化工企業(yè)火災(zāi)事故調(diào)查與視頻分析技術(shù)應(yīng)用

翟艷東(常州市消防支隊，江蘇 常州 213000)

0 引言

化工企業(yè)本身是重、特大火災(zāi)事故發(fā)生的主要場所，而火災(zāi)事件預(yù)控方案的制定往往需要建立在起火原因、防控重點(diǎn)等各項動態(tài)性因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析。而綜合我國當(dāng)前的火災(zāi)事故調(diào)查來講，監(jiān)控視頻是常規(guī)的調(diào)查證據(jù)，能夠還原真實(shí)的火災(zāi)事故現(xiàn)場細(xì)節(jié)。因此本文建立在案例分析法以及技術(shù)分析法的層面，綜合視頻分析技術(shù)在化工企業(yè)火災(zāi)調(diào)查中的實(shí)際應(yīng)用展開探討，確保能夠為相關(guān)案件調(diào)查提供參考借鑒價值。

1 基礎(chǔ)理論分析

化工企業(yè)是高危企業(yè)中的重要組成部分，而對綜合化工企業(yè)消防安全管理工作來講，落實(shí)好消防隱患的定位，及時進(jìn)行消防安全預(yù)警，打造立體化的火災(zāi)管控方案，已經(jīng)成為了多方關(guān)注的重點(diǎn)。但是由于人員以及技術(shù)等方面存在的疏漏，化工企業(yè)發(fā)生火災(zāi)依舊難以完全避免。因此在火災(zāi)發(fā)生之后，及時進(jìn)行火災(zāi)事故起因以及各項細(xì)節(jié)的調(diào)查是有效預(yù)防火災(zāi)再次出現(xiàn)的主要方法。隨著我國信息技術(shù)發(fā)展水平的不斷提升，電子監(jiān)控已經(jīng)成為常規(guī)的企業(yè)管理手段，視頻監(jiān)控往往成為記錄火災(zāi)發(fā)生過程的重要證據(jù)。但是受到信號、火場、人為等相關(guān)因素的影響，視頻監(jiān)控的畫面清晰度以及信息全面性往往會出現(xiàn)問題，因此科學(xué)的視頻分析技術(shù)能夠還原視頻中的真相，從而為火災(zāi)事故調(diào)查提供有效保障。

結(jié)合火災(zāi)事故調(diào)查規(guī)定來看火災(zāi)事故現(xiàn)場的調(diào)查，必須要具備精準(zhǔn)性以及全面性，現(xiàn)場調(diào)查、檢查鑒定、損失統(tǒng)計、事故認(rèn)定，都必須滿足具體的規(guī)范需求；另一方面，火災(zāi)事故調(diào)查有助于定位化工企業(yè)存在的消防安全隱患，能夠幫助企業(yè)在后續(xù)及時進(jìn)行整改，防止相同事件二次發(fā)生；更能夠起到教育群眾、宣傳科學(xué)防火策略、打造完善化工生產(chǎn)體系的作用[1]。

2 化工企業(yè)火災(zāi)事故特點(diǎn)分析

化工企業(yè)本身具有一定的特殊性，化工生產(chǎn)需要大量的易燃易爆材料，同時生產(chǎn)線較為復(fù)雜，一旦出現(xiàn)火災(zāi)必然會造成較大的人員及財產(chǎn)隱患。

2.1 起火范圍大，著火點(diǎn)定位不準(zhǔn)

隨著當(dāng)前化工行業(yè)的不斷發(fā)展，集約化以及規(guī)?；呀?jīng)成為了化工生產(chǎn)的主要理念。但是這種發(fā)展模式很容易導(dǎo)致一旦起火，著火范圍會隨著生產(chǎn)線以及相關(guān)管道快速蔓延，尤其是部分易燃且流動性較強(qiáng)的化工物料，會加劇火勢蔓延的速度。另外部分化工產(chǎn)品易燃易爆，一旦出現(xiàn)爆炸，會對著火現(xiàn)場造成較大程度的損壞，導(dǎo)致著火點(diǎn)定位不準(zhǔn)確。

2.2 火災(zāi)現(xiàn)場復(fù)雜性較高

化工企業(yè)出現(xiàn)火災(zāi)，本身會造成較大程度的損壞，除此之外部分化學(xué)原料以及化學(xué)生產(chǎn)設(shè)備具有較強(qiáng)的熱輻射性，在高溫環(huán)境下會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的坍塌變形，甚至出現(xiàn)爆炸。這會進(jìn)一步加強(qiáng)火場的損毀程度，這給火災(zāi)的起火點(diǎn)和火災(zāi)原因調(diào)查認(rèn)定帶來了極大的困難。另外，化工起火援救較為困難，大規(guī)模的火場救援、物資搶救、防爆處理會導(dǎo)致原有火場各項細(xì)節(jié)的改變，這也會對后期的火災(zāi)事故因素調(diào)查帶來一定影響。

2.3 證據(jù)鏈不足

火災(zāi)事故調(diào)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(xì)節(jié)。但是由于化工生產(chǎn)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(xiàn)場人證不足將導(dǎo)致后續(xù)調(diào)查出現(xiàn)困難。其次，大部分現(xiàn)場物證會被大火損毀，導(dǎo)致提取困難。

2.4 影響因素較為復(fù)雜

化工生產(chǎn)環(huán)境本身較為復(fù)雜，化工生產(chǎn)原料、生產(chǎn)設(shè)備、電氣電路、生產(chǎn)工藝都可能是導(dǎo)致起火的因素。另外，化工施工生產(chǎn)線人員較多，不確定因素較多，這些也會影響事故調(diào)查的準(zhǔn)確性。

3 化工企業(yè)火災(zāi)事故調(diào)查技術(shù)分析

由于化工企業(yè)火災(zāi)事故本身影響較大且損害較大，在事故調(diào)查過程中，可以借助關(guān)鍵性調(diào)查技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行全方位調(diào)查，必須要秉承真實(shí)性、時效性、全面性的原則。

3.1 假設(shè)推理

假設(shè)推理是建立在已有證據(jù)的基礎(chǔ)上，利用科學(xué)原理分析火災(zāi)事故的原因以及各項過程，這其中主要依托化工生產(chǎn)線的實(shí)際原理以及各項生產(chǎn)工藝，分析火災(zāi)現(xiàn)場的損壞嚴(yán)重情況以及火勢蔓延走向。最終推理出導(dǎo)致火災(zāi)形成以及蔓延的主要因素，該種方法主要應(yīng)用在火場損壞情況極為嚴(yán)重、物證提取困難或完全缺乏物證、監(jiān)控視頻損壞、人證不足等案件中。其核心規(guī)律在于掌握事件的基本原理以及物理規(guī)律，建立在客觀事實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行推理，同時可以依托現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬模型，以獲取最大可能性，確保最接近火場的實(shí)際情況。

3.2 證據(jù)收集

證據(jù)收集主要是建立在火災(zāi)事故現(xiàn)場人、機(jī)、物、環(huán)境這幾項因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行證據(jù)收集和導(dǎo)出。人證是火災(zāi)發(fā)生全過程的目擊者或者直接操作人員；機(jī)器設(shè)備是導(dǎo)致火災(zāi)出現(xiàn)的主要機(jī)器裝備或者生產(chǎn)線；物證是化工生產(chǎn)過程中的化工原料、半成品、成品；環(huán)境證據(jù)則涵蓋著火點(diǎn)周邊的各項環(huán)境以及加工工藝環(huán)境。這幾方面的證據(jù)更具客觀性以及真實(shí)性，能夠為火災(zāi)事故調(diào)查提供全方位的保障。本文主要以視頻監(jiān)控取證為主要方式進(jìn)行火災(zāi)事故調(diào)查，往往隸屬于物證以及周邊環(huán)境證據(jù)，可以為火災(zāi)事故現(xiàn)場的細(xì)節(jié)定位奠定良好基礎(chǔ)。

3.3 痕跡分析

痕跡分析是綜合火災(zāi)發(fā)生時間、火場現(xiàn)狀、蔓延過程等各個環(huán)節(jié)了解火災(zāi)事故痕跡，分析痕跡和起火原因之間的間接以及直接關(guān)系。直接作用主要是火災(zāi)痕跡，能夠指明火災(zāi)發(fā)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(dǎo)作用出現(xiàn)外形變化的物體；間接作用主要是在物體失去平衡、現(xiàn)場出現(xiàn)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(zāi)調(diào)查案例及視頻分析

為了進(jìn)一步提升本文論述的科學(xué)性和有效性，文章建立在化工企業(yè)火災(zāi)調(diào)查案例的基礎(chǔ)上，綜合其中的各項細(xì)節(jié)以及關(guān)鍵信息進(jìn)行分析，并且著重突出視頻分析取證的相關(guān)技術(shù)，以此來提升火災(zāi)事故調(diào)查的完善性。

4.1 火災(zāi)事件描述

4.1.1 起火點(diǎn)判定

首先需要通過環(huán)境勘查，了解起火現(xiàn)場的實(shí)際情況，分析起火點(diǎn)的具體位置。該案例中的主要起火主體為噴射機(jī)組，噴射機(jī)組位于化工廠區(qū)的尾氣吸收區(qū)域內(nèi)，吸收區(qū)域北側(cè)是草銨膦中間體工段合成車間，東側(cè)與主干道相鄰，西側(cè)是化工廠的中間罐區(qū)，南側(cè)為草銨膦合成車間，整體起火面積約為178 m2?；どa(chǎn)廠的整體架構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，東側(cè)外墻是輕質(zhì)彩鋼板，其余三個方向為露天設(shè)計。噴射機(jī)組的頂部敷設(shè)架空管線，管線外側(cè)包裹了聚氨酯保溫材料；東側(cè)的輕質(zhì)彩鋼板外上部以及中部存在極為嚴(yán)重的燃燒痕跡，下部燃燒痕跡較輕，北側(cè)上部受到熱輻射影響，出現(xiàn)較為嚴(yán)重形變。由于整體現(xiàn)場的損壞痕跡較輕，未有起火點(diǎn)，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(xiàn)場環(huán)境描述

起火RPP高位緩沖罐位于一層北側(cè)中部，整體設(shè)備全部燒毀；東側(cè)為緩沖罐，整體設(shè)備較為完好，未受到火災(zāi)影響；西側(cè)的緩沖罐設(shè)置了鋁質(zhì)的外保溫材料，局部位置受到火災(zāi)熱輻射影響，出現(xiàn)融化且露出內(nèi)保溫材料；高位槽緩沖罐整體燒毀熔融，粘連成塊，被整體轉(zhuǎn)移至尾氣吸收區(qū)西側(cè)樓梯處，殘留底部閥門燒粘結(jié)在高位緩沖罐上；通過對現(xiàn)場燃燒遺留物進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)并無可以燃燒的液體材料，現(xiàn)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(yè)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(xiàn)場存在多個起火點(diǎn)，因此需要進(jìn)行嚴(yán)格的信息排查，厘清各個起火點(diǎn)之間的連帶關(guān)系，有助于提升起火事件調(diào)查的真實(shí)性。

首先針對火災(zāi)后續(xù)的人員反饋以及案件調(diào)查，著火當(dāng)晚共4名檢修人員在場，并無火燒以及受傷痕跡?；馂?zāi)事故發(fā)生的具體位置為高位緩沖罐用于尾氣吸收區(qū)噴射機(jī)組前進(jìn)行，平時罐體中不會儲存烷基鋁，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下會有烷基鋁通過管線運(yùn)送到高位緩沖罐再進(jìn)入噴射機(jī)組進(jìn)行下一步工作。這期間管線以及設(shè)備內(nèi)壁上會附著少量烷基鋁[2]。與相關(guān)操作人員進(jìn)行核實(shí)，確定了在起火前一天該緩沖罐發(fā)生泄漏，調(diào)查現(xiàn)場監(jiān)控視頻發(fā)現(xiàn)泄漏當(dāng)天存在白色霧氣；設(shè)備泄漏第二天操作人員在公司統(tǒng)一安排下，采用正己烷將附著在罐壁內(nèi)的烷基鋁進(jìn)行溶解排出，溶解到正己烷中的烷基鋁并不會和空氣出現(xiàn)反應(yīng)。針對監(jiān)控視頻進(jìn)行全方位分析，發(fā)現(xiàn)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(xué)性質(zhì)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?xì)浠衔锵嗷旌希c鹵代烴、醇類、含氧化合物發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。在空氣中會出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，在部分條件下會出現(xiàn)嚴(yán)重爆炸現(xiàn)象，遇水會產(chǎn)生爆炸并且分解燃燒。若在空氣中出現(xiàn)燃燒，會散發(fā)一氧化碳、二氧化碳以及氧化鋁煙霧。

4.2 火災(zāi)事故調(diào)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(jī)組發(fā)生泄漏燃爆時，現(xiàn)場共有5名操作工人正在操作，操作時間為事件發(fā)生，當(dāng)晚8:45之后，操作工人需要對緩沖罐進(jìn)行常規(guī)處理，解決緩沖罐底閥堵塞問題；處理方法為：利用鐵棍進(jìn)行疏通，打開接頭卡口過程中出現(xiàn)物料泄漏并且伴隨黑煙冒出，且第1個卡口附近出現(xiàn)明火；工作人員及時利用二氧化碳滅火器進(jìn)行滅火，然后用沙土進(jìn)行接頭掩埋。處理結(jié)束之后片刻接口位置再次出現(xiàn)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(xù)使用二氧化碳滅火器進(jìn)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(jìn)行液位計調(diào)整期間出現(xiàn)爆炸；5名工作人員從爆炸現(xiàn)場撤離，最后一人離開時鞋底攜帶明火。

4.2.2 監(jiān)控視頻提取

針對起火現(xiàn)場的監(jiān)控探頭進(jìn)行定位，確定了草銨膦合成車間北側(cè)上部的槍機(jī)聯(lián)網(wǎng)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(jiān)控視頻已聯(lián)網(wǎng)，其時間準(zhǔn)確。但是由于本次起火現(xiàn)場的規(guī)模較小，尚未進(jìn)行大面積蔓延，而由于監(jiān)控探頭和起火點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn)，通過常規(guī)的視頻直觀觀察法進(jìn)行信息定位不夠準(zhǔn)確，還需要進(jìn)行視頻二次處理。常規(guī)處理技術(shù)有以下兩種。

(1)火焰目標(biāo)提取技術(shù)

綜合監(jiān)控視頻中已經(jīng)拍攝到與起火時間相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行火焰目標(biāo)提取，能夠快速準(zhǔn)確地定位其中微小的火焰信息。從技術(shù)角度來講，分割火焰目標(biāo)是常規(guī)的提取方法，但是由于視頻圖像存在較多噪點(diǎn)，經(jīng)過放大之后還需要進(jìn)行火焰邊緣檢測，這樣才可以準(zhǔn)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(diào)整技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。首先配合圖像邊緣檢測技術(shù)和灰度值調(diào)整技術(shù)，進(jìn)行火焰外輪廓定位；調(diào)整火焰面積預(yù)值，分析目標(biāo)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(xiàn)場的色調(diào)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(xiàn)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(qū)域；煙霧呈現(xiàn)擴(kuò)散狀態(tài)，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(jié)合煙霧的形狀以及色彩變化情況進(jìn)行精準(zhǔn)識別。

(2)火焰面積識別技術(shù)

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(dǎo)致火情出現(xiàn)變化，例如本次案例中，在現(xiàn)場出現(xiàn)明火后存在爆炸現(xiàn)象，而爆炸產(chǎn)生的聲光會影響火焰顏色。因此快速定位發(fā)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(shù)手段角度來講，在這個過程中可以利用向相元分組相關(guān)區(qū)域標(biāo)定技術(shù)來進(jìn)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(chǎn)生的光亮之間的差異性[4]，從而快速定位火場的實(shí)際信息。

監(jiān)控視頻對比還需要和往日正常環(huán)境中的亮度進(jìn)行對比，火災(zāi)發(fā)生時的監(jiān)控錄像對比圖的視頻信息與前一天監(jiān)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(fā)展至21:19:24時，該位置的光影由下至上，逐漸出現(xiàn)灰白色，符合現(xiàn)場人員口述的“線路煙霧”狀態(tài)；通過對視頻信息進(jìn)行逐幀的檢查，發(fā)現(xiàn)在21:18:30灰色煙霧蔓延范圍逐步增加，18分49秒時，便已經(jīng)出現(xiàn)黑色陰影，符合現(xiàn)場人員口述的“緩沖罐底出現(xiàn)黑煙”狀態(tài)；21:19:24時，著火區(qū)域出現(xiàn)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(xiàn)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(tài)。

圖1 人員撤離現(xiàn)場畫面

4.3 火災(zāi)事故調(diào)查總結(jié)

通過對人員口述、視頻監(jiān)控信息分析、火災(zāi)事故現(xiàn)場信息整合以及證據(jù)調(diào)查，確定了本次化工企業(yè)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(jìn)行反應(yīng)導(dǎo)致自燃；現(xiàn)場維修人員在第一時間使用二氧化碳滅火器進(jìn)行滅火，其中二氧化碳加劇了烷基鋁反應(yīng)，滅火效果不明顯，且出現(xiàn)明火。

5 化工企業(yè)火災(zāi)預(yù)控對策分析

化工企業(yè)自身的發(fā)展本身具備較強(qiáng)的綜合性，為了全面實(shí)現(xiàn)火災(zāi)全方位防控，還需要打造針對性的優(yōu)化策略，尤其是要從技術(shù)以及人員方向入手，這樣才可以為火災(zāi)預(yù)控奠定良好基礎(chǔ)。

首先要嚴(yán)格定位各項設(shè)備體系的生產(chǎn)以及制造環(huán)節(jié)重點(diǎn)，明確選材、加工、設(shè)置的相關(guān)工序，確保所有的技術(shù)符合國家規(guī)定。不同工藝的使用必須要進(jìn)行可行性分析，所有的設(shè)備在應(yīng)用期間要及時檢測壓力、溫度、狀態(tài)；在制造安裝過程中廣泛使用耐低溫耐腐蝕的材料。生產(chǎn)線新建、改建、擴(kuò)建生產(chǎn)裝置布局、單元設(shè)備布置、防火安全設(shè)施的設(shè)計和實(shí)施應(yīng)遵循有關(guān)規(guī)范，做好防火分隔、通風(fēng)、防暴泄壓、消防設(shè)施等策略，消除先天的火災(zāi)隱患。

其次，嚴(yán)格落實(shí)好人員常規(guī)管控?；どa(chǎn)線的各項生產(chǎn)物料本身有一定的安全隱患，因此維修人員以及常規(guī)管理人員必須具備較強(qiáng)的安全生產(chǎn)意識。

企業(yè)要加強(qiáng)對職工操作紀(jì)律以及工藝水平的監(jiān)督和管理，制定明確的操作規(guī)程規(guī)范；針對火災(zāi)等一系列事故打造前期培訓(xùn)體系以及緊急預(yù)案，定時進(jìn)行防控演練，全面提升職工故障狀態(tài)下的應(yīng)變能力以及判斷能力；加強(qiáng)既有消防體系的升級以及轉(zhuǎn)化，比如本次案例中泄漏氣體與二氧化碳之間出現(xiàn)反應(yīng)會導(dǎo)致自燃現(xiàn)象，因此要配備特種滅火設(shè)備進(jìn)行安全防控。另外在增強(qiáng)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(jiān)控為依托，建立在溫度傳感器、光亮傳感器的基礎(chǔ)上制定緊急聯(lián)鎖系統(tǒng)[5]，在定位現(xiàn)場出現(xiàn)火災(zāi)隱患時，快速切斷生產(chǎn)線，啟用自動滅火系統(tǒng)進(jìn)行隱患消除。

再次，加強(qiáng)化工生產(chǎn)環(huán)境各項安全管理規(guī)定的創(chuàng)新。嚴(yán)格執(zhí)行消防檢查以及隱患處理的各項規(guī)定，主動申請消防安全檢查以及工藝審批。在出現(xiàn)火災(zāi)事故之后，及時做好工藝創(chuàng)新以及隱患排查劃定警戒線，配置相應(yīng)滅火材料以及工具，安排專職人員進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)管，確保所有措施落實(shí)到位之后，才可以進(jìn)行生產(chǎn)管控。

6 結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)前的化工生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展過程中落實(shí)好火災(zāi)安全檢查，已經(jīng)成為了多方關(guān)注的重點(diǎn)，而火災(zāi)事故調(diào)查工作的開展必須要結(jié)合實(shí)際情況有條不紊地展開；證據(jù)的提取，必須要具備真實(shí)性，同時利用現(xiàn)有的技術(shù)手段進(jìn)行視頻分析，進(jìn)一步提升視頻信息的應(yīng)用價值。依托技術(shù)對比以及信息整合，了解火災(zāi)事故現(xiàn)場的整體流程以及發(fā)展?fàn)顟B(tài)，這樣不僅可以提供火災(zāi)預(yù)控方案，更可以實(shí)現(xiàn)責(zé)任分化，有效增強(qiáng)化工生產(chǎn)企業(yè)火災(zāi)防控的全面性和有效性。