使用外部3D建模和基于时间表的计算的控制方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年3月21日提交并且题为“METHODS AND SYSTEMS FORCONTROLLING TINTABLE WINDOWS WITH CLOUD DETECTION”的美国临时专利申请62/646,260和2018年5月3日提交并且题为“CONTROL METHODS AND SYSTEMS USING EXTERNAL 3DMODELING AND SCHEDULE-BASED COMPUTING”的美国临时专利申请62/666,572的权益和优先权，后一申请也是题为“CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS”并且在2018年6月20日提交的美国专利申请16/013,770的部分继续申请，该美国专利申请是题为“CONTROLMETHOD FOR TINTABLE WINDOWS,”并且在2016年11月9日提交的美国专利申请15/347,677的继续，该美国专利申请是2015年5月7日提交的国际专利申请PCT/US15/29675、题为“CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS”的部分继续申请，该国际申请要求题为“CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS”并且在2014年5月9日提交的美国临时专利申请61/991,375的优先权和权益；美国专利申请15/347,677也是题为“CONTROL METHOD FORTINTABLE WINDOWS”并且在2013年2月21日提交的美国专利申请13/772,969的部分继续申请；这些申请中的每一个都通过引用整体地并出于所有目的并入本文。
技术领域
本文公开的实施例大体上涉及用于实施控制可着色窗(例如，电致变色窗)的色调和其它功能的方法的窗控制器和相关控制逻辑。
背景技术
电致变色是当材料被置于不同电子状态下(通常是经受电压变化)时在光学特性方面呈现出可逆电化学介导变化的现象。光学特性通常是颜色、透射率、吸光度以及反射率中的一种或多种。一种众所周知的电致变色材料是氧化钨(WO3)。氧化钨是阴极电致变色材料，其中通过电化学还原发生从透明到蓝色的染色转变。
电致变色材料可以结合到例如家用、商用和其它用途的窗户中。可以通过引起电致变色材料的变化来改变这种窗的颜色、透射率、吸收率和/或反射率，即，电致变色窗是可以电子变暗或变亮的窗。施加到窗的电致变色装置的小电压将使它们变暗；反转电压会使它们变亮。这种能力允许控制通过窗的光量，并为电致变色窗提供机会用作节能装置。
尽管在20世纪60年代发现了电致变色，但电致变色装置(并且具体地说，电致变色窗)仍然令人遗憾地遭遇各种问题，并且尽管最近在电致变色技术、设备和相关制造方法和/或使用电致变色装置方面取得了许多进展，但尚未开始实现其全部商业潜力。
发明内容
在一个实施例中，一个或多个可着色窗仅包括所有固态和无机电致变色装置。
某些方面涉及一种基于建筑物场所的眩光和反射模型的输出确定建筑物的可着色窗的每个区带的色调水平的方法。该方法初始化并将属性分配给建筑物场所的3D模型。该方法还在3D模型中生成一个或多个三维占用区域，并基于3D模型生成眩光和反射模型。另外，该方法确定三维占用区域与通过晴朗天空眩光或反射模型中每个区带的可着色窗的三维光投影的相交，基于确定的相交评估是否存在一个或多个条件，并基于评估为每个区带确定色调状态。在一个实施方式中，3D模型驻留在基于云的3D建模平台上。
某些方面涉及一种用于生成建筑物场所的3D模型并确定建筑物场所上建筑物的可着色窗的每个区带的色调状态的时间表的系统。该系统包括具有计算机可读介质和一个或多个与计算机可读介质通信的处理器的网络。该系统进一步包括存储在计算机可读介质上的晴朗天空逻辑模块，所述晴朗天空逻辑模块配置为基于3D模型生成眩光模型和反射模型，并基于眩光模型和/或反射模型的输出在每个时间间隔确定每个区带的色调状态，以及通过通信网络将每个区带的色调状态的时间表推送到建筑物的窗控制器的网络。窗控制器的网络被配置为基于时间表中的色调状态和根据红外传感器读数和光电传感器读数的一个或两个的基于天气的色调状态的最小值，控制建筑物的可着色窗的一个或多个区带的每一个的色调状态。在一种实施方式中，网络是云网络。
某些方面涉及一种用于定制建筑物场所的3D模型的空间并控制建筑物场所上建筑物的可着色窗的一个或多个区带的着色的系统。该系统包括具有一个或多个处理器以及与所述一个或多个处理器进行通信的计算机可读介质的网络；通信界面，其被配置为从一个或多个用户接收用于定制3D模型的空间的输入并且将可视化输出至一个或多个用户；3D建模系统，其配置为基于从一个或多个用户接收的输入定制3D模型；以及存储在计算机可读介质上的晴朗天空逻辑模块，所述晴朗天空逻辑模块配置为基于定制3D模型生成眩光模型以及反射模型、基于眩光模型和/或反射模型的输出确定每个时间间隔内每个区带的色调状态、并通过通信界面将定制3D模型的可视化提供给一个或多个用户。在一种实施方式中，网络是云网络，并且3D建模系统位于云网络上。
某些方面涉及一种在建筑物场所控制建筑物的可着色窗的一个或多个区带的色调的方法。该方法包括接收每个区带的具有晴朗天空色调水平的时间表信息，该时间表信息是从建筑物场所的晴朗天空眩光和反射模型得出的；使用光传感器读数和红外传感器读数中的一个或两个确定云状况；使用所确定的云状况计算基于天气的色调水平；和将色调指令通过网络传送给窗控制器，以将可着色窗的区带的色调转换为晴朗天空色调水平和基于天气的色调水平中的最小值。在一种实施方式中，建筑物场所的晴朗天空眩光和反射模型位于云网络上下面将参考附图更详细地描述这些和其它特征和实施例。
附图说明
图1A-1C示出在玻璃基板上形成的电致变色装置的示意图，即电致变色窗片。
图2A和2B显示了关于图1A-1C描述的电致变色窗片集成在绝缘玻璃单元中的横截面示意图。
图3A描绘了电致变色装置的示意性横截面。
图3B描绘处于漂白状态(或转变为漂白状态)的电致变色装置的示意性横截面。
图3C描绘图3B中所示的电致变色装置的示意性横截面，但处于有色状态(或转变到有色状态)。
图4描绘窗控制器的组件的简化的框图。
图5是根据所公开实施例的包括可着色窗和至少一个传感器的房间的示意图。
图6是根据某些实施方式的建筑物和建筑物管理系统(BMS)的实例的示意图。
图7是根据某些实施方式的用于控制建筑物的一个或多个可着色窗户的功能的系统的组件的框图。
图8A是描绘根据各种实施方式的系统和用户的总体系统架构的示意图，其涉及在云网络上维护晴朗天空模型并基于从模型的输出得出的数据控制建筑物的可着色窗。
图8B是图8A中所示的系统架构的一些系统之间通信的数据流的图示实例。
图9是根据一个实例的建筑物场所的3D模型的图示。
图10是根据一个实例的基于图9的3D模型的眩光/阴影模型的可视化的图示，并示出了在晴朗天空条件下在天空中的一个位置处来自太阳的直射阳光的光线。
图11是根据一个实例的基于图9的3D模型的反射模型的可视化的图示，并示出了在晴朗天空条件下从工地的建筑物反射的阳光的光线。
图12是根据一种实施方式的在生成晴朗天空模型时间表信息中的晴朗天空模块的逻辑操作的实例的示意图。
图13是通过图8A所示的系统架构的基于云的系统的模型数据流的示意图。
图14是根据各种实施方式的在3D模型平台上初始化3D模型所涉及的一般操作的流程图。
图15是根据各种实施方式的涉及向3D模型分配属性的生成条件模型的一般操作以及涉及生成晴朗天空时间表信息的其他操作的流程图。
图16是根据各种实施方式的在3D建模平台上的窗口管理的可视化的实例。
图17A是根据各种实施方式的在3D建模平台上的区带管理的可视化的实例。
图17B是根据各种实施方式的在3D建模平台上的区带管理的可视化的实例。
图18是根据各种实施方式的可由用户在区带管理中使用的界面的实例。
图19是根据各种实施方式的界面的实例，该界面可由区带管理中的用户用来查看分配给每个区带的属性。
图20A是根据一种实施方式的在3D模型的地板上绘制的二维用户位置的图示实例。
图20B是通过挤拉图20A中的二维物体至上视线水平(upper eye level)而产生的三维占用区域的实例。
图21是使用基于图20B所示的三维占用区域返回无眩光条件的眩光/阴影模型的图示实例。
图22是使用基于图20B所示的三维占用区域返回眩光条件的直接反射(一次反弹)模型的图示实例。
图23是根据一方面的用于实现用户输入以定制建筑物场所的晴朗天空3D模型的动作和过程的流程图。
图24是根据一方面在五个可着色窗的区带上的阳光的直射光线的可视化的实例，以观察太阳如何影响窗户上的眩光。
图25是根据一方面从两个建筑物至在感兴趣的建筑物上的五个可着色窗的区带上的阳光的反射(一次反弹)光线的可视化的实例，以观察太阳如何影响反射辐射。
图26描绘流程图，该流程图描绘了根据各种实施方式的由窗户控制系统实施以控制建筑物中可着色窗的一个或多个区带的一般控制逻辑。
图27描绘流程图，该流程图描绘了用于基于来自晴朗天空模型输出、模块C和模块D进行色调决策的控制逻辑。
图28示出了描绘根据各种实施方式的模块D的逻辑的流程图。
图29示出了描绘根据各种实施方式的从日出到日落的不同太阳高度处的太阳的示意图。
图30描绘了根据实现方式的控制逻辑的流程图，该控制逻辑用于根据太阳高度是指示早晨、白天还是夜间区域来使用红外传感器和/或光传感器数据做出着色决定。
图31描绘了根据实施方式的用于模块D的早晨IR传感器算法的控制逻辑的流程图。
图32描绘了根据实施方式的用于模块D的夜间IR传感器算法的控制逻辑的流程图。
图33描绘了根据实现方式的可以实现模块C的白天IR传感器算法和/或模块D的白天光电传感器算法的白天算法的控制逻辑的流程图。
图34示出了根据一种实施方式的在24小时的周期中相对于时间的以毫摄氏度为单位的过滤的IR传感器值的曲线图。
图35描绘了模块C的实例的控制逻辑的流程图，其用于确定一个或多个电致变色窗的色调水平。
图36描绘了模块C的另一实例的控制逻辑的流程图，其用于确定一个或多个电致变色窗的色调水平。
具体实施方式
在以下描述中，阐述许多具体细节以便提供对所呈现的实施例的透彻理解。可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所公开的实施例。在其它情况下，没有详细描述众所周知的过程操作，以免不必要地模糊所公开的实施例。虽然所公开的实施例将结合具体实施例进行描述，但是应理解，这并不旨在限制所公开的实施例。应当理解，虽然所公开的实施例集中于电致变色窗(也称为智能窗)，但是本文公开的方面可以应用于其他类型的可着色窗。例如，包含液晶装置或悬浮颗粒装置的可着色窗代替电致变色装置可以结合在任何公开的实施例中。
I.电致变色装置和窗控制器的概述
为了使读者适应本文公开的系统和方法的实施例，提供了电致变色装置和窗控制器的简要讨论。此初始讨论仅用于上下文，并且随后描述的系统、窗控制器和方法的实施例不限于此初始讨论的具体特征和制造过程。
A.电致变色装置
参考图1A-1C描述电致变色窗片的具体实例，以说明本文所述的实施例。图1A是电致变色窗片100的横截面图(参见图1C的剖切线X'-X')，其以玻璃板105开始制造。图1B示出了电致变色窗片100的端视图(参见图1C的观察透视Y-Y')以及图1C示出了电致变色窗片100的俯视图。图1A示出了在玻璃板105上制造之后的电致变色窗片，边缘被删除以产生围绕窗片周边的区带140。电致变色窗片也经过激光划线，并附接有汇流条。玻璃窗片105具有扩散阻挡层110和在扩散阻挡层上的第一透明导电氧化物层(TCO)115。在此实例中，边缘删除过程移除了TCO 115和扩散阻挡层110，但是在其它实施例中，仅移除TCO，使扩散阻挡层保持完整。TCO 115是用于形成在玻璃板上制造的电致变色装置的电极的两个导电层中的第一个。在此实例中，玻璃板包含下层的玻璃和扩散阻挡层。因此，在此实例中，形成扩散阻挡层，然后形成第一TCO、电致变色堆叠125(例如，具有电致变色离子导体和对立电极层)和第二TCO 130。在一个实施例中，电致变色装置(电致变色堆叠和第二TCO)在集成沉积系统中制造，其中玻璃板在制造堆叠期间的任何时间都不离开集成沉积系统。在一个实施例中，还使用集成沉积系统形成第一TCO层，其中在电致变色堆叠和(第二)TCO层的沉积期间玻璃板不离开集成沉积系统。在一个实施例中，所有层(扩散阻挡层、第一TCO、电致变色堆叠和第二TCO)沉积在集成沉积系统中，其中玻璃板在沉积期间不会离开集成沉积系统。在此实例中，在沉积电致变色堆叠125之前，通过TCO 115和扩散阻挡层110切割隔离沟槽120。在制造完成之后，考虑电隔离将存在于汇流条1下方的TCO 115的区域来制作沟槽120(参见图1A)。这样做是为了避免汇流条下的电致变色装置的电荷累积和上色，这是不希望的。
在形成电致变色装置之后，执行边缘删除过程和附加激光划线。图1A描绘区带140，其中装置已经被移除，在此实例中，从围绕激光划线沟槽150、155、160和165的周边区域移除。沟槽150、160和165穿过电致变色堆叠，并且还通过第一TCO和扩散阻挡层。沟槽155穿过第二TCO 130和电致变色堆叠，但不穿过第一TCO 115。制成激光划线沟槽150、155、160和165，以隔离电致变色装置的部分135、145、170和175，其在从可操作电致变色装置的边缘删除过程被潜在地损坏。在此实例中，激光划线沟槽150、160和165穿过第一TCO以帮助装置隔离(激光划线沟槽155不穿过第一TCO，否则会切断汇流条2首先与TCO并因此与电致变色堆叠的电连通)。用于激光划线工艺的一个或多个激光器通常但不一定是脉冲型激光器，例如二极管泵浦固态激光器。例如，激光划线工艺可以使用来自IPG Photonics(马萨诸塞州牛津市)或来自Ekspla(立陶宛维尔纽斯)的合适激光器来执行。划线也可以机械地进行，例如通过金刚石尖端划线。本领域普通技术人员将理解，激光划线工艺可以在不同深度处执行和/或在单个工艺中执行，由此在围绕电致变色装置的周边的连续路径期间改变或不改变激光切割深度。在一个实施例中，执行边缘删除到第一TCO的深度。
激光划线完成后，附接汇流条。非穿透汇流条1应用于第二TCO。非穿透汇流条2应用于与第一TCO接触的未沉积装置的区域(例如，来自保护第一TCO免受装置沉积的掩模)，或者在此实例中，边缘删除过程(例如，使用具有XY或XYZ电流计的设备的激光烧蚀)用于将材料移除到第一TCO。在此实例中，汇流条1和汇流条2都是非穿透汇流条。穿透汇流条通常被压入并穿过电致变色堆叠以与堆叠底部的TCO接触。非穿透汇流条是不渗透到电致变色堆堆叠中，而是在导电层例如TCO的表面上进行电接触和物理接触的汇流条。
TCO层可以使用非传统的汇流条电连接，例如，用丝网和光刻图案化方法制造的汇流条。在一个实施例中，通过丝网印刷(或使用另一种图案化方法)导电油墨，然后热固化或烧结油墨，与装置的透明导电层建立电连通。使用上述装置配置的优点包含例如比使用穿透汇流条的传统技术更简单的制造和更少的激光划线。
在连接汇流条之后，将该装置集成到绝缘玻璃单元(insulated glass unit，IGU)中，其包含例如对汇流条等进行布线。在一些实施例中，汇流条中的一个或两个在完成的IGU内部，然而在一个实施例中，一个汇流条位于IGU的密封件外部，并且一个汇流条位于IGU内部。在前一实施例中，区带140用于与用于形成IGU的间隔件的一个面形成密封。因此，导线或到汇流条的其它连接在间隔件与玻璃之间延伸。由于许多间隔件由导电的金属(例如，不锈钢)制成，因此希望采取措施以避免由于汇流条和连接器与金属间隔件之间的电连通而导致的短路。
如上所述，在连接汇流条之后，将电致变色窗片集成到IGU中，IGU包含例如汇流条等的布线。在这里描述的实施例中，两个汇流条都在成品IGU的主密封内。
图2A示出了关于图1A-1C描述的电致变色窗集成在IGU 200中的横截面示意图。间隔件205用于将电致变色窗片与第二窗片210分离。IGU 200中的第二窗片210是非电致变色窗片，然而，本文公开的实施例不限于此。例如，窗片210可在其上具有电致变色装置和/或一种或多种涂层，例如低E涂层等。窗片201也可以是层压玻璃，如图2B所示(窗片201通过树脂235层压到加强窗格230上)。在间隔件205和电致变色窗片的第一TCO层之间是主密封材料215。该主密封材料也位于间隔件205和第二玻璃窗片210之间。在间隔件205的周边周围是辅助密封件220。汇流条布线/引线穿过密封件连接到控制器。辅助密封件220可以比所描绘的厚得多。这些密封件有助于将湿气保持在IGU的内部空间225之外。它们还用于防止IGU内部的氩气或其它气体逸出。
图3A以横截面示意性地描绘了电致变色装置300。电致变色装置300包含基板302、第一导电层(CL)304、电致变色层(EC)306、离子导电层(IC)308、对立电极层(CE)310和第二导电层(CL)314。层304、306、308、310和314共同称为电致变色堆叠320。可操作以在电致变色堆叠320上施加电位的电压源316实现电致变色装置从例如漂白状态到(描绘的)有色状态的转变。层的顺序可以相对于基板反转。
具有所描述的不同层的电致变色装置可以制造成所有固态装置和/或所有无机装置。在2009年12月22日提交且Mark Kozlowski等人作为发明人的标题为《低缺陷率电致变色装置的制造(Fabrication of Low-Defectivity Electrochromic Devices)》的序列号12/645,111美国专利申请中，以及在2009年12月22日提交且Zhongchun Wang等人作为发明人的标题为《电致变色装置(Electrochromic Devices)》的第12/645,159号美国专利申请序列号中更详细地描述了这种装置及其制造方法，所述专利申请和专利两者通过引用以其全部并入本文中。然而，应理解，堆叠中的任何一个或多个层可含有一定量的有机材料。对于可以少量存在于一个或多个层中的液体也可以这样说。还应理解，固态材料可以通过采用液体组分的工艺沉积或以其它方式形成，例如采用溶胶-凝胶或化学气相沉积的某些工艺。
另外，应该理解的是，对漂白状态和有色状态之间的转变的提及是非限制性的，并且仅提出了许多可以这些的电致变色转变的一个实例。除非本文另有说明(包含前述讨论)，否则每当提及漂白-有色过渡时，对应的装置或过程涵盖其它光学状态过渡，例如非反射至反射、透明至不透明等。此外，术语“漂白的”是指光学中性状态，例如无色、透明或半透明。更进一步，除非本文另有说明，否则电致变色过渡的“颜色”不限于任何特定波长或波长范围。如本领域技术人员所理解的，适当的电致变色和对立电极材料的选择决定了相关的光学转变。
在本文所描述的实施例中，电致变色装置在漂白状态和有色状态之间可逆地循环。在一些情况下，当装置处于漂白状态时，将电位施加到电致变色堆叠320，使得堆叠中的可用离子主要位于对立电极310中。当电致变色堆叠上的电位反转时，离子跨越离子导电层308传送到电致变色材料306并使材料转变到有色状态。以类似的方式，本文所述实施例的电致变色装置可在不同色调水平之间可逆地循环(例如，漂白状态、最暗有色状态和漂白状态与最暗有色状态之间的中间水平)。
再次参考图3A，电压源316可以配置成与辐射和其它环境传感器一起操作。如本文所述，电压源316与装置控制器(在该图中未示出)介接。另外，电压源316可以与能量管理系统介接，所述能量管理系统根据例如一年中的时间、一天中的时间和测得的环境条件等各种标准来控制电致变色装置。这种能量管理系统与大面积电致变色装置(例如，电致变色窗)结合可以显著降低建筑物的能量消耗。
具有合适的光学、电学、热学和机械性质的任何材料都可以用作基板302。此些基板包含例如玻璃、塑料和镜面材料。合适的玻璃包含透明或有色的钠钙玻璃，包含钠钙浮法玻璃。玻璃可以是回火的或未回火的。
在许多情况下，基板是尺寸适合住宅窗应用的玻璃窗格。这种玻璃窗格的尺寸可根据住宅的特定需要而广泛变化。在其它情况下，基板是建筑玻璃。建筑玻璃通常用于商业建筑中，但也可用于住宅建筑中，并且通常但不是必须将室内环境与室外环境隔开。在某些实施例中，建筑玻璃至少为20英寸乘20英寸，并且可以更大，例如大到约80英寸乘120英寸。建筑玻璃通常至少约2mm厚，通常在约3mm和约6mm厚之间。当然，电致变色装置可相对于比建筑玻璃更小或更大的基板缩放。此外，电致变色装置可以设置在任何尺寸和形状的镜子上。
在基板302的顶部上是导电层304。在某些实施例中，导电层304和314中的一个或两个是无机和/或固体。导电层304和314可以由许多不同的材料制成，包含导电氧化物、薄金属涂层、导电金属氮化物和复合导体。通常，导电层304和314至少在电致变色层表现出电致变色的波长范围内是透明的。透明导电氧化物包含金属氧化物和掺杂有一种或多种金属的金属氧化物。此些金属氧化物和经掺杂金属氧化物的实例包含氧化铟、氧化铟锡、经掺杂的氧化铟、氧化锡、经掺杂的氧化锡、氧化锌、氧化铝锌、经掺杂的氧化锌、氧化钌、经掺杂的氧化钌等。由于氧化物通常用于这些层，因此它们有时被称为“透明导电氧化物”(TCO)层。也可以使用基本上透明的薄金属涂层，以及TCO和金属涂层的组合。
导电层的功能是在相对小的欧姆电位降的情况下将电压源316提供的电位在电致变色堆叠320的表面上散布到堆叠的内部区。通过与导电层的电连接将电位传递到导电层。在一些实施例中，汇流条(一个与导电层304接触，一个与导电层314接触)提供电压源316与导电层304和314之间的电连接。导电层304和314也可以用其它传统方法连接到电压源316。
覆盖导电层304是电致变色层306。在一些实施例中，电致变色层306是无机和/或固体。电致变色层可包含许多不同的电致变色材料中的任何一种或多种，包含金属氧化物。此些金属氧化物包含氧化钨(WO3)、氧化钼(MoO3)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钛(TiO2)、氧化铜(CuO)、氧化铱(Ir2O3)、氧化铬(Cr2O3)、氧化锰(Mn2O3)、氧化钒(V2O5)、氧化镍(Ni2O3)、氧化钴(Co2O3)等。在操作期间，电致变色层306将离子转移到对立电极层310并从对立电极层310接收离子以引起光学转变。
通常，电致变色材料的上色(或任何光学性质的变化-例如，吸光度、反射率和透射率)是通过可逆离子插入(例如，嵌入)到材料中和对应的电荷平衡电子注入引起的。通常，负责光学转变的一部分离子在电致变色材料中不可逆地结合。一些或所有不可逆结合的离子用于补偿材料中的“盲电荷”。在大多数电致变色材料中，合适的离子包含锂离子(Li+)和氢离子(H+)(即，质子)。然而，在某些情况下，其它离子将是合适的。在各种实施例中，锂离子用于产生电致变色现象。锂离子嵌入氧化钨(WO3-y(0<y≤～0.3))使氧化钨从透明(漂白状态)变为蓝色(有色状态)。
再次参考图3A，在电致变色堆叠320中，离子导电层308夹在电致变色层306和对立电极层310之间。在一些实施例中，对立电极层310是无机和/或固体。对立电极层可包括多种不同材料中的一种或多种，当电致变色装置处于漂白状态时，所述材料用作离子储库。在通过例如施加适当电位起始的电致变色过渡期间，对立电极层将其保持的一些或全部离子转移到电致变色层，将电致变色层改变为有色状态。同时，在NiWO的情况下，对立电极层随着离子的损失而上色。
在一些实施例中，用于与WO3互补的对立电极的合适的材料包含氧化镍(NiO)、氧化镍钨(NiWO)、氧化镍钒、氧化镍铬、氧化镍铝、氧化镍锰、氧化镍镁、氧化铬(Cr2O3)、氧化锰(MnO2)和普鲁士蓝。
当从由氧化镍钨制成的对立电极310去除电荷(即，离子从对立电极310传送到电致变色层306)时，对立电极层将从透明状态转变为有色状态。
在所描绘的电致变色装置中，在电致变色层306和对立电极层310之间，存在离子导电层308。当电致变色装置在漂白状态和有色状态之间转变时，离子导电层308用作通过其传送离子(以电解质的方式)的介质。优选地，离子导电层308对于电致变色层和对立电极层的相关离子具有高导电性，但具有足够低的电子传导性，使得在正常操作期间发生可忽略的电子转移。具有高离子传导性的薄离子导电层允许快速离子传导并因此快速切换以用于实现高性能电致变色装置。在某些实施例中，离子导电层308是无机和/或固体。
合适的离子导电层(用于具有不同IC层的电致变色装置)的实例包含硅酸盐、氧化硅、氧化钨、氧化钽、氧化铌和硼酸盐。这些材料可以掺杂有不同的掺杂剂，包含锂。锂掺杂的氧化硅包含锂硅-铝-氧化物。在一些实施例中，离子导电层包括基于硅酸盐的结构。在一些实施例中，硅-铝-氧化物(SiAlO)用于离子导电层308。
电致变色装置300可包含一个或多个额外层(未示出)，例如一个或多个无源层。用于改善某些光学性质的无源层可以包含在电致变色装置300中。用于提供防潮或抗划伤性的无源层也可包含在电致变色装置300中。例如，可以用抗反射或保护性氧化物或氮化物层处理导电层。其它无源层可用于气密密封电致变色装置300。
图3B是处于漂白状态(或转变为漂白状态)的电致变色装置的示意性横截面。根据具体实施例，电致变色装置400包含氧化钨电致变色层(EC)406和镍-钨氧化物对电极层(CE)410。电致变色装置400还包含基板402、导电层(CL)404、离子导电层(IC)408和导电层(CL)414。
电源416被配置为通过到导电层404和414的合适的连接(例如，汇流条)将电位和/或电流施加到电致变色堆叠420。在一些实施例中，电压源被配置为施加大约几伏的电位，以便驱动装置从一个光学状态到另一个光学状态的转变。如图3A所示的电位的极性使得离子(在该实例中为锂离子)主要存在于镍-钨氧化物对立电极层410中(如虚线箭头所示)。
图3C是图3B中所示的电致变色装置400的示意性横截面，但处于有色状态(或转变到有色状态)。在图3C中，电压源416的极性反转，使得电致变色层更负，以接受额外的锂离子，从而转变为有色状态。如虚线箭头所示，锂离子跨越离子导电层408传送到氧化钨电致变色层406。氧化钨电致变色层406以有色状态示出。镍-钨氧化物对电极410也以有色状态示出。如所解释，镍-钨氧化物随着其放弃(脱嵌)锂离子而逐渐变得更不透明。在此实例中，存在协同效应，其中向层406和410两者的有色状态的转变有助于减少透过堆叠和基板的光的量。
如上所述，电致变色装置可包含电致变色(EC)电极层和对立电极(CE)层，其由对离子具有高导电性并且对电子具有高电阻的离子导电(IC)层隔开。如常规所理解的，因此离子导电层防止电致变色层和对立电极层之间的短路。离子导电层允许电致变色极和对立电极保持电荷，从而保持它们的漂白状态或有色状态。在具有不同层的电致变色装置中，组件形成堆叠，所述堆叠包含夹在电致变色电极层和对立电极层之间的离子导电层。这三个堆叠组件之间的边界由组成和/或微结构的突然变化来限定。因此，这些装置具有三个不同的层，具有两个突变的界面。
根据某些实施例，对立电极和电致变色电极彼此紧邻形成，有时直接接触，而不单独沉积离子导电层。在一些实施例中，使用具有界面区而不是不同IC层的电致变色装置。这种装置及其制造方法描述在下列文献中：2010年4月30日提交的美国专利8,300,298和美国专利申请序列号12/772,075以及2010年6月11日提交的美国专利申请序列号12/814,277和12/814,279，三篇专利申请和专利中的每一项的名称都是“电致变色装置”，每篇都是Zhongchun Wang等为发明人，将每一篇通过引用整体并入本文。
B.窗控制器
窗控制器用于控制电致变色窗的电致变色装置的色调水平。在一些实施例中，窗控制器能够使电致变色窗在两个色调状态(水平)-漂白状态与有色状态-之间转变。在其它实施例中，控制器可另外将电致变色窗(例如，具有单个电致变色装置)转变为中间色调水平。在一些所公开实施例中，窗控制器能够使电致变色窗转变为四个或多于四个色调水平。某些电致变色窗通过在单个IGU中使用两个(多于两个)电致变色窗片允许中间色调水平，其中每一窗片为双状态窗片。本节中这将参考图2A和2B描述。
如上面关于图2A和2B所述，在一些实施例中，电致变色窗可包括在在IGU 200的一个窗片上的电致变色装置400和在IGU 200的另一窗片上的另一电致变色装置400。如果窗控制器能够在两种状态(漂白状态和有色状态)之间转变每个电致变色装置，则电致变色窗能够达到四种不同的状态(色调水平)：两个电致变色装置都被上色的有色状态、一个电致变色装置被上色的第一中间状态、另一个电致变色装置被上色的第二中间状态、以及两个电致变色装置都被漂白的漂白状态。多窗格电致变色窗的实施例在美国专利号8,270,059中进一步描述，Robin Friedman等人为发明人，标题为《MULTI-PANE ELECTROCHROMICWINDOWS(多窗格电致变色窗)》，其全部内容在此引入作为参考。
在一些实施例中，窗控制器能够转变具有能够在两个或更多个色调水平之间转变的电致变色装置的电致变色窗。例如，窗控制器可以能够将电致变色窗转变为漂白状态、一个或多个中间水平和有色状态。在一些其它实施例中，窗控制器能够在漂白状态和有色状态之间的任何数量的色调水平之间转变包含电致变色装置的电致变色窗。在DishaMehtani等人为发明人、标题为《在光学可切换装置中控制转变(CONTROLLING TRANSITIONSIN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES)》的美国专利号8,254,013中进一步描述了用于将电致变色窗转变为一个或多个中间色调水平的方法和控制器的实施例，其全部内容通过引用结合于此。
在一些实施例中，窗控制器可为电致变色窗中的一个或多个电致变色装置供电。通常，窗控制器的此功能通过下文更详细地描述的一个或多个其它功能来增强。本文中所描述的窗控制器不限于具有为电致变色装置供电的功能的窗控制器，所述电致变色装置出于控制的目的与所述窗控制器相关联。也就是说，电致变色窗的电源可以与窗控制器分开，其中控制器具有其自己的电源并且将来自窗电源的电力施加到窗。然而，方便的是，包含具有窗控制器的电源且将控制器配置成为窗直接供电，因为其消除了为电致变色窗供电的单独布线的需要。
此外，本章节中描述的窗控制器被描述为独立控制器，其可被配置为控制单个窗或多个电致变色窗的功能，而无需将窗控制器集成到建筑控制网络或建筑物管理系统(BMS)中。然而，窗控制器可集成到建筑控制网络或BMS中，如本公开的建筑物管理系统章节中进一步描述。
图4描绘所公开的实施例的窗控制器450的一些组件和窗控制器系统的其它组件的框图。图4是窗控制器的简化框图，关于窗控制器的更多细节可以在下列文献中找到：美国专利申请序列号13/449,248和13/449,251，两者都是Stephen Brown为发明人，两者都标题为《用于光学可切换窗的控制器(CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS)》并且两者均于2012年4月17日提交，和美国专利序列号为13/449,235，其名称为《控制光学可切换装置的转变(CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES)》，Stephen Brown等人为发明人，2012年4月17日提交，所有这些都通过引用整体并入本文。
在图4中，窗控制器450的所示组件包含具有微处理器455或其它处理器的窗控制器450、脉冲宽度调制器460、信号调节模块465和具有配置文件475的计算机可读介质(例如，存储器)。窗控制器450通过网络480(有线或无线)与电致变色窗中的一个或多个电致变色装置400电子通信以将指令发送到一个或多个电致变色装置400。在一些实施例中，窗控制器450可以是通过网络(有线或无线)与主窗控制器通信的本地窗控制器。
在公开的实施例中，建筑物可以具有至少一个房间，该房间在建筑物的外部和内部之间具有电致变色窗。一个或多个传感器可定位在建筑物外部和/或房间内部。在实施例中，来自一个或多个传感器的输出可输入到窗控制器450的信号调节模块465。在一些情况下，来自一个或多个传感器的输出可以输入到BMS，如在“建筑物管理系统”部分中进一步描述。尽管所描绘的实施例的传感器展示为位于建筑物的外部竖直墙壁上，但这是为简单起见，且传感器也可处于其它位置，例如在房间内部或在外部其它表面上。在一些状况下，两个或多于两个传感器可用于测量同一输入，这可在一个传感器发生故障或具有其它错误读数的状况下提供冗余。
图5描绘了具有带有至少一个电致变色装置的电致变色窗505的房间500的示意(侧视)图。电致变色窗505位于包含房间500的建筑物的外部和内部之间。房间500还包括图4的窗控制器450，其连接到并配置成控制电致变色窗505的色调水平。外部传感器510位于建筑物的外部中的竖直表面上。在其它实施例中，内部传感器还可用以测量房间500中的环境光。在又其它实施例中，占用者传感器还可用以确定占用者何时处于房间500中。
外部传感器510是诸如光传感器的装置，其能够检测入射在装置上的从例如太阳的光源或从表面、大气中的粒子、云等反射到传感器的光流动的辐射光。外部传感器510可生成由光电效应产生的呈电流形式的信号，且所述信号可以随着入射在传感器510上的光而变。在一些状况下，装置可根据以瓦/m2或其它类似单位为单位的辐照度检测辐射光。在其它情况下，该装置可以以英尺烛光或类似单位为单位检测可见波长范围内的光。在许多状况下，辐照度和可见光的这些值之间存在线性关系。
在一些实施例中，外部传感器510被配置成测量红外光。在一些实施例中，外部光传感器被配置成测量红外光和/或可见光。在一些实施例中，外部光传感器510还可以包含用于测量温度和/或湿度数据的传感器。在一些实施例中，智能逻辑可以使用外部传感器确定或从外部网络(例如，气象站)接收的一个或多个参数(例如，可见光数据、红外光数据、湿度数据和温度数据)确定阻挡云的存在和/或量化由云造成的障碍。在标题为《红外云检测器系统和方法(INFRARED CLOUD DETECTOR SYSTEMS AND METHODS)》且2017年10月6日提交的国际专利申请PCT/US17/55631中描述使用红外传感器检测云的各种方法，所述国际专利申请指定美国且以全文引用方式并入本文中。
因为阳光照射地球的角度在改变，所以可基于当日时间和一年中的时间预测来自阳光的辐照度值。外部传感器510可实时检测辐射光，其说明由于建筑、天气改变(例如，云)等而引起的反射和遮挡光。举例来说，在多云天，阳光将被云遮挡且由外部传感器510检测到的辐射光将低于无云日。
在一些实施例中，可以存在与单个电致变色窗505相关联的一个或多个外部传感器510。来自一个或多个外部传感器510的输出可彼此比较以确定例如外部传感器510中的一个是否被物体遮住，例如被落在外部传感器510上的鸟遮住。在一些状况下，建筑物中可能需要相对较少的传感器，因为一些传感器可能不可靠和/或昂贵。在某些实施方案中，单个传感器或若干传感器可用于确定来自照射在建筑物或可能是建筑物的一侧上的太阳的辐射光的当前级别。云可在太阳前方经过，或施工车辆可在落日前方停放。这些将导致与计算的正常撞击建筑物的太阳辐射光量的偏离。
外部传感器510可以是一种类型的光传感器。例如，外部传感器510可以是电荷耦合器件(CCD)、光电二极管、光敏电阻或光伏电池。本领域普通技术人员将理解，光电传感器和其他传感器技术的未来发展也将起作用，因为它们测量光强度并提供代表光水平的电输出。
在一些实施例中，来自外部传感器510的输出可以输入到信号调节模块465。输入可以是至信号调节模块465的电压信号的形式。信号调节模块465将输出信号传递到窗控制器450。窗控制器450基于来自配置文件475的各种信息、来自信号调节模块465的输出、超控值(override value)，确定电致变色窗505的色调水平。窗控制器450接着指示PWM 460将电压和/或电流施加到电致变色窗505以转变到所要色调水平。
在公开的实施例中，窗控制器450可以指示PWM 460将电压和/或电流施加到电致变色窗505以将其转变到四个或更多个不同色调水平中的任何一个。在公开的实施例中，电致变色窗505可以转变为至少八种不同的色调水平，描述为：0(最亮)、5、10、15、20、25、30和35(最暗)。色调水平可线性地对应于透过电致变色窗505的光的视觉透射率值和太阳热增益系数(SHGC)值。例如，使用上述八种色调水平，最亮色调水平0可以对应于SHGC值0.80，色调水平5可以对应于SHGC值0.70，色调水平10可以对应于SHGC值0.60，色调水平15可以对应于SHGC值0.50，色调水平20可以对应于SHGC值0.40，色调水平25可以对应于SHGC值0.30，色调水平30可以对应于SHGC值为0.20，并且色调水平35(最暗)可以对应于SHGC值0.10。
窗控制器450或与窗控制器450通信的主控制器可以使用任何一个或多个预测性控制逻辑组件来基于来自外部传感器510和/或其它输入的信号确定所需的色调水平。窗控制器450可以指示PWM 460将电压和/或电流施加到电致变色窗505以将其转换到期望的色调水平。
–建筑管理系统(BMS)
本文所描述的窗控制器还适合于与BMS集成或在其内部/是其一部分。BMS是基于计算机的控制系统，其安装在建筑物中以监视和控制建筑物的机械和电气设备，例如通风、照明、电力系统、电梯、消防系统和安全系统。BMS由以下各项组成：硬件，其包含通过通信信道与一个或多个计算机的互连；及相关联软件，其用于根据由占用者和/或建筑物管理者设定的喜好维持建筑物中的状况。例如，可以使用如以太网(Ethernet)等局域网来实施BMS。所述软件可以基于例如互联网协议和/或开放标准。一个实例是来自Tridium公司(弗吉尼亚州里士满)的软件。通常与BMS一起使用的一个通信协议是建筑物自动化和控制网络(BACnet)。
BMS在较大建筑物中是最常见的，且通常至少用于控制建筑物内的环境。举例来说，BMS可控制建筑物内的温度、二氧化碳水平和湿度。通常，存在许多受BMS控制的机械装置，例如加热器、空调、鼓风机、通风口等等。为了控制建筑物环境，BMS可在限定条件下开启和关闭这些各种装置。典型的现代BMS的核心功能在于为建筑的占用者保持舒适的环境同时最小化加热和冷却成本/需求。因此，现代BMS不仅用于监视和控制，而且还用于优化各种系统之间的协同作用，例如，以节省能量和降低建筑物运营成本。
在一些实施例中，窗控制器与BMS集成，其中窗控制器被配置成控制一个或多个电致变色窗(例如505)或其它可着色窗。在其他实施例中，窗控制器在BMS内或是其一部分，并且BMS控制可着色窗和建筑物其他系统的功能。在一实例中，BMS可以控制所有建筑物系统的功能，包括建筑物中可着色窗的一个或多个区带。
在一些实施例中，一个或多个区带的每个可着色窗包括至少一种固态和无机电致变色装置。在一个实施例中，一个或多个区带的每个可着色窗是具有一种或多种固态和无机电致变色装置的电致变色窗。在一个实施例中，所述一个或多个可着色窗包含至少一个全固态和无机电致变色装置，但可以包含多于一个电致变色装置，例如其中IGU的每一窗片或窗格是可着色的。在一个实施例中，电致变色窗是多态电致变色窗，如2010年8月5日提交的题为《多窗格电致变色窗(Multipane Electrochromic Windows)》的美国专利申请第12/851,514号中所述。
图6描绘了建筑物601和BMS 605的实例的示意图，BMS管理建筑系统的多个系统，包含安全系统、加热/通风/空调(HVAC)、建筑物的照明、电力系统、电梯、消防系统等等。安全系统可包含磁卡通道、十字转门、电磁驱动门锁、监视摄像机、防盗警报器、金属检测器等等。消防系统可包含火警和灭火系统，所述灭火系统包含水管控制。照明系统可包含内部照明、外部照明、紧急警告灯、紧急出口标志和紧急楼层出口照明。电力系统可包含主电源、备用发电机和不间断电源(UPS)电网。
另外，BMS 605管理窗控制系统602。窗控制系统602是窗控制器的分布式网络，其包括主控制器603、网络控制器607a和607b以及终端或叶端控制器608。终端或叶端控制器608可以类似于关于图4描述的窗控制器450。例如，主控制器603可以在BMS 605附近，并且建筑物601的每个楼层可以具有一个或多个网络控制器607a和607b，而建筑物的每个窗口具有其自己的终端控制器608。在此实例中，终端或叶端控制器608中的每一个控制建筑物601的特定电致变色窗。窗控制系统602与云网络610通信以接收数据。例如，窗控制系统602可以从云网络610上维护的晴朗天空模型接收色调时间表信息。尽管在图6中描述了主控制器603与BMS 605分离，但在另一实施例中主控制器603是BMS 605的一部分或在其内。
每个控制器608可以位于与其控制的电致变色窗分开的位置，或者可以集成到电致变色窗中。为简单起见，建筑物601的仅十个电致变色窗描绘为由主窗控制器602控制。在典型设置中，在由窗控制系统602控制的建筑物中可能存在大量电致变色窗。在适当的情况下，下文更详细地且关于图6描述并有如本文中所描述的窗控制器和BMS的优点和特征。
某些公开实施例的一个方面是BMS，其包括如本文所述的多用途窗控制器。通过结合窗控制器的反馈，由于电致变色窗可以被自动控制，BMS可以提供例如增强的：1)环境控制，2)节能，3)安全性，4)控制选项的灵活性，5)由于较少依赖并且较少维护，其它系统的改善的可靠性和使用寿命，6)信息可用性和诊断，7)人员的有效使用和更高的生产率，以及这些的各种组合。在一些实施例中，BMS可以不存在或者BMS可以存在但是可以不与主控制器通信或者可与主控制器以高级别通信。在这些情况中，对BMS的维护不会中断对电致变色窗的控制。
根据某些公开的实例，BMS(例如，BMS 605)或建筑物网络的系统根据每日、每月、每季度或每年的时间表运行。举例来说，照明控制系统、窗控制系统、HVAC和安全系统可基于24小时的日程安排来操作，所述日程安排考虑在工作日期间人们何时在建筑物中。在晚上，建筑物可以进入节能模式，并且在白天，建筑物系统可以以使建筑物的能量消耗最小化同时提供占用者舒适度的方式进行操作。作为另一实例，所述建筑物系统可在假期期间或其他具有低建筑物占用率的时间关机或进入能量节省模式。
BMS时间表可以与地理信息结合。地理信息可以包含建筑物的纬度和经度。地理信息还可以包含关于建筑物的每侧面向的方向的信息。使用这些信息，可以以不同的方式控制建筑物的不同侧上的不同房间。例如，对于冬季建筑物的朝东房间，窗控制器可以指示窗户在早晨没有色调，使得房间由于阳光照射在房间中而变暖，并且照明控制面板可以指示灯因为阳光照射而变暗。朝西的窗在早晨可由房间的占用者控制，因为西侧窗的色调可能对能量节省没有影响。然而，朝东的窗和朝西的窗的操作模式可在晚上切换(例如，当太阳落上时，朝西的窗未经着色以允许阳光进入以用于加热和照明)。
下面描述的是建筑物的一个例子，例如，如图6中的建筑物601，其包括建筑物网络或BMS、用于建筑物外窗的可着色窗(例如电致变色窗)(即将建筑物内部与建筑物外部隔开的窗户)以及许多不同的传感器。穿过建筑物外窗的光线通常影响建筑物内最远距离窗户约20英尺至30英尺的室内光线水平。也就是说，建筑物中距外窗约20到30英尺以上的任何空间几乎不接收可能穿过外窗的光线。远离建筑中的外部窗的此类空间主要由建筑的内部照明系统照明。此外，建筑内的温度可由外部光和/或外部环境温度影响。举例来说，在寒冷的天气且在建筑物由加热系统加热的情况下，更接近于门和/或窗的房间将比建筑物的内部区更快失去热量且相较于内部区更冷。
对于带有外部传感器的建筑物，外部传感器可位于建筑物的屋顶上。替代地或另外地，建筑物可以包含与每一外部窗相关联的外部传感器(例如，如关于图5房间500所述的外部传感器510)或在建筑物的每一侧上的外部传感器。当太阳在一天中改变位置时，建筑的每一侧上的外部传感器可跟踪例如建筑的一侧上的辐照度。
关于对于图23、26-36描述的方法，当窗控制器被集成到建筑物网络或BMS中时，来自外部传感器的输出可以输入到BMS的建筑物网络并且作为输入提供给本地窗控制器。举例来说，在一些实施例中，接收来自任何两个或更多个传感器的输出信号。在一些实施例中，仅接收一个输出信号，且在一些其它实施例中，接收三个、四个、五个或更多输出。可以通过建筑物网络或BMS接收这些输出信号。
在一些实施例中，所接收的输出信号包含指示建筑物内的加热系统、冷却系统和/或照明的能量或功率消耗的信号。例如，可监测加热系统、冷却系统和/或建筑物的照明的能量或功率消耗，以提供指示能量或功率消耗的信号。装置可与建筑物的电路和/或布线介接或附接到所述电路和/或布线以启用此监测。或者，建筑物中的电力系统可安装成使得可监测由建筑物内的个别房间或建筑物内的一组房间的加热系统、冷却系统和/或照明消耗的功率。
可提供色调指令以将可着色窗的色调改变为确定水平的色调。例如，参考图6，这可以包括主控制器603向一个或多个网络控制器607a和607b发出命令，网络控制器607a和607b又向控制建筑物的每个窗口的终端控制器608发出命令。终端控制器608可将电压和/或电流施加到窗以依据所述指令驱动色调的改变。
在一些实施例中，包含可变色窗和BMS的建筑物可以登记或参与由向建筑物提供电力的公用设施运行的需求响应程序。该程序可以是当预期峰值负载发生时使建筑物的能量消耗减少的程序。公用设施可以在预期的峰值负载发生之前发出警告信号。举例来说，所述警告可在预期的峰值负载发生的前一天、预期的峰值负载发生的早晨或在预期的峰值负载发生的约前一小时发送。例如，当冷却系统/空调从公用设施汲取大量电力时，可以预期在炎热的夏日发生峰值负载发生。警告信号可以由建筑物的BMS接收，或者由配置成控制建筑物中的可着色窗的窗控制器接收。此警告信号可以是使模块A、B和C脱离的超控机构，如图7所示。BMS可随后指示窗控制器将可着色窗505中的适当的光可切换装置(例如电致变色装置)转换为暗色调水平，在预期峰值负载时帮助减少建筑物中的冷却系统的功率消耗。
在一些实施例中，用于建筑物的外窗的可着色窗(即，将建筑物的内部与建筑物的外部隔开的窗)可以被分组成区带，区带中的可着色窗以类似的方式被指示。例如，建筑物的不同楼层或建筑物的不同侧面上的可着色窗的组可以在不同的区带中。例如，在建筑的第一楼层上，所有朝东的可着色窗可在区带1中，所有朝南的可着色窗可在区带2中，所有朝西的可着色窗可在区带3中，且所有朝北的可着色窗可在区带4中。作为另一例子，建筑的第一楼层上的所有可着色窗可在区带1中，第二楼层上的所有可着色窗可在区带2中，且第三楼层上的所有可着色窗可在区带3中。作为又另一例子，所有朝东的可着色窗可在区带1中，所有朝南的可着色窗可在区带2中，所有朝西的可着色窗可在区带3中，且所有朝北的可着色窗可在区带4中。作为又一个例子，一层上面向东的可着色窗可以分成不同的区带。建筑物的同一侧和/或不同侧和/或不同楼层上的任何数目的可着色窗可被指派到区带。在个别可着色窗具有可独立控制的区带的实施例中，可以使用个别窗的区带的组合在建筑物外立面上形成着色区带，例如，其中个别窗可以具有或可以不具有着色的其所有区带。
在一些实施例中，区带中的可着色窗可受同一窗控制器控制。在一些其它实施例中，区带中的可着色窗可受不同窗控制器控制，但窗控制器可全都接收来自传感器的相同输出信号且使用相同功能或查找表来确定用于区带中的窗的色调水平。
在一些实施例中，区带中的可着色窗可受从透射率传感器接收输出信号的一个或多个窗控制器控制。在一些实施例中，透射率传感器可接近于区带中的窗安装。举例来说，透射率传感器可安装于含有IGU的框架中或上(例如，安装于竖框中或上，竖框是框架的水平窗框)，所述框架包含在区带中。在一些其它实施例中，包含建筑的单侧上的窗的区带中的可着色窗可受从透射率传感器接收输出信号的一个或多个窗控制器控制。
在一些实施例中，传感器(例如，光传感器)可以将输出信号提供到窗控制器以控制第一区带(例如，主控制区带)的可着色窗(例如电致变色窗505)。窗控制器还可以与第一区带相同的方式控制第二区带(例如，从属控制区带)中的可着色窗。在一些其它实施例中，另一窗控制器可以与第一区带相同的方式控制第二区带中的可着色窗。
在一些实施例中，建筑物管理者、第二区带中的房间的占用者或其他人可以手动指示(例如，使用色调或透明命令或来自BMS的用户控制台的命令)第二区带(即从属控制区)中的可着色窗进入色调水平，例如着色状态(水平)或透明状态。在一些实施例中，当运用此手动命令超控第二区带中的窗的色调水平时，第一区带(即，主控制区带)中的可着色窗保持在从透射率传感器接收输出的窗控制器的控制下。第二区带可保持在手动命令模式中持续一时间段且接着恢复回到受从透射率传感器接收输出的窗控制器控制。举例来说，第二区带可在接收超控命令之后保持在手动模式中持续一小时，且接着可恢复回到受从透射率传感器接收输出的窗控制器控制。
在一些实施例中，建筑物管理者、第一区带中的房间的占用者或其它人员可手动地指示(使用例如色调命令或来自BMS的用户控制台的命令)第一区带(即，主控制区带)中的窗进入色调水平，例如有色状态或透明状态。在一些实施例中，当运用此手动命令超控第一区带中的窗的色调水平时，第二区带(即，从属控制区带)中的可着色窗保持在从外部传感器接收输出的窗控制器的控制下。第一区带可保持在手动命令模式中持续一时间段且接着恢复回到受从透射率传感器接收输出的窗控制器控制。举例来说，第一区带可在接收超控命令之后保持在手动模式中持续一小时，且接着可恢复回到受从透射率传感器接收输出的窗控制器控制。在一些其它实施例中，当接收用于第一区带的手动越控时，第二区带中的可着色窗可保持在其所处于的色调水平中。第一区带可保持在手动命令模式中持续一时间段且接着第一区带和第二区带都可恢复回到在从透射率传感器接收输出的窗控制器的控制下。
不管窗控制器是否是独立窗控制器或是否与建筑物网络介接，都可使用本文中所描述的控制可着色窗的方法中的任一个以控制可着色窗的色调。
-无线或有线通信
在一些实施例中，本文中所描述的窗控制器包含用于窗控制器、传感器与单独通信节点之间的有线或无线通信的组件。无线或有线通信可运用与窗控制器直接介接的通信界面来实现。此类接口可以是微处理器的原生接口，或通过实现这些功能的额外电路提供。
用于无线通信的单独通信节点可以是例如另一无线窗控制器、终端、中间或主窗控制器、远程控制装置或BMS。在窗控制器中使用无线通信用于以下操作中的至少一个：1)编程和/或操作可着色窗(例如电致变色窗505，2)从本文描述的各种传感器和协议收集来自可着色窗的数据，和3)使用可着色窗作为用于无线通信的中继点。从可着色窗收集的数据还可以包含计数数据，例如，诸如电致变色装置已被激活的次数、电致变色装置随时间的效率等。下文更详细地描述这些无线通信特征。
在一个实施例中，无线通信用以操作相关联电致变色窗(电致变色窗505)，举例来说，经由红外(IR)和/或射频(RF)信号来操作。在某些实施例中，控制器将包含无线协议芯片，例如蓝牙、EnOcean、WiFi、Zigbee等等。窗控制器也可具有通过网络的无线通信。窗控制器的输入可以由终端用户在墙壁开关处直接或通过无线通信手动输入，或者输入可以来自电致变色窗是其组件的建筑物的BMS。
在一个实施例中，当窗控制器是分布式控制器网络的一部分时，无线通信用于经由控制器的分布式网络向多个电致变色窗中的每一个传输数据，每个控制器具有无线通信组件。例如，再次参见图6，主控制器603与网络控制器607a和607b中的每一个无线通信，网络控制器607a和607b又与终端或叶端控制器608无线通信，每个端控制器与电致变色窗相关联。主控制器603还可以与BMS 605无线通信。在一个实施例中，无线地执行窗控制器的网络中的至少一个级别的通信。
在一些实施例中，窗控制器分布式网络中使用多于一个模式的无线通信。举例来说，主窗控制器可通过WiFi或Zigbee与中间控制器无线地通信，而中间控制器通过蓝牙、Zigbee、EnOcean或其它协议与终端控制器通信。在另一实例中，窗控制器具有冗余无线通信系统，以用于终端用户对无线通信选择的灵活性。
例如，主窗控制器和/或中间窗控制器与终端或叶端窗控制器之间的无线通信提供了避免安装硬通信线路的优点。对于窗控制器与BMS或建筑物网络之间的无线通信也是如此。在一个方面中，这些角色中的无线通信可用于将数据传送到电致变色窗和从电致变色窗传送数据，以用于操作窗和将数据提供到例如BMS以优化建筑中的环境和能量节省。窗位置数据以及来自传感器的反馈被协同用于此类优化。例如，可以将粒度级(逐个窗)的微气候信息馈送到BMS，并用于确定建筑物系统的控制指令，以优化建筑物的各种环境。
-控制可着色窗功能的系统实例
图7是根据实施例的用于控制建筑物(例如，图6中所示的建筑物601)的一个或多个可着色窗的功能(例如，转变到不同色调水平)的系统700的组件的框图。系统700可以是由BMS(例如，图6中所示的BMS 605)管理的系统之一，或者可以独立于BMS操作。
系统700包括具有窗控制器网络的窗控制系统702，该窗控制器网络可以将控制信号发送到可着色窗以控制其功能。系统700还包括与主控制器703电子通信的网络701。预测性控制逻辑、用于控制可着色窗的功能的其它控制逻辑和指令、传感器数据、和/或关于晴朗天空模型的时间表信息可通过网络701传送到主窗控制器703。网络701可以是有线或无线网络(云网络)。在一个实施例中，网络701可以与BMS通信以允许BMS将用于控制(多个)可着色窗的指令通过网络701发送到建筑物中的(多个)可着色窗。
系统700还包括可着色窗(未示出)的电致变色装置780和可选的墙壁开关790，它们均与主控制器703进行电子通信。在该图示的例子中，主控制器703可以发送控制信号至电致变色装置780，以控制具有电致变色装置780的可着色窗的色调水平。每个壁开关790还与电致变色窗780和主控制器703通信。最终用户(例如具有可着色窗的房间的占用者)可以使用壁开关790来输入和控制具有电致变色装置780的可着色窗的色调水平和其他功能。
在图7中，窗控制系统702被描绘为窗控制器的分布式网络，其包括主控制器703、与主控制器703通信的多个网络控制器705，和多重多个终端或叶窗控制器710。多个终端或叶窗控制器710各自与单个网络控制器705通信。图7中所示的系统700的组件在某些方面可以类似于参考图6描述的组件。例如，主控制器703可以类似于主控制器603，并且网络控制器705可以类似于网络控制器607a、607b。图7的分布式网络中的窗户控制器中的每一个都包含处理器(例如，微处理器)和与处理器电通信的计算机可读介质。
在图7中，每个叶端或终端窗控制器710与单个可着色窗的电致变色装置780通信，以控制建筑物中所述可着色窗的色调水平。在IGU的情况下，在IGU的多个窗片控制IGU的色调水平后，叶端或终端窗控制器710可与电致变色窗780通信。在其它实施例中，每个叶端或终端窗控制器710可与多个可着色窗例如可着色窗的区带通信。叶端或终端窗控制器710可被集成到可着色窗中，或可与其控制的可着色窗分离。在图7中的叶端和终端窗控制器710可以是类似于在图6中的终端或叶端控制器608和/或也可以类似于关于图4描述的窗控制器450。
每个壁开关790可由终端用户(例如，房间的居住者)操作，以控制与壁开关790通信的可着色窗的色调水平和其它功能。终端用户可操作墙壁开关790以将控制信号传达到相关联可着色窗中的EC装置780。在一些情况下，来自壁开关790的这些信号可超控来自窗控制系统702的信号。在其它状况下(例如，高需求状况)，来自窗控制系统702的控制信号可超控来自墙壁开关1490的控制信号。每个壁开关790还与叶或终端窗控制器710通信，以将关于从壁开关790发送的控制信号(例如，时间、日期、请求的色调水平等)的信息发送回主窗控制器703，例如以便存储在储存器中。在一些情况下，可手动操作壁开关790。在其它情况下，可由终端用户使用远程装置(例如，手机、平板电脑等)无线地控制壁开关790，所述远程装置例如使用红外(IR)和/或射频(RF)信号发送具有控制信号的无线通信。在一些状况下，墙壁开关790可包含无线协议芯片，例如蓝牙、EnOcean、WiFi、Zigbee等等。尽管图7中描绘的壁开关790位于(多个)壁上，但系统700的其它实施例可具有位于房间中其它地方的开关。
在一些实施例中，系统700还包含多传感器装置，其经由通信网络701与一个或多个控制器进行电子通信以将传感器读数和/或经过滤的传感器值传送到一个或多个控制器。
II.普通系统架构
在建筑物上主动维护和存储阴影和反射模型可能很麻烦，并且无法有效利用建筑物上的计算资源。本文所述的系统架构不需要窗控制系统来主动生成建筑物的这些模型。相反，特定于建筑物场所的模型是在与窗控制系统分开的云网络或其他网络上生成和维护的。从这些模型得出的色调时间表信息被推送到窗控制系统。窗控制系统使用从这些预定义的模型(为建筑物定制)派生的着色时间表信息，以在可着色窗上执行最终的着色决策。例如，可以在基于云的3D建模平台上维护模型。基于云的3D建模平台可用于生成建筑物场所3D模型的可视化效果，以允许用户管理用于设置和定制建筑物场所模型的输入以及应用于可着色窗的相应最终色调状态。利用这种系统架构，一旦将着色时间表信息加载到窗控制系统中，就不需要建模计算来占用窗控制系统的计算能力。在基于云的3D建模平台上对模型进行的任何更改所产生的色调时间表信息都可以在需要时以及根据需要推送到窗控制系统。应当理解，尽管在本文中一般是关于控制可着色窗描述系统架构，但是附加地或替代地可以使用该架构控制建筑物上的其他组件。
在各种实施方式中，系统架构包括基于云的模块以设置和定制建筑物场所的3D模型。例如，系统架构包括基于云的3D建模系统，该系统使用架构模型数据作为输入来初始化建筑物场所的3D模型，例如，可使用来自
系统架构还包括基于云的晴朗天空模块，该模块将反射或非反射属性分配给3D模型中物体的外表面，定义内部三维占用区域，将ID分配给窗口，并基于用户的输入将窗口分组为区带。所得晴朗天空3D模型(即配置数据具有分配的属性的的3D模型)随时间变化的模拟可用于确定晴朗天空条件下天空中在太阳不同位置的阳光方向，并考虑到建筑物场所物体的阴影和反射、通过窗户或其他孔进入建筑物空间的光线以及穿过窗户的阳光3D投影与建筑物中具有三维占用区域的交叉点。晴朗天空模块使用此信息来确定特定占用区域是否存在某些条件(即，从占用者的角度看)，例如眩光条件、直接和间接反射条件以及被动加热条件。晴朗天空模块基于当时特定条件的存在、分配给这些条件的色调状态以及如果存在多个条件，不同条件的优先级，确定每个时间间隔的每个区带的晴朗天空色调状态。每一区带具有一个或多个可着色窗。在一段时间(通常是一年)内每个区带的晴朗天空色调时间表信息被推送到例如建筑物的窗控制系统的主控制器。窗控制系统基于传感器数据(例如来自红外传感器和/或光传感器的测量值)或滤波后的传感器数据(例如随时间推移获取的滚动传感器读数的中位数/平均值)，确定每个时间间隔内每个区带的基于天气的色调状态。然后，窗控制系统确定每个区带中基于天气的色调状态和晴朗天空色调状态的最小值，以设置最终色调状态，并发送色调指令以在可着色窗的区带实现最终色调状态。因此，本文所述的窗控制系统不主动对建筑物或建筑物周围和内部的3D参数进行建模，而是离线完成，因此取决于窗控制系统的传感器或其他输入，窗控制系统的计算能力主要用于施加从模型得出的色调状态。
图8A是描绘根据各种实施方式的系统和用户的总体架构800的示意图，其涉及初始化和定制在云网络801中维护的模型以及基于来自模型的输出来控制建筑物的可着色窗。系统架构800包括基于云的3D建模系统810，其与基于云的晴朗天空模块820通信，以及窗控制系统840，其通过云网络与这些模块中的一个或两个通信。基于云的3D建模系统810可以初始化和/或修改建筑物场所的3D模型，并将从3D模型获得的数据(例如，具有一段时间内每个区带的色调状态的晴朗天空色调时间表)传达给基于云的晴朗天空模块820。在一种实施方式中，由3D建模系统初始化的3D模型包括建筑物场所周围结构和其他物体的外表面，以及除墙壁、地板和外表面之外剥离所有的建筑物。基于云的晴朗天空模块820可以将属性分配给3D模型以生成晴朗天空3D模型，例如眩光/阴影模型、反射模型和无源热模型中的一个或多个。基于云的系统使用应用程序接口(API)经由云网络801彼此通信并且与其他应用通信。基于云的3D建模系统810和晴朗天空模块820包括如本文更详细描述的逻辑。应当理解，这些基于云的模块和其他模块的逻辑存储在云网络的计算机可读介质(例如，存储器)中，并且云网络中的一个或多个处理器与计算机可读介质通信以执行指令来执行逻辑功能。
尽管本文使用3D模型平台和驻留在云网络上的各种模型描述了控制架构和模型的许多实例，但在其他实施方式中，3D模型平台、模型和控制模块中的一个或多个不驻留在云网络上。例如，一个或多个3D模型平台、模型和控制模块可以驻留在独立于窗控制系统(例如，窗控制系统840)并与之通信的独立计算机或其他计算装置上。可选地，在某些实施方式中，控制网络可以是边缘云网络，其中云是在感兴趣的建筑物、其他建筑物或建筑物与其他建筑物的组合中的窗控制系统和/或BMS的一部分。
返回图8A，晴朗天空模块820可以使用建筑物场所的3D模型来随着时间的推移针对太阳在晴朗天空条件下的不同位置生成模拟，以确定来自建筑物场所上的物体的阴影和反射。例如，晴朗天空模块820可以生成晴朗天空眩光/阴影模型和反射模型，并且使用光线跟踪引擎，晴朗天空模块820可以确定穿过建筑物的窗户开口的阳光的方向，这考虑了晴朗天空条件下的阴影和反射。晴朗天空模块820使用基于阴影和反射的数据来确定建筑物的占用区域(即占用者的可能位置)处的眩光、反射和无源热状况的存在。基于云的晴朗天空模块820基于这些条件是否在一年中以不同的时间间隔存在来确定建筑物的每个区带的色调状态的年度时间表(或其他时间段)。该时间表在本文中也称为“晴朗天空时间表”。基于云的晴朗天空模块820通常将晴朗天空色调时间表信息推送到窗控制系统840。窗控制系统840包括窗控制器的网络，例如图6和7描述的网络。窗控制系统840与建筑物中的可着色窗的区带通信，在图8A中描绘为从第一区872区至第n区874的系列区带。窗控制系统840确定最终的色调状态并发送色调指令以控制可着色窗的色调状态。在某些实施方式中，基于晴朗天空时间表信息并且还基于传感器数据和/或天气数据确定最终色调状态。如以上相对于所说明的系统架构800所描述的，窗控制系统840不主动生成模型或以其他方式浪费建模的计算能力。特定于建筑物场所的模型被创建、定制并存储在云网络801中。预定的晴朗天空色调时间表最初被推送到窗控制系统840，然后仅在对3D模型进行了更新的情况下才再次推送。例如，当对建筑物布局、周围区域中的新物体等进行更改时，可能需要更新3D模型。
系统架构800还包括用于与客户和其他用户通信以提供3D模型的应用服务、报告和可视化以及接收用于建立和定制3D模型的输入的图形用户界面(GUI)890。可以通过GUI890将3D模型的可视化(在本文中也称为“3D建筑物场所可视化”)提供给用户并从用户接收。所示用户包括现场操作892，这些操作涉及建筑物场所的故障排除，并具有查看可视化和编辑3D模型的能力。用户还包括客户成功管理者(CSM)894，其具有查看可视化和3D模型的现场配置更改的能力。用户还包括与各种客户通信的客户配置端口898。通过客户配置端口898，客户可以查看映射到3D模型的数据的各种可视化，并提供输入以更改建筑物场所的配置。来自用户的输入的一些实例包括空间配置，包括例如建筑物中的占用区域、建筑物场所处的3D物体定义、特定条件的色调状态以及建筑物中条件的优先级。提供给用户的输出的一些实例包括3D模型上数据的可视化，例如3D模型上色调状态的可视化、标准报告以及建筑物的性能评估。出于说明目的描绘了某些用户。应该理解，可以包括其他或另外的用户。
图8B是图8A中所示的系统架构800的一些系统之间通信的数据流的图示实例。如图所示，晴朗天空模块820生成晴朗天空模型时间表信息，并将该信息推送到窗控制系统840。晴朗天空模块820包括通过将优先级数据应用于条件值来针对每个时间间隔和区带生成色调状态的逻辑。窗控制系统840的控制逻辑为每个区带设置最终的色调状态。在该实例中，最终色调状态由逻辑确定为晴朗天空色调状态和最大天气色调状态之间的最小值。最大天气色调状态是在模块C确定的色调状态与模块D确定的色调状态之间的最大色调状态。在其他实施方式中，晴朗天空模块820的逻辑使用其他方法确定最终色调状态。
A.基于云的3D建模系统
在各种实施方式中，系统架构具有基于云的3D建模系统，其可以在3D建模平台上生成建筑物场所的3D模型(例如，实体模型、表面模型或线框模型)。各种商业上可用的程序都可以用作3D建模平台。这种商业上可用的程序的实例是由华盛顿州西雅图的McNeelNorth America生产的
3D模型是建筑物和带可着色窗的建筑物场所其他物体的三维表示。建筑物场所通常是指感兴趣建筑物周围的区域。通常将区域定义为包括建筑物周围的所有会在建筑物上造成阴影或反射的物体。3D模型包括建筑物外表面和建筑物周围其他物体的三维表示，以及除去墙壁、地板和外表面以外的所有其表面的建筑物的三维表示。3D建模系统可以自动生成3D模型，例如使用Revit或其他行业标准建筑模型之类的标准建筑模型，并除墙壁、地板和带有窗户开口的外表面以外剥离所有其表面的建模建筑物。3D模型中的任何其他物体将自动剥离除外表面以外的所有元素。作为另一个实例，可以使用3D建模软件从头开始生成3D模型。具有三个建筑物的建筑物场所901的3D模型的实例在图9中示出。
B.基于云的晴朗天空模块
最近在大型建筑物中安装了大量的可着色窗，例如电致变色窗，有时也称为“智能窗”，这导致对可能涉及大量计算资源的复杂控制和监视系统的需求增加。例如，在大型建筑物中部署的大量可着色窗可能具有大量区带(例如10,000个)，这将需要复杂且占用大量内存的反射和眩光模型。随着这些可着色窗继续获得认可并得到更广泛的部署，它们将需要更复杂的控制系统和模型，这些系统和模型将涉及存储和处理大量数据。
本文所述的系统架构在3D建模平台上实现基于云的模块，以生成在云网络上存储和维护的晴朗天空3D模型。这些晴朗天空模型包括，例如，眩光/阴影模型、反射模型和无源热模型，它们基于建筑物场所的晴朗天空条件。在晴朗天空条件下太阳处于天空中一个位置的图9中的建筑物场所901的眩光/阴影模型的可视化的示例在图10示出。眩光/阴影模型可用于确定在特定时间间隔进入感兴趣建筑物的窗户开口的直射阳光(不受周围物体遮阴)。图11是在图10所示的相同条件下建筑物的反射模型的可视化的实例。图10和11中所示的眩光和反射模型基于图9所示的建筑物场所901的晴朗天空3D模型，其中属性例如反射属性分配给三个建模建筑物外表面。晴朗天空模块可以使用来自图10所示的眩光/阴影模型的模拟的数据，以确定在该时间间隔的眩光状况。晴朗天空模块可以使用来自图11所示的反射模型的模拟的数据，以确定在该时间间隔的直接反射状况。
晴朗天空模块包括可以实现将属性分配给3D模型以生成晴朗天空3D模型的逻辑。晴朗天空模块还包括可用于生成其他模型以确定各种条件的逻辑，例如眩光/阴影模型、反射模型和无源热模型。建筑场所901的这些模型可以用于生成建筑物区带的色调状态的年度时间表，该时间表被推给建筑物的窗控制系统以做出最终的着色决定。通过这种系统架构，大多数数据都保存在云网络上。将模型保留在云网络上可以使客户和其他用户轻松访问和自定义。例如，可以将各种模型的可视化发送给用户，以允许他们查看和发送输入，例如，设置和自定义模型和/或控制在晴朗天空色调时间表中的最终色调状态或建筑物处其他系统功能。例如，可视化可由用户用来管理用于将属性分配给晴朗天空模型的输入，例如在区带管理和窗口管理中作为场所设置或定制的一部分。
C.用于场所设置和定制的图形用户界面(GUI)
该系统架构还包括用于与各种客户和其他用户进行交互的GUI。GUI可以向用户提供应用程序服务或报告，并从用户接收各种模型的输入。GUI可以例如向用户提供各种模型的可视化。GUI还可以提供用于区带管理、窗管理和占用区域定义的界面，以建立晴朗天空模型。GUI还可以提供用于输入优先级数据、外表面的反射特性、覆盖值和其他数据的界面。另外，例如，在查看建筑物场所的晴朗天空模型的可视化之后，用户可以使用GUI来自定制3D模型的空间。定制的一些实例包括：
·重新构造建筑物场所(移动建筑物、修改外表面特性)，以查看反射、眩光和热状况的变化或建筑物区带的着色
·重新构造建筑物的内部结构(墙壁、地板)和外壳，以查看更改将如何影响色调状态
·管理窗户区带
·更改建筑物中使用的材料以查看反射特性的变化以及反射模型和色调状态的相应变化
·更改着色优先级，以查看映射到建筑物3D模型的色调状态变化
·覆盖时间表数据中的色调状态
·修改在建筑物场所的建筑物
·添加新条件的模型
D.窗控制系统
本文描述的系统架构包括窗控制系统，其包括窗控制器的网络，该窗控制器控制建筑物中可着色窗的区带的色调水平。关于图6和7描述了可以被包括在系统架构的窗控制系统中的控制器的一些实例。可以包括在窗控制系统中的窗控制器的其他实例在2016年10月26日提交并且题为“CONTROLLERS FOR OPTICALLY-SWITCHABLE DEVICES”的美国专利申请15/334,835中有描述，其通过引用整体结合于此。
窗控制系统包括控制逻辑，用于做出着色决定并发送色调指令以改变窗户的色调水平。在某些实施例中，控制逻辑包括模块C和模块D的逻辑，其基于红外传感器和/或光传感器的测量确定每个区带的色调水平。如上所述，晴朗天空模型时间表信息被推送到窗控制系统。在一种实施方式中，窗控制系统的控制逻辑将最终色调状态确定为来自年度时间表信息的色调状态和来自模块C/D的最大色调状态之间的最小值。
如上所述，本文描述的系统架构的窗控制系统不生成模型。控制架构所维护的模型特定于建筑物场所，并通过基于云的模块在云网络中维护。
E.系统架构的一般过程
如上所述，图8B是系统架构800的一些系统之间通信的数据流的图示实例。如图所示，晴朗天空模块820生成晴朗天空模型时间表信息，并将该信息推送到窗控制系统840。晴朗天空模块820包括通过将优先级数据应用于条件值来针对每个时间间隔和区带生成色调状态的逻辑。窗控制系统840的控制逻辑为每个区带设置最终的色调状态。在该实例中，最终色调状态由逻辑确定为晴朗天空色调状态和最大天气色调状态之间的最小值。最大天气色调状态是在模块C确定的色调状态与模块D确定的色调状态之间的最大色调状态。在其他实施方式中，晴朗天空模块820的逻辑使用其他方法确定最终色调状态。
图12是由晴朗天空模块实现以基于晴朗天空条件生成色调时间表信息(在本文中也称为“晴朗天空色调时间表信息”)的某些逻辑操作的实例的示意图。在这个示出的实例中，晴朗天空模块将分配给每个条件的色调状态应用于条件值，然后根据优先级数据应用优先级，以确定特定时间每个区带的色调状态。在另一实例中，晴朗天空模块可以将来自优先级数据的优先级应用于条件值以确定所应用的条件，然后针对该条件应用色调状态以确定在特定时间间隔下每个区带的色调状态。
在图12中，最上面的表格(“表1”)是由晴朗天空模块确定的条件值的表格的实例，其包括在一天的早晨中不同时间间隔的针对建筑物的区带1的眩光条件、直接反射条件和无源热条件的值。在此实例中，条件值是条件在一天中的不同时间是否存在的二进制值(0或1)：“0–条件不存在，而1–条件存在。图12还包括第二表格(“表2”)，该表是针对每个条件(眩光、反射、无源热)分配给每个区带的色调状态的实例。例如，将区带1的眩光条件分配为色调4，将区带1的反射条件分配为色调3，将区带1的无源加热条件分配为色调2。当条件为真时，晴朗天空模块将分配色调状态以应用该条件。优先级数据通常是指建筑物每个区带中每个条件(眩光、反射、无源热)的优先级列表。在某些情况下，用户可以配置优先级数据。图12中所示的第三表格(“表3”)是可配置优先级表(例如，可由用户配置)的实例，其为每个区带的条件分配优先级，以使晴朗天空模块知道哪个条件具有优先级。在此实例中，为建筑物的每个区带提供了眩光条件、直接反射条件和无源热条件的优先级。图12还包括具有四条绘制曲线的曲线图。第一条曲线(“区带1眩光”)是一天中在区带1的晴朗天空色调状态，这是基于将表2中指定给眩光条件的色调状态应用于一天中应用的表1的条件值。第二条曲线(“区带1反射”)是一天中在区带1的晴朗天空色调状态，这是基于将表2中指定给反射条件的色调状态应用于一天中应用的表1的条件值。第三条曲线(“区带1无源热”)是一天中在区带1的晴朗天空色调状态，这是基于将表2中指定给无源热条件的色调状态应用于一天中应用的表1的条件值。第四条曲线(“优先级约束”)是基于表3中优先级数据的一天中区带1的晴朗天空色调状态，该优先级数据应用于通过将表2中分配给每种条件(眩光、反射、无源热)的色调状态应用到一天中应用的表1中的条件值确定的色调状态。
图13是通过实施方式的系统架构的基于云的系统的模型数据流的示意图。3D模型是在3D平台上生成的。3D模型的图示实例显示在图9中。3D模型包括感兴趣建筑物的3D形式，其中定义了窗户开口、墙壁和地板。周围物体的外表面及其反射特性已添加到3D平台上的3D模型中。3D模型中的窗口开口在3D平台上分为区带和给定名称。例如，经由GUI从用户接收信息。例如，用户可以在建筑物的3D模型的空间的地板上或在用于生成3D模型的架构模型中突出显示或以其他方式标识占用位置的2D区域和/或为这些占用位置标识所需的色调状态。用户还可以使用GUI为与每个条件(例如直射眩光条件和反射条件)相关联的每个占用区域定义色调状态。用户还可以输入用户视线水平的值。该用户视线水平的值可用于生成占用位置的2D区域的3D挤拉，以确定占用区域的3D体积。晴朗天空模块的逻辑可用于生成各种条件模型，包括例如眩光/阴影模型、反射模型和热模型。眩光/阴影模型和反射模型的说明性实例分别在图10和11中示出。条件模型可用于生成传达给窗控制系统的晴朗天空色调时间表信息。
III.晴朗天空模块-模型设置/定制和生成时间表信息
将建筑物场所的3D模型在场所设置过程中初始化。在一些实施方式中，例如通过GUI，给予用户修改3D模型以定制建筑物中可着色窗和/或其他系统的控制的能力。用户可以使用3D建模平台通过可视化查看这些定制。例如，客户或其他用户可以在定制后查看针对建筑物场所设计的内容以及其在给定日期的运行方式，并提供“假设情况”方案。此外，不同的用户可以查看存储在云网络上的相同3D模型，以比较和讨论可满足多个用户的选项。例如，客户成功管理者(CSM)可以在晴朗的天空条件下与设施经理一起查看用户位置、依条件色调状态、优先级和预期行为。场所设置过程包括生成建筑物场所的3D模型并将属性分配给3D模型的元素。3D模型平台通常用于通过从感兴趣建筑物的建筑模型中去除不必要的特征并创建建筑物周围物体的外表面来生成建筑物场所的3D模型。
图14是描绘根据各种实施方式的在3D模型平台上初始化3D模型所涉及的一般操作的流程图。在一种实施方式中，通过剥离除了代表具有可着色窗的建筑物的窗户开口、墙壁、地板和外表面的所有结构元素以外的架构模型的其他所有，从建筑物和/或周围结构的架构模型自动生成3D模型。例如，可以接收建筑物的
图15是描绘根据某些实施方式的涉及向3D模型分配属性的生成条件模型的一般操作以及涉及生成晴朗天空时间表信息的其他操作的流程图。可以使用晴朗天空模块的逻辑来实现这些操作中的一项或多项。如描绘的，用于操作的输入是来自3D建模系统(例如，图8A中的3D建模系统810)的建筑物场所的3D模型。在操作1510，将反射或非反射特性分配给建筑物场所的3D模型中建筑物周围的任何物体的表面元素。这些反射特性将用于生成反射模型以评估条件。
在操作1520，将唯一的窗ID分配给3D模型中的感兴趣建筑物的每个窗开口。在此窗管理操作中，窗开口被映射到唯一的窗/控制器ID。在一种实施方式中，可以基于来自建筑物中安装时窗户调试的输入验证和/或修改这些映射。
在操作1530，将3D模型中的窗开口分组为区带，并且将区带ID和/或区带名称分配给区带。在此区带管理操作中，将3D模型中感兴趣的建筑物中的窗户开口映射到区带。每个区带都映射到一个或多个窗开口。
在操作1540，确定3D模型中的感兴趣建筑物中的一个或多个3D占用区域。例如，用户可以将二维(2D)区域识别/定义为3D模型的地板上的占用区域，并且还可以定义与每个占用区域相关联的占用者的视线水平。晴朗天空模块的逻辑可以生成每个2D占用区域从地板到定义的视线水平的延伸，以在3D模型中生成3D占用区域。
在操作1550，确定将要应用的晴朗天空模型，并且运行晴朗天空模型以确定通过窗户开口的日光的3D投影。在该模型管理操作中，生成了各种晴朗天空模型，例如眩光/阴影模型和反射模型。晴朗天空模块包括光线跟踪引擎，该引擎可用于基于一年中的一天或其他时间段中天空中太阳的不同位置来确定阳光的方向。光线跟踪引擎还可用于根据建筑物周围物体的外表面的位置和反射特性，确定感兴趣建筑物周围物体的反射光的反射方向和强度。根据这些确定，可以确定通过3D模型中的窗户开口的阳光的3D投影。
在操作1560，确定通过窗户开口和(一个或多个)3D占用区域的阳光的3D投影的任何相交的量和持续时间。对于一天中的每个时间间隔，运行晴朗天空模型以确定通过窗户开口的日光的3D投影以及确定的3D投影与3D占用区域的任何相交点的量。通过确定每个时间间隔的交叉点数量，可以确定相交点的持续时间。
在操作1570，基于在操作1560确定的相交特性来评估条件。例如，可以基于所确定的3D投影通过窗户开口与该区带中的一个或多个3D占用区域的任何相交的量和持续时间，确定特定区带的眩光/条件的值。
在操作1580中，将优先级数据应用于在操作1570中评估的条件值，以确定建筑物的每个区带随时间(例如，以年度时间表)的色调状态。例如，关于图12描述的过程可以在一种实现方式中用于确定一段时间内每个区带的色调状态。这些基于晴朗天空条件的色调状态被传送到窗控制系统，以做出在可着色窗上实现的最终着色决定。
A.窗管理
在建筑物场所的3D模型建立期间，为每个窗开口分配与本地窗控制器相对应的唯一窗ID。将窗开口分配窗ID将窗开口映射到单个窗控制器。每个窗id有效表示可以分组为区带的每个窗控制器。替代地或附加地，在将窗及其控制器安装在建筑物中之后，可以使用调试操作来确定哪个窗安装在哪个位置以及与哪个窗控制器配对。然后，可以将来自调试过程的这些关联用于比较和验证3D模型中的映射，或更新3D模型的配置数据中的映射。可用于确定此类映射的调试过程的实例在2017年11月11日提交并且题为“AUTOMATEDCOMMISSIONING OF CONTROLLERS IN A WINDOW NETWORK”的国际申请PCT/US2017/062634中进行了描述，通过引用将其全部内容并入本文。每个窗开口到窗ID的映射也可以基于用户定制进行修改。
在一种实施方式中，用户可以在3D模型平台上的3D模型中选择窗开口，并分配唯一的窗ID。图16是应用于3D模型中感兴趣的建筑物的地板中的十四(14)个窗开口的这种实现方式的实例。如图所示，用户已为这些窗开口分配了窗ID 1-14。
B.区带管理
建筑物的每一区带包含一个或多个可着色窗。可着色窗在3D模型中表示为开口。每个区带中的一个或多个可着色窗将被控制为以相同的方式运行(例如，过渡到相同的最终色调状态)。这意味着，如果与某个区带中可着色窗中的一个相关的占用区域经历了特定条件，则将控制所有可着色窗以对该条件做出反应。具有3D模型属性的配置数据包括区带属性，例如区带名称、区带的代表窗的SHGC值和内部辐射的最大值中的一个或多个。
在作为3D模型的场所设置或定制的一部分进行区带管理期间，用户可以定义将在区带中分组在一起的窗开口，并将属性分配给该定义的区带。图17A是3D建模平台上的图形界面的图示实例，其允许用户从图16所示的十四(14)个窗开口中选择一个或多个窗开口，以分组在一起作为一个区带(映射到一个区带)并命名该区带。可以对任意数量的区带执行此操作。在该实例中，窗开口1、2和3被定义为“区带1”，窗开口4-7被定义为“区带2”，并且窗开口8-14被定义为“区带3”。
在一种实施方式中，用户可以选择多个区带并将其分组在一起，以便多个区带以相同的方式工作。图17B是3D建模平台上的图形界面的图示实例，其允许用户从图17A中选择“区带1”和“区带2”并将其分组在一起。如图所示，
“区带1”和“区带2”被分组在一起并以相同的方式进行控制。分组在一起的每个区带都保留其区带名称、ID和关联的窗ID。
图18是可由用户用来将3D模型的未映射空间映射到特定定义区带的界面的实例。如图所示，用户选择了“办公室1”、“办公室2”、“办公室3”和“办公室4”的空间以映射到“区带1”。在此实例中，与这些空间关联的窗将与“区带1”关联。在一方面，用户可以选择“评论映射”按钮以可视化建筑物场所的3D模型上“区带1”中的空间的已映射窗。
在区带管理期间，将为每个区带分配区带属性。区带属性的一些实例包括：区带名称(用户定义的)、区带ID(系统生成的)、窗ID、玻璃SHGC、进入空间的最大允许辐射(以瓦特/平方米为单位)。图19是界面的实例，可以通过查看分配给图16所示的十四(14)个窗开口的窗开口的每个区带的属性来使用该界面。在此实例中，用户可以选择“区带1”以显示该区带ID、区带名称、该区带中的窗ID、玻璃SHGC值以及最大允许辐射。
C.生成3D占用区域
如本文所使用的，占用区域是指在特定时间段内可能被占用的三维体积。占用区域是在场所设置期间定义的，并且可以在定制期间重新定义。在某些实施方式中，定义占用区域涉及通过将表面(例如，地板)上的二维占用区域在占用者的视线水平处挤拉到垂直平面来定义三维空间，并将属性分配给3D占用区域。属性的一些实例包括占用区域名称、眩光色调状态(如果存在眩光条件，则为色调状态)、直接反射色调状态(针对不同水平的直接反射辐射的色调状态)和间接反射色调状态(针对不同间接反射辐射水平的色调状态)。
在某些实施方式中，在3D建模平台上生成占用区域。用户绘制或以其他方式将用户位置或活动区域定义为二维形状(例如，多边形)或3D模型的地板或其他表面(例如，桌面)上的形状，并且还定义了占用者的视线高度。在图20A中示出了在3D模型的地板上绘制的二维四边行用户位置的实例。晴朗天空模块将三维占用区域定义为二维形状从表面到占用者视线高度(例如，下视线高度或上视线高度)的挤拉。图20B示出了通过挤拉图20A中的二维物体至上视线高度而产生的三维占用区域的实例。
D.晴朗天空模型
在某些实施方式中，基于建筑物场所的3D模型生成眩光/阴影模型、直接反射模型和间接反射模型。这些模型可用于基于晴朗天空条件，随时间确定3D模型中穿过感兴趣建筑物的窗户开口的阳光的3D投影。光线跟踪引擎用于在每个时间间隔内模拟太阳位置处的太阳光线的方向。运行模拟以评估建筑物每个区带中的不同眩光条件，例如基本眩光条件(与占用区域相交的直接辐射)、直接反射眩光条件(从直接反射表面到占用区域的单反弹反射)、间接反射眩光条件(从间接反射表面到占用区域的多次反弹反射)。模拟假设晴朗天空条件，并考虑到空间上的阴影和建筑物周围外部物体的反射。模拟确定一年或其他时间段内的时间间隔内的眩光和其他条件的值。晴朗天空色调时间表数据包括在诸如一年的时间段内的每个时间间隔(例如，每10分钟)的每个条件和/或色调状态的值。
通常，晴朗天空模块包括用于确定在诸如一年的时间段的每个时间间隔(例如，每十分钟)在建筑物的每个区带处是否存在不同条件(例如，眩光、反射、无源热)的逻辑。晴朗天空模块在每个时间间隔的每个区带输出这些条件和/或关联的色调状态的值的色调时间表信息。条件的值可以是例如二进制值1(条件确实存在)或0(条件不存在)。在某些情况下，晴朗天空模块包括光线跟踪引擎，该引擎可根据太阳在不同时间的位置来确定太阳光线的方向(直接或反射)。
一方面，基于来自单个占用区域中的模型的多个眩光区域评估眩光状况。例如，光投影可以与单个占用区域内的不同占用区域相交。一方面，基于单个区带内的多个海拔来评估条件。
-眩光控制
在某些实施方式中，基于来自眩光(不存在阴影)模型和/或直接反射(一次反弹)模型的阳光的3D投影与三维空间占用区域的相交来确定眩光条件。根据眩光模型对基本眩光的肯定确定是与3D占用区域的总相交的％和相交持续时间的函数。基于反射模型的反射眩光的确定是相交持续时间的函数。晴朗天空模块包括用于基于眩光(不存在阴影)模型和/或基于周围物体到建筑物的直接反射(一次反弹)模型评估眩光条件的存在(肯定确定)的逻辑。
根据一种实施方式，对于每个区带，逻辑从眩光模型确定通过区带的窗户开口的直接阳光的3D投影是否与区带中的任何三维占用区域相交。如果相交％大于总相交的最小％(考虑眩光条件之前从窗户投影到占用区域的最小重叠的阈值)并且相交的持续时间大于相交的最小持续时间(在相交变得显著之前必须发生相交的最小时间量)，则返回眩光条件值(例如1)和与眩光条件相关的色调状态。如果逻辑从眩光模型确定通过窗户开口的直射阳光的3D投影没有与区带中的任何三维占用区域相交(例如，区带处于阴影中)，则返回眩光条件值(例如，0)和与无眩光条件相关的色调状态。逻辑采用了可能链接在一起的区带的最大色调状态。如果没有相交，则返回最低色调状态(例如色调1)。
在另一个实施方式中，该逻辑针对每个时间间隔、针对可着色窗的每个区带(窗户开口的集合)确定太阳是否直接与任何三维占用区域相交。如果同时有任何一个占用区域相交，则输出为该条件确实存在。如果没有任何占用区域相交，则该条件不存在。
图21是使用不基于基本眩光返回眩光条件的眩光/阴影模型的模拟的实例。在此实例中，模拟生成的眩光与3D占用区域的总相交较低，并且眩光并非一整天都存在，因此晴朗天空模块不会返回眩光条件。
图22是使用直接反射(一次反弹)模型的模拟的实例，该模型基于来自直接一次反弹反射的眩光而返回眩光条件。在此实例中，该模拟与3D占用区域产生了高的总相交，并且这一天发生了长时间的眩光，因此返回了眩光值。
-反射辐射控制
晴朗天空模块包括用于基于模型评估晴朗天空条件下反射条件的存在和用于确定将内部辐射保持在最大允许内部辐射以下的最低状态的逻辑。该逻辑基于撞击区带的窗开口的直接法线辐射确定辐射条件。逻辑根据最清晰的色调状态确定色调状态，该最清晰的色调状态可以将法线辐射保持在该区带的所限定阈值以下。
该逻辑根据3D模型确定可着色窗上的外部法线辐射，并通过将确定的外部辐射水平乘以玻璃SHGC来计算每种色调状态的内部辐射。逻辑将区带的最大内部辐射与每种色调状态的已计算内部辐射进行比较，并选择低于该区带的最大内部辐射的最浅计算色调状态。例如，模型的外部法向辐射为800，最大内部辐射为200，T1＝0.5，T2＝0.25和T3＝0.1。该逻辑通过将确定的外部辐射水平乘以玻璃SHGC来计算每种色调状态的内部辐射：CalcT1(800)*0.5＝400,Calc T2(800)*0.25＝200,和Calc T3(800)*0.1＝80。由于T2比T3淡，因此逻辑将选择T2。
在另一种实施方式中，该逻辑针对窗户的每个区带(开口的集合)确定太阳是否从外部物体反弹一次。如果任何一个占用区域都有反射，则该反射条件确实存在。如果在任何占用区域上都没有反射，则不存在反射条件。
-无源热控制
在某些实施方式中，晴朗天空模块包括用于基于从晴朗天空模型的输出来评估无源热条件的存在的逻辑，该无源热条件在区带的窗口中设置较暗的着色状态。该逻辑根据晴朗天空模型确定在晴朗天空条件下撞击可着色窗的外部太阳辐射。该逻辑根据可着色窗上的外部辐射确定进入房间的估计晴朗天空热量。如果逻辑确定进入房间的估计晴朗天空热量大于最大允许值，则存在无源热条件，并且基于无源热条件将较暗的色调状态设置至该区带。可以基于建筑物的外部温度和/或用户输入来设置最大允许值。在一个实例中，如果外部温度低，则可以将最大允许外部辐射设置得很高，以允许增加水平的无源热量进入建筑物空间。
E.建筑物场所晴朗天空模型定制
图23是根据一方面的用于实现用户输入以定制建筑物场所的晴朗天空3D模型的动作和过程的流程图。这些场所编辑操作可以通过晴朗天空模块上的逻辑来实现。晴朗天空模型的属性可以随时进行编辑(可定制)和定义/重新定义。例如，用户可以通过GUI输进输入。在流程图中，通过打开3D模型开始该过程(2202)。然后，用户具有选择要编辑的区带或要编辑的用户位置的选项(2210、2220)。如果用户选择编辑区带，则用户可以将定义到该区带的窗口重新分组(2212)，重命名区带(2214)和/或编辑区带的允许内部辐射或其他属性(2216)。如果用户选择要编辑的用户位置(2220)，则用户编辑用户首选项以选择眩光模型或反射模型以映射到用户位置(2222)，或删除用户位置(2224)或添加用户位置(2226)。一旦进行了该编辑或进行了编辑，则用户提交更改以更新建筑物场所的晴朗天空3D模型(2230)。这些更改用于基于修订的晴朗天空3D模型生成新的时间表数据，并将时间表数据导出并传达给窗口控制模块(2240)。
F.可视化
在某些实施方式中，系统架构包括允许用户对晴朗天空模型的属性进行更改以在3D建模平台上的可视化中查看模型的更改和/或计划数据的更改的GUI。3D建模平台上建筑物场所的可视化可用于定制目的。
在一方面，用户可以通过从眩光/阴影晴朗天空模型中选择区带或区带组以及日期/时间来查看太阳如何影响区带或区带组上的眩光。图24是在特定日期/时间在五个可着色窗的区带上的阳光直射光线的可视化的实例，以观察太阳如何影响窗户上的眩光。在一个实例中，GUI可以包括滑块或其他可移动的选择器界面，其允许用户在一天中滑动通过不同的时间间隔，以观察一天中太阳路径和来自直射阳光的眩光的影响。
另一方面，用户可以通过从反射模型中选择区带或区带组以及日期/时间来查看太阳如何影响区带或区带组上的反射。图25是在特定日期/时间从两个建筑物至在感兴趣的建筑物上的五个可着色窗的区带上的阳光的反射(一次反弹)光线的可视化的实例，以观察太阳如何影响反射辐射。在一个实例中，GUI可以包括滑块或其他可移动的选择器界面，其允许用户在一天中滑动通过不同的时间间隔，以观察一天中太阳路径和反射辐射的影响。
另一方面，用户可以通过实施反射模型和眩光/阴影晴朗天空模型来查看太阳如何影响在区带或区带组上的眩光和反射光。
III.窗控制系统
在2017年10月6日提交的标题为“INFRARED CLOUD DETECTOR SYSTEMS ANDMETHODS”的国际PCT申请PCT/US17/55631中描述了基于红外传感器和光传感器的示例逻辑模块，其通过引用整体并入本文。
A.具有晴朗天空色调时间表数据和模块C和D的控制方法
图26包括流程图2600，该流程图描绘了根据各种实施方式的控制建筑物中可着色窗的一个或多个区带的控制逻辑。该控制逻辑基于从晴朗天空模块接收的晴朗天空色调时间表数据确定的色调水平、模块C确定的色调水平和模块D确定的色调水平中的一个或多个，确定每个区带的最终色调水平。窗控制系统传达色调指令，以将区带中的每个可着色窗转换为最终的色调水平。例如，窗控制系统可以包括主控制器，该主控制器实施该控制逻辑以做出着色决定，并将每个区带的最终着色水平传达给控制该区带的可着色窗的本地窗控制器。在一种实施方式中，可着色窗是电致变色窗，每个均包括至少一个电致变色装置。例如，每个可着色窗可以是具有两个玻璃窗片的绝缘玻璃单元，所述玻璃窗片在这些窗片中的至少一个上具有电致变色装置。用于控制逻辑的指令可以由本文所述的一个或多个窗控制器和/或多传感器装置的一个或多个处理器执行。例如，多传感器装置的处理器可以确定滤波后的传感器值，并将这些滤波后的传感器值传递给窗控制器，该窗控制器基于滤波后的传感器值确定色调水平。在另一实例中，窗控制器的一个或多个处理器可以基于从多传感器装置接收的传感器读数确定滤波后的传感器值和相应的色调水平。
在操作2610，图26中所示的迭代控制逻辑的操作以计时器计时的时间间隔运行。在一些方面，逻辑操作可以以恒定的时间间隔执行。在一种情况下，逻辑操作每2到5分钟完成一次。在其他情况下，可能希望以较少的频率执行逻辑操作，例如每30分钟或每20分钟，例如对于大块电致变色窗片(例如，最大6英尺×10英尺)进行色调转换，其最多需要30分钟或更长时间过渡。
在操作2620，控制逻辑基于从晴朗天空模块接收的晴朗天空色调时间表数据计算出的色调水平、逻辑模块C计算的色调水平和逻辑模块D计算的色调水平的一个或多个，设置在时间ti的单个瞬间的区带的色调水平。控制逻辑还执行计算以确定这些色调水平。关于图27详细描述了用于确定这些色调水平的计算的实例。关于图30详细描述了可用于从模块C和D确定色调水平的计算的另一实例。这些计算可以由窗控制器和/或多传感器装置的一个或多个处理器执行。例如，多传感器装置的处理器可以确定滤波后的传感器值，并将这些滤波后的传感器值传递给窗控制器，该窗控制器基于滤波后的传感器值确定色调水平。在另一实例中，窗控制器的一个或多个处理器可以基于从多传感器装置接收的传感器读数确定滤波后的传感器值和相应的色调水平。
在某些实施方式中，由窗控制系统实现的控制逻辑是预测逻辑，其在实际转变之前计算可着色窗应如何转变。在这些情况下，确定的色调水平基于将来的时间，例如转变完成左右或之后。例如，计算中使用的将来时间可以是在接收到色调指令之后足以允许转变完成的将来时间。在这些情况下，窗控制器可以在实际转变之前的当前时间发送色调指令。通过完成转变，可着色窗将转变到所述将来时间期望的色调水平。
模块C和模块D各自基于所确定的云层状况来确定云层状况和色调水平。模块C的操作基于原始光传感器读数或滤波后的光传感器值确定云层状况，并基于所确定的云层状况确定色调水平。光电传感器的读数/值可以直接作为输入发送到模块C。或者，模块C可以查询数据库以获取光电传感器的读数/值。光电传感器读数是由例如多传感器装置的多个光电传感器进行的测量。在一方面，处理器通过将光传感器读数/值与阈值进行比较，使用模块C的逻辑确定云层状况。在一种实施方式中，模块C还可以使用原始光电传感器读数来计算滤波后的光电传感器值。通常，模块C的操作确定与来自晴朗天空模型的晴朗天空色调时间表数据中的色调水平相同或比其浅的色调水平。
在某些实施方式中，模块D的逻辑使用滤波的红外(IR)传感器值(例如，读数的滚动平均值或中间值)来确定建筑物中一个或多个电致变色窗的区带的色调水平。模块D包含逻辑，用于根据天空温度读数(T天空)和来自本地传感器的环境温度读数(T环境)或来自天气发送的环境温度读数(T天气)和/或在天空温度读数和环境温度读数之间的差值del(Δ)，计算过滤后的IR传感器值。原始传感器读数直接输入到模块D或响应数据库查询从数据库中检索。环境温度读数是由本地环境温度传感器获取的测量T环境或来自天气发送的环境温度读数T天气。天空温度读数通常由一个或多个红外传感器获取。可以从各种来源接收环境温度读数。例如，可以从位于建筑物中的例如多传感器设备的红外传感器和/或独立温度传感器上的一个或多个环境温度传感器传送环境温度读数。作为另一个例子，可以从天气发送中接收环境温度读数。通常，模块D的操作确定的色调水平与模块C确定的色调水平相同或更深。在其他实施方式中，模块D的逻辑使用原始红外(IR)传感器值来确定建筑物中一个或多个电致变色窗的区带的色调水平。
返回图26，在操作2630，控制逻辑确定是否存在超控以允许各种类型的超控使逻辑脱离。如果存在超控，则在操作2640，控制逻辑将区带的最终色调水平设置为超控值。例如，超控可由想要超控控制系统并设置色调水平的空间的当前占用者输入。超控的另一个实例是高需求(或峰值负荷)超控，其与公用事业的要求(即建筑物中的能量消耗减少)相关联。举例来说，在大都市区特别炎热的天气，可能必须降低整个市政当局的能量消耗以免对市政当局的能源生产和递送系统过度征税。在此类状况下，建筑物管理可超控来自控制逻辑的色调水平以确保所有可着色窗具有高的色调水平。此超控可超控用户的手动超控。超控值中可存在优先级。
在操作2650，控制逻辑确定是否已经确定了针对所确定的建筑物的每个区带的色调水平。如果不是，则控制逻辑进行迭代以确定下一个区带的最终色调水平。如果确定了最终区带的色调状态已完成，则用于实现每个区带的色调水平的控制信号会通过网络传输到与该区带的可着色窗的设备进行电气通信的电源，以在操作2660处转换到最终色调水平，并且控制逻辑针对下一时间间隔进行迭代，返回到操作2610。例如，可以通过网络将色调水平传输到与一个或多个电致变色窗的电致变色装置电连通的电源，以将窗口转变为所述色调水平。在某些实施例中，可在考虑效率的情况下实施色调水平到建筑物的窗的传输。举例来说，如果色调水平的重新计算表明当前色调水平的色调不需要改变，那么不会传输具有更新的色调水平的指令。作为另一实例，相比于具有更大窗的区带，控制逻辑可更频繁地重新计算具有更小窗的区带的色调水平。
在一种情况下，图26中的控制逻辑实施了一种控制方法，其用于在单个设备上，例如在单个主窗控制器上，控制整个建筑物的所有电致变色窗口的色彩水平。此装置可执行用于建筑物中的每一和每个电致变色窗的计算，且还将用于传输色调水平的接口提供到个别电致变色窗中的电致变色装置。
图27包括流程图2700，其描绘了根据实施方式用于基于来自晴朗天空模型的晴朗天空色调时间表信息、模块C和模块D在时间ti的单个瞬间进行区带的色调决策的控制逻辑。在操作2610，基于从晴朗天空模型输出的晴朗天空时间表数据确定区带的晴朗天空色调水平。例如，晴朗天空色调时间表数据可以包括不同时间间隔的晴朗天空状态，并且控制逻辑确定该区带在时间ti的晴朗天空状态。晴朗天空色调时间表数据可以包括基于不同条件(例如，眩光条件、反射条件、无源加热条件)和/或优先级数据的在一天中不同时间间隔的晴朗天空色调状态。例如，晴朗天空色调时间表数据可以是基于与不同条件相关联的色调水平的在不同时间间隔上的晴朗天空色调状态的形式，其受优先级数据约束，例如由图12的曲线图中所示的优先级约束曲线所示的。在此实例中，逻辑根据优先级约束曲线确定在时间ti的色调状态。在操作2620，控制逻辑使用逻辑模块C确定区带的色调水平。参照图35详细描述逻辑模块C执行的操作。在操作2630，控制逻辑使用逻辑模块D确定区带的色调水平。参照图28、30、31和32详细描述由逻辑模块D执行的操作。在操作2640，控制逻辑从模块C和模块D计算最大色调水平。在操作2650，控制逻辑从在操作2610确定的晴朗天空色调水平计算最小色调水平，并从在操作2640确定的模块C和D计算最大色调水平。
关于图30描述了可用于从模块C和模块D得出色调水平的控制逻辑的另一实例。
并且，可存在实施例的控制逻辑的某些自适应组件。例如，控制逻辑可以确定终端用户(例如居住者)如何在一天中的特定时间尝试超控算法，并且然后以更预测性的方式利用该信息来确定期望的色调水平。例如，终端用户可能正在使用墙壁开关来将控制逻辑在连续天中每天的特定时间提供的色调水平超控到超控值。控制逻辑可以接收关于这些实例的信息，并且改变控制逻辑，以在一天中的该时刻从终端用户引入超控值，其将色调水平改变为该超控值。
–模块D的实例
在某些实施方式中，模块D使用滤波的红外(IR)传感器值(例如，读数的滚动平均值或中间值)来确定建筑物中一个或多个电致变色窗的区带的色调水平。模块D包含逻辑，用于使用云偏移值和天空温度读数(T天空)和来自本地传感器的环境温度读数(T环境)或来自天气发送的环境温度读数(T天气)和/或在天空温度读数和环境温度读数之间的差值del(Δ)，计算过滤后的IR传感器值。云偏移值是与阈值相对应的温度偏移量，该阈值将由模块D中的逻辑用于确定云条件。模块D的逻辑可以由网络控制器或主控制器的一个或多个处理器执行。可选地，模块D的逻辑可以由多传感器设备的一个或多个处理器执行。在一种情况下，从模块D计算出的滤波后的IR传感器值将保存到IR传感器测量数据库中，该数据库存储在存储器中。在这种情况下，执行模块D的计算的一个或多个处理器从IR传感器测量数据库中检索IR传感器值作为输入。
图28示出了描绘根据某些实施方式的模块D的逻辑的流程图2800。模块D的逻辑可以由本地窗控制器、网络控制器、主控制器或多传感器设备的一个或多个处理器执行。在操作2810，执行模块D的操作的处理器接收与当前时间关联的数据。传感器读数可以经由建筑物处的通信网络例如从屋顶多传感器设备接收。接收到的传感器读数包括天空温度读数(T天空)和来自建筑物处本地传感器的环境温度读数(T环境)或来自天气发送的环境温度读数(T天气)和/或T天空和T环境之间的差值(Δ)的读数。来自建筑物本地传感器的环境温度读数(T环境)是由位于IR传感器设备上或与IR传感器设备分开的环境温度传感器进行的测量。环境温度传感器读数也可以来自天气发送数据。
在另一实施方式中，模块D的逻辑接收并使用由建筑物中的两个或更多个IR传感器设备(例如，屋顶多传感器设备)进行的测量的原始传感器读数，每个IR传感器设备具有机载环境温度传感器用于测量环境温度(T环境)和指向天空的机载红外传感器，用于根据在其视场内接收到的红外辐射测量天空温度(T天空)。通常使用两个或多个IR传感器设备来提供冗余。在一种情况下，每个红外传感器设备都输出环境温度(T环境)和天空温度(T天空)的读数。在另一种情况下，每个红外传感器设备都输出环境温度(T环境)、天空温度(T天空)以及T天空与T环境之间的差值deltaΔ的读数。在一种情况下，每个红外传感器设备输出读数T天空与T环境之间的差deltaΔ。根据一方面，模块D的逻辑使用建筑物中两个IR传感器设备所进行的测量的原始传感器读数。在另一方面，模块D的逻辑使用建筑物中的1-10个IR传感器设备所进行的测量的原始传感器读数。
在另一实施方式中，模块D的逻辑接收并使用由建筑物中的红外传感器获取并指向天空其视场内接收的红外辐射的原始天空温度(T天空)读数，以及来自天气发送数据的环境温度读数(T天气)。天气发送数据通过通信网络从一个或多个天气服务和/或其他数据源接收。天气发送数据通常包括与天气状况相关联的数据，例如云覆盖率、能见度数据、风速数据、温度数据、降水百分概率和/或湿度。通常，窗控制器通过通信网络以信号的形式接收天气发送数据。根据某些方面，窗控制器可以通过通信网络上的通信界面向一个或多个天气服务发送具有对天气发送数据的请求的信号。该请求通常至少包括所控制的窗口的位置的经度和纬度。作为响应，一个或多个天气服务通过通信网络通过通信界面向窗控制器发送带有天气发送数据的信号。通信界面和网络可以是有线或无线形式。在某些情况下，可以通过天气网站访问天气服务。可以在以下网址找到天气网站的实例www.forecast.io。另一个例子是国家气象服务(www.weather.gov)。天气发送数据可以基于当前时间或可以在将来的时间进行预测。可以在2016年7月7日提交的并且题为“CONTROL METHOD FOR TINTABLEWINDOWS”的国际申请PCT/US16/41344中找到关于使用天气发送数据的逻辑的更多细节，该申请通过引用整体结合在此。
返回图28，在操作2820，模块D的逻辑基于来自一个或多个红外传感器的天空温度读数、来自一个或多个本地环境温度传感器或天气发送的环境温度读数以及多偏移值计算温度值(T计算)。云偏移值是指确定用于确定模块D中的云状况的第一和第二阈值的温度偏移。在一个实例中，云偏移值为-17毫摄氏度。在一个方面，-17毫摄氏度的云偏移值对应于0毫摄氏度的第一阈值。在另一个实例中，云偏移值在-30毫摄氏度到0毫摄氏度的范围内。
在某些实施方式中，模块D基于来自两对或更多对热传感器的天空温度读数计算温度值(T计算)。每对热传感器具有红外传感器和环境温度传感器。在一个实施方式中，每对的热传感器是IR传感器装置的组成部分。每个IR传感器设备都有机载红外传感器和机载环境温度传感器。通常使用两个IR传感器设备来提供冗余。在另一实施方式中，红外传感器和环境温度传感器是分开的。
在操作2820，模块D的逻辑使用以下计算温度值(T计算)：
T计算＝最小值(T天空1、T天空2、...)–最小值(T环境1、T环境2、...)–云偏移量
(等式1)
其中，T天空1、T天空2、...是多个红外传感器获取的温度读数，而T环境1、T环境2、...是多个环境温度传感器获取的温度读数。如果使用两个红外传感器和两个环境温度传感器，则T计算＝最小值(T天空1、T天空2)–最小值(T环境1、T环境2)–云偏移量。来自相同类型的多个传感器的读数的最小值用于将结果偏向较低的温度值，该温度值将指示较低的云层覆盖并导致较高的色调水平，以便将结果偏向避免眩光。
在另一实施方式中，当环境温度传感器的读数变得不可用或不准确时，例如当环境温度传感器正在读取从本地源如从屋顶辐射的热量时，模块D的逻辑可以从使用本地环境温度传感器切换为使用天气发送数据。在此实施方式中，温度值(T计算)是基于天空温度读数和来自天气发送数据的环境温度读数(T天气)计算出的。在此实施方式中，温度值计算如下：
T计算＝最小值(T天空1、T天空2、...)–T天气–云偏移量 (等式2)
在另一实施方式中，基于两个或多个IR传感器设备测量的天空温度和环境温度之间的差Δ的读数计算温度值(T计算)，每个IR传感器设备都具有机载红外传感器测量和环境温度传感器。在此实施方式中，温度值计算如下：
T计算＝最小值(Δ1、Δ2、...)–云偏移量 (等式3)
其中Δ1、Δ2、...是多个IR传感器设备测得的天空温度和环境温度之间的差异Δ的读数。
在使用等式1和等式3的实施方式中，控制逻辑使用天空温度和环境温度之间的差来确定IR传感器值输入，从而确定云状况。环境温度读数的波动往往小于天空温度读数的波动。通过使用天空温度和环境温度之间的差异作为输入来确定色调状态，随着时间确定的色调状态可波动更小，并为窗口提供更稳定的色调。
在另一实施方式中，控制逻辑仅基于来自两个或更多个红外传感器的天空温度读数计算T计算。在此实施方式中，由模块D确定并输入到模块D中的IR传感器值是基于天空温度读数，而不是环境温度读数。在这种情况下，模块D基于天空温度读数确定云状况。尽管上述用于确定T计算的实施方式是基于每种类型的两个或多个冗余传感器，但是应当理解，控制逻辑可以利用来自单个传感器的读数实施。
在操作2830，处理器用在操作2820中确定的T计算更新短期箱车波形(box car)和长期箱车波形。为了更新箱车波形，将最新的传感器读数添加到箱车波形中，而最旧的传感器读数从箱车波形中删除。
对于本文所述的模块D和其他控制逻辑，已过滤的传感器值用作进行着色决策的输入。本文所述的模块D和其他逻辑使用短期和长期箱车波形(滤波器)确定滤波后的传感器值。相对于长箱车波形(例如，采用在1小时、2小时等时间中取得的样本值的箱车波形)中的较大数目的传感器样本(例如，n＝10、20、30、40等)，短箱车波形(例如，采用在10分钟、20分钟、5分钟等时间中取得的样本值的箱车波形)是基于较小数目的传感器样本(例如，n＝1、2、3、…10等)。箱车波形(照射)值可基于箱车波形中的样本值的平均、平均值、中值或其它代表性值。在一实例中，短箱车波形值是传感器样本的中值，且长箱车波形值是传感器样本的中值。模块D通常对于短箱车波形值和长箱车波形值的每个使用传感器样本的滚动中值。在另一实例中，短箱车值是传感器样本的均值，而长箱车值是传感器样本的均值。模块C通常使用经过滤波的光电传感器值，该值是根据传感器样本的平均值从短和/或长箱车波形的值确定的。
由于短箱车波形值是基于较小数目的传感器样本，因此短箱车波形值与长箱车波形值相比更密切地遵循当前传感器读数。因此，与长箱车波形值相比，短箱车波形值更快速地且在更大程度上响应于快速改变的条件。虽然计算出的短箱车波形值和长箱车波形值都滞后于传感器读数，但与长箱车波形值相比短箱车波形值将滞后的程度较轻。短箱车波形值往往比长箱车波形值对当前条件的反应更快速。可以使用长箱车波形滤波器来平滑窗控制器对频繁的短持续时间天气波动例如经过的云的响应，而短箱车波形不会也进行平滑，但对快速且显著的天气变化例如阴天状况的响应更快速。在经过的云的条件的情况下，仅使用长箱车波形值的控制逻辑将不会对当前经过的云的条件作出快速反应。在此情况下，在着色决策中可使用长箱车波形值以确定适当的高色调水平。在雾燃尽条件的情况下，在着色决策中使用短期箱车波形值可能是更适合的。在此情况下，短期箱车波形对在雾燃尽之后的新晴朗条件的反应更快速。通过使用短期箱车波形值来做出着色决策，在雾快速燃尽时可着色窗可快速调整到晴朗条件且保持占用者舒适。
在操作2840，处理器基于在操作2830更新的箱车波形中的当前传感器读数，确定短箱车波形值(Sboxcar值)和长箱车波形值(Lboxcar值)。在该实例中，通过在操作2830进行的最后更新之后，取箱车波形中的传感器读数的中值来计算每个箱车波形值。在另一个实施方式中，通过获取每个箱车波形中的当前传感器读数的平均值来计算每个箱车波形的值。在其他实施方式中，可以使用每个箱车波形中的传感器读数的其他计算。
在某些实施方式中，本文描述的控制逻辑评估短期箱车波形值与长期箱车波形值之间的差，以确定在做出决定时要实现哪个箱车波形值。例如，当短期箱车波形值与长期箱车波形值之差的绝对值超过阈值时，在计算中使用短期箱车波形值。在这种情况下，短期内传感器读数的短箱车波形值比长期传感器读数的阈值大，这可能表示具有足够大意义的短期波动，例如，可能建议过渡到较低的色调状态的大量云。如果短期和长期箱车波形值之差的绝对值不超过阈值，则使用长期箱车波形。返回图28，在操作2850，逻辑评估Sboxcar值和Lboxcar值之间的差的绝对值的值是否大于Δ阈值(|Sboxcar值-Lboxcar值|>Δ阈值)。在某些情况下，Δ阈值的值在0毫摄氏度到10毫摄氏度之间的范围中。在一种情况下，Δ阈值的值为0毫摄氏度。
如果差的绝对值高于Δ阈值，则将Sboxcar值分配给IR传感器值，并且将短期箱车波形重置为清空其值(操作2860)。如果差的绝对值不高于Δ阈值，则将Lboxcar值分配给IR传感器值，并且将短期箱车波形重置为清空其值(操作2870)。在操作2880，将滤波后的IR传感器值保存到IR传感器测量数据库。
-根据太阳高度来实施模块C和/或模块D
在早晨和傍晚，日照水平较低，例如，在多传感器中，可见光光电传感器的读数是低值，其可能被认为与多云条件一致。因此，在早晨和傍晚获取的可见光光电传感器读数可能会错误地指示多云条件。此外，任何建筑物或丘陵/山脉的障碍物也可能导致基于单独获得的可见光光电传感器读数而导致的多云条件的假阳性指示。此外，如果单独获取，在日出之前获取的可见光光电传感器读数可能会导致假阳性多云条件。如果控制逻辑可根据日出前夕单独获取的可见光光电传感器读数来预先确定日出时的色调水平，则假阳性多云条件可能会导致日出时电致变色窗转变为清晰状态，从而使房间产生眩光。
图29示出了描绘从日出到日落的不同太阳高度处的太阳的示意图。该图显示当太阳高度大于0度(日出)且小于Θ1(其中Θ1约为5度、约7度、约10度、约12度或在10-15度的范围内)即在早晨区域或太阳高度从180度低于约Θ2(其中Θ2为约5度、约7度、约10度、约12度、在10-15度的范围内)(日落)时，则应使用红外传感器的读数值来确定多云情况，例如通过实施模块D。该图还显示，当太阳高度大于Θ1到从180度多于Θ2时，则在白天并且应使用红外和光电传感器读数或光传感器读数来确定多云情况，例如使用模块C/D。
图30描绘了根据实现方式的使用控制逻辑的流程图3000，该控制逻辑用于根据太阳高度是指示早晨、白天还是夜间区域来使用红外传感器和/或光传感器数据做出着色决定。取决于太阳高度，执行模块C和/或模块D。在图30的控制逻辑是在图26的框2620中确定的逻辑的实例。
在操作3022，控制逻辑确定在时间ti的单个时刻所计算的太阳高度是否小于0。在一种实施方式中，控制逻辑还基于太阳的位置确定太阳高度，并基于带有窗户的建筑物的纬度和经度以及一天中的时间ti和一年中的天(日期)计算太阳的位置。公开可用的程序可以提供确定太阳位置的计算。
如果在操作3022确定太阳高度小于0，则为夜间，并且控制逻辑在操作3024设置夜间色调状态。夜间色调状态的一个实例是清除的色调水平，其是最低的色调状态。清除的色调水平可以用作夜间色调状态，例如，通过允许建筑物外部的安全人员通过清除的窗户看到建筑物内部的照明房间来提供安全保护。夜间色调状态的另一个实例是最高色调水平，它可以通过在窗户处于最暗色调状态时不允许其他人在夜间看到建筑物内部来提供隐私和/或安全性。如果确定太阳高度小于0，则控制逻辑返回夜间色调状态。
在操作3030，控制逻辑确定太阳高度是否小于或等于较低的太阳高度阈值Θ1(例如，Θ1为约5度、约12度、约10度、在10-15度的范围)或从180度大于或等于太阳高度上限阈值Θ2(其中Θ2为约5度、约12度、约10度、在10-15度的范围内)。如果太阳高度在该范围内，则控制逻辑确定时间ti在早晨或晚上。
如果太阳高度不在该范围内，则在操作3032，控制逻辑确定太阳高度在增加还是减小。控制逻辑通过比较计算出的太阳高度随时间变化的值来确定太阳高度是在增加还是在减少。如果控制逻辑确定太阳高度在增加，则确定为早晨，并且在操作3034，控制逻辑运行模块D的早晨IR传感器算法实施方式。关于图31中的流程图3100描述了可以使用的早晨IR传感器算法的实例。
如果在操作3032控制逻辑确定太阳高度没有增加(减小)，则在操作3036控制逻辑确定为傍晚并且控制逻辑运行模块D的傍晚IR传感器算法实施方式。关于图32所示的流程图3200，描述了可以使用的傍晚IR传感器算法的实例。在运行模块D的早晨或傍晚IR传感器算法以基于模块D确定色调水平后，控制逻辑在操作3040确定模块D色调水平和来自晴朗天空模型输出的晴朗天空色调时间表的色调水平的最小值，并返回最小值色调水平。
如果在操作3030确定太阳高度大于Θ1且小于180-Θ2，则在白天区域内，并且控制逻辑运行白天算法，该算法执行模块C和/或模块D以基于光电传感器和/或红外传感器读数确定色调水平(操作3040)。控制逻辑将色调水平设置为模块C/D色调水平和在操作3040来自晴朗天空模型输出的晴朗天空色调时间表的色调水平的最小值，并返回最小值色调水平。
–模块D的早晨IR传感器算法和傍晚IR传感器算法的实例
模块D向红外传感器测量数据库查询过滤后的IR传感器值，然后基于过滤后的IR传感器值确定云状况和相关的色调水平。如果过滤后的红外传感器值低于下阈值，则表明它处于“晴天”状况，并且模块D的色调水平设置为最高色调水平。如果过滤后的红外传感器值高于上阈值，则表示处于“多云”状况，并且来自模块D的色调水平将设置为最低色调水平。如果滤波后的红外传感器值小于或等于上阈值且大于或等于下阈值，则将来自模块D的色调水平设置为中间色调水平。这些计算中使用的上、下阈值基于是否正在实施早晨红外传感器算法、傍晚红外传感器算法或白天算法。
图34示出了在24小时的周期中相对于时间的以毫摄氏度为单位的过滤的IR传感器值的曲线图。该图显示了已过滤的红外传感器值范围的三个区域。高于上阈值的上部区域是“多云”区域。高于上阈值的已过滤红外传感器值位于“多云”区域。上阈值和下阈值之间的中间区域是“间歇多云”或“部分多云”区域。低于下阈值的下部区域是“晴朗”区域，也称为“晴天”区域。低于上限阈值的已过滤IR传感器值位于“晴朗”或“晴天”区域。该图具有基于在两个24小时内获取的读数计算出的已过滤IR传感器值的两个曲线。第一曲线3430示出了在第一天在下午有云的情况下获取的经计算的滤波的IR传感器值。第二曲线3432示出在全天晴天/晴朗的第二天期间获取的计算的滤波的IR传感器值。下阈值描述中间区域和下区域之间的下边界。上阈值描述中间区域和上区域之间的上边界。晚上使用的上下阈值(晚上下阈值和晚上上阈值)通常高于早晨使用的下阈值和上阈值(早上下阈值和早晨上阈值)。
图31描绘了用于模块D的早晨IR传感器算法的控制逻辑的流程图3100。当着色控制逻辑确定当前时间在早晨区域期间时，可以实施早晨IR传感器算法。早晨IR传感器算法是当控制逻辑确定太阳高度角小于高度阈值和太阳高度角正在增加时可以在图31所示的流程图的操作3134处实现的控制逻辑的实例。
流程图3100的控制逻辑在操作3110处开始，并且将滤波后的IR传感器值与早晨下限阈值进行比较以确定滤波后的IR传感器值是否小于早晨下限阈值。模块D的控制逻辑查询红外传感器测量数据库或其他数据库，以检索过滤后的IR传感器值。替代地，控制逻辑计算经滤波的IR传感器值。可以用来计算滤波后的红外传感器值并将该值存储到红外传感器测量数据库的控制逻辑的一个实例是参考图28中的流程图描述的模块D的控制逻辑。早晨下阈值是在早晨区域中应用的下部区域(“晴天”或“晴朗”区域)与中部区域(“部分多云”区域)之间的已过滤红外传感器值的下边界处的温度值。在某些实施方式中，早晨下限阈值在大约-20毫摄氏度和大约20毫摄氏度之间的范围内。在一实例中，早晨下限阈值约为1摄氏度。
如果在操作3110中确定滤波后的IR传感器值小于早晨下限阈值，则滤波后的IR传感器值处于下部区域中，该下部区域是“晴朗”或“晴天”区域。在这种情况下，控制逻辑将来自模块D的色调水平设置为高色调状态(例如，色调水平4)，并通过来自模块D的色调水平(操作3120)。
如果在操作3110中确定滤波后的IR传感器值不小于早晨下限阈值，则控制逻辑在操作3130处进行以确定滤波后的IR传感器值是否小于或等于早晨上限阈值且大于或等于早晨下限阈值。早晨上限阈值是在一天的早晨区域中应用的中间区域(“部分多云”区域)和上部区域(“多云”区域)之间的已过滤IR传感器值的上边界的温度。在某些实施方式中，早晨上阈值在-20和20毫摄氏度的范围内。在一个实例中，早晨上限阈值为3毫摄氏度。
如果在操作3130处确定滤波后的IR传感器值小于或等于早晨上阈值且大于或等于早晨下阈值，则确定滤波后的IR传感器值处于是“部分多云”区域的中间区域(操作3140)。在这种情况下，控制逻辑将模块D的色调水平设置为中间色调状态(例如，色调水平2或3)，并通过模块D的色调水平。
如果在操作3130处确定滤波后的IR传感器值不小于或等于早晨上阈值且大于或等于早晨下阈值(即，滤波后的传感器值大于早晨上阈值)，则将滤波后的IR传感器值确定为处于是“多云”或“阴天”状态的上部区域中(操作3150)。在这种情况下，控制逻辑将模块D的色调水平设置为低色调水平状态(例如，色调水平2或更低的色调水平)，并通过模块D的色调水平。
图32描绘了用于模块D的傍晚IR传感器算法的控制逻辑的流程图3200。当着色控制逻辑确定当前时间在傍晚区域期间时，可以实施傍晚IR传感器算法。傍晚IR传感器算法是当控制逻辑确定太阳高度角小于高度阈值和太阳高度角正在减小时可以在图30所示的流程图的操作3036处实现的控制逻辑的实例。
流程图3200的控制逻辑在操作3210处开始，并且将滤波后的IR传感器值与傍晚下限阈值进行比较以确定滤波后的IR传感器值是否小于傍晚下限阈值。模块D的控制逻辑查询红外传感器测量数据库或其他数据库，以检索过滤后的IR传感器值。替代地，控制逻辑计算经滤波的IR传感器值。可以用来计算滤波后的红外传感器值并将该值存储到红外传感器测量数据库的控制逻辑的一个实例是参考图28中的流程图描述的模块D的控制逻辑。傍晚下阈值是在傍晚区域中应用的下部区域(“晴天”或“晴朗”区域)与中部区域(“部分多云”区域)之间的已过滤红外传感器值的下边界处的温度值。在某些实施方式中，傍晚下阈值在-20和20毫摄氏度的范围内。在一个实施方式中，傍晚下阈值是2毫摄氏度。
如果在操作3210中确定滤波后的IR传感器值小于傍晚下限阈值，则控制逻辑确定滤波后的IR传感器值处于下部区域中，该下部区域是“晴朗”或“晴天”区域。在这种情况下，在操作3220，控制逻辑将来自模块D的色调水平设置为高色调状态(例如，色调水平4)，并通过来自模块D的色调水平
如果在操作3210中确定滤波后的IR传感器值不小于傍晚下限阈值，则控制逻辑在操作3230处进行以确定滤波后的IR传感器值是否小于或等于傍晚上限阈值且大于或等于傍晚下限阈值。傍晚上限阈值是在一天的傍晚区域中应用的中间区域(“部分多云”区域)和上部区域(“多云”区域)之间的已过滤IR传感器值的上边界的温度。在某些实施方式中，傍晚上阈值在-20和20毫摄氏度的范围内。在一个实例中，傍晚上限阈值为5毫摄氏度。
如果在操作3230处确定滤波后的IR传感器值小于或等于傍晚上阈值且大于或等于傍晚下阈值，则确定滤波后的IR传感器值处于是“部分多云”区域的中间区域(操作3240)。在这种情况下，控制逻辑将模块D的色调水平设置为中间色调状态(例如，色调水平2或3)，并通过模块D的色调水平。
如果在操作3230处确定滤波后的IR传感器值不小于或等于傍晚上阈值且大于或等于傍晚下阈值(即，滤波后的传感器值大于傍晚上阈值)，则将滤波后的IR传感器值确定为处于是“多云”的上部区域中(操作3250)。在这种情况下，控制逻辑将模块D的色调水平设置为低色调水平状态(例如，色调水平2或更低的色调水平)，并通过模块D的该色调水平。
–模块C和/或模块D的白天算法实例
在白天，如果红外传感器周围的局部区域变热，则红外传感器获取的温度读数可能会发生波动。例如，位于屋顶上的红外传感器可能因为屋顶吸收中午的阳光，从而被屋顶加热。在某些实施方式中，白天算法在某些情况下在其着色决定中禁用了IR传感器读数的使用，并使用模块C仅从光电传感器读数中确定色调水平。在其他情况下，白天算法使用模块D根据红外传感器的读数确定第一色调水平，使用模块C根据光电传感器的读数确定第二色调水平，然后将色调水平设置为第一色调水平和第二色调水平中的最大值。
图33示出了流程图3300，其描绘了可以实现模块C的白天IR传感器算法和/或模块D的白天光电传感器算法的白天算法的控制逻辑。当着色控制逻辑确定当前时间在白天区域时使用白天算法。白天算法是当太阳高度角大于或等于0且小于或等于高度阈值时可以在图30中所示的流程图的操作3040处实现的控制逻辑的实例。
在操作3310，确定是否启用使用IR传感器读数。在一种情况下，着色控制逻辑的默认设置是禁用IR传感器读数，除非由于例如光电传感器故障而无法获得光电传感器读数。在另一种情况下，如果红外传感器数据不可用(例如由于红外传感器故障)，则控制逻辑将禁用红外传感器读数。
如果在操作3310处确定启用了使用IR传感器读数，则控制逻辑运行模块D的白天IR传感器算法和模块C的白天光传感器算法(操作3320)。在这种情况下，控制逻辑前进到操作3330和操作3332。如果在操作3310确定未启用使用IR传感器读数，则控制逻辑运行模块C的白天光电传感器算法(操作3350)。
在操作3330，运行模块D的白天IR传感器算法的逻辑以确定第一色调状态。从红外传感器测量数据库或其他数据库中检索已过滤的红外传感器值。可替代地，白天IR传感器算法的逻辑计算滤波后的IR传感器值。可以用来计算滤波后的红外传感器值并将该值存储到红外传感器测量数据库的逻辑的一个实例是参考图28中的流程图描述的模块D的控制逻辑。白天红外传感器算法的逻辑将过滤后的红外传感器值与白天下限阈值进行比较，以确定过滤后的红外传感器值是否小于白天下阈值、大于白天上限阈值或介于白天下限阈值和上限阈值之间。白天下阈值是在白天区域中应用的下部区域(“晴天”或“晴朗”区域)与中部区域(“部分多云”区域)之间的已过滤红外传感器值的下边界处的温度。在某些实施方式中，白天下阈值在-20和20毫摄氏度的范围内。在一个实例中，白天下限阈值为-1毫摄氏度。白天上限阈值是在一天的傍晚区域中应用的中间区域(“部分多云”区域)和上部区域(“多云”区域)之间的已过滤IR传感器值的上边界的温度。在某些实施方式中，白天上阈值在-20和20毫摄氏度的范围内。在一个实例中，白天上限阈为5毫摄氏度。如果确定滤波后的IR传感器值小于白天下限阈值，则滤波后的IR传感器值处于下部区域中，该下部区域是“晴朗”或“晴天”区域。在这种情况下，控制逻辑将模块D的第一色调水平设置为高色调状态(例如，色调水平4)。如果确定滤波后的IR传感器值小于或等于白天上限阈值且大于或等于白天上限阈值，则确定滤波后的IR传感器值位于为“局部多云”区域的中间区域。在这种情况下，控制逻辑将第一色调水平设置为中间色调状态(例如，色调水平2或3)。如果确定滤波后的IR传感器值不小于或等于白天上阈值且大于或等于白天下阈值(即，滤波后的传感器值大于白天上阈值)，则将滤波后的IR传感器值确定为处于是“多云”的上部区域中。在这种情况下，控制逻辑将模块D的第一色调水平设置为低色调水平状态(例如，色调水平2或更低的色调水平)。
在操作3332，运行模块C的白天光传感器传感器算法的逻辑以确定第二色调水平。模块C使用光电传感器读数基于实时辐照度确定第二色调水平。在下一节关于图35所示的流程图3500，描述了可用于确定第二色调水平的模块C的控制逻辑的实例。
在操作3340，白天算法的逻辑计算基于在操作3330确定的IR传感器读数使用模块D的第一色调水平和基于在操作3332确定的光电传感器读数使用模块C的第二色调水平的最大值。将白天算法的色调水平设置为计算出的第一色调水平和计算出的第二色调水平的最大值。返回模块C或D的色调水平。
如果在操作3310确定未启用使用IR传感器读数，则控制逻辑运行模块C的白天光电传感器算法(操作3350)。在操作3350，运行模块C的白天光传感器传感器算法的逻辑以确定第二色调水平。在这种情况下，基于光传感器的读数，将白天算法的色调状态设置为第二色调水平，并返回模块C的该色调水平。关于图35所示的流程图，描述了可用于确定第二色调水平的模块C的控制逻辑的实例。
-模块C和模块C'的实例
图35描绘了模块C的实例的控制逻辑的流程图3500，其用于确定一个或多个电致变色窗的色调水平。在操作3520，接收到当前滤波后的光电传感器值，其反映出建筑物外的情况，并实施阈值计算以计算建议的色调水平以应用。在一个实例中，当前滤波的光电传感器值是在一个采样时间由多个光电传感器(例如，多传感器设备的十三(13)个光电传感器)进行的测量的最大值。在另一个实例中，滤波后的光电传感器值是在不同采样时间获取的多个光电传感器读数的滚动平均值或中值，其中每个读数是多个光电传感器在采样时间获取的所有读数中的最大读数。在另一个实例中，滤波后的光电传感器值是单个光电传感器在不同采样时间获取的多个光电传感器读数的滚动平均值或中值。在图36的流程图3600中描述了可用于计算当前滤波的光传感器值的控制逻辑的实例。模块C的逻辑可以由本地窗控制器、网络控制器、主控制器和/或多传感器设备的一个或多个处理器执行。
在操作3520，控制逻辑使用阈值法，通过确定当前已过滤的光电传感器值在一段时间内是否超过一个或多个阈值来计算建议的色调水平。该时间段可以是例如在当前时间与光传感器所获取的最后采样时间之间的时间段，或者在当前时间与先前获取的多个采样读数中的第一个之间的时间段。光传感器读数可以周期性地进行，例如每分钟一次，每10秒一次，每10分钟一次等。
在一种实施方式中，阈值法涉及使用两个阈值：下光传感器阈值和上光传感器阈值。如果确定光电传感器值高于上光电传感器阈值，则光电传感器值位于较高的区域，即“晴朗”或“晴天”区域。在这种情况下，控制逻辑从模块C确定建议的色调水平为高色调水平(例如，色调水平4)。如果确定光电传感器值小于或等于光电传感器上限阈值并且大于或等于光电传感器下限阈值，则光电传感器值被确定为处于为“部分多云”区域的中间区域中。在这种情况下，控制逻辑从模块C确定建议的色调水平为中间色调水平(例如，色调水平2或3)。如果确定光电传感器值大于夜间上限阈值，则将光电传感器值确定为处于为“多云”区域的上部区域中。在这种情况下，控制逻辑确定模块C的建议色调水平为低色调水平状态(例如，色调水平2或更低的色调水平)。
如果当前时间ti是锁定时段结束之后的时间点，则控制逻辑在操作3520基于锁定时段期间监视的条件来计算建议的色调水平。基于在锁定期间监视的条件计算的建议色调水平基于监视输入的统计评估。可以使用各种技术来对在等待时间期间监视的输入进行统计评估。一个例子是在等待时间期间的色调水平平均。在等待时间内，控制逻辑执行一个操作，该操作监视输入并计算确定的色调水平。然后，操作在等待时间内平均确定的色调水平以确定建议哪个方向用于一个色调区域转变。
在操作3525，控制逻辑确定当前时间是否在锁定时段内。如果当前时间是在锁定时段内，则模块C不会更改色调水平。在锁定时段内，将监视外部条件下的光电传感器值。另外，控制逻辑监视在锁定时段期间由操作3520确定的建议的色调水平。如果确定当前时间不在锁定时间段内，则控制逻辑进行到操作3530。
在操作3530，逻辑继续以确定当前信息是否建议色调转变。该操作3530将在操作3520确定的建议色调水平与施加到一个或多个窗口的当前色调水平进行比较，以确定色调水平是否不同。如果建议的色调水平与当前的色调水平没有不同，则色调水平不会改变。
在操作3550，如果建议的色调水平与当前的色调水平不同，则逻辑设置新的色调水平，其为朝操作3520确定的建议的色调水平一个色调水平(即使建议的色调水平为从当前色调水平的两个或更多色调水平)。例如，如果在操作3520确定的建议色调区域是从第一色调水平到第三色调水平，则模块C返回的色调水平将一个色调水平转变为第二色调水平。
在操作3570，设置锁定时段以在锁定时段期间锁定转变到其他色调水平。在锁定时段内，将监视外部条件下的光电传感器值。另外，控制逻辑基于在锁定期间监视的条件来计算间隔期间建议的色调区域。在操作3550，将从模块C传递的新色调水平确定为朝着操作3520确定的建议色调水平的一个色调水平。
图36示出了流程图3600，其描绘了根据一种实现方式的模块C'的逻辑，模块C'可以用于确定滤波后的光电传感器值并将滤波后的光电传感器值保存到数据库。滤波后的光传感器值然后可以由图35中描绘的模块C在操作3520检索。一方面，模块C包括图35所示的逻辑并且还包括模块C'的逻辑，并在图35中操作3520之前执行其操作。
模块C1’的逻辑可以由本地窗控制器、网络控制器、主控制器和/或多传感器设备的一个或多个处理器执行。在操作3110，执行模块C1'的操作的处理器在当前时间接收光电传感器读数作为输入。光电传感器读数可以经由建筑物处的通信网络例如从屋顶多传感器设备接收。接收到的光电传感器读数是实时辐照度读数。
在操作3610，执行模块C'的逻辑操作的处理器在当前时间接收原始光电传感器读数作为输入。光电传感器读数可以经由建筑物处的通信网络例如从屋顶多传感器设备接收。接收到的光电传感器读数是实时辐照度读数。
在操作3620，执行模块C'的逻辑操作的处理器基于由两个或更多个光电传感器进行的原始测量来计算光电传感器值。例如，可以将光传感器值计算为两个或更多个光传感器在单个采样时间进行的测量的最大值。
在操作3630，处理器用在操作3620确定的光电传感器值更新短期箱车波形和长期箱车波形。在本文所述的模块C和其他控制逻辑中，已过滤的光电传感器值用作进行着色决策的输入。本文所述的模块C和其他逻辑使用短期和长期箱车波形(滤波器)确定滤波后的传感器值。相对于长箱车波形(例如，采用在1小时、2小时等时间中取得的样本值的箱车波形)中的较大数目的传感器样本(例如，n＝10、20、30、40等)，短箱车波形(例如，采用在10分钟、20分钟、5分钟等时间中取得的样本值的箱车波形)是基于较小数目的传感器样本(例如，n＝1、2、3、…10等)。箱车波形(照射)值可基于箱车波形中的样本值的平均、平均值、中值或其它代表性值。在一实例中，短箱车值是传感器样本的均值，而长箱车值是光电传感器样本的均值。
在操作3640，处理器基于在操作3630更新的箱车波形中的当前光传感器读数，确定短箱车波形值(Sboxcar值)和长箱车波形值(Lboxcar值)。在该实例中，通过在操作3630进行的最后更新之后，取箱车波形中的光传感器读数的中值来计算每个箱车波形值。在另一实例中，通过在操作3630进行的最后更新之后，取箱车波形中的光传感器读数的中值来计算每个箱车波形值。
在操作3650，执行模块C'的逻辑运算的处理器评估Sboxcar值和Lboxcar值之间的差的绝对值的值是否大于Δ阈值(|Sboxcar值-Lboxcar值|>Δ阈值)。在某些情况下，Δ阈值的值在0毫摄氏度到10毫摄氏度之间的范围中。在一种情况下，Δ阈值的值为0毫摄氏度。
如果差值高于Δ阈值，则将Sboxcar值分配给光传感器值，并且将短期箱车波形重置为清空其值(操作3660)。如果差值不高于Δ阈值，则将Lboxcar值分配给光传感器值，并且将长期箱车波形重置为清空其值(操作3670)。在操作3680，光电传感器值被保存到数据库。
在某些实施方式中，本文描述的控制逻辑基于来自一个或多个红外传感器和来自环境温度传感器的温度读数来使用滤波后的传感器值，以确定早晨和傍晚和/或正好在日出之前的时间的云状况。一个或多个红外传感器通常独立于日光水平进行操作，从而使着色控制逻辑能够在日出之前确定云状况，并且当太阳落山时确定早晨和晚上的适当色调水平并保持。另外，即使当可见光光电传感器被遮蔽或以其他方式遮挡时，基于来自一个或多个红外传感器的温度读数的滤波后的传感器值也可以用于确定云状况。
在本文所述的某些实施例中，控制逻辑基于可能在未来时间发生的状况(在本文中也称为“未来状况”)来确定色调水平。例如，可以基于在未来时间(例如，ti＝当前时间+持续时间，诸如一个或多个电致变色窗的转变时间)出现云状况的可能性来确定色调水平。在这些逻辑操作中使用的未来时间可以被设置为将来的时间，该时间足以允许在接收到控制指令之后完成窗口到色调水平的转变。在这些情况下，控制器可以在实际过渡之前的当前时间发送指令。通过完成转变，窗将转变到所述将来时间期望的色调水平。在其他实施例中，例如，通过将持续时间设置为0，所公开的控制逻辑可以用于基于当前时间正在发生或可能发生的状况来确定色调水平。例如，在某些电致变色窗中，过渡到新色调水平(例如过渡到中间色调水平)的时间可能非常短，因此发送基于当前时间过渡到色调水平的指令将是适当的。
应当理解，如上所述的技术可以以模块化或集成方式使用计算机软件以控制逻辑的形式实施。基于本文提供的公开和教导，本领域普通技术人员将知道并理解使用硬件以及硬件和软件的组合来实施所公开的技术的其它方式和/或方法。
本申请中描述的软件部件或功能中的任一个可以实施为由处理器使用例如Java、C++或Python等任何合适的计算机语言、使用例如常规或面对物体的技术执行的软件代码。软件代码可以作为一系列指令或命令存储在计算机可读介质上，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)，诸如硬盘驱动器或软盘之类的磁介质，磁盘或光学介质，如CD-ROM。任何此类计算机可读介质可以驻留在单个计算设备上或之内，并且可以存在于系统或网络内的不同计算设备上或之内。
尽管已经在一些细节上描述了前述公开的实施例以便于理解，但是所描述的实施例应被认为是说明性的而非限制性的。对于所属领域的普通技术人员显而易见的是，可以在所附根据权利要求书的范围内实践某些改变和修改。
虽然已经在例如电致变色窗等光可切换窗的背景下描述了用于控制通过窗或建筑物内部接收的光照的前述公开的实施例，但是可以了解可以在适当控制器上如何实施本文所描述的方法来调整窗阴影的位置、窗盖布、窗帘或可以被调整以限制或阻挡光到达建筑物内部空间的任何其它装置。在一些情况下，本文所描述的方法可以用于控制一个或多个光可切换窗的色调和窗遮蔽装置的位置。所有此类组合既定属于本公开的范围内。
在不脱离本公开的范围的情况下，来自任何实施例的一个或多个特征可以与任何其它实施例的一个或多个特征组合。进一步，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对任何实施例进行修改、添加或省略。在不脱离本公开的范围的情况下，可以根据特定需要集成或分离任何实施例的部件。
