化工企业火灾事故调查与视频分析技术应用
时间：2023-02-13 11:45:08 来源：千叶帆 本文已影响人
翟艳东(常州市消防支队，江苏 常州 213000)
化工企业本身是重、特大火灾事故发生的主要场所，而火灾事件预控方案的制定往往需要建立在起火原因、防控重点等各项动态性因素的基础上进行分析。而综合我国当前的火灾事故调查来讲，监控视频是常规的调查证据，能够还原真实的火灾事故现场细节。因此本文建立在案例分析法以及技术分析法的层面，综合视频分析技术在化工企业火灾调查中的实际应用展开探讨，确保能够为相关案件调查提供参考借鉴价值。
化工企业是高危企业中的重要组成部分，而对综合化工企业消防安全管理工作来讲，落实好消防隐患的定位，及时进行消防安全预警，打造立体化的火灾管控方案，已经成为了多方关注的重点。但是由于人员以及技术等方面存在的疏漏，化工企业发生火灾依旧难以完全避免。因此在火灾发生之后，及时进行火灾事故起因以及各项细节的调查是有效预防火灾再次出现的主要方法。随着我国信息技术发展水平的不断提升，电子监控已经成为常规的企业管理手段，视频监控往往成为记录火灾发生过程的重要证据。但是受到信号、火场、人为等相关因素的影响，视频监控的画面清晰度以及信息全面性往往会出现问题，因此科学的视频分析技术能够还原视频中的真相，从而为火灾事故调查提供有效保障。
结合火灾事故调查规定来看火灾事故现场的调查，必须要具备精准性以及全面性，现场调查、检查鉴定、损失统计、事故认定，都必须满足具体的规范需求；
另一方面，火灾事故调查有助于定位化工企业存在的消防安全隐患，能够帮助企业在后续及时进行整改，防止相同事件二次发生；
更能够起到教育群众、宣传科学防火策略、打造完善化工生产体系的作用[1]。
化工企业本身具有一定的特殊性，化工生产需要大量的易燃易爆材料，同时生产线较为复杂，一旦出现火灾必然会造成较大的人员及财产隐患。
2.1 起火范围大，着火点定位不准
随着当前化工行业的不断发展，集约化以及规模化已经成为了化工生产的主要理念。但是这种发展模式很容易导致一旦起火，着火范围会随着生产线以及相关管道快速蔓延，尤其是部分易燃且流动性较强的化工物料，会加剧火势蔓延的速度。另外部分化工产品易燃易爆，一旦出现爆炸，会对着火现场造成较大程度的损坏，导致着火点定位不准确。
2.2 火灾现场复杂性较高
化工企业出现火灾，本身会造成较大程度的损坏，除此之外部分化学原料以及化学生产设备具有较强的热辐射性，在高温环境下会出现较为严重的坍塌变形，甚至出现爆炸。这会进一步加强火场的损毁程度，这给火灾的起火点和火灾原因调查认定带来了极大的困难。另外，化工起火援救较为困难，大规模的火场救援、物资抢救、防爆处理会导致原有火场各项细节的改变，这也会对后期的火灾事故因素调查带来一定影响。
2.3 证据链不足
火灾事故调查需要分析起火原因，同时要利用大量的人证、物证，来定位其中的各项细节。但是由于化工生产线起火造成的威胁较大，在第一时间需要快速地疏散人员，因此现场人证不足将导致后续调查出现困难。其次，大部分现场物证会被大火损毁，导致提取困难。
2.4 影响因素较为复杂
化工生产环境本身较为复杂，化工生产原料、生产设备、电气电路、生产工艺都可能是导致起火的因素。另外，化工施工生产线人员较多，不确定因素较多，这些也会影响事故调查的准确性。
由于化工企业火灾事故本身影响较大且损害较大，在事故调查过程中，可以借助关键性调查技术，结合实际情况进行全方位调查，必须要秉承真实性、时效性、全面性的原则。
3.1 假设推理
假设推理是建立在已有证据的基础上，利用科学原理分析火灾事故的原因以及各项过程，这其中主要依托化工生产线的实际原理以及各项生产工艺，分析火灾现场的损坏严重情况以及火势蔓延走向。最终推理出导致火灾形成以及蔓延的主要因素，该种方法主要应用在火场损坏情况极为严重、物证提取困难或完全缺乏物证、监控视频损坏、人证不足等案件中。其核心规律在于掌握事件的基本原理以及物理规律，建立在客观事实的基础上进行推理，同时可以依托现实技术构建虚拟模型，以获取最大可能性，确保最接近火场的实际情况。
3.2 证据收集
证据收集主要是建立在火灾事故现场人、机、物、环境这几项因素的基础上进行证据收集和导出。人证是火灾发生全过程的目击者或者直接操作人员；
机器设备是导致火灾出现的主要机器装备或者生产线；
物证是化工生产过程中的化工原料、半成品、成品；
环境证据则涵盖着火点周边的各项环境以及加工工艺环境。这几方面的证据更具客观性以及真实性，能够为火灾事故调查提供全方位的保障。本文主要以视频监控取证为主要方式进行火灾事故调查，往往隶属于物证以及周边环境证据，可以为火灾事故现场的细节定位奠定良好基础。
3.3 痕迹分析
痕迹分析是综合火灾发生时间、火场现状、蔓延过程等各个环节了解火灾事故痕迹，分析痕迹和起火原因之间的间接以及直接关系。直接作用主要是火灾痕迹，能够指明火灾发生位置、蔓延方向，往往是在火场受到热辐射对流以及热传导作用出现外形变化的物体；
间接作用主要是在物体失去平衡、现场出现爆炸、支撑物倒塌、掉落等情况下受到影响的其他物体。
为了进一步提升本文论述的科学性和有效性，文章建立在化工企业火灾调查案例的基础上，综合其中的各项细节以及关键信息进行分析，并且着重突出视频分析取证的相关技术，以此来提升火灾事故调查的完善性。
4.1 火灾事件描述
4.1.1 起火点判定
首先需要通过环境勘查，了解起火现场的实际情况，分析起火点的具体位置。该案例中的主要起火主体为喷射机组，喷射机组位于化工厂区的尾气吸收区域内，吸收区域北侧是草铵膦中间体工段合成车间，东侧与主干道相邻，西侧是化工厂的中间罐区，南侧为草铵膦合成车间，整体起火面积约为178 m2。化工生产厂的整体架构为钢结构，东侧外墙是轻质彩钢板，其余三个方向为露天设计。喷射机组的顶部敷设架空管线，管线外侧包裹了聚氨酯保温材料；
东侧的轻质彩钢板外上部以及中部存在极为严重的燃烧痕迹，下部燃烧痕迹较轻，北侧上部受到热辐射影响，出现较为严重形变。由于整体现场的损坏痕迹较轻，未有起火点，较为容易同时能够排除飞火、外部纵火、雷击的可能性。
4.1.2 起火现场环境描述
起火RPP高位缓冲罐位于一层北侧中部，整体设备全部烧毁；
东侧为缓冲罐，整体设备较为完好，未受到火灾影响；
西侧的缓冲罐设置了铝质的外保温材料，局部位置受到火灾热辐射影响，出现融化且露出内保温材料；
高位槽缓冲罐整体烧毁熔融，粘连成块，被整体转移至尾气吸收区西侧楼梯处，残留底部阀门烧粘结在高位缓冲罐上；
通过对现场燃烧遗留物进行调查，发现并无可以燃烧的液体材料，现场存在小范围爆炸冲击痕迹，地面遗落部分物料碎片，无法提取到电气线路。
4.1.3 起火原因推理定位
由于化工企业着火受到的影响因素较多，难以在第一时间快速地分辨部分起火现场存在多个起火点，因此需要进行严格的信息排查，厘清各个起火点之间的连带关系，有助于提升起火事件调查的真实性。
首先针对火灾后续的人员反馈以及案件调查，着火当晚共4名检修人员在场，并无火烧以及受伤痕迹。火灾事故发生的具体位置为高位缓冲罐用于尾气吸收区喷射机组前进行，平时罐体中不会储存烷基铝，在氮气保护的条件下会有烷基铝通过管线运送到高位缓冲罐再进入喷射机组进行下一步工作。这期间管线以及设备内壁上会附着少量烷基铝[2]。与相关操作人员进行核实，确定了在起火前一天该缓冲罐发生泄漏，调查现场监控视频发现泄漏当天存在白色雾气；
设备泄漏第二天操作人员在公司统一安排下，采用正己烷将附着在罐壁内的烷基铝进行溶解排出，溶解到正己烷中的烷基铝并不会和空气出现反应。针对监控视频进行全方位分析，发现着火时间在排空罐体的过程中。烷基铝主要包括三乙基铝、三异丁基铝等，化学性质活泼。其中三乙基铝在常温常压下为无色液体，能与饱和的碳氢化合物相混合，与卤代烃、醇类、含氧化合物发生强烈反应。在空气中会出现自燃现象，在部分条件下会出现严重爆炸现象，遇水会产生爆炸并且分解燃烧。若在空气中出现燃烧，会散发一氧化碳、二氧化碳以及氧化铝烟雾。
4.2 火灾事故调查及视频分析
4.2.1 人员笔录整合
通过信息整合确定，喷射机组发生泄漏燃爆时，现场共有5名操作工人正在操作，操作时间为事件发生，当晚8:45之后，操作工人需要对缓冲罐进行常规处理，解决缓冲罐底阀堵塞问题；
处理方法为：利用铁棍进行疏通，打开接头卡口过程中出现物料泄漏并且伴随黑烟冒出，且第1个卡口附近出现明火；
工作人员及时利用二氧化碳灭火器进行灭火，然后用沙土进行接头掩埋。处理结束之后片刻接口位置再次出现黑烟，同时缓冲罐底部也伴随黑烟，并未看到明火；
工作人员继续使用二氧化碳灭火器进行处理，期间烟雾逐步加大；
液位计存在渗漏情况，利用扳手进行液位计调整期间出现爆炸；
5名工作人员从爆炸现场撤离，最后一人离开时鞋底携带明火。
4.2.2 监控视频提取
针对起火现场的监控探头进行定位，确定了草铵膦合成车间北侧上部的枪机联网摄像头，摄像头IP地址可以定位，但仅为影像摄像，无声音记录；
视频编码格式为HEVC，编码频率为2 989 kbps，帧率25 fps，分辨率2 560×1 440 s；
监控视频已联网，其时间准确。但是由于本次起火现场的规模较小，尚未进行大面积蔓延，而由于监控探头和起火点之间的距离较远，通过常规的视频直观观察法进行信息定位不够准确，还需要进行视频二次处理。常规处理技术有以下两种。
(1)火焰目标提取技术
综合监控视频中已经拍摄到与起火时间相关的内容进行火焰目标提取，能够快速准确地定位其中微小的火焰信息。从技术角度来讲，分割火焰目标是常规的提取方法，但是由于视频图像存在较多噪点，经过放大之后还需要进行火焰边缘检测，这样才可以准确地提取具体的火焰位置以及火焰大小，其中可以利用去燥和灰度值调整技术进行优化。首先配合图像边缘检测技术和灰度值调整技术，进行火焰外轮廓定位；
调整火焰面积预值，分析目标轮廓的变化情况，由此来提取出具体的火焰图像[3]。另外综合整体着火现场的色调变化情况定位火焰面积来识别火焰的具体位置，由于本次着火现场涉及到大量浓烟涌出，因此还需要伴随烟雾识别模型以及火焰识别模型，能够在烟雾中快速定位火焰所在的明亮区域；
烟雾呈现扩散状态，配合二氧化碳灭火器使用期间存在的烟雾，在烟雾识别的过程中必须要结合烟雾的形状以及色彩变化情况进行精准识别。
(2)火焰面积识别技术
火焰颜色本身存在一定特殊性，在火场中也会受到其他因素影响导致火情出现变化，例如本次案例中，在现场出现明火后存在爆炸现象，而爆炸产生的声光会影响火焰颜色。因此快速定位发光物体和火焰颜色之间的差异性，能够及时了解火焰蔓延趋势。从技术手段角度来讲，在这个过程中可以利用向相元分组相关区域标定技术来进行图像识别，该种方式能够通过自动算法，定位视频中不同亮度级别的信息，分析火场的灰度值，判断火焰的亮度和爆炸产生的光亮之间的差异性[4]，从而快速定位火场的实际信息。
监控视频对比还需要和往日正常环境中的亮度进行对比，火灾发生时的监控录像对比图的视频信息与前一天监控画面的信息对比，能看到光影的明暗程度趋于正常。但是发展至21:19:24时，该位置的光影由下至上，逐渐出现灰白色，符合现场人员口述的“线路烟雾”状态；
通过对视频信息进行逐帧的检查，发现在21:18:30灰色烟雾蔓延范围逐步增加，18分49秒时，便已经出现黑色阴影，符合现场人员口述的“缓冲罐底出现黑烟”状态；
21:19:24时，着火区域出现极为明显的红色火光。
如图1所示为21:19:28时，工作人员快速撤离现场，且能看到最后一人脚下存在明显火光，满足前期人员口述“鞋底带有明火”状态。
图1 人员撤离现场画面
4.3 火灾事故调查总结
通过对人员口述、视频监控信息分析、火灾事故现场信息整合以及证据调查，确定了本次化工企业起火的主要位置为RPP高位缓冲罐；
起火原因为缓冲罐疏通期间，残留的部分附着烷基铝泄漏，其中三乙基铝和空气进行反应导致自燃；
现场维修人员在第一时间使用二氧化碳灭火器进行灭火，其中二氧化碳加剧了烷基铝反应，灭火效果不明显，且出现明火。
化工企业自身的发展本身具备较强的综合性，为了全面实现火灾全方位防控，还需要打造针对性的优化策略，尤其是要从技术以及人员方向入手，这样才可以为火灾预控奠定良好基础。
首先要严格定位各项设备体系的生产以及制造环节重点，明确选材、加工、设置的相关工序，确保所有的技术符合国家规定。不同工艺的使用必须要进行可行性分析，所有的设备在应用期间要及时检测压力、温度、状态；
在制造安装过程中广泛使用耐低温耐腐蚀的材料。生产线新建、改建、扩建生产装置布局、单元设备布置、防火安全设施的设计和实施应遵循有关规范，做好防火分隔、通风、防暴泄压、消防设施等策略，消除先天的火灾隐患。
其次，严格落实好人员常规管控。化工生产线的各项生产物料本身有一定的安全隐患，因此维修人员以及常规管理人员必须具备较强的安全生产意识。
企业要加强对职工操作纪律以及工艺水平的监督和管理，制定明确的操作规程规范；
针对火灾等一系列事故打造前期培训体系以及紧急预案，定时进行防控演练，全面提升职工故障状态下的应变能力以及判断能力；
加强既有消防体系的升级以及转化，比如本次案例中泄漏气体与二氧化碳之间出现反应会导致自燃现象，因此要配备特种灭火设备进行安全防控。另外在增强人工防控有效性的同时，还需要打造自动化的智能消防防控体系，比如以视频监控为依托，建立在温度传感器、光亮传感器的基础上制定紧急联锁系统[5]，在定位现场出现火灾隐患时，快速切断生产线，启用自动灭火系统进行隐患消除。
再次，加强化工生产环境各项安全管理规定的创新。严格执行消防检查以及隐患处理的各项规定，主动申请消防安全检查以及工艺审批。在出现火灾事故之后，及时做好工艺创新以及隐患排查划定警戒线，配置相应灭火材料以及工具，安排专职人员进行现场监管，确保所有措施落实到位之后，才可以进行生产管控。
综上所述，在当前的化工生产企业发展过程中落实好火灾安全检查，已经成为了多方关注的重点，而火灾事故调查工作的开展必须要结合实际情况有条不紊地展开；
证据的提取，必须要具备真实性，同时利用现有的技术手段进行视频分析，进一步提升视频信息的应用价值。依托技术对比以及信息整合，了解火灾事故现场的整体流程以及发展状态，这样不仅可以提供火灾预控方案，更可以实现责任分化，有效增强化工生产企业火灾防控的全面性和有效性。
