Способ управления тонируемыми окнами

Изобретение относится к оконным контроллерам и связанной с ними прогностической логикой управления для реализации способов управления тонировкой и других функций тонируемых окон. Контроллер для управления тонированием одного или более тонируемого окна помещения содержит процессор, выполненный с возможностью определения пересечения трехмерной проекции дневного света через одно или более тонируемое окно с рассматриваемой плоскостью; определения перекрытия области пересечения с используемым участком, причём используемый участок является участком в помещении; использования определённого перекрытия для определения уровня тонирования одного или более тонируемого окна; и выдачи команд для перевода тонирования одного или более тонируемого окна на определенный уровень тонирования. Изобретение обеспечивает более точный контроль освещения при понижении энергопотребления. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 54 ил.

 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[1] Данная заявка заявляет приоритет по предварительной заявке на патент США № 61/991375 под названием «CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS», поданной 9 мая 2014 года, и является частичным продолжением заявки на патент США № 13/772969 под названием «CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS», поданной 21 февраля 2013 года, которые обе включены в настоящую заявку посредством ссылки в полном объеме и во всех смыслах.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[2] Варианты реализации, описанные в настоящей заявке, в общем, относятся к оконным контроллерам и связанной с ними прогностической логикой управления для реализации способов управления тонировкой и других функций тонируемых окон (например, электрохромных окон).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[3] Электрохромизм представляет собой явление, в котором материал проявляет обратимое изменение оптических свойств посредством электрохимии при помещении в другое электронное состояние, как правило, с помощью изменения напряжения. Оптическое свойство, как правило, представляет собой одно или несколько из: цвета, прозрачности, оптической плотности и отражающей способности. Один хорошо известный электрохромный материал представляет собой оксид вольфрама (WO₃). Оксид вольфрама является катодным электрохромным материалом, в котором изменение цвета от прозрачного до синего происходит за счет электрохимического восстановления.

[4] Электрохромные материалы могут использоваться, например, в окнах домов, для коммерческих и других целей. Цвет, прозрачность, оптическая плотность и/или отражающая способность таких окон могут изменяться посредством внесения изменений в электрохромный материал, то есть, электрохромные окна могут быть затемнены или осветлены с помощью электронных средств. Небольшое напряжение, поданное на электрохромное устройство окна, вызывает их затемнение; изменение полярности напряжения вызывает их осветление. Эта функциональность позволяет управлять количеством света, проходящим через окна, и предоставляет возможность для использования электрохромных окон в качестве энергосберегающих устройств.

[5] Хотя электрохромизм был открыт в 1960-е годы, к сожалению, электрохромные устройств и особенно электрохромные окна до сих пор испытывают различные проблемы и еще далеки от начала полной реализации своего коммерческого потенциала, несмотря на множество последних достижений в области электрохромной технологии, устройствах и связанных с ними способах изготовления и/или использования электрохромных устройств.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[6] Представлены системы, способы и устройство для управления переходами электрохромных окон и других тонируемых окон на разные уровни тонирования. Как правило, варианты реализации изобретения содержат прогностическую логику управления для реализации способов управления уровнями тонирования электрохромных окон или других тонируемых окон. В общем случае, логика управления может быть использована в здании или другом архитектурном сооружении, имеющем одно или несколько электрохромных окон, расположенных между внутренней и внешней частями здания. Окна могут иметь различные конфигурации. Например, некоторые из них могут быть вертикальными окнами в офисах или холлах, а другие могут представлять собой световые люки в коридорах. Более конкретно, раскрытые варианты реализации изобретения содержат прогностическую логику управления, которая реализует способ прогнозирования и изменения уровня тонирования одного или нескольких тонируемых окон с непосредственным учетом комфорта использования помещения. Способ может определять уровень тонирования для будущего момента времени, например для обеспечения прогнозируемого времени перехода тонируемых окон.

[7] Комфорт должен создаваться посредством уменьшения прямого яркого света и/или общего светового излучения, направленного на человека, находящегося в помещении, или на его рабочую зону. В некоторых случаях, комфорт также должен обеспечиваться за счет обеспечения достаточного естественного освещения в данной зоне. Логика управления может также учитывать аспекты энергосбережения. В конкретном варианте реализации, логика управления может содержать один или несколько модулей, при этом по меньшей мере один из модулей связан с учетом комфорта использования помещения. Один или несколько модулей также могут быть связаны с потреблением энергии.

[8] В соответствии с одним аспектом один или несколько модулей логики управления могут определять уровень тонирования, установленный на основе комфорта использования помещения в зависимости от прямых солнечных лучей или яркого света, падающих на людей в помещении или зону их деятельности, например их стол. Эти модули могут определить, насколько далеко проникает в помещение солнечный свет в определенный момент времени. Затем модули могут определить оптимальный уровень тонирования, который будет передавать такой уровень освещения, который будет комфортным для человека, находящегося в помещении.

[9] В соответствии с другим аспектом один или несколько модулей логики управления могут изменять уровень тонирования, установленный на основе комфорта использования помещения, для дополнительного учета аспектов энергосбережения, исходя из прогнозируемой освещенности при условиях ясного неба. В этом аспекте уровень тонирования может быть затемнен чтобы убедиться, что окно функционирует по меньшей мере также, как и эталонное окно, предусмотренное для установки в здании согласно местным муниципальным нормам или стандартам. Измененный уровень тонирования обеспечит по меньшей мере столько же экономии энергии при охлаждении, сколько и эталонное окно. В некоторых случаях уровень тонирования может быть наоборот осветлен, чтобы обеспечить экономию энергии при отоплении.

[10] В соответствии с другим аспектом один или несколько модулей логики управления могут изменять уровень тонирования, установленный на основе комфорта использования помещения и прогнозируемой освещенности при условиях ясного неба для учета фактической освещенности. Фактическая освещенность может отличаться от прогнозируемой освещенности из-за препятствий и отражения света. Для определения фактической освещенности может использоваться фотодатчик или другой тип датчика, который может измерять фактическую освещенность. Эти один или несколько модулей определяют самый светлый уровень тонирования, который передает в помещение столько же или меньше света, чем уровень тонирования, установленный на основе комфорта использования помещения и прогнозируемой освещенности при условиях ясного неба.

[11] Один вариант реализации изобретения представляет собой способ управления тонировкой тонируемого окна с учетом комфорта использования помещения в здании. Тонируемое окно расположено между внутренней и внешней частями здания. Способ прогнозирует оптимальный уровень тонирования для тонируемого окна в будущий момент времени на основе глубины проникновения прямых солнечных лучей в помещение через тонируемое окно в будущий момент времени и типа пространства в помещении. Способ включает выдачу команд по сети для перевода тонировки тонируемого окна на определенный уровень тонирования.

[12] Другой вариант реализации изобретения представляет собой контроллер для управления тонировкой тонируемого окна с учетом комфорта использования помещения в здании. Тонируемое окно расположено между внутренней и внешней частями здания. Контроллер содержит процессор, выполненный с возможностью определения уровня тонирования для тонируемого окна на основе глубины проникновения прямых солнечных лучей в помещение через тонируемое окно и типа пространства в помещении. Контроллер также содержит широтно-импульсный модулятор (ШИМ), соединенный по сети с процессором и с тонируемым окном. Широтно-импульсный модулятор выполнен с возможностью приема уровня тонирования от процессора и отправки сигнала с командами по сети для перевода тонировки тонируемых окон на определенный уровень тонирования.

[13] Другой вариант реализации изобретения представляет собой главный контроллер для управления тонировкой тонируемого окна с учетом комфорта использования помещения в здании. Тонируемое окно расположено между внутренней и внешней частями здания. Главный контроллер содержит машиночитаемый носитель и процессор, соединенный с машиночитаемым носителем и соединенный с локальным оконным контроллером тонируемого окна. Машиночитаемый носитель имеет конфигурационный файл с типом пространства, связанным с тонируемым окном. Процессор выполнен с возможностью получения типа пространства от машиночитаемого носителя, определения уровня тонирования для тонируемого окна на основе глубины проникновения прямого солнечного света в помещение через тонируемые окна и типа пространства, а также отправки команд тонирования по сети локальному оконному контроллеру для перевода тонировки тонируемого окна на определенный уровень тонирования.

[14] Другой вариант реализации изобретения представляет собой способ управления тонировкой одного или нескольких тонируемых окон в зоне здания с учетом комфорта использования помещения. Способ позволяет рассчитать будущий момент времени на основе настоящего времени и на основе прогнозируемого времени перехода типового окна этой зоны. Способ также прогнозирует положение солнца в будущий момент времени и определяет программу, предусмотренную пользователем в графике. Программа содержит логику для определения уровня тонирования на основе одной или нескольких независимых переменных. Способ также использует данную программу для определения уровня тонирования на основе прогнозируемого положения солнца в будущий момент времени и комфорта использования помещения. Способ также передает команды одному или нескольким тонируемым окнам для перевода тонировки на определенный уровень тонирования.

[15] Другой вариант реализации изобретения представляет собой оконный контроллер для управления тонировкой одного или нескольких тонируемых окон в зоне здания с учетом комфорта использования помещения. Оконный контроллер содержит машиночитаемый носитель, имеющий прогностическую логику управления, а также содержащий данные по объекту и связанные с зоной данные по зоне/группе. Оконный контроллер дополнительно содержит процессор, соединенный с машиночитаемым носителем и соединенный с тонируемым окном. Процессор выполнен с возможностью расчета будущего момента времени на основе настоящего времени и прогнозируемого времени перехода типового окна этой зоны. Процессор также выполнен с возможностью прогнозирования положения солнца в будущий момент времени и определения программы, предусмотренной пользователем в графике. Программа содержит логику для определения уровня тонирования на основе одной или нескольких независимых переменных. Процессор также выполнен с возможностью применения установленной программы для определения уровня тонирования с использованием прогнозируемого положения солнца в будущий момент времени и на основе комфорта использования помещения. Процессор также выполнен с возможностью передачи команд одному или нескольким тонируемым окнам в зоне для перевода тонировки на определенный уровень тонирования.

[16] Некоторые аспекты включают способы управления тонировкой одного или нескольких тонируемых окон с учетом комфорта использования помещения в здании. Один способ включает определение пересечения между используемым участком и трехмерной проекцией дневного света через одно или несколько тонируемых окон; использование области пересечения для определения уровня тонирования одного или нескольких тонируемых окон; и отправку команд для перевода тонировки одного или нескольких тонируемых окон на определенный уровень тонирования. В некоторых случаях трехмерная проекция является проекцией одного или нескольких тонируемых окон внутри помещения от солнечных лучей. Направление проекции в некоторых случаях может быть определено на основе азимута и высоты солнца. В некоторых случаях область пересечения трехмерной проекции дневного света с рассматриваемой плоскостью является P-изображением и уровень тонирования определяется на основе величины перекрытия P-изображений используемым участком, а определение уровня тонирования основано на указанной величине перекрытия. В некоторых случаях уровень тонирования определяется на основе процента перекрытия P-изображения используемым участком.

[17] Некоторые аспекты включают контроллеры для управления тонировкой одного или нескольких тонируемых окон с учетом комфорта использования помещения. В некоторых случаях контроллер содержит процессор, выполненный с возможностью определения пересечения между трехмерной проекцией дневного света через одно или несколько тонируемых окон и рассматриваемой плоскостью, определение перекрытия области пересечения используемым участком, использование установленного перекрытия для определения уровня тонирования одного или нескольких тонируемых окон, и выдачу команд для перевода тонировки одного или нескольких тонируемых окон на определенный уровень тонирования. В некоторых аспектах, контроллер также содержит широтно-импульсный модулятор, соединенный по сети с процессором и с тонируемым окном. Широтно-импульсный модулятор выполнен с возможностью приема определенного уровня тонирования от процессора и отправки сигнала с командами по сети для перевода тонировки одного или нескольких тонируемых окон на определенный уровень тонирования. В соответствии с некоторыми аспектами, область пересечения трехмерной проекции дневного света с рассматриваемой плоскостью представляет собой P-изображение, при этом определение P-изображения включает определение эффективной апертуры одного или нескольких тонируемых окон и геометрического центра эффективной апертуры, определение смещения P-изображения от геометрического центра, основанное на азимуте и высоте солнца, а также определение P-изображения посредством генерирования площади эффективной апертуры вокруг смещения P-изображения на рассматриваемой плоскости.

[18] Некоторые аспекты включают способы управления тонировкой одного или нескольких тонируемых окон с учетом комфорта использования помещения в здании. В некоторых случаях, способы включают определение того, установлен ли на настоящий момент времени один или несколько таймеров; а также определение отфильтрованного уровня тонирования в случае, если не установлен один или несколько таймеров, и выдачу команд для перевода тонировки одного или нескольких тонируемых окон на отфильтрованный уровень тонирования. В некоторых случаях, определение отфильтрованного уровня тонирования включает определение среднего значения последовательности коротких интервалов на основе показаний одного или нескольких датчиков, определение среднего значения первой последовательности длинных интервалов на основе показаний одного или нескольких датчиков, установку величины освещенности равной среднему значению последовательности коротких интервалов и установку первого таймера в случае, если разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов положительна и больше положительного порогового значения, а также установку уровня освещенности равной среднему значению первой последовательности длинных интервалов в случае, если разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов положительна и меньше положительного порогового значения или отрицательна и меньше отрицательного порогового значения.

[19] Эти и другие характерные особенности и варианты реализации изобретения будут описаны более подробно далее со ссылками на графические материалы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[20] На Фиг. 1A-1C проиллюстрированы схематические изображения электрохромных устройств, размещенных на стеклянных подложках, то есть электрохромных стеклах.

[21] На Фиг. 2A и 2B проиллюстрированы схематические изображения поперечного сечения электрохромных стекол, изображенных на Фиг. 1A-1C и включенных в стеклопакет (IGU).

[22] Фиг. 3A иллюстрирует схематическое изображение поперечного сечения электрохромного устройства.

[23] Фиг. 3B иллюстрирует схематическое изображение поперечного сечения электрохромного устройства в просветленном состоянии (или переходящего в просветленное состояние).

[24] Фиг. 3C иллюстрирует схематическое изображение поперечного сечения электрохромного устройства, проиллюстрированного на Фиг. 3B, но в тонированном состоянии (или переходящего в тонированное состояние).

[25] Фиг. 4 иллюстрирует упрощенную блок-схему компонентов оконного контроллера.

[26] Фиг. 5 иллюстрирует схему помещения, содержащего тонируемое окно и по меньшей мере один датчик, в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.

[27] На Фиг. 6A-6C проиллюстрированы схемы, отображающие информацию, собранную каждым из трех модулей A, B и C примерной логики управления в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.

[28] Фиг. 7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую некоторые этапы прогностической логики управления для способа управления одним или несколькими электрохромными окнами в здании в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.

[29] Фиг. 8 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конкретную реализацию блока логики управления, проиллюстрированного на Фиг. 7.

[30] Фиг. 9 представляет собой блок-схему, подробно описывающую модуль A, в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.

[31] Фиг. 10 представляет собой пример справочной таблицы по занятости помещения в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.

[32] Фиг. 11A иллюстрирует схему помещения, содержащего электрохромное окно с типом пространства, определяющимся столом 1, расположенным рядом с окном, в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.

[33] Фиг. 11B иллюстрирует схему помещения, содержащего электрохромное окно с типом пространства, определяющимся столом 2, расположенным дальше от окна по сравнению с Фиг. 11A, в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.

[34] Фиг. 12 представляет собой блок-схему, подробно описывающую модуль B, в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.

[35] Фиг. 13 представляет собой блок-схему, подробно описывающую модуль C, в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.

[36] Фиг. 14 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую другой вариант реализации блока логики управления, изображенной на Фиг. 7.

[37] Фиг. 15 иллюстрирует структурную схему варианта реализации автоматизированной системы управления зданием.

[38] Фиг. 16 иллюстрирует блок-схему варианта реализации сети здания.

[39] Фиг. 17 представляет собой блок-схему элементов системы для управления функциями одного или нескольких тонируемых окон здания.

[40] Фиг. 18 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую прогностическую логику управления для способа управления переходом уровней тонирования одного или нескольких тонируемых окон (например, электрохромных окон) в здании.

[41] Фиг. 19 является снимком экрана примерного пользовательского интерфейса, используемого для ввода информации для графика с целью генерирования графика, используемого оконным контроллером, в соответствии с вариантами реализации изобретения.

[42] Фиг. 20 иллюстрирует пример справочной таблицы по занятости помещения и схемы помещения со столом и окном, показывающий связь между углом приема, углом падения солнечных лучей и глубиной проникновения в соответствии с вариантами реализации изобретения.

[43] На Фиг. 21A, 21B и 21C проиллюстрированы схематические чертежи плана части здания, имеющей три различных типа пространства, в соответствии с вариантами реализации изобретения.

[44] Фиг. 22 представляет собой блок-схему подсистемы, которая может содержаться в оконных контроллерах, используемых для управления уровнем тонирования одного или нескольких тонируемых окон, в соответствии с вариантами реализации изобретения.

[45] Фиг. 23 представляет собой диаграмму показаний датчика освещенности, снятых на протяжении дня, который начинается с тумана, который быстро рассеивается, и позже переходит к солнечной погоде в тот же день.

[46] Фиг. 24A представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конкретную реализацию блока логики управления, проиллюстрированной на Фиг. 7.

[47] Фиг. 24B представляет собой диаграмму показаний датчика освещенности, снятых на протяжении дня при облачной погоде утром и при солнечной погоде позже в тот же день и соответствующих верхнему и нижнему предельным значениям.

[48] Фиг. 25A представляет собой структурную схему способа управления, который использует средние значения последовательности интервалов для принятия решений по тонировке, в соответствии с вариантами реализации изобретения.

[49] Фиг. 25B иллюстрирует помещение со столом и критический угол помещения, в пределах которого солнце светит на человека, сидящего за столом.

[50] Фиг. 26A иллюстрирует две диаграммы, связанные с показаниями датчика во время обычного дня, и связанные с ними установленные состояния тонирования, определенные с помощью способа управления с использованием интервальных фильтров, в соответствии с вариантами реализации изобретения.

[51] Фиг. 26B иллюстрирует две диаграммы, связанные с показаниями датчика во время облачного дня с кратковременными скачками, и связанные с ними установленные состояния тонирования, определенные с помощью способа управления с использованием интервальных фильтров, в соответствии с вариантами реализации изобретения.

[52] Фиг. 27A представляет собой диаграмму значений освещенности, включая показания датчика, средние значения последовательности коротких интервалов и средние значения последовательности длинных интервалов, определенных на протяжении времени t в течение дня.

[53] Фиг. 27B представляет собой диаграмму показаний датчика на Фиг. 27A и соответствующего уровня тонирования, определенного модулем B, и уровня тонирования, определенного модулем С, в течение дня.

[54] Фиг. 28A представляет собой структурную схему способа управления, который использует средние значения последовательности интервалов для принятия решений по тонировке, в соответствии с вариантами реализации изобретения.

[55] Фиг. 28B представляет собой диаграмму значений освещенности, включая показания датчика, средние значения последовательности коротких интервалов и средние значения последовательности длинных интервалов, определенных на протяжении времени t в течение дня.

[56] Фиг. 29A представляет собой структурную схему способа управления, который использует средние значения последовательности интервалов для принятия решений по тонировке, в соответствии с вариантами реализации изобретения.

[57] Фиг. 29B представляет собой диаграмму значений освещенности, включая показания датчика, средние значения последовательности коротких интервалов и средние значения последовательности длинных интервалов, определенных на протяжении времени t в течение дня.

[58] Фиг. 30 представляет собой схематическое изображение вида сбоку на помещение с горизонтальной круглой апертурой в виде светового люка для иллюстрации трехмерной проекции дневного света сквозь помещение на пол, в соответствии с вариантами реализации изобретения.

[59] Фиг. 31 представляет собой схематическое изображение вида сбоку и вида сверху на помещение, изображенное на Фиг. 30, с проекцией на стол в помещении, в соответствии с вариантом реализации изобретения.

[60] Фиг. 32 представляет собой схематическое изображение вида сбоку и вида сверху на помещение с горизонтальной круглой апертурой в виде светового люка, в соответствии с вариантом реализации изобретения.

[61] Фиг. 33 представляет собой схематическое изображение вида сбоку на помещение с многогранным световым люком, имеющим первую апертуру и вторую апертуру, в соответствии с вариантом реализации изобретения.

[62] Фиг. 34 иллюстрирует схематическое изображение вида сбоку на помещение с многогранным световым люком, имеющим первую апертуру и вторую апертуру и со столом в соответствии с вариантом реализации изобретения.

[63] Фиг. 35 представляет собой схематическое изображение вида сбоку на помещение с многогранным световым люком, имеющим блокирующую свет грань, в соответствии с вариантом реализации изобретения.

[64] Фиг. 36 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее способ, обеспечивающий конечное состояние тонирования, соответствующее относительной части используемого участка, покрытого ярким светом, в соответствии с вариантом реализации изобретения.

[65] Фиг. 37 представляет собой блок-схему, подробно описывающую этап 700 на Фиг. 8 в соответствии с вариантами реализации модуля A, в которых используется трехмерная проекция дневного света.

[66] Фиг. 38 представляет собой схематическое изображение вида сбоку на помещение с несколькими многогранными световыми люками и проекцией в соответствии с вариантами реализации изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[67] Для обеспечения полного понимания представленных вариантов реализации изобретения в нижеследующем подробном описании изложены многочисленные конкретные детали. Описанные варианты реализации изобретения могут быть реализованы без некоторых или всех этих конкретных деталей. В других примерах хорошо известные технологические операции не были подробно описаны, чтобы излишне не загромождать раскрытые варианты реализации изобретения. Хотя раскрытые варианты реализации изобретения будут описаны в сочетании с особыми вариантами реализации, необходимо понимать, что они не предназначены для ограничения раскрытых вариантов реализации изобретения.

[68] I. Обзор электрохромных устройств

[69] Следует понимать, что в то время как раскрытые варианты сосредоточены на электрохромных окнах (также упоминаемых как умные окна), описанные в настоящей заявке на изобретение могут применяться к другим типам тонируемых окон. Например, тонируемое окно, содержащее жидкокристаллическое устройство или механизм взвешенных частиц вместо электрохромного устройства, может быть включено в любой из раскрытых вариантов реализации изобретения.

[70] Для того чтобы ознакомить читателя с вариантами реализации систем, оконных контроллеров и способов, раскрытых в настоящей заявке, представлено краткое описание электрохромных устройств. Это предварительное описание электрохромных устройств приведено только в общих положениях, и описанные далее варианты реализации систем, оконных контроллеров и способов не ограничены конкретными особенностями и процессами изготовления, указанными в предварительном описании.

[71] Конкретный пример реализации электрохромного стекла описывается со ссылкой на Фиг. 1A-1C для того, чтобы проиллюстрировать варианты реализации изобретения, описанные в настоящей заявке. Фиг. 1A представляет собой изображение поперечного сечения (см. сечение по линии Xʹ-Xʹ на Фиг. 1C) электрохромного стекла 100, которое изготавливается начиная с листа стекла 105. Фиг. 1B иллюстрирует вид с торца (см. проекцию по линии Y-Yʹ на Фиг. 1C) электрохромного стекла 100 и Фиг. 1C иллюстрирует вид сверху электрохромного стекла 100. Фиг. 1A иллюстрирует электрохромное стекло после изготовления на стеклянном листе 105, на котором удалены кромки для формирования поверхности 140, расположенной по всему периметру стекла. Электрохромное стекло также было выгравировано лазером и на нем были установлены электрические шины. Стеклянный лист 105 имеет диффузионный барьер 110, и первый прозрачный проводящий оксидный слой (ППО) 115, осажденный на диффузионный барьер. В этом примере, в процессе удаления кромки удаляется и ППО 115 и диффузионный барьер 110, но в других вариантах реализации изобретения удаляется только ППО, оставляя диффузионный барьер нетронутым. ППО 115 является первым из двух проводящих слоев, используемых для формирования электродов электрохромного устройства, изготовленного на стеклянном листе. В этом примере стеклянный лист содержит стеклянную основу и слой диффузионного барьера. Таким образом, в этом примере сначала формируется диффузионный барьер, а затем формируется первый ППО, электрохромный пакет 125, (например, включающий электрохромный слой, ионопроводящий и противоэлектродный слои), и второй ППО 130. В одном варианте реализации изобретения электрохромное устройство (электрохромный пакет и второй ППО) изготавливается по интегрированной системе осаждения, в которой стеклянный лист никогда не покидает интегрированную систему осаждения в процессе изготовления пакета. В одном варианте реализации изобретения первый слой ППО также изготовлен с использованием интегрированной системы осаждения, в которой стеклянный лист не покидает интегрированную систему осаждения в процессе осаждения электрохромного пакета и (второго) слоя ППО. В одном варианте реализации изобретения все слои (диффузионный барьер, первый ППО, электрохромный пакет, и второй ППО) осаждаются в интегрированной системе осаждения, в которой стеклянный лист не покидает интегрированную систему осаждения в процессе осаждения слоев. В этом примере, перед осаждением электрохромного пакета 125, изолирующая канавка 120 прорезается через ППО 115 и диффузионный барьер 110. Канавка 120 выполнена при соблюдении электрической изоляции области ППО 115, которая будет находиться ниже электрической шины 1 после завершения изготовления (смотри Фиг. 1A). Это сделано для того, чтобы избежать создание заряда и нежелательного тонирования электрохромного устройства ниже электрической шины.

[72] После формирования электрохромного устройства, выполняется удаление кромки и дополнительная лазерная гравировка. Фиг. 1A иллюстрирует поверхности 140, где устройство было удалено, в данном примере это область по периметру выгравированных лазером канавок 150, 155, 160 и 165. Канавки 150, 160 и 165 проходят через электрохромный пакет, а также через первый ППО и диффузионный барьер. Канавка 155 проходит через второй ППО 130 и электрохромный пакет, но не проходит через первый ППО 115. Выгравированные лазером канавки 150, 155, 160, и 165 выполняются для изоляции частей электрохромного устройства 135, 145, 170, и 175, которые потенциально были повреждены в процессе удаления кромки с исправного электрохромного устройства. В этом примере, выгравированные лазером канавки 150, 160, и 165 проходят через первый ППО, чтобы усилить изоляцию устройства (выгравированная лазером канавка 155 не проходит через первый ППО, в противном случае она бы прервала электрическую связь шины 2 с первым ППО и, таким образом, с электрохромным пакетом). Лазер или лазеры, используемые для процессов лазерной гравировки, как правило, но не обязательно, представляют собой импульсные лазеры, например, твердотельные лазеры с диодной накачкой. Например, процессы лазерной гравировки могут быть выполнены с помощью подходящего лазера от IPG Photonics (Оксфорд, штат Массачусетс), или от Ekspla (Вильнюс, Литва). Гравировка также может быть выполнена механически, например, с помощью алмазного резца. Специалист в данной области техники оценит то, что процессы лазерной гравировки могут быть выполнены для различных глубин и/или завершены в едином процессе, в зависимости от того, изменяется или нет глубина лазерной резки вдоль непрерывного контура по периметру электрохромного устройства. В одном варианте реализации изобретения удаление кромки выполняется до глубины первого ППО.

[73] После завершения лазерной гравировки устанавливаются электрические шины. Непроникающая шина 1 прикладывается ко второму ППО. Непроникающая шина 2 прикладывается к области, где устройство не было осаждено (например, из-за маски для защиты первого ППО от осаждения устройства), в контакте с первым ППО или в данном примере там, где был использован процесс удаления кромки (например, лазерная абляция с использованием устройства, имеющего двухкоординатный или трехкоординатный гальванометр) для удаления материала вплоть до первого ППО. В этом примере обе шины: шина 1 и шина 2 являются непроникающими шинами. Проникающая шина является шиной, которая, как правило, вдавливается в электрохромный пакет для создания контакта с ППО в нижней части пакета. Непроникающая шина является такой шиной, которая не проникает в слои электрохромного пакета, а скорее создает электрический и физический контакт на поверхности проводящего слоя, например, ППО.

[74] Слои ППО могут быть электрически соединены с использованием нетрадиционной шины, например, шины, изготовленной c помощью таких технологий трафаретной печати как растр и литография. В одном варианте реализации изобретения электрическая связь устанавливается с прозрачными проводящими слоями устройства посредством шелкографии (или с помощью другого способа трафаретной печати) проводящей пастой с последующей термообработкой или спеканием пасты. Преимущества использования описанной выше принципиальной схемы устройства включают, например, упрощение производства и уменьшение лазерной гравировки по сравнению с традиционными способами, которые используют проникающие шины.

[75] После подсоединения шин устройство интегрируется в изолированный стеклопакет (ИСП), который содержит, например, электрические соединения шин и тому подобное. В некоторых вариантах реализации изобретения одна или обе электрические шины находятся внутри готового ИСП, однако в одном варианте реализации изобретения одна шина находится вне уплотнения ИСП, и одна электрическая шина находится внутри ИСП. В первом варианте реализации изобретения поверхность 140 используется для создания уплотнения одной стороной ограничителя, используемого для формирования ИСП. Таким образом, провода или другие соединения к шинам проходят между ограничителем и стеклом. Поскольку многие ограничители выполнены из металла, например, из нержавеющей стали, являющейся проводником, то желательно принять меры для предотвращения короткого замыкания из-за электрического соединения между шиной и ее выводом с металлическим ограничителем.

[76] Как описано выше, после подсоединения шин устройство интегрируется в ИСП, который содержит, например, электрические соединения шин и тому подобное. В некоторых вариантах реализации изобретения, описанных в настоящей заявке, одна или обе электрические шины находятся внутри основного уплотнения готового ИСП.

[77] Фиг. 2A иллюстрирует схематические изображения поперечного сечения электрохромного окна, описанного по отношению к Фиг. 1A-1C и интегрированных в ИСП 200. Ограничитель 205 используется для отделения электрохромного стекла от второго стекла 210. Второе стекло 210 в ИСП 200 не является электрохромным стеклом, тем не менее, раскрытые в настоящей заявке варианты реализации изобретения таким образом не ограничены. Например, стекло 210 может иметь на себе электрохромное устройство и/или одно или несколько покрытий, таких как энергосберегающие покрытия и тому подобное. Стекло 201 также может быть ламинированным стеклом, например таким, как проиллюстрировано на Фиг. 2B (стекло 201 ламинируют на армирующее стекло 230, посредством полимера 235). Между ограничителем 205 и первым слоем ППО электрохромного стекла расположен основной уплотнительный материал 215. Этот основной уплотнительный материал также расположен между ограничителем 205 и вторым листом стекла 210. По периметру ограничителя 205 расположено дополнительное уплотнение 220. Электрические соединения/концевые выводы шины проходят через уплотнения для соединения с контроллером. Дополнительное уплотнение 220 может быть намного толще, как проиллюстрировано. Эти уплотнения способствуют в недопущении влаги во внутреннее пространство ИСП 225. Они также служат для предотвращения утечки аргона или другого газа из внутренней части ИСП.

[78] Фиг. 3A схематически изображает поперечное сечение электрохромного устройства 300. Электрохромное устройство 300 содержит подложку 302, первый проводящий слой (ПС) 304, электрохромный слой (ЭС) 306, ионопроводящий слой (ИП) 308, слой противоэлектрода (ПЭ) 310, и второй проводящий слой (ПС) 314. Слои 304, 306, 308, 310, и 314 в совокупности называют электрохромным пакетом 320. Источник напряжения 316 выполнен с возможностью подачи электрического потенциала через электрохромный пакет 320 и вызывает переход электрохромного устройства из, например, просветленного состояния в тонированное состояние (проиллюстрировано). Порядок слоев может быть изменен по отношению к подложке.

[79] Электрохромные устройства, имеющие различные слои, как описано выше, могут быть изготовлены в виде любых полупроводниковых устройств и/или любых неорганических устройств, имеющих низкую дефектность. Такие устройства и способы их изготовления более подробно описаны в заявке на патент США № 12/645111 под названием «Fabrication of Low-Defectivity Electrochromic Devices», поданной 22 декабря 2009 года на имя Mark Kozlowski и др., а также в заявке на патент США № 12/645159 под названием «Electrochromic Devices», поданной 22 декабря 2009 года на имя Zhongchun Wang и др., обе из которых в полном объеме включены в настоящую заявку посредством ссылки. Тем не менее, следует понимать, что любой один или несколько слоев в пакете может содержать некоторое количество органического материала. То же самое можно сказать и про жидкости, которые могут присутствовать в одном или нескольких слоях в небольших количествах. Следует также понимать, что полупроводниковый материал может быть осажден или образован иным образом с помощью процессов, использующих жидкие компоненты, например некоторые процессы, использующие золь-гели или химическое осаждение из газовой фазы.

[80] Кроме того, следует понимать, что пример с переходом между просветленным состоянием и тонированным состоянием не является ограничивающим, и предполагает только один из многих примеров электрохромного перехода, который может быть реализован. Всякий раз, когда приводится пример перехода от просветленного до тонированного состояния, соответствующее устройство или процесс включает и другие переходы между оптическими состояниями, такими как неотражающее и отражающее, прозрачное и непрозрачное и т.д., если иное не указано в настоящей заявке (включая предшествующее описание). Кроме того, термин «просветленное» относится к оптически нейтральному состоянию, например, бесцветному, прозрачному или полупрозрачному. Более того, «цвет» электрохромного перехода не ограничивается какой-либо конкретной длиной волны или диапазоном длин волн, если иное не указано в настоящей заявке. Как понятно специалистам в данной области техники, выбор оптимальных электрохромного и противоэлектродного материалов определяет соответствующий оптический переход.

[81] В вариантах реализации изобретения, описанных в настоящей заявке, электрохромное устройство выполнено с возможностью обратимо переходить между просветленным состоянием и тонированным состоянием. В некоторых случаях, когда устройство находится в просветленном состоянии, потенциал прикладывается к электрохромному пакету 320 таким образом, что доступные в пакете ионы располагаются преимущественно в противоэлектроде 310. Когда потенциал на электрохромном пакете восстанавливается, ионы перемещаются через ионопроводящий слой 308 к электрохромному материалу 306 и вызывают переход материала в тонированное состояние. Аналогичным образом, электрохромное устройство из описанных в настоящей заявке вариантов реализации изобретения выполнено с возможностью обратимо переходить между различными уровнями тонирования (например, просветленное состояние, состояние максимального тонирования, а также промежуточные уровни между просветленным состоянием и состоянием максимального тонирования).

[82] Снова обращаясь к Фиг. 3A, источник напряжения 316 может быть выполнен с возможностью работы сообща с датчиком освещенности и другими датчиками состояния окружающей среды. Как описано в настоящей заявке, источник напряжения 316 взаимодействует с контроллером устройства (не проиллюстрирован на этой фигуре). Кроме того, источник напряжения 316 может взаимодействовать с системой управления энергопотреблением, которая управляет электрохромным устройством в соответствии с различными критериями, такими как время года, время суток и измеренные условия окружающей среды. Такая система управления энергопотреблением, в сочетании с большой площадью электрохромных устройств (например, электрохромное окно), может значительно снизить энергопотребление здания.

[83] Любой материал, имеющий подходящие оптические, электрические, термические и механические свойства может быть использован в качестве подложки 302. Такие подложки включают, например, стекло, пластик и материалы зеркал. Подходящие стекла включают либо прозрачное, либо тонированное известково-натриевое стекло, включая известково-натриевое флоат-стекло. Стекло может быть закаленным или незакаленным.

[84] Во многих случаях, подложка представляет собой оконное стекло, размером, подходящим для окон жилых помещений. Размер такого оконного стекла может варьироваться в широких пределах в зависимости от конкретных потребностей жилья. В других случаях, подложка представляет собой архитектурное стекло. Архитектурное стекло, как правило, используется в коммерческих зданиях, но также может быть использовано в жилых зданиях и, как правило, хотя и не обязательно, отделяет внутреннюю среду от внешней среды. В некоторых вариантах реализации изобретения, архитектурное стекло имеет размеры по меньшей мере 20 дюймов (51 см) на 20 дюймов (51 см), и может быть значительно больше, например, 80 дюймов (203 см) на 120 дюймов (305 см). Архитектурное стекло, как правило, бывает толщиной по меньшей мере около 2 мм, и в как правило толщина находится в промежутке от около 3 мм до около 6 мм. Конечно, электрохромные устройства масштабируемы к подложкам в меньшей или большей степени, чем архитектурное стекло. Кроме того, электрохромное устройство может быть установлено на зеркало любого размера и формы.

[85] На верхней части подложки 302 расположен проводящий слой 304. В некоторых вариантах реализации изобретения один или оба проводящих слоя 304 и 314 являются неорганическими и/или полупроводниковыми. Проводящие слои 304 и 314 могут быть изготовлены из нескольких различных материалов, в том числе проводящих оксидов, тонких металлических покрытий, проводящих нитридов металлов и композитных проводников. Как правило, проводящие слои 304 и 314 прозрачны, по меньшей мере в том диапазоне длин волн, в котором электрохромизм проявляется посредством электрохромного слоя. Прозрачные проводящие оксиды включают оксиды металлов и оксиды металлов, легированные одним или несколькими металлами. Примеры таких оксидов металлов и легированных оксидов металлов включают оксид индия, оксид индия и олова, легированный оксид индия, оксид олова, легированный оксид олова, оксид цинка, оксид алюминия и цинка, легированный оксид цинка, оксид рутения, легированный оксид рутения и тому подобное. Поскольку оксиды часто используются в этих слоях, их иногда называют слоями «прозрачного проводящего оксида» (ППО). Также могут быть использованы по существу прозрачные тонкие металлические покрытия, и комбинации ППО с металлическими покрытиями.

[86] Функцией проводящих слоев является распространение электрического потенциала, обеспечиваемого источником напряжения 316, через поверхности электрохромного пакета 320 во внутренние области пакета с относительно небольшим омическим падением потенциала. Электрический потенциал передается проводящим слоям через электрические соединения. В некоторых вариантах реализации изобретения, одна электрическая шина, находящаяся в контакте с проводящим слоем 304 и одна электрическая шина, находящаяся в контакте с проводящим слоем 314, обеспечивают электрическое соединение между источником напряжения 316 и проводящими слоями 304 и 314. Проводящие слои 304 и 314 также могут быть подключены к источнику напряжения 316 с помощью других обычных средств.

[87] Верхний проводящий слой 304 является электрохромным слоем 306. В некоторых вариантах реализации изобретения электрохромный слой 306 является неорганическим и/или полупроводниковым. Электрохромный слой может содержать любой один или несколько из множества различных электрохромных материалов, в том числе оксиды металлов. Такие оксиды металлов включают оксид вольфрама (WO3), оксид молибдена (MoO3), оксид ниобия (Nb2O5), оксид титана (TiO2), оксид меди (CuO), оксид иридия (Ir2O3), оксид хрома (Cr2O3), оксид марганца (Mn2O3), оксид ванадия (V2O5), оксид никеля (Ni2O3), оксид кобальта (Co2O3) и тому подобное. Во время работы электрохромный слой 306 передает ионы противоэлектродному слою 310 и принимает от него ионы для осуществления оптических переходов.

[88] Как правило, тонирование (или изменение какого-либо оптического свойства - например, оптической плотности, отражающей способности и прозрачности) электрохромного материала осуществляется с помощью реверсивного ввода ионов в материал (например, интеркаляции) и соответствующей подачи балансирующего заряда электрона. Обычно некоторая часть ионов, ответственных за оптический переход, необратимо связывается в электрохромном материале. Некоторые или все из необратимо связанных ионов используются для компенсации «слепого заряда» в материале. В большинстве электрохромных материалов, подходящие ионы включают ионы лития (Li +) и ионы водорода (H +) (то есть, протоны). И все же в некоторых случаях могут подойти и другие ионы. В различных вариантах реализации изобретения для воспроизведения электрохромного явления используются ионы лития. Интеркаляция ионов лития в оксид вольфрама (WO3-y (0 < y≤~0.3)) приводит к изменению тонировки оксида вольфрама от прозрачной (просветленное состояние) до синей (тонированное состояние).

[89] Снова обращаясь к Фиг. 3A, в электрохромном пакете 320, ионопроводящий слой 308 расположен между электрохромным слоем 306 и противоэлектродным слоем 310. В некоторых вариантах реализации изобретения противоэлектродный слой 310 является неорганическим и/или полупроводниковым. Противоэлектродный слой может содержать один или несколько из множества различных материалов, которые работают в качестве емкости для ионов, когда электрохромное устройство находится в просветленном состоянии. Во время электрохромного перехода, инициированного, например, применением соответствующего электрического потенциала, противоэлектродный слой переносит некоторые или все из содержащихся в нем ионов в электрохромный слой, переводя электрохромный слой в тонированное состояние. При этом, в случае NiWO, противоэлектродный слой тонируется при потере ионов.

[90] В некоторых вариантах реализации изобретения, подходящие для противоэлектрода материалы, дополнительные для WO3, включают оксид никеля (NiO), оксид никеля и вольфрама (NiWO), оксид никеля и ванадия, оксид никеля и хрома, оксид никеля и алюминия, оксид никеля и марганца, оксид никеля и магния, оксид хрома (Cr2O3), оксид марганца (MnO2), и берлинскую лазурь.

[91] Когда убирается заряд из противоэлектрода 310, изготовленного из оксида никеля и вольфрама (то есть, ионы перемещаются из противоэлектрода 310 в электрохромный слой 306), противоэлектродный слой будет переходить из прозрачного состояния в тонированное состояние.

[92] В проиллюстрированном электрохромном устройстве между электрохромным слоем 306 и противоэлектродным слоем 310 расположен ионопроводящий слой 308. Ионопроводящий слой 308 служит в качестве среды, через которую перемещают ионы (аналогично электролиту), во время переходов электрохромного устройства из просветленного состояния в тонированное состояние. Предпочтительно, чтобы ионопроводящий слой 308 обладал высокой проводимостью для соответствующих ионов электрохромного и противоэлектродных слоев, но имел достаточно низкую электронную проводимость, чтобы происходило незначительное перемещение электронов в процессе нормальной работы. Тонкий ионопроводящий слой с высокой ионной проводимостью позволяет быстрое перемещение ионов и, следовательно, быстрый переход электрохромных устройств высокой производительности. В некоторых вариантах реализации изобретения ионопроводящий слой 308 является неорганическим и/или полупроводниковым.

[93] Примеры подходящих ионопроводящих слоев (для электрохромных устройств, имеющих отдельный ИП слой) включают силикаты, оксиды кремния, оксиды вольфрама, оксиды тантала, оксиды ниобия и бораты. Эти материалы могут быть легированы различными добавками, включая литий. Легированные литием оксиды кремния включают литий кремний-алюминий-оксид. В некоторых вариантах реализации изобретения ионопроводящий слой имеет структуру на силикатной основе. В некоторых вариантах реализации изобретения кремний-алюминий-оксид (SiAlO) используется в качестве ионопроводящего слоя 308.

[94] Электрохромное устройство 300 может включать один или несколько дополнительных слоев (не проиллюстрированы), таких как один или несколько пассивных слоев. Пассивные слои, используемые для улучшения определенных оптических свойств, могут быть включены в электрохромное устройство 300. Пассивные слои для обеспечения устойчивости к влаге или царапинам также могут быть включены в электрохромное устройство 300. Например, проводящие слои могут быть покрыты противоотражающим или защитным оксидным или нитридным слоями. Другие пассивные слои могут служить для герметичного уплотнения электрохромного устройства 300.

[95] Фиг. 3B представляет собой схематическое изображение поперечного сечения электрохромного устройства в просветленном состоянии (или переходящего в просветленное состояние). В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения электрохромное устройство 400 содержит электрохромный слой (ЭХ) оксида вольфрама 406 и противоэлектродный слой (ПЭ) оксида никеля и вольфрама 410. Электрохромное устройство 400 также включает подложку 402, проводящий слой (ПС) 404, ионопроводящий слой (ИП) 408, и проводящий слой (ПС) 414.

[96] Источник питания 416 выполнен с возможностью подачи потенциала и/или тока на электрохромный пакет 420 через подходящие соединения (например, электрические шины) к проводящим слоям 404 и 414. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения источник напряжения выполнен с возможностью подачи потенциала в несколько вольт для управления переходом устройства из одного оптического состояния в другое. Полярность потенциала, как проиллюстрировано на Фиг. 3A такова, что ионы (в данном примере ионы лития) сначала переходят (как проиллюстрировано пунктирной стрелкой) в противоэлектродный слой оксида никеля и вольфрама 410

[97] Фиг. 3C представляет собой схематическое изображение поперечного сечения электрохромного устройства 400, изображенного на Фиг. 3B, но в тонированном состоянии (или переходящего в тонированное состояние). На Фиг. 3C, полярность источника напряжения 416 изменена на обратную, чтобы сделать электрохромный слой более отрицательным для приема дополнительных ионов лития и, таким образом, для перехода в тонированное состояние. Как указано пунктирной стрелкой, ионы лития перемещаются через ионопроводящий слой 408 к электрохромному слою оксида вольфрама 406. Электрохромный слой оксида вольфрама 406 проиллюстрирован в тонированном состоянии. Противоэлектрод из оксида никеля и вольфрама 410 также проиллюстрирован в тонированном состоянии. Как упоминалось выше, оксид никеля и вольфрама становится все более непрозрачным, поскольку он теряет (деинтеркалирует) ионы лития. В этом примере присутствует взаимно усиливающий эффект, при котором переходу в тонированные состояния для обоих слоев 406 и 410 способствует уменьшение количества света, проходящего через пакет и подложку.

[98] Как было описано выше, электрохромное устройство может содержать электрохромный (ЭХ) электродный слой и противоэлектродный (ПЭ) слой, разделенные с помощью ионопроводящеого (ИП) слоя, который обладает высокой ионной проводимостью и высоким сопротивлением к электронам. Как обычно понимается, ионопроводящий слой, таким образом, предотвращает короткое замыкание между электрохромным слоем и противоэлектродным слоем. Ионопроводящий слой позволяет электрохромному электроду и противоэлектроду держать заряд и тем самым, поддерживать их в просветленном или тонированном состояниях. В электрохромных устройствах, имеющих различные слои, элементы образуют пакет, который содержит ионопроводящий слой, расположенный между электрохромным электродным слоем и противоэлектродным слоем. Границы между этими тремя элементами пакета определяются резкими изменениями состава и/или микроструктуры. Таким образом, устройства имеют три разных слоя с двумя резкими границами.

[99] В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения, противоэлектрод и электрохромные электроды выполнены непосредственно примыкающими друг к другу, иногда в прямом контакте, без отдельного осаждения ионопроводящего слоя. В некоторых вариантах реализации изобретения электрохромные устройства имеют граничную область вместо использования отдельного ИП слоя. Такие устройства и способы их изготовления описаны в патенте США № 8300298 и заявке на патент США, серийный номер 12/772075, поданной 30 апреля 2010 года, а также в заявках на патенты США, серийные номера 12/814277 и 12/814279, поданных 11 июня 2010 года, при этом патент и каждая из трех заявок на патент имеют название «Electrochromic Devices», все на имя Zhongchun Wang и др., при этом все в полном объеме включены в настоящую заявку посредством ссылки.

[100] II. Оконные контроллеры

[101] Оконный контроллер используется для управления уровнем тонирования электрохромного устройства электрохромного окна. В некоторых вариантах реализации изобретения, оконный контроллер выполнен с возможностью переводить электрохромное окно между двумя состояниями тонирования (уровнями): просветленным состоянием и тонированным состоянием. В других вариантах реализации изобретения, контроллер дополнительно выполнен с возможностью переводить электрохромное окно (например, содержащее одно электрохромное устройство) на промежуточные уровни тонирования. В некоторых описанных вариантах реализации изобретения оконный контроллер выполнен с возможностью переводить электрохромное окно на четыре или больше уровней тонирования. Некоторые электрохромные окна обеспечивают промежуточные уровни тонирования, используя два (или больше) электрохромных стекла в одном ИСП, причем каждое стекло является устройством с двумя состояниями. Это описано в данном разделе со ссылкой на Фиг. 2A и 2B.

[102] Как было проиллюстрировано выше по отношению к Фиг. 2A и 2B, в некоторых вариантах реализации изобретения электрохромное окно может содержать электрохромное устройство 400 на одном стекле ИСП 200 и другое электрохромное устройство 400 на другом стекле ИСП 200. Если оконный контроллер может перевести каждое электрохромное устройство между двумя состояниями, а именно просветленным состоянием и тонированным состоянием, то электрохромное окно может достигать четырех различных состояний (уровней тонирования), а именно тонированное состояние с обоими тонированными электрохромными устройствами, первое промежуточное состояние с одним тонированным электрохромным устройством, второе промежуточное состояние со вторым тонированным электрохромным устройством, и просветленное состояния с обоими просветленными электрохромными устройствами. Варианты реализации многостекольных электрохромных окон дополнительно описаны в патенте США № 8270059 на имя Robin Friedman и др., под названием «MULTI-PANE ELECTROCHROMIC WINDOWS», который включен в настоящую заявку в полном объеме посредством ссылки.

[103] В некоторых вариантах реализации изобретения оконный контроллер выполнен с возможностью переводить электрохромное окно, имеющее электрохромное устройство, выполненное с возможностью перехода между двумя или больше уровней тонирования. Например, оконный контроллер выполнен с возможностью переводить электрохромное окно в просветленное состояние, одно или несколько промежуточных состояний и в тонированное состояние. В некоторых вариантах реализации изобретения оконный контроллер выполнен с возможностью переводить электрохромное окно, содержащее электрохромное устройство, между любым количеством уровней тонирования, находящихся между просветленным состоянием и тонированным состоянием. Варианты реализации способов и контроллеров для перевода электрохромного окна на промежуточный уровень или уровни тонирования дополнительно описаны в патенте США № 8254013 на имя Disha Mehtani и др., под названием «CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES», который включен в настоящую заявку в полном объеме посредством ссылки.

[104] В некоторых вариантах реализации изобретения оконный контроллер выполнен с возможностью питать одно или несколько электрохромных устройств в электрохромном окне. Обычно, эта функция оконного контроллера дополняется одной или несколькими другими функциями, описанными более подробно ниже. Описанные в настоящей заявке оконные контроллеры не ограничиваются только теми, которые обладают функцией питания электрохромного устройства, с которым они связаны с целью управления. То есть, источник питания электрохромного окна может быть отдельным от оконного контроллера, причем контроллер содержит свой собственный источник питания и управляет распределением питания от оконного источника питания к окну. Однако обычным является включение источника питания в оконный контроллер и выполнение контроллера с возможностью питания окна напрямую, поскольку это избавляет от необходимости отдельной проводки для питания электрохромного окна.

[105] В свою очередь, описанные в этом разделе оконные контроллеры описаны как отдельные контроллеры, которые могут быть выполнены с возможностью управления функциями отдельного окна или множества электрохромных окон, без интегрирования оконного контроллера в управляющую сеть здания или автоматизированную систему управления зданием (АСУЗ). Оконные контроллеры, однако, могут интегрироваться в управляющую сеть здания или АСУЗ, как описано ниже в разделе «Автоматизированная система управления зданием» этого описания.

[106] Фиг. 4 иллюстрирует блок-схему некоторых элементов оконного контроллера 450 и других элементов системы оконных контроллеров описанных вариантов реализации изобретения. Фиг. 4 является упрощенной блок-схемой оконного контроллера, а более подробную информацию относительно оконных контроллеров можно посмотреть в заявках на патент США, серийные номера 13/449248 и 13/449251, обе на имя Stephen Brown, обе под названием «CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS», и обе поданы 17 апреля 2012, и в патенте США, серийный номер 13/449235, под названием «CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES», на имя Stephen Brown и др., поданном 17 апреля 2012, все из которых в полном объеме включены в настоящую заявку посредством ссылки.

[107] На Фиг. 4, проиллюстрированы компоненты оконного контроллера 450 включая оконный контроллер 450, содержащий микропроцессор 455 или другой процессор, широтно-импульсной модулятор 460, модуль формирования сигнала 465, и машиночитаемый носитель (например, устройство памяти), содержащий конфигурационный файл 475. Оконный контроллер 450 имеет электрическую связь с одним или несколькими электрохромными устройствами 400 в электрохромном окне посредством сети 480 (проводной или беспроводной) для отправки команд на одно или несколько электрохромных устройств 400. В некоторых вариантах реализации изобретения, оконный контроллер 450 может быть локальным оконным контроллером, связанным посредством сети (проводной или беспроводной) с главным оконным контроллером.

[108] В описанных вариантах реализации изобретения, здание содержит по меньшей мере одно помещение, оборудованное электрохромным окном между внешней и внутренней сторонами здания. Один или несколько датчиков могут быть расположены с внешней стороны здания и/или внутри помещения. В вариантах реализации изобретения, выходной сигнал от одного или нескольких датчиков может быть входным сигналом для модуля формирования сигнала 465 оконного контроллера 450. В некоторых случаях, выходной сигнал от одного или нескольких датчиков может быть входным для АСУЗ, как описано ниже в разделе «Автоматизированная система управления зданием». Несмотря на то, что в описанных вариантах реализации изобретения датчики проиллюстрированы расположенными на внешней вертикальной стене здания, это лишь для упрощения, а датчики могут находиться в других местах, например, внутри помещения или также на других поверхностях внешней стороны здания. В некоторых случаях, два или большее количество датчиков могут использоваться для измерения одинакового входного сигнала, что может обеспечить избыточную надежность на случай, если один датчик выйдет из строя или будет давать ошибочные данные по другим причинам.

[109] Фиг. 5 иллюстрирует схематическое изображение (боковой вид) помещения 500, оборудованного электрохромным окном 505 с по меньшей мере одним электрохромным устройством. Электрохромное окно 505 расположено между внешней и внутренней сторонами здания, содержащего помещение 500. Помещение 500 также содержит оконный контроллер 450, соединенный с тонируемым окном и предназначенный для управления уровнем тонирования электрохромного окна 505. Внешний датчик 510 располагается на вертикальной поверхности внешней стороны здания. В других вариантах реализации изобретения, внутренний датчик также может использоваться для измерения освещенности в помещении 500. В других вариантах реализации изобретения, датчик присутствия также может использоваться для определения присутствия человека в помещении 500.

[110] Внешний датчик 510 представляет собой устройство, такое как фотодатчик, выполненный с возможностью определять световой поток, падающий на устройство от источника света, такого как солнце, или света, отраженного на датчик от поверхности, частиц в атмосфере, облаков, и т.д. Внешний датчик 510 выполнен с возможностью генерировать сигнал в виде электрического тока, являющегося результатом фотоэлектрического эффекта и сигнал может быть функцией светового потока, падающего на датчик 510. В некоторых случаях, устройство может определять световой поток в единицах освещенности Вт/м² или в других аналогичных единицах. В других случаях, устройство может определять свет в видимом диапазоне длин волн в единицах фут-свечей или аналогичных единицах. Во многих случаях, существует линейная зависимость между этими величинами освещенности и видимым светом.

[111] Величины освещенности от солнечного света могут прогнозироваться на основе времени суток и времени года, поскольку угол, под которым солнце освещает землю, меняется. Внешний датчик 510 может определять падающее световое излучение в режиме реального времени, в котором учитывается отраженный и затененный дневной свет из-за зданий, перемен погоды (например, облачности), и т.д. Например, в облачные дни солнечный свет закрывается облаками и падающее световое излучение, определяемое внешним датчиком 510, будет ниже, чем в безоблачные дни.

[112] В некоторых вариантах реализации изобретения, могут использоваться один или несколько внешних датчиков 510, связанных с одним электрохромным окном 505. Выходные сигналы от одного или нескольких внешних датчиков 510 могут сравниваться друг с другом, например, для определения того, не затеняется ли один из внешних датчиков 510 объектом, таким как птица, севшая напротив внешнего датчика 510. В некоторых случаях, может быть желательно использовать относительно небольшое количество датчиков в здании, поскольку некоторые датчики могут быть ненадежными и/или дорогими. В некоторых вариантах реализации, отдельный датчик или несколько датчиков могут использоваться для определения текущего уровня светового излучения от солнца, падающего на здание или, возможно, на одну сторону здания. Облако может проплывать напротив солнца или строительная машина может остановиться напротив садящегося солнца. В результате это даст отклонения от количества светового излучения от солнца, рассчитанного для нормального излучения, падающего на здание.

[113] Внешний датчик 510 может быть разновидностью фотодатчика. Например, внешний датчик 510 может быть полупроводниковым приемником света (ППС), фотодиодом, фоторезистором, или фотогальваническим элементом. Специалист в данной области техники оценит, что будущие разработки фотодатчиков и другие технологии датчиков также будут применимы, поскольку они измеряют интенсивность света и предоставляют электрический выходной сигнал, отображающий уровень светового излучения.

[114] В некоторых вариантах реализации изобретения, выходной сигнал от внешнего датчика 510 может быть входным сигналом для модуля формирования сигнала 465. Входной сигнал может быть в виде сигнала напряжения для модуля формирования сигнала 465. Модуль формирования сигнала 465 передает выходной сигнал на оконный контроллер 450. Оконный контроллер 450 определяет уровень тонирования электрохромного окна 505, основываясь на различной информации из конфигурационного файла 475, выходном сигнале от модуля формирования сигнала 465, корректирующих значениях. Оконный контроллер 450 затем дает команду ШИМ 460 (широтно-импульсному модулятору) для подачи напряжения и/или тока на электрохромное окно 505 для перехода на желаемый уровень тонирования.

[115] В описанных вариантах реализации изобретения оконный контроллер 450 может отправлять команды ШИМ 460 для подачи напряжения и/или тока на электрохромное окно 505 для его перевода на любой из четырех или большего количества различных уровней тонирования. В описанных вариантах реализации изобретения, электрохромное окно 505 может быть переведено по меньшей мере на восемь различных уровней тонирования, описанных как: 0 (самый светлый), 5, 10, 15, 20, 25, 30, и 35 (самый темный). Уровни тонирования могут линейно соответствовать величинам визуальной прозрачности и величинам коэффициента солнечного теплопоступления (КСТ) света, проходящего через электрохромное окно 505. Например, используя свыше восьми уровней тонирования, самый светлый уровень тонирования 0 может соответствовать величине КСТ 0,80, уровень тонирования 5 может соответствовать величине КСТ 0,70, уровень тонирования 10 может соответствовать величине КСТ 0,60, уровень тонирования 15 может соответствовать величине КСТ 0,50, уровень тонирования 20 может соответствовать величине КСТ 0,40, уровень тонирования 25 может соответствовать величине КСТ 0,30, уровень тонирования 30 может соответствовать величине КСТ 0,20, и уровень тонирования 35 (самый темный) может соответствовать величине КСТ 0,10.

[116] Оконный контроллер 450 или главный оконный контроллер, связанный с оконным контроллером 450, могут реализовать любую одну или несколько прогностических логик управления элементами для определения желаемого уровня тонирования на основании сигналов от внешнего датчика 510 и/или других входных сигналов. Оконный контроллер 450 может подавать команды ШИМ 460 для подачи напряжения и/или тока на электрохромное окно 505 для его перевода на желаемый уровень тонирования.

[117] III. Пример прогностической логики управления

[118] В раскрытых вариантах реализации изобретения, прогностическая логика управления используется для реализации способов определения и контроля требуемого уровня тонирования электрохромного окна 505 или другого тонируемого окна, которое учитывает комфорт использования помещения и/или аспекты энергосбережения. Эта прогностическая логика управления может использовать один или несколько логических модулей. На Фиг. 6A-6C проиллюстрированы схемы, отображающие некоторую информацию, собранную каждым из трех модулей A, B и C примерной логики управления раскрытых вариантов реализации изобретения.

[119] Фиг. 6A иллюстрирует глубину проникновения прямых солнечных лучей в помещение 500 через электрохромное окно 505 между наружной и внутренней сторонами здания, включающего помещение 500. Глубина проникновения является мерой того, насколько далеко прямые солнечные лучи будут проникать в помещение 500. Как проиллюстрирован о, глубина проникновения измеряется в горизонтальном направлении от подоконника (низа) окна 505. Как правило, окно определяет апертуру, которая обеспечивает угол приема для прямого солнечного света. Глубина проникновения рассчитывается на основе геометрии окна (например, размеров окна), его положения и ориентации в помещении, наличия любых ребер или других внешних затенений за пределами окна, и положения солнца (например, угла прямых солнечных лучей в течение определенного времени суток и даты). Внешние затенения электрохромного окна 505 могут быть связаны с любым типом конструкции, способной затенять окно, таким как навес, ребро и т.д. На Фиг. 6A присутствует навес 520 над электрохромным окном 505, который блокирует часть прямого солнечного света, проходящего в помещение 500 и, таким образом, сокращает глубину проникновения. Помещение 500 также содержит локальный оконный контроллер 450, соединенный с тонируемым окном и предназначенный для управления уровнем тонирования электрохромного окна 505. Внешний датчик 510 располагается на вертикальной поверхности внешней стороны здания.

[120] Модуль A может быть использован для определения уровня тонирования, учитывающего комфорт использования помещения присутствующими лицами или в зоне их деятельности в зависимости от прямых солнечных лучей через электрохромное окно 505. Уровень тонирования определяется на основе расчетной глубины проникновения прямых солнечных лучей в помещение и типа пространства (например, письменный стол возле окна, холл и т.д.) в помещении в определенный момент времени. В некоторых случаях уровень тонирования также может быть основан на обеспечении достаточного естественного освещения в помещении. Во многих случаях глубина проникновения представляет собой значение, рассчитанное на будущий момент времени, для обеспечения времени перехода стекла (время, необходимое для тонирования окна, например, до 80%, 90% или 100% от желаемого уровня тонирования). Этот вопрос, рассматриваемый в модуле А, состоит в том, что прямые солнечные лучи могут проникать так глубоко в помещение 500, что попадают непосредственно на присутствующее лицо, работающее за столом или возле другой рабочей поверхности в помещении. Общедоступные программы могут обеспечить расчет положения солнца и позволяют легко рассчитать глубину проникновения.

[121] Фиг. 6A также изображает стол в помещении 500 в качестве примера типа пространства, связанного с рабочей зоной (то есть со столом) и расположением зоны деятельности (то есть с местонахождением стола). Каждый тип пространство связан с различными уровнями тонирования для комфорта использования помещения. Например, если деятельность является весьма важной, например офисная работа за письменным столом или компьютером, и стол расположен возле окна, то желаемый уровень тонирования может быть выше, чем, если бы стол был подальше от окна. В качестве другого примера, если деятельность не является важной, например деятельность в холле, то желаемый уровень тонирования может быть ниже, чем для того же пространства, имеющего письменный стол.

[122] Фиг. 6B иллюстрирует прямой солнечный свет и излучение в условиях ясного неба, попадающие в помещение 500 через электрохромное окно 505. Излучение может исходить от солнечного света, рассеянного молекулами и частицами в атмосфере. Модуль B определяет уровень тонирования на основе прогнозируемых значений освещенности в условиях ясного неба, проходящей через рассматриваемое электрохромное окно 505. Различные программы, такие как программа с открытым исходным кодом RADIANCE, могут быть использованы для прогнозирования освещенности в условиях ясного неба для определенной широты, долготы, времени года и времени суток и для данной ориентации окна.

[123] Фиг. 6C иллюстрирует световое излучение от неба, которое измеряется в режиме реального времени с помощью внешнего датчика 510 для учета света, который может быть ограничен или отражен такими объектами, как здания, или в связи с погодными условиями (например, облака), которые не учитываются в прогнозах для условий ясного неба. Уровень тонирования, определяемый модулем C, основан на освещенности в режиме реального времени на основе измерений, выполненных с помощью внешнего датчика 510.

[124] Прогностическая логика управления может реализовывать один или несколько логических модулей А, В и С отдельно для каждого электрохромного окна 505 в здании. Каждое электрохромное окно 505 может иметь уникальный набор размеров, ориентацию (например, вертикальную, горизонтальную, наклонную под углом), положение, соответствующий тип пространства и т.д. Конфигурационный файл с этой информацией и другой информацией может создаваться для каждого электрохромного окна 505. Конфигурационный файл 475 (см. Фигуру 4) может быть сохранен на машиночитаемом носителе 470 локального оконного контроллера 450 электрохромного окна 505 или в системе управления зданием (СУЗ), описанной далее в настоящем описании. Конфигурационный файл 475 может содержать такую информацию, как конфигурация окна, справочная таблица по занятости помещения, информация о соответствующем базовом стекле, и/или другие данные, используемые прогностической логикой управления. Конфигурация окна может включать такую информацию, как размеры электрохромного окна 505, ориентация электрохромного окна 505, положение электрохромного окна 505 и прочее.

[125] Справочная таблица описывает уровни тонирования, которые обеспечивают комфорт использования помещения для определенных типов пространства и глубин проникновения. То есть, уровни тонирования в справочной таблице по занятости помещения предназначены для обеспечения комфорта присутствующего лица (присутствующих лиц), которое может находиться в помещении 500, от попадания прямых солнечных лучей на присутствующее лицо (присутствующих лиц) или его рабочее пространство. Пример справочной таблицы по занятости помещения показан на Фиг. 10.

[126] Тип пространства является параметром для определения того, насколько тонировка будет необходимой для решения проблем комфорта использования помещения при данной глубине проникновения и/или обеспечения комфортного естественного освещения в помещении. Параметр типа пространства может принимать во внимание множество факторов. Среди этих факторов находится тип работы или иной деятельности, проводимых в том или ином помещении и месте осуществления деятельности. Работа вблизи, связанная с детальным изучением, требующим большого внимания, может быть в одном типе пространстве, в то время как помещение для отдыха или конференц-зал может иметь другой тип пространства. Кроме того, положение стола или другой рабочей поверхности в помещении относительно окна является фактором при определении типа пространства. Например, тип пространства может быть связан с офисом на одного человека, имеющего рабочий стол или другое рабочее пространство, расположенное рядом с электрохромным окном 505. В качестве другого примера, тип пространства может быть холлом.

[127] В некоторых вариантах реализации изобретения, один или несколько модулей прогностической логики управления могут определить требуемые уровни тонирования с учетом энергосбережения в дополнение к комфорту использования помещения. Эти модули могут определить экономию энергии, связанную с определенным уровнем тонирования посредством сравнения параметров электрохромного окна 505 на данном уровне тонирования с базовым стеклом или другим эталонным окном. Целью использования этого эталонного окна может быть обеспечение соответствия прогностической логики управления требованиям норм градостроения или других требований, предъявляемых к эталонным окнам, используемым в месте расположения здания. Часто местные органы управления определяют в качестве эталонных окон обычные энергосберегающие стекла, чтобы контролировать количество нагрузки на кондиционирование воздуха в здании. В качестве примера того, как эталонное окно 505 вписывается в прогностическую логику управления, логика может быть спроектирована таким образом, чтобы освещенность, проходящая через данное электрохромное окно 505, никогда не превышала максимальную освещенность через эталонное окно, как указано соответствующими местными органами управления. В раскрытых вариантах реализации изобретения прогностическая логика управления может использовать значение коэффициента солнечного теплопоступления (КСТ) электрохромного окна 505 на определенном уровне тонирования и КСТ эталонного окна для определения экономии энергии от использования уровня тонирования. Как правило, значение КСТ представляет собой долю падающего света всех длин волн, проходящего через окно. Несмотря на то, что базовое стекло описано во многих вариантах реализации изобретения, могут быть использованы и другие эталонные окна. Обычно КСТ эталонного окна (например, базового стекла) является переменной, которая может быть различна для разных геолокаций и ориентаций окон, и основывается на нормативных требованиях, указанных соответствующим местным органом управления.

[128] Как правило, здания спроектированы с системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК) с потенциалом для обеспечения максимальных ожидаемых мощностей отопления и/или кондиционирования, требуемых в каждом конкретном случае. Расчет требуемой мощности может учитывать базовое стекло или эталонное окно, требуемое для здания в определенной локации сооружения здания. Поэтому важно, чтобы прогностическая логика управления выполняла или превышала функциональные требования к базовому стеклу, с тем, чтобы инженеры-проектировщики зданий могли точно определить мощность ОВК, которую необходимо заложить в конкретном здании. Поскольку прогностическая логика управления может быть использована для тонирования окна с целью обеспечения дополнительной экономии энергии по сравнению с базовым стеклом, прогностическая логика управления может быть полезной инженерам-проектировщикам здания, позволяя снижать мощность ОВК по сравнению с требуемой мощностью при использовании базового стекла, указанного нормами и стандартами.

[129] Некоторые описанные в настоящей заявке варианты реализации изобретения предполагают, что экономия энергии достигается за счет снижения мощности кондиционирования воздуха в здании. Поэтому во многих вариантах реализации пытаются достичь максимально возможного тонирования, при этом учитывая уровень комфорта использования помещения и, возможно, осветительную нагрузку в помещении, содержащем рассматриваемое окно. Тем не менее, в некоторых климатических условиях, таких как на крайнем севере и в южных широтах, нагрев может иметь больше значения, чем кондиционирование. Таким образом, прогностическая логика управления может быть изменена, в частности, в обратном направлении в некоторых вопросах, так что более слабое тонирование осуществляется для обеспечения уменьшения тепловой нагрузки здания.

[130] В некоторых вариантах реализации изобретения, прогностическая логика управления имеет только две независимые переменные, которые могут контролироваться присутствующим лицом (конечным пользователем), инженером-проектировщиком здания, или оператором здания. Это типы пространства для данного окна и базового стекла, соотносимого с данным окном. Часто базовое стекло указывается тогда, когда прогностическая логика управления уже реализована для данного здания. Тип пространства может изменяться, но, как правило, он постоянный. В некоторых вариантах реализации изобретения, тип пространства может быть частью конфигурационного файла здания или храниться в локальном оконном контроллере 450. В некоторых случаях, конфигурационный файл может быть обновлен для учета различных изменений в здании. Например, если есть изменение типа пространства (например, письменный стол перенесли в офис, добавлен стол, холл превращается в офисное помещение, перенесены стены, и т.д.) в здании, обновленный конфигурационный файл с измененной справочной таблицей по занятости помещения может храниться на машиночитаемом носителе 470. В качестве другого примера, если присутствующее лицо регулярно выбирает ручное управление, то конфигурационный файл может быть обновлен, чтобы учесть ручное управление.

[131] Фиг. 7 представляет собой блок-схему прогностической логики управления для способа управления одним или несколькими электрохромными окнами 505 в здании в соответствии с вариантами реализации изобретения. Прогностическая логика управления использует один или несколько модулей A, B и C для расчета уровней тонирования для окна (окон) и посылает команды на переход окна (окон). Расчеты в логике управления проводятся от 1 до n раз в последовательностях интервалов, задаваемых таймером на этапе 610. Например, уровень тонирования может быть пересчитан от 1 до n раз одним или несколькими модулями A, B и C и рассчитан для моментов времени t_i=t₁, t₂…t_n. n является номером выполненного пересчета и n может быть по меньшей мере 1. В некоторых случаях, логические расчеты могут выполняться с постоянной периодичностью во времени. В некоторых случаях, логические расчеты могут выполняться каждые от 2 до 5 минут. Однако, переход тонировки для больших электрохромных стекол (например, до 6ʹ x 10 футов) может занимать до 30 минут или более. Для таких больших окон, расчеты могут выполняться менее часто, например каждые 30 минут.

[132] На этапе 620, логические модули A, B, и C выполняют расчеты для определения уровня тонирования для каждого электрохромного окна 505 в один момент времени t_i. Эти расчеты могут выполняться оконным контроллером 450. В некоторых вариантах реализации изобретения, прогностическая логика управления предварительно рассчитывает, как окно должно переходить в преддверии фактического перехода. В таких случаях, расчеты в модулях A, B и C могут основываться на будущем моменте времени около или после того, как переход должен быть завершен. В таких случаях, будущий момент времени, используемый в расчетах, может быть моментом времени в будущем, достаточный для завершения перехода после получения команд тонирования. В этих случаях, контроллер может отправлять команды тонирования в настоящем времени предварительно в преддверии фактического перехода. По завершению перехода, окно будет иметь уровень тонирования, желаемый для этого времени.

[133] На этапе 630, прогностическая логика управления разрешает некоторые типы перехвата управления, которые отключают алгоритмы модулей A, B и C и задают корректирующие уровни тонирования на этапе 640 на основании некоторых других соображений. Одним из типов перехвата управления является ручной перехват управления. Это перехват управления реализуется конечным пользователем, находящимся в помещении и определившим, что выбираемый уровень тонирования (корректирующее значение) является желательным. Могут быть ситуации, в которых пользовательское ручное управление само перехватывается. Примером перехватывающего управления является перехватывающее управление высокого энергопотребления (или пиковой нагрузки), которое связано с требованием инженерной сети относительно уменьшения потребления энергии в здании. Например, в исключительно жаркие дни в области большого мегаполиса может быть необходимо уменьшение потребления энергии из-за приказа органов местного управления, чтобы не превышать лимитов муниципального генерирования энергии и передающих систем. В таких случаях, здание может перехватить управление уровнем тонирования от описанной в настоящей заявке прогностической логики управления для обеспечения того, чтобы все окна обладали исключительно высоким уровнем тонирования. Другой пример перехвата управления может быть в случае отсутствия людей в помещении, например, на выходных в коммерческом офисном здании. В таких случаях, здание может отключать один или несколько модулей, связанных с обеспечением комфорта использования помещения и все окна могут иметь высокий уровень тонирования в холодную погоду и низкий уровень тонирования в теплую погоду.

[134] На этапе 650, уровни тонирования передаются по сети на электрохромное устройство (устройства) в одном или нескольких тонируемых окнах 505 в здании. В некоторых вариантах реализации изобретения, переход уровней тонирования на всех окнах здания может реализовываться с учетом эффективности. Например, если при пересчете уровня тонирования не рекомендуется менять тонирование с текущего уровня тонирования, то передача команд с обновленным уровнем тонирования не осуществляется. В качестве другого примера, здание может быть разделено на зоны на основании размера окна. Прогностическая логика управления может пересчитывать уровни тонирования для зон с меньшими окнами более часто, чем для зон с большими окнами.

[135] В некоторых вариантах реализации изобретения логика на Фиг. 7 для реализации способов управления множеством электрохромных окон 505 во всем здании может осуществляться на отдельном устройстве, например, отдельном главном оконном контроллере. Это устройство выполнено с возможностью выполнять расчеты для каждого или всех тонируемых окон в здании, а также обеспечивать взаимодействие для передачи уровней тонирования на одно или несколько электрохромных устройств в отдельных тонируемых окнах 505, например, в многозонных окнах или на нескольких ЭХ стеклах изолированного стеклопакета. Некоторые примеры многозонных окон можно найти в заявке PCT № PCT/US14/71314 под названием «MULTI-ZONE EC WINDOWS», которая включена в настоящую заявку в полном объеме посредством ссылки.

[136] Также могут присутствовать конкретные адаптивные компоненты прогностической логики управления вариантов реализации изобретения. Например, прогностическая логика управления может определять, как конечный пользователь (например, присутствующее лицо) пытается перехватывать управление у алгоритма в конкретное время дня и использует эту информацию в прогнозировании для определения желаемых уровней тонирования. В одном случае, конечный пользователь может использовать настенный переключатель для изменения уровня тонирования, обеспечиваемого прогностической логикой в конкретное время каждого дня, на корректирующее значение. Прогностическая логика управления может получать информацию об этих случаях и изменять прогностическую логику управления для изменения уровня тонирования на корректирующее значение в это время дня.

[137] Фиг. 8 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конкретную реализацию блока 620 из Фиг. 7. Эта схема иллюстрирует способ выполнения всех трех модулей A, B и C в последовательности, чтобы рассчитать конечный уровень тонирования конкретного электрохромного окна 505 для одного момента времени t_i. Конечный уровень тонирования может быть максимально допустимой прозрачностью рассматриваемого окна. Фиг. 8 также включает некоторые примерные вводы и выводы модулей A, B и C. Расчеты в модулях А, В и С выполняются оконным контроллером 450 в локальном оконном контроллере 450 в вариантах реализации изобретения. В других вариантах реализации изобретения, один или несколько модулей могут быть выполнены другим процессором. Несмотря на то, что проиллюстрированные варианты реализации изобретения изображают использование всех трех модулей А, В и С, другие варианты реализации изобретения могут использовать один или несколько модулей А, В и С или могут использовать дополнительные модули.

[138] На этапе 700, оконный контроллер 450 использует модуль А для определения уровня тонирования с учетом комфорта использования помещения, чтобы предотвратить проникновение прямого яркого солнечного света в помещение 500. Оконный контроллер 450 использует модуль А для расчета глубины проникновения прямых солнечных лучей в помещение 500 в зависимости от положения солнца в небе и конфигурации окна из конфигурационного файла. Положение солнца рассчитывается на основе широты и долготы здания, а также времени суток и даты. Справочная таблица и тип пространства поступают из конфигурационного файла для конкретного окна. Модуль А выводит уровень тонирования от А к модулю B.

[139] Целью модуля А является избежание попадания прямого солнечного света или яркого света на присутствующее лицо или его рабочее пространство. Уровень тонирования от модуля А определяется для достижения этой цели. Последующие расчеты уровня тонирования в модулях В и С могут сократить потребление энергии и могут потребовать еще большего тонирования. Однако, если последующие расчеты уровня тонирования, основанные на потреблении энергии, предложат более слабое тонирование, чем требуется для избежания воздействия на присутствующее лицо, то прогностическая логика предотвращает переход на рассчитанный более прозрачный уровень, чтобы обеспечить комфорт использования помещения.

[140] На этапе 800, уровень тонирования, рассчитанный в модуле А, вводится в модуль B. Уровень тонирования рассчитывается на основе прогнозов освещенности в условиях ясного неба (освещенность при ясном небе). Оконный контроллер 450 использует модуль B для прогнозирования освещенности при ясном небе для электрохромного окна 505 на основании ориентации окна из конфигурационного файла и на основании широты и долготы здания. Эти прогнозы также основаны на времени суток и дате. Общедоступное программное обеспечение, такое как программа RADIANCE, являющаяся программой с открытым исходным кодом, может обеспечить расчеты для прогнозирования освещенности при ясном небе. КСТ базового стекла также вводится в модуль B из конфигурационного файла. Оконный контроллер 450 использует модуль B для определения уровня тонирования, который является более темным, чем уровень тонирования в А, и передает меньше тепла, чем прогнозируется для базового стекла при максимальной освещенности при ясном небе. Максимальная освещенность при ясном небе является самым высоким уровнем освещенности из всех прогнозируемых в условиях ясного неба.

[141] На этапе 900, уровень тонирования от B и прогнозируемая освещенность при ясном небе поступают на вход модуля C. Значения освещенности в режиме реального времени поступают на вход модуля C и основаны на измерениях от внешнего датчика 510. Оконный контроллер 450 использует модуль C для расчета освещенности, распространяющейся в помещение в случае, если окно было тонировано до уровня тонирования от модуля B в условиях ясного неба. Оконный контроллер 450 использует модуль С, чтобы найти оптимальный уровень тонирования, при котором фактическая освещенность через окно с этим уровнем тонирования будет меньше или равна освещенности через окно с уровнем тонирования от модуля B. Уровень тонирования, определенный в модуле C, является конечным уровнем тонирования.

[142] Большая часть информации, введенной в прогностическую логику управления, определяется из фиксированной информации о широте и долготе, времени и дате. Эта информация описывает, где находится солнце по отношению к зданию и, более конкретно, по отношению к окну, для которого реализовывается прогностическая логика управления. Положение солнца относительно окна предоставляет такую информацию, как глубина проникновения прямых солнечных лучей в помещение при взаимодействии с окном. Она также обеспечивает индикацию максимальной освещенности или солнечного потока лучистой энергии, проходящих через окно. Этот расчетный уровень освещенности может быть изменен с помощью входного сигнала от датчика, который может указывать на снижение от максимальной освещенности. Опять же, такое уменьшение может быть вызвано облаком или другим препятствием между окном и солнцем.

[143] Фиг. 9 представляет собой блок-схему, подробно описывающую этап 700 на Фиг. 8. На этапе 705 запускается модуль А. На этапе 710, оконный контроллер 450 использует модуль А с целью расчета положения солнца для координат широты и долготы здания, а также даты и времени суток для определенного момента времени t_i. Координаты широты и долготы могут быть введены из конфигурационного файла. Дата и время суток могут основываться на настоящем времени, предоставляемом таймером. Положение солнца рассчитывается на определенный момент времени t_i, который, в некоторых случаях, может быть в будущем. В других вариантах реализации настоящего изобретения, положение солнца рассчитывается в другом элементе (например, модуле) прогностической логики управления.

[144] На этапе 720, оконный контроллер 450 использует модуль А для расчета глубины проникновения прямых солнечных лучей в помещение 500 в конкретный момент времени, используемый на этапе 710. Модуль A рассчитывает глубину проникновения на основе расчетного положения солнца и данных о конфигурации окна, включая положение окна, размеры окна, ориентацию окна (т.е. направление наружной стороны), а также информацию о любом внешнем затенении. Информация о конфигурации окна вводится из конфигурационного файла, связанного с электрохромным окном 505. Например, модуль А может быть использован для расчета глубины проникновения через вертикальное окно, изображенное на Фиг. 6A, сначала рассчитывая угол θ прямого солнечного света на основании положения солнца, рассчитанного в конкретный момент времени. Глубина проникновения может быть определена на основании расчетного угла θ и расположения отлива (в верхней части окна).

[145] На этапе 730, определяется уровень тонирования, обеспечивающий комфорт использования помещения для глубины проникновения, рассчитанной на этапе 720. Справочная таблица по занятости помещения используется для поиска нужного уровня тонирования для типа пространства, связанного с окном, для расчетной глубины проникновения, а также для угла приема окна. Тип пространства и справочная таблица поступают из конфигурационного файла для конкретного окна.

[146] Пример справочной таблицы по занятости помещения проиллюстрирован на Фиг. 10. Значения в таблице приведены в единицах уровня тонирования и связанных с ними значений КСТ в круглых скобках. Фиг. 10 иллюстрирует различные уровни тонирования (значения КСТ) для различных комбинаций расчетных значений проникновения и типов пространства. Таблица основана на восьми уровнях тонирования, включая 0 (самый светлый), 5, 10, 15, 20, 25, 30, и 35 (самый темный). Самый светлый уровень тонирования 0 соответствует величине КСТ 0,80, уровень тонирования 5 соответствует величине КСТ 0,70, уровень тонирования 10 соответствует величине КСТ 0,60, уровень тонирования 15 соответствует величине КСТ 0,50, уровень тонирования 20 соответствует величине КСТ 0,40, уровень тонирования 25 соответствует величине КСТ 0,30, уровень тонирования 30 соответствует величине КСТ 0,20, и уровень тонирования 35 (самый темный) соответствует величине КСТ 0,10. Проиллюстрированный пример включает три типа пространства: Стол 1, стол 2, а также холл и шесть глубин проникновения. Фиг. 11A иллюстрирует расположение стола 1 в помещении 500. Фиг. 11B иллюстрирует расположение стола 2 в помещении 500. Как проиллюстрировано в справочной таблице на Фиг. 10, уровни тонирования для стола 1, находящегося возле окна, выше, чем уровни тонирования для стола 2, находящегося далеко от окна, для предотвращения яркого света, когда стол находится ближе к окну. В других вариантах реализации изобретения могут использоваться справочные таблицы по занятости помещений с другими величинами. Например, еще одна справочная таблица по занятости помещения может включать только четыре уровня тонирования, взаимосвязанных со значениями проникновения. Другой пример справочной таблицы по занятости помещения с четырьмя уровнями тонирования, взаимосвязанных с четырьмя глубинами проникновения, проиллюстрирован на Фиг. 20.

[147] Фиг. 12 представляет собой блок-схему, подробно описывающую этап 800 на Фиг. 8. На этапе 805 запускается модуль B. На этапе 810 модуль B может быть использован для прогнозирования освещенности у окна при условиях ясного неба в момент t_i. Эта освещенность при ясном небе в момент t_i прогнозируется на основе координат широты и долготы здания и ориентации окна (т.е. направления наружной стороны окна). На этапе 820 прогнозирование во всех случаях выполняется при максимальной освещенности окна в условиях ясного неба. Эти прогнозируемые значения освещенности при ясном небе можно рассчитать с помощью программного обеспечения с открытым исходным кодом, такого как Radiance.

[148] На этапе 830, оконный контроллер 450 использует модуль B для определения максимального количества освещения, которое будет проходить через базовое стекло в помещение 500 в данный момент времени (т.е. определяет максимальную базовую внутреннюю освещенность). Расчетную максимальную освещенность при ясном небе из этапа 820 и значение КСТ базового стекла из конфигурационного файла можно использовать для расчета максимальной освещенности внутри пространства, используя уравнение: Максимальная базовая внутренняя освещенность=КСТ базового стекла x максимальная освещенность при ясном небе.

[149] На этапе 840, оконный контроллер 450 использует модуль B для определения внутренней освещенности в помещении 500, имеющем окно с текущим уровнем тонирования на основе уравнения. Расчетная освещенность при ясном небе из этапа 810 и значение КСТ, относящееся к текущему уровню тонирования, могут быть использованы для расчета значения внутренней освещенности с помощью уравнения: Освещенность уровня тонирования=КСТ уровня тонирования x освещенность при ясном небе.

[150] В одном варианте реализации изобретения один или несколько этапов 705, 810 и 820 могут выполняться с помощью калькулятора положения солнца отдельно от модулей А и В. Калькулятор положения солнца относится к логике, которая определяет положение солнца в конкретный будущий момент времени, и делает прогнозные определения (например, прогнозирует освещенность при ясном небе) на основании положения солнца в данный будущий момент времени. Калькулятор положения солнца может выполнять один или несколько этапов из способов, раскрытых в настоящей заявке. Калькулятор положения солнца может быть частью прогностической логики управления, реализуемой с помощью одного или нескольких элементов главного оконного контроллера (например, главного оконного контроллера 1402, проиллюстрированного на Фиг.17). Например, калькулятор положения солнца может быть частью прогностической логики управления, проиллюстрированной на Фиг. 18, реализованной оконным контроллером 1410 (проиллюстрированным на Фиг. 17).

[151] На этапе 850, оконный контроллер 450 использует модуль B, чтобы определить, будет ли внутренняя освещенность, определенная на основе текущего уровня тонирования, меньше или равна максимальной базовой внутренней освещенности, и будет ли уровень тонирования выше, чем уровень тонирования от модуля А. Если ответ НЕТ, то текущий уровень тонирования постепенно увеличивается (тонируется) на этапе 860 и внутренняя освещенность пересчитывается на этапе 840. Если на этапе 850 определен ответ ДА, то модуль B заканчивается.

[152] Фиг. 13 представляет собой блок-схему, подробно описывающую этап 900 на Фиг. 8. На этапе 905 запускается модуль C. Уровень тонирования от B и прогнозируемая освещенность при ясном небе в момент времени t_i вводятся из модуля B. Значения освещенности в режиме реального времени поступают на вход модуля C и основаны на измерениях от внешнего датчика 510.

[153] На этапе 910, оконный контроллер 450 использует модуль C для расчета освещенности, проходящей в помещение через электрохромное окно 505, тонированное до уровня тонирования от модуля B в условиях ясного неба. Эта расчетная внутренняя освещенность может быть определена с использованием уравнения: Расчетная внутренняя освещенность=КСТ уровня тонирования от модуля B x прогнозируемая освещенность при ясном небе от модуля B.

[154] На этапе 920, оконный контроллер 450 использует модуль С, чтобы найти оптимальный уровень тонирования, при котором фактическая освещенность (равна произведению солнечного излучения и КСТ уровня тонирования) через окно с этим уровнем тонирования будет меньше или равна освещенности через окно с уровнем тонирования от модуля B (т.е. фактическая освещенность меньше или равна расчетной внутренней освещенности). В некоторых случаях, логический модуль начинается с уровня тонирования от модуля B и постепенно увеличивает уровень тонирования до фактической внутренней освещенности, меньшей или равной расчетной внутренней освещенности. Уровень тонирования, определенный в модуле C, является конечным уровнем тонирования. Этот конечный уровень тонирования может быть передан с командой по сети на электрохромное устройство (устройства) в электрохромном окне 505.

[155] Фигура 14 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую другую реализацию блока 620 из Фиг. 7. Эта схема показывает способ выполнения всех трех модулей A, B и C вариантов реализации изобретения. В этом способе, положение солнца рассчитывается на основе координат широты и долготы здания для определенного момента времени t_i. Глубина проникновения рассчитывается в модуле А на основе конфигурации окна, включая положение окна, размеры окна, ориентацию окна, а также информацию о любом внешнем затенении. Модуль A использует справочную таблицу для определения уровня тонирования, основанного на расчетном проникновении и типе пространства. Уровень тонирования из модуля А затем вводится в модуль B.

[156] Такая программа, как программа с открытым исходным кодом Radiance, используется для определения освещенности при ясном небе на основе ориентации окна и координат широты и долготы здания для конкретного момента времени t_i и максимального значения для всех случаев. КСТ базового стекла и расчетная освещенность при ясном небе вводятся в модуль B. Модуль B ступенчато повышает уровень тонирования, рассчитанный в модуле A, и выбирает уровень тонирования, при котором внутренняя освещенность будет меньше или равна базовой внутренней освещенности, где: Внутренняя освещенность равна произведению КСТ уровня тонирования и освещенности при ясном небе, и базовая внутренняя освещенность равна произведению базового КСТ и максимальной освещенности при ясном небе. Тем не менее, когда Модуль A рассчитывает максимальную тонировку стекла, модуль B не меняет тонировку, чтобы сделать ее более светлой. Уровень тонирования, рассчитанный в модуле B, затем вводится в модуль C. Прогнозируемая освещенность при ясном небе также вводится в модуль C.

[157] Модуль C рассчитывает внутреннюю освещенность в помещении с электрохромным окном 505, имеющим уровень тонирования от модуля B, с помощью уравнения: Расчетная внутренняя освещенность равна произведению КСТ уровня тонирования от модуля B и прогнозируемой освещенности при ясном небе от модуля B. Модуль C затем находит оптимальный уровень тонирования, который соответствует условию, когда фактическая внутренняя освещенность меньше или равна расчетной внутренней освещенности. Эта расчетная внутренняя освещенность может быть определена с использованием уравнения: Фактическая внутренняя освещенность равна произведению солнечного излучения и КСТ уровня тонирования. Уровень тонирования, определенный в модуле C, является конечным уровнем тонирования в командах тонирования, направляемых электрохромному окну 505.

[158] IV. Системы Управления Здания (СУЗы).

[159] Оконные контроллеры, описанные в настоящей заявке, также пригодны для интеграции с СУЗ. СУЗ является автоматизированной системой управления, установленной в здании, которая осуществляет мониторинг и управление механическим и электрическим оборудованием здания, таким как вентиляция, освещение, энергетические системы, подъемники, пожарные системы и охранные системы. СУЗ состоит из аппаратного обеспечения, содержащего внутренние соединения по коммуникационным каналам с компьютером или компьютерами, и соответствующего программного обеспечения для поддержания условий в здании в соответствии с предпочтениями, установленными присутствующими лицами и/или управляющим здания. Например, СУЗ может быть реализована посредством использования локальной сети, такой как Ethernet. Программное обеспечение может основываться, например, на Интернет протоколах и/или открытых стандартах. Одним из примеров является программное обеспечение от Tridium, Inc. (Ричмонд, Вирджиния). Одним из коммуникационных протоколов, широко используемым для СУЗ, является BACnet (САУЗ - сети автоматизации и управления зданием).

[160] СУЗ наиболее распространены в больших зданиях, и обычно работают по меньшей мере для управления климатом в здании. Например, СУЗ может управлять температурой, уровнями углекислого газа и влажностью в здании. Обычно, в наличии имеется большое количество механических устройств, управляемых СУЗ, таких как нагреватели, кондиционеры воздуха, нагнетатели воздуха, вытяжная вентиляция и подобное. Для управления климатом в здании, СУЗ может включать и выключать эти различные устройства при определенных условиях. Основная функция типичных современных СУЗ состоит в поддержании комфортного климата для присутствующих в здании лиц, одновременно минимизируя стоимость/потребность нагрева и охлаждения. Таким образом, современные СУЗ используются не только для мониторинга и управления, но также для оптимизации взаимодействия между различными системами, например, для сохранения энергии и уменьшения стоимости функционирования здания.

[161] В некоторых вариантах реализации изобретения, оконный контроллер интегрируется с СУЗ, причем оконный контроллер выполнен с возможностью управления одним или несколькими электрохромными окнами 505 или другими тонируемыми окнами. В одном из вариантов реализации изобретения, одно или несколько электрохромных окон содержит по меньшей мере одно полностью полупроводниковое и неорганическое электрохромное устройство, но может содержать более одного электрохромного устройства, например, когда каждое стекло ИСП тонируемое. В одном варианте реализации изобретения одно или несколько электрохромных окон содержит только полностью полупроводниковые и неорганические электрохромные устройства. В одном варианте реализации изобретения одно или более электрохромных окон являются электрохромными окнами с множеством состояний, как описано в патентной заявке США, серийный номер 12/851514, поданной 5 августа 2010, под названием «Multipane Electrochromic Windows».

[162] Фиг. 15 иллюстрирует схему варианта реализации СУЗ 1100, которая управляет множеством систем здания 1101, включая системы безопасности, обогрева/вентиляции/кондиционирования воздуха (ОВК), освещения здания, энергетические системы, подъемники, противопожарные системы и подобное. Системы безопасности могут содержать точки доступа магнитных карт, турникеты, дверные замки с электромагнитным приводом, камеры видеонаблюдения, охранные сигнализации, металлоискатели и подобное. Противопожарная система может содержать пожарные сигнализации и системы тушения огня, включая управление водопроводами. Система освещения может содержать внутреннее освещение, внешнее освещение, аварийное освещение, знаки аварийных выходов и напольное освещение аварийных выходов. Энергетические системы могут содержать основное питание, запасные генераторы и сети источников бесперебойного питания (ИБП).

[163] Также, СУЗ 1100 управляет главным оконным контроллером 1102. В этом примере, главный оконный контроллер 1102 проиллюстрирован как распределенная сеть оконных контроллеров, включая главный сетевой контроллер 1103, промежуточные сетевые контроллеры 1105a и 1105b, и конечные или конечные узловые контроллеры1110. Конечные или конечные узловые контроллеры 1110 могут быть аналогичны оконному контроллеру 450, описанному в отношении Фиг. 4. Например, главный сетевой контроллер 1103 может быть близок к СУЗ 1100, и каждый этаж здания 1101 может содержать один или несколько промежуточных сетевых контроллеров 1105a и 1105b, в то время как каждое окно здания обладает своим собственным конечным контроллером 1110. В этом примере, каждый из контроллеров 1110 управляет определенным электрохромным окном здания 1101.

[164] Каждый из контроллеров 1110 может располагаться отдельно от электрохромного окна, которым он управляет, или быть интегрирован в электрохромное окно. Для простоты, только десять электрохромных окон здания 1101 проиллюстрированы как управляемые главным оконным контроллером 1102. В обычной установке может быть большое количество электрохромных окон в здании, управляемых главным оконным контроллером 1102. Главный оконный контроллер 1102 не нуждается в распределенной сети оконных контроллеров. Например, отдельный конечный контроллер, управляющий функциями отдельного электрохромного окна, также попадает в объем описанных в настоящей заявке вариантов реализации изобретения, как указано выше. Преимущества и особенности интеграции контроллеров электрохромных окон, как описано в настоящей заявке, с СУЗ, указаны ниже более подробно и со ссылкой на Фиг. 15, где это уместно.

[165] Одним из аспектов описанных вариантов реализации изобретения является СУЗ, содержащая многоцелевой контроллер электрохромного окна, как описано в настоящей заявке. Благодаря интеграции обратной связи от контроллера электрохромного окна, СУЗ может обеспечить улучшение следующих позиций: 1) управление климатом, 2) энергосбережение, 3) безопасность, 4) гибкость дополнительных возможностей управления, 5) улучшенную надежность и срок службы других систем из-за меньшей нагрузки на них и, соответственно, меньшего их износа, 6) доступность информации и диагностики, 7) эффективное использование и более высокая продуктивность штата, а также различные комбинации из перечисленного, поскольку электрохромные окна могут управляться автоматически. В некоторых вариантах реализации изобретения СУЗ может отсутствовать или может присутствовать, но не быть связанной с главным сетевым контроллером или связанной на более высоком уровне с главным сетевым контроллером. В некоторых вариантах реализации изобретения, обслуживание СУЗ не будет прерывать управления электрохромными окнами.

[166] Фиг. 16 иллюстрирует блок-схему варианта реализации сети здания 1200 для здания. Как упоминалось выше, сеть 1200 может использовать любое количество различных коммуникационных протоколов, включая BACnet. Как проиллюстрировано, сеть здания 1200 содержит главный сетевой контроллер 1205, панель управления освещением 1210, систему управления зданием (СУЗ) 1215, систему контроля безопасности, 1220 и пользовательскую консоль 1225. Эти различные контроллеры и системы в здании могут использоваться для управления и/или получения входных данных от системы ОВК 1230, освещения 1235, датчиков системы безопасности 1240, дверных замков 1245, камер 1250, и тонируемых окон 1255 здания.

[167] Главный сетевой контроллер 1205 может работать аналогично главному сетевому контроллеру 1103, описанному со ссылкой на Фиг. 15. Панель управления освещением 1210 может содержать цепи для управления внутренним освещением, внешним освещением, аварийным освещением, освещением знаков аварийных выходов и напольным освещением аварийных выходов. Панель управления освещением 1210 также может содержать датчики присутствия в помещениях здания. СУЗ 1215 может содержать сервер, который получает данные от других систем и контроллеров сети 1200 и подает им команды. Например, СУЗ 1215 может получать данные от главного сетевого контроллера 1205, панели управления освещением 1210, и системы контроля безопасности 1220 и подавать им команды. Система контроля безопасности 1220 может содержать точки доступа магнитных карт, турникеты, дверные замки с электромагнитным приводом, камеры видеонаблюдения, охранные сигнализации, металлоискатели и подобное. Пользовательская консоль 1225 может быть компьютерным терминалом, который может использоваться управляющим здания для составления графика работ по управлению, мониторингу, оптимизации и устранению проблем различных систем здания. Программное обеспечение Tridium, Inc. может генерировать визуальные презентации данных от различных систем для пользовательской консоли 1225.

[168] Каждый из различных элементов управления может управлять отдельным устройством/аппаратом. Главный сетевой контроллер 1205 управляет окнами 1255. Панель управления освещением 1210 управляет освещением 1235. СУЗ 1215 может управлять ОВК 1230. Система контроля безопасности 1220 управляет датчиками безопасности 1240, дверными замками 1245, и камерами 1250. Может осуществляться обмен и/или распределение данных между всеми различными устройствами/аппаратами и контроллерами, которые являются частью сети здания 1200.

[169] В некоторых случаях, системы СУЗ 1100 или сети здания 1200 могут работать в соответствии с суточным, месячным, квартальным, или годовым графиками. Например, система управления освещением, система управления окнами, ОВК и система безопасности могут работать в 24 часовом графике, учитывая, когда люди находятся в здании в течение рабочего дня. Ночью, здание может переходить в режим сохранения энергии, а в течение дня системы могут работать таким способом, чтобы минимизировать потребление энергии зданием, в то же время, обеспечивая комфорт использования помещения. В качестве другого примера, системы могут отключаться или входить в режим сохранения энергии на период выходных.

[170] Информация о графике может быть объединена с географической информацией. Географическая информация может содержать широту и долготу здания. Географическая информация также может содержать информацию об ориентации каждой из сторон здания. Используя такую информацию, разные помещения в разных сторонах здания могут управляться различными способами. Например, для помещений с восточной стороны здания в зимнее время оконный контроллер может давать команду окнам отменять тонирование утром, чтобы помещения прогревались благодаря солнечному свету, поступающему в помещение, а панель управления освещением может давать команду уменьшения яркости освещения ввиду солнечного света. Окна западной стороны могут управляться присутствующими в помещении лицами утром, поскольку тонирование окон на западной стороне не окажет влияния на энергосбережение. Однако, режимы работы окон восточной и западной сторон здания могут переключаться вечером (например, когда солнце садится, окна западной стороны не тонируются, позволяя тем самым освещение и нагревание от солнечного света).

[171] Описанное ниже является примером такого здания, как, например, здание 1101 на Фиг. 15, содержащее сеть здания или СУЗ, тонируемые окна в качестве внешних окон здания (например, окон, отделяющих внутреннее пространство здания от внешнего пространства здания), и множество различных датчиков. Свет от внешних окон здания обычно влияет на внутреннее освещение здания на расстоянии около 20 футов (6 метров) или около 30 футов (9 метров) от окон. Таким образом, пространство в здании, расположенное более чем около 20 футов (6 метров) или около 30 футов (9 метров) от внешнего окна, получает от него мало света. Такие пространства, удаленные от внешних окон здания, освещаются системами освещения здания.

[172] Кроме того, на температуру в здании может влиять внешнее освещение и/или внешняя температура. Например, в прохладный день и при обогреве здания посредством системы отопления, помещения, находящиеся ближе к дверям и/или окнам, будут терять тепло быстрее, чем внутренние области здания и будут более прохладными по сравнению с внутренними областями.

[173] Что касается внешних датчиков, здание может содержать внешние датчики на крыше здания. Альтернативно, здание может содержать внешние датчики, связанные с каждым внешним окном (например, как описано в отношении Фиг. 5, помещения 500), или внешние датчики, расположенные на каждой стороне здания. Внешние датчики на каждой стороне здания могут отслеживать освещенность стороны здания по мере того, как солнце меняет свое положение в течение дня.

[174] Что касается способов, описанных в отношении Фиг. 7, 8, 9, 12, 13, и 14, когда оконный контроллер интегрирован в сеть здания или СУЗ, выходные сигналы от внешних датчиков 510 могут быть введены в сеть или СУЗ и использованы в качестве входных данных для локального оконного контроллера 450. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения принимаются выходные сигналы от любых двух или большего количества внешних датчиков. В некоторых вариантах реализации изобретения принимается только один выходной сигнал, а в некоторых других вариантах реализации принимаются три, четыре, пять или большее количество выходных сигналов. Эти выходные сигналы могут приниматься по сети здания или СУЗ.

[175] В некоторых вариантах реализации изобретения, выходные сигналы содержат сигнал, показывающий потребление энергии или мощности системой отопления, системой охлаждения и/или освещения в здании. Например, потребление энергии или мощности системой отопления, системой охлаждения и/или освещения здания может отслеживаться для предоставления сигнала, показывающего потребление энергии или мощности. Устройства могут взаимодействовать с или подключаться к сетям и/или электропроводке здания для обеспечения этого мониторинга. Альтернативно, силовые системы здания могут налаживаться таким образом, чтобы мощность, потребляемая системой отопления, системой охлаждения и/или освещения отдельного помещения в здании или группы помещений в здании могла отслеживаться.

[176] Команды тонирования могут подаваться для изменения тонировки тонируемого окна до определенного уровня тонирования. Например, обращаясь к Фиг. 15, это может включать выдачу команд главным сетевым контроллером 1103 одному или нескольким промежуточным сетевым контроллерам 1105a и 1105b, которые в свою очередь подают команды конечным контроллерам 1110, управляющим каждым окном в здании. Конечные контроллеры 1100 могут подавать напряжение и/или ток на окна для запуска изменения тонировки в соответствии с командами.

[177] В некоторых вариантах реализации изобретения, здание, содержащее электрохромные окна и СУЗ, может быть задействовано или участвовать в программе регулирования спроса, работающей в энергетической системе или энергетических системах, обеспечивающих подачу энергии в здание. Программа может быть программой, в которой уменьшается потребление энергии зданием при ожидании пиковой нагрузки. Энергетическая система может посылать предупреждающий сигнал предварительно перед возникновением ожидаемой пиковой нагрузки. Например, предупреждение может отправляться днем ранее, утром или около за один час до возникновения ожидаемой пиковой нагрузки. Например, возникновение пиковой нагрузки может ожидаться жарким летним днем, когда системы охлаждения/кондиционирования воздуха потребляют много энергии из энергетической системы. Сигнал предупреждения может приниматься СУЗ здания или оконными контроллерами, выполненными с возможностью управления электрохромными окнами здания. Этот предупреждающий сигнал может быть механизмом, который отключает модули A, B и C, как проиллюстрировано на Фиг. 7. СУЗ может затем подать команду оконному контроллеру (контроллерам) перевести соответствующее электрохромное устройство в электрохромных окнах 505 на более высокий уровень тонирования, помогая уменьшить потребление энергии системами охлаждения здания во время ожидаемой пиковой нагрузки.

[178] В некоторых вариантах реализации изобретения, тонируемые окна, используемые в качестве внешних окон здания (то есть, окна, отделяющие внутреннее пространство здания от внешнего пространства здания), могут группироваться в зоны, тонируемые окна в которых получают аналогичные команды. Например, группы электрохромных окон на различных этажах здания или различных сторонах здания могут быть в различных зонах. Например, на первом этаже здания все электрохромные окна, выходящие на восточную сторону, могут быть в зоне 1, все электрохромные окна с южной стороны могут быть в зоне 2, все электрохромные окна с западной стороны могут быть в зоне 3, а все электрохромные окна с северной стороны могут быть в зоне 4. В качестве другого примера, все электрохромные окна первого этажа здания могут быть в зоне 1, все электрохромные окна второго этажа могут быть в зоне 2 и все электрохромные окна третьего этажа могут быть в зоне 3. В качестве еще одного примера, все электрохромные окна, выходящие на восточную сторону могут быть в зоне 1, все электрохромные окна, выходящие на южную сторону могут быть в зоне 2, все электрохромные окна, выходящие на западную сторону могут быть в зоне 3, а все электрохромные окна, выходящие на северную сторону, могут быть в зоне 4. В качестве еще одного примера, выходящие на восток электрохромные окна на одном этаже могут быть разделены на различные зоны. Любое количество тонируемых окон на одной стороне и/или различных сторонах и/или различных этажах здания могут быть включены в зону. В тех вариантах реализации изобретения, в которых отдельные тонируемые окна имеют независимо управляемые зоны, тонируемые зоны могут быть созданы на фасаде здания с использованием комбинаций зон отдельных окон, например, где отдельные окна могут иметь или не иметь все свои зоны затененными.

[179] В некоторых вариантах реализации изобретения, электрохромные окна в зоне могут управляться одним оконным контроллером. В некоторых других вариантах реализации изобретения, электрохромные окна в зоне могут управляться различными оконными контроллерами, но все оконные контроллеры могут получать одинаковые выходные сигналы от датчиков и использовать одинаковые функции или справочные таблицы для определения уровней тонирования окон в зоне.

[180] В некоторых вариантах реализации изобретения, электрохромные окна в зоне могут управляться оконным контроллером или контроллерами, которые получают выходной сигнал от датчика прозрачности. В некоторых вариантах реализации изобретения, датчик прозрачности может устанавливаться в зоне вблизи окон. Например, датчик прозрачности может устанавливаться в или на ограничителе, содержащем ИСП (то есть, устанавливаться в или на среднике, горизонтальной перемычке ограничителя), включенный в зону. В некоторых других вариантах реализации изобретения, электрохромные окна в зоне, включающей окна на одной стороне здания, могут управляться оконным контроллером или контроллерами, которые получают выходной сигнал от датчика прозрачности.

[181] В некоторых вариантах реализации изобретения, датчик (например, фотодатчик) может выдавать выходной сигнал оконному контроллеру для управления электрохромными окнами 505 первой зоны (например, главная зона управления). Оконный контроллер может также управлять электрохромными окнами 505 во второй зоне (например, подчиненная зона управления) таким же образом, как и в первой зоне. В некоторых других вариантах реализации изобретения, другой оконный контроллер может управлять электрохромными окнами 505 во второй зоне таким же образом, как и в первой зоне.

[182] В некоторых вариантах реализации изобретения, управляющий зданием, присутствующие в помещениях лица во второй зоне или другие люди могут вручную давать команды (например, используя команды тонирования или осветления, или команды от пользовательской консоли СУЗ) электрохромным окнам во второй зоне (то есть, подчиненной области управления) для достижения такого уровня тонирования, как тонированное состояние (уровень) или состояние отсутствия тонирования. В некоторых вариантах реализации изобретения, в случае, если управление уровнем тонирования окон во второй зоне перехвачено таким ручным управлением, электрохромные окна в первой зоне (то есть, главной зоне управления) останутся под управлением оконного контроллера, получающего выходной сигнал от датчика прозрачности. Вторая зона может оставаться в режиме ручного управления некоторый период времени, а затем возвратиться обратно под управление оконного контроллера, получающего выходной сигнал от датчика прозрачности. Например, вторая зона может оставаться в ручном режиме управления один час, после получения команды, перехватывающей управление, а затем может возвратиться обратно под управление оконного контроллера, получающего выходной сигнал от датчика прозрачности.

[183] В некоторых вариантах реализации изобретения, управляющий зданием, присутствующие в помещениях лица в первой зоне или другие люди могут вручную подавать команды (например, используя команды тонирования или команды от пользовательской консоли СУЗ) окнам в первой зоне (то есть, главной зоне управления) для достижения такого уровня тонирования, как тонированное состояние (уровень) или состояние отсутствия тонирования. В некоторых вариантах реализации изобретения, в случае, если управление уровнем тонирования окон в первой зоне перехвачено таким ручным управлением, электрохромные окна во второй зоне (то есть, подчиненной зоне управления) останутся под управлением оконного контроллера, получающего выходной сигнал от внешнего датчика. Первая зона может оставаться в режиме ручного управления некоторый период времени, а затем возвратиться обратно под управление оконного контроллера, получающего выходной сигнал от датчика прозрачности. Например, первая зона может оставаться в ручном режиме управления один час после получения команды, перехватывающей управление, а затем может возвратиться обратно под управление оконного контроллера, получающего выходной сигнал от датчика прозрачности. В некоторых других вариантах реализации изобретения, электрохромные окна во второй зоне могут оставаться на уровне тонирования, который у них был во время получения ручного ввода команды, перехватывающей управление в первой зоне. Первая зона может оставаться в режиме ручного управления некоторый период времени, а затем обе, первая и вторая зоны, могут возвратиться обратно под управление оконного контроллера, получающего выходной сигнал от датчика прозрачности.

[184] Любые из описанных здесь способов управления тонируемым окном, несмотря на то, является ли оконный контроллер независимым оконным контроллером или взаимодействующим с сетью здания, могут использоваться для тонирования тонируемого окна.

[185] V.Беспроводная или проводная связь

[186] В некоторых вариантах реализации изобретения, описанные в настоящей заявке оконные контроллеры содержат компоненты для проводной или беспроводной связи между оконным контроллером, датчиками и отдельными коммуникационными узлами. Беспроводная или проводная связь может быть реализована посредством интерфейса связи, который взаимодействует напрямую с оконным контроллером. Такой интерфейс может быть сопряженным с микропроцессором или выполненным посредством дополнительных схем, реализующих эти функции.

[187] Отдельный коммуникационный узел для беспроводной связи может быть, например, другим беспроводным оконным контроллером, конечным, промежуточным или главным оконным контроллером, удаленным устройством управления, или СУЗ. Беспроводная связь используется в оконном контроллере по меньшей мере для одной из следующих операций: программирования и/или управления электрохромным окном 505, сбора данных от ЭХ окна 505 от различных описанных в настоящей заявке датчиков и протоколов, и использования электрохромного окна 505 в качестве ретрансляционной точки беспроводной связи. Данные, получаемые от электрохромных окон 505, также могут содержать данные подсчета, такие как количество активаций ЭХ (электрохромного) устройства, эффективность ЭХ устройства по прошествии времени, и тому подобное. Эти особенности беспроводной связи описаны более подробно ниже.

[188] В одном варианте реализации изобретения, беспроводная связь используется для управления сопряженными электрохромными окнами 505, например, посредством инфракрасного (ИК) и/или радиочастотного (РЧ) сигнала. В некоторых вариантах реализации изобретения, контроллер будет содержать микросхему протокола беспроводной связи, такой как Bluetooth, EnOcean, WiFi, Zigbee и подобное. Оконные контроллеры могут также иметь беспроводную связь посредством сети. Ввод в оконный контроллер может производиться вручную конечным пользователем посредством настенного переключателя напрямую или по беспроводной связи, или ввод может производиться от СУЗ здания, элементом которого является электрохромное окно.

[189] В одном варианте реализации изобретения, в случае, если оконный контроллер является частью распределенной сети контроллеров, беспроводная связь используется для передачи данных на и от каждого из множества электрохромных окон посредством распределенной сети контроллеров, каждый из которых содержит элементы беспроводной связи. Например, обращаясь к Фиг. 15, главный сетевой контроллер 1103, связывается беспроводным способом с каждым из промежуточных сетевых контроллеров 1105a и 1105b, которые, в свою очередь, связываются беспроводным способом с конечными контроллерами 1110, каждый из которых сопряжен с тонируемым окном. Главный сетевой контроллер 1103 может также беспроводным способом связываться с СУЗ 1100. В одном из вариантов реализации изобретения, по меньшей мере один уровень связи в оконном контроллере выполняется беспроводным.

[190] В некоторых вариантах реализации изобретения, более чем один режим беспроводной связи используется в распределенной сети оконных контроллеров. Например, главный оконный контроллер может связываться беспроводным способом с промежуточными контроллерами посредством WiFi или Zigbee, в то время как промежуточные контроллеры связываются с конечными контроллерами посредством Bluetooth, Zigbee, EnOcean или другого протокола. В другом примере, оконные контроллеры содержат избыточные системы беспроводной связи для повышения гибкости при выборе конечным пользователем беспроводной связи.

[191] Беспроводная связь, например, между главным и/или промежуточным оконными контроллерами и конечными оконными контроллерами предлагает преимущество в том, что можно обойтись без прокладки проводных линий связи. Это также верно для беспроводной связи между оконными контроллерами и СУЗ. В одном аспекте, беспроводная связь в этой роли полезна для передачи данных на и от электрохромных окон для управления окном и передачи данных, например, СУЗ для оптимизации рабочей среды и энергосбережения в здании. Данные о расположении окна, а также обратная связь от датчиков дополнительно способствуют такой оптимизации. Например, информация о микроклимате на детальном уровне (окно за окном) поступает в СУЗ для оптимизации различных рабочих сред здания.

[192] VI. Пример системы управления функциями тонируемых окон

[193] Фиг. 17 является блок-схемой элементов системы 1400 для управления функциями (например, перехода на различные уровни тонирования) одного или нескольких тонируемых окон здания (например, здания 1101, проиллюстрированного на Фиг. 15), в соответствии с вариантами реализации изобретения. Система 1400 может быть одной из систем, управляемых СУЗ (например, СУЗ 1100, изображенная на Фиг. 15) или может работать независимо от СУЗ.

[194] Система 1400 содержит главный оконный контроллер 1402, который может отправлять управляющие сигналы на тонируемые окна для управления их функциями. Система 1400 также включает сеть 1410, имеющую электронную связь с главным оконным контроллером 1402. Прогностическая логика управления и команды управления функциями тонируемого окна (окон) и/или данные датчика могут передаваться на главный оконный контроллер 1402 посредством сети 1410. Сеть 1410 может быть проводной или беспроводной сетью (например, облачной сетью). В некоторых вариантах реализации изобретения, сеть 1410 может быть связана с СУЗ, позволяя СУЗ посредством сети 1410 отправлять команды для управления тонируемым окном (окнами) на тонируемое окно (окна) в здании.

[195] Система 1400 также содержит ЭХ устройства 400 тонируемых окон (не показаны) и настенные переключатели 1490, которые оба имеют электронную связь с главным оконным контроллером 1402. В проиллюстрированном примере, главный оконный контроллер 1402 может отправлять управляющие сигналы на ЭХ устройство (устройства) 400 для управления уровнем тонирования тонируемых окон, содержащих ЭХ устройство (устройства) 400. Каждый настенный переключатель 1490 также связан с ЭХ устройством (устройствами) 400 и главным оконным контроллером 1402. Конечный пользователь (например, присутствующее в помещении лицо, оборудованном тонируемым окном) может использовать настенный переключатель 1490 для управления уровнем тонирования и другими функциями тонируемого окна, имеющего ЭХ устройство (устройства) 400.

[196] На Фиг. 17, главный оконный контроллер 1402 проиллюстрирован как распределенная сеть оконных контроллеров, включающая главный сетевой контроллер 1403, множество промежуточных сетевых контроллеров 1405, связанных с главным сетевым контроллером 1403, и численные множества конечных или конечных узловых оконных контроллеров 1410. Каждое множество конечных или конечных узловых оконных контроллеров 1410 связано с отдельным промежуточным сетевым контроллером 1405. Хотя главный оконный контроллер 1402 проиллюстрирован как распределенная сеть оконных контроллеров, главный оконный контроллер 1402 может также быть отдельным оконным контроллером, управляющим функциями отдельного тонируемого окна в других вариантах реализации изобретения. Элементы системы 1400 на Фиг. 17 могут быть аналогичными по отношению к некоторым элементам, описанным со ссылкой на Фиг. 15. Например, главный сетевой контроллер 1403 может быть аналогичным главному сетевому контроллеру 1103, а промежуточные сетевые контроллеры 1405 могут быть аналогичными промежуточным сетевым контроллерам 1105. Каждый из оконных контроллеров в распределенной сети на Фиг. 17 может содержать процессор (например, микропроцессор) и машиночитаемый носитель, имеющий электронную связь с процессором.

[197] На Фиг. 17, каждый конечный узловой или конечный оконный контроллер 1410 связан с ЭХ устройством (устройствами) 400 отдельного тонируемого окна для управления уровнем тонирования этого тонируемого окна в здании. В случае ИСП, конечный узловой или конечный оконный контроллер 1410 может быть связан с ЭХ устройствами 400 на множестве стекол ИСП, управляющими уровнем тонирования ИСП. В других вариантах реализации изобретения, каждый конечный узловой или конечный оконный контроллер 1410 может быть связан с множеством тонируемых окон. Конечный узловой или конечный оконный контроллер 1410 может быть встроен в тонируемое окно или может быть расположен отдельно от тонируемого окна, которым он управляет. Конечные узловые или конечные оконные контроллеры 1410 на Фиг. 17 могут быть аналогичны конечным или конечным узловым контроллерам 1110 на Фиг. 15 и/или могут быть также аналогичны оконному контроллеру 450, описанному в отношении Фиг. 4.

[198] Каждый настенный переключатель 1490 может управляться конечным пользователем (например, присутствующим в помещении лицом) для управления уровнем тонирования и другими функциями тонируемого окна, соединенного с настенным переключателем 1490. Конечный пользователь может управлять настенным переключателем 1490 для передачи управляющих сигналов на ЭХ устройства 400 в соответствующем тонируемом окне. В некоторых случаях эти сигналы от настенного переключателя 1490 могут перехватывать управление у сигналов от главного оконного контроллера 1402. В других случаях (например, случаи высокого энергопотребления), управляющие сигналы от главного оконного контроллера 1402 могут перехватывать управление у сигналов управления от настенного переключателя 1490. Каждый настенный переключатель 1490 также связан с конечным узловым или конечным оконным контроллером 1410 для отправления информации об управляющих сигналах (например, времени, дате, требуемом уровне тонирования и т.д.), отправляемых от настенного переключателя 1490 обратно главному оконному контроллеру 1402. В некоторых случаях, настенные переключатели 1490 могут управляться вручную. В других случаях, настенные переключатели 1490 могут управляться беспроводным способом конечным пользователем посредством удаленного устройства (например, мобильным телефоном, планшетом и т.д.), отправляя управляющие сигналы по беспроводной связи, например, используя инфракрасный (ИК), и/или радиочастотный (РЧ) сигналы. В некоторых случаях, настенные переключатели 1490 могут содержать микросхему протокола беспроводной связи, такого как Bluetooth, EnOcean, WiFi, Zigbee и тому подобное. Хотя настенные переключатели 1490, проиллюстрированные на Фиг. 17, располагаются на стене (стенах), другие варианты реализации системы 1400 могут иметь переключатели, расположенные где-либо еще в помещении.

[199] VII. Другой пример прогностической логики управления

[200] Фиг. 18 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую прогностическую логику управления для способа управления уровнем тонирования одного или нескольких тонируемых окон (например, электрохромных окон) в различных зонах здания, в соответствии с вариантами реализации изобретения. Эта логика выполняет прогнозные расчеты для будущего момента времени, которое учитывает время перехода ЭХ устройств 400 в тонируемых окнах. Эта прогностическая логика управления может быть использована элементами системы 1400, описанной со ссылкой на Фиг. 17 или элементами систем других раскрытых вариантов реализации изобретения. В показанном примере, часть прогностической логики управления выполняется с помощью оконного контроллера 1410, другая часть выполняется сетевым контроллером 1408, и логика в модуле 1 1406 выполняется с помощью отдельного элемента из оконного контроллера 1410 и сетевого контроллера 1408. Альтернативно, модуль 1 1406 может быть отдельной логикой, которая может быть загружена или не загружена на оконный контроллер 1410.

[201] На Фиг. 18, блоки прогностической логики управления, используемые оконным контроллером 1410 и модулем 1 1406 управляются СУЗ 1407. СУЗ 1407 может быть аналогична СУЗ 1100, описанной в отношении Фиг. 15. СУЗ 1407 имеет электронную связь с оконным контроллером 1410 через интерфейс BACnet 1408. В других вариантах реализации изобретения может быть использован другой протокол связи. Хотя это и не проиллюстрировано на Фиг. 18, модуль 1 1406 также имеет связь с СУЗ 1407 через интерфейс BACnet 1408. В других вариантах реализации изобретения, прогностическая логика управления, проиллюстрированная на Фиг. 18, может работать независимо от СУЗ.

[202] Сетевой контроллер 1408 принимает показания датчика от одного или нескольких датчиков (например, внешний датчик освещенности), а также может конвертировать показания датчика в Вт/м². Сетевой контроллер 1408 имеет электронную связь с оконным контроллером 1410 либо через CANbus, либо CANopen протокол. Сетевой контроллер 1408 передает преобразованные показания датчика оконному контроллеру 1410. Сетевой контроллер 1408 может быть аналогичным любому из: промежуточного сетевого контроллера 1405 или главного сетевого контроллера 1403 на Фиг. 17.

[203] На Фиг. 18 блок прогностической логики управления, реализуемый оконным контроллером 1410, включает главный планировщик 1502. Главный планировщик 1502 включает логику, которая позволяет пользователю (например, администратору здания) подготовить график, который может использовать различные типы управляющих программ в разное время суток и/или дни. Каждая управляющая программа включает логику для определения уровня тонирования на основе одной или нескольких независимых переменных. Один тип управляющей программы является просто прозрачным состоянием. Прозрачное состояние относится к конкретному уровню тонировки (например, прозрачность=40%), который фиксируется в течение определенного периода времени, независимо от других условий. Например, управляющий зданием может указать, что окна должны быть прозрачными с 3 часов после полудня каждого дня. В качестве другого примера, управляющий зданием может указать прозрачное состояние в течение периода времени от 8 часов вечера до 6 часов утра каждого дня. В другое время суток могут быть использованы управляющие программы различного типа, например, использующие гораздо более высокий уровень сложности. Один тип управляющей программы предлагает высокий уровень сложности. Например, высокосложная управляющая программа этого типа включает прогностическую логику управления, описанную со ссылкой на Фиг. 18 и может включать реализацию одного или нескольких логических модулей А, В и С модуля 1 1406. В качестве другого примера, другая высокосложная управляющая программа этого типа включает прогностическую логику управления, описанную со ссылкой на Фиг. 18 и может включать реализацию одного или нескольких логических модулей А, В и С модуля 1 1406 и модуля D, описано далее в этом разделе VII. В качестве другого примера, высокосложная управляющая программа этого типа представляет собой прогностическую логику управления, описанную со ссылкой на Фиг. 7 и включает полную многомодульную реализацию логических модулей А, В и С, описанных со ссылкой на Фиг. 8, 9, и 12. В этом примере, прогностическая логика управления использует обратную связь от датчика в модуле C и данные о солнце в модулях А и В. В качестве другого примера, высокосложная управляющая программа представляет собой прогностическую логику управления, описанную со ссылкой на Фиг. 7 с частичной реализацией логических модулей, включающей один или два из логических модулей А, В и С, описанных со ссылкой на Фиг. 8, 9, и 12. Другой тип управляющей программы представляет собой пороговую управляющую программу, которая основывается на обратной связи от одного или нескольких датчиков (например, фотодатчиков) и соответственно регулирует уровень тонирования без учета положения солнца. Одним из технических преимуществ использования главного планировщика 1502 является то, что пользователь может выбирать и настраивать управляющую программу (способ), используемую для определения уровня тонирования.

[204] Главный планировщик 1502 запускает управляющие программы по графику в соответствии с датой и временем суток на основе 24-часового дня. Главный планировщик 1502 может определить дату с точки зрения календарной даты и/или дня недели на основе 7-дневной недели с пятью рабочими днями (с понедельника по пятницу) и двумя выходными днями (суббота и воскресенье). Главный планировщик 1502 может также определить, являются ли конкретные дни праздниками. Главный планировщик 1502 может автоматически корректировать время суток при переходе на летнее время, основываясь на расположении тонируемых окон, которое определяется по данным объекта 1506.

[205] В одном варианте реализации изобретения главный планировщик 1502 может использовать отдельный праздничный график. Пользователь может определить, какую управляющую программу (программы) использовать во время праздничного графика. Пользователь может определить, какие дни будут включены в праздничный график. Главный планировщик 1502 может скопировать пользовательские настройки основного графика и позволить пользователю создавать свои модификации для праздников в праздничном графике.

[206] При подготовке графика, используемого главным планировщиком 1502, пользователь может выбрать зону или зоны (выбор зоны) здания, где будет использоваться выбранная программа (программы). Каждая зона включает одно или несколько тонируемых окон. В некоторых случаях зона может быть областью, связанной с типом пространства (например, офисы, имеющие стол в определенном положении, конференц-залы и т.д.) или может быть связана с несколькими типами пространства. Например, пользователь может выбрать для зоны 1, имеющей офисы, следующее: 1) с понедельника до пятницы: нагрев в 8 часов утра до 70 градусов (21°C) и включение кондиционера с 3 часов дня для поддержания температуры в офисах до 80 градусов (26,5°C), а затем выключение всех кондиционеров и нагрева в 5 часов вечера в будние дни, и 2) ( суббота и воскресенье) отключение отопления и кондиционирования. В качестве другого примера, пользователь может установить для зоны 2, содержащей конференц-зал, запуск прогностической логики управления с Фиг. 18, включающей реализацию полного модуля 1 с использованием всех логических модулей A, B и C. В другом примере, пользователь может выбрать для зоны 1, содержащей конференц-залы, запуск модуля 1 с 8 часов утра до 3 часов дня и пороговой программы или прозрачного состояния после 3 часов дня. В других случаях, зона может представлять собой все здание или может представлять собой одно или несколько окон в здании.

[207] При подготовке графика с программами, которые могут использовать входной сигнал от датчика, пользователь также может выбрать датчик или датчики, используемые в программах. Например, пользователь может выбрать датчик, расположенный на крыше или датчик, расположенный вблизи или на тонируемом окне. В качестве другого примера, пользователь может выбрать значение идентификатора конкретного датчика.

[208] Блок прогностической логики управления, реализуемый оконным контроллером 1410, также включает пользовательский интерфейс 1504, имеющий электронную связь с главным планировщиком 1502. Пользовательский интерфейс 1504 также имеет связь с данными объекта 1506, данными зоны/группы 1508, и логикой измерений 1516. Пользователь может вводить их данные графика для подготовки графика (генерирования нового графика или изменения существующего графика) с помощью пользовательского интерфейса 1504. Пользовательский интерфейс 1504 может иметь такое устройство ввода данных, как, например, клавишная панель, сенсорная панель, клавиатура и т.д. Пользовательский интерфейс 1504 также может иметь дисплей для вывода информации о графике и предоставлять доступные опции для настройки графика. Пользовательский интерфейс 1504 имеет электронную связь с процессором (например, микропроцессором) и/или имеет электронную связь с машиночитаемым носителем (МЧН). Оба процессор и МЧН являются элементами оконного контроллера 1410. Логика в главном планировщике 1502 и другие элементы прогностической логики управления могут быть сохранены на машиночитаемом носителе оконного контроллера 1410.

[209] Пользователь может ввести свои данные объекта 1506 и данные зоны/группы 1508 с помощью пользовательского интерфейса 1504. Данные объекта 1506 содержат широту, долготу, и смещение времени по Гринвичу для месторасположения здания. Данные зоны/группы содержат положение, размеры (например, ширину окна, высоту окна, ширину подоконника, и т.д.), ориентацию (например, наклон окна), внешнее затенение (например, глубину навеса, расположение навеса над окном, расстояние от левого/правого ребра до края, глубину левого/правого ребра и т.д.), КСТ базового стекла, и справочную таблицу помещения для одного или нескольких тонируемых окон в каждой зоне здания. На Фиг. 18, данные объекта 1506 и данные зоны/группы 1508 являются статической информацией (то есть информацией, которая не меняется элементами прогностической логики управления). В других вариантах реализации изобретения, эти данные могут генерироваться в процессе обработки. Данные объекта 1506 и данные зоны/группы 1508 могут храниться на машиночитаемом носителе оконного контроллера 1410.

[210] При подготовке (или изменении) графика, пользователь выбирает управляющую программу, которую главный планировщик 1502 будет запускать в разные периоды времени в каждой из зон здания. В некоторых случаях пользователь может выбирать одну из нескольких управляющих программ. В таком случае, пользователь может подготовить график, выбирая управляющую программу из списка всех программ управления (например, меню), отображаемого в пользовательском интерфейсе 1405. В других случаях, пользователь может иметь доступ к ограниченному количеству опций из списка всех управляющих программ. Например, пользователь может оплатить использование только двух управляющих программ. В этом примере, пользователь сможет выбрать только одну из двух управляющих программ, оплаченных пользователем.

[211] Пример пользовательского интерфейса 1405 проиллюстрирован на Фиг. 19. В этом проиллюстрированном примере, пользовательский интерфейс 1405 выполнен в форме таблицы для ввода данных в график, предназначенной для генерирования или изменения графика, реализуемого главным планировщиком 1502. Например, пользователь может ввести период времени в таблицу посредством ввода времени начала и конца. Пользователь также может выбрать используемый программой датчик. Пользователь также может ввести данные объекта 1506 и данные зоны/группы 1508. Пользователь также может выбирать для использования справочную таблицу помещения, выбирая пункт «Просмотр данных проникновения солнечного света».

[212] Возвращаясь к Фиг. 18, блок прогностической логики управления, реализуемый оконным контроллером 1410, также содержит логику суточного времени (прогностическую) 1510. Логика суточного времени (прогностическая) 1510 определяет будущий момент времени, используемый прогностической логикой управления, чтобы выполнить ее прогностические расчеты. Этот будущий момент времени учитывает время, необходимое для перехода уровня тонирования ЭХ устройств 400 в тонируемых окнах. Используя время, учитывающее время перехода, прогностическая логика управления может спрогнозировать уровень тонирования, оптимальный для будущего момента времени, при котором ЭХ устройства 400 будут иметь время для перехода на уровень тонирования после приема управляющего сигнала. Блок суточного времени 1510 может оценивать время перехода ЭХ устройства (устройств) в типовом окне на основе информации о типовом окне (например, размер окна и т.д.) из данных зоны/группы. Логика суточного времени 1510 может затем определить будущий момент времени на основе времени перехода и настоящего времени. Например, будущий момент времени может быть равен или больше, чем настоящее время плюс время перехода.

[213] Данные зоны/группы включают информацию о типовом окне каждой зоны. В одном случае, типовое окно может быть одним из окон в зоне. В другом случае, типовое окно может быть окном, имеющим средние параметры (например, средние размеры), основанные на усреднении всех параметров всех окон в этой зоне.

[214] Прогностическая логика управления, реализуемая оконным контроллером 1410, также содержит калькулятор положения солнца 1512. Калькулятор положения солнца 1512 содержит логику, которая определяет положение солнца, азимут солнца и высоту солнца в конкретный момент времени. На Фиг. 18, калькулятор положения солнца 1512 выполняет свои расчеты на основе будущего момента времени, полученного от логики суточного времени 1510. Калькулятор положения солнца 1512 имеет связь с блоком суточного времени 1510 и данными объекта 1506 для получения будущего момента времени, координат широты и долготы здания, а также другой информации, которая может потребоваться для выполнения его расчета (расчетов), таких как вычисление положения солнца. Калькулятор солнечного положения 1512 может выполнять один или несколько расчетов на основе положения солнца. В одном варианте реализации изобретения, калькулятор положения солнца 1512 может рассчитать освещенность при ясном небе или выполнять другие расчеты от модулей А, В и С модуля 1 1406.

[215] Логика управления, реализуемая оконным контроллером 1410, также содержит логику планирования 1518, которая имеет связь с логикой измерений 1516, пользовательским интерфейсом 1405, калькулятором положения солнца 1512, и модулем 1 1406. Логика планирования 1518 содержит логику, определяющую следует ли использовать уровень тонирования, проходящий через компьютерную логику 1520 от модуля 1 1406 или использовать другой уровень тонирования на основе других соображений. Например, поскольку время восхода и захода солнца изменяется в течение года, пользователь может не захотеть перепрограммировать график с учетом этих изменений. Логика планирования 1518 может использовать время восхода и захода солнца от калькулятора положения солнца 1512 для установки оптимального уровня тонирования до восхода и после захода солнца, не требуя от пользователя перепрограммировать график для этих меняющихся условий. Например, логика планирования 1508 может определить, что, в соответствии с временем восхода солнца, полученным от калькулятора положения солнца 1512, солнце еще не взошло, и следует использовать пред-восходный уровень тонирования вместо уровня тонирования, передаваемого от модуля 1 1406. Уровень тонирования, определяемый логикой планирования 1518, передается логике измерений 1516.

[216] Логика измерений 1516 имеет связь с логикой перехвата управления 1514, логикой планирования 1518 и пользовательским интерфейсом 1405. Логика измерений 1516 содержит логику, определяющую следует ли использовать уровень тонирования от логики планирования 1516 или использовать другой уровень тонирования на основе данных датчика, полученных через интерфейс BACnet 1408 от одного или нескольких датчиков. Используя пример абзацем выше, если логика планирования 1518 определяет, что солнце еще не взошло и передает пред-восходый уровень тонирования, а данные датчика показывают, что солнце на самом деле взошло, то логика измерений 1516 будет использовать уровень тонирования от модуля 1 1406, передаваемый через логику планирования 1518. Уровень тонирования, определяемый логикой измерений 1516, проходит к логике перехвата управления 1514.

[217] СУЗ 1407 и сетевой контроллер 1408 также имеют электронную связь с программой регулирования спроса (например, энергетической компании) для приема сигналов, сообщающих о необходимости обеспечения перехвата управления ввиду высокого энергопотребления (или пиковой нагрузки). В ответ на прием этих сигналов от программы регулирования спроса, СУЗ 1407 и/или сетевой контроллер 1408 может отправлять команды через интерфейс BACnet 1408 к логике перехвата управления 1514, которая будет обрабатывать информацию от системы энергоснабжения о перехвате управления. Логика перехвата управления 1514 имеет электронную связь с СУЗ 1407 и сетевым контроллером 1408 через интерфейс BACnet 1408, а также имеет связь с логикой измерений 1516.

[218] Логика перехвата управления 1514 позволяет некоторым типам перехвата управления отключать прогностическую логику управления и использовать уровень тонирования на основе другого аспекта. Некоторые примеры типов перехвата управления, которые могут отключать прогностическую логику управления, включают перехват управления ввиду высокого энергопотребления (или пиковой нагрузки), ручное управление, перехват управления в свободном помещении и т.д. Перехват управления ввиду высокого энергопотребления (или пиковой нагрузки) определяет уровень тонирования от программы регулирования спроса. В случае ручного управления, конечный пользователь может ввести корректирующее значение на настенном переключателе 1490 (проиллюстрированном на Фиг. 17) либо вручную, либо с помощью пульта дистанционного управления. Перехват управления в свободном помещении определяет корректирующее значение на основании незанятости помещения (то есть отсутствии людей в помещении). В этом случае логика измерений 1516 может получить данные от датчика (например, датчика движения), указывающие на то, что помещение свободно, и логика измерений 1516 может определять корректирующее значение и передавать корректирующее значение логике перехвата управления 1514. Логика перехвата управления 1514 может принимать корректирующее значение и определять, следует ли использовать корректирующее значение, или использовать другое значение, например, другое корректирующее значение, полученное от источника, имеющего более высокий приоритет (т.е. регулирование спроса). В некоторых случаях, логика перехвата управления 1514 может работать поэтапно, аналогично этапам перехвата управления 630, 640, и 650, описанным со ссылкой на Фиг. 7.

[219] Логика управления, реализуемая оконным контроллером 1410, также содержит компьютерную логику 1520, которая может отключить один или несколько из модулей А 1550, B 1558 и C 1560. В одном случае, компьютерная логика 1520 может быть использована для отключения одного или нескольких модулей, если пользователь не заплатил за эти модули. Компьютерная логика 1520 может препятствовать использованию некоторых более сложных функций, таких как расчет проникновения, выполняемый в модуле А. В таких случаях используется базовая логика, которая «закорачивает» информацию солнечного калькулятора и использует ее для расчета уровней тонирования, возможно с использованием одного или нескольких датчиков. Этот уровень тонирования от базовой логики передается логике планирования 1518.

[220] Компьютерная логика 1520 может отключить один или несколько модулей (модуль A 1550, модуль B 1558 и модуль C 1560) посредством перенаправления некоторых связей между оконным контроллером 1410 и модулем 1 1406. Например, связь между калькулятором положения солнца 1512 и модулем A 1550 проходит через компьютерную логику 1520 и может быть перенаправлена к логике планирования 1518 компьютерной логикой 1520 для отключения модуля A 1550, модуля B 1558 и модуля C 1560. В качестве другого примера, связь уровня тонирования от модуля А в 1552 к расчетам освещенности при ясном небе в 1554 проходит через компьютерную логику 1520 и может быть перенаправлена к логике планирования 1518 для отключения модуля B 1558 и модуля C 1560. В еще одном примере, связь уровня тонирования от модуля B в 1558 к модулю C 1560 проходит через компьютерную логику 1520 и может быть перенаправлена к логике планирования 1518 для отключения модуля C 1560.

[221] Модуль 1 1406 содержит логику, которая определяет и возвращает уровень тонирования логике планирования 1518 оконного контроллера 1410. Эта логика прогнозирует уровень тонирования, который будет оптимальным для будущего момента времени, задаваемого блоком суточного времени 1510. Уровень тонирования определяется для типового тонируемого окна, связанного с каждой из зон в графике.

[222] На Фиг. 18, модуль 1 1406 содержит модуль A 1550, модуль B 1558 и модуль C 1560, которые могут иметь некоторые этапы, аналогичные в некотором отношении этапам, выполняемым в модулях А, В и С, как описано со ссылкой на Фиг. 8, 9, 12 и 13. В одном варианте реализации изобретения, модуль 1 1406 может состоять из модулей А, В и С, как описано со ссылкой на Фиг. 8, 9, 12 и 13. В еще одном варианте реализации изобретения, модуль 1 1406 может состоять из модулей А, В и С, описанных со ссылкой на Фиг. 14.

[223] На Фиг. 18, модуль A 1550 определяет глубину проникновения через типовое тонируемое окно. Глубина проникновения, прогнозируемая модулем A 1550, находится в будущем моменте времени. Модуль A 1550 рассчитывает глубину проникновения на основании определенного положения солнца (то есть азимута солнца и высоты солнца), полученных от калькулятора положения солнца 1512 и на основании положения типового тонируемого окна, угла приема, размеров окна, ориентации окна (т.е. направления наружной стороны), а также информации о любом внешнем затенении, извлеченных из данных зоны/группы 1508.

[224] Модуль A 1550 затем определяет уровень тонирования, который обеспечит комфорт пребывания в помещении для расчетной глубины проникновения. Модуль A 1550 использует справочную таблицу по занятости помещения, извлеченную из данных зоны/группы 1508 с целью определения требуемого уровня тонирования для типа пространства, связанного с типовым тонируемым окном, для расчетной глубины проникновения, а также для угла приема окна. Модуль A 1550 выводит уровень тонирования на этапе 1552.

[225] Максимальная освещенность при ясном небе, действующая на типовое тонируемое окно, прогнозируется для всех случаев в логике 1554. Освещенность при ясном небе в будущий момент времени также прогнозируется на основе координат широты и долготы здания, и ориентации типового окна (то есть направление, в котором окно обращено) из данных объекта 1506 и данных зоны/группы 1508. Эти расчеты освещенности при ясном небе могут выполняться с помощью калькулятора положения солнца 1512 в других вариантах реализации изобретения.

[226] Модуль B 1556 затем рассчитывает новые уровни тонирования посредством постепенного повышения уровня тонирования. На каждом из этих последовательных этапов, внутренняя освещенность в помещении, основанная на новом уровне тонирования, определяется с помощью уравнения: Внутренняя освещенность=КСТ уровня тонирования x освещенность при ясном небе. Модуль B выбирает уровень тонирования в случае, когда внутренняя освещенность меньше или равна базовой внутренней освещенности (базовый КСТ х макс. освещенность при ясном небе) и уровень тонирования не ниже, чем уровень тонирования от A. Модуль B 1556 выводит выбранный уровень тонирования от B. Исходя из уровня тонирования от B, логика 1558 рассчитывает внешнюю освещенность и расчетную освещенность от светового люка.

[227] Модуль C 1560 определяет могут ли показания датчика освещенности быть меньше освещенности при ясном небе. Если результатом определения является ответ ДА, то расчетный уровень тонирования постепенно делается светлее (прозрачнее), пока его значение не становится равно или меньше, чем уровень тонирования, рассчитанный как показания датчика x КСТ уровня тонирования, но не должен превышать базовую внутреннюю освещенность от B. Если результатом определения является ответ НЕТ, то расчетный уровень тонирования постепенно делается темнее, как это было выполнено в модуле B 1556. Модуль C выводит уровень тонирования. Логика 1562 определяет, что уровень тонирования из модуля C является конечным уровнем тонирования и возвращает этот конечный уровень тонирования (уровень тонирования от модуля C) к логике планирования 1518 оконного контроллера 1410.

[228] В соответствии с одним аспектом, модуль 1 1406 может также содержать четвертый модуль D, который может определить воздействие окружающей среды на интенсивность и направление солнечного света через тонируемые окна в зоне. Например, соседние здания или другие сооружения могут затенять здание и препятствовать прохождению света через окна. В качестве другого примера, отражающие поверхности (например, поверхности со снегом, водой и т.д.) на соседнем здании или другие поверхности вокруг здания могут отражать свет в тонируемые окна. Этот отраженный свет может увеличить интенсивность света в тонируемые окна и привести к появлению яркого света в пространстве присутствующего лица. В зависимости от значений интенсивности и направления солнечного света, спрогнозированного модулем D, модуль D может изменить уровень тонирования, определяемый по модулям A, B, и C или может изменять некоторые определения по модулям А, В и С, такие как, например, расчет глубины проникновения или угол приема типового окна в данных зоны/группы.

[229] В некоторых случаях, исследование на объекте может быть проведено с целью определения среды, окружающей здание, и/или один или несколько датчиков могут быть использованы для определения влияния окружающей среды. Информация, полученная из исследования на объекте, может быть статической информацией на основе прогнозирования эффектов отражения и затенения (окружающих) в течение периода времени (например, года), или может быть динамической информацией, которая может обновляться на периодической основе или другой временной основе. В одном случае, модуль D может использовать исследование на объекте, чтобы изменить стандартный угол приема и связанные с ним θ₁ и θ₂ (проиллюстрированы на Фиг. 20) типового окна каждой зоны, извлеченные из данных зоны/группы. Модуль D может передавать эту измененную информацию о типовых окнах другим модулям прогностической логики управления. Один или несколько датчиков, используемых модулем D для определения влияния окружающей среды, могут быть теми же датчиками, которые используются другими модулями (например, модулем C), или могут быть другими датчиками. Эти датчики могут быть специально разработаны для определения влияния окружающей среды для модуля D.

[230] Для работы с прогностической логикой управления, изображенной на Фиг. 18, пользователь сначала подготавливает график с подробной информацией о времени и датах, зонах, датчиках и используемых программах. В качестве альтернативы, может быть предусмотрен график по умолчанию. Как только график размещен (сохранен), через определенные промежутки времени (каждую 1 минуту, 5 минут, 10 минут и т.д.) блок суточного времени 1510 определяет будущий момент времени суток на основе настоящего времени и времени перехода ЭХ устройства (устройств) 400 в типовом окне каждой зоны в графике. Используя данные зоны/группы 1508 и данные объекта 1506, калькулятор положения солнца 1512 определяет положение солнца в будущий (прогнозируемый) момент времени для каждого типового окна каждой зоны в графике. На основании составленного пользователем графика, компьютерная логика 1520 используется для определения того, какую программу применять для каждой зоны в графике. Для каждой зоны используется запланированная программа и прогнозирует оптимальный уровень тонирования для этого будущего времени. Если имеет место перехват управления, то будет использоваться корректирующее значение. Если нет перехвата управления, то будет использоваться уровень тонирования, устанавливаемый программой. Для каждой зоны, оконный контроллер 1410 будет посылать управляющие сигналы с уровнем тонирования конкретной зоны, определяемым запланированной программой, соответствующему ЭХ устройству (устройствам) 400 для перехода уровня тонирования тонируемого окна (окон) в этой зоне к будущему моменту времени.

[231] VIII. Пример справочной таблицы по занятости помещения

[232] Фиг. 20 является иллюстрацией, содержащей пример справочной таблицы по занятости помещения. Уровень тонирования в таблице представлен в единицах T_vis (пропускание видимого света). Таблица содержит различные уровни тонирования (значения T_vis ) для различных комбинаций значений расчетной глубины проникновения (2 фута (0,6 метров), 4 фута (1,2 метра), 8 футов (2,4 метра) и 15 футов (4,6 метров)) для конкретного типа пространства и, когда угол падения солнечных лучей θ_Sun находится в пределах угла приема окна, расположенного между θ₁=30 градусов и θ₂=120 градусов. Таблица основана на четырех уровнях тонирования, включая 4% (самый светлый), 20, 40, и 63 (самый темный). Фиг. 20 также иллюстрирует схему расположения стола возле окна и угол приема окна для прохождения солнечных лучей, имеющих угол θ_Sun, находящийся между углами θ₁ и θ₂. Эта схема иллюстрирует зависимость между углом падения солнечных лучей θ_Sun и расположением стола. Когда угол падения солнечных лучей θ_Sun находится в пределах угла приема, находящегося между θ₁ и θ₂, то солнечный свет может попасть по поверхность стола. Если угол падения солнечных лучей θ_Sun находится в пределах угла приема, расположенного между θ₁ и θ₂ (если θ₁ < θ_Sun < θ₂) и глубина проникновения соответствует критерию для тонирования окна, то уровень тонирования, определяемый по справочной таблице по занятости помещения, направляется к оконному контроллеру, который посылает управляющие сигналы к ЭХ устройствам в окне для перевода окна на определенный уровень тонирования. Эти два угла θ₁ и θ₂ могут рассчитываться или измеряться для каждого окна, и хранится в данных зоны/группы 1508 с другими параметрами окна для этой зоны.

[233] На Фиг. 21A, 21B, и 21C представляют собой виды в плане части здания 2100, в соответствии с вариантами реализации изобретения. Здание 2100 может быть аналогичным в некоторых аспектах зданию 1101 на Фиг. 15 и помещения в здании 2100 могут быть аналогичными в некоторых аспектах помещению 500, описанному на Фиг. 5, 6A, 6B, и 6C. Часть здания 2100 включает три различных типа пространства, в том числе: стол в офисе, группу кабинок, а также конференц-зал в здании 2100. На Фиг. 21A, 21B, и 21C показано солнце под разными углами θ_Sun. Эти фигуры также иллюстрируют различные углы приема различных типов окон в здании 2100. Например, конференц-зал с самым большим окном будет иметь самый большой угол приема, позволяющий пропускать наибольшее количество света внутрь помещения. В этом примере значения T_vis в соответствующей справочной таблице по занятости помещения могут быть относительно низкими (низкая пропускаемость) для конференц-зала. Тем не менее, если аналогичное окно, имеющее такой же угол приема, размещается на веранде, то значения T_vis в соответствующей справочной таблице по занятости помещения могут быть более высокими (выше прозрачность), чтобы обеспечить пропускание большего количества солнечного света в помещение.

[234] IX. Подсистемы

[235] Фиг. 22 представляет собой блок-схему подсистемы, которая может содержаться в оконных контроллерах, используемых для управления уровнем тонирования одного или нескольких тонируемых окон, в соответствии с вариантами реализации изобретения. Например, оконные контроллеры, изображенные на Фиг. 17, могут иметь процессор (например, микропроцессор) и машиночитаемый носитель, имеющий электронную связь с процессором.

[236] Различные элементы, описанные на фигурах других разделов, могут работать с использованием одной или нескольких подсистем из данного раздела для обеспечения функций, описанных в настоящей заявке. Любой из элементов на фигурах может использовать любое требуемое количество подсистем для обеспечения функций, описанных в настоящей заявке. Примеры таких подсистем и/или элементов проиллюстрированы на Фиг. 22. Подсистемы, проиллюстрированные на Фиг. 22, соединены между собой через системную шину 2625. Проиллюстрированы дополнительные подсистемы, такие как принтер 2630, клавиатура 2632, жесткий диск 2634 (или другая память, содержащая машиночитаемый носитель), дисплей 2430, который соединен с видеоадаптером 2638, и другие. Периферийные устройства и устройства ввода/вывода (В/В), которые соединяют контроллер В/В 2640, могут быть подключены к компьютерной системе любым числом средств, известных в данной области техники, таких как последовательный порт 2642. Например, последовательный порт 2642 или внешний интерфейс 2644 могут быть использованы для подключения компьютерного устройства к глобальной сети, такой как интернет, мышке или сканеру. Взаимное соединение через системную шину позволяет процессору 2410 обмениваться данными с каждой из подсистем и контролировать выполнение команд из системной памяти 2646 или жесткого диска 2634, а также проводить обмен информацией между подсистемами. Системная память 2646 и/или жесткий диск 2634 могут воплощать собой машиночитаемый носитель. Любой из этих элементов может присутствовать в описанных выше средствах.

[237] В некоторых вариантах реализации изобретения устройство вывода, такое как принтер 2630 или дисплей 2430 из одной или нескольких систем, может выводить данные в разных формах. Например, система 1400 может выводить информацию из графика пользователю на дисплей.

[238] X. Фильтр (фильтры) для принятия решений по тонировке, основанных на резко изменяющихся условиях.

[239] В некоторых системах после того, как принято решение тонировать тонируемое окно до некоторого конечного состояния, окно стремится завершить этот переход пока не достигнет конечного состояния. Такие системы не могут регулировать конечное тонированное состояние во время перехода, и могут только ждать, пока переход не будет завершен. Если этими системами выбран неоптимальный конечный уровень тонирования, то окно стремится к этому неоптимальному уровню тонирования во время цикла перехода и дополнительно в любое время, которое требуется для перехода окна на более оптимальный уровень тонирования. Так как периоды тонирования/просветления занимают от 5 до 30 минут, неоптимальный выбор, например, может заблокировать окно на неоптимальном уровне тонирования в течение значительного периода времени, что может сделать условия использования помещения некомфортными.

[240] Резко изменяющиеся условия (например, изменения погоды, такие как переход от переменной облачности на солнечный день, наступление и отступление тумана, рассеивание тумана на солнце и т.д.) в сочетании с длительными временами перехода могут приводить к тому, что некоторые способы управления могут «прыгать» между конечными состояниями тонирования. Кроме того, такие способы управления могут принять решение о конечном состоянии тонирования на основе условия, которое изменяется сразу же после того, как способ принимает решение о переходе, и в этом случае окно блокируется на неоптимальном уровне тонирования, пока переход не будет завершен. Например, рассмотрим преимущественно ясный день с редкими облаками. Способ управления может реагировать на снижение значений освещенности, когда облако проходит мимо и когда значения возвращаются на предыдущий уровень, могут возникнуть условия для яркого света. Несмотря на то, что облако проходит быстро, окно осуществляет переход в конечное состояние неадекватно низкого тонирования по меньшей мере на время переходного цикла. В это время, солнечное излучение попадает в помещение, что может также сделать его слишком жарким для присутствующего лица.

[241] Примером резко изменяющихся погодных условий является туманное утро, которое переходит в солнечный день. Фиг. 23 представляет собой диаграмму показаний датчика освещенности, снятых на протяжении дня, который начинается с тумана, который быстро рассеивается, и позже переходит к солнечной погоде в тот же день. Некоторые системы управления будут определять низкий уровень тонирования в начале дня на основе низких показаний освещенности во время утреннего тумана. Такой низкий уровень тонирования будет неадекватно низким в течение периода времени, когда погода быстро меняется на ясную после того, как туман рассеивается. В этом примере, более оптимальный высший уровень тонирования для ясного неба может быть не определен в течение значительного периода времени (например, 35-45 минут после рассеивания тумана). Другим примером резко изменяющихся условий является появление отражения от такого объекта, как, например, припаркованный автомобиль или окно соседнего здания.

[242] Некоторые описанные в настоящей заявке варианты реализации изобретения включают способы управления окном, которые используют многоступенчатые фильтры для принятия решений по тонировке, отвечающих резко изменяющимся условиям. В некоторых случаях эти фильтры могут быть использованы для определения более оптимального конечного состояния тонирования на протяжении текущего переходного цикла, чтобы корректировать уровень тонирования окна до уровня, подходящего для текущих условий. Один тип фильтра представляет собой интервальный фильтр (иногда называемый фильтром раздвижного окна), который использует множество показаний датчика со значениями освещенности, собранных в течение некоторого времени. Среднее значение последовательности интервалов представляет собой расчетное среднее значение (например, среднее, усредненное или медианное) ряда n последовательных измерений датчика (показания со значениями освещенности, измеренные в течение некоторого времени). Как правило, измерения датчика представляют собой измерения внешней освещенности (например, с помощью датчика, расположенного на внешней стороне здания). В некоторых случаях один датчик может быть использован для выполнения измерений для нескольких окон, например, для окон в конкретной зоне здания. Как правило, датчики собирают показания периодически с постоянной частотой на основе частоты регистрации. Например, датчик может произвольно выполнять измерения с частотой регистрации в диапазоне от около одного измерения каждые 30 секунд до одного измерения каждые двадцать минут. В одном варианте реализации изобретения датчик выполняет измерения со скоростью одно измерение каждую минуту. В некоторых случаях, один или несколько таймеров также могут использоваться способом управления для поддержания тонировки на текущих параметрах, определенных с помощью среднего значения последовательности интервалов.

[243] В некоторых аспектах способы управления используют последовательность коротких интервалов и одну или несколько последовательностей длинных интервалов (фильтров) для принятия решений по тонировке. Последовательность коротких интервалов (например, последовательность интервалов, которая использует значения измерений, снятых в течение 10 минут, 20 минут, 5 минут и т.д.) основана на меньшем количестве измерений датчика (например, n=1, 2, 3,... 10, и т.д.) по сравнению с большим количеством измерений датчика (например, n=10, 20, 30, 40 и т.д.) в последовательности длинных интервалов (например, последовательность интервалов, которая использует значения измерений, снятых в течение 1 часа, 2 часов и т.д.). Среднее значение последовательности интервалов (освещенность) может быть основано на среднем, усредненном, медианном или другом характерном значении измерений в последовательности интервалов. В одном случае, среднее значение последовательности коротких интервалов представляет собой медианное значение измерений датчика, а среднее значение последовательности длинных интервалов представляет собой усредненное значение измерений датчика. Так как среднее значение последовательности коротких интервалов основано на меньшем количестве измерений датчика, средние значения последовательности коротких интервалов с большей точностью следуют за текущими показаниями датчика по сравнению со средними значениями последовательности длинных интервалов. Таким образом, средние значения последовательности коротких интервалов реагируют на резко изменяющиеся условия скорее и в большей степени, чем средние значения последовательности длинных интервалов. Несмотря на то, что и расчетные средние значения последовательностей коротких и длинных интервалов отстают от показаний датчика, средние значения последовательности коротких интервалов будут отставать в меньшей степени, чем средние значения последовательности длинных интервалов.

[244] Во многих случаях средние значения последовательности коротких интервалов реагируют на текущие условия быстрее, чем средние значения последовательности длинных интервалов. Исходя из этого, фильтр на основе последовательности длинных интервалов может быть использован для сглаживания реакции оконного контроллера на частые краткосрочные погодные колебания, в то время как фильтр на основе последовательности коротких интервалов в такой же мере не сглаживает, но быстрее реагирует на резкие и значительные изменения погодных условий. В случае условий проходящего облака, алгоритм управления, использующий только фильтр последовательности длинных интервалов, не будет быстро реагировать на текущие условия проходящего облака. В этом случае, среднее значение последовательности длинных интервалов должно использоваться в принятии решений по тонировке для определения оптимального высокого уровня тонирования. В случае условий рассеивания тумана, более подходящим может быть использование среднего значения последовательности коротких интервалов в принятии решений по тонировке. В этом случае последовательность коротких интервалов быстрее реагирует на новые солнечные условия после рассеивания тумана. Используя среднее значение последовательности коротких интервалов для принятия решений по тонировке, тонируемое окно быстро приспосабливается к солнечным условиям и поддерживает комфортные условия для присутствующего лица после резкого рассеивания тумана.

[245] В соответствии с некоторыми аспектами, способы управления оценивают разницу между средними значениями последовательностей коротких и длинных интервалов, чтобы определить, среднее значение какой последовательности интервалов использовать в принятии решений по тонировке. Например, если разность (среднее значение последовательности коротких интервалов минус среднее значение последовательности длинных интервалов) положительна и превышает первое (положительное) пороговое значение (например, 20 Вт/м²), то может быть использовано среднее значение последовательности коротких интервалов для расчета уровня (состояния) тонирования. Положительное значение, как правило, соответствует переходу к более светлым условиям (т.е. увеличивается интенсивность излучения за окном). В некоторых вариантах реализации изобретения первый таймер устанавливается, когда превышен положительный порог, причем в этом случае рассчитанный текущий уровень тонирования сохраняется в течение определенного промежутка времени первого таймера. Использование первого таймера будет способствовать контролю яркого света, удерживая окно в более тонированном состоянии и предотвращая слишком много переходов, которые могут раздражать присутствующее лицо. С другой стороны, когда разность между средними значениями последовательностей коротких и длинных интервалов меньше первого положительного порогового значения или имеет отрицательное значение, то используется среднее значение последовательности длинных интервалов для расчета следующего состояния тонирования. И если эта разность отрицательна и меньше, чем второй отрицательный порог, то может быть установлен второй таймер. В некоторых случаях, положительные пороговые значения находятся в диапазоне от около 1 Вт/м² до 200 Вт/м², а отрицательные пороговые значения находятся в диапазоне от около -200 Вт/м² до -1 Вт/м². Расчетное значение тонирования на основании последовательности длинных интервалов сохраняется в течение определенного количества времени второго таймера. После того, как способ управления определяет, какую последовательность интервалов использовать, способ будет принимать решения по тонировке на основании того, где находится среднее значение последовательности интервалов: выше верхнего предельного значения, ниже нижнего предельного значения, или между верхним и нижним предельными значениями. Если выше верхнего предельного значения, то используются модули А и В (или только В в некоторых случаях) для определения изменения уровня тонирования. Если выше нижнего предельного значения и ниже верхнего предельного значения, то используются модули А, В, и С (или только В и С в некоторых случаях) для определения изменения тонирования. Если ниже нижнего предельного значения, то применяется определенный уровень тонирования (например, номинально прозрачный). В некоторых случаях, нижнее предельное значение может находиться в диапазоне от 5 Вт/м² до 200 Вт/м² и верхнее предельное значение может быть в диапазоне от 50 Вт/м² до 400 Вт/м².

[246] Фиг. 24A представляет собой блок-схему 3600, иллюстрирующую конкретную реализацию блока логики управления, изображенной на Фиг. 7. На этапе 3610, способ управления определяет, является ли настоящее время моментом между восходом и заходом солнца. Если оно находится либо до восхода солнца либо после захода солнца на этапе 3610, то способ управления переустанавливает тонировку на тонируемых окнах и переходит к этапу 3920 чтобы определить, есть ли перехват управления. Если на этапе 3610 определен момент между восходом и заходом солнца, то способ управления определяет, находится ли азимут солнца между критическими углами (этап 3620). Несмотря на то, что некоторые способы управления описаны в отношении одного тонируемого окна, должно быть понятно, что эти способы управления могут быть использованы для управления одним или несколькими тонируемыми окнами или зоной одного или нескольких тонируемых окон.

[247] Фиг. 25B иллюстрирует помещение со столом и критические углы солнца, светящего через тонируемое окно в помещение. Если азимут солнца находится в пределах критических углов, то яркий солнечный свет светит на используемый участок, определенный присутствующим лицом, сидящим за столом. На Фиг 25B, азимут солнца изображен вне иллюстрированных критических углов.

[248] Возвращаясь к блок-схеме на Фиг. 24A, если на этапе 3620 определено, что азимут солнца находится вне критических углов, то модуль А не используется, а используется модуль B на этапе 3800. Если определено, что азимут солнца находится между критическими углами, то используется модуль А на этапе 3700, а затем используется модуль B на этапе 3800. На этапе 3820 способ управления определяет, находится ли показание датчика ниже порогового значения 1 или выше порогового значения 2. Если показание датчика находится ниже порогового значения 1 или выше порогового значения 2, то модуль С (этап 3900) не используется. Если показание датчика превышает пороговое значение 1 и находится ниже порогового значения 2, то используется модуль С. В любом случае, способ управления переходит к этапу 3920, чтобы определить наличие перехвата управления.

[249] Фиг. 24B представляет собой диаграмму показаний датчика, снятых на протяжении дня, когда утром облачно (например, туманно), а позже этим днем солнечно. Как проиллюстрировано, значения показаний освещенности находятся ниже нижнего предельного значения до 7 утра, поднимаются выше нижнего предельного значения, а затем выше верхнего предельного значения, и потом ввиду исчезновения облаков после 10 часов утра показания освещения позже в тот же день становятся намного выше. Когда датчик считывает уровни освещенности ниже нижнего предельного значения (например, 10 Вт/м²) до 7 часов утра, количество излучения через тонируемое окно недостаточно существенное, чтобы повлиять на комфорт использования помещения. В этом случае, повторная оценка уровня тонирования не должна выполняться, и применяется определенный уровень тонирования (например, максимальная прозрачность окна). Когда показания датчика находятся между нижним и верхним предельными значениями (например, 100 Вт/м²) после 7 часов утра и до 10 часов утра, будут использоваться модули А, В и С для расчета конечного состояния тонирования. Когда показания датчика находятся выше верхнего предельного значения (например, 100 Вт/м²) после 10 часов утра, будут использоваться модули А и В для расчета конечного состояния тонирования.

[250] Фиг. 25A представляет собой структурную схему 4000 способа управления, который использует средние значения последовательностей коротких и длинных интервалов для принятия решений по тонировке, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Несмотря на то, что структурная схема показана с использованием одного среднего значения последовательности коротких интервалов и одного среднего значения последовательности длинных интервалов, другие варианты реализации изобретения могут включать одно или несколько средних значений последовательностей интервалов, таких как, например, среднее значение второй последовательности длинных интервалов. Проиллюстрированный способ управления периодически принимает показания датчиков со значениями освещенности и обновляет средние значения последовательностей длинных и коротких интервалов. Если таймер установлен, то текущий уровень тонирования будет поддерживаться при текущем значении параметров тонирования. Способ оценивает разницу между средними значениями последовательностей коротких и длинных интервалов, чтобы определить, среднее значение какой последовательности интервалов использовать в принятии решений по тонировке. Если разность между значениями больше, чем пороговое значение, то используется среднее значение последовательности коротких интервалов и устанавливается первый таймер, в течение которого будут поддерживаться текущие параметры тонирования. Если разность между средними значениями меньше порогового значения, то используется среднее значение последовательности длинных интервалов и может быть установлен другой таймер (в зависимости от величины разности). Используя ранее определенное среднее значение последовательности интервалов в качестве значения освещенности, способ определяет, находится ли значение освещенности ниже нижнего предельного значения, и если да, то применяется заранее определенный уровень тонирования (например, номинально прозрачный). Если значение освещенности находится выше верхнего предельного значения, то способ определяет, находится ли солнце за пределами критических углов.

[251] Фиг. 25B иллюстрирует помещение со столом и критические углы помещения, в пределах которого яркий свет от солнца светит на используемый участок, определенный присутствующим лицом, сидящим за столом. На фигуре солнце находится за пределами критических углов. Если способ определяет, что солнце находится за пределами критических углов, то для определения уровня тонирования используется только модуль B. Если в пределах критических углов, то для определения уровня тонирования используются модули А и В. Если значение освещенности находится выше нижнего предельного значения и ниже верхнего предельного значения, то способ определяет, находится ли солнце за пределами критических углов. Если за пределами критических углов, то для определения уровня тонирования используются модули B и C. Если в пределах критических углов, то для определения уровня тонирования используются модули A, B, и C.

[252] Более конкретно со ссылкой обратно к Фиг. 25A, показания датчиков со значениями освещенности (например, показания внешней освещенности) посылаются датчиком и принимаются процессором на этапе 4010. Как правило, датчик выполняет измерения периодически с постоянной частотой (например, одно измерение каждую минуту). На этапе 4012, средние значения освещенности последовательностей длинных и коротких интервалов обновляются с учетом полученных показаний датчиков. Другими словами, самые старые показания в интервальных фильтрах заменяются новыми показаниями и новые средние значения освещенности последовательностей интервалов рассчитываются, в основном, как средние значения показаний в последовательностях интервалов.

[253] На этапе 4020, определяется, установлен ли таймер. Если таймер установлен, то текущие параметры тонирования сохраняются на этапе 4022 и процесс возвращается к этапу 4010. Другими словами, процесс не рассчитывает новый уровень тонирования. Если таймер не установлен, величина и знак разности между средними значениями освещенности последовательностей коротких и длинных интервалов (Δ) определяются на этапе 4030. То есть, Δ=среднее значение последовательности коротких интервалов - среднее значение последовательности длинных интервалов.

[254] На этапе 4040, определяется, является ли Δ положительной и больше первого положительного порогового значения. Если Δ положительна и больше первого порогового значения, то значение освещенности для системы устанавливается равным среднему значению освещенности последовательности коротких интервалов, первый таймер устанавливается на этапе 4042 и способ переходит к этапу 4050. Если Δ положительна, но не превышает первого положительного порогового значения, то величина освещенности для системы устанавливается равной среднему значению освещенности последовательности длинных интервалов на этапе 4044. На этапе 4046, определяется, является ли Δ меньше второго отрицательного порогового значения. Если Δ меньше второго отрицательного порогового значения, то второй таймер устанавливается на этапе 4048, и способ переходит к этапу 4050. Если нет, то способ переходит непосредственно к этапу 4050.

[255] На этапе 4050, определяется, является ли установленное значение освещенности для системы меньше нижнего предельного значения. Если установленное значение освещенности для системы меньше нижнего предельного значения, то применяется заранее определенный уровень тонирования (например, номинально прозрачный) на этапе 4052, и процесс возвращается к этапу 4010. Если установленное значение освещенности для системы больше нижнего предельного значения, то определяется, является ли установленное значение освещенности для системы больше верхнего предельного значения на этапе 4060. Если определено, что установленное значение освещенности для системы больше верхнего предельного значения, то определяется, находится ли азимут солнца за пределами критических углов на этапе 4070. Если солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А и В для определения конечного уровня тонирования, применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу 4010. Если солнце находится за пределами критических углов, то используется только модуль B для определения конечного состояния тонирования на этапе 4074 и процесс возвращается к этапу 4010. Если определено, что установленное значение освещенности для системы не превышает верхнего предельного значения на этапе 4060, то определяется, находится ли солнце за пределами критических углов на этапе 4080. Если солнце находится в пределах критических углов, то используются модули A, B и C для определения конечного уровня тонирования на этапе 4082, применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу 4010. Если солнце находится за пределами критических углов, то используются только модули B и C для определения конечного уровня тонирования на этапе 4090, применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу 4010.

[256] Фиг. 26A иллюстрирует две диаграммы, связанные с показаниями датчика во время обычного дня, и связанные с ними состояния тонирования, определенные с помощью способа управления, описанного со ссылкой на Фиг. 25A. Нижняя диаграмма содержит колоколообразную кривую значений освещенности при ясном небе в течение периода времени t в справочных целях. Эта характерная колоколообразная кривая будет примером значений, измеренных у окна, обращенного на южную сторону (поскольку колокол находится около по центру временного отрезка от рассвета до заката) с критическими углами от 90 (восток) до 270 (запад). Нижняя диаграмма также содержит кривую показаний датчика, снятых в течение периода времени t на протяжении дня, когда погода периодически отклоняется от состояния ясного неба. Как правило, показания датчика представляют собой измерения внешней освещенности. Нижняя диаграмма также содержит кривые обновленных значений последовательности коротких интервалов и значений последовательности длинных интервалов, рассчитанных во времени t. Эти значения, в основном, рассчитываются как средние значения измерений в последовательностях интервалов, обновленных во времени t. Кривая показаний датчиков также показывает снижения освещенности при прохождении четырех облаков 1, 2, 3 и 4, а затем возвращение к ясной погоде после прохождения каждого облака. Кривая последовательности коротких интервалов следует кривой показаний датчика и быстро реагирует на снижения освещенности из-за четырех облаков. Средние значения последовательности длинных интервалов запаздывают от снижений освещенности в показаниях датчика и не реагируют в той же степени, что и средние значения последовательности коротких интервалов на эти снижения освещенности из-за облаков. Верхняя диаграмма иллюстрирует пропускание (T_vis) через тонируемое окно в состоянии тонирования, определяемое способом управления во времени t. До наступления события 0, положительная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов меньше первого (положительного) порогового значения (например, 20 Вт/м²), а значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности длинных интервалов. Так как величина освещенности ниже нижнего предельного значения, то применяется определенный уровень тонирования (номинально прозрачное состояние), соответствующий T_vis 60%. Как показано, способ управления применяет T_vis 60%, пока положительная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов не будет больше первого положительного порогового значения (например, 20 Вт/м²), после чего значение освещенности устанавливается на уровне среднего значения последовательности коротких интервалов (событие 0). В этот момент устанавливается таймер 1 и состояние тонирования, рассчитанное для события 0, сохраняется до истечения таймера 1 после прохождения облака 1. Так как значение освещенности (на основе среднего значения последовательности коротких интервалов) превышает нижнее предельное значение и меньше верхнего предельного значения, а солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А, В и С для определения уровня тонирования для события 0, соответствующего T_vis 20%. После этого среднее значение последовательности коротких интервалов проходит верхний уровень, запуская расчет, основанный только на модулях А и В. Тем не менее, не происходит никаких изменений в уровне тонирования, так как установлен таймер 1. Сразу после прохождения облака 1 истекает таймер 1. С этого времени и до появления облака 3, положительная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов больше первого положительного порогового значения, а значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности коротких интервалов. За это время, значения освещенности (на основе обновленных средних значений последовательности коротких интервалов) остаются выше верхнего предельного значения, а солнце остается в пределах критических углов, и поэтому снова используются модули А и В для определения уровня тонирования, при этом они рассчитывают уровень тонирования, соответствующий T_vis 4%. При появлении облака 3, среднее значение последовательности длинных интервалов превышает среднее значение последовательности коротких интервалов, и теперь разность отрицательна, поэтому значение освещенности устанавливается на уровне среднего значения последовательности длинных интервалов. Поскольку эта разность меньше, чем второе отрицательное пороговое значение, то таймер не устанавливается. Так как значение освещенности превышает верхнее предельное значение, а солнце находится за пределами критических углов, то снова используются модули А, и В для определения уровня тонирования, соответствующего T_vis 4%. При появлении облака 4, среднее значение последовательности длинных интервалов снова превышает среднее значение последовательности коротких интервалов, и разность больше, чем отрицательное пороговое значение. В это время, величина освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности длинных интервалов, но таймеры не устанавливаются. Так как значение освещенности превышает нижнее предельное значение, и меньше верхнего предельного значения, а солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А, В и С для определения уровня тонирования, и они рассчитывают уровень тонирования, соответствующий T_vis 4%.

[257] Фиг. 26B иллюстрирует две диаграммы, связанные с показаниями датчика во время облачного дня с временными скачками и связанные с ними состояния тонирования, определенные с помощью способа управления, описанного со ссылкой на Фиг. 25A. Нижняя диаграмма иллюстрирует показания датчика во времени t на протяжении облачного дня. Нижняя диаграмма содержит колоколообразную кривую значений освещенности при ясном небе в течение периода времени t в справочных целях. Нижняя диаграмма также содержит кривые обновленных значений последовательности коротких интервалов и значений последовательности длинных интервалов, рассчитанных во времени t. Кривая показаний датчика иллюстрирует, что утром облачно до точки 3, когда становится солнечно в течение короткого периода с двумя снижениями, прежде чем снова становится облачно в точке 4. Верхняя диаграмма иллюстрирует пропускание T_vis через тонируемое окно в состоянии тонирования, рассчитываемое способом управления во времени, t. До точки 1, положительная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов меньше первого положительного порогового значения, а значение освещенности устанавливается на уровне среднего значения последовательности длинных интервалов. Так как величина освещенности ниже нижнего предельного значения, то применяется заранее определенный уровень тонирования (например, номинально прозрачный), соответствующий T_vis 60%. В точке 1, разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов положительна и меньше первого положительного порогового значения, а значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности длинных интервалов. В этом случае значение освещенности находится между нижним и верхним предельными значениями, что может быть в начале дня, так что солнце находится за пределами критических углов и, таким образом, нет необходимости использовать модуль А для определения яркого света в помещении. В этом случае, используются только модули В и С и они рассчитывают уровень тонирования при T_vis 40%, чтобы затемнить окно. В точке 2, разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов положительна и меньше первого положительного порогового значения, а значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности длинных интервалов. В этой точке все еще начало дня и солнце находится за пределами критических углов. Значение освещенности выше, чем было в точке 1, но находится по-прежнему между верхним и нижним предельным значениями, и модули В и С определяют уровень тонирования при T_vis 20%, чтобы еще более затемнить окно. В точке 3, разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов положительна и больше порогового значения, и таким образом значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности коротких интервалов и устанавливается таймер 1. Так как значение освещенности превышает верхнее предельное значение, а солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А, и В для определения увеличения тонировки до уровня тонирования, соответствующего T_vis 4%. В течение действия таймера, состояние тонирования будет поддерживаться постоянным. Сразу перед точкой 4 истекает таймер 1. В точке 4, положительная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов выше первого положительного порогового значения, а значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности коротких интервалов. Значение освещенности превышает верхнее предельное значение, а солнце находится за пределами критических углов в это время дня, так что используется только модуль В для определения уровня тонирования, соответствующего T_vis 40%. В точке 5, положительная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов меньше первого порогового значения, а значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности длинных интервалов. Таймер не установлен. В этой точке в конце дня значение освещенности ниже нижнего предельного значения, а солнце находится за пределами критических углов, так что используются модули B и C для определения уровня тонирования, соответствующего T_vis 60%.

[258] Фиг. 27A представляет собой диаграмму значений освещенности, включая показания датчика, средние значения последовательностей коротких интервалов и средние значения последовательностей длинных интервалов, определенных на протяжении времени t в течение дня. Фиг. 27B представляет собой диаграмму показаний датчика на Фиг. 27A и соответствующего уровня тонирования, определенного модулем B, и уровня тонирования, определенного модулем С, в течение дня.

[259] В соответствии с некоторыми аспектами, среднее значение последовательности длинных интервалов обновляется с показаниями датчика и никогда не переустанавливается в течение дня. Если показания датчика значительно менялись в течение дня (например, в случае появления грозового фронта), эти средние значения последовательности длинных интервалов будут существенно отставать от резко изменяющихся показаний датчиков и не будут отражать резкие изменения. Например, средние значения последовательности длинных интервалов значительно превышают показания датчика после значительного снижения внешней освещенности. Если эти высокие средние значения последовательности длинных интервалов используются для расчета уровня тонирования, то окна могут быть чрезмерно тонированными, пока последовательности длинных интервалов не будут иметь времени загрузить большее количество текущих показаний датчика. В соответствии с некоторыми аспектами, способы управления переустанавливают последовательность длинных интервалов после резкого изменения освещенности, так что последовательность длинных интервалов может быть загружена большим количеством текущих показаний датчика. На Фиг. 28A-B проиллюстрированы способы управления, которые переустанавливают входные данные последовательности длинных интервалов. В соответствии с другими аспектами, способы управления используют вторую последовательность длинных интервалов, которая запускается при существенном изменении условий освещенности. На Фиг. 29A-B проиллюстрированы способы управления, которые содержат вторую последовательность длинных интервалов. В этих случаях способы управления могут использовать средние значения последовательностей длинных интервалов, которые ближе к текущим показаниям датчика и могут не допустить чрезмерного тонирования окна после резкого снижения освещенности.

[260] Фиг. 28A представляет собой структурную схему 5000 способа управления, который переустанавливает входные данные последовательности длинных интервалов, в соответствии с вариантами реализации изобретения. Последовательность длинных интервалов переустанавливается и начинает перезагружать текущие показания датчика после резкого изменения показаний датчика. Последовательность длинных интервалов переустанавливается, если отрицательная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов меньше второго отрицательного порогового значения. То есть, отрицательная разность, которая меньше отрицательного порогового значения, указывает на резкое изменение показаний датчика. В то же время, способ управления запускает второй таймер. Способ управления использует переустановленное среднее значение последовательности длинных интервалов для расчета уровня тонирования, который будет поддерживаться во время действия второго таймера. Поскольку последовательность длинных интервалов начинает повторный ввод данных из новых показаний датчика, когда условия резко изменяются, среднее значение последовательности длинных интервалов точно следует за показаниями датчика в течение времени, и способ управления будет определять уровни тонирования, которые точно соответствуют текущим изменяющимся показаниям датчика после резкого изменения.

[261] Более конкретно со ссылкой на Фиг. 28A, показания датчика отправляются датчиком и принимаются процессором на этапе 5010. На этапе 5012, средние значения освещенности последовательностей длинных и коротких интервалов обновляются полученными более новыми показаниями датчика. Если на этапе 5020 определено, что таймер установлен, то текущие параметры тонирования сохраняются на этапе 5022 и процесс возвращается к этапу 5010. Если на этапе 5020 определено, что таймер не установлен, то величина и знак разности между средними значениями освещенности последовательностей коротких и длинных интервалов (Δ) определяются на этапе 5030. То есть, Δ=среднее значение последовательности коротких интервалов - среднее значение последовательности длинных интервалов. Если на этапе 5030 определено, что Δ положительна и больше первого порогового значения, то значение освещенности устанавливается равным среднему значению освещенности последовательности коротких интервалов, первый таймер устанавливается на этапе 5042, и способ переходит к этапу 5050. Если на этапе 5030 определено, что Δ положительна и не превышает первого положительного порогового значения, или является отрицательной, то величина освещенности устанавливается равной среднему значению освещенности последовательности длинных интервалов на этапе 5044. На этапе 5046 определяется, является ли Δ меньше второго отрицательного порогового значения. Если Δ меньше второго отрицательного порогового значения, то это является показателем значительного снижения освещенности. В этом случае устанавливается второй таймер и переустанавливается (освобождается от значений) последовательность длинных интервалов на этапе 5048, чтобы снова начать загрузку данных, а способ переходит к этапу 5050. Если Δ меньше второго отрицательного порогового значения, то способ переходит непосредственно к этапу 5050. На этапе 5050, определяется, является ли установленное значение освещенности меньше нижнего предельного значения. Если меньше нижнего предельного значения, то применяется заранее определенный уровень тонирования (например, номинально прозрачный) на этапе 5052 и процесс возвращается к этапу 5010. Если установленное значение освещенности для системы больше нижнего предельного значения, то определяется, является ли установленное значение освещенности для системы больше верхнего предельного значения на этапе 5060. Если определено, что установленное значение освещенности для системы больше верхнего предельного значения, то определяется, находится ли азимут солнца за пределами критических углов на этапе 5070. Если солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А и В для определения конечного уровня тонирования, применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу 5010. Если солнце находится за пределами критических углов, то используется только модуль B для определения конечного состояния тонирования на этапе 5074 и процесс возвращается к этапу 5010. Если определено, что установленное значение освещенности для системы не превышает верхнего предельного значения на этапе 5060, то определяется, находится ли солнце за пределами критических углов на этапе 5080. Если солнце находится в пределах критических углов, то используются модули A, B и C для определения конечного уровня тонирования на этапе 5082, применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу 5010. Если солнце находится за пределами критических углов, то используются только модули B и C для определения конечного уровня тонирования на этапе 5090, применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу 5010.

[262] Фиг. 28B иллюстрирует пример показаний датчика и средних значений последовательностей интервалов в течение времени t на протяжении части дня. Этот пример предполагает яркую солнечную погоду (500 Вт/м²) в полдень и кривые последовательностей интервалов следуют вместе по большей части этого промежутка времени, с расчетами, выполняемыми каждые 5 минут. На первой вертикальной пунктирной черной линии (регулярные расчеты каждые 5 минут) наблюдается небольшое снижение показаний датчиков и среднее значение последовательности коротких интервалов немного выше, чем среднее значение последовательности длинных интервалов, который отстает от показаний датчика. Так как отрицательная разность между краткосрочным и долгосрочным средними значениями меньше отрицательного порогового значения, то для определения уровня тонирования используется среднее значение последовательности длинных интервалов. Буквально на следующем расчете, показания датчика указывают на большое снижение внешней освещенности (например, появление грозового фронта). Отрицательная разность меньше отрицательного порогового значения и способ управления запускает таймер на 1 час (изменение условий вызвало это событие, сделав разность достаточной для запуска таймера) и переустанавливается последовательность длинных интервалов. Способ управления устанавливает значение освещенности, равным переустановленному среднему значению последовательности длинных интервалов, чтобы определить уровень тонирования, используемый в течение действия таймера. Так как среднее значение последовательности длинных интервалов превышает верхнее предельное значение, а солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А и В для определения уровня тонирования, основанного на переустановленном среднем значении последовательности длинных интервалов. В конце действия второго таймера, отрицательная разность между средними значениями последовательностей коротких и длинных интервалов меньше отрицательного порогового значение, так что освещенность устанавливается на уровне среднего значения последовательности длинных интервалов с показаниями, снятыми после переустановки.

[263] В конце действия второго таймера, если логика не переустановила последовательность длинных интервалов, то второй таймер будет снова задействован, и среднее значение последовательности длинных интервалов будет использовано в течение периода времени (как раньше). Также можно видеть, это приведет к неуместно чрезмерному тонированию окна, так как текущие показания датчиков (и связанное с ними среднее значение последовательности коротких интервалов) показывают, что день пасмурный, и не нужно так сильно тонировать окно, как будет указывать среднее значение последовательности длинных интервалов. В этом случае последовательность длинных интервалов переустанавливается в период запуска таймера. Другими словами, как только таймер срабатывает, это одновременно запускает переустановку последовательности длинных интервалов, чтобы начать загрузку новыми данными датчика. Используя эту логику переустановки, в конце второго таймера среднее значение последовательности коротких интервалов сравнивается с переустановленным средним значением последовательности длинных интервалов и разность будет более точно отражать текущие показания датчиков.

[264] Фиг. 29A представляет собой структурную схему 6000 способа управления, который запускает вторую последовательность длинных интервалов, когда происходит резкое изменение показаний датчика. Значения запущенной второй последовательности длинных интервалов точно отслеживают показания датчика во время резких изменений. Первая последовательность длинных интервалов отстает от показаний датчика.

[265] Ссылаясь обратно к Фиг. 29A, показания датчика со значениями освещенности отправляются датчиком и принимаются процессором на этапе 6010. На этапе 6012, средние значения освещенности последовательностей интервалов обновляются с учетом полученных показаний датчиков. Если на этапе 6020 определено, что таймер установлен, то текущие параметры тонирования сохраняются (т.е. не выполняется расчет нового уровня тонирования) на этапе 6022 и процесс возвращается к этапу 6010. Если на этапе 6020 определено, что таймер не установлен, то определяется, запускалась ли вторая последовательность длинных интервалов на этапе 6024. Если на этапе 6024 определено, что вторая последовательность длинных интервалов запускалась, то значение 1 устанавливается равным большему из средних значений освещенности последовательности коротких интервалов и первой последовательности длинных интервалов, а значение 2 устанавливается равным среднему значению освещенности второй последовательности длинных интервалов. Если вторая последовательность длинных интервалов не запускалась, то значение 1 устанавливается равным среднему значению освещенности последовательности коротких интервалов, а значение 2 устанавливается равным среднему значению освещенности второй последовательности длинных интервалов. На этапе 6030, определяется величина и знак разности между значением 1 и значением 2 (Δ). Если на этапе 6030 определено, что Δ положительна и больше первого положительного порогового значения, то на этапе 6042 значение освещенности устанавливается равным значению 1 и устанавливается первый таймер, после чего способ переходит к этапу 6050. Если на этапе 6030 определено, что Δ положительна и не превышает первого положительного порогового значения, или Δ является отрицательным значением, то величина освещенности устанавливается равной значению 2 на этапе 6044. На этапе 6046, определяется, является ли Δ меньше второго отрицательного порогового значения. Если Δ меньше второго отрицательного порогового значения, то присутствовало значительное снижение освещенности. В этом случае, устанавливается второй таймер, запускается вторая последовательность длинных интервалов, а значение освещенности устанавливается равным начальному значению второй последовательности длинных интервалов на этапе 6048, и способ переходит к этапу 6050. Если Δ меньше второго порогового значения, то способ переходит непосредственно к этапу 6050. На этапе 6050, определяется, является ли установленное значение освещенности меньше нижнего предельного значения. Если меньше нижнего предельного значения, то применяется заранее определенный уровень тонирования (например, номинально прозрачный) на этапе 6052 и процесс возвращается к этапу 6010. Если установленное значение освещенности для системы больше нижнего предельного значения, то определяется, является ли установленное значение освещенности для системы больше верхнего предельного значения на этапе 6060. Если определено, что установленное значение освещенности для системы больше верхнего предельного значения, то определяется, находится ли азимут солнца за пределами критических углов на этапе 6070. Если солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А и В для определения конечного уровня тонирования, применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу 6010. Если солнце находится за пределами критических углов, то используется только модуль B для определения конечного состояния тонирования на этапе 6074 и процесс возвращается к этапу 6010. Если определено, что установленное значение освещенности для системы не превышает верхнее предельное значение на этапе 6060, то определяется, находится ли солнце за пределами критических углов на этапе 6080. Если солнце находится в пределах критических углов, то используются модули A, B и C для определения конечного уровня тонирования на этапе 6082, применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу 6010. Если солнце находится за пределами критических углов, то используются только модули B и C для определения конечного уровня тонирования на этапе 6090, применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу 6010.

[266] Фиг. 29B иллюстрирует пример показаний датчика и средних значений последовательностей интервалов в течение времени t на протяжении части дня. Этот пример предполагает яркую солнечную погоду (500 Вт/м²) в полдень и кривые последовательностей интервалов следуют вместе по большей части этого промежутка времени, с расчетами, выполняемыми каждые 5 минут. На первой вертикальной черной линии (регулярные расчеты каждые 5 минут) наблюдается небольшое снижение показаний датчиков и среднее значение последовательности коротких интервалов немного выше, чем среднее значение первой последовательности длинных интервалов, который отстает от показаний датчика. Так как отрицательная разность между коротким и первым длинным средними значениями ниже порогового значения, то для определения уровня тонирования используется среднее значение первой последовательности длинных интервалов. Буквально на следующем расчете, показания датчика указывают на большое снижение внешней освещенности. В этом случае, отрицательная разность меньше отрицательного порогового значения и способ управления запускает таймер на 1 час (изменение условий вызвало это событие, сделав разность достаточной для запуска таймера) и запускается вторая последовательность длинных интервалов. Кроме того, величина освещенности устанавливается на уровне начального среднего значения второй последовательности длинных интервалов. Так как начальное среднее значение второй последовательности длинных интервалов превышает верхнее предельное значение, а солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А, и В для определения уровня тонирования, основанного на начальном среднем значении второй последовательности длинных интервалов. В конце действия второго таймера, среднее значение первой последовательности длинных интервалов превышает среднее значение последовательности коротких интервалов и положительная разность между средним значением второй последовательности длинных интервалов и средним значением первой последовательности длинных интервалов ниже первого порогового значения. Способ управления использует среднее значение первой последовательности длинных интервалов для определения уровня тонирования, который будет поддерживаться во время действия первого таймера.

[267] В некоторых вариантах реализации изобретения, модуль А может увеличивать тонирование окна, если расчетное направление солнечного излучения через окно находится в пределах критических углов приема, связанных с вариантом появления яркого света в используемом участке помещения с окном. Направление солнечного излучения рассчитывается на основе азимута солнца и/или высоты солнца. Фиг. 25B, например, иллюстрирует критические углы приема, Z1 и Z2, связанные со столом в помещении. В этом примере, когда солнце находится в положении, обеспечивающем солнечное излучение под азимутальным углом в пределах критических углов приема Z1 и Z2, солнечное излучение генерирует яркий свет на область, занимаемую столом. В ответ на это, модуль А может отправлять управляющий сигнал для повышения состояния тонирования окна, чтобы обеспечить комфорт от яркого света. Вне критических углов приема Z1 и Z2, прямые параллельные лучи солнечного излучения не попадают на область стола и модуль А может вернуть управляющую команду «состояние отсутствия тонирования». Еще один пример набора критических углов приема θ₁ и θ₂, связанных с азимутом солнца, проиллюстрирован на Фиг. 20. В некоторых случаях, могут быть использованы два набора критических углов, связанных отдельно с азимутом солнца и высотой солнца соответственно. В этих случаях, модуль А может включаться для повышения состояния тонирования, если расчетный азимут солнца находится в пределах первого набора критических углов, а высота солнца находится в пределах второго набора критических углов.

XI. МОДУЛЬ A НА ОСНОВЕ ТРЕХМЕРНОЙ ПРОЕКЦИИ ДНЕВНОГО СВЕТА

[268] В некоторых вариантах реализации изобретения, модуль А определяет наличие яркого света в используемом участке с использованием трехмерной проекции дневного света через помещение из одной или нескольких апертур (например, тонируемых окон). Трехмерную проекцию дневного света можно рассматривать как количество света в помещении, в котором внешний свет проникает непосредственно в помещение. Например, трехмерная проекция может быть определена с помощью параллельных лучей света от солнца через окно. Направление трехмерной проекции внутри помещения основано на азимуте солнца и/или высоте солнца. Трехмерная проекция дневного света может быть использована для определения двухмерных проекций дневного света (P-изображений) на пересечениях одной или нескольких плоскостей в помещении. Размер и форма P-изображений из апертуры основывается на размерах и ориентации апертуры и направляющего вектора солнечного излучения, рассчитанного на основе азимута солнца и/или высоты солнца. Эти P-изображения определяются исходя из предположения, что солнце генерирует параллельные световые лучи на бесконечном расстоянии от апертуры. При таком предположении горизонтально-ориентированная апертура создает на горизонтальной поверхности двумерную проекцию дневного света той же формы и размера, что и действительная апертура.

[269] В некоторых случаях модуль А определяет P-изображение в определенной рассматриваемой плоскости посредством расчета смещения P-изображения. Смещение P-изображения может относиться к расстоянию смещения в определенной плоскости между геометрическим центром проецируемого изображения и вертикальной осью в геометрическом центре апертуры. Смещение P-изображения может быть определено на основании размеров апертуры, азимута и высоты солнца, а также нормального расстояния между плоскостью апертуры и рассматриваемой плоскостью. Имея смещение P-изображения, модуль А может определить проекцию посредством построения проецируемой площади апертуры вокруг смещения P-изображения.

[270] После того, как модуль А определяет проекцию дневного света на определенной плоскости, модуль А определяет величину, на которую проекция дневного света или область яркого света, обусловленная проекцией дневного света, перекрывает используемый участок (т.е. участок, используемый в помещении). Используемый участок может относиться к участку на рассматриваемой плоскости (например, плоскости на столе), которая определяет границы в пространстве, пересечение которых трехмерной проекцией дневного света или областью яркого света свидетельствует о случае наличия яркого света. В некоторых случаях, используемый участок может быть всей или частью двухмерной поверхности (например, рабочей поверхностью стола) или пространством, таким как участок перед головой присутствующего лица, возможно включая рабочий стол. Если проекция дневного света или область яркого света определяется за пределами используемого участка, то случай наличия яркого света не подтверждается.

[271] В некоторых случаях, модуль А может рассчитать область яркого света в рассматриваемой плоскости на основе света, проецируемого через одну или несколько апертур. Область яркого света может относиться к области на рассматриваемой плоскости, на которую падает свет, проецируемый через одну или несколько апертур. В некоторых случаях, модуль А определяет область яркого света как область между вертикальной осью в геометрическом центре эффективной апертуры и внешними границами P-изображения на рассматриваемой плоскости. В одном случае, геометрический центр апертуры может относиться к средней точке формы апертуры или к центру масс. Область яркого света может быть задана в разных формах, таких как, например, прямоугольная, круглая или кольцевая формы, а также может быть в прямоугольных или полярных координатах. После определения области яркого света из одной или нескольких апертур, модуль А может затем подтвердить наличие яркого света, если область яркого света пересекается с используемым участком.

[272] В некоторых случаях, модуль А определяет уровень тонирования, основанный на расчетной величине перекрытия проекции дневного света или области яркого света используемым участком. Например, если проекция дневного света имеет какое-либо перекрытие используемым участком, то модуль А может запускаться для увеличения состояния тонирования, чтобы соответствовать случаю наличия яркого света. Если проекция дневного света не пересекается с используемым участком, то модуль А может вернуть команду «состояние отсутствия тонирования».

[273] Фиг. 30 иллюстрирует схематическое изображение (вид сбоку) помещения с горизонтальной круглой апертурой 7010 в виде светового люка на потолке, в соответствии с вариантом реализации изобретения. В помещении имеется стол 7030, который определяет используемый участок помещения. Эта круглая апертура 7010 имеет диаметр w_h. Апертура 7010 находится в азимуте окна α₁. Геометрический центр круглой апертуры 7010 находится в центре круглой апертуры 7010 в w_h/2. Показана вертикальная ось 7012 в геометрическом центре 7011 апертуры 7010. Солнечное излучение от солнца изображено в виде трехмерного цилиндра световых лучей, проецируемых на пол. Проиллюстрированное солнечное излучение имеет высоту солнца θ. На этой иллюстрации, проекция дневного света (P-изображение) 7020 апертуры 7010 определена на плоскости пола как аппроксимация проекции на плоскости стола 7030 в положении dz. В других примерах, апертура 7010 может проецироваться на другие плоскости, такие как плоскость на верхней поверхности стола 7030. В некоторых вариантах реализации модуля А, смещение P-изображения может быть определено с помощью проецирования геометрического центра апертуры 7010 на плоскость на полу или другую рассматриваемую плоскость вдоль направляющего вектора 7013, связанного с азимутом и высотой солнца. В некоторых случаях, проекция дневного света (P-изображение) 7022 апертуры 7010 определяется «построением» апертуры 7010 вокруг смещения P-изображения. На Фиг. 30, P-изображение 7020 показано смещенным в боковом направлении на полу на расстояние смещения P-изображения от вертикальной оси 7012. В этом примере, модуль А определяет область яркого света от внешних краев проекции 7020 на плоскости пола.

[274] Фиг. 31 представляет собой схематическое изображение в вертикальном разрезе (верхнее изображение) и горизонтальном разрезе (нижнее изображение) помещения, проиллюстрированного на Фиг. 30 с одной горизонтальной круглой апертурой 7010 в виде светового люка, в соответствии с вариантом реализации изобретения. В этом примере, в помещении имеется стол 7031, который определяет используемый участок, и проекция дневного света (P-изображение) 7022 определяется на плоскости стола 7031, находящейся в положении dz по оси z. В этом примере, смещение P-изображения определяется посредством проецирования геометрического центра апертуры 7010 вдоль направляющего вектора 7013, связанного с азимутом и высотой солнца, на плоскость на столе 7031. Проекция дневного света (P-изображение) 7022 апертуры 7010 может определяться «построением» апертуры вокруг смещения P-изображения. В других случаях, проекция дневного света может быть определена на плоскости пола, например, как проиллюстрировано на Фиг. 30. На Фиг. 31, P-изображение 7022 изображено смещенным в боковом направлении на расстояние смещения P-изображения от вертикальной оси 7012 в геометрическом центре апертуры 7010.

[275] На Фигуре 31, нижняя иллюстрация представляет собой вид в разрезе помещения в z=dz. На этой иллюстрации, используемый участок 7030 имеет среднюю точку, которая смещена от вертикальной оси 7012 на dx и dy в рассматриваемой плоскости на столе 7031, находящейся в положении dz по оси z. Как показано на Фиг. 31, расчетная область яркого света частично перекрывает используемый участок 7030, определяемый столом 7031, в рассматриваемой плоскости на площадь перекрытия 7040. Когда область яркого света превышает определенное пороговое значение (размером или-и/или площадью), модуль A может осуществить изменение тонирования, чтобы ослабить яркий свет. Используемый участок 7030 имеет размеры O_x x O_y на иллюстрации для прямоугольной апертуры, или может определяться диаметром для окружности, длинами сторон многоугольника, треугольника, трапеции или другими координатами, свойственными для апертуры. В других примерах, используемый участок может содержать как область, определенную столом 7031, так и область 7032, определенную человеком за столом 7031. В других примерах, может быть несколько используемых участков, связанных с несколькими присутствующими лицами. Положение P-изображения будет меняться со временем дня, следуя направляющему вектору 7013, определяемому азимутом и высотой солнца, и будет освещать один или несколько используемых участков в течение дня. Когда перекрытие превышает определенное пороговое значение, то модуль А будет тонировать стекло до определенного значения для этого используемого участка и времени дня.

[276] Фиг. 32 иллюстрирует схематическое изображение в вертикальном разрезе (верхнее изображение) и в горизонтальном разрезе (нижнее изображение) помещения с двумя этажами и горизонтальной круглой апертурой 7060 в виде светового люка, в соответствии с вариантом реализации изобретения. В этом примере, на первом этаже есть стол 7090 и на втором этаже есть стол 7090. Апертура 7060 имеет геометрический центр 7061. Смещение P-изображения может быть определено с помощью проецирования геометрического центра 7061 вдоль направляющего вектора 7063, связанного с азимутом и высотой солнца, на рассматриваемую плоскость, которая в данном случае представляет собой плоскость на полу первого этажа, например, как аппроксимация проекции на плоскость стола в положении dz. Проекция дневного света (P-изображение) 7070 апертуры 7060 определяется построением апертуры вокруг смещения P-изображения на рассматриваемой плоскости. Проекция дневного света (P-изображение) 7070 апертуры 7060 изображена на плоскости пола и показана смещенной в поперечном направлении на расстояние смещения P-изображения от вертикальной оси 7062 в геометрическом центре 7061. На этой иллюстрации, используемый участок 7091 стола 7090 имеет среднюю точку, которая смещена от вертикальной оси 7062 на dx2 и dy2 в плоскости стола 7090 и используемый участок 7081 стола 7080 имеет среднюю точку, которая смещена от вертикальной оси 7062 на dx1 и dy1 в плоскости стола 7080. Как проиллюстрировано на Фиг. 32, расчетная область яркого света от проекции дневного света 7070 частично перекрывает используемый участок 7081, определяемый столом 7080, в области перекрытия 7095. Как показано, проекция дневного света не распространяет яркий свет на стол 7090, находящийся на втором этаже.

[277] Фиг. 33 иллюстрирует схематическое изображение (вид сбоку) помещения со столом 7150, первой апертурой 7110, и второй апертурой 7112, в соответствии с вариантом реализации изобретения. Ширина первой апертуры 7110 равна w_h1 и ширина второй апертуры 7112 равна w_h2. Первая апертура 7110 находится под углом к горизонтали α₁, в данном случае равным 135 градусов. Две апертуры 7110 и 7112 имеют эффективную апертуру 7120 со средней точкой 7121. Первая апертура 7110 находится под углом к горизонтали α₁. вторая апертура 7112 находится под углом к горизонтали α₂. Смещение P-изображения может определяться посредством проецирования геометрического центра эффективной апертуры 7120 вдоль направляющего вектора 7141, связанного с азимутом и высотой солнца, на плоскость на полу. Проекция дневного света (P-изображение) 7130 эффективной апертуры 7120 определяется на плоскости пола, например, как аппроксимация проекции на плоскости стола в положении dz. P-изображение 7130 показано смещенным в боковом направлении на расстояние смещения P-изображения от вертикальной оси 7140 в геометрическом центре эффективной апертуры 7120. Область яркого света P-изображения 7130 частично перекрывает используемый участок, определяемый столом 7150.

[278] Фиг. 34 иллюстрирует схематическое изображение (вид сбоку) помещения с многогранным световым люком, имеющим первую апертуру 7210 и вторую апертуру 7212, и со столом 7250, в соответствии с вариантом реализации изобретения. Ширина первой апертуры 7210 равна w_h1 и ширина второй апертуры 7212 равна w_h2. Первая апертура 7210 находится под углом к горизонтали α₁. вторая апертура 7212 находится под углом к горизонтали α₂. Две апертуры 7210 и 7212 имеют эффективную апертуру 7220 с геометрическим центром 7221. Смещение P-изображения может быть определено с помощью проецирования геометрического центра эффективной апертуры 7220 вдоль направляющего вектора 7241 связанного с азимутом и высотой солнца, на рассматриваемую плоскость, которая в данном случае представляет собой плоскость пола, например, как аппроксимация проекции на плоскость стола в положении dz. Проекция дневного света (P-изображение) 7230 эффективной апертуры 7220 определяется на плоскости пола. P-изображение 7230 проиллюстрировано смещенным в боковом направлении на расстояние смещения P-изображения от вертикальной оси 7240 в геометрическом центре эффективной апертуры 7220. Область яркого света P-изображения 7230 частично перекрывает используемый участок, определяемый столом 7250.

[279] Фиг. 35 иллюстрирует схематическое изображение (вид сбоку) помещения с многогранным световым люком, имеющим первую апертуру 7310, вторую апертуру 7312, и грань 7314 без апертуры, в соответствии с вариантом реализации изобретения. В помещении также есть стол 7350. Две апертуры 7310 и 7312 имеют геометрические центры 7341 и 7342 соответственно. Ширина первой апертуры 7310 равна w_h1 и ширина второй апертуры 7312 равна w_h2. Первая апертура 7310 находится под углом к горизонтали α₁, в данном случае равным 90 градусов. Вторая апертура 7212 находится под углом к горизонталиα₂, в данном случае равным 270 градусов. На этой иллюстрации, проекция дневного света (P-изображение) 7330 первой апертуры 7310 определена на плоскости пола как аппроксимация проекции на плоскости стола в положении dz. В этом случае, грань 7314 без апертуры может блокировать свет из первой и/или второй апертуры 7312 в зависимости от направления солнечного излучения. То есть, когда высота солнца θ меньше, чем угол α₂ второй апертуры 7321, солнечные лучи непосредственно не попадают на вторую апертуру 7321, так как грань 7314 блокирует их. На иллюстрации, высота солнца θ меньше, чем угол α₂, таким образом вторая апертура 7312 не получает солнечного излучения. В этом случае, для определения смещения P-изображения и проекции используется эффективная апертура только на основании первой апертуры 7310 и геометрического центра первой апертуры 7310. Смещение P-изображения может определяться посредством проецирования геометрического центра апертуры 7310 вдоль направляющего вектора 7341, связанного с азимутом и высотой солнца, на пол. P-изображение 7330 первой апертуры 7312 изображено смещенным в боковом направлении на расстояние смещения P-изображения от вертикальной оси 7340 в геометрическом центре как первой апертуры 7310, так и второй апертуры 7312. Область яркого света P-изображения 7330 частично перекрывает используемый участок, определяемый столом 7350.

[280] В некоторых случаях, величина перекрытия используемого участка областью яркого света P-изображения может быть использована модулем A для определения оптимального состояния тонирования. В этих случаях, модуль А может определить состояния более высокого тонирования для более высоких уровней перекрытия. В некоторых случаях, уровень тонирования определяется на основе величины перекрытия. В некоторых случаях уровень тонирования определяется на основе процента перекрытия к величине используемой области. Фиг. 36 иллюстрирует схематическое изображение помещения со световым люком, имеющим апертуру 8010 и стол 8012, в соответствии с вариантом реализации изобретения. Изображена вертикальная ось 8020 через геометрический центр апертуры 8010. На этой иллюстрации солнце изображено на пяти высотах солнца и края пяти областей ярого света изображены в соответствии с пятью высотами солнца, связанными с пятью направляющими векторами. Схема также иллюстрирует способ определения оптимального состояния тонирования для различных перекрытий. С каждым увеличением области яркого света, перекрывающей используемый участок, определяемый столом 8010, уровень тонирования возрастает от T1 до T5.

[281] Фиг. 37 представляет собой блок-схему, подробно описывающую этап 700 на Фиг. 8 с модулем A, в котором используется трехмерная проекция дневного света, в соответствии с вариантами реализации изобретения. На этапе 1905, запускается модуль А. На этапе 1910, оконный контроллер 450 использует модуль А с целью расчета положения солнца для координат широты и долготы здания, а также даты и времени суток для определенного момента времени t_i. Координаты широты и долготы могут быть введены из конфигурационного файла. Дата и время суток могут основываться на настоящем времени, предоставляемом таймером. Положение солнца рассчитывается в определенный момент времени t_i, который, в некоторых случаях, может быть в будущем. В других вариантах реализации настоящего изобретения, положение солнца рассчитывается в другом элементе (например, модуле) прогностической логики управления. Положение солнца рассчитывается в величинах азимута солнца и/или высоты солнца.

[282] На этапе 1920, оконный контроллер 450 использует модуль А для расчета количества яркого света, попадающего в помещение, или если яркий свет присутствует в конкретный момент времени на этапе 1910. Модуль А определяет количество яркого света с использованием трехмерной проекции лучей света через помещение из одной или нескольких открытых апертур (например, окон) на основе направляющего вектора, определяемого азимутом и высотой солнца. Модуль A определяет P-изображение (изображения) одной или нескольких открытых апертур, используя направляющий вектор и конфигурационные данные. Конфигурационные данные могут содержать одно или несколько из расположения одной или нескольких апертур (например, электрохромных окон), размеров одной или нескольких апертур, состояния апертур (закрыты или открыты), ориентации каждой из одной или нескольких апертур, размеров помещения, а также любой информации, касающейся внешнего затенения или других конструкций, которые могут блокировать попадание солнечного излучения в одну или несколько апертур. Информация о конфигурации окна вводится из конфигурационного файла, связанного с электрохромным окном 505. Модуль A определяет количество яркого света или определение яркого света в помещении основано на пересечении P-изображения открытой апертуры с используемым участком в определенной рассматриваемой плоскости. В некоторых случаях, модуль А определяет какая из одной или нескольких апертур открыта, т.е. принимает солнечное излучение. Например, на Фиг. 35, на иллюстрации вторая апертура 7342 с ориентацией по углом 270 градусов заблокирована от приема солнечного излучения. Для определения P-изображения (изображений) открытых апертур в определенной рассматриваемой плоскости, модуль A сначала определяет геометрический центр одной или нескольких открытых апертур. В некоторых случаях, геометрический центр может быть результирующей средней точкой форм апертур. Затем модуль А определяет смещение P-изображения посредством проецирования геометрического центра одной или нескольких открытых апертур в направлении направляющего вектора трехмерной проекции дневного света, основанного на азимуте и высоте солнца, на рассматриваемую плоскость. Направляющий вектор трехмерной проекции дневного света основан на азимуте солнца и высоте солнца, рассчитанных в конкретный момент времени на этапе 1910. Модуль А определяет смещение P-изображения на основе геометрического центра одной или нескольких открытых апертур, направляющего вектора, основанного на азимуте и высоте солнца, и нормального расстояния между одной или несколькими апертурами и рассматриваемой плоскостью. Затем модуль А «выстраивает» P-изображение посредством генерирования площади эффективной апертуры вокруг проецируемого геометрического центра одной или нескольких открытых апертур в рассматриваемой плоскости. В некоторых случаях, модуль А определяет область яркого света на основе внешних границ P-изображения на рассматриваемой плоскости. Иллюстрации области яркого света, определенной для различных конструкций апертур, изображены на Фиг. 31-37.

[283] На этапе 1930, определяется уровень тонирования, обеспечивающий комфорт использования помещения, исходя из количества яркого света от P-изображения (изображений) открытых апертур, определенного на этапе 1920. На этапе 1930, модуль A определяет величину перекрытия между используемым участком и P-изображением (изображениями) открытых апертур. На основании величины перекрытия, модуль А определяет требуемый уровень тонирования для определенной величины перекрытия в справочной таблице по занятости помещения. Справочная таблица по занятости помещения поступает из конфигурационного файла для конкретной апертуры. В некоторых случаях, могут быть использованы величина перекрытия или процент перекрытия (т.е. процент области перекрытия используемого участка) для определения конечного состояния тонирования. Например, модуль А может не повысить состояние тонирования, если области перекрытия практически нет (например, небольшой угол стола). Большее количество или процент перекрытия (например, более чем 50% стола), может вызывать состояние более высокого тонирования.

[284] Фиг. 38 иллюстрирует схематическое изображение трехмерной проекции дневного света, пересекающей часть поверхности с ярким светом, в соответствии с вариантами реализации изобретения.

[285] Могут быть выполнены изменения, дополнения или упущения для любой описанной выше прогностической логики управления, другой логики управления и связанных способов управления (например, логика, описанная в отношении Фиг. 18, логика, описанная в отношении Фиг. 7, 8, 9, 12, и 13, а также логика, описанная в отношении Фиг. 14) без выхода за пределы объема изобретения. Любая вышеописанная логика может содержать больше, меньше логических элементов, или содержать другие логические элементы, не выходя за пределы объема изобретения. Кроме того, этапы описанной логики могут быть выполнены в любом нужном порядке, не выходя за пределы объема изобретения.

[286] Также могут быть выполнены изменения, дополнения или упущения для описанных выше систем (например, система, описанная в отношении Фиг. 17) или элементов системы без выхода за пределы объема изобретения. Элементы системы могут быть интегрированы или разделены в соответствии с конкретными требованиями. Например, главный сетевой контроллер 1403 и промежуточный сетевой контроллер 1405 могут быть интегрированы в единый оконный контроллер. Кроме того, операции систем могут быть выполнены большим количеством элементов, меньшим количеством, или другими элементами. Кроме того, операции систем могут быть выполнены с использованием любой применимой логики, содержащей программное обеспечение, аппаратные средства, другую логику, или любую применимую комбинацию из перечисленного.

[287] Следует понимать, что настоящее изобретение, как описано выше, может быть реализовано в виде логики управления, использующей компьютерное программное обеспечение в модульной или интегрированной форме. На основе представленного здесь описания и пояснений, средний специалист в данной области техники будет знать и понимать другие пути и/или способы реализации настоящего изобретения с использованием аппаратных средств и комбинации аппаратных средств и программного обеспечения.

[288] Любые компоненты или функции программного обеспечения, описанные в настоящей заявке, могут быть реализованы в виде программного кода для выполнения процессором, используя любой приемлемый язык программирования, такой как, например, Java, C++ или Python с использованием, например, условного или объектно-ориентированного методов. Программный код может храниться в виде последовательности инструкций или команд на машиночитаемом носителе, таком как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), магнитный носитель, такой как жесткий диск или дискета, или оптический носитель, такой как компакт-диск. Любой такой машиночитаемый носитель может находиться на или внутри одного вычислительного устройства, и может находится на или внутри различных вычислительных устройств в системе или сети.

[289] Хотя приведенные выше раскрытые варианты реализации изобретения были описаны с некоторыми деталями для облегчения понимания, описанные варианты реализации изобретения следует считать иллюстративными и не ограничивающими. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что некоторые изменения и модификации могут применяться в границах приложенной формулы изобретения.

[290] Один или несколько отличительных признаков любого варианта реализации изобретения могут быть объединены с одним или несколькими признаками любого другого варианта реализации изобретения, не выходя за пределы объема изобретения. Кроме того, изменения, дополнения или упущения могут выполняться для любого варианта реализации изобретения, без выхода за пределы объема изобретения. Элементы варианта реализации изобретения могут быть интегрированы или разделены в соответствии с конкретными требованиями без выхода за пределы объема изобретения.

1. Способ управления тонированием одного или более тонируемого окна помещения в здании, причём способ содержит этапы, на которых:

определяют область пересечения между используемым участком и трехмерной проекцией дневного света через одно или более тонируемое окно, причём используемый участок является участком в помещении;

используют область пересечения для определения уровня тонирования одного или более тонируемого окна и

выдают команды для перевода тонирования одного или более тонируемого окна на определенный уровень тонирования.

2. Способ по п. 1, в котором трехмерная проекция является проекцией внутри помещения от солнечных лучей одного или более тонируемого окна.

3. Способ по п. 1, в котором определение трехмерной проекции дневного света содержит этап, на котором определяют направление проекции с использованием азимута и высоты солнца.

4. Способ по п. 1, в котором, если определенная область пересечения равна нулю, уровень тонирования определяется как состояние отсутствия тонирования.

5. Способ по п. 1, в котором определение уровня тонирования содержит этапы, на которых определяют величину перекрытия области пересечения с используемым участком и определяют уровень тонирования на основании упомянутой величины перекрытия.

6. Способ по п. 1, в котором определение уровня тонирования содержит этапы, на которых определяют процент перекрытия используемого участка с областью пересечения и определяют уровень тонирования на основании упомянутого определенного процента.

7. Способ по п. 1, в котором определение области пересечения содержит этапы, на которых:

определяют эффективную апертуру одного или более тонируемого окна и геометрический центр эффективной апертуры;

определяют смещение от геометрического центра на основании азимута и высоты солнца и

определяют область пересечения посредством генерирования площади эффективной апертуры вокруг упомянутого смещения на рассматриваемой плоскости.

8. Способ по п. 1, в котором определение уровня тонирования содержит этапы, на которых определяют процент перекрытия используемого участка с областью пересечения и определяют уровень тонирования на основании упомянутого определенного процента.

9. Способ по п. 1, в котором трехмерная проекция дневного света определяется на будущий момент времени.

10. Способ по п. 9, в котором будущий момент времени удалён от настоящего времени по меньшей мере на около 5 минут и тонирование инициируют до наступления будущего момента времени.

11. Способ по п. 1, в котором команды подаются по сети для перевода тонирования одного или более тонируемого окна на определенный уровень тонирования.

12. Контроллер для управления тонированием одного или более тонируемого окна помещения, при этом контроллер содержит процессор, выполненный с возможностью:

определения пересечения трехмерной проекции дневного света через одно или более тонируемое окно с рассматриваемой плоскостью;

определения перекрытия области пересечения с используемым участком, причём используемый участок является участком в помещении;

использования определённого перекрытия для определения уровня тонирования одного или более тонируемого окна и

выдачи команд для перевода тонирования одного или более тонируемого окна на определенный уровень тонирования.

13. Контроллер по п. 12, дополнительно содержащий широтно-импульсный модулятор, осуществляющий связь по сети с процессором и с тонируемым окном, при этом широтно-импульсный модулятор выполнен с возможностью приема определенного уровня тонирования от процессора и отправки сигнала с командами тонирования по сети для перевода тонирования одного или более тонируемого окна на определенный уровень тонирования.

14. Контроллер по п. 12, в котором трехмерная проекция является проекцией внутри помещения от солнечных лучей одного или более тонируемого окна.

15. Контроллер по п. 12, в котором определение трехмерной проекции дневного света содержит определение направления проекции с использованием азимута и высоты солнца.

16. Контроллер по п. 12, в котором, если определенная область пересечения равна нулю, уровень тонирования определяется как состояние отсутствия тонирования.

17. Контроллер по п. 12, в котором определение уровня тонирования содержит определение величины перекрытия области пересечения с используемым участком и определение уровня тонирования на основании упомянутой величины перекрытия.

18. Контроллер по п. 12, в котором определение уровня тонирования включает определение процента перекрытия используемого участка с областью пересечения и определение уровня тонирования на основании упомянутого определенного процента.

19. Контроллер по п. 12, в котором определение области пересечения содержит:

определение эффективной апертуры одного или более тонируемого окна и геометрического центра эффективной апертуры;

определение смещения от геометрического центра, основанное на азимуте и высоте солнца, и

определение области пересечения посредством генерирования площади эффективной апертуры вокруг упомянутого смещения на рассматриваемой плоскости.

20. Контроллер по п. 12, в котором определение уровня тонирования содержит определение процента перекрытия используемого участка с областью пересечения и определение уровня тонирования на основании упомянутого определенного процента.

21. Контроллер по п. 12, в котором трехмерная проекция дневного света определяется на будущий момент времени.

22. Контроллер по п. 21, в котором будущий момент времени удалён от настоящего времени по меньшей мере на около 5 минут и тонирование инициируется до наступления будущего момента времени.