用于可着色窗户的控制方法与流程

本申请要求于2014年5月9日提交的名称为“CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS”的美国临时专利申请号61/991,375的权益，并且是于2013年2月21日提交的名称为“CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS”的美国专利申请号13/772,969的部分继续申请，所述申请两者以引用的方式且出于所有目的整体并入本文。

技术领域

本文公开的实施方案总体上涉及窗户控制器和用于实现控制可着色窗户(例如，电致变色窗户)的着色和其他功能的方法的相关预测性控制逻辑。

发明背景

电致变色是材料在被置于不同电子状态中时通常通过经受电压变化而展现光学性质的可逆电化学介导变化的现象。光学性质通常是颜色、透射率、吸光度以及反射率中的一个或多个。一种众所周知的电致变色材料是氧化钨(WO₃)。氧化钨是一种阴极电致变色材料，其中透明到蓝色的上色转变通过电化学还原而发生。

电致变色材料可以结合到例如家用、商用和其他用途的窗户中。可以通过诱导电致变色材料的变化来改变这类窗户的颜色、透射率、吸光度和/或反射率，即，电致变色窗户是可以电子方式变深或变浅的窗户。施加至窗户的电致变色装置的小电压会使所述窗户变深；使电压反向会使所述窗户变浅。这种能力允许控制穿过窗户的光的量，并且使得电致变色窗户有机会用作节能装置。

虽然二十世纪六十年代就发现了电致变色，但是遗憾的是，电致变色装置以及尤其是电致变色窗户仍存在各种问题，并且尽管电致变色技术、设备和制造和/或使用电致变色装置的相关方法取得了许多新近进展，但是它们尚未开始实现其全部商业潜力。

发明概要

提供用于控制电致变色窗户和其他可着色窗户至不同着色等级的转变的系统、方法和设备。一般而言，实施方案包括用于实现控制电致变色窗户或其他可着色窗户的着色等级的方法的预测性控制逻辑。典型地，控制逻辑可以用在建筑物或者具有位于建筑物的内部与外部之间的一个或多个电致变色窗户的其他建筑结构中。窗户可以具有不同配置。例如，一些窗户可以是办公室或大厅中的垂直窗户，并且其他窗户可以是走廊中的天窗。更具体地说，公开的实施方案包括预测性控制逻辑，所述预测性控制逻辑提供预测和改变一个或多个可着色窗户的着色等级以直接考虑居住者舒适性的方法。所述方法可以确定未来时间的着色等级，例如以允许可着色窗户的预测转变时间。

舒适性与减少指向居住者或居住者的活动区域上的直接眩光和/或总辐射能有关。在一些情况下，舒适性还与允许足够的自然光照入到所述区域有关。控制逻辑也可以利用能量节约的考虑。在特定实现中，控制逻辑可以包括一个或多个模块，其中所述模块中的至少一个与居住者舒适性考虑相关联。所述模块中的一个或多个也可以与能量消耗有关。

一方面，控制逻辑的一个或多个模块可以确定着色等级，所述着色等级是根据居住者或其活动区域(诸如，其桌子)上的直射日光或眩光基于居住者舒适性来确定。这些模块可以确定日光在特定时刻在房间中的穿透程度。所述模块之后可以确定适当的着色等级，所述着色等级将透射会使居住者感到舒适的光等级。

另一方面，控制逻辑的一个或多个模块可以修改基于居住者舒适性而确定的着色等级以便同时考虑来自晴空条件下的预测辐照度的能量考虑。在这个方面，可以使着色等级变深以确保其性能至少与如地方市政当局规范或标准所规定的建筑物中所要求的参考窗户一样好。修改后的着色等级将在制冷时提供至少与参考窗户一样多的能量节省。在一些情况下，可以反过来使着色等级变浅以在采暖时提供能量节省。

另一方面，控制逻辑的一个或多个模块可以修改基于居住者舒适性和预测晴空辐照度而确定的着色等级以考虑实际辐照度。由于光的阻碍和反射，实际辐照度可能不同于预测辐照度。光传感器或可以测量辐射等级的其他传感器可以用于确定实际辐照度。这一个或多个模块确定最浅着色等级，所述最浅着色等级与基于居住者舒适性和预测晴空辐照度而确定的着色等级相比会将一样多或更少的光透射到房间中。

一个实施方案是一种控制可着色窗户的着色以考虑建筑物的房间中的居住者舒适性的方法。可着色窗户位于所述建筑物的内部与外部之间。所述方法基于直射日光在未来时间穿过可着色窗户进入房间的穿透深度和所述房间中的空间类型来预测可着色窗户在未来时间的适当的着色等级。所述方法通过网络提供指令来使可着色窗户的着色转变为所述着色等级。

另一个实施方案是一种用于控制可着色窗户的着色以考虑建筑物的房间中的居住者舒适性的控制器。可着色窗户位于所述建筑物的内部与外部之间。控制器包括处理器，所述处理器被配置来基于直射日光穿过可着色窗户进入房间的穿透深度和所述房间中的空间类型来确定可着色窗户的着色等级。控制器还包括脉冲宽度调制器(“PWM”)，所述脉冲宽度调制器与处理器和通过网络与可着色窗户通信。脉冲宽度调制器被配置来从处理器接收着色等级，并且通过网络发送具有着色指令的信号以使可着色窗户的着色转变为所确定的着色等级。

另一个实施方案是一种用于控制可着色窗户的着色以考虑建筑物中的居住者舒适性的主控制器。可着色窗户位于所述建筑物的内部与外部之间。主控制器包括计算机可读介质和处理器，所述处理器与计算机可读介质通信并且与用于可着色窗户的局部窗户控制器通信。计算机可读介质具有配置文件，所述配置文件具有与可着色窗户相关联的空间类型。处理器被配置来从计算机可读介质接收空间类型，基于直射日光穿过可着色窗户进入房间的穿透深度和空间类型来确定可着色窗户的着色等级，并且通过网络将着色指令发送至局部窗户控制器以将可着色窗户的着色转变为所确定的着色等级。

另一个实施方案是一种控制建筑物的区中的一个或多个可着色窗户的着色以考虑居住者舒适性的方法。所述方法基于当前时间且基于所述区的代表性窗户的预测转变时间来计算未来时间。所述方法还预测未来时间的太阳位置，并且确定由用户在时间表中指定的程序。程序包括用于基于一个或多个独立变量来确定着色等级的逻辑。所述方法还采用所确定的程序来基于未来时间的预测太阳位置和居住者舒适性而确定着色等级。所述方法还将指令传达至一个或多个可着色窗户以将着色转变为所确定的着色等级。

另一个实施方案是一种控制建筑物的区中的一个或多个可着色窗户的着色以考虑居住者舒适性的窗户控制器。窗户控制器包括计算机可读介质，所述计算机可读介质具有预测性控制逻辑以及与所述区相关联的位点数据和区/群组数据。窗户控制器还包括处理器，所述处理器与计算机可读介质通信并且与可着色窗户通信。处理器被配置来基于当前时间和所述区的代表性窗户的预测转变时间来计算未来时间。处理器还被配置来预测未来时间的太阳位置，并且确定由用户在时间表中指定的程序。程序包括用于基于一个或多个独立变量来确定着色等级的逻辑。处理器还被配置来采用所确定的程序来使用未来时间的预测太阳位置且基于居住者舒适性而确定着色等级。处理器也被配置来将指令传达至所述区中的一个或多个可着色窗户以将着色转变为所确定的着色等级。

某些方面包括控制一个或多个可着色窗户的着色以考虑建筑物的房间中的居住舒适性的方法。一种方法包括确定居住区域与穿过一个或多个可着色窗户的光的三维投影之间的相交部分；使用相交部分来确定一个或多个可着色窗户的着色等级；以及提供指令来将一个或多个可着色窗户的着色转变为所确定的着色等级。在一些情况下，三维投影是一个或多个可着色窗户在太阳光线下到房间中的投影。投影的方向在一些情况下可以基于太阳的方位角和高度角来确定。在一些情况下，光的三维投影与所关注平面的相交部分是P-图像，并且基于P-图像与居住区域的重叠的量来确定着色等级，并且基于重叠的量来确定着色等级。在一些情况下，基于P-图像与居住区域的重叠的百分率来确定着色等级。

某些方面包括用于控制一个或多个可着色窗户的着色以考虑房间中的居住舒适性的控制器。在一些情况下，控制器包括处理器，所述处理器被配置来确定穿过一个或多个可着色窗户的光的三维投影与所关注平面的相交部分，确定相交部分与居住区域的重叠，使用所确定的重叠来确定一个或多个可着色窗户的着色等级，并且提供指令来将一个或多个可着色窗户的着色转变为所确定的着色等级。在一些方面，控制器还包括脉冲宽度调制器，所述脉冲宽度调制器与处理器和通过网络与可着色窗户通信。脉冲宽度调制器被配置来从处理器接收所确定的着色等级，并且通过网络发送具有着色指令的信号以使一个或多个可着色窗户的着色转变为所确定的着色等级。在一些方面，光的三维投影与所关注平面的相交部分是P-图像，其中确定P-图像包括确定一个或多个可着色窗户的有效孔口和有效孔口的几何中心，基于太阳方位角和高度角来确定距几何中心的P-图像偏移，并且通过在所关注平面处以大约P-图像偏移产生有效孔口区域来确定P-图像。

某些方面包括控制一个或多个可着色窗户的着色以考虑建筑物的房间中的居住舒适性的方法。在一些情况下，所述方法包括确定是否在当前时间设定一个或多个计时器；并且如果一个或多个计时器未进行设定，那么确定滤波后的着色等级并且提供指令来将一个或多个可着色窗户的着色转变为滤波后的着色等级。在一些情况下，确定滤波后的着色等级包括基于一个或多个传感器读数来确定短矩形窗(box car)的短矩形窗值；基于一个或多个传感器读数来确定第一长矩形窗的第一长矩形窗值；如果短矩形窗值与长矩形窗值之间的差值为正并大于正阈值，那么将照明值设定为短矩形窗值且设定第一计时器；并且如果短矩形窗值与长矩形窗值之间的差值为正且小于正阈值或者为负且比负阈值更负，那么将照明值设定为第一长矩形窗值。

下文将参考附图来更详细地描述这些和其他特征以及实施方案。

附图简述

图1A-1C示出形成于玻璃衬底上的电致变色装置(即，电致变色薄片(lite))的示意图。

图2A和图2B示出相对于图1A-1C所描述的整合到IGU中的电致变色薄片的示意性截面图。

图3A描绘电致变色装置的示意性截面图。

图3B描绘处于漂白状态(或转变为漂白状态)的电致变色装置的示意性截面图。

图3C描绘图3B所示但处于上色状态(或转变为上色状态)的电致变色装置的示意性截面图。

图4描绘窗户控制器的部件的简化方框图。

图5描绘根据公开的实施方案的包括可着色窗户和至少一个传感器的房间的示意图。

图6A-6C包括描绘根据公开的实施方案的由示例性控制逻辑的三个模块A、B和C中的每一个收集的信息的图。

图7是示出根据公开的实施方案的用于控制建筑物中的一个或多个电致变色窗户的方法的预测性控制逻辑的一些步骤的流程图。

图8是示出图7所示的控制逻辑的一部分的特定实现的流程图。

图9是示出根据公开的实施方案的模块A的细节的流程图。

图10是根据公开的实施方案的居住查找表的实例。

图11A描绘根据公开的实施方案的包括电致变色窗户的房间的示意图，所述房间具有基于位于窗户附近的桌子1的空间类型。

图11B描绘根据公开的实施方案的包括电致变色窗户的房间的示意图，所述房间具有基于与图11A中相比更为远离窗户定位的桌子2的空间类型。

图12是示出根据公开的实施方案的模块B的细节的流程图。

图13是示出根据公开的实施方案的模块C的细节的流程图。

图14是示出图7所示的控制逻辑的一部分的另一种实现的图。

图15描绘建筑物管理系统的实施方案的示意图。

图16描绘建筑物网络的实施方案的方框图。

图17是用于控制建筑物的一个或多个可着色窗户的功能的系统的部件的方框图。

图18是描绘用于控制建筑物中的一个或多个可着色窗户(例如，电致变色窗户)的着色等级的转变的方法的预测性控制逻辑的方框图。

图19是根据实施方案的用于键入时间表信息以产生由窗户控制器采用的时间表的用户界面的屏幕截图。

图20是根据实施方案的居住查找表的实例以及具有桌子和窗户的房间的示意图，所述示意图示出受光角度、太阳角度与穿透深度之间的关系。

图21A、图21B和图21C是根据实施方案的具有三个不同空间类型的建筑物的一部分的平面图的示意图。

图22是根据实施方案的可以存在于用来控制一个或更多可着色窗户的着色等级的窗户控制器中的子系统的方框图。

图23是在开始有雾，接着快速消散直至当天稍后放晴的一天获取的传感器照明读数的曲线图。

图24A是示出图7所示的控制逻辑的一部分的特定实现的流程图。

图24B是在当天起先多云，且接着当天稍后转晴的一天期间的照明读数的曲线图以及对应的上限和下限。

图25A是根据实施方案的使用矩形窗值来作出着色决定的控制方法的流程图。

图25B描绘具有桌子的房间以及其中有太阳照射到坐在桌子上的居住者身上的房间的临界角度。

图26A描绘根据实施方案的与正常一天期间的传感器读数以及通过使用矩形窗滤波器的控制方法确定的相关联的确定的着色状态相关联的两个曲线图。

图26B描绘根据实施方案的与多云天期间的具有间歇峰值的传感器读数以及通过使用矩形窗滤波器的控制方法确定的相关联的确定的着色状态相关联的两个曲线图。

图27A是包括一天当中的时间t期间确定的传感器读数、短矩形窗值和长矩形窗值的照明值的绘图。

图27B是一天当中图27A的传感器读数和由模块B确定的相关联的着色等级以及由模块C确定的着色等级的绘图。

图28A是根据实施方案的使用矩形窗值来作出着色决定的控制方法的流程图。

图28B是包括一天当中的时间t期间确定的传感器读数、短矩形窗值和长矩形窗值的照明值的绘图。

图29A是根据实施方案的使用矩形窗值来作出着色决定的控制方法的流程图。

图29B是包括一天当中的时间t期间确定的传感器读数、短矩形窗值和长矩形窗值的照明值的绘图。

图30是根据实施方案的具有呈天窗形式的水平圆孔的房间的侧视图的示意图，所述水平圆孔用于展示穿过房间到达地板的光的三维投影。

图31是根据实施方案的到房间中的桌子的投影的图30的房间的侧视图和顶视图的示意图。

图32是根据实施方案的具有呈天窗形式的单个水平圆孔的房间的侧视图和顶视图的示意图。

图33是根据实施方案的具有包括第一孔口和第二孔口的多面天窗的房间的侧视图的示意图。

图34示出根据实施方案的具有包括第一孔口和第二孔口的多面天窗且具有桌子的房间的侧视图的示意图。

图35是根据实施方案的具有包括阻挡光的小平面的多面天窗的房间的侧视图的示意图。

图36是描绘根据实施方案的提供对应于由眩光区域覆盖的居住区域的相对部分的最终着色状态的方法的示意图。

图37是具有对应于模块A的使用三维光投影的实施方案的图8的步骤700的细节的流程图。

图38是根据实施方案的具有若干多面天窗和投影的房间的侧视图的示意图。

详细描述

在下文描述中，阐述众多特定细节以便于提供对所呈现实施方案的透彻理解。可以在不具有这些特定细节中的一些或全部的情况下实践公开的实施方案。在其他情况下，未详细地描述众所周知的工艺操作以便不会不必要地混淆公开的实施方案。虽然将结合特定实施方案描述公开的实施方案，但是将理解，并不意图限制公开的实施方案。

I.电致变色装置的综述

应理解，虽然公开的实施方案集中于电致变色窗户(又称为智能窗户)，但是本文公开的概念可以适用于其他类型的可着色窗户。例如，结合有液晶装置或悬浮颗粒装置的可着色窗户而不是电致变色装置可以结合在任何公开的实施方案中。

为了使读者专注于本文公开的系统、窗户控制器和方法的实施方案，提供了对电致变色装置的简要论述。提供对电致变色装置的这个初始论述仅用于上下文，并且系统、窗户控制器和方法的后续所描述的实施方案不限于这个初始论述的特定特征和制作过程。

参考图1A-1C描述电致变色薄片的特定实例以便于说明本文描述的实施方案。图1A是以玻璃片105开始制作的电致变色薄片100的截面表示(参见图1C的截面切线X’-X’)。图1B示出电致变色薄片100的端视图(参见图1C的观察角度Y-Y’)，并且图图1C示出电致变色薄片100的俯视图。图1A示出在制作于玻璃片105上、围绕薄片的周边去除边缘以产生区域140之后的电致变色薄片。也已对电致变色薄片进行激光划线，并且已附接汇流条。玻璃薄片105具有扩散阻挡110以及扩散阻挡上的第一透明传导氧化物层(TCO)115。在这个实例中，边缘去除工艺移除TCO 115和扩散阻挡110两者，但是在其他实施方案中，仅移除TCO，而使扩散阻挡保持完整。TCO 115是用于形成在玻璃片上制作的电致变色装置的电极的两个传导层中的第一个。在这个实例中，玻璃片包括下层玻璃和扩散阻挡层。因此，在这个实例中，形成扩散阻挡，且接着形成第一TCO、电致变色堆叠125(例如，具有电致变色层、离子导体层和对电极层)以及第二TCO130。在一个实施方案中，在整合沉积系统中制作电致变色装置(电致变色堆叠和第二TCO)，其中玻璃片在堆叠制作期间的任何时间都不会离开所述整合沉积系统。在一个实施方案中，也使用整合沉积系统来形成第一TCO层，其中玻璃片在电致变色堆叠和(第二)TCO层的沉积期间不会离开所述整合沉积系统。在一个实施方案中，在整合沉积系统中沉积所有层(扩散阻挡、第一TCO、电致变色堆叠以及第二TCO)，其中玻璃片在沉积期间不会离开所述整合沉积系统。在这个实例中，在沉积电致变色堆叠125之前，穿过TCO 115和扩散阻挡110切割出隔离沟槽120。制造沟槽120是为了电隔离TCO 115的在完成制作之后将驻留在汇流条1下方的区域(参见图1A)。这样做是为了避免可能不需要的位于汇流条下方的电致变色装置的电荷累积和上色。

在形成电致变色装置之后，执行边缘去除工艺和额外的激光划线。图1A描绘装置已被移除的区域140，在这个实例中，装置是从激光划线沟槽150、155、160和165周围的周边区域移除。沟槽150、160和165穿过电致变色堆叠并且还穿过第一TCO和扩散阻挡。沟槽155穿过第二TCO 130和电致变色堆叠，但不穿过第一TCO 115。制造激光划线沟槽150、155、160和165是为了隔离电致变色装置的各部分135、145、170和175，所述部分在可操作电致变色装置的边缘去除工艺期间可能会受损。在这个实例中，激光划线沟槽150、160和165穿过第一TCO以帮助隔离所述装置(激光划线沟槽155不穿过第一TCO，否则其将切断汇流条2与第一TCO以及因此电致变色堆叠的电连通)。用于激光划线工艺的一种或多种激光典型地(但不一定)是脉冲式激光，例如二极管泵浦的固态激光。例如，可以使用来自IPG Photonics(Oxford,Massachusetts)，或来自Ekspla(Vilnius,Lithuania)的合适的激光器执行激光划线工艺。也可以例如通过金刚石尖端划线来机械地执行划线。本领域普通技术人员将了解，可以不同深度执行激光划线工艺，和/或在单一工艺中执行所述激光划线工艺，藉此在包围电致变色装置的周边的连续路径期间改变或不改变激光切割深度。在一个实施方案中，执行边缘去除达到第一TCO的深度。

在激光划线完成之后，附接汇流条。将非穿透性汇流条1应用于第二TCO。将非穿透性汇流条2应用于未沉积装置(例如，归因于保护第一TCO免于装置沉积的掩模)的区域，与第一TCO接触，或在这个实例中，应用于使用边缘去除工艺(例如，使用具有XY或XYZ检流计的设备的激光烧蚀)来移除材料直到第一TCO的区域。在这个实例中，汇流条1和汇流条2都是非穿透性汇流条。穿透性汇流条是典型地被按压到电致变色堆叠中且穿过其中来与位于堆叠底部的TCO进行接触的汇流条。非穿透性汇流条是不穿透到电致变色堆叠层中，而是在传导层(例如，TCO)的表面上形成电接触和物理接触的汇流条。

可以使用非传统汇流条(例如，用丝网和光刻图案化方法制作的汇流条)来电连接TCO层。在一个实施方案中，通过传导墨水的丝网印制(或者使用另一种图案化方法)，接着热固化或者烧结墨水来建立与装置的透明传导层的电连通。与使用穿透性汇流条的常规技术相比，使用上文描述的装置配置的优点包括例如制造更为简单以及激光划线更少。

在连接汇流条之后，将装置整合到绝缘玻璃单元(IGU)中，所述整合包括例如对汇流条等进行布线。在一些实施方案中，汇流条中的一个或两个位于成品IGU内部，然而在一个实施方案中，一个汇流条位于IGU的密封件外部，并且一个汇流条位于IGU内部。在前一个实施方案中，使用区域140来与用于形成IGU的垫片的一个面形成密封。因此，连接至汇流条的电线或其他连接件在垫片与玻璃之间延伸。由于许多垫片由例如不锈钢的传导金属制成，因此需要采取步骤来避免因汇流条和接至汇流条的连接器与金属垫片之间的电连通所致的短路。

如上所述，在连接汇流条之后，将电致变色薄片整合到IGU中，所述整合包括例如对汇流条等进行布线。在本文描述的实施方案中，两个汇流条都位于成品IGU的主密封件内部。

图2A示出相对于图1A-1C所描述的整合到IGU 200中的电致变色窗户的示意性截面图。垫片205用于将电致变色薄片与第二薄片210分开。IGU 200中的第二薄片210是非电致变色薄片，然而，本文公开的实施方案并不限于此。例如，薄片210上可以具有电致变色装置和/或一个或多个涂层，诸如低E涂层等。薄片201也可以是诸如图2B中所描绘的层压玻璃(薄片201经由树脂235被层压至加强窗格230)。介于垫片205与电致变色薄片的第一TCO层之间的是主密封材料215。这种主密封材料还位于垫片205与第二玻璃薄片210之间。包围垫片205的周边的是次密封件220。汇流条布线/引线横穿所述密封件以便连接至控制器。次密封件220可以比所描绘的厚得多。这些密封件帮助将湿气阻隔在IGU的内部空间225之外。所述密封件还用于防止IGU内部中的氩气或其他气体逸出。

图3A以截面图示意性地描绘电致变色装置300。电致变色装置300包括衬底302、第一传导层(CL)304、电致变色层(EC)306、离子传导层(IC)308、对电极层(CE)310以及第二传导层(CL)314。层304、306、308、310和314被统称为电致变色堆叠320。可操作来将电势施加在整个电致变色堆叠320上的电压源316实现了电致变色装置从例如漂白状态到上色状态(所描绘)的转变。层的次序相对于衬底而言可以是反向的。

可以制作具有如所描述的相异层的电致变色装置，因为所有固态装置和/或所有无机装置具有低缺陷率。这类装置及其制作方法更详细地描述于以下各项中：于2009年12月22日提交的名称为“Fabrication of Low-Defectivity Electrochromic Devices”且将Mark Kozlowski等人指定为发明人的美国专利申请序列号12/645,111；以及于2009年12月22日提交的名称为“Electrochromic Devices”且将Zhongchun Wang等人指定为发明人的美国专利申请序号12/645,159，所述专利申请两者均以引用的方式整体并入本文。然而，应理解，堆叠中的各层中的任一个或多个可以含有一定量的有机材料。这同样可以适用于液体，所述液体可以少量地存在于一个或多个层中。还应理解，可以沉积或另外通过采用液体组分的工艺诸如采用溶胶-凝胶或化学气相沉积的某些工艺来形成固态材料。

另外，应理解，对漂白状态与上色状态之间的转变的提及是非限制性的并且仅表示可以实现的电致变色转变的许多实例当中的一个实例。除非本文另外指明(包括前文论述)，否则无论何时提及漂白-上色转变，对应装置或工艺涵盖其他光学状态转变，诸如非反射性-反射性、透明-不透明等。另外，术语“漂白”指代光学中性状态，例如，未上色、透明或半透明。另外，除非本文另外指明，否则电致变色转变的“颜色”不限于任何特定波长或波长范围。如本领域技术人员所理解，适当的电致变色材料和对电极材料的选择决定了相关光学转变。

在本文描述的实施方案中，电致变色装置可逆地在漂白状态与上色状态之间循环。在一些情况下，当装置处于漂白状态时，将电势施加至电致变色堆叠320，以使得堆叠中的可用离子主要驻留在对电极310中。当电致变色堆叠上的电势反转时，离子输送穿过离子传导层308到达电致变色材料306并且使得材料转变为上色状态。以类似方式，本文描述的实施方案的电致变色装置可以在不同着色等级(例如，漂白状态、最深上色状态和介于漂白状态与最深上色状态之间的中间等级)之间可逆地循环。

再次参考图3A，电压源316可以被配置来结合辐射传感器和其他环境传感器来操作。如本文所描述，电压源316与装置控制器(这个图中未图示)对接。此外，电压源316可以与能量管理系统对接，所述能量管理系统根据各种准则诸如当年时间、当天时间和测量的环境条件来控制电致变色装置。这种能量管理系统结合大面积电致变色装置(例如，电致变色窗户)可以大幅降低建筑物的能量消耗。

具有合适的光、电、热和机械性质的任何材料都可以用作衬底302。这类衬底包括例如玻璃、塑料以及镜面材料。合适的玻璃包括透明的或着色的钠钙玻璃，包括钠钙浮法玻璃。玻璃可以是回火的或未回火的。

在许多情况下，衬底是针对住宅窗户应用来设定大小的玻璃窗格。这种玻璃窗格的大小可以根据住宅的特定需要而广泛地变化。在其他情况下，衬底是建筑玻璃。建筑玻璃典型地用在商业建筑物中，但是也可以用在住宅建筑物中，并且典型地(但不一定)将室内环境与室外环境分隔开来。在某些实施方案中，建筑玻璃是至少20英寸乘以20英寸，并且可以是大得多的，例如，大到约80英寸乘以120英寸。建筑玻璃典型地为至少约2mm厚，典型地介于约3mm与约6mm厚之间。当然，电致变色装置可以依据小于或大于建筑玻璃的衬底而按比例调整。另外，电致变色装置可以提供于具有任何大小和形状的镜子上。

衬底302之上是传导层304。在某些实施方案中，传导层304和314中的一者或两者是无机的和/或固体的。传导层304和314可以由许多不同材料制成，所述材料包括传导氧化物、薄金属涂层、传导金属氮化物以及复合导体。典型地，传导层304和314至少在电致变色层展现出电致变色的波长范围内是透明的。透明传导氧化物包括金属氧化物和掺杂一种或多种金属的金属氧化物。这类金属氧化物和掺杂金属氧化物的实例包括氧化铟、氧化铟锡、掺杂氧化铟、氧化锡、掺杂氧化锡、氧化锌、氧化铝锌、掺杂氧化锌、氧化钌、掺杂氧化钌等。由于氧化物常常用于这些层，所以它们有时被称为“透明传导氧化物”(TCO)层。还可以使用基本上透明的薄金属涂层以及TCO和金属涂层的组合。

传导层的功能是将电压源316提供的电势在电致变色堆叠320的表面上传播到堆叠的内部区域，其中欧姆电势降相对较小。电势通过接至传导层的电连接来转移到传导层。在一些实施方案中，与传导层304接触的一个汇流条和与传导层314接触的一个汇流条提供电压源316与传导层304和314之间的电连接。传导层304和314也可以用其他的常规手段连接至电压源316。

覆盖传导层304的是电致变色层306。在一些实施方案中，电致变色层306是无机的和/或固体的。电致变色层可以含有包括金属氧化物在内的许多不同电致变色材料中的任一种或多种。这类金属氧化物包括氧化钨(WO3)、氧化钼(MoO3)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钛(TiO2)、氧化铜(CuO)、氧化铱(Ir2O3)、氧化铬(Cr2O3)、氧化锰(Mn2O3)、氧化钒(V2O5)、氧化镍(Ni2O3)、氧化钴(Co2O3)等。在操作期间，电致变色层306将离子转移至对电极层310且从所述对电极层310接收离子以引起光学转变。

一般而言，电致变色材料的上色(或例如吸光度、反射率和透射率等任何光学性质的变化)由可逆地离子插入到材料中(例如，嵌入)且对应注入电荷平衡电子所引起。典型地，一部分负责光学转变的离子不可逆地结合到电致变色材料中。一些或所有不可逆结合的离子用于补偿材料中的“盲电荷”。在大部分电致变色材料中，合适的离子包括锂离子(Li+)和氢离子(H+)(即，质子)。然而，在一些情况下，其他离子将是合适的。在各种实施方案中，锂离子用于产生电致变色现象。锂离子嵌入氧化钨(WO3-y(0<y≤约0.3))中引起氧化钨从透明(漂白状态)变成蓝色(上色状态)。

再次参考图3A，在电致变色堆叠320中，离子传导层308夹在电致变色层306与对电极层310之间。在一些实施方案中，对电极层310是无机的和/或固体的。对电极层可以包括在电致变色装置处于漂白状态时用作离子储集器的许多不同材料中的一种或多种。在由例如施加适当电势引起的电致变色转变期间，对电极层将一些或所有其所存放的离子转移到电致变色层，从而使电致变色层变成上色状态。同时，在NiWO的情况下，对电极层随着失去离子而上色。

在一些实施方案中，与WO3互补的适合于对电极的材料包括氧化镍(NiO)、氧化镍钨(NiWO)、氧化镍钒、氧化镍铬、氧化镍铝、氧化镍锰、氧化镍镁、氧化铬(Cr2O3)、氧化锰(MnO2)以及普鲁士蓝。

当从由氧化镍钨制成的对电极310移走电荷(即，将离子从对电极310输送至电致变色层306)时，对电极层将从透明状态转变为上色状态。

在所描绘的电致变色装置中，在电致变色层306与对电极层310之间，存在离子传导层308。离子传导层308用作电致变色装置在漂白状态与上色状态之间转变时输送离子(以电解质的方式)的介质。优选地，离子传导层308对于电致变色层和对电极层的有关离子而言是高度传导的，但是具有足够低的电子传导性，以致于可以忽略在正常操作期间发生的电子转移。具有高离子传导性的薄离子传导层允许快速地进行离子传导，且由此允许高性能电致变色装置进行快速切换。在某些实施方案中，离子传导层308是无机的和/或固体的。

(具有相异IC层的电致变色装置的)合适的离子传导层的实例包括硅酸盐、氧化硅、氧化钨、氧化钽、氧化铌以及硼酸盐。这些材料可以掺杂包括锂在内的不同掺杂剂。掺锂氧化硅包括锂氧化硅铝。在一些实施方案中，离子传导层包括基于硅酸盐的结构。在一些实施方案中，氧化硅铝(SiAlO)用于离子传导层308。

电致变色装置300可以包括一个或多个附加层(未图示)，诸如一个或多个钝化层。用于改良某些光学性质的钝化层可以包括在电致变色装置300内。用于防潮或抗划伤的钝化层也可以包括在电致变色装置300内。例如，传导层可以用抗反射或保护性氧化物或氮化物层处理。其他钝化层可以用于气密地密封电致变色装置300。

图3B是处于漂白状态(或转变为漂白状态)的电致变色装置的示意性截面图。根据特定实施方案，电致变色装置400包括氧化钨电致变色层(EC)406和氧化镍钨对电极层(CE)410。电致变色装置400也包括衬底402、传导层(CL)404、离子传导层(IC)408以及传导层(CL)414。

电压源416被配置来以通过接至传导层404和414的合适的连接(例如，汇流条)来向电致变色堆叠420施加电势和/或电流。在一些实施方案中，电压源被配置来施加几伏特的电势，以便于驱使装置从一种光学状态转变成另一种光学状态。如图3A所示的电势的极性使得离子(在这个实例中为锂离子)主要驻留(如虚线箭头所指示)在氧化镍钨对电极层410中

图3C是图3B所示但处于上色状态(或转变为上色状态)的电致变色装置400的示意性截面图。在图3C中，电压源416的极性反转，以使得电致变色层具有更大负性以接受额外的锂离子，且从而转变为上色状态。如虚线箭头所指示，锂离子穿过离子传导层408输送到氧化钨电致变色层406。氧化钨电致变色层406显示处于上色状态。氧化镍钨对电极410也显示处于上色状态。如所解释，氧化镍钨在放弃锂离子(脱嵌)时变得越来越不透明。在这个实例中，存在协同效应，其中406和410两层转变到上色状态对减少透射穿过堆叠和衬底的光的量具有附加作用。

如上所述，电致变色装置可以包括电致变色(EC)电极层和对电极(CE)层，它们由具有高离子传导性和高电子抗性的离子传导(IC)层隔开。如常规所理解，离子传导层因此防止电致变色层与对电极层之间的短路。离子传导层允许电致变色电极和对电极持有电荷并且由此维持其漂白或上色状态。在具有相异层的电致变色装置中，部件形成堆叠，所述堆叠包括夹在电致变色电极层与对电极层之间的离子传导层。这三个堆叠部件之间的边界由组成和/或微结构的突然变化限定。因此，装置具有三个相异的层与两个突变界面。

根据某些实施方案，紧邻彼此(有时是直接接触)形成对电极和电致变色电极，而无需单独沉积离子传导层。在一些实施方案中，采用具有界面区域而非相异IC层的电致变色装置。这类装置及其制作方法描述于以下各项中：美国专利号8,300,298和于2010年4月30日提交的美国专利申请序列号12/772,075；以及于2010年6月11日提交的美国专利申请序列号12/814,277和12/814,279，所述三个专利申请和所述专利中的每一个的名称为“Electrochromic Devices”，各自将Zhongchun Wang等人指定为发明人，并且各自以引用的方式整体并入本文。

II.窗户控制器

窗户控制器用于控制电致变色窗户的电致变色装置的着色等级。在一些实施方案中，窗户控制器能够使电致变色窗户在两个着色状态(等级)(漂白状态与上色状态)之间转变。在其他实施方案中，控制器可以另外使电致变色窗户(例如，具有单个电致变色装置)转变为中间着色等级。在一些公开的实施方案中，窗户控制器能够使电致变色窗户转变为四个或更多个着色等级。某些电致变色窗户通过在单个IGU中使用两个(或更多个)电致变色薄片来实现中间着色等级，其中每个薄片是双态薄片。在这个部分中，参考图2A和图2B对此进行描述。

如上文相对于图2A和图2B所指出，在一些实施方案中，电致变色窗户可以包括在IGU 200的一个薄片上的电致变色装置400和在IGU 200的另一个薄片上的另一个电致变色装置400。如果窗户控制器能够使每个电致变色装置在两个状态(漂白状态与上色状态)之间转变，那么电致变色窗户能够获得四个不同状态(着色等级)：两个电致变色装置都被上色的上色状态、一个电致变色装置被上色的第一中间状态、另一个电致变色装置被上色的第二中间状态以及两个电致变色装置都被漂白的漂白状态。多窗格电致变色窗户的实施方案进一步描述于将Robin Friedman等人指定为发明人、名称为为“MULTI-PANE ELECTROCHROMIC WINDOWS”的美国专利号8,270,059中，所述专利以引用的方式整体并入本文。

在一些实施方案中，窗户控制器能够使具有能够在两个或更多个着色等级之间转变的电致变色装置的电致变色窗户转变。例如，窗户控制器可能能够使电致变色窗户转变为漂白状态、一个或多个中间等级和上色状态。在一些其他实施方案中，窗户控制器能够使结合有电致变色装置的电致变色窗户在介于漂白状态与上色状态之间的任何数量的着色等级之间转变。用于使电致变色窗户转变为一个或多个中间着色等级的方法和控制器的实施方案进一步描述于将Disha Mehtani等人指定为发明人、名称为“CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES”的美国专利号8,254,013中，所述专利以引用的方式整体并入本文。

在一些实施方案中，窗户控制器可以为电致变色窗户中的一个或多个电致变色装置供电。典型地，窗户控制器的这个功能由下文更详细描述的一个或多个其他功能加以扩充。本文描述的窗户控制器不限于具有出于控制目的而为其所关联的电致变色装置供电的功能的窗户控制器。也就是说，用于电致变色窗户的电源可以与窗户控制器分开，其中控制器具有其自身的电源并且引导将功率从窗户电源施加至窗户。然而，使窗户控制器包括电源且配置控制器来为窗户直接供电是方便的，因为这消除了对用于为电致变色窗户供电的单独布线的需要。

另外，在这个部分中描述的窗户控制器被描述为可以被配置来控制单个窗户或多个电致变色窗户的功能的独立控制器，而不将窗户控制器整合到建筑物控制网络或建筑物管理系统(BMS)中。然而，可以将窗户控制器整合到建筑物控制网络或BMS中，如本公开的建筑物管理系统部分中进一步所描述。

图4描绘公开的实施方案的窗户控制器450的一些部件和窗户控制器系统的其他部件的方框图。图4是窗户控制器的简化方框图，并且关于窗户控制器的更多细节可以发现于2012年4月17日提交且均将Stephen Brown指定为发明人、名称均为“CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS”的美国专利申请序列号13/449,248和13/449,251中和于2012年4月17日提交且将Stephen Brown等人指定为发明人、名称为“CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES”的美国专利序列号13/449,235中，所有所述文件以引用的方式整体并入本文。

在图4中，窗户控制器450的所示部件包括具有以下各项的窗户控制器450：微处理器455或其他处理器、脉冲宽度调制器460、信号调节模块465以及具有配置文件475的计算机可读介质(例如，存储器)。窗户控制器450通过网络480(有线或无线)与电致变色窗户中的一个或多个电致变色装置400进行电子通信以将指令发送至一个或多个电致变色装置400。在一些实施方案中，窗户控制器450可以是通过网络(有线或无线)与主窗户控制器通信的局部窗户控制器。

在公开的实施方案中，建筑物可能有至少一个房间具有位于建筑物的外部与内部之间的电致变色窗户。一个或多个传感器可以位于建筑物外部和/或房间内部。在实施方案中，来自一个或多个传感器的输出可以是窗户控制器450的信号调节模块465的输入。在一些情况下，来自一个或多个传感器的输出可以是BMS的输入，如在建筑物管理系统部分中进一步所描述。虽然所描绘的实施方案的传感器被示出为位于建筑物的外侧垂直墙壁上，但这是为了简单起见，并且传感器也可以处于其他位置，诸如房间内部或在外部的其他表面上。在一些情况下，可以使用两个或更多个传感器来测量相同输入，这在一个传感器失效或因其他原因具有错误读数的情况下可以提供冗余。

图5描绘具有电致变色窗户505的房间500的示意图(侧视图)，所述电致变色窗户505具有至少一个电致变色装置。电致变色窗户505位于包括房间500的建筑物的外部与内部之间。房间500还包括连接至电致变色窗户505且被配置来控制所述电致变色窗户505的着色等级的窗户控制器450。外部传感器510位于建筑物外部的垂直表面上。在其他实施方案中，还可以使用内部传感器来测量房间500中的环境光。在其他实施方案中，也可以使用居住者传感器来确定居住者何时处于房间500中。

外部传感器510是诸如光传感器的装置，所述装置能够检测入射于装置上的辐射光，所述福射光来自诸如太阳的光源或自表面、大气中的颗粒、云等反射至传感器的光。外部传感器510可以产生呈电流(由光电效应产生)形式的信号，并且所述信号可以是入射于传感器510上的光的函数。在一些情况下，装置可以W/m²为单位或其他类似单位的辐照度来检测辐射光。在其他情况下，装置可以英尺烛光为单位或类似单位来检测在可见波长范围中的光。在许多情况下，这些辐照度值与可见光之间存在线性关系。

由于日光照在地球上的角度会变化，因此可以基于当天时间和当年时间来预测来自日光的辐照度值。外部传感器510可以实时地检测辐射光，所述辐射光考虑了因建筑物、天气变化(例如，云)等所致的反射光和阻碍光。例如，在多云的日子，日光会被云阻挡，并且由外部传感器510检测到的辐射光将少于无云的日子。

在一些实施方案中，可能存在与单个电致变色窗户505相关联的一个或多个外部传感器510。可以将来自一个或多个外部传感器510的输出彼此进行比较以确定例如外部传感器510中的一个是否被物体遮蔽，诸如被落在外部传感器510上的小鸟遮蔽。在一些情况下，可能希望在建筑物中使用相对较少的传感器，因为一些传感器可能不可靠和/或成本较高。在某些实现中，可以采用单个传感器或几个传感器来确定照射在建筑物或可能照射在建筑物一侧上的来自太阳的辐射光的当前等级。云可能经过太阳前面，或施工车辆可能停在夕阳前面。这些情况将导致与正常地照射在建筑物上情况下计算的来自太阳的辐射光的量存在偏差。

外部传感器510可以是一种类型的光传感器。例如，外部传感器510可以是电荷耦合装置(CCD)、光电二极管、光敏电阻器或光伏电池。本领域普通技术人员将了解，光传感器和其他传感器技术的未来发展也将起作用，因为它们测量光强度并且提供表示光等级的电输出。

在一些实施方案中，来自外部传感器510的输出可以是信号调节模块465的输入。所述输入可以是呈信号调节模块465的电压信号的形式。信号调节模块465将输出信号传递至窗户控制器450。窗户控制器450基于来自配置文件475的各种信息、来自信号调节模块465的输出、超控值(override value)来确定电致变色窗户505的着色等级。窗户控制器450之后指示PWM 460将电压和/或电流施加至电致变色窗户505以使其转变为所需的着色等级。

在公开的实施方案中，窗户控制器450可以指示PWM 460将电压和/或电流施加至电致变色窗户505以使其转变为四个或更多个不同着色等级中的任一个。在公开的实施方案中，电致变色窗户505可以转变为描述如下的至少八个不同着色等级:0(最浅)、5、10、15、20、25、30和35(最深)。着色等级可以线性对应于透射穿过电致变色窗户505的光的视觉透射率值和太阳能得热系数(SHGC)值。例如，在使用以上八个着色等级的情况下，最浅着色等级0可以对应于SHGC值0.80，着色等级5可以对应于SHGC值0.70，着色等级10可以对应于SHGC值0.60，着色等级15可以对应于SHGC值0.50，着色等级20可以对应于SHGC值0.40，着色等级25可以对应于SHGC值0.30，着色等级30可以对应于SHGC值0.20，并且着色等级35(最深)可以对应于SHGC值0.10。

窗户控制器450或与窗户控制器450通信的主控制器可以采用任一个或多个预测性控制逻辑部件来基于来自外部传感器510的信号和/或其他输入而确定所需的着色等级。窗户控制器450可以指示PWM 460将电压和/或电流施加至电致变色窗户505以使其转变为所需的着色等级。

III.预测性控制逻辑的实例

在公开的实施方案中，预测性控制逻辑用于实现确定和控制电致变色窗户505或考虑居住者舒适性和/或能量节约考虑的其他可着色窗户的所需的着色等级的方法。这个预测性控制逻辑可以采用一个或多个逻辑模块。图6A-6C包括描绘由公开的实施方案的示例性控制逻辑的三个逻辑模块A、B和C中的每一个收集的一些信息的图。

图6A示出直射日光穿过介于包括房间500的建筑物的外部与内部之间的电致变色窗户505进入房间500的穿透深度。穿透深度是直射日光在房间500中的穿透程度的量度。如所示，在背离窗户505的窗台(底部)的水平方向上测量穿透深度。一般而言，窗户界定孔口，所述孔口提供直射日光的受光角度。基于窗户的几何形状(例如，窗户尺寸)、窗户在房间中的位置和取向、在窗户外侧的任何鳍状物或其他外部遮蔽以及太阳的位置(例如，针对当天特定时间和特定日期的直射日光的角度)来计算穿透深度。对电致变色窗户505的外部遮蔽可以归因于可以遮蔽窗户的任何类型的结构，诸如窗檐(overhang)、鳍状物等。在图6A中，在电致变色窗户505上方存在窗檐520，所述窗檐520阻挡进入房间500的直射日光的一部分，因此缩短穿透深度。房间500还包括连接至电致变色窗户505且被配置来控制所述电致变色窗户505的着色等级的局部窗户控制器450。外部传感器510位于建筑物外部的垂直表面上。

模块A可以用于根据穿过电致变色窗户505照射到居住者或其活动区域上的直射日光来确定考虑到居住者舒适性的着色等级。基于在特定时刻直射日光进入房间的所计算的穿透深度和房间中的空间类型(例如，窗户附近的桌子、大厅等)来确定着色等级。在一些情况下，着色等级还可以基于在房间中提供足够的自然光。在许多情况下，穿透深度是在未来时间计算的值以考虑玻璃转变时间(窗户着色所需的时间，例如为所需的着色等级的80％、90％或100％)。模块A中解决的问题是，直射日光可能在房间500中穿透太深，以致于直接出现在房间中的桌子或其他工作表面工作的居住者身上。公众可用的程序可以提供对太阳位置的计算并且允许轻而易举地计算出穿透深度。

图6A还示出房间500中的桌子作为空间类型的实例，空间类型与活动区域(即，桌子)和活动区域的位置(即，桌子的位置)相关联。每个空间类型与针对居住者舒适性的不同着色等级相关联。例如，如果活动是重要活动，诸如在桌子或计算机进行的办公室中的工作，而且桌子位于窗户附近，那么所需的着色等级可能高于桌子更为远离窗户的情况。作为另一个实例，如果活动并不重要，诸如大厅中的活动，那么所需的着色等级可能低于具有桌子的相同空间的情况。

图6B示出在晴空条件下穿过电致变色窗户505进入房间500的直射日光和辐射。辐射可以来自被大气中的分子和颗粒散射的日光。模块B基于在晴空条件下穿过考虑中的电致变色窗户505的辐照度的预测值来确定着色等级。诸如开源RADIANCE程序的各种软件可以用于预测在某一纬度、经度、当年时间和当天时间以及给定窗户取向的晴空辐照度。

图6C示出来自天空的辐射光，所述辐射光是由外部传感器510实时测量的，以考虑可能被在晴空预测中未予考虑的诸如建筑物或天气条件(例如，云)的物体阻碍或从所述物体反射的光。通过模块C确定的着色等级是基于实时辐照度，所述实时辐照度是基于由外部传感器510获取的测量结果。

预测性控制逻辑可以单独地针对建筑物中的每个电致变色窗户505实现逻辑模块A、B和C中的一个或多个。每个电致变色窗户505可以具有一组独特的尺寸、取向(例如，垂直、水平、以某角度倾斜)、位置、相关联空间类型等。可以针对每个电致变色窗户505维持具有这种信息和其他信息的配置文件。配置文件475(图4中提及)可以存储在电致变色窗户505的局部窗户控制器450的计算机可读介质470中或存储在本公开中稍后描述的建筑物管理系统(“BMS”)中。配置文件475可以包括诸如窗户配置、居住查找表、关于相关联基准玻璃(datum glass)的信息和/或预测性控制逻辑所使用的其他数据的信息。窗户配置可以包括诸如电致变色窗户505的尺寸、电致变色窗户505的取向、电致变色窗户505的位置等的信息。

查找表描述针对某些空间类型和穿透深度提供居住者舒适性的着色等级。也就是说，居住查找表中的着色等级被设计来根据可能处于房间500中的居住者或其工作空间上的直射日光为所述居住者提供舒适性。图10中示出居住查找表的实例。

空间类型是用于确定将需要何种程度的着色来解决针对给定穿透深度的居住者舒适性问题和/或在房间中提供舒适的自然光照的量度。空间类型参数可以考虑许多因素。属于这些因素的是在特定房间中进行的工作或其他活动的类型和活动的位置。与要求高度专注的详细研究相关联的近距离工作可能处于一个空间类型，而休闲室或会议室可能具有不同的空间类型。此外，房间中的桌子或其他工作表面相对于窗户的位置是定义空间类型时的考虑因素。例如，空间类型可以与具有位于电致变色窗户505附近的桌子或其他工作空间的单个居住者的办公室相关联。作为另一个实例，空间类型可以是大厅。

在某些实施方案中，预测性控制逻辑的一个或多个模块可以确定所需的着色等级，同时除了居住者舒适性之外还考虑能量节约。这些模块可以通过比较电致变色窗户505与基准玻璃或其他标准参考窗户在特定着色等级下的性能来确定与所述着色等级相关联的能量节省。使用这个参考窗户的目的可以是确保预测性控制逻辑符合对在建筑物的场所中使用的参考窗户的市政建筑物规范要求或其他要求。市政当局常常使用常规的低发射率玻璃来定义参考窗户以控制建筑物中的空气调节负荷量。作为参考窗户505如何适应预测性控制逻辑的实例，所述逻辑可以被设计成使得穿过给定电致变色窗户505的辐照度从不会大于穿过如个别市政当局所规定的参考窗户的最大辐照度。在公开的实施方案中，预测性控制逻辑可以使用电致变色窗户505在特定着色等级下的太阳能得热系数(SHGC)值和参考窗户的SHGC来确定使用所述着色等级的能量节省。一般而言，SHGC的值是透射穿过窗户的所有波长的入射光的分数。虽然在许多实施方案中描述了基准玻璃，但是可以使用其他标准参考窗户。一般而言，参考窗户(例如，基准玻璃)的SHGC是针对不同地理位置和窗户取向可能不同的变量，并且是基于个别市政当局所规定的规范要求。

一般而言，建筑物被设计成具有能够满足在任何给定情况下所需的最大预期采暖和/或空气调节负荷的采暖、通风和空气调节系统(“HVAC”)。所需能力的计算可以考虑到正在建设建筑物的特定位置处的建筑物中所需的基准玻璃或参考窗户。因此，重要的是，预测性控制逻辑满足或超过基准玻璃的功能要求，以便于使得建筑物设计者有信心确定将多少HVAC能力置于特定建筑物中。由于预测性控制逻辑可以用于对窗户着色以提供超出基准玻璃的额外能量节省，因此预测性控制逻辑可用于允许建筑物设计者具有比使用由规范和标准规定的基准玻璃的情况下将需要的HVAC能力低的HVAC能力。

本文描述的特定实施方案假定通过减少建筑物中的空气调节负荷来达成能量节约。因此，许多实现试图达成可能的最大着色，同时考虑居住者舒适性等级且可能考虑具有考虑中的窗户的房间中的照明负荷。然而，在一些气候下，诸如在遥远北方和南方纬度处的气候下，可能更多地关注采暖而非空气调节。因此，可以修改(具体来说，在一些情况下反其道而行)预测性控制逻辑，以使得发生较少着色以便于确保建筑物的采暖负荷被减小。

在某些实现中，预测性控制逻辑仅具有两个独立变量，所述变量可以由居住者(终端用户)、建筑物设计者或建筑物运营者控制。这些是给定窗户和与所述给定窗户相关联的基准玻璃的空间类型。常常在针对给定建筑物实现预测性控制逻辑时规定基准玻璃。空间类型可以变化，但是典型地是静态的。在某些实现中，空间类型可以是由建筑物维持或存储在局部窗户控制器450中的配置文件的部分。在一些情况下，可以更新配置文件以考虑建筑物中的各种变化。例如，如果建筑物中的空间类型存在变化(例如，桌子在办公室中移动、添加桌子、大厅变为办公区域、墙壁移动等)，那么可以将具有修改后的居住查找表的更新的配置文件存储在计算机可读介质470中。作为另一个实例，如果居住者反复地进行手动超控，那么可以更新配置文件以反映所述手动超控。

图7是示出根据实施方案的用于控制建筑物中的一个或多个电致变色窗户505的方法的预测性控制逻辑的流程图。预测性控制逻辑使用模块A、B和C中的一个或多个来计算窗户的着色等级并且发送指令来使窗户转变。控制逻辑中的计算按在步骤610处由计时器计时的间隔运行1至n次。例如，可以通过模块Α、B和C中的一个或多个将着色等级重新计算1至n次，并且针对时刻t_i＝t₁,t₂…t_n计算着色等级。n是所执行的重新计算的数目，并且n可以至少为1。在一些情况下，逻辑计算可以按恒定的时间间隔进行。在一种情况下，可以每2至5分钟进行逻辑计算。然而，大片电致变色玻璃(例如，高达6英尺乘以10英尺)的着色转变可能用时高达30分钟或更长时间。对于这些大窗户，可以基于较低的频率来进行计算，诸如每30分钟。

在步骤620处，逻辑模块Α、B和C执行计算来确定每个电致变色窗户505在单个时刻t_i的着色等级。这些计算可以由窗户控制器450执行。在某些实施方案中，预测性控制逻辑在实际转变之前预测性地计算窗户应如何转变。在这些情况下，模块A、B和C中的计算可以基于在完成转变之际或之后的未来时间。在这些情况下，在计算中使用的未来时间可以是在接收到着色指令之后足以允许转变完成的未来时间。在这些情况下，控制器可以在实际转变之前的目前时间发送着色指令。到转变完成时，窗户就会转变为针对所述时间而言需要的着色等级。

在步骤630处，预测性控制逻辑允许某些类型的超控，所述超控脱离模块A、B和C处的算法并且在步骤640处基于某种其他考虑因素来限定超控着色等级。一种类型的超控是手动超控。这是由正占用房间且确定特定着色等级(超控值)合乎需要的终端用户实现的超控。可能存在用户的手动超控自身被超控的情形。超控的实例是高需求(或峰值负荷)超控，所述超控与降低建筑物中的能量消耗的公用设施的要求相关联。例如，在特别热的日子，在大城市区域，可能有必要降低整个市区的能量消耗以便不会使市区的能量产生和递送系统负担过重。在这类情况下，建筑物可以超控来自本文描述的预测性控制逻辑的着色等级以确保所有窗户具有特别高的着色等级。超控的另一个实例可以是例如在周末，在商业办公建筑物中的房间中不存在居住者。在这些情况下，建筑物可以脱离与居住者舒适性有关的一个或多个模块，并且所有窗户可以在冷的天气下具有高着色等级，且在温暖的天气下具有低着色等级。

在步骤650处，将着色等级通过网络传输至建筑物中的一个或多个电致变色窗户505中的电致变色装置。在某些实施方案中，可以高效地实现着色等级至建筑物的所有窗户的传输。例如，如果着色等级的重新计算表明不需要自当前着色等级改变着色，那么就不传输具有更新的着色等级的指令。作为另一个实例，建筑物可以基于窗户大小而划分成若干区。与具有较大窗户的区相比，预测性控制逻辑可以更频繁地重新计算具有较小窗户的区的着色等级。

在一些实施方案中，图7中的用于针对整个建筑物中的多个电致变色窗户505实现控制方法的逻辑可以处于单个装置，例如单个主窗户控制器上。这个装置可以针对建筑物中的每一个可着色窗户执行计算，并且还提供用于将着色等级传输至个别电致变色窗户505中(例如，多区窗户中或绝缘玻璃单元的多个EC薄片上)的一个或多个电致变色装置的界面。多区窗户的一些实例可以参见名称为“MULTI-ZONE EC WINDOWS”的PCT申请号PCT/US14/71314，所述申请以引用的方式整体并入本文。

另外，可能存在实施方案的预测性控制逻辑的某些适应性部件。例如，预测性控制逻辑可以确定终端用户(例如，居住者)在当天特定时间如何试图超控算法，并且以更具预测性的方式利用这个信息来确定所需的着色等级。在一种情况下，终端用户可能使用墙壁开关在每一天中的某一时间将由预测性逻辑提供的着色等级超控成超控值。预测性控制逻辑可以接收关于这些时刻的信息并且改变预测性控制逻辑以在当天的那个时间将着色等级变为超控值。

图8是示出来自图7的方框620的特定实现的图。这个图示出按顺序执行所有三个模块A、B和C来针对单个时刻t_i计算特定电致变色窗户505的最终着色等级的方法。最终着色等级可以是考虑中的窗户的最大可准许透射率。图8还包括模块A、B和C的一些示例性输入和输出。在实施方案中，由局部窗户控制器450中的窗户控制器450执行模块A、B和C中的计算。在其他实施方案中，可以由另一个处理器执行所述模块中的一个或多个。虽然所示实施方案示出使用所有三个模块A、B和C，但是其他实施方案可以使用模块A、B和C中的一个或多个或者可以使用额外模块。

在步骤700处，窗户控制器450使用模块A来针对居住者舒适性确定着色等级，以防止来自日光的直射眩光穿透房间500。窗户控制器450使用模块A来基于太阳在天空中的位置和来自配置文件的窗户配置而计算直射日光在房间500中的穿透深度。太阳的位置基于建筑物的纬度和经度以及当天时间和日期来计算。居住查找表和空间类型是来自特定窗户的配置文件的输入。模块A将着色等级自A输出至模块B。

模块A的目标是确保直射日光或眩光不会照在居住者或者他的或她的工作空间上。确定来自模块A的着色等级以实现这个目的。在模块B和C中对着色等级的后续计算可以降低能量消耗并且可能需要甚至更大的着色。然而，如果基于能量消耗对着色等级的后续计算表明着色比避免干扰居住者所需的着色少，那么预测性逻辑防止执行计算出的较大透射率等级以确保居住者舒适性。

在步骤800处，将在模块A中计算出的着色等级输入到模块B中。着色等级基于晴空条件下的辐照度(晴空辐照度)的预测来计算。窗户控制器450使用模块B来基于来自配置文件的窗户取向且基于建筑物的纬度和经度而预测电致变色窗户505的晴空辐照度。这些预测还基于当天时间和日期。诸如RADIANCE程序(这是一个开源程序)的公共可用软件可以提供计算来用于预测晴空辐照度。还将基准玻璃的SHGC自配置文件输入到模块B中。窗户控制器450使用模块B来确定如下着色等级：这个着色等级比A中的着色等级深并且透射的热少于基准玻璃经预测在最大晴空辐照度下透射的热。最大晴空辐照度是针对晴空条件所预测的所有时间中的最高辐照度等级。

在步骤900处，将来自B的着色等级和预测晴空辐照度输入至模块C。基于来自外部传感器510的测量结果将实时辐照度值输入至模块C。窗户控制器450使用模块C来计算在窗户在晴空条件下被着色为来自模块B的着色等级的情况下透射到房间中的辐照度。窗户控制器450使用模块C来找出适当的着色等级，其中穿过具有这个着色等级的窗户的实际辐照度小于或等于穿过具有来自模块B的着色等级的窗户的辐照度。在模块C中确定的着色等级是最终着色等级。

输入至预测性控制逻辑的大部分信息根据关于纬度和经度、时间和日期的固定信息来确定。这个信息描述太阳相对于建筑物，且更具体来说相对于窗户(正在对所述窗户实现预测性控制逻辑)的位置。太阳相对于窗户的位置提供诸如直射日光在窗户辅助下进入房间中的穿透深度的信息。所述信息还提供穿过窗户的最大辐照度或太阳辐射能通量的指示。可以通过可能指示自最大量辐照度有所减小的传感器输入来修改这个计算出的辐照度等级。同样，这种减小可能由云或位于窗户与太阳之间的其他障碍物引起。

图9是示出图8的步骤700的细节的流程图。在步骤705处，模块A开始。在步骤710处，窗户控制器450使用模块A来针对建筑物的纬度坐标和经度坐标以及日期和当天时间来计算太阳在特定时刻t_i的位置。纬度坐标和经度坐标可以是来自配置文件的输入。日期和当天时间可以基于由计时器提供的当前时间。计算在特定时刻t_i,的太阳位置，所述特定时刻在一些情况下可能处于未来的时间。在其他实施方案中，太阳位置是在预测性控制逻辑的另一个部件(例如，模块)中计算的。

在步骤720处，窗户控制器450使用模块A来计算在步骤710中所使用的特定时刻进入房间500的直射日光的穿透深度。模块A基于计算出的太阳位置以及窗户配置信息来计算穿透深度，所述窗户配置信息包括窗户的位置、窗户的尺寸、窗户的取向(即，面向方向)以及任何外部遮蔽的细节。窗户配置信息是来自与电致变色窗户505相关联的配置文件的输入。例如，可以使用模块A通过以下方式来计算图6A所示的垂直窗户的穿透深度：首先基于在特定时刻计算出的太阳位置来计算直射日光的角度θ。穿透深度可以基于计算出的角度θ和窗楣(窗户的顶部)的位置来确定。

在步骤730处，确定将针对步骤720中计算出的穿透深度提供居住者舒适性的着色等级。使用居住查找表来针对与窗户相关联的空间类型、针对计算出的穿透深度且针对窗户的受光角度找出所需的着色等级。空间类型和居住查找表被提供为来自特定窗户的配置文件的输入。

图10中提供居住查找表的实例。表中的值是用着色等级以及括号中的相关联的SHGC值表示。图10示出计算出的穿透值和空间类型的不同组合的不同着色等级(SHGC值)。所述表是基于八个着色等级，包括0(最浅)、5、10、15、20、25、30以及35(最浅)。最浅着色等级0对应于SHGC值0.80，着色等级5对应于SHGC值0.70，着色等级10对应于SHGC值0.60，着色等级15对应于SHGC值0.50，着色等级20对应于SHGC值0.40，着色等级25对应于SHGC值0.30，着色等级30对应于SHGC值0.20，并且着色等级35(最深)对应于SHGC值0.10。所示实例包括三个空间类型(桌子1、桌子2和大厅)以及六个穿透深度。图11A示出桌子1在房间500中的位置。图11B示出桌子2在房间500中的位置。如图10的居住查找表所示，靠近窗户的桌子1的着色等级高于远离窗户的桌子2的着色等级，以在桌子更靠近窗户时防止眩光。在其他实施方案中，可以使用具有其他值的居住查找表。例如，另一居住查找表可以仅包括与穿透值相关联的四个着色等级。图20中示出了具有与四个穿透深度相关联的四个着色等级的居住表的另一个实例。

图12是示出图8的步骤800的进一步细节的图。在步骤805处，模块B开始。在步骤810处，可以使用模块B来预测在t_i时在晴空条件下窗户处的辐照度。在t_i时的这个晴空辐照度基于建筑物的纬度坐标和经度坐标以及窗户取向(即，窗户面向的方向)来预测。在步骤820处，预测在所有时间入射在窗户上的最大晴空辐照度。这些晴空辐照度预测值可以使用诸如Radiance的开源软件来计算。

在步骤830处，窗户控制器450使用模块B来确定在所述时间将会透射穿过基准玻璃进入房间500中的辐照度的最大量(即，确定最大基准内部辐照度)。可以使用从步骤820计算出的最大晴空辐照度以及来自配置文件的基准玻璃SHGC值来使用以下等式计算空间内部的最大辐照度：最大基准内部辐照度＝基准玻璃SHGC x最大晴空辐照度。

在步骤840处，窗户控制器450使用模块B来基于等式而确定进入具有带有当前着色等级的窗户的房间500的内部辐照度。可以使用从步骤810计算出的晴空辐照度和与当前着色等级相关联的SHGC值来使用以下等式计算内部辐照度的值：着色等级辐照度＝着色等级SHGC x晴空辐照度。

在一个实施方案中，可以通过与模块A和B分开的太阳位置计算器来执行步骤705、810和820中的一个或多个。太阳位置计算器指代确定太阳在特定未来时间的位置且基于太阳在所述未来时间的位置作出预测性确定(例如，预测晴空辐照度)的逻辑。太阳位置计算器可以执行本文公开的方法的一个或多个步骤。太阳位置计算器可以是由主窗户控制器(例如，图17中描绘的主窗户控制器1402)的部件中的一个或多个执行的预测性控制逻辑的一部分。例如，太阳位置计算器可以是由窗户控制器1410(图17所示)实现的图18所示的预测性控制逻辑的一部分。

在步骤850处，窗户控制器450使用模块B来确定基于当前着色等级的内部辐照度是否小于或等于最大基准内部辐照度，以及着色等级是否比来自A的着色等级深。如果确定为否，那么在步骤860处递增式地增加(加深)当前着色等级，并且在步骤840处重新计算内部辐照度。如果在步骤850处确定为是，那么模块B结束。

图13是示出图8的步骤900的进一步细节的图。在步骤905处，模块C开始。来自B的着色等级以及在时刻t_i的预测晴空辐照度是模块B的输入。基于来自外部传感器510的测量结果将实时辐照度值输入至模块C。

在步骤910处，窗户控制器450使用模块C来计算穿过经着色为在晴空条件下来自B的着色等级的电致变色窗户505透射到房间中的辐照度。这个计算出的内部辐照度可以使用以下等式来确定：计算出的内部辐照度＝来自B的着色等级的SHGC x来自B的预测晴空辐照度。

在步骤920处，窗户控制器450使用模块C来找出适当的着色等级，其中穿过具有这个着色等级的窗户的实际辐照度(＝SR x着色等级SHGC)小于或等于穿过具有来自B的着色等级的窗户的辐照度(即，实际内部辐照度≤计算出的内部辐照度)。在一些情况下，模块逻辑开始于来自B的着色等级，并且递增式地增加着色等级，直到实际内部辐照度≤计算出的内部辐照度。在模块C中确定的着色等级是最终着色等级。可以在着色指令中将这个最终着色等级通过网络传输至电致变色窗户505中的电致变色装置。

图14是包括来自图7的方框620的另一种实现的图。这个图示出执行实施方案的模块A、B和C的方法。在这种方法中，针对单个时刻t_i基于建筑物的纬度坐标和经度坐标来计算太阳位置。在模块A中，基于窗户配置来计算穿透深度，所述窗户配置包括窗户的位置、窗户的尺寸、窗户的取向以及关于任何外部遮蔽的信息。模块A使用查找表来基于计算出的穿透和空间类型来确定来自A的着色等级。之后，来自A的着色等级被输入到模块B中。

使用诸如开源程序Radiance的程序来针对单个时刻t_i和所有时间的最大值两者基于窗户取向和建筑物的纬度坐标和经度坐标来确定晴空辐照度。将基准玻璃SHGC和计算出的最大晴空辐照度输入到模块B中。模块B逐步增加模块A中计算出的着色等级，并且挑选内部辐照度小于或等于基准内部辐照度时的着色等级，其中：内部辐照度＝着色等级SHGC x晴空辐照度，并且基准内部辐照度＝基准SHGC x最大晴空辐照度。然而，当模块A计算出玻璃的最大着色时，模块B并不改变着色以使其更浅。之后，将B中计算出的着色等级输入到模块C中。也将预测晴空辐照度输入到模块C中。

模块C使用以下等式来计算具有带有来自B的着色等级的电致变色窗户505的房间中的内部辐照度：计算出的内部辐照度＝来自B的着色等级的SHGC x来自B的预测晴空辐照度。之后，模块C找出满足如下条件的适当的着色等级：实际内部辐照度小于或等于计算出的内部辐照度。实际内部辐照度是使用以下等式来确定：实际内部辐照度＝SR x着色等级SHGC。由模块C确定的着色等级是发送至电致变色窗户505的着色指令中的最终着色等级。

IV.建筑物管理系统(BMS)

本文描述的窗户控制器也适合于与BMS整合。BMS是安装在建筑物中的基于计算机的控制系统，所述控制系统监测和控制建筑物的机械设备和电气设备，诸如通风、照明、电力系统、电梯、防火系统以及安全系统。BMS由以下各项组成：硬件，所述硬件包括通过接至一个或多个计算机的通信通道进行的互连；以及相关联的软件，所述相关联的软件用于根据由居住者和/或建筑物管理者设定的偏好来维持建筑物中的状况。例如，可以使用局域网诸如以太网来实现BMS。软件可以基于例如因特网协议和/或开放标准。一个实例是来自Tridium,Inc.(Richmond,Virginia)的软件。通常与BMS一起使用的一个通信协议是BACnet(建筑物自动化与控制网络)。

BMS最常见于大型建筑物，并且典型地至少用于控制建筑物内的环境。例如，BMS可以控制建筑物内的温度、二氧化碳含量以及湿度。典型地，存在受BMS控制的许多机械装置，诸如采暖器、空调、鼓风机、排气口等。为了控制建筑物环境，BMS可以在限定的条件下打开和关闭这些各种装置。典型的现代BMS的核心功能是为建筑物的居住者维持舒适的环境，同时使采暖和制冷成本/需求减至最小。因此，现代BMS不仅用于监测和控制，而且用于优化各种系统之间的协同作用，例如，以便节约能量并且降低建筑物运营成本。

在一些实施方案中，窗户控制器与BMS整合，其中窗户控制器被配置来控制一个或多个电致变色窗户505或其他可着色窗户。在一个实施方案中，一个或多个电致变色窗户包括至少一个全固态和无机的电致变色装置，但是可以包括超过一个电致变色装置，例如，其中IGU的每个薄片或窗格是可着色的。在一个实施方案中，一个或多个电致变色窗户仅包括全固态和无机的电致变色装置。在一个实施方案中，电致变色窗户是多状态电致变色窗户，如2010年8月5日提交且名称为“Multipane Electrochromic Windows”的美国专利申请序号12/851,514中所描述。

图15描绘BMS 1100的实施方案的示意图，所述BMS 1100管理建筑物1101的多个系统，所述系统包括安全系统、采暖/通风/空气调节(HVAC)、建筑物照明、电力系统、电梯、防火系统等。安全系统可以包括磁卡出入、旋转式闸门、螺线管驱动的门锁、监控摄像机、防盗警报、金属检测器等。防火系统可以包括火灾警报和包括水管控制的灭火系统。照明系统可以包括内部照明、外部照明、紧急警告灯、紧急出口标志以及紧急楼层出口照明。电力系统可以包括主要电源、备用发电机和不间断电源(UPS)网。

另外，BMS 1100管理主窗户控制器1102。在这个实例中，主窗户控制器1102被描绘为包括主网络控制器1103、中间网络控制器1105a和1105b以及端或叶控制器1110的分布式窗户控制器网络。端或叶控制器1110可以类似于相对于图4所描述的窗户控制器450。例如，主网络控制器1103可以位于BMS 1100附近，并且建筑物1101的每个楼层可以具有一个或多个中间网络控制器1105a和1105b，而建筑物的每个窗户具有其自身的端控制器1110。在这个实例中，控制器1110中的每一个控制建筑物1101的特定电致变色窗户。

控制器1110中的每一个可以位于与其所控制的电致变色窗户分开的位置，或整合到所述电致变色窗户中。为了简单起见，仅仅将建筑物1101的10个电致变色窗户描绘为受主窗户控制器1102控制。在典型设定中，建筑物中可能存在受主窗户控制器1102控制的大量电致变色窗户。主窗户控制器1102不必是分布式窗户控制器网络。例如，控制单个电致变色窗户的功能的单个端控制器如上所述也落在本文公开的实施方案的范围内。在适当时，下文以更多细节且相对于图15来描述将如本文所描述的电致变色窗户控制器与BMS结合的优点和特征。

公开的实施方案的一个方面是包括如本文所描述的多用途电致变色窗户控制器的BMS。通过结合来自电致变色窗户控制器的反馈，BMS可以提供例如增强的：1)环境控制；2)能量节省；3)安全性；4)控制选项灵活性；5)其他系统的改进的可靠性和可用寿命(由于对其依赖较少且因此对其维护较少)；6)信息可用性和诊断；7)对职员的有效使用和职员的更高生产率，以及这些情况的各种组合，因为可以自动控制电致变色窗户。在一些实施方案中，可能不存在BMS，或可能存在BMS但其可能不与主网络控制器通信或在高层级不与主网络控制器进行通信。在某些实施方案中，对BMS的维护不会中断对电致变色窗户的控制。

图16描绘建筑物的建筑物网络1200的实施方案的方框图。如上文所述，网络1200可以采用任何数目种不同的通信协议，包括BACnet。如所示，建筑物网络1200包括主网络控制器1205、照明控制面板1210、建筑物管理系统(BMS)1215、安全控制系统1220以及用户控制台1225。建筑物中的这些不同控制器和系统可以用于从建筑物的HVAC系统1230、灯1235、安全传感器1240、门锁1245、摄像机1250以及可着色窗户1255接收输入和/或对其进行控制。

主网络控制器1205可以与相对于图15所描述的主网络控制器1103类似的方式起作用。照明控制面板1210可以包括用于控制内部照明、外部照明、紧急警告灯、紧急出口标志以及紧急楼层出口照明的电路。照明控制面板1210还可以包括建筑物的房间中的居住传感器。BMS 1215可以包括从网络1200的其他系统和控制器接收数据且向其发布命令的计算机服务器。例如，BMS 1215可以从主网络控制器1205、照明控制面板1210和安全控制系统1220中的每一个接收数据并且向其发布命令。安全控制系统1220可以包括磁卡出入、旋转式闸门、螺线管驱动的门锁、监控摄像机、防盗警报、金属检测器等。用户控制台1225可以是计算机终端，所述计算机终端可以由建筑物管理者使用来调度建筑物的不同系统的控制、监测、优化以及故障检修的操作。来自Tridium,Inc.的软件可以产生来自不同系统的数据的视觉表示以用于用户控制台1225。

不同控件中的每一个可以控制个别装置/设备。主网络控制器1205控制窗户1255。照明控制面板1210控制灯1235。BMS 1215可以控制HVAC 1230。安全控制系统1220控制安全传感器1240、门锁1245和摄像机1250。可以在所有不同的装置/设备与作为建筑物网络1200的一部分的控制器之间交换和/或共享数据。

在一些情况下，BMS 1100或建筑物网络1200的系统可以根据每天、每月、每季度或每年的时间表来运行。例如，照明控制系统、窗户控制系统、HVAC和安全系统可以按24小时时间表来操作，所述24小时时间表考虑了人们在工作日期间何时处于建筑物中。在夜间，建筑物可以进入能量节省模式，并且在日间期间，所述系统可以使得建筑物的能量消耗减至最小同时提供居住者舒适性的方式来操作。作为另一个实例，所述系统可以在假期关闭或进入能量节省模式。

调度信息可以与地理信息组合。地理信息可以包括建筑物的纬度和经度。地理信息还可以包括关于建筑物每一侧所面向的方向的信息。使用这个信息，可以不同的方式控制建筑物的不同侧上的不同房间。例如，在冬天，针对建筑物的面向东的房间，窗户控制器可以指示窗户在早晨不进行着色，以使得房间由于照射在房间中的日光而变暖和，并且照明控制面板可能会由于来自日光的照明而指示灯变暗。面向西的窗户在早晨可能可由房间的居住者控制，因为西侧的窗户的着色可能不会影响能量节省。然而，面向东的窗户和面向西的窗户的操作模式可以在晚间切换(例如，当太阳落下时，面向西的窗户不着色，以允许日光进入以供采暖和照明两者之用)。

下文描述建筑物(例如像图15中的建筑物1101)的实例，所述建筑物包括建筑物网络或BMS、用于建筑物的外部窗户的可着色窗户(即，将建筑物内部与建筑物外部分开的窗户)以及若干不同的传感器。来自建筑物的外部窗户的光通常会影响建筑物中距离窗户约20英尺或约30英尺的内部照明。也就是说，建筑物中距离外部窗户超过约20英尺或约30英尺的空间几乎不接收来自外部窗户的光。建筑物中远离外部窗户的这类空间是由建筑物的照明系统来照明。

另外，建筑物内的温度可能受外部光和/或外部温度的影响。例如，在冷天，且在建筑物通过采暖系统供热的情况下，更靠近门和/或窗户的房间将比建筑物的内部区域更快损失热量并且相较于内部区域而言会更冷。

对于外部传感器来说，建筑物可以包括位于建筑物的屋顶上的外部传感器。可替代地，建筑物可以包括与每个外部窗户(例如，如相对于图5所描述，房间500)相关联的外部传感器，或者可以包括位于建筑物的每一侧上的外部传感器。位于建筑物的每一侧上的外部传感器可以随太阳在一天当中位置的变化而追踪建筑物的一侧上的辐照度。

关于相对于图7、图8、图9、图12、图13和图14所描述的方法，当窗户控制器被整合到建筑物网络或BMS中时，来自外部传感器510的输出可以被输入至BMS的网络并且被提供为局部窗户控制器450的输入。例如，在一些实施方案中，接收来自任两个或更多个传感器的输出信号。在一些实施方案中，仅仅接收一个输出信号，并且在一些其他实施方案中，接收三个、四个、五个或更多个输出。可以通过建筑物网络或BMS接收这些输出信号。

在一些实施方案中，所接收的输出信号包括指示建筑物内的采暖系统、制冷系统和/或照明的能量消耗或功率消耗的信号。例如，可以监测建筑物的采暖系统、制冷系统和/或照明的能量消耗或功率消耗以提供指示能量消耗或功率消耗的信号。装置可以与建筑物的电路和/或布线对接或附接至所述电路和/或布线以实现这种监测。可替代地，可以在建筑物中安装电力系统，以使得能够监测用于建筑物内的个别房间或建筑物内的一组房间的采暖系统、制冷系统和/或照明所消耗的功率。

可以提供着色指令以将可着色窗户的着色变为所确定的着色等级。例如，参考图15，这可以包括主网络控制器1103向一个或多个中间网络控制器1105a和1105b发布命令，所述中间网络控制器1105a和1105b进而向控制建筑物的每个窗户的端控制器1110发布命令。端控制器1100可以将电压和/或电流施加至窗户，以驱使着色依照指令改变。

在一些实施方案中，包括电致变色窗户和BMS的建筑物可参与或加入提供电力给建筑物的一个或多个公用设施所运行的需求响应程序。所述程序可以是如下程序：当预期有峰值负荷出现时，降低建筑物的能量消耗。公用设施可以在预期峰值负荷出现之前发送出警告信号。例如，可以在预期峰值负荷出现的前一天、早晨、或约一个小时前发送警告。例如，在制冷系统/空调从公用设施汲取大量电力的炎热夏天，可以预期会发生峰值负荷出现。警告信号可以由建筑物的BMS或由被配置来控制建筑物中的电致变色窗户的窗户控制器接收。这个警告信号可以是脱离如图7所示的模块A、B和C的超控机制。BMS之后可以指示窗户控制器将电致变色窗户505中的适当的电致变色装置转变为深色的着色等级，这有助于降低建筑物中的制冷系统在预期峰值负荷的时间上的电力汲取。

在一些实施方案中，用于建筑物的外部窗户的可着色窗户(即，将建筑物内部与建筑物外部分开的窗户)可以分成多个区，其中以类似的方式指示在一个区中的可着色窗户。例如，位于建筑物的不同楼层或建筑物的不同侧上的各组电致变色窗户可以位于不同的区中。例如，在建筑物的第一楼层上，所有面向东的电致变色窗户可以位于区1中，所有面向南的电致变色窗户可以位于区2中，所有面向西的电致变色窗户可以位于区3中，并且所有面向北的电致变色窗户可以位于区4中。作为另一个实例，在建筑物的第一楼层上的所有电致变色窗户可以位于区1中，在第二楼层上的所有电致变色窗户可以位于区2中，并且在第三楼层上的所有电致变色窗户可以位于区3中。作为另一个实例，所有面向东的电致变色窗户可以位于区1中，所有面向南的电致变色窗户可以位于区2中，所有面向西的电致变色窗户可以位于区3中，并且所有面向北的电致变色窗户可以位于区4中。作为另一个实例，在一个楼层上的面向东的电致变色窗户可以划分成不同的区。在建筑物的相同侧和/或不同侧和/或不同楼层上的任何数目的可着色窗户可以分配给一个区。在个别可着色窗户具有独立可控制的区的实施方案中，可以使用个别窗户的区的组合来在建筑物立面上产生着色区，例如，其中个别窗户可能会使或可能不会使它们所有区着色。

在一些实施方案中，区中的电致变色窗户可能会受相同窗户控制器控制。在一些其他实施方案中，区中的电致变色窗户可能受不同窗户控制器控制，但是窗户控制器全部可以从传感器接收相同输出信号，并且使用相同函数或查找表来确定在区中的窗户的着色等级。

在一些实施方案中，区中的电致变色窗户可以受从透射率传感器接收输出信号的一个或多个窗户控制器控制。在一些实施方案中，透射率传感器可以安装在区中的窗户附近。例如，透射率传感器可以安装在含有所述区中包括的IGU的框架之中或之上(例如，安装在框架的竖框、水平框之中或之上)。在一些其他实施方案中，在包括位于建筑物的单侧上的窗户的区中的电致变色窗户可能受从透射率传感器接收输出信号的一个或多个窗户控制器控制。

在一些实施方案中，传感器(例如，光传感器)可以向窗户控制器提供输出信号以控制第一区(例如，主控制区)的电致变色窗户505。窗户控制器还可以与第一区相同的方式控制第二区(例如，从控制区)中的电致变色窗户505。在一些其他实施方案中，另一个窗户控制器可以与第一区相同的方式控制第二区中的电致变色窗户505。

在一些实施方案中，建筑物管理者、第二区中的房间的居住者或其他人可以手动指示(例如，使用着色或清除命令或者来自BMS的用户控制台的命令)第二区(即，从控制区)中的电致变色窗户进入诸如上色状态(等级)或透明状态的着色等级。在一些实施方案中，当用这种手动命令超控在第二区中的窗户的着色等级时，第一区(即，主控制区)中的电致变色窗户保持受控于从透射率传感器接收输出的窗户控制器。第二区可以保持处于手动命令模式一段时间，且之后恢复成受控于从透射率传感器接收输出的窗户控制器。例如，在接收超控命令之后，第二区可以保持处于手动模式一个小时，且之后可以恢复成受控于从透射率传感器接收输出的窗户控制器。

在一些实施方案中，建筑物管理者、第一区中的房间的居住者或其他人可以手动指示(例如，使用着色命令或者来自BMS的用户控制台的命令)第一区(即，主控制区)中的窗户进入诸如上色状态或透明状态的着色等级。在一些实施方案中，当用这种手动命令超控第一区中的窗户的着色等级时，第二区(即，从控制区)中的电致变色窗户保持受控于从外部传感器接收输出的窗户控制器。第一区可以保持处于手动命令模式一段时间，且之后恢复成受控于从透射率传感器接收输出的窗户控制器。例如，在接收超控命令之后，第一区可以保持处于手动模式一个小时，且之后可以恢复成受控于从透射率传感器接收输出的窗户控制器。在一些其他实施方案中，第二区中的电致变色窗户可以保持在当接收到用于第一区的手动超控时其所处的着色等级。第一区可以保持处于手动命令模式一段时间，且之后第一区和第二区两者可以恢复成受控于从透射率传感器接收输出的窗户控制器。

无论窗户控制器是独立窗户控制器还是与建筑物网络对接，本文描述的控制可着色窗户的任何方法都可以用于控制可着色窗户的着色。

无线或有线通信

在一些实施方案中，本文描述的窗户控制器包括用于在窗户控制器、传感器与单独通信节点之间的有线或无线通信的部件。无线或有线通信可以用直接与窗户控制器对接的通信界面来完成。这种界面可以是微处理器本身所具有的，或通过实现这些功能的额外电路来提供。

用于无线通信的单独通信节点可以例如为：另一个无线窗户控制器；端、中间或主窗户控制器；远程控制装置；或者BMS。无线通信在窗户控制器中用于以下操作中的至少一个：编程和/或操作电致变色窗户505；从本文描述的各种传感器和协议收集来自EC窗户505的数据；以及使用电致变色窗户505作为无线通信的中继点。从电致变色窗户505收集的数据还可以包括计数数据，诸如EC装置已激活的次数、EC装置随时间变化的效率等。下文更详细地描述这些无线通信特征。

在一个实施方案中，无线通信用于例如通过红外(IR)信号和/或射频(RF)信号来操作相关联的电致变色窗户505。在某些实施方案中，控制器将包括无线协议芯片，诸如蓝牙、EnOcean、WiFi、Zigbee等。窗户控制器还可以具有通过网络来进行的无线通信。对窗户控制器的输入可以由终端用户在墙壁开关处直接或通过无线通信来手动输入，或者所述输入可以来自建筑物的BMS，电致变色窗户是所述建筑物的部件。

在一个实施方案中，当窗户控制器是分布式控制器网络的一部分时，无线通信用于通过分布式控制器网络来向多个电致变色窗户中的每一个传输数据且从其传输数据，每个电致变色窗户具有无线通信部件。例如，再次参考图15，主网络控制器1103与中间网络控制器1105a和1105b中的每一个无线通信，所述中间网络控制器1105a和1105b进而与端控制器1110无线通信，每个端控制器与电致变色窗户相关联。主网络控制器1103还可以与BMS 1100无线通信。在一个实施方案中，窗户控制器中的至少一个层级的通信是无线执行的。

在一些实施方案中，在分布式窗户控制器网络中使用超过一种无线通信模式。例如，主窗户控制器可以通过WiFi或Zigbee与中间控制器无线通信，而中间控制器通过蓝牙、Zigbee、EnOcean或其他协议来与端控制器通信。在另一个实例中，窗户控制器具有冗余的无线通信系统以供终端用户灵活选择无线通信。

在例如主和/或中间窗户控制器与端窗户控制器之间的无线通信提供了避免安装硬通信线路的优点。这对窗户控制器与BMS之间的无线通信也是如此。一方面，起这些作用的无线通信可用于将数据传输至电致变色窗户并从其传输数据用于操作窗户，并且向例如BMS提供数据以在建筑物中优化环境和能量节省。窗户位置数据和来自传感器的反馈协同用于这种优化。例如，粒度等级(逐个窗户)微气候信息被反馈至BMS，以便于优化建筑物的各种环境。

VI.用于控制可着色窗户的功能的系统的实例

图17是根据实施方案的用于控制建筑物(例如，图15所示的建筑物1101)的一个或多个可着色窗户的功能(例如，转变为不同的着色等级)的系统1400的部件的方框图。系统1400可以是由BMS(例如，图15所示的BMS 1100)管理的系统中的一个，或者可以独立于BMS来操作。

系统1400包括主窗户控制器1402，所述主窗户控制器1402可以向可着色窗户发送控制信号以控制其功能。系统1400还包括与主窗户控制器1402电子通信的网络1410。预测性控制逻辑、用于控制可着色窗户的功能的其他控制逻辑和指令和/或传感器数据可以通过网络1410传达给主窗户控制器1402。网络1410可以是有线或无线网络(例如，云网络)。在一个实施方案中，网络1410可以与BMS通信以允许BMS通过网络1410将用于控制可着色窗户的指令发送至建筑物中的可着色窗户。

系统1400还包括可着色窗户(未图示)的EC装置400和墙壁开关1490，两者都与主窗户控制器1402电子通信。在这个所示实例中，主窗户控制器1402可以向EC装置400发送控制信号以控制具有EC装置400的可着色窗户的着色等级。每个墙壁开关1490也与EC装置400和主窗户控制器1402通信。终端用户(例如，具有可着色窗户的房间的居住者)可以使用墙壁开关1490来控制具有EC装置400的可着色窗户的着色等级和其他功能。

在图17中，主窗户控制器1402被描绘为分布式窗户控制器网络，所述分布式窗户控制器网络包括主网络控制器1403、与主网络控制器1403通信的多个中间网络控制器1405以及多个端或叶窗户控制器1410。每多个端或叶窗户控制器1410与单个中间网络控制器1405通信。虽然将主窗户控制器1402示出为分布式窗户控制器网络，但是在其他实施方案中，主窗户控制器1402也可以是控制单个可着色窗户的功能的单个窗户控制器。图17中的系统1400的部件在一些方面可以类似于相对于图15所描述的部件。例如，主网络控制器1403可以类似于主网络控制器1103，并且中间网络控制器1405可以类似于中间网络控制器1105。图17的分布式网络中的窗户控制器中的每一个可以包括处理器(例如，微处理器)和与处理器电通信的计算机可读介质。

在图17中，每个叶或端窗户控制器1410与单个可着色窗户的EC装置400通信以控制建筑物中的所述可着色窗户的着色等级。在IGU的情况下，叶或端窗户控制器1410可以与IGU的多个薄片上的EC装置400通信以控制IGU的着色等级。在其他实施方案中，每个叶或端窗户控制器1410可以与多个可着色窗户通信。叶或端窗户控制器1410可以整合到可着色窗户中，或者可以与其所控制的可着色窗户分开。图17中的叶和端窗户控制器1410可以类似于图15中的端或叶控制器1110，和/或也可以类似于相对于图4所描述的窗户控制器450。

每个墙壁开关1490可以由终端用户(例如，房间的居住者)操作以控制与墙壁开关1490通信的可着色窗户的着色等级和其他功能。终端用户可以操作墙壁开关1490以向相关联的可着色窗户中的EC装置400传达控制信号。在一些情况下，来自墙壁开关1490的这些信号可以超控来自主窗户控制器1402的信号。在其他情况(例如，高需求情况)下，来自主窗户控制器1402的控制信号可以超控来自墙壁开关1490的控制信号。每个墙壁开关1490也与叶或端窗户控制器1410通信以将关于自墙壁开关1490发送的控制信号的信息(例如，时间、日期、所请求着色等级等)发送回至主窗户控制器1402。在一些情况下，可以手动操作墙壁开关1490。在其他情况下，终端用户可以使用远程装置(例如，手机、平板电脑等)例如使用红外(IR)信号和/或射频(RF)信号来发送具有控制信号的无线通信来无线地控制墙壁开关1490。在一些情况下，墙壁开关1490可以包括无线协议芯片，诸如蓝牙、EnOcean、WiFi、Zigbee等。虽然图17中描绘的墙壁开关1490位于墙壁上，但是系统1400的其他实施方案可以具有位于房间中其他位置的开关。

VII.预测性控制逻辑的另一个实例

图18是描绘根据实施方案的用于控制建筑物的不同区中的一个或多个可着色窗户(例如，电致变色窗户)的着色等级的方法的预测性控制逻辑的方框图。这个逻辑在未来时间作出预测性确定，所述确定考虑了可着色窗户中的EC装置400的转变时间。这个预测性控制逻辑可以由相对于图17所描述的系统1400的部件或由其他公开的实施方案的系统的部件采用。在所示实例中，预测性控制逻辑的一部分由窗户控制器1410执行，另一部分由网络控制器1408执行，并且模块1 1406中的逻辑由与窗户控制器1410和网络控制器1408分开的部件执行。可替代地，模块1 1406可以是可能加载或可能不加载到窗户控制器1410上的单独逻辑。

在图18中，由窗户控制器1410和模块1 1406采用的预测性控制逻辑的部分由BMS 1407管理。BMS 1407可以类似于相对于图15所描述的BMS 1100。BMS 1407通过BACnet界面1408与窗户控制器1410电子通信。在其他实施方案中，可以使用其他通信协议。虽然未示出于图18中，但是模块1 1406也通过BACnet界面1408与BMS 1407通信。在其他实施方案中，图18中描绘的预测性控制逻辑可以独立于BMS来操作。

网络控制器1408从一个或多个传感器(例如，外部光传感器)接收传感器读数，并且还可以将传感器读数转换成W/m²。网络控制器1408通过CANbus或CANOpen协议与窗户控制器1410电子通信。网络控制器1408将转换后的传感器读数传达给窗户控制器1410。网络控制器1408可以类似于图17的中间网络控制器1405或主网络控制器1403。

在图18中，由窗户控制器1410采用的预测性控制逻辑的部分包括主调度程序1502。主调度程序1502包括允许用户(例如，建筑物管理者)准备能够在当天不同时间和/或不同日期使用不同类型的控制程序的时间表的逻辑。控制程序中的每一个包括用于基于一个或多个独立变量来确定着色等级的逻辑。一种类型的控制程序仅仅是纯状态。纯状态指代在某时间段期间无论其他条件如何均固定的特定着色等级(例如，透射率＝40％)。例如，建筑物管理者可以规定每天下午3点之后窗户是透明的。作为另一个实例，建筑物管理者可以规定在每天下午8点至第二天早上6点的几个小时之间的时间段保持纯状态。在当天其他时间，可以采用不同类型的控制程序，例如，采用复杂程度高得多的控制程序。一种类型的控制程序提供高复杂程度。例如，这种类型的高度复杂的控制程序包括参考图18所描述的预测性控制逻辑，并且可以包括模块1 1406的逻辑模块A、B和C中的一个或多个的实现。作为另一个实例，这种类型的另一个高度复杂的控制程序包括参考图18所描述的预测性控制逻辑，并且可以包括模块1 1406的逻辑模块A、B和C中的一个或多个以及稍后在这个部分VII中描述的模块D的实现。作为另一个实例，这种类型的另一个高度复杂的控制程序是参考图7所描述的预测性控制逻辑，并且包括参考图8、图9和图12所描述的逻辑模块A、B和C的全多模块实现。在这个实例中，预测性控制逻辑在模块C中使用传感器反馈，并且在模块A和B中使用太阳信息。高度复杂的控制程序的另一个实例是参考图7所描述的预测性控制逻辑，以及参考图8、图9和图12所描述的逻辑模块A、B和C中的一个或两个的部分逻辑模块实现。另一种类型的控制程序是依赖来自一个或多个传感器(例如，光传感器)的反馈且无论太阳位置如何均相应地调节着色等级的阈值控制程序。使用主调度程序1502的技术优点中的一个是用户可以选择和调度用于确定着色等级的控制程序(方法)。

主调度程序1502根据用日期和基于一天24小时的当天时间表示的时间来运行时间表中的控制程序。主调度程序1502可以确定用日历日期和/或基于一周7天(其中有五个工作日(星期一至星期五)和两个休息日(星期六和星期天))的星期几表示的日期。主调度程序1502还可以确定某些天是否为假日。主调度程序1502可以基于可着色窗户的位置(所述位置由位点数据1506确定)来针对日光节约时间自动调整当天时间。

在一个实施方案中，主调度程序1502可以使用单独的假日时间表。用户可能已经确定在假日时间表期间要使用哪个(些)控制程序。用户可以确定假日时间表中将包括哪些天。主调度程序1502可以复制用户所设定的基本时间表，并且允许用户针对假日时间表中的假日作出修改。

当准备主调度程序1502所采用的时间表时，用户可以选择建筑物的一个或多个区(区选择)，所述一个或多个区中将采用所选程序。每个区包括一个或多个可着色窗户。在一些情况下，区可以是与空间类型(例如，在特定位置具有桌子的办公室、会议室等)相关联的区域，或者可以与多个空间类型相关联。例如，用户可以选择具有办公室的区1，以便：1)星期一至星期五：在工作日期间，在早上8点供暖至70度，并且在下午3点打开空调以将办公室中的温度保持为80度，且随后在下午5点关闭所有空调和采暖；以及2)(星期六和星期天)关闭采暖和空调。作为另一个实例，用户可以设定具有会议室的区2来运行图18的预测性控制逻辑，所述预测性控制逻辑包括使用所有逻辑模块A、B和C的模块1的全模块实现。在另一个实例中，用户可以选择具有会议室的区1以自早上8点至下午3点运行模块1并且在下午3点之后运行阈值程序或纯状态。在其他情况下，区可以是整个建筑物，或可以是建筑物中的一个或多个窗户。

当用可以使用传感器输入的程序来准备时间表时，用户可能还能够选择在所述程序中使用的一个或多个传感器。例如，用户可以选择位于屋顶上的传感器，或者位于可着色窗户附近或之上的传感器。作为另一实例，用户可以选择特定传感器的ID值。

由窗户控制器1410采用的预测性控制逻辑的部分还包括与主调度程序1502电子通信的用户界面1504。用户界面1504还与位点数据1506、区/群组数据1508和传感逻辑1516通信。用户可以使用用户界面1504输入其时间表信息以准备时间表(产生新的时间表或修改现有时间表)。用户界面1504可以包括输入装置，例如像小键盘、触控板、键盘等。用户界面1504还可以包括用于输出关于时间表的信息且提供用于设定时间表的可选择选项的显示。用户界面1504与处理器(例如，微处理器)电子通信，所述处理器与计算机可读介质(CRM)电子通信。处理器和CRM都是窗户控制器1410的部件。主调度程序1502和预测性控制逻辑的其他部件中的逻辑可以存储在窗户控制器1410的计算机可读介质上。

用户可以使用用户界面1504来键入其位点数据1506和区/群组数据1508。位点数据1506包括建筑物的位置的纬度、经度和GMT时差。区/群组数据包括建筑物的每个区中的一个或多个可着色窗户的位置、尺寸(例如，窗户宽度、窗户高度、窗台宽度等)、取向(例如，窗户倾斜度)、外部遮蔽(例如，窗檐深度、窗户上方的窗檐位置、左/右鳍状物距离侧部尺寸、左/右鳍状物深度等)、基准玻璃SHGC以及居住查找表。在图18中，位点数据1506和区/群组数据1508是静态信息(即，不会被预测性控制逻辑的部件改变的信息)。在其他实施方案中，可以快速产生这种数据。位点数据1506和区/群组数据1508可以存储在窗户控制器1410的计算机可读介质上。

当准备(或修改)时间表时，用户选择主调度程序1502将要在不同时间段在建筑物的每个区中运行的控制程序。在一些情况下，用户可能能够从多个控制程序中选择。在一个这样的情况下，用户可以通过从显示于用户界面1405上的所有控制程序的列表(例如，菜单)选择控制程序来准备时间表。在其他情况下，用户可能可从所有控制程序的列表获得有限的选项。例如，用户可能仅仅已进行支付使用两个控制程序。在这个实例中，用户将仅仅能够选择用户已进行支付的两个控制程序中的一个。

图19中示出用户界面1405的实例。在这个所示实例中，用户界面1405呈用于键入时间表信息的表的形式，所述时间表信息用于产生或改变主调度程序1502所采用的时间表。例如，用户可以通过键入开始时间和结束时间来将时间段键入到所述表中。用户还可以选择程序所使用的传感器。用户也可以键入位点数据1506和区/群组数据1508。用户还可以通过选择“太阳穿透查找”来选择将要使用的居住查找表。

返回至图18，由窗户控制器1410采用的预测性控制逻辑的部分还包括当天时间(预见)逻辑1510。当天时间(预见)逻辑1510确定预测性控制逻辑用来作出其预测性确定的未来时间。这个未来时间考虑了可着色窗户中的EC装置400的着色等级转变所需要的时间。通过使用考虑了转变时间的时间，预测性控制逻辑可以预测适合于未来时间的着色等级，在所述未来时间，EC装置400将在接收控制信号之后有时间转变为所述着色等级。当天时间部分1510可以基于来自区/群组数据的关于代表性窗户的信息(例如，窗户尺寸等)来估计代表性窗户中的EC装置的转变时间。当天时间逻辑1510之后可以基于转变时间和当前时间来确定未来时间。例如，未来时间可以等于或大于当前时间加上转变时间。

区/群组数据包括关于每个区的代表性窗户的信息。在一种情况下，代表性窗户可以是所述区中的窗户中的一个。在另一种情况下，代表性窗户可以是具有平均性质的窗户(例如，平均尺寸)，所述平均性质是基于对所述区中的所有窗户的所有性质求平均值。

由窗户控制器1410采用的预测性控制逻辑还包括太阳位置计算器1512。太阳位置计算器1512包括确定太阳在某个时刻的位置(即太阳方位角和太阳高度角)的逻辑。在图18中，太阳位置计算器1512基于从当天时间逻辑1510接收的未来时刻来作出其确定。太阳位置计算器1512与当天时间部分1510和位点数据1506通信以接收未来时间、建筑物的纬度坐标和经度坐标以及进行其计算(诸如太阳位置计算)可能需要的其他信息。太阳位置计算器1512还可以基于计算出的太阳位置来执行一个或多个确定。在一个实施方案中，太阳位置计算器1512可以计算晴空辐照度或从模块1 1406的模块A、B和C作出其他确定。

由窗户控制器1410采用的控制逻辑还包括调度逻辑1518，所述调度逻辑1518与传感逻辑1516、用户界面1405、太阳位置计算器1512以及模块1 1406通信。调度逻辑1518包括确定是使用从模块11406经由智能逻辑1520传递而来的着色等级还是使用基于其他考虑因素的另一个着色等级的逻辑。例如，由于日出时间和日落时间在整年中会改变，因此用户可能并不希望重新编程时间表来考虑这些改变。调度逻辑1518可以使用来自太阳位置计算器1512的日出时间和日落时间来设定日出前和日落后的适当的着色等级，而不要求用户针对这些改变时间来重新编程时间表。例如，调度逻辑1508可以确定：根据从太阳位置计算器1512接收的日出时间，太阳尚未升起，并且应使用日出前的着色等级而非从模块1 1406传递而来的着色等级。调度逻辑1518所确定的着色等级被传递至传感逻辑1516。

传感逻辑1516与超控逻辑1514、调度逻辑1518和用户界面1405通信。传感逻辑1516包括确定是使用从调度逻辑1516传递而来的着色等级还是使用基于通过BACnet界面1408从一个或多个传感器接收的传感器数据的另一个着色等级的逻辑。使用上一段中的实例，如果调度逻辑1518确定太阳尚未升起且传递日出前的着色等级并且传感器数据表明太阳实际已经升起，那么传感逻辑1516将使用从模块1 1406经由调度逻辑1518传递而来的着色等级。传感逻辑1516所确定的着色等级被传递至超控逻辑1514。

BMS 1407和网络控制器1408还与需求响应(例如，公用设施公司)电子通信，以接收传达对高需求(或峰值负荷)超控的需求的信号。响应于从需求响应接收到这些信号，BMS 1407和/或网络控制器1408可以通过BACnet界面1408向超控逻辑1514发送指令，所述超控逻辑1514将会处理来自需求响应的超控信息。超控逻辑1514通过BACnet界面1408与BMS 1407和网络控制器1408通信，并且还与传感逻辑1516通信。

超控逻辑1514允许某些类型的超控脱离预测性控制逻辑并且基于另一考虑因素来使用超控着色等级。可以脱离预测性控制逻辑的超控类型的一些实例包括高需求(或峰值负荷)超控、手动超控、空房超控等。高需求(或峰值负荷)超控限定来自需求响应的着色等级。对于手动超控来说，终端用户可以手动地或通过远程装置在墙壁开关1490(图17所示)处键入超控值。空房超控限定基于空房(即，房间中无居住者)的超控值。在这种情况下，传感逻辑1516可以从传感器(例如，运动传感器)接收指示房间空着的传感器数据，并且传感逻辑1516可以确定超控值并将超控值中继传递至超控逻辑1514。超控逻辑1514可以接收超控值，并且确定是使用所述超控值还是使用另一值，诸如从具有较高优先级的来源(即，需求响应)接收到的另一个超控值。在一些情况下，超控逻辑1514可以通过与相对于图7所描述的超控步骤630、640和650类似的步骤来操作。

由窗户控制器1410采用的控制逻辑还包括智能逻辑1520，所述智能逻辑1520可以关闭模块A 1550、模块B 1558和模块C 1560中的一个或多个。在一种情况下，智能逻辑1520可以用于在用户未对一个或多个模块进行支付的情况下关闭所述模块。智能逻辑1520可以阻止使用某些更复杂的特征，诸如模块A中进行的穿透计算。在这类情况下，使用使太阳计算器信息“短路”的基本逻辑，并且使用所述太阳计算器信息可能在一个或多个传感器的辅助下来计算着色等级。来自基本逻辑的这个着色等级被传达至调度逻辑1518。

智能逻辑1520可以通过转移窗户控制器1410与模块1 1406之间的某些通信来关闭模块(模块A 1550、模块B 1558和模块C 1560)中的一个或多个。例如，在太阳位置计算器1512与模块A 1550之间的通信通过智能逻辑1520，并且可以被智能逻辑1520转移至调度逻辑1518以关闭模块A 1550、模块B 1558和模块C 1560。作为另一个实例，1552处来自模块A的着色等级至1554处的晴空辐照度计算的通信通过智能逻辑1520，并且可以改为被转移至调度逻辑1518以关闭模块B 1558和模块C 1560。在另一个实例中，1558处来自模块B的着色等级至模块C 1560的通信通过智能逻辑1520，并且可以被转移至调度逻辑1518以关闭模块C 1560。

模块1 1406包括确定着色等级并将其传回至窗户控制器1410的调度逻辑1518的逻辑。所述逻辑预测将适合于由当天时间部分1510提供的未来时间的着色等级。所述着色等级是针对时间表中的与每个区相关联的代表性可着色窗户来确定。

在图18中，模块1 1406包括模块A 1550、模块B 1558和模块C1560，这些模块可以具有在一些方面与在如相对于图8、图9、图12和图13所描述的模块A、B和C中执行的步骤类似的一些步骤。在另一个实施方案中，模块1 1406可以包括如相对于图8、图9、图12和图13所描述的模块A、B和C。在另一个实施方案中，模块1 1406可以包括相对于图14所描述的模块A、B和C。

在图18中，模块A 1550确定穿过代表性可着色窗户的穿透深度。模块A 1550所预测的穿透深度是在未来时间的穿透深度。模块A1550基于从太阳位置计算器1512接收的所确定的太阳位置(即，太阳方位角和太阳高度角)且基于从区/群组数据1508检索的代表性可着色窗户的位置、受光角度、窗户的尺寸、窗户的取向(即，面向方向)以及任何外部遮蔽的细节来计算穿透深度。

模块A 1550之后确定将针对计算出的穿透深度提供居住者舒适性的着色等级。模块A 1550使用从区/群组数据1508检索的居住查找表来针对与代表性可着色窗户相关联的空间类型、计算出的穿透深度和窗户的受光角度确定所需的着色等级。模块A 1550在步骤1552处输出着色等级。

在逻辑1554中，针对所有时间预测入射于代表性可着色窗户上的最大晴空辐照度。也基于来自位点数据1506和区/群组数据1508的建筑物的纬度坐标和经度坐标以及代表性窗户取向(即，窗户面向的方向)来预测未来时间的晴空辐照度。在其他实施方案中，这些晴空辐照度计算可以由太阳位置计算器1512执行。

模块B 1556之后通过递增式地增加着色等级来计算新的着色等级。在这些递增步骤中的每一个处，使用以下等式来确定基于新的着色等级的房间中的内部辐照度：内部辐照度＝着色等级SHGC x晴空辐照度。模块B选择内部辐照度小于或等于基准内部辐照度(基准SHGC x最大晴空辐照度)时的着色等级，并且所述着色等级不浅于来自A的着色等级。模块B 1556输出来自B的所选着色等级。根据来自B的着色等级，逻辑1558计算外部辐照度和计算出的晴空辐照度。

模块C 1560确定传感器辐照度读数是否小于晴空辐照度。如果确定结果为是，那么使所计算的着色等级递增式地更浅(更为透明)，直到值匹配或小于计算为传感器读数x着色等级SHGC的着色等级，但不超过来自B的基准内部辐照度。如果确定结果为否，那么在递增步骤中使所计算的着色等级更深，如模块B 1556中所进行的。模块C输出着色等级。逻辑1562确定来自模块C的着色等级为最终着色等级，并且将这个最终着色等级(来自模块C的着色等级)传回至窗户控制器1410的调度逻辑1518。

一方面，模块1 1406还可以包括第四模块D，所述第四模块D可以预测周围环境对穿过区中的可着色窗户的日光的强度和方向的影响。例如，相邻建筑物或其他结构可能会遮蔽建筑物并且阻挡一些光穿过窗户。作为另一个实例，来自相邻建筑物的反射表面(例如，具有雪、水等的表面)或在建筑物周围的环境中的其他表面可以将光反射到可着色窗户中。这个反射光可以增加进入可着色窗户中的光的强度并且在居住者空间中造成眩光。取决于模块D所预测的日光的强度和方向的值，模块D可以修改由模块A、B和C确定的着色等级，或可以修改来自模块A、B和C的某些确定，例如像区/群组数据中的代表性窗户的穿透深度计算或受光角度。

在一些情况下，可以进行位点研究来确定在建筑物周围的环境，和/或可以使用一个或多个传感器来确定周围环境的影响。来自位点研究的信息可以是基于预测一时间段(例如，一年)内的反射和遮蔽(周围)影响的静态信息，或可以是可以在周期性基础上或其他计时基础上加以更新的动态信息。在一种情况下，模块D可以使用位点研究来修改从区/群组数据检索的每个区的代表性窗户的标准受光角度和相关联的θ₁和θ₂(示出于图20中)。模块D可以将关于代表性窗户的这个修改后的信息传达至预测性控制逻辑的其他模块。由模块D采用来确定周围环境的影响的一个或多个传感器可以是与其他模块(例如，模块C)所使用的传感器相同的传感器，或可以是不同的传感器。这些传感器可以经特定设计来为模块D确定周围环境的影响。

为了操作图18所示的预测性控制逻辑，用户首先用时间和日期、区、传感器以及所使用的程序的细节来准备时间表。可替代地，可以提供默认的时间表。一旦时间表处于适当位置(已存储)，就按某些时间间隔(每1分钟、每5分钟、每10分钟等)，当天时间部分1510基于当前时间和在时间表中的每个区的代表性窗户中的EC装置400的转变时间来确定当天未来时间。使用区/群组数据1508和位点数据1506，太阳位置计算器1512针对时间表中的每个区的每个代表性窗户确定在未来(预见)时间的太阳位置。基于用户所准备的时间表，使用智能逻辑1520来确定针对时间表中的每个区采用哪个程序。针对每个区，采用被调度的程序，并且所述程序预测所述未来时间的适当的着色等级。如果在适当位置存在超控，那么将使用超控值。如果在适当位置不存在超控，那么将使用程序所确定的着色等级。针对每个区，窗户控制器1410将向相关联的EC装置400发送具有由被调度的程序确定的区特定着色等级的控制信号，以便到所述未来时间时转变所述区中的可着色窗户的着色等级。

VIII.居住查找表的实例

FIG.20是包括居住查找表的实例的图示。所述表中的着色等级是用T_可见(可见光透射度)表示。针对特定空间类型的计算出的穿透深度值(2英尺、4英尺、8英尺和15英尺)和当太阳角度θ_太阳介于θ₁＝30度与θ₂＝120度之间的窗户受光角度之间时的不同组合，所述表包括不同的着色等级(T_可见值)。所述表是基于四个着色等级，包括4％(最浅)、20％、40％以及63％。图20还示出窗户附近的桌子以及窗户与日光所成的受光角度的图，所述受光角度具有的角度θ_太阳介于角度θ₁与θ₂之间。这个图示出太阳角度θ_太阳与桌子的位置之间的关系。当太阳的角度θ_太阳介于在θ₁与θ₂之间的受光角度之间时，日光就可照在桌子的表面上。如果太阳角度θ_太阳介于在θ₁与θ₂之间的受光角度之间(如果θ₁<θ_太阳<θ₂)，且穿透深度满足为窗户着色的准则，那么将由居住查找表确定的所述着色等级发送至窗户控制器，所述窗户控制器将控制信号发送至窗户中的EC装置，以将所述窗户转变为所确定的着色等级。这两个角度θ₁和θ₂可以针对每个窗户来计算或测量，并且与所述区的其他窗户参数一起存储在区域/群组数据1508中。

图21A、图21B和图21C是根据实施方案的建筑物2100的一部分的平面图。建筑物2100在一些方面可以类似于图15中的建筑物1101，并且建筑物2100中的房间在一些方面可以类似于图5、图6A、图6B和图6C中所描述的房间500。建筑物2100的所述部分包括三个不同的空间类型，包括：办公室中的桌子、一组小隔间和建筑物2100中的会议室。图21A、图21B和图21C示出处于不同角度θ_太阳的太阳。这些图还示出建筑物2100中的不同类型的窗户的不同受光角度。例如，具有最大窗户的会议室将具有最大的受光角度，从而允许最多的光进入房间。在这个实例中，针对会议室，相关联居住查找表中的T_可见值可能是相对较低的(低透射率)。然而，如果具有相同受光角度的类似窗户改为处于日光浴室中，那么相关联居住查找表中的T_可见值可以是较高值(较高透射率)，以允许更多的日光进入房间。

IX.子系统

图22是根据实施方案的可以存在于用来控制一个或更多可着色窗户的着色等级的窗户控制器中的子系统的方框图。例如，图17中所描绘的窗户控制器可以具有处理器(例如，微处理器)，以及与所述处理器电子通信的计算机可读介质。

其他部分的图中描述的各种部件可以使用这个部分中的子系统的一个或多个来操作，以促进本文描述的功能。图中的任何部件可以使用任何合适数目的子系统来促进本文描述的功能。图22中示出这类子系统和/或部件的实例。图22所示的子系统通过系统总线2625互连。示出额外的子系统，诸如打印机2630、键盘2632、固定磁盘2634(或其他存储器，包括计算机可读介质)、耦接至显示器适配器2638的显示器2430以及其他子系统。耦接至I/O控制器2640的外围装置和输入/输出(I/O)装置可以通过本领域中已知的任何数目的装置(诸如串行端口2642)连接至计算机系统。例如，串行端口2642或外部接口2644可以用于将计算机设备连接至诸如因特网的广域网、鼠标输入装置或扫描仪。通过系统总线进行的互连允许处理器2410与每个子系统通信，并且控制来自系统存储器2646或固定磁盘2634的指令的执行以及信息在子系统之间的交换。系统存储器2646和/或固定磁盘2634可以体现计算机可读介质。这些元件中的任一个可以存在于先前描述的特征中。

在一些实施方案中，一个或多个系统的输出装置(诸如打印机2630或显示器2430)可以输出各种形式的数据。例如，系统1400可以在显示器上向用户输出时间表信息。

X.用于基于快速变化的条件作出着色决定的滤波器

在一些系统中，一旦决定将可着色窗户着色为特定最终状态，使窗户投入完成所述转变直到达到最终状态。这类系统在转变期间无法调整最终着色状态，并且只可以等待直到转变完成为止。如果这些系统选择了不合适的最终着色状态，那么在转变循环期间使窗户投入这个不合适的着色等级以及额外地将窗户转变为更为适当的着色等级将花费的任何时间。由于着色/除色时间要花费5至30分钟，所以例如，不合适的选择会使窗户在很长一段时间内都保持处于不适当的着色等级，这会让居住者对条件感到不适。

快速变化的条件(例如，天气变化，诸如晴天的时候间歇出现云、飘来雾阵或雾阵飘走、雾气消散而出现太阳等)与长转变时间相组合会使一些控制方法在最终着色状态之间“反弹”。此外，这类控制方法可以基于在所述方法投入到转变中之后不久发生变化的条件来决定最终着色状态，在转变情况下，所述窗户被锁定到不合适的着色等级直到转变完成为止。例如，考虑有零星云经过的大部分时间放晴的日子。当有云经过时，控制方法可能会以照明值的下降作出反应，并且当值反弹时，会存在眩光状况。即使有云快速经过，也会使窗户在至少转变循环的持续时间内投入转变为不适当地低的最终着色状态。在这个时间期间，太阳辐射进入房间，这也会使居住者因过热而感到不适。

快速变化的天气条件的实例是突然转晴的有雾早晨。图23是在开始有雾，接着快速消散直至当天稍后放晴的一天获取的传感器照明读数的曲线图。某些控制系统会在那天开始时基于早晨起雾期间的低照明读数来确定低着色等级。这个低着色等级对于天气在雾气消散之后快速转变为晴天的一段时间内将是不适当地低的。在这个实例中，在很长一段时间(例如，在雾气消散之后的35-45分钟)内可能并不会针对晴空确定更为适当的较高的着色等级。快速变化的条件的另一个实例是发生物体，例如像停放的汽车或邻近的建筑物的窗户的反射。

本文描述的某些实施方案包括窗户控制方法，所述窗户控制方法使用多个滤波器来作出解决快速变化的条件的着色决定。在某些情况下，这些滤波器可以用于在当前转变循环期间确定更为适当的最终着色状态以将窗户的着色等级调整为对于当前条件而言适当的等级。一种类型的滤波器是矩形窗滤波器(有时称为滑动窗口滤波器)，所述矩形窗滤波器采用随时间推移而对照明值采样的多个传感器读数。矩形窗值是多个(n个)连续传感器样品(随时间推移而测得的照明值的读数)的计算出的集中趋势(例如，均值、平均值或中值)。典型地，传感器样品是外部辐射的测量结果(例如，由位于建筑物外部的传感器测量)。在一些情况下，单个传感器可以用于获取多个窗户，诸如建筑物的特定区中的窗户的传感器样品。传感器通常基于采样率以均匀频率周期性地获取读数。例如，传感器可以每30秒约一个样品至每20分钟一个样品的范围内的采样率获取样品。在一个实施方案中，传感器以每分钟一个样品的速率获取样品。在一些情况下，所述控制方法还可以使用一个或多个计时器来将着色维持处于使用矩形窗值确定的当前设定。

在某些方面，控制方法使用短期矩形窗和一个或多个长期矩形窗(滤波器)来作出着色决定。短矩形窗(例如，采用在10分钟、20分钟、5分钟等内获取的样品值的矩形窗)是基于相对于长矩形窗(例如，采用在1小时、2小时等内获取的样品值的矩形窗)中的大量传感器样品(例如，n＝10、20、30、40等)的较少量传感器样品(例如，n＝1、2、3、…10等)。矩形窗(照明)值可以是基于矩形窗中的样品值的均值、平均值、中值或其他代表值。在一种情况下，短矩形窗值是传感器样品的中值，而长矩形窗值是传感器样品的平均值。由于短矩形窗值是基于较少量传感器样品，所以短矩形窗值比长矩形窗值更为紧密地遵循当前的传感器读数。因此，短矩形窗值更为快速地且以比长矩形窗值更大的程度响应于快速变化的条件。虽然计算出的短矩形窗值和长矩形窗值两者均滞后于传感器读数，但是短矩形窗值滞后的程度要低于长矩形窗值。

在许多情况下，短矩形窗值要比长矩形窗值更为快速地对当前条件作出反应。基于此，长矩形窗滤波器可以用于使窗户控制器对频繁的短持续时间的天气波动的响应平滑，而短矩形窗不会同样进行平滑操作，但是会更为快速地响应于快速的且显著的天气变化。在有云经过的条件的情况下，仅使用长矩形窗值的控制算法不会快速地对当前有云经过的条件作出反应。在这种情况下，在着色决定中应使用长矩形窗值以确定适当的高的着色等级。在雾气消散条件的情况下，可能更为适当的是，在着色决定中使用短期矩形窗值。在这种情况下，短期矩形窗会更为快速地对雾气消散之后出现的新的晴朗条件作出反应。通过使用短期矩形窗值来作出着色决定，可着色窗户快速地调整为晴朗条件，并且在雾气快速消散时保持让居住者感到舒适。

在某些方面，控制方法评估短期矩形窗值与长期矩形窗值之间的差值以确定要将哪个矩形窗值用于着色决定中。例如，在差值(短期矩形窗值减去长期矩形窗值)为正并且超过第一(正)阈值(例如，20W/m²)时，可以将短期矩形窗值用于计算着色等级(状态)。正值典型地对应于变亮的转变(即，增加窗户外部的辐射强度)。在一些实现中，在超过正阈值时，设定第一计时器，在此情况下，在第一计时器的规定量的时间内维持当前计算出的着色等级。使用第一计时器会有利于眩光控制：将窗户保持在更深着色状态并且防止可能会使居住者感到困扰的过多转变。另一方面，在短矩形窗值与长矩形窗值之间的差值小于第一正阈值或为负时，将长期矩形窗值用于计算下一个着色状态。另外，如果差值为负且比第二负阈值更负，那么可以设定第二计时器。在某些情况下，正阈值处于约1W/m²至200W/m²的范围内，并且负阈值处于约-200W/m²至-1W/m²的范围内。在第二计时器的规定量的时间内维持基于长矩形窗计算出的着色值。一旦控制方法确定将要使用哪个矩形窗值，所述方法就会基于所述矩形窗值是高于上限、低于下限还是介于上限与下限之间来作出着色决定。如果高于上限，那么使用模块A和B(或在一些情况下仅使用B)来确定着色等级变化。如果高于下限且低于上限，那么使用模块A、B和C(或在一些情况下仅使用B和C)来确定着色变化。如果低于下限，那么应用限定的着色等级(例如，通常是透明的)。在某些情况下，下限可以是处于5W/m²至200W/m²的范围内，并且上限可以是处于50W/m²至400W/m²的范围内。

图24A是示出图7所示的控制逻辑的特定实现的流程图3600。在步骤3610处，控制方法确定当前时间是否介于日出与日落之间。如果当前时间在步骤3610处是在日出之前或在日落之后，那么控制方法清除可着色窗户中的着色并且前进到步骤3920以确定是否存在超控。如果当前时间在步骤3610处经确定是介于日出与日落之间，那么控制方法确定太阳方位角是否介于临界角度之间(步骤3620)。虽然相对于单个可着色窗户描述了某些控制方法，但是将理解，这些控制方法可以用于控制一个或多个可着色窗户或者具有一个或多个可着色窗户的一个区。

图25B描绘具有桌子的房间以及太阳照射穿过房间中的可着色窗户的临界角度。如果太阳的方位角处于临界角度内，那么太阳的眩光会照射在由坐在桌子上的居住者限定的居住区域上。在图25B中，太阳的方位角被示出处于所示临界角度之外。

返回图24A中的流程图，如果在步骤3620处确定太阳方位角处于临界角度之外，那么不使用模块A，而是在步骤3800处使用模块B。如果确定太阳方位角介于临界角度之间，那么在步骤3700处使用模块A，且之后在步骤3800处使用模块B。在步骤3820处，控制方法确定传感器值是低于阈值1还是高于阈值2。如果传感器值低于阈值1或高于阈值2，那么不使用模块C(步骤3900)。如果传感器值高于阈值1且低于阈值2，那么使用模块C。在任一种情况下，控制方法都前进到步骤3920以确定适当位置是否存在超控。

图24B是当天起先多云(例如，有雾)且当天稍后转晴(晴空)的一天期间从传感器获取的照明读数的曲线图。如所示，照明读数的值在早上7点之前低于下限，上升到高于下限，且之后高于上限，且然后由于云在早上10点之后会消散掉，所以照明读数在当天稍后时间会变得更高。虽然传感器在早上7点之前读取到的照明等级低于下限(例如，10W/m²)，但是穿过可着色窗户的辐射的量并没有大到足以影响居住者舒适性。在这种情况下，不需要对着色等级进行重新评估，并且应用限定的着色等级(例如，最大窗户透射率)。在传感器在早上7点之后且在早上10点之前的读数介于下限与上限之间(例如，100W/m²)时，将使用模块A、B和C来计算最终着色状态。在传感器在早上10点之后的读数高于上限(例如，100W/m2)时，将使用模块A和B来计算最终着色状态。

图25A是根据一些实施方案的使用短矩形窗值和长矩形窗值来作出着色决定的控制方法的流程图4000。虽然流程图使用一个短期矩形窗值和一个长期矩形窗值来示出，但是其他实施方案可以包括一个或多个矩形窗值，例如像第二长期矩形窗值。所示控制方法周期性地接收照明值的传感器读数并且更新长期矩形窗值和短期矩形窗值。如果设定计时器，那么会将当前着色等级维持在当前着色设定上。所述方法评估短期矩形窗值与长期矩形窗值之间的差值以确定要将哪个矩形窗值用作着色决定中的照明值。如果所述值之间的差值大于阈值，那么使用短期矩形窗值，并且设定第一计时器，在所述第一计时器期间，将维持当前着色设定。如果所述值之间的差值低于阈值，那么使用长期矩形窗值，并且可以设定不同的计时器(取决于差值大小)。将先前确定的矩形窗值用作照明值，所述方法确定照明值是否低于下限，并且如果是，那么应用预先限定的着色等级(例如，通常是透明的)。如果照明值高于上限，那么所述方法确定太阳是否处于临界角度之外。

图25B描绘具有桌子的房间以及其中有太阳的眩光照射到由坐在桌子上的居住者限定的居住区域上的房间的临界角度。在图示中，太阳处于临界角度之外。如果所述方法确定太阳处于临界角度之外，那么仅使用模块B来确定着色等级。如果处于临界角度内，那么使用模块A和B来确定着色等级。如果照明值高于下限且低于上限，那么所述方法确定太阳是否处于临界角度之外。如果处于临界角度之外，那么使用模块B和C来确定着色等级。如果处于临界角度内，那么使用模块A、B和C来确定着色等级。

更具体返回参考图25A，在步骤4010处，由传感器发送照明值的传感器读数(例如，外部辐射读数)，并且由处理器接收所述传感器读数。一般而言，传感器以均匀速率(例如，每分钟获取一个样品)周期性地获取样品。在步骤4012处，用所接收的传感器读数来更新长期和短期矩形窗照明值。换言之，矩形窗滤波器中的最旧的读数被最新的读数置换，并且计算新的矩形窗照明值，通常作为矩形窗中的读数的集中趋势。

在步骤4020处，确定是否设定计时器。如果设定计时器，那么在步骤4022处维持当前着色设定，并且过程返回到步骤4010。换言之，过程不计算新的着色等级。如果未设定计时器，那么在步骤4030处确定短期与长期矩形窗照明值之间的差值(Δ)的大小和符号。也就是说，Δ＝短期矩形窗值–长期矩形窗值。

在步骤4040处，确定Δ是否为正且大于第一正阈值。如果Δ为正且大于第一正阈值，那么在步骤4042处将系统的照明值设定为短期矩形窗照明值，且设定第一计时器，并且所述方法前进到步骤4050。如果Δ为正但不大于第一正阈值，那么在步骤4044处将系统的照明值设定为长期矩形窗照明值。在步骤4046处，确定Δ是否比第二负阈值更负。如果Δ比第二负阈值更负，那么在步骤4048处设定第二计时器，并且所述方法前进到步骤4050。如果不是，那么所述方法直接前进到步骤4050。

在步骤4050处，确定系统的设定的照明值是否小于下限。如果系统的设定的照明值小于下限，那么在步骤4052处应用预先限定的着色等级(例如，通常是透明的)，并且过程返回到步骤4010。如果系统的设定的照明值大于下限，那么在步骤4060处确定系统的设定的照明值是否大于上限。如果确定系统的设定的照明值大于上限，那么在步骤4070处确定太阳方位角是否处于临界角度之外。如果太阳不在临界角度之外，那么使用模块A和B来确定应用于可着色窗户的最终着色等级，并且过程返回到步骤4010。如果太阳处于临界角度之外，那么在步骤4074处仅使用模块B来确定最终着色状态，并且过程返回到步骤4010。如果在步骤4060处确定系统的设定的照明值不大于上限，那么在步骤4080处确定太阳是否处于临界角度之外。如果太阳不处于临界角度之外，那么在步骤4082处使用模块A、B和C来确定应用于可着色窗户的最终着色等级，并且过程返回到步骤4010。如果太阳处于临界角度之外，那么在步骤4090处仅使用模块B和C来确定应用于可着色窗户的最终着色等级，并且过程返回到步骤4010。

图26A描绘与正常一天期间的传感器读数以及通过参考图25A描述的控制方法确定的相关联的着色状态相关联的两个曲线图。底部曲线图包括用于参考目的的晴空照明值随时间t变化的钟形曲线。这个特定的钟形曲线是在临界角度为90(东)至270(西)的面向南的窗户(即，因为钟粗略地居中位于从黎明到黄昏的时间尺度)处测得的值的实例。底部曲线图还包括天气周期性地偏离晴天的一天期间随时间t变化而获取的传感器读数的曲线。传感器读数典型地是外部辐射的测量结果。底部曲线图也包括在时间t计算出的更新的短矩形窗值和长矩形窗值的曲线。这些值通常被计算作为在时间t更新的矩形窗中的样品的集中趋势。传感器读数的曲线还示出在有四片云1、2、3和4经过时照明的下降，且之后在每片云经过之后转晴。短矩形窗曲线遵循传感器读数曲线，并且快速地对因四片云所致的照明的下降作出反应。长矩形窗值滞后于照明的传感器读数下降，并且不会作出与短矩形窗值对因云所致的这些照明下降所作反应一样程度的反应。顶部曲线图示出通过控制方法在时间t确定的穿过可着色窗户的着色状态透射度(T_可见)。直到在事件0之前不久，短期矩形窗值与长期矩形窗值之间的正差值都小于第一(正)阈值(例如，20W/m²)，并且照明值都被设定为更新的长矩形窗值。由于照明值低于下限，应用与60％的T_可见相关联的限定的着色等级(通常是透明状态)。如所示，控制方法应用60％的T_可见直到短期矩形窗值与长期矩形窗值之间的正差值大于第一正阈值(例如，20W/m²)为止，且之后照明值被设定为短矩形窗值(事件0)。此时，设定计时器1，并且维持在事件0下计算出的着色状态直到计时器1在云1经过之后不久期满为止。由于照明值(基于短矩形窗值)大于下限且小于上限，并且太阳处于临界角度内，所以使用模块A、B和C来确定在事件0下对应于20％的T_可见的着色等级。此后，短期矩形窗值经过较高水平，从而触发仅基于模块A和B的计算。然而，着色等级未发生变化，因为设定了计时器1。在有云1经过的时间之后不久，计时器1期满。从这个时间直到有云3经过之前不久，短期矩形窗值与长期矩形窗值之间的正差值都大于第一正阈值，并且照明值都被设定为更新的短期矩形窗值。在这个时间期间，照明值(基于更新的短期矩形窗值)保持高于上限，并且太阳保持处于临界角度内，且因此再次使用模块A和B来确定着色等级，并且所述模块计算出对应于4％的T_可见的着色等级。在有云3经过时，长矩形窗值大于短矩形窗值，并且差值现在为负，且因此照明值被设定为长矩形窗值。由于差值不比第二负阈值负，不设定计时器。由于照明值大于上限并且太阳处于临界角度之外，所以再次使用模块A和B来确定着色等级以确定对应于4％的T_可见的着色等级。在有云4经过时，长矩形窗值再次大于短矩形窗值，并且差值不比负阈值负。此时，照明值被设定为更新的长矩形窗值，并且不设定计时器。由于照明值大于下限且小于上限，并且太阳处于临界角度内，所以使用模块A、B和C来确定着色等级并且所述模块计算出对应于4％的T_可见的着色等级。

图26B描绘与多云天期间的具有间歇峰值的传感器读数以及通过参考图25A描述的控制方法确定的相关联的着色状态相关联的两个曲线图。底部曲线图示出在多云天内在时间t处的传感器读数。底部曲线图还包括用于参考目的的晴空照明值随时间t变化的钟形曲线。底部曲线图也包括在时间t计算出的更新的短矩形窗值和长矩形窗值的曲线。传感器读数的曲线示出条件在早上是多云的直到点3，此时一段较短时间内变晴，在再次在点4变为多云之前，出现两次下降。顶部曲线图示出通过控制方法在时间t计算的穿过可着色窗户的着色状态透射度T_可见。在点1之前，短期矩形窗值与长期矩形窗值之间的正差值都小于第一正阈值，并且照明值都被设定为长矩形窗值。由于照明值低于下限，应用与60％的T_可见相关联的预先限定的着色等级(例如，通常是透明的)。在点1时，短期矩形窗值与长期矩形窗值之间的差值为正且小于第一正阈值，并且照明值被设定为更新的长矩形窗值。在这种情况下，照明值介于下限与上限之间，并且处于当天早晨时间，以致于太阳处于临界角度之外，这样使得不需要使用模块A来确定进入房间中的眩光。在这种情况下，仅使用模块B和C，并且所述模块计算出在40％的T_可见下会使窗户变暗的着色等级。在点2时，短期矩形窗值与长期矩形窗值之间的差值为正且小于第一正阈值，并且照明值被设定为更新的长矩形窗值。在这点处，仍然处于当天的早晨时间，并且太阳处于临界角度之外。照明值高于在点1处的照明值，但是仍然介于上限与下限之间，并且模块B和C确定在20％的T_可见下会使窗户进一步变暗的着色等级。在点3时，短期矩形窗值与长期矩形窗值之间的差值为正且大于阈值，且因此照明值被设定为更新的短矩形窗值，并且设定计时器1。由于照明值高于上限并且太阳处于临界角度内，所以使用模块A和B来确定将着色增加至对应于4％的T_可见的着色等级。在计时器的长度期间，将维持着色状态。在点4之前不久，计时器1期满。在点4处，短期矩形窗值与长期矩形窗值之间的正差值大于第一正阈值，并且照明值被设定为更新的短矩形窗值。在当天的这个时间，照明值高于上限并且太阳处于临界角度之外，以致于仅使用模块B来确定对应于40％的T_可见的着色等级。在点5处，短期矩形窗值与长期矩形窗值之间的正差值小于第一阈值，并且照明值被设定为更新的长矩形窗值。不设定计时器。在当天这个点的稍后时间，照明值低于下限，并且太阳处于临界角度之外，以致于使用模块B和C来确定对应于60％的T_可见的着色等级。

图27A是包括一天当中的时间t处确定的传感器读数、短矩形窗值和长矩形窗值的照明值的绘图。图27B是一天当中图27A的传感器读数和由模块B确定的相关联的着色等级以及由模块C确定的着色等级的绘图。

在一些方面，用传感器读数来更新长矩形窗值并且在当天期间从不重设长矩形窗值。如果传感器读数在当天显著地改变(例如，在风暴锋面来临时)，那么这些长矩形窗值基本上会滞后于传感器读数的快速变化，并且不会反映所述快速变化。例如，在外部照明出现显著下降之后，长矩形窗值显著高于传感器读数。如果使用这些高的长矩形窗值来计算着色等级，那么窗户可能会被过度着色，直到长矩形窗有时间加载更多当前传感器读数为止。在某些方面，控制方法在照明快速变化之后重设长矩形窗，以使得所述长矩形窗可以加载更多当前传感器读数。图28A-28B是重设长矩形窗的加载的控制方法的图示。在其他方面，控制方法使用以照明条件的显著变化起始的第二长矩形窗。图29A-29B是具有第二长矩形窗的控制方法的图示。在这些情况下，控制方法可以使用更为接近当前传感器读数的长矩形窗值，并且可以避免在照明快速下降之后对窗户进行过度着色。

图28A是根据实施方案的重设长矩形窗的加载的控制方法的流程图5000。在传感器读数快速变化之后，重设长矩形窗并且开始重加载当前传感器读数。在短矩形窗值与长矩形窗值之间的负差值比第二负阈值更负时，重设长矩形窗。也就是说，比负阈值更负的负差值指示传感器读数的快速变化。同时，控制方法开始第二计时器。控制方法使用重设的长矩形窗值来计算在第二计时器期间将维持的着色等级。由于长矩形窗在条件快速变化时开始重加载新的传感器读数，长矩形窗值紧密遵循传感器读数一段时间，并且控制方法将确定紧密对应于快速变化之后的当前变化的传感器读数的着色等级。

更具体参考图28A，在步骤5010处，传感器发送传感器读数，并且处理器接收所述传感器读数。在步骤5012处，用所接收的更当前传感器读数来更新长期和短期矩形窗照明值。如果在步骤5020处确定设定计时器，那么在步骤5022处维持当前着色设定，并且过程返回到步骤5010。如果在步骤5020处确定未设定计时器，那么在步骤5030处确定短期与长期矩形窗照明值之间的差值(Δ)的大小和符号。也就是说，Δ＝短期矩形窗值–长期矩形窗值。如果在步骤5030处确定Δ为正且大于第一正阈值，那么在步骤5042处将照明值设定为短期矩形窗照明值，设定第一计时器，并且所述方法前进到步骤5050。如果在步骤5030处确定Δ为正且小于正阈值或为负值，那么在步骤5044处将照明值设定为长期矩形窗照明值。在步骤5046处，确定Δ是否比第二负阈值更负。如果Δ比第二阈值更负，那么这指示照明的显著下降。在这种情况下，在步骤5048处设定第二计时器并且重设长矩形窗(清空值)以再次开始加载，并且所述方法前进到步骤5050。如果Δ不比第二负阈值更负，那么所述方法直接前进到步骤5050。在步骤5050处，确定设定的照明值是否小于下限。如果小于下限，那么在步骤5052处应用限定的着色等级(例如，通常是透明的)，并且过程返回到步骤5010。如果系统的设定的照明值大于下限，那么在步骤5060处确定系统的设定的照明值是否大于上限。如果确定系统的设定的照明值大于上限，那么在步骤5070处确定太阳方位角是否处于临界角度之外。如果太阳处于临界角度内，那么使用模块A和B来确定应用于可着色窗户的最终着色等级，并且过程返回到步骤5010。如果太阳处于临界角度之外，那么在步骤5074处仅使用模块B来确定最终着色状态，并且过程返回到步骤5010。如果在步骤5060处确定系统的设定的照明值不大于上限，那么在步骤5080处确定太阳是否处于临界角度之外。如果太阳处于临界角度内，那么在步骤5082处使用模块A、B和C来确定应用于可着色窗户的最终着色等级，并且过程返回到步骤5010。如果太阳处于临界角度之外，那么在步骤5090处仅使用模块B和C来确定应用于可着色窗户的最终着色等级，并且过程返回到步骤5010。

图28B示出在一天的一部分时间期间在时间t期间的传感器读数和矩形窗值的情形。这个情形假设中午是明朗的晴天(500W/m²)，并且此时在大部分时间内矩形窗曲线一起追踪，其中每5分钟进行计算。在第一垂直黑色虚线(正常5分钟间隔计算)上，传感器读数中已存在略微下降，并且短期矩形窗值略微高于长期矩形窗值，所述长期矩形窗值滞后于传感器读数。由于短期值与长期值之间的负差值比负阈值更负，所以使用长期矩形窗值来确定着色等级。在下一步计算时，传感器读数显示外部照明的较大下降(例如，风暴锋面来临)。负差值比负阈值更负，并且控制方法触发1小时计时器(改变的条件引发了这个事件，使得Δ足以触发计时器)，并且重设长矩形窗。控制方法将照明值设定为重设的长矩形窗值以确定在计时器时段期间将要使用的着色等级。由于长期矩形窗值高于上限并且太阳处于临界角度内，所以使用模块A和B来基于重设的长矩形窗值而确定着色等级。在第二计时器时段结束时，短矩形窗值与长矩形窗值之间的负差值比负阈值更负，以致于照明被设定为利用自重设以后获取的读数的长期矩形窗值。

在第二计时器时段结束时，如果逻辑未重设长矩形窗，那么将再次实施第二计时器，并且在所述时间段(如前所述)期间将使用长矩形窗值。可以看出，这已经对窗户进行了不适当地过度着色，因为当前传感器读数(和相关联的短矩形窗值)显示这是阴天，并且窗户并不需要像长矩形窗值看上去所指示那样高的着色。在这种情形下，在计时器开始时段重设长期矩形窗。换言之，一旦计时器被触发，这就会同时触发重设长矩形窗以开始加载新的传感器数据。使用这个重设逻辑，在第二计时器结束时，将短期矩形窗值与重设的长矩形窗值进行比较，并且Δ将会更紧密地反映当前传感器读数。

图29A是传感器读数发生快速变化时起始第二长矩形窗的控制方法的流程图6000。新起始的第二长矩形窗的值在快速变化期间紧密追踪传感器读数。第一长矩形窗滞后于传感器读数。

返回参考图29A，在步骤6010处，由传感器发送照明值的传感器读数并且由处理器接收所述传感器读数。在步骤6012处，用所接收的传感器读数来更新矩形窗照明值。如果在步骤6020处确定设定计时器，那么在步骤6022处维持当前着色设定(即，不计算新的着色等级)，并且过程返回到步骤6010。如果在步骤6020处确定不设定计时器，那么在步骤6024处确定第二长矩形窗是否已被起始。如果在步骤6024处确定第二长矩形窗已被起始，那么将值1设定为短矩形窗值和第一长矩形窗照明值当中更大的一个，并且将值2设定为第二长矩形窗照明值。如果尚未起始第二长矩形窗，那么将值1设定为短矩形窗照明值，并且将值2设定为第二长矩形窗照明值。在步骤6030处，确定值1与值2之间的差值(Δ)的大小和符号。如果在步骤6030处确定Δ为正且大于第一正阈值，那么在步骤6042处，将照明值设定为值1，且设定第一计时器，且之后所述方法前进到步骤6050。如果在步骤6030处确定Δ为正且小于第一正阈值或者Δ为负值，那么在步骤6044处将照明值设定为值2。在步骤6046处，确定Δ是否比第二负阈值更负。如果Δ比第二负阈值更负，那么存在照明的显著下降。在这种情况下，在步骤6048处，设定第二计时器，起始第二长矩形窗，并且将照明值设定为第二长矩形窗的起始值，并且所述方法前进到步骤6050。如果Δ不比第二阈值更负，那么所述方法直接前进到步骤6050。在步骤6050处，确定设定的照明值是否小于下限。如果小于下限，那么在步骤6052处应用限定的着色等级(例如，通常是透明的)，并且过程返回到步骤6010。如果系统的设定的照明值大于下限，那么在步骤6060处确定系统的设定的照明值是否大于上限。如果确定系统的设定的照明值大于上限，那么在步骤6070处确定太阳方位角是否处于临界角度之外。如果太阳不处于临界角度之外，那么使用模块A和B来确定应用于可着色窗户的最终着色等级，并且过程返回到步骤6010。如果太阳处于临界角度之外，那么在步骤6074处仅使用模块B来确定最终着色状态，并且过程返回到步骤6010。如果在步骤6060处确定系统的设定的照明值不大于上限，那么在步骤6080处确定太阳是否处于临界角度之外。如果太阳不处于临界角度之外，那么在步骤6082处使用模块A、B和C来确定应用于可着色窗户的最终着色等级，并且过程返回到步骤6010。如果太阳处于临界角度之外，那么在步骤6090处仅使用模块B和C来确定应用于可着色窗户的最终着色等级，并且过程返回到步骤6010。

图29B示出在一天的一部分时间期间在时间t期间的传感器读数和矩形窗值的情形。这个情形假设中午是明朗的晴天(500W/m²)，并且此时在大部分时间内矩形窗曲线一起追踪，其中每5分钟进行计算。在第一垂直黑线(正常5分钟间隔计算)上，传感器读数中已存在略微下降，并且短期矩形窗值略微高于第一长期矩形窗值，所述第一长期矩形窗值滞后于传感器读数。由于短矩形窗值与第一长矩形窗值之间的负差值低于阈值，所以使用第一长矩形窗值来确定着色等级。在下一步计算时，传感器读数显示外部照明的较大下降。在这种情况下，负差值比负阈值更负，并且控制方法触发1小时计时器(改变的条件引发了这个事件，使得Δ足以触发计时器)，并且起始第二长矩形窗。此外，将照明值设定为起始的第二长矩形窗值。由于这个起始的第二长期矩形窗值高于上限并且太阳处于临界角度内，所以使用模块A和B来基于所起始的第二长矩形窗值而确定着色等级。在第二计时器时段结束时，第一长矩形窗值大于短矩形窗值，并且第二长矩形窗值与第一长矩形窗值之间的正差值低于第一阈值。控制方法使用第一长矩形窗照明值来确定在第一计时器期间将使用的着色等级。

在某些实施方案中，如果计算出的穿过窗户的太阳辐射的方向处于与窗户所在房间的占用区域中的眩光情形相关联的临界受光角度内，那么模块A可以增加窗户中的着色。太阳辐射的方向基于太阳方位角和/或太阳高度角来计算。图25B例如示出与房间中的桌子相关联的临界受光角度Z1和Z2。在这个实例中，当太阳位于以临界受光角度Z1和Z2内的方位角提供太阳辐射的位置时，太阳辐射会在被桌子占用的区域上产生眩光。作为响应，模块A可以发送控制信号以增加窗户中的着色状态，从而提供舒适性而免于眩光的影响。处于临界受光角度Z1和Z2之外时，呈直接的平行光线的太阳辐射不会照射在桌子区域上并且模块A可以返回“清除着色状态”的控制命令。图20中示出与太阳方位角相关联的一组临界受光角度θ₁和θ₂的另一个实例。在一些情况下，可以使用分别与太阳方位角和太阳高度角单独相关联的两组临界角度。在这些情况下，如果计算出的太阳方位角处于第一组临界角度内并且太阳高度角处于第二组临界角度内，那么可以启用模块A以增加着色状态。

X1.基于光的三维投影的模块A

在某些实施方案中，模块A通过使用从一个或多个孔口(例如，可着色窗户)穿过房间的光的三维投影来确定居住区域上是否有眩光。光的三维投影可以被视作是有外部光直接穿透到房间中的房间中的光的量。例如，三维投影可以通过从太阳穿过窗户传播的平行光线来限定。进入房间的三维投影的方向是基于太阳方位角和/或太阳高度角。光的三维投影可以用于确定在房间中的一个或多个平面的相交部分处的二维光投影(P-图像)。来自孔口的P-图像的大小和形状是基于孔口的尺寸和取向以及基于太阳方位角和/或太阳高度角计算出的太阳辐射的方向矢量。基于以下假设来确定P-图像：太阳在远离孔口的无限距离处产生平行光线。根据这个假设，水平定向的孔口以与实际孔口相同的形状和大小将二维光投影提供到水平表面上。

在某些情况下，模块A通过计算P-图像偏移来确定所关注特定平面处的P-图像。P-图像偏移可以指代投影图像的几何中心与孔口的几何中心处的垂直轴线之间的特定平面处的偏移距离。P-图像偏移可以基于孔口的尺寸、太阳方位角和高度角以及孔口平面与所关注平面之间的法线距离来确定。在存在P-图像偏移的情况下，模块A可以通过构建P-图像偏移周围的投影的孔口区域来确定投影图像。

一旦模块A确定特定平面上的光投影，模块A就确定光投影或与光投影相关联的眩光区域与居住区域(即，房间中被占用的区域)重叠的量。居住区域可以指代所关注平面(例如，桌面)处的区域，所述区域限定与三维光投影相交时或眩光区域推断出眩光情形的空间上的边界。在一些情况下，居住区域可以是二维表面(例如，桌子顶部)或容积诸如居住者的头部前方的区域(可能包括桌上计算机)的全部或部分。如果光投影或眩光区域经确定处于居住区域之外，那么确定不存在眩光情形。

在一些情况下，模块A可以基于穿过一个或多个孔口投射的光来计算所关注平面处的眩光区域。眩光区域可以指代所关注平面处被穿过一个或多个孔口投射的光照射的区域。在一些情况下，模块A将眩光区域限定为介于有效孔口的几何中心处的垂直轴线与所关注平面处的P-图像的外部边界之间的区域。在一种情况下，孔口的几何中心可以指代孔口的形状的形心或质量中心。眩光区域可以被限定成具有不同形状，例如像矩形、圆形或环形形状，并且可以处于直角坐标或极坐标。在从一个或多个孔口确定眩光区域之后，模块A接着可以确定在眩光区域与居住区域重叠的情况下会存在眩光情形。

在某些情况下，模块A基于计算出的光投影或眩光区域与居住区域的重叠的量来确定着色等级。例如，如果光投影与居住区域具有任何重叠，那么可以启用模块A来增加着色状态以解决眩光情形。如果光投影不与居住区域重叠，那么模块A可以返回“清除着色状态”命令。

图30示出根据实施方案的具有呈天花板中的天窗形式的单个水平圆孔7010的房间的侧视图的示意图。房间具有在房间中限定居住区域的桌子7030。圆孔7010具有直径w_h。孔口7010的窗户方位角是α₁。圆孔7010的几何中心处于圆孔7010中处于w_h/2的中心处。示出了孔口7010的几何中心7011处的垂直轴线7012。来自太阳的太阳辐射被示出为投射到地板上的光线的三维圆柱体。太阳辐射被示出具有太阳高度角θ。在这个图示中，孔口7010在地板的平面处的光投影(P-图像)7020被确定为dz处桌子7030的平面处的近似投影。在其他实例中，孔口7010可以投射到其他平面，诸如桌子7030的上表面处的平面。在模块A的某些实施方案中，P-图像偏移可以通过将孔口7010的几何中心沿与太阳方位角和高度角相关联的方向矢量7013投射到地板处的平面或所关注其他平面来确定。在一些情况下，孔口7010的光投影(P-图像)7022通过以大约P-图像偏移“构建”孔口7010来确定。在图30中，P-图像7020被示出在地板处横向偏移距离垂直轴线7012的P-图像偏移的距离。在这个实例中，模块A通过地板平面处投影图像7020的外缘来限定眩光区域。

图31是根据实施方案的图30所示具有呈天窗形式的单个水平圆孔7010的房间的侧视图(顶部图)和截面图(底部图)的示意图。在这个实例中，房间具有限定居住区域的桌子7031，并且在dz的z-位置处桌子7031的平面处确定光投影(P-图像)7022。在这个实例中，P-图像偏移通过将孔口7010的几何中心沿与太阳方位角和高度角相关联的方向矢量7013投射到桌子7031处的平面来确定。孔口7010的光投影(P-图像)7022可以通过以大约P-图像偏移“构建”孔口来确定。在其他情况下，可以在例如图30所示在地板的平面处确定光投影。在图31中，P-图像7022被示出横向偏移距离孔口7010的几何中心处的垂直轴线7012P-图像偏移的距离。

在图31中，底部图是z＝dz处的房间的截面图。在这个图示中，居住区域7030具有形心，所述形心在dz的z-位置处桌子7031的所关注平面处相对于垂直轴线7012偏移dx和dy。如图31所示，计算出的眩光区域与由桌子7031在所关注平面处限定的居住区域7030的部分重叠是重叠区域7040。当眩光区域超过预定阈值(尺寸或-和/或面积)时，模块A可以引起着色变化以减少眩光。居住区域7030在矩形孔口的图示中具有尺寸O_x x O_y，或者可以规定为圆形的直径，多边形、三角形、梯形或对于孔口而言适当的其他等效物的小平面长度。在其他实例中，居住区域可以包括由桌子7031限定的区域和由桌子7031处的居住者限定的区域7032两者。在其他实例中，可能存在与多个居住者相关联的多个居住区域。P-图像位置会随当天时间，跟随由太阳的方位角和高度角确定的方向矢量7013变化，并且在一天当中会照亮一个或多个居住区域。当重叠超过预定阈值时，模块A会根据针对所述居住区域和当天时间的规定值来使玻璃着色。

图32示出根据实施方案的具有两个楼层和呈天窗形式的水平圆孔7060的房间的侧视图(顶部图)和截面图(底部图)的示意图。在这个实例中，第一楼层具有桌子7090，并且第二楼层具有桌子7090。孔口7060具有几何中心7061。P-图像偏移可以通过将几何中心7061沿与太阳方位角和高度角相关联的方向矢量7063投射到所关注平面(例如，投射为dz处桌子的平面处的近似投影)来确定，所关注平面在这种情况下是第一楼层的地板处的平面。孔口7060的光投影(P-图像)7070通过在所关注平面处在P-图像偏移处构建孔口来确定。孔口7060的光投影(P-图像)7070被示出提供在地板的平面处，并且被示出横向偏移距离几何中心7061处的垂直轴线7062P-图像偏移的距离。在这个图示中，桌子7090的居住区域7091具有形心，所述形心在桌子7090的平面处相对于垂直轴线7062偏移dx2和dy2，并且桌子7080的居住区域7081具有形心，所述形心在桌子7080的平面处相对于垂直轴线7062偏移dx1和dy1。如图32所示，光投影7070的计算出的眩光区域与由桌子7080限定的居住区域7081的部分重叠是重叠区域7095。如所示，光投影并未将眩光提供到第二楼层上的桌子7090上。

图33示出根据实施方案的具有桌子7150、第一孔口7110和第二孔口7112的房间的侧视图的示意图。第一孔口7110的宽度是w_h1，并且第二孔口7112的宽度是w_h2。第一孔口7110相对于水平面的角度为α₁，所述角度在这种情况下为135度。两个孔口7110和7112具有带有形心7121的有效孔口7120。第一孔口7110相对于水平面的角度为α₁。第二孔口7112相对于水平面的角度为α₂。P-图像偏移可以通过将有效孔口7120的几何中心沿与太阳方位角和高度角相关联的方向矢量7141投射到地板处的平面来确定。有效孔口7120例如在地板的平面处的光投影(P-图像)7130被提供为dz处桌子的平面处的近似投影。P-图像7130被示出横向偏移距离有效孔口7120的几何中心处的垂直轴线7140P-图像偏移的距离。P-图像7130的眩光区域部分地与由桌子7150限定的居住区域重叠。

图34示出根据实施方案的具有包括第一孔口7210和第二孔口7212的多面天窗且具有桌子7250的房间的侧视图的示意图。第一孔口7210的宽度是w_h1，并且第二孔口7212的宽度是w_h2。第一孔口7210相对于水平面的角度为α₁。第二孔口7212相对于水平面的角度为α₂。两个孔口7210和7212具有带有几何中心7221的有效孔口7220。图像P-图像偏移可以通过将有效孔口7220的几何中心沿与太阳方位角和高度角相关联的方向矢量7241投射到所关注平面(例如，投射为dz处桌子的平面处的近似投影)来确定，所关注平面在这种情况下是地板处的平面。有效孔口7220的光投影(P-图像)7230被提供在地板的平面处。P-图像7230被示出横向偏移距离有效孔口7220的几何中心处的垂直轴线7240P-图像偏移的距离。P-图像7230的眩光区域部分地与由桌子7250限定的居住区域重叠。

图35示出根据实施方案的具有包括第一孔口7310、第二孔口7312和不具有孔口的小平面7314的多面天窗的房间的侧视图的示意图。房间还具有桌子7350。两个孔口7310和7312分别具有几何中心7341和7342。第一孔口7310的宽度是w_h1，并且第二孔口7312的宽度是w_h2。第一孔口7310相对于水平面的角度为α₁，所述角度在这种情况下为90度。第二孔口7212相对于水平面的角度为α₂，所述角度在这种情况下为270度。在这个图示中，第一孔口7310在地板的平面处的光投影(P-图像)7330被提供为dz处桌子的平面处的近似投影。在这种情况下，不具有孔口的小平面7314可以阻挡来自第一孔口和/或第二孔口7312(取决于太阳辐射的方向)的光。也就是说，当太阳高度角θ小于第二孔口7321的角度α₂时，太阳辐射光线因小平面7314具有阻挡作用而不会直接照射在第二孔口7321上。在这个图示中，太阳高度角θ小于角度α₂，以致于第二孔口7312不会接收到太阳辐射。在这种情况下，有效孔口仅是基于第一孔口7310，并且第一孔口7310的几何中心用于确定P-图像偏移和投影。P-图像偏移可以通过将孔口7310的几何中心沿与太阳方位角和高度角相关联的方向矢量7341投射到地板来确定。第一孔口7312的P-图像7330被示出横向偏移距离第一孔口7310和第二孔口7312两者的几何中心处的垂直轴线7340P-图像偏移的距离。P-图像7330的眩光区域部分地与由桌子7350限定的居住区域重叠。

在一些情况下，居住区域与P-图像的眩光区域的重叠的量可以由模块A使用来确定适当的着色状态。在这些情况下，模块A可以针对较高程度的重叠确定较高着色状态。在一些情况下，基于重叠的量来确定着色状态。在其他情况下，基于重叠与所使用的居住区域的量的百分率来确定着色状态。图36描绘根据实施方案的带有具有孔口8010的天窗和桌子8012的房间的示意图。垂直轴线8020被示出穿过孔口8010的几何中心。在这个图示中，太阳被示出处于五个太阳高度角，并且五个眩光区域的边缘被示出对应于同五个方向矢量相关联的五个太阳高度角。示意图还示出一种针对不同重叠确定适当的着色状态的方法。在每个眩光区域与由桌子8010限定的居住区域的重叠增加的情况下，着色等级从T1增加至T5。

图37是示出根据实施方案的图8中利用使用三维光投影的模块A进行的步骤700的细节的流程图。在步骤1905处，模块A开始。在步骤1910处，窗户控制器450使用模块A来针对建筑物的纬度坐标和经度坐标以及日期和当天时间来计算太阳在特定时刻t_i的位置。纬度坐标和经度坐标可以是来自配置文件的输入。日期和当天时间可以基于由计时器提供的当前时间。计算在特定时刻ti,的太阳位置，所述特定时刻在一些情况下可能处于未来的时间。在其他实施方案中，太阳位置是在预测性控制逻辑的另一个部件(例如，模块)中计算的。就太阳方位角和/或太阳高度角来计算太阳位置。

在步骤1920处，窗户控制器450使用模块A来计算在步骤1910中所使用的特定时刻进入房间的眩光的量或计算在所述特定时刻是否存在眩光。模块A基于通过太阳方位角和高度角确定的方向矢量，使用从一个或多个未阻挡孔口(例如，窗户)穿过房间的光线的三维投影来计算眩光的量。模块A使用方向矢量和配置信息来确定一个或多个未阻挡孔口的P-图像。配置信息可以包括以下各项中的一项或多项：一个或多个孔口(例如，电致变色窗户)的位置、一个或多个孔口的尺寸、孔口是被阻挡还是未被阻挡、一个或多个孔口中的每一个的取向、房间的尺寸以及有关外部遮蔽或可以阻挡太阳辐射进入一个或多个孔口的其他结构的任何细节。窗户配置信息是来自与电致变色窗户505相关联的配置文件的输入。模块A基于未阻挡孔口的P-图像与居住区域在所关注特定平面处的相交部分来确定眩光的量或者确定房间中是否存在眩光。在一些情况下，模块A确定一个或多个孔口当中的哪一个是未被阻挡的，即接收太阳辐射。例如，在图35中，以270度定向的第二孔口7342在图示中被阻挡免于接收太阳辐射。为了确定未阻挡孔口在所关注特定平面处的P-图像，模块A首先确定一个或多个未阻挡孔口的几何中心。在一些情况下，几何中心可以是孔口的形状的组合形心。模块A之后通过将一个或多个未阻挡孔口的几何中心在基于太阳方位角和高度角的光的三维投影的方向矢量的方向上投射到所关注平面来确定P-图像偏移。光的三维投影的方向矢量是基于在步骤1910处在特定时刻计算出的太阳方位角和太阳高度角。模块A基于一个或多个未阻挡孔口的几何中心、与太阳方位角和高度角相关联的方向矢量以及介于一个或多个孔口与所关注平面之间的法线距离来确定P-图像偏移。模块A之后通过在一个或多个未阻挡孔口在所关注平面处的投射的几何中心周围产生有效孔口区域来“构建”P-图像。在某些情况下，模块A基于所关注平面处P-图像的外边界来确定眩光区域。图31-37中示出了针对不同孔口布置确定的眩光区域的图示。

在步骤1930处，根据步骤步骤1920中所确定的来自未阻挡孔口的P-图像的眩光的量来确定将提供居住者舒适性的着色等级。在步骤1930处，模块A确定居住区域与未阻挡孔口的p-图像之间的重叠的量。基于重叠的量，模块A在居住查找表中针对所确定的重叠的量确定所需着色等级。居住查找表被提供为来自特定孔口的配置文件的输入。在一些情况下，重叠区域的量或侵占百分率(即，重叠区域占居住区域的百分率)可以用于确定最终着色状态。例如，如果存在很少乃至不存在重叠区域(例如，桌子上的一个小角落)，那么模块A可能并不增加着色状态。较大量或百分率的重叠区域(例如，超过桌子的50％)可能会导致较高的着色状态。

图38示出根据实施方案的与带有眩光的表面的一部分相交的光的三维投影的示意图。

在不脱离本公开的范围的情况下，可以对任何上文描述的预测性控制逻辑、其他控制逻辑及其相关联的控制方法(例如，相对于图18所描述的逻辑，相对于图7、图8、图9、图12和图13所描述的逻辑，以及相对于图14所描述的逻辑)进行修改、添加或省略。在不脱离本公开的范围的情况下，上文描述的任何逻辑可以包括更多、更少或其他逻辑部件。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以按任何合适的次序来执行所描述的逻辑的步骤。

此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对上文描述的系统(例如，相对于图17所描述的系统)或系统的部件进行修改、添加或省略。可以根据特定需要来整合或分开所述部件。例如，主网络控制器1403和中间网络控制器1405可以整合到单个窗户控制器中。此外，可以由更多、更少或其他部件来执行系统的操作。另外，可以使用任何合适的逻辑来执行系统的操作，所述逻辑包括软件、硬件、其他逻辑或前述各项的任何合适的组合。

应理解，如上所述的本发明可以使用计算机软件以模块化方式或整合方式实现为控制逻辑的形式。基于本公开和本文提供的教义，本领域普通技术人员将知晓和了解使用硬件以及硬件与软件的组合来实现本发明的其他方式和/或方法。

本申请中所描述的任何软件部件或功能可以实现为将由处理器使用任何合适的计算机语言(例如像Java、C++或Python)，使用例如常规技术或面向对象技术来执行的软件代码。软件代码可以作为一系列指令或命令存储在计算机可读介质上，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁性介质(诸如硬盘驱动器或软盘)或者光学介质(诸如CD-ROM)。任何这类计算机可读介质都可以驻留在单个计算设备之上或之内，并且可以存在于系统或网络内的不同计算设备之上或之内。

虽然为了便于理解已经以一些细节描述了前文公开的实施方案，但是所描述的实施方案应被视为是说明性的而非限制性的。对于本领域普通技术人员而言将明显的是，可以在随附权利要求书的范围内实施某些改变和修改。

在不脱离本公开的范围的情况下，可以将来自任何实施方案的一个或多个特征与任何其他实施方案的一个或多个特征组合。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对任何实施方案进行修改、添加或省略。在不脱离本公开的范围的情况下，可以根据特定需要来整合或分开任何实施方案的部件。