正常。但是發展至21:19:24時，該位置的光影由下至上，逐漸出現灰白色，符合現場人員口述的“線路煙霧”狀態；通過對視頻信息進行逐幀的檢查，發現在21:18:30灰色煙霧蔓延范圍逐步增加，18分49秒時，便已經出現黑色陰影，符合現場人員口述的“緩沖罐底出現黑煙”狀態；21:19:24時，著火區域出現極為明顯的紅色火光。

如圖1所示為21:19:28時，工作人員快速撤離現場，且能看到最后一人腳下存在明顯火光，滿足前期人員口述“鞋底帶有明火”狀態。

圖1 人員撤離現場畫面

4.3 火災事故調查總結

通過對人員口述、視頻監控信息分析、火災事故現場信息整合以及證據調查，確定了本次化工企業起火的主要位置為RPP高位緩沖罐；起火原因為緩沖罐疏通期間，殘留的部分附著烷基鋁泄漏，其中三乙基鋁和空氣進行反應導致自燃；現場維修人員在第一時間使用二氧化碳滅火器進行滅火，其中二氧化碳加劇了烷基鋁反應，滅火效果不明顯，且出現明火。

5 化工企業火災預控對策分析

化工企業自身的發展本身具備較強的綜合性，為了全面實現火災全方位防控，還需要打造針對性的優化策略，尤其是要從技術以及人員方向入手，這樣才可以為火災預控奠定良好基礎。

首先要嚴格定位各項設備體系的生產以及制造環節重點，明確選材、加工、設置的相關工序，確保所有的技術符合國家規定。不同工藝的使用必須要進行可行性分析，所有的設備在應用期間要及時檢測壓力、溫度、狀態；在制造安裝過程中廣泛使用耐低溫耐腐蝕的材料。生產線新建、改建、擴建生產裝置布局、單元設備布置、防火安全設施的設計和實施應遵循有關規范，做好防火分隔、通風、防暴泄壓、消防設施等策略，消除先天的火災隱患。

其次，嚴格落實好人員常規管控。化工生產線的各項生產物料本身有一定的安全隱患，因此維修人員以及常規管理人員必須具備較強的安全生產意識。

企業要加強對職工操作紀律以及工藝水平的監督和管理，制定明確的操作規程規范；針對火災等一系列事故打造前期培訓體系以及緊急預案，定時進行防控演練，全面提升職工故障狀態下的應變能力以及判斷能力；加強既有消防體系的升級以及轉化，比如本次案例中泄漏氣體與二氧化碳之間出現反應會導致自燃現象，因此要配備特種滅火設備進行安全防控。另外在增強人工防控有效性的同時，還需要打造自動化的智能消防防控體系，比如以視頻監控為依托，建立在溫度傳感器、光亮傳感器的基礎上制定緊急聯鎖系統[5]，在定位現場出現火災隱患時，快速切斷生產線，啟用自動滅火系統進行隱患消除。

再次，加強化工生產環境各項安全管理規定的創新。嚴格執行消防檢查以及隱患處理的各項規定，主動申請消防安全檢查以及工藝審批。在出現火災事故之后，及時做好工藝創新以及隱患排查劃定警戒線，配置相應滅火材料以及工具，安排專職人員進行現場監管，確保所有措施落實到位之后，才可以進行生產管控。

6 結語

綜上所述，在當前的化工生產企業發展過程中落實好火災安全檢查，已經成為了多方關注的重點，而火災事故調查工作的開展必須要結合實際情況有條不紊地展開；證據的提取，必須要具備真實性，同時利用現有的技術手段進行視頻分析，進一步提升視頻信息的應用價值。依托技術對比以及信息整合，了解火災事故現場的整體流程以及發展狀態，這樣不僅可以提供火災預控方案，更可以實現責任分化，有效增強化工生產企業火災防控的全面性和有效性。