KR20170065599A - 콤비-센서 시스템들 - Google Patents

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더글러스 에스. 실크우드
제이슨 제들리츠
스테펜 시. 브라운
데어야 슈리바스타바
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Abstract

조합 센서와 관련된 특정 측면들은 구조물에 근접하여 상이한 방향들을 향하고, 상이한 방향들로 일사량을 측정하도록 구성된 물리적 센서들의 세트를 포함한다. 조합 센서는 또한 물리적 센서들의 세트로부터의 일사량 판독치들에 기초하여 구조물의 입면에서의 콤비-센서 값을 결정하도록 구성된 가상의 입면-정렬 센서를 포함한다.

Description

콤비-센서 시스템들{COMBI-SENSOR SYSTEMS}
관련 출원의 전후 참조
본 출원은 전체 내용이 모든 점에서 참조로서 본원에 포함되는, 2014년 9월 29일에 출원된 미국 가출원 번호 제62/057,104호를 우선권으로 혜택을 주장한다.
기술분야
본 발명은 특정 콤비-센서 시스템들 및 콤비-센서 값들을 결정하는 방법들에서, 다수의 센서 입력 및 그에 관한 데이터 핸들링에 관한 것이다.
전기변색은 물질이 통상적으로 전압이 변화됨으로써, 상이한 전자 상태에 놓일 때 광학적 특성의 가역적인 전기화학적-매개 변화를 보이는 현상이다. 광학적 특성은 통상적으로 색상, 투과도, 흡광도, 및 반사도 중 하나 이상이다. 하나의 주지된 전기변색 물질은 텅스텐 산화물(WO3)이다. 텅스텐 산화물은 청색을 투과하는, 색 변화가 전기화학적 환원에 의해 발생하는 음극성 전기변색 물질이다.
전기변색 물질들은 예를 들어, 가정용 창, 시판용 창 및 다른 용도의 창에 포함될 수 있다. 상기한 창들의 색상, 투과도, 흡광도, 및/또는 반사도는 전기변색 물질의 변화를 유도함으로써 변화될 수 있다, 즉, 전기변색 창들은 전기로 어두워지거나 밝아질 수 있는 창들이다. 창의 전기변색 소자에 낮은 전압이 인가되면 그것들은 어두워질 것이며; 전압을 역전시키면 그것들은 밝아질 것이다. 이러한 특성은 창들을 통과하는 광량을 제어할 수 있게 하고, 전기변색 창들이 에너지-절감 디바이스들로서 사용될 기회를 내놓는다.
전기변색은 1960년대에 발견되었지만, 전기변색 소자들, 그리고 특히 전기변색 창들은 유감스럽게도 여전히 다양한 문제를 갖고 있고, 최근 전기변색 소자들을 제조 및/또는 사용하는 전기변색 기술, 장치 및 관련 방법들의 많은 발전에도 불구하고 그것들의 완전한 상업성 실현은 개시되지 않았다.
특정 측면들에서, 콤비-센서 시스템은 방위각의 입면 위치들보다 적은 물리적 센서를 갖는 구조물의 건물 시스템들의 제어를 개선하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 콤비-센서 시스템은 그 자체의 물리적 센서가 없는 입면(또는 그것의 단면)에서부터 밖으로 향하는 가상 센서에 대한 콤비-센서 값을 결정할 수 있다. 콤비-센서 시스템은 건물에 설치된 상이한 방향들을 향하는 둘 이상의 물리적 센서에 의해 취해진 판독치들에 기초하여 가상 센서에 대한 이러한 콤비-센서 값을 결정할 수 있다.
특정 측면들에 따르면, 콤비-센서 시스템은 콤비-센서 값을 결정하기 위한 조합 기술 또는 보간 기술 중 어느 하나를 사용한다. 제1 기술은 그때의 모든 입면 배향에 적용되는 총 값을 결정하기 위해 둘 이상의 물리적 센서로부터의 판독치들을 조합한다. 판독치들은: 1) 물리적 센서 판독치들의 최대값을 취하거나, 2) 물리적 센서 판독치들의 총 값을 취하거나, 또는 3) 물리적 센서 판독치들의 합을 취함으로써 조합될 수 있다. 제2 기술은 벡터 알고리즘을 사용하여 둘 이상의 물리적 센서로부터의 판독치들을 가상의 입면-정렬 센서로 보간한다. 콤비-센서 시스템들은 앞서 언급한 세 개의 조합 방법의 임의의 조합을 사용할 수 있다.
콤비-센서 시스템은 일반적으로 뚜렷이 상이한 방향들을 향하는 두 개 이상의 물리적 센서(예를 들어, 약 80도를 초과하는 만큼, 약 70도를 초과하는 만큼, 약 60도를 초과하는 만큼, 약 50도를 초과하는 만큼 등등 서로 다른 방위각들을 갖는)를 포함한다. 예를 들어, 콤비-센서 시스템은 뚜렷이 상이한 방향들을 향하는 세 개의 물리적 센서를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 콤비-센서 시스템은 뚜렷이 상이한 방향들을 향하는 네 개의 물리적 센서를 포함할 수 있다. 이러한 물리적 센서들이 상이한 방향들을 향하기 때문에, 그것들은 이러한 뚜렷이 상이한 방향들로부터의 태양 복사량 값들을 측정한다. 일사량 값들은 통상적으로 시간이 흐름에 따라, 예를 들어, 하루 동안 주기적으로 기록된다. 시간이 흐름에 따라 기록되는 물리적 센서 값들의 일사량 프로파일들은 때때로 벨-형상의 가우시안-유형 곡선들과 유사한 형상을 갖는다. 뚜렷이 상이한 방위각들을 향하는 물리적 센서들로부터의 일사량 프로파일들이 중첩될 때, 곡선들은 서로 형상이 다소 유사하고/거나 서로 시간에 대해 이동된다. 프로파일들의 최대들, 평균들 또는 합들은 물리적 센서가 없는 입면들 또는 방향들로부터의 값들을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 많은 방향으로 향하는 많은 센서를 갖는 것에 대한 복잡함이 회피된다. 입력을 흡사 그것이 더욱 많은 물리적 센서를 갖는 것과 같이 유지하면서, 보다 간편한 물리적 시스템, 즉 보다 적은 물리적 센서가 실현된다.
본 출원에 설명된 콤비-센서 시스템들의 몇몇 예에서, 물리적 센서들은 서로 대체로 직교하는 방향들을 향하고 있다. 예를 들어, 콤비-센서 시스템은 대체로 직교하는 방향들을(예를 들어, 대체로 동(E), 서(W), 남(S) 및 북(N)의 방향들로) 향하는 네 개의 물리적 센서를 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 콤비-센서 시스템은 건물 상에 설치된 세 개의 물리적 센서를 포함한다. 몇몇 경우, 콤비-센서 시스템은 대체로 직교하는 방향들을 향하고 있는 세 개의 물리적 센서를 포함한다. 건물이 북부 위도에 위치되는 특정 예들에서, 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서는 대체로 W, E, 및 S를 향한다. 건물이 남부 위도에 위치되는 특정 예들에서, 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서는 대체로 W, E, 및 N을 향한다.
특정 실시예들에서, 콤비-센서 값은 건물 시스템을 제어하기 위한 입력으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 콤비-센서 값은 전기변색(EC; electrochromic) 창(들) 또는 건물에 대한 착색 결정들을 내리고 착색 결정들을 구현하기 위해 창(들)에 대한 전력을 제어하는 제어 시스템에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 그러한 제어 시스템의 예가 섹션 X에 설명된다. 이러한 제어 시스템은 착색 결정들을 내리기 위해 Intelligence™ EC 제어 소프트웨어의 "모듈들 A, B, 및 C"로서 설명된 것의 동작들을 사용한다(Intelligence™는 캘리포니아, 밀피타스의 View사에서 시판됨). 일 실시예에서, 이러한 제어 시스템은 방을 통과하는 일광으로부터 작업공간에 대한 휘광으로부터 거주자 편안함을 제공하는 색조 레벨을 결정하기 위한 모듈 A 및 하루 중 그때 맑은 하늘의 태양 복사량 예측치들에 기초하여 착색 레벨을 증가시키기 위한 모듈 B를 사용한다. 그 다음 모듈 C는 모듈들 A 및 B로부터의 색조 레벨을 오버라이드하기 위해, 또는 그렇게 하지 않기 위해 하나 이상의 센서(물리적 또는 가상 중 어느 하나)에 의해 취해진 복사 조도 판독치들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 콤비-센서 값이 모듈 C에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 모듈 C는 콤비-센서 값에 기초하여 색조 레벨을 보다 밝게 하기 위해 모듈들 A 및 B로부터의 색조 레벨을 오버라이드할 수 있다. 즉, 콤비-센서 값이 모듈들 A 및 B에서 사용되는 맑은 하늘의 복사 조도 레벨보다 높은 경우, 모듈 C는 모듈들 A 및 B를 오버라이드하지 않을 것이고 보다 높은 콤비-센서 복사 조도값을 무시할 것이다. 콤비-센서 값이 모듈들 A 및 B에서 사용되는 맑은 하늘의 복사 조도 레벨보다 낮은 경우, 모듈 C는 모듈들 A 및 B를 오버라이드할 것이다. 예시를 위해, 많은 실시예가 이러한 특정 제어 시스템의 모듈들에 대한 입력을 참조하여 본 출원에 설명되나, 콤비-센서 시스템이 콤비-센서 값(들)을 또한 복사 조도 측정치들에 의존하는 다른 제어 시스템들, 예를 들어 다른 스마트 창 제어 알고리즘들 또는 다른 시스템들에 대한 이를테면 HVAC, 건물 관리 시스템들(BMS), 태양 추적 시스템들 등에 대한 제어 알고리즘들에 대한 입력으로서 생성하기 위해 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 다른 위치들의 물리적 센서들로부터의 판독치들로부터 출력을 유도하는 "가상 센서"를 사용 사용함으로써 표면과 연관된 물리적 센서를 갖지 않는 표면들 상의 태양 복사량을 결정하기 위해 유용한 실시예들이 개시된다. 일 실시예에서, 콤비-센서 시스템은 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 반면, 다른 측면들은 소프트웨어 및/또는 방법들 단독으로, 즉 물리적 구성요소들 없이 실현된다.
특정 실시예들에서, 콤비-센서 시스템은 방위각이 뚜렷이 다른(즉 상이한 방위각들로 지향되는) 적어도 세 개의 물리적 센서들의 세트를 포함한다. 몇몇 측면에서, 콤비-센서 시스템은 방위각이 뚜렷이 다른 네 개의 물리적 센서를 포함한다. 몇몇 측면에서, 콤비-센서 시스템은 방위각이 뚜렷이 다른 세 개의 물리적 센서를 포함한다. 몇몇 경우, 이러한 방위각이 뚜렷이 다른 물리적 센서들은 대체로 직교하는 방향들로 지향된다. 물리적 센서들은 필수적으로는 아니지만, 통상적으로 건물의 입면들 상에 위치된다. 콤비-센서 시스템은 그 위에 물리적 센서들을 갖지 않는 다른 입면들에 대한 태양 복사량을 결정하기 위해 이러한 물리적 센서들을 사용한다. 일 실시예에서, 콤비-센서 시스템은 북, 북으로부터 90도, 그리고 북으로부터 270도로 지향되는 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 콤비-센서 시스템은 북으로부터 90도, 북으로부터 180도, 그리고 북으로부터 270도로 지향되는 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서를 포함한다. 콤비-센서 시스템들은 예를 들어, 구조물이 얼마나 많은 단면 및/또는 레벨을 갖는지, 출력이 필요로 하는 세부화 및 정밀도 수준 기타 같은 종류의 것에 따라, 보다 많은 센서, 예를 들어 2개 내지 20개의 센서, 또는 2개 내지 15개의 센서, 또는 2개 내지 10개의 센서, 또는 2개 내지 5개의 센서를 포함할 수 있다.
특정 측면들은 구조물(예를 들어, 건물)에 근접하여 상이한 방향들을 향하는 물리적 센서들의 세트를 포함하는 조합 센서와 관련된다. 물리적 센서들은 상이한 방향들의 일사량을 측정하도록 구성된다. 조합 센서는 물리적 센서들의 세트로부터의 일사량 판독치들에 기초하여 구조물의 입면에서의 콤비-센서 값을 결정하도록 구성된 가상의 입면-정렬 센서를 더 포함한다.
특정 측면들은 물리적 센서들의 세트에 취해진 일사량 판독치들을 결정하는 단계를 물리적 센서들의 세트에 의해 취해진 일사량 판독치들에 기초하여 가상의 입면-정렬 센서의 콤비-센서 값을 결정하는 단계를 포함하는 방법들과 관련된다. 몇몇 경우, 물리적 센서들의 세트는 구조물(예를 들어, 건물)에 근접하여 상이한 방향들을 향하고 있고, 상이한 방향들의 일사량을 측정하도록 구성된다.
이러한 그리고 다른 특징들 및 실시예들은 도면들을 참조하여 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1a는 실시예에 따른, 다면체 둥근 지붕을 포함하는 구조물의 평면뷰의 개략도이다.
도 1b는 실시예에 따른, 도 1a에 도시된 다면체 둥근 지붕 구조물의 몇몇 단면의 방향들을 포함하는 나침반의 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 실시예에 따른, 각각 1월, 4월, 및 7월 중 하루 동안 10도 증분으로 0도에서 350도까지 다양한 방위각에 대한 일사량 프로파일들을 갖는 세 개의 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른, 북으로부터 140도, 북 또는 동향으로부터 90도, 북 또는 남향으로부터 180도의 방위각들에 대한 일사량 프로파일들을 갖는 두 개의 그래프이다.
도 4는 실시예들에 따른, 다면체 건물 및 건물 제어 시스템들의 콤비-센서 시스템의 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 실시예들에 따른, 각각 남반구 및 북반구의 지리적 장소들에 대해 상이한 시각들에 일사량 노출을 나타내는 다이어그램들을 도시한다.
도 6a는 실시예에 따른, 건물에 설치된 콤비-센서 시스템의 동향 세서, 남향 센서, 및 서향 센서로부터의 실제 판독치들에 기초한 일사량 프로파일들의 세 개의 그래프를 도시한다.
도 6b는 실시예에 따라, 도 6a에 북-SE향 입면(동에서 60도 그리고 남에서 30도)으로부터 150도 각도의 입면 방향의 일사량 프로파일(점선)이 추가된 그래프들을 도시한다.
도 7a는 실시예에 따라, 세 개의 직교하여-지향된 센서(센서 1, 센서 2, 및 센서 3)를 포함하는 콤비-센서 시스템에 대해 최대값 방법을 사용하여 일출에서 일몰까지 결정된 콤비-센서 값들의 총 곡선(셰이딩됨)의 예를 도시하는 그래프이다.
도 7b는 실시예들에 따라, 하짓날 동안 최대값 방법을 사용하여 결정된 콤비-센서 값들의 총 곡선(점선)의 예를 도시하는 그래프이다.
도 7c는 실시예들에 따라, 하루 동안 최대값 방법을 사용하여 결정된 콤비-센서 값들의 총 곡선의 포락선(셰이딩 영역)의 예를 도시하는 그래프이다.
도 8a는 실시예에 따른, 입면-정렬 센서 상의 맑은 날 맑은 하늘의 일사량 예측치들에 기초한 일사량 프로파일(점선)을 포함하는 그래프를 도시한다.
도 8b는 실시예에 따른, 가산 방법을 사용한 콤비-센서 값들의 총 곡선을 포함하는 그래프를 도시한다.
도 8c는 실시예에 따른, 최대값 방법을 사용한 콤비-센서 값들의 총 곡선을 포함하는 그래프를 도시한다.
도 8d는 실시예에 따른, 평균값 방법을 사용한 콤비-센서 값들의 총 곡선을 포함하는 그래프를 도시한다.
도 9는 실시예에 따른, 입면-정렬 센서로부터의 흐린 날 이론적인 일사량 판독치들(점선) 및 시뮬레이션된 일사량 판독치들을 포함하는 그래프를 도시한다.
도 10a는 실시예에 따른, 최대값 방법을 사용한 콤비-센서 값들의 총 곡선을 포함하는 그래프를 도시한다.
도 10b는 실시예에 따른, 가산값 방법을 사용한 콤비-센서 값들의 총 곡선을 포함하는 그래프를 도시한다.
도 10c는 실시예에 따른, 평균값 방법을 사용한 콤비-센서 값들의 총 곡선을 포함하는 그래프를 도시한다.
도 11은 실시예에 따른, 콤비-센서 시스템의 제1 물리적 센서(센서 1)에 의해 취해진 판독치들 및 제2 물리적 센서(센서 2)에 의해 취해진 판독치들로부터 벡터 알고리즘을 사용하여 보간됨에 따라 보간된 가상의 입면-정렬 센서의 일사량 곡선의 예이다.
도 12a는 실시예들에 따라, 입면에 뒤서는 위상이 다른 센서들의 영향의 예를 도시한다.
도 12b는 실시예들에 따라, 입면에 앞서는 위상이 다른 센서들의 영향의 예를 도시한다.
도 12c는 실시예들에 따른, 동짓날 시간 동안 입면에 앞서는 물리적 센서들에 대한 위상도를 포함한다.
도 12d는 실시예들에 따라, 입면에 앞서는 위상이 다른 센서들의 연간 최대 영향을 예시하는 위상도이다.
도 12e는 실시예들에 따라, 입면에 뒤서는 위상이 다른 센서들의 연간 최대 영향을 도시하는 위상도이다.
도 13a는 실시예에 따른, 하짓날 동안 상이한 입면 배향들에 대한(10도마다) 이론적인 일사량 프로파일들 및 콤비-센서 시스템에 대한 콤비-센서 값들을 갖는 그래프이다.
도 13b는 실시예에 따른, 동짓날 동안 상이한 입면 배향들에 대한(10도마다) 이론적인 일사량 프로파일들 및 도 13a의 콤비-센서 시스템에 대한 콤비-센서 값들을 갖는 그래프이다.
도 14a는 실시예에 따른, 90도 간격으로 균등하게 이격된 네 개의 물리적 센서를 포함하는 환형 센서로부터의 판독치들에 기초한 콤비-센서 값들의 두 개의 총 곡선을 갖는 그래프를 도시한다.
도 14b 내지 도 14e는 실시예들에 따라, 각각 네(4)개의 물리적 센서, 여덟(8)개의 물리적 센서, 열두(12)개의 물리적 센서, 및 열여덟(18)개의 물리적 센서를 포함하는 상이한 환형 센서 배열들과 연관된 그래프들이다.
도 14f는 네(4)개, 여덟(8)개, 열두(12)개 및 열여덟(18)개의 균등하게 이격된 물리적 센서를 갖는 환형 센서들에 대한 도 14b 내지 도 14e의 제1 및 제2 총 곡선들 간 최대 차이(델타)에 대한 차트이다.
도 15는 창 제어기의 구성요소들의 간략화된 블록도를 도시한다.
도 16a 내지 도 16c는 개시된 실시예들에 따른, 대표적인 제어 로직의 세 개의 모듈 A, B, 및 C의 각각에 의해 수집된 정보를 도시하는 다이어그램들을 포함한다.
도 17은 개시된 실시예들에 따른, 건물의 하나 이상의 전기변색 창을 제어하는 방법에 대한 예측 제어 로직의 몇몇 단계를 도시하는 흐름도이다.
도 18은 도 17에 도시된 제어 로직의 일부분의 특정 구현예를 나타내는 흐름도이다.
도 19는 개시된 실시예들에 따른 모듈 A의 세부사항들을 나타내는 흐름도이다.
도 20은 개시된 실시예들에 따른 거주 룩업 테이블의 예이다.
도 21a는 개시된 실시예들에 따른, 공간 유형이 창 가까이에 위치된 책상 1에 기초한 전기변색 창을 포함하는 방의 개략도를 도시한다.
도 21b는 개시된 실시예들에 따른, 공간 유형이 창에서 멀리 떨어져 위치된 책상 2에 기초한 전기변색 창을 포함하는 방의 개략도를 도시한다.
도 22는 개시된 실시예들에 따른 모듈 B의 세부사항들을 나타내는 흐름도이다.
도 23은 개시된 실시예들에 따른 모듈 C의 세부사항들을 나타내는 흐름도이다.
도 24는 도 17에 도시된 제어 로직의 일부분의 다른 구현예를 나타내는 다이어그램이다.
도 25는 건물의 하나 이상의 착색가능한 창(예를 들어, 전기변색 창)의 색조 레벨들의 전환을 제어하는 방법에 대한 예측 제어 로직을 도시하는 흐름도이다.
도 26a는 도 17에 도시된 제어 로직의 일부분의 특정 구현예를 나타내는 흐름도이다.
도 26b는 오전에 흐린 후 오후에 맑은 날 동안 조도 판독치들 및 대응하는 상한 및 하한의 그래프이다.
도 27a는 실시예들에 따라, 착색 결정을 내리기 위해 박스 카 값들을 사용하는 제어 방법의 흐름도이다.
도 27b는 책상을 갖는 방 및 태양이 책상에 앉아 있는 거주자 위로 바추는 방의 임계각을 도시한다.
도 28a는 실시예들에 따라, 보통 날 동안의 센서 판독치들 및 박스 카 필터들을 사용하는 제어 방법으로 결정되는 결정된 관련 색조 상태들과 연관된 두 개의 그래프를 도시한다.
도 28b는 실시예들에 따라, 간간이 번개가 치는 흐린 날 동안의 센서 판독치들 및 박스 카 필터들을 사용하는 제어 방법으로 결정되는 결정된 관련 색조 상태들과 연관된 두 개의 그래프를 도시한다.
도 29a는 실시예들에 따라, 착색 결정을 내리기 위해 박스 카 값들을 사용하는 제어 방법의 흐름도이다.
도 29b는 낮 동안의 시간(t) 동안 결정되는 센서 판독치들, 단 박스 카 값들 및 장 박스카 값들을 포함하는 조도 값들의 플롯이다.
도 30a는 실시예들에 따라, 착색 결정을 내리기 위해 박스 카 값들을 사용하는 제어 방법의 흐름도이다.
도 30b는 낮 동안의 시간(t) 동안 결정되는 센서 판독치들, 단 박스 카 값들 및 장 박스카 값들을 포함하는 조도 값들의 플롯이다.
I. 서론
건물들 및 다른 구조물들에는 때때로 일사량을 측정하기 위해 센서들 이를테면 광센서들, 광도계들, 복사계들, 자외선 센서들 기타 같은 종류의 것이 설치된다. 이러한 센서들에 의해 취해진 측정치들은 건물 시스템들(예를 들어, HVAC, 예를 들어, 그것의 거주자들을 위해 편안한 환경을 유지하거나 전력 생산을 최대화하기 위한 전기변색 창 시스템들, 및 예를 들어, 그것의 거주자들을 위해 편안한 환경을 유지하거나 전력 생산을 최대화하기 위한 일광 추적 장치 등)을 제어하기 위한 입력으로서 사용될 수 있다. 요구에 따라, 예를 들어, 이상적으로 착색하는 스마트 창들을 갖는 구조물들의 경우, 구조물은 각 층의 각 벽 상에 설치되는 별개의 센서를 가질 수 있다(즉 적어도 하나의 센서가 구조물의 모든 단면의 방향을 향해 있다). 그러나, 구조물 상에 설치된 센서들의 수 및 위치들은 일반적으로 제한된다. 예를 들어, 건물 외부에서 보이는 센서들의 수 및 위치는 심미적인 이유들로 한정될 수 있다. 또한, 다면체 구조물의 모든 단면 상에 센서를 갖는 것은 실용적이지 않을 수 있다. 게다가, 구조물 상에 설치된 센서들은 작동 불가능하게 되거나 제대로 작동하지 않아 센서 데이터를 이용할 수 없을 수 있다. 또한, 센서는 예정된 방향에서 어긋나게 될 수 있다. 면 방향에서 대체로 어긋난 센서로부터의 데이터를 사용하면, 건물 시스템들의 제어가 부적절하거나 변동이 심하게 할 수 있으며 이는 건물의 거주자들에게 눈에 띄고/거나 불편할 수 있다. 이러한 이유들로, 센서 데이터는 일반적으로 구조물의 모든 단면에 대해 이용가능하지는 않다.
도 1a 및 도 1b는 실시예들에 따른, 다면체 둥근 지붕(100)을 갖는 건물(10)의 예와 연관된 도면들이다. 도 1a는 다면체 둥근 지붕(100)의 평면뷰의 개략도이다. 방향 화살표는 정북을 가리키게 도시된다. 다면체 둥근 지붕(100)은 실선 화살표들에 의해 표시된 방향들로 설치된 세 개의 물리적 센서(110, 112, 및 114)(예를 들어, 광 센서)를 포함한다. 세 개의 센서는 믿을 만한 판독치들을 제공하기 위해 예를 들어, 구조물의 지붕 라인(100)에 있을 수 있고, 인접한 구조물들의 물리적 차단으로 가려지지 않을 수 있다. 제1 물리적 센서(2110)는 북으로부터 264도 방향을 향하며, 이는 대체로 서향이다. 제2 물리적 센서(112)는 북으로부터 180도 방향을 향하며, 이는 대체로 남향이다. 제3 물리적 센서(114)는 북으로부터 100도 방향을 향하며, 이는 거의 동향이다. 세 개의 물리적 센서(110, 112, 및 114)의 방향들은 각각, 서향, 남향, 및 동향이거나 거의 서향, 남향, 및 동향이다. 제1 및 제3 물리적 센서들(110 및 114)은 창들이 있는 단면들 상에 설치된다. 구조물(100)의 많은 단면은 물리적 센서들(110, 112, 및 114) 중 하나의 방향에 일치하지 않는다. 예를 들어, 또한 창들을 가질 수 있는 건물의 다른 단면들(121, 122, 123, 124, 및 125) 상에는 물리적 센서들이 설치되지 않는다. 면(122)은 북으로부터 180도 방향(점선 화살표로 표시됨)을 향하고 있으며, 이는 제2 (남향) 물리적 센서(112)의 방향에 일치한다. 그러나, 다른 단면들(121, 123, 124, 및 125)은 다면체 둥근 지붕 구조물(100) 상에 설치된 세 개의 물리적 센서(110, 112, 및 114)의 방향들 중 어떠한 방향에도 일치하지 않는 242°, 115°, 140°, 및 60° 방향(점선 화살표들로 표시됨)들을 각각 향한다. 벽 스위치(120)는 다면체 둥근 지붕 구조물(100)의 내벽 상에 위치된다. 많은 실시예가 본 출원에서 창들에 대하여 설명되지만, 해당 기술분야에서의 통상의 기술자는 또한 구조물의 문들 및 다른 개구들에 적용될 것임을 이해할 것이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 다면체 둥근 지붕 구조물(100)의 몇몇 단면의 방향들을 포함하는 나침반(130)의 도면이다. 나침반(130)은 물리적 센서들(110, 112, 및 114)을 갖는 단면들의 방향들 즉 각각, 264°, 180° 및 100°를 표시한 실선 화살표들을 포함한다. 나침반(130)은 세 개의 물리적 센서(110, 112 및 114)의 방향들 중 어떠한 방향에도 일치하지 않는 방향들을 향하는 단면들의 방향들을 표시한 점선 화살표들을 포함한다. 예를 들어, 나침반(130)은 세 개의 물리적 센서(110, 112, 및 114)의 방향들 중 어떠한 방향에도 일치하지 않는 단면들(121, 123, 124 및 125)의 방향들(242°, 115°, 140° 및 60°)을 표시한 점선 화살표들을 포함한다. 나침반(130)은 또한 세 개의 물리적 센서(110, 112, 및 114)의 방향들 중 어떠한 방향에도 일치하지 않는 다른 방향들(225°, 130°, 120° 및 24°)을 표시한 점선 화살표들을 포함한다. 방향 화살표들에 의해 도시되지 않더라도, 다른 단면들은 세 개의 물리적 센서(110, 112, 및 114)의 방향들에 일치하지 않는다.
도 2a 내지 도 2c는 실시예에 따른, 각각 1월, 4월, 및 7월 중 하루 동안 다수의 일사량 프로파일에 대한 세 개의 그래프(일사량(W/m2) 대 시간)를 도시한다. 각 그래프는 0도에서 350도까지 10도씩 변하는 방위각들에 대한 다수의 일사량 프로파일을 포함한다. 일사량 프로파일들은 도 1a에 도시된 둥근 지붕 구조물(100)을 갖는 건물의 지리적 위치(즉 경도 및 위도)와 연관된다. 각 일사량 프로파일은 일사량 프로파일들은 한 해 중 그 시기에 하루 동안 일출과 일몰 사이 시간 동안의 일사량이다.
도 3a 및 도 3b는 북으로부터 140도, 북 또는 동향으로부터 90도, 북 또는 남향으로부터 180도의 방위각들에 대한 일사량 프로파일들의 두 개의 그래프를 도시한다. 일사량 프로파일들은 도 1a에 도시된 둥근 지붕(100)을 갖는 건물(10)의 지리적 위치와 연관된다. 도 3a의 일사량 프로파일들은 1월 중 하루 동안이다. 도 3b의 일사량 프로파일들은 7월 중 하루 동안이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 북으로부터 140도의 방위각에서의 일사량 프로파일(실선)은 1월의 동향 프로파일보다 남향 프로파일(점선)과 더 유사하다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 북으로부터 140도의 방위각에서의 일사량 프로파일(실선)은 7월의 남향 프로파일보다 동향 프로파일(점선)과 더 유사하다.
위에서 언급된 바와 같이, 물리적 센서들은 그것들이 일사량을 측정하도록 구성(예를 들어, 설치)되도록 의도된 방향에서 어긋날 수 있다. 이러한 어긋남은 센서들이 해당 방향으로부터 입면에 충돌하는 일사량에 대응하지 않는 일사량 측정치들(본 출원에서 몇몇 경우 "lux"로도 지칭됨)을 취하게 할 수 있다. 측정치들은 어긋난 방향에 대응한다. 이러한 어긋남은 센서가 제어 시스템 이를테면 해당 입면 상의 창들 또는 차양 시스템들을 전기적으로 착색시키는 창 제어기에 대한 입력으로서 부정확한 데이터를 제공하게 할 수 있다. 콤비-센서 시스템들은 어긋남을 고려하여 정확한 센서 데이터를 제공할 뿐만 아니라, 데이터 입력을 보다 많은 물리적 센서에 의해 이용가능할 것에 근사하게 유지하면서 소정의 시설에 보다 적은 물리적 센서를 가능하게 할 수 있다.
II. 콤비 -센서 시스템들의 서론
특정 측면들에서, 콤비-센서 시스템은 방위각의 입면 위치들보다 적은 물리적 센서 및/또는 건물의 수직 층들보다 적은 물리적 센서를 갖는 구조물의 건물 시스템들의 제어를 개선하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 콤비-센서 시스템은 그 자체의 물리적 센서가 없는 입면(또는 그것의 단면)에서부터 밖으로 향하는 "가상" 센서에 대한 콤비-센서 값을 결정할 수 있다. 콤비-센서 시스템은 건물에 설치된 상이한 방향들을 향하는 둘 이상의 물리적 센서에 의해 취해진 판독치들에 기초하여 가상 센서에 대한 이러한 콤비-센서 값을 결정할 수 있다.
특정 측면들에 따르면, 콤비-센서 시스템은 콤비-센서 값을 결정하기 위한 조합 기술 또는 보간 기술 중 어느 하나를 사용한다. 제1 기술은 그때의 모든 입면 배향에 적용되는 총 값을 결정하기 위해 둘 이상의 물리적 센서로부터의 판독치들을 조합한다. 판독치들은: 1) 물리적 센서 판독치들의 최대값을 취하거나, 2) 물리적 센서 판독치들의 총 값을 취하거나, 또는 3) 물리적 센서 판독치들의 합을 취함으로써 조합될 수 있다. 제2 기술은 벡터 알고리즘을 사용하여 가상의 입면-정렬 센서에 둘 이상의 물리적 센서로부터의 판독치들을 보간한다.
콤비-센서 시스템은 일반적으로 (건물의 층들에 평행한 면에서 관찰되거나, 또는 예를 들어, 건물의 상이한 수직 위치들, 예를 들어, 층들에 위치되는 바와 같이) 방위각으로, 상이한 위치들에 둘 이상의 물리적 센서를 포함한다. 방위각으로 뚜렷이 다른 물리적 센서들, 예를 들어, 뚜렷이 상이한 방향들을 향하는 물리적 센서들(예를 들어, 약 80도를 초과하는 만큼, 약 70도를 초과하는 만큼, 약 60도를 초과하는 만큼, 약 50도를 초과하는 만큼 등등 서로 다른 방위각들을 갖는)의 경우. 예를 들어, 콤비-센서 시스템은 뚜렷이 상이한 방향들을 향하는 세 개의 물리적 센서를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 콤비-센서 시스템은 뚜렷이 상이한 방향들을 향하는 네 개의 물리적 센서를 포함할 수 있다. 이러한 물리적 센서들이 상이한 방향들을 향하기 때문에, 그것들은 이러한 뚜렷이 상이한 방향들로부터의 태양 복사량 값들을 측정한다. 일사량 값들은 통상적으로 시간이 흐름에 따라, 예를 들어, 하루 동안 주기적으로 기록된다. 시간이 흐름에 따라 기록되는 물리적 센서 값들의 일사량 프로파일들은 때때로 벨-형상의 가우시안-유형 곡선들과 유사한 형상을 갖는다. 뚜렷이 상이한 방위각들을 향하는 물리적 센서들로부터의 일사량 프로파일들이 중첩될 때, 곡선들은 서로 형상이 다소 유사하고/거나 서로 시간에 대해 이동된다. 예를 들어, 이러한 곡선 오버레이들은 물리적 센서들을 지니는 그것들의 입면들과 상이한 방위각 배향들을 갖는 입면들 상에 분포하는 태양 복사량을 결정 또는 추정하기 위해 사용될 수 있다.
본 출원에 설명된 콤비-센서 시스템들의 몇몇 예에서, 물리적 센서들은 서로 대체로 직교하는 방향들을 향하고 있다. 예를 들어, 콤비-센서 시스템은 대체로 직교하는 방향들을(예를 들어, 대체로 동(E), 서(W), 남(S) 및 북(N)의 방향들로) 향하는 네 개의 물리적 센서를 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 콤비-센서 시스템은 건물 상에 설치된 세 개의 물리적 센서를 포함한다. 몇몇 경우, 콤비-센서 시스템은 대체로 직교하는 방향들을 향하고 있는 세 개의 물리적 센서를 포함한다. 건물이 북부 위도에 위치되는 특정 예들에서, 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서는 대체로 W, E, 및 S을 향한다. 건물이 남부 위도에 위치되는 특정 예들에서, 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서는 대체로 W, E, 및 N을 향한다.
본 출원에 설명된 바와 같이, 물리적 센서는 그것이 예를 들어, 방향의 5도 내, 방향의 2도 내, 방향의 3도 내, 방향의 1도 내지 10도의 범위에, 방향의 5도 내지 15도의 범위에, 그리고/또는 방향의 1도 내지 5도의 범위에 있는 경우 대체로 특정 방향으로 향하는 것으로 고려될 수 있다.
특정 실시예들에서, 콤비-센서 값은 건물 시스템을 제어하기 위한 입력으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 콤비-센서 값은 전기변색(EC; electrochromic) 창(들)에 대한 또는 건물의 착색 결정들을 내리고 착색 결정들을 구현하기 위해 창(들)에 대한 전력을 제어하는 제어 시스템에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 그러한 제어 시스템의 예가 섹션 X에 설명된다. 제어 시스템은 착색 결정들을 결정하기 위해 모듈들 A, B, 및 C의 동작들을 사용한다. 일 실시예에서, 이러한 제어 시스템은 방을 통과하는 일광으로부터 작업공간에 대한 휘광으로부터 거주자 편안함을 제공하는 색조 레벨을 결정하기 위한 모듈 A 및 하루 중 그때 맑은 하늘의 태양 복사량 예측치들에 기초하여 착색 레벨을 증가시키기 위한 모듈 B를 사용한다. 그 다음 모듈 C는 모듈들 A 및 B로부터의 색조 레벨을 오버라이드하기 위해 하나 이상의 센서(물리적 또는 가상 중 어느 하나)에 의해 취해 조도 판독치들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 콤비-센서 값이 모듈 C에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 모듈 C는 콤비-센서 값에 기초하여 색조 레벨을 보다 밝게 하기 위해 모듈들 A 및 B로부터의 색조 레벨을 오버라이드할 수 있다. 즉, 콤비-센서 값이 모듈들 A 및 B에서 사용되는 맑은 하늘의 복사 조도 레벨보다 높은 경우, 모듈 C는 모듈들 A 및 B를 오버라이드하지 않을 것이고 보다 높은 콤비-센서 복사 조도값을 무시할 것이다. 콤비-센서 값이 모듈들 A 및 B에서 사용되는 맑은 하늘의 복사 조도 레벨보다 낮은 경우, 모듈 C는 모듈들 A 및 B를 오버라이드할 것이다. 예시를 위해, 많은 실시예가 이러한 제어 시스템의 모듈들에 대한 입력을 참조하여 본 출원에 설명되나, 콤비-센서 시스템이 또한 콤비-센서 값(들)을 다른 시스템들에 대한 입력으로서 생성하기 위해 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
III. 콤비-센서 시스템들의 예들
특정 실시예들에서, 콤비-센서 시스템은 방위각이 뚜렷이 다른(즉 상이한 방위각들로 지향되는) 적어도 세 개의 물리적 센서들의 세트를 포함한다. 몇몇 측면에서, 콤비-센서 시스템은 방위각이 뚜렷이 다른 네 개의 물리적 센서를 포함한다. 몇몇 측면에서, 콤비-센서 시스템은 방위각이 뚜렷이 다른 세 개의 물리적 센서를 포함한다. 몇몇 경우, 이러한 방위각이 뚜렷이 다른 물리적 센서들은 대체로 직교하는 방향들로 지향된다. 즉, 이러한 직교하여-지향된 센서들의 각각은 적어도 하나의 다른 물리적 센서의 방위각으로부터 대체로 90도(예를 들어, 90도 ±5도, 90도 ±2도, 90도 ±1도)인 방위각에 지향된다. 네 개의 직교하여-지향된 센서를 갖는 시스템들의 몇몇 예에서, 물리적 센서들은 대체로 N, E, S, W(예를 들어, 동으로부터 ±5도, 서으로부터 ±5도, 남으로부터 ±5도, 북으로부터 ±5도, N, E, S, W으로부터 ±3도, 그리고 N, E, S, W으로부터 ±2도; N, E, S, W으로부터 ±1도)을 향하도록 지향될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템은 북, 북으로부터 90도, 북으로부터 180도, 그리고 북으로부터 270도로 지향되는 네 개의 직교하여-지향된 물리적 센서를 포함한다.
도 4는 실시예들에 따른, 다면체 건물 및 건물 제어 시스템들의 콤비-센서 시스템(140)의 개략도이다. 콤비-센서 시스템(140)은 네 개의 물리적 센서(142, 144, 146, 및 148)를 포함한다. 다면체 구조물은 제1 입면(152), 제2 입면(154), 제3 입면(156), 제4 입면(158), 및 제5 입면(160), 제6 입면(162), 제7 입면(164) 및 제8 입면(166)을 갖는 팔변형이다. 제1 물리적 센서(142)는 북으로부터 0도(북)로 지향되며, 이는 제1 입면(152)에 법선 방향이다. 제2 물리적 센서(144)는 제3 입면(156) 상에 위치되고, 북으로부터 90도(동)로 지향되며, 이는 제3 입면(155)에 법선 방향이다. 제3 물리적 센서(146)는 제5 입면(160) 상에 위치되고, 북으로부터 180도(남)로 지향되며, 이는 제5 입면(160)의 법선 방향이다. 제4 물리적 센서(148)는 제7 입면(164) 상에 위치되고, 북으로부터 270도(서)로 지향되며, 이는 제7 입면(164)에 법선 방향이다.
도 4에서, 콤비-센서 시스템(140)은 제2 입면(154)에 법선 방향의 제1 가상 센서(172) 및 제4 입면(158)에 법선 방향의 제2 가상 센서(174)를 더 포함한다. 덧붙여, 콤비-센서 시스템(140)은 제6 입면(162)에 법선 방향의 제3 가상 센서(176) 및 제8 입면(166)에 법선 방향의 제4 가상 센서(178)를 포함한다. 도 4의 구조물이 구조물의 단일 층 상에 8개의 입면을 갖는 것으로 도시되지만, 콤비-센서 시스템(140)은 보다 많거나 또는 보다 적은 입면/단면을 갖고/거나 다수의 층을 갖는 구조물과 사용될 수 있다. 센서들 중 많은 센서가 입면들의 바깥쪽에 도시되지만, 센서는 대응하는 입면의 방향으로 지향되면서(을 가리키면서) 입면으로부터의 다른 위치에 있을 수 있다. 예를 들어, 물리적 센서(142)는 제1 입면(152) 상에 위치되는 것이 아니라, 제1 입면(152)에 법선 방향에 있다.
도 4에서, 물리적 센서들은 데이터 이를테면 센서 데이터를 송신 및 수신하기 위해 건물 관리 시스템(BMS; building management system)(2710)과 전기 통신(미도시)한다. BMS(2710)는 콤비-센서 시스템(140)의 구성요소일 수 있거나, 또는 별개의 구성요소일 수 있다. BMS(2710)는 화재 시스템(2720), 엘리베이터 시스템(2730), 전력 시스템(2740), 보안 시스템(2750), HVAC 시스템(2760), 및 조명 시스템(2770)과 통신한다. 본 예에서, BMS(2710)는 물리적 센서들(142, 144, 146, 및 148)로부터 센서 데이터를 수신하고 구조물의 창들에 제어 명령들을 송신하고 있다. 콤비-센서 시스템(140)의 다른 가능한 구성요소들의 세부사항들은 섹션 X에 설명된다.
특정 측면들에서, 콤비-센서 시스템(140)은 다면체 구조물의 EC 창들을 제어하기 위한 하나 이상의 창 제어기와 통신한다.
도 5a 및 도 5b는 각각 남반구 및 북반구의 지리적 장소들에 대해 상이한 시각들에 일사량 노출을 나타내는 다이어그램들이다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 북은 실제로 남의 정반대이나 북에의 노출은 동 및 서의 조합으로 커버되고, 남반구에서는 반대이다.
지리적으로 북반구에 위치된 건물들의 경우, 북향 입면들은 단지 짧은 시간 동안(그리고 단지 하계에) 아침 해 및 석양에 노출되며 이는 조합되는 동 및 서향 물리적 센서에 의해 커버될 수 있다. 이러한 경우들에서, 북향 노출의 복사 성분은 영향력이 덜 강하고, 특정 경우들에서, 콤비-센서 시스템의 물리적 센서들에서 제외될 수 있다. 지리적으로 북부 위도에 위치되는 건물의 일례에서, 콤비-센서 시스템은 대체로 W, E, 및 S을 향하는 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서들을 포함한다.
지리적으로 남반구에 위치된 건물들의 경우, 남향 입면들은 단지 짧은 시간 동안(그리고 단지 하계에) 아침 해 및 석양에 노출되며 이는 동 및 서향 물리적 센서에 의해 커버될 수 있다. 이러한 경우들에서, 남향 노출의 복사 성분은 영향력이 덜 강하고, 특정 경우들에서, 콤비-센서 시스템의 물리적 센서들에서 제외될 수 있다. 지리적으로 남부 위도에 위치되는 건물의 일례에서, 콤비-센서 시스템은 대체로 W, E, 및 N을 향하는 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서들을 포함한다.
일 실시예에서, 콤비-센서 시스템은 북반구에 있는 남부 캘리포니아의 건물에 설치되는 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서를 포함한다. 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서는 북으로부터 90도의 동향 센서, 북으로부터 180도의 동향 센서, 및 북으로부터 270도의 서향 센서를 포함한다. 도 6a는 건물과 연관된 콤비-센서 시스템의 동향 세서, 남향 센서, 및 서향 센서에 의해 취해진 실제 판독치들에 기초한 일사량 프로파일들의 세 개의 그래프(일사량(W/m2) 대 시각)를 제공한다. 도시된 바와 같이, 동, 서, 및 남향 입면들은 동일한 시각에 상이한 일사량들을 받는다. 화살표들(아침, 오후, 및 저녁)은 입면들이 상이한 프로파일들을 갖는다는 것을 나타낸다.
하드웨어 요소들, 예를 들어 광 센서들은 건물에 설치될 수 있지만, 알고리즘들 및 관련 컴퓨팅 하드웨어는 다른 곳에, 예를 들어 프로세싱 센터에 또는 광 센서들의 동일한 건물에 위치될 수 있다. 통상적으로 물리적 센서들은 건물 입면 상에 설치되지만, 그것들은 또한 건물에 근접하게 설치되고 그것들이 건물의 입면 상에 있는 경우, 또는 몇몇 센서는 건물 상에 있고 몇몇은 건물 상에 있지 않는 경우와 같이 지향될 수 있다. 또한, 예를 들어 두 개 이상의 건물이 주변에 있고 유사한 배향들 및 구성들을 갖는 경우, 물리적 센서들은 단지 하나의 그러한 건물 상에 있을 수 있고, 콤비-센서 시스템이 주변 다른 건물들의 창 착색 기능들을 위한 제어 알고리즘들의 필요에 부응한다. 다른 예로서, 두 개 이상의 건물이 주변에 있고 유사한 배향들 및 구성들을 갖는 경우, 물리적 센서들은 상이한 건물들 상에 분산되는 반면, 단일 콤비-센서 시스템 및 하나 이상의 건물의 착색 제어 알고리즘들을 서브할 수 있다. 그에 따라 단일 건물 상의 센서들의 그룹 및/또는 서로 전혀 다른 위치들의 센서들의 네트워크는 하나 이상의 건물을 서브하는 콤비-센서 시스템의 부분일 수 있다. 날씨 및 태양 패턴들이 보다 큰 지리적 영역들에 걸쳐 유사한 경우, 콤비-센서 시스템은 해당 지리적 영역의 몇 건물을 서브할 수 있다.
도 6b는 북-남동(SE)향 입면으로부터 150도 각도(동에서 60도 그리고 남에서 30도)의 입면 방향의 일사량 프로파일들(점선들)이 추가된 도 6a로부터의 동일한 프로파일들(실선들)을 도시한다. 동, 서 및/또는 남향 입면들 상의 물리적 센서들로부터의 단지 실제 복사 조도 판독치들이 전기변색 창 전환 알고리즘에 대한 입력으로서 사용되는 경우라면, 예를 들어, 남동(SE) 입면에 대한 색조 레벨들을 결정할 때 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 아침에, 남 또는 서향 센서들 중 어느 하나가 모듈 C에 SE 입면에 대한 입력으로서 사용되는 경우라면, 그것들은 모듈 C가 색조 레벨을 너무 낮은 레벨로 낮추는 모듈들 A/B로부터의 색조 레벨을 오버라이드하게 할 것인데, 이는 남 또는 서향 센서들이 그때 많은 태양 강도를 판독하지 않기 때문이다. 이는 SE 입면의 복사 조도 레벨이 보다 높기 때문에 잠재적 휘광 시나리오를 야기할 것이며, 그에 따라 그때 S 및 W 센서들로부터의 판독치들은 "잘못된" 판독치를 송신할 것이다. 따라서, 동향 입면의 가장 높은 복사 조도값이 아침에 SE 입면에서의 복사 조도 판독치의 대용으로 사용하기에 보다 양호한 값일 것이다. 오후에, 동향 입면은 점점 태양 노출을 훨씬 덜 받고 있고 동향 입면 센서 값을 단독으로 사용하는 경우 모듈 C는 클리어(모듈 A 및 B 색조값들을 오버라이드)할 수 있는 반면, SE 입면은 여전히 상당한 복사량에 노출될 수 있다(이는 S 입면이 휘광에 충분한 일사량을 받고 있기 때문이다). 따라서, 남향 입면의 가장 높은 복사 조도값이 오후에 SE 입면에서의 복사 조도 판독치의 대용으로 사용하기에 보다 양호한 값일 것이다. 다른 예로, 저녁에, 남향 입면 복사 조도값이 남서(SW) 입면의 대용으로서 사용된 경우라면, 섹션 X에서 논의될 전기변색(EC) 창들을 착색/클리어링하기 위한 제어 시스템의 모듈 C는 모듈들 A 및 B에 의해 설정된 색조값을 오버라이드하고 유리를 클리어할 것이다. 이는 또한 SW 입면을 불편할 정도로 높은 일사량에 노출시킬 것인데, 이는 서쪽 입면(그리고 그에 따라 SW 입면)이 그때 높은 태양 복사량에 노출되기 때문이다. 그에 따라, 최고 복사 조도값을 갖는 서향 입면이 저녁 동안 SW 입면 상의 복사 조도 입력으로서 보다 적절하다. 모듈 C는 모듈들 A 및 B로부터의 착색 결정들을 오버라이드함으로써 단지 밝게할 수 있기 때문에, 저녁 시간 SE 입면에 부적절하다. 모듈들 A 및 B는 이른 저녁에 창을 이미 최대로 클리어했을 것이다. 콤비-센서 시스템들은 물리적 센서들을 갖지 않는 입면들의 예상 태양 노출량을 계산하고, 그렇게 함으로써 착색 오버라이드 명령들이 건물의 특정 입면들 상의 창들에 적절하게 주어진다는 것을 보장할 수 있다.
IV. 수직으로 희소한 물리적 센서들
수평으로 걸쳐 이어지는 방위각에 대한 물리적 센서 값들을 사용함으로써 가상 센서 값들을 결정하기 위해 콤비-센서 시스템이 사용될 수 있는 것처럼, 콤비-센서 시스템은 물리적 센서들이 없는 수직 레벨들(예를 들어, 층들, 또는 수평으로 이격되고 동일한 방향으로 배향되는)의 즉 수직으로 희소한 물리적 센서들을 갖는 구조물의 가상 센서 값들을 결정할 수도 있다. 특정 측면들에서, 콤비-센서 시스템은 물리적 센서들을 갖는 레벨들 또는 물리적 센서들이 없는 다른 레벨들 간 중간 레벨들의 콤비-센서 값을 결정한다. 예를 들어, 건물의 특정한 보다 낮은 층들은 건물들에 인접함으로써 그늘질 수 있는 반면, 보다 높은 층들을 그렇지 않다. 콤비-센서 시스템은 물리적 센서들을 갖지 않는 그것들의 보다 낮은 층들 상의 가상 센서들에 대한 콤비-센서 광 값들을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 다른 측면들에서, 콤비-센서 시스템은 단일 입면 상에 수직으로 분리된 다수의 물리적 센서로부터의 판독치들에 기초하여 콤비-센서 값을 결정할 수 있다. 각각의 수직으로 분리된 물리적 센서들로부터의 값들은 아래 섹션 V에서 설명될 바와 같이 방위각으로 분리된 센서들로부터의 값들과 동일한 방법으로 조합될 수 있다. 콤비-센서 값은 예를 들어, 입면 상의 모든 수직 섹션에 대한 모듈 C로의 조합된 출력으로 사용될 수 있다.
V. 물리적 센서들과 동 위상이 아닌 가상 센서들에 대한 콤비-센서 값들을 결정하기 위한 기술들
가상의 입면-정렬 센서에 대한 콤비-센서 값을 결정하기 위한 두 개의 주요 기술들이 존재한다. 제1 기술은 모든 배향에 사용될 수 있는 총 콤비-센서 값을 결정하기 위해 둘 이상의 물리적 센서로부터의 판독치들을 조합한다. 제2 기술은 벡터 알고리즘을 사용하여 둘 이상의 물리적 센서로부터의 판독치들을 가상의 입면-정렬 센서로 보간한다.
기술 1.
제1 기술은 콤비-센서 값을 결정하기 위해 방위각이 뚜렷이 다른 방향들을 향하는 둘 이상의 물리적 센서로부터의 임의의 주어진 시간의 판독치들을 조합한다. 이러한 콤비-센서 값이 주어진 시간에 대한 모든 입면 배향에 적용된다. 총 포락선은 그 날 총 콤비-센서 값에 의해 정의된 곡선에 의해 둘러싸인 영역이다. 총 값은 다음 방법들 중 하나에 의해 결정된다: 1) 물리적 센서 값들의 최대값을 결정하는 방법, 2) 물리적 센서 값들의 평균을 내는 방법, 또는 3) 물리적 센서 값들을 합산하는 방법.
방법 1 - 최대값 방법
제1 방법은 각 샘플 시간에, 세 개 이상의 물리적 센서에 의해 취해진 모든 판독치의 최대값인 콤비-센서 값을 결정한다. 결정된 최대값들은 그 날 모든 가능한 입면 배향으로부터의 일사량 프로파일들을 포함하는 총 포락선을 생성한다. 즉, 모든 입면은 최대 센서 값 이하의 일사량을 받고 있다. 이러한 방법은 각 최대값이 각 샘플 시간에 단일 센서의 것이기 때문에, 단일 물리적 센서의 출력의 크기를 유지한다. 단일 물리적 센서의 크기가 유지되기 때문에, 이는 레거시 설비들에서의 센서들의 조합 또는 콤비 센서들의 조합 및 단일 센서들을 가능하게 한다. 즉, 이러한 방법에 의하면, 얼마나 많은 센서가 추가되는지 또는 콤비-센서 시스템에서 제거되는지에 상관없이, 총 포락선이 동일하게 유지되어야 하고, 그에 따라 이러한 최대값들의 크기들이 정확하게 유지된다.
도 7a는 실시예에 따라, 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서(센서 1, 센서 2, 및 센서 3)를 포함하는 콤비-센서 시스템에 대해 최대값 방법을 사용하여 일출에서 일몰까지 결정된 콤비-센서 복사 조도값들의 총 곡선(셰이딩됨)(180)의 예를 도시하는 그래프이다. 그래프는 또한 연중 날에 각각 센서 1, 센서 2, 및 센서 3으로부터의 세 개의 일사량 프로파일(182, 184, 및 186)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 총 곡선(180)은 일사량 프로파일들(182, 184, 및 186)을 포함한다. 총 곡선(180)으로부터의 총 콤비-센서 값들은 물리적 센서들에 일치하지 않는 방향들의 복사 조도값들을 사용하는 건물 제어 시스템으로의 입력으로 사용될 수 있다. 콤비-센서 값들은 실제 복사 조도 판독치들의 대용값들로서 사용될 수 있다. 그 날의 주어진 시간의 콤비-센서 값들은 콤비-센서 시스템 설비의 위치의 또는 인근의 다양한 방향의 대용 복사 조도 판독치들로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 콤비-센서 값들은 섹션 X에서 논의될 바와 같이 전기변색 창들에 대한 색조 상태들을 결정하는 제어 시스템에 대한 입력으로서 사용될 수 있다.
도 7b는 실시예들에 따라, 하짓날 동안 최대값 방법을 사용하여 결정된 콤비-센서 값들의 총 곡선(188)(점선)의 예를 도시하는 그래프이다. 총 곡선은 동, 서, 및 남의 세 배향에 대해 맑은 하늘의 예상 일사량 프로파일들의 최대값들을 취하는 것에 기초한다. 그래프는 또한 범위가 0(360)도에서 350도까지 이르는 구조물의 방위각 배향들의 매 10도마다 맑은 하늘의 예상 일사량 프로파일들(다수의 실선)을 중첩시킨 것을 포함한다. 도시된 바와 같이, 총 곡선 포락선은 그 날 동안 모든 가능한 입면 배향의 최대값들을 포함할 것이다. 즉, 각 샘플 시간에서의 콤비-센서 값은 모든 가능한 입면에서의 판독치들 이상일 것이다.
도 7c는 실시예에 따라, 하루 동안 최대값 방법을 사용하여 결정된 콤비-센서 값들의 총 곡선(190)의 포락선(셰이딩 영역)의 예를 도시하는 그래프이다. 총 곡선(190)에서, 콤비-센서 값들은 구조물의 조합된 동향 센서, 남향 센서, 및 서향 센서에 의해 측정된 최대 일사량에 기초한다. 그래프는 또한 동향 센서, 남향 센서, 및 서향 센서로부터의 조합된 맑은 하늘의 예상 복사값들의 최대값을 결정함으로써 최대값 방법을 사용하여 생성된 콤비-센서 값들의 이론적인 총 곡선(192)을 포함한다. 그래프는 또한 북의 150도(동에서 60도)를 향하는 입면 즉 SE향 입면의 맑은 하늘의 이론적인 일사량 프로파일(194)을 포함한다. 총 곡선(192)은 SE 입면의 이론적인 복사량이 총 곡선(192)에서의 모든 이론적인 최대값의 포락선 내에 들어감을 보이기 위해 SE 입면의 이론적인 일사량 프로파일(194)과 비교하기 위한 모든 모델링된 입면에 대해 조합된 맑은 하늘의 이론적인 최대 복사 조도이다. 도시된 바와 같이, SE 입면의 이론적인 일사량은 총 곡선(192)의 모든 이론적인 최대값의 포락선 내에 들어간다.
도 7c는 총 곡선(192)으로부터의 콤비-센서 값이 모듈 C에 대한 입력으로서 사용되는 경우, 모든 입면이 총 곡선(192)에서의 이론적인 값들보다 낮은 맑은 하늘의 예상 일사량을 갖는다는 것을 도시한다. 유사하게, 총 곡선(190)으로부터의 콤비-센서 값이 모듈 C에 대한 입력으로서 사용되는 경우, 모든 입면은 실제로 가장 높은 물리적 센서 값 이하의 일사량을 받고 있다.
도 7c에 도시된 예시된 예를 사용하면, 총 곡선(190)으로부터의 콤비-센서 값이 SE향 입면에 대해 모듈 C에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 그래프는 일반적으로 오전, 오후, 및 저녁과 연관된, 세 개의 영역(195, 196, 및 197)을 나타낸다. 오전 영역(195)에서, 총 곡선(190)으로부터의 콤비-센서 값들은 이론적인 SE 입력 값보다 높다. 모듈 C는 단지 밝아지게 할 수 있기 때문에, 보다 높은 콤비-센서 값들은 SE향 입면의 이론적인 복사량에 기초하여 모듈들 A 및 B의 착색 결정을 오버라이드하지 않는다. 오후 영역(196)에서, 총 곡선(192)으로부터의 콤비-센서 값들은 이론적인 SE 입력 값보다 낮다. 여기서, 모듈 C는 콤비-센서 값에 기초하여 밝아지게 할 것이다. 저녁 영역(197)에서, 총 곡선(190)으로부터의 콤비-센서 값들은 이론적인 SE 입력 값보다 높다. 모듈 C는 단지 밝아지게 할 수 있기 때문에, 보다 높은 콤비-센서 값은 이른 저녁 창을 이미 최대로 클리어한 것일 모듈들 A 및 B의 착색 결정을 오버라이드하지 않는다.
방법 2 - 평균값 방법
제2 방법은 주어진 시간에 모든 물리적 센서에 의해 취해진 판독치의 평균을 냄으로써 그때 콤비-센서 값을 결정한다. 제2 방법은 콤비-센서 값들의 곡선을 부드럽게 하고 바운스를 감소시키는 경향이 있다. 그러나, 이러한 방법에서, 평균 콤비-센서 값들의 크기들은 단일 물리적 센서 판독치보다 낮을 수 있다. 콤비-센서 값이 훨씬 더 낮을 수 있기 때문에, 그것들을 제어 모듈로 입력하기 전 이러한 콤비-센서 값들을 조정하는 것이 바람직할 수 있다. 평균 콤비-센서 값 및 단일 물리적 센서 판독치 간 크기의 차이는 특정 상황들에서, 물리적 센서들의 수가 증가됨에 따라 보다 확연해질 수 있다. 즉, 이러한 경우들에서, 물리적 센서의 수가 많을수록, 평균 값은 낮아진다. 콤비-센서 값들을 조절하기 위한 조정(크기 변경)이 총 값들(출력)을 다시 현실적 수준으로 돌아가게 하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 콤비-센서 값들은 평균값 방법을 사용할 때 배율 인수 이를테면 1.05, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 등에 의해 곱해질 수 있다.
방법 3 - 가산 방법
이러한 제3 방법에서, 콤비-센서 값은 임의의 주어진 시간에 모든 물리적 센서로부터의 판독치들을 합산함으로써 결정된다. 이러한 방법은 세 개의 방법 중 가장 높은 크기의 콤비-센서 값을 야기한다. 평균 방법과 같이, 이러한 제3 방법은 상대 크기들을 예를 들어 배율 인수를 사용함으로써 다시 현실적 출력으로 되돌아가게 하기 위해 조정을 필요로 할 수 있다. 즉, 콤비-센서 값들은 평균값 방법을 사용할 때 배율 인수 이를테면 0.95, 0.9, 0.85, 0.8, 0.75, 0.7, 0.65, 0.6, 0.55, 0.50 등에 의해 곱해질 수 있다. 가산 방법에서는, 물리적 센서의 수가 많을수록, 총 값이 높아진다.
도 8a는 실시예에 따른, 입면-정렬 센서 상의 맑은 날 맑은 하늘의 일사량 예측치들에 기초한 일사량 프로파일(201)(점선)을 포함하는 그래프이다. 그래프는 또한 입면-정렬 센서로부터의 시뮬레이션된 일사량 판독치들의 곡선(202)을 포함한다. 그래프는 또한 실시예에 따른, 섹션 X에 설명될 로직으로부터 리턴된 색조 상태들(레벨들)의 곡선(203)을 포함한다.
도 8b는 도 8a의 일사량 프로파일(201)(점선)을 포함하는 그래프이다. 그래프는 또한 실시예들에 따른, 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서를 포함하는 콤비-센서 시스템에 대해 맑은 날 맑은 하늘의 일사량 예측치들에 기초하여 가산 방법을 사용한 콤비-센서 값들의 총 곡선(212)을 포함한다. 콤비-센서 값들은 임의의 주어진 시간에 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서로부터의 판독치들을 합산하는 것에 기초한다. 그래프는 또한 실시예에 따른, 섹션 X에 설명될 로직으로부터 리턴된 색조 상태들의 곡선(213)을 포함한다.
도 8c는 도 8a의 일사량 프로파일(201)(점선)을 포함하는 그래프이다. 그래프는 또한 도 8b에 대해 논의된 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서를 갖는 콤비-센서 시스템에 대해 맑은 날 맑은 하늘의 일사량 예측치들에 기초하여 최대값 방법을 사용한 콤비-센서 값들의 총 곡선(222)을 포함한다. 콤비-센서 값들은 임의의 주어진 시간에 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서로부터의 최대 판독치에 기초한다. 그래프는 또한 실시예에 따른, 섹션 X에 설명될 로직으로부터 리턴된 색조 상태들의 곡선(223)을 포함한다.
도 8d는 도 8a의 일사량 프로파일(201)(점선)을 포함하는 그래프이다. 그래프는 또한 도 8b에 대해 논의된 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서를 갖는 콤비-센서 시스템에 대해 맑은 날 맑은 하늘의 일사량 예측치들에 기초하여 평균값 방법을 사용한 콤비-센서 값들의 총 곡선(232)을 포함한다. 콤비-센서 값들은 임의의 주어진 시간에 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서의 평균값에 기초한다. 그래프는 또한 실시예에 따른, 섹션 X에 설명될 로직으로부터 리턴된 색조 상태들의 곡선(233)을 포함한다.
위에서 논의된 바와 같이, 도 8b 내지 도 8d는 실시예에 따른, 맑은 날 취해진 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서를 갖는 콤비-센서 시스템으로부터의 물리적 센서 판독치들을 조합하는 것에 기초한 콤비-센서 값들(판독치들)의 곡선들을 포함한다. 세 개의 곡선(212, 222, 및 232)은 각각, 다음 세 개의 방법에 기초하여 결정되었다: 1) 물리적 센서 값들의 최대값을 취하는 방법(최대값 방법), 2) 물리적 센서 값들의 평균을 내는 방법(평균값 방법), 및 3) 센서 값들을 합산하는 방법(가산값 방법).
총 곡선을 결정하는 평균값 방법은 일반적으로 세 개의 방법 중 가장 낮은 콤비-센서 값들을 갖는다. 오전에, 평균값 방법은 이론적인 일사량 프로파일(201)의 값들보다 낮은 콤비-센서 값들을 갖는다. 저녁에, 평균값 방법은 이론적인 일사량 프로파일(201)의 값들보다 높은 콤비-센서 값들을 갖는다. 도시된 바와 같이, 가산(합산) 방법은 세 개의 방법 중 가장 높은 콤비-센서 값들을 갖고, 하루 전체에 걸쳐 이론적인 일사량 프로파일(201)의 값들보다 높은 콤비-센서 값들을 갖는다. 최대값 방법은 오전에는 이론적인 일사량 프로파일(201)에 가장 가까운 콤비-센서 값들을 갖고, 저녁에는 이론적인 일사량 프로파일(201)의 값들보다 높은 콤비-센서 값들을 갖는다.
몇몇 실시예에서, 제어 로직에서의 특정 결정들은 콤비-센서 값을 결정하기 위해 사용되는 조합 방법의 유형에 기초하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 섹션 X에 설명될 로직에서 모듈 C에 의해 사용되는 임계값은 콤비-센서 값을 결정하기 위해 사용되는 기술 및 방법에 기초하여 조절될 수 있다. 본 예에서, 임계값은 흐린 조건인지 즉 이러한 임계값 미만인지, 흐린 날이라고 결정되는지 그리고 모듈 C가 모듈 A/B를 그에 따라 오버라이드하여 색조 레벨을 감소시킬 수 있는지를 결정하는 외부 실제 복사 조도 레벨을 결정한다. 본 예에서, 임계값은 가산 센서 방법에 의해 결정되는 콤비-센서 값과 비교되는 경우 비례하여 증가될 수 있거나 임계값은 평균 센서 방법에 의해 결정되는 콤비-센서 값과 비교되는 경우 비례하여 감소될 수 있다. 콤비-센서 시스템들은 주어진 입면 상의 실제 복사 조도에 가능한 근접하게 근사치를 내도록 주어진 시각 해당 입면에 콤비-센서 값을 제공하기 위해 그리고 그에 따라 착색 알고리즘들, 예를 들어 Intelligence™ 모듈들을 적절하게 적용하기 위해 조합 방법들 중 하나, 두 개 또는 모든 세 개의 조합을 사용할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 도 8a 내지 도 8d는 각각 곡선들(212, 222, 및 232)의 콤비-센서 값들 및 이론적인 일사량 프로파일(201)에 기초한 전기변색 창에 대한 섹션 X에 설명될 로직에 의해 리턴된 색조 상태들의 곡선들(203, 213, 223, 및 233)을 포함한다. 212, 222, 232, 및 202에서의 값들은 맑은 날에 기초한다. 본 예에서, 모듈 C는 단지 밝아지게 하기(착색 명령들을 오버라이드하거나 아무것도 하지 않기) 때문에, 모듈 A 및 B는 저녁에는 모듈 C에 의해 오버라이드되지 않을 것이고 그에 따라 이러한 입면 상의 예측된 낮은 복사 조도에 기초하여 낮은 색조 상태를 리턴할 것이다. 맑은 날 착색 모듈들의 성능은 어떠한 방법으로도 침해되지 않으나, 평균값에 기초한 콤비-센서 값은 (가산과 비교할 때) 상대적으로 낮고 임계값은 비례하여 감소될 수 있고, 가산값에 기초한 콤비-센서 값은 (평균과 비교할 때) 상대적으로 높고 임계값은 비례하여 증가될 수 있다.
도 9는 입면-정렬 센서 상의 맑은 하늘의 일사량 예측치들에 기초한 이론적인 일사량 판독치들(240)(점선)을 포함하는 그래프이다. 그래프는 또한 흐린 날 입면-정렬 센서로부터의 시뮬레이션된 일사량 판독치들(242)을 포함한다. 그래프는 또한 시뮬레이션된 일사량 판독치들(242)에 기초한 섹션 X에 설명될 로직으로부터 리턴된 색조 상태들의 곡선(244)을 포함한다.
도 10a는 입면-정렬 센서로부터의 도 9의 일사량 프로파일(240)(점선)을 포함하는 그래프이다. 그래프는 또한 실시예들에 따른, 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서를 포함하는 콤비-센서 시스템에 대해 흐린 날 실제 일사량 판독치들에 기초하여 최대값 방법을 사용한 콤비-센서 값들의 총 곡선(252)을 포함한다. 콤비-센서 값들은 임의의 주어진 시간에 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서로부터의 최대 판독치에 기초한다. 그래프는 또한 실시예에 따른, 섹션 X에 설명될 로직으로부터 리턴된 색조 상태들의 곡선(254)을 포함한다.
도 10b는 입면-정렬 센서로부터의 흐린 날 도 9의 일사량 프로파일(240)(점선)을 포함하는 그래프이다. 그래프는 또한 실시예들에 따른, 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서를 포함하는 콤비-센서 시스템에 대해 흐린 날 실제 일사량 판독치들에 기초하여 가산 방법을 사용한 콤비-센서 값들의 총 곡선(262)을 포함한다. 콤비-센서 값들은 임의의 주어진 시간에 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서로부터의 판독치들을 합산하는 것에 기초한다. 그래프는 또한 실시예에 따른, 섹션 X에 설명될 로직으로부터 리턴된 색조 상태들의 곡선(264)을 포함한다.
도 10c는 입면-정렬 센서로부터의 흐린 날 도 9의 일사량 프로파일(240)(점선)을 포함하는 그래프이다. 그래프는 또한 실시예들에 따른, 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서를 포함하는 콤비-센서 시스템에 대해 흐린 날 실제 일사량 판독치들에 기초하여 가산 방법을 사용한 콤비-센서 값들의 총 곡선(272)을 포함한다. 콤비-센서 값들은 임의의 주어진 시간에 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서로부터의 판독치들의 평균에 기초한다. 그래프는 또한 실시예에 따른, 섹션 X에 설명될 로직으로부터 리턴된 색조 상태들의 곡선(274)을 포함한다.
도 10a 내지 도 10c는 실시예에 따른, 콤비-센서 시스템의 세 개의 물리적 센서로부터의 흐린 날 동안 시뮬레이션된 판독치들을 사용하여 결정된 콤비-센서 값들의 총 곡선들(252, 262, 및 272)을 포함하는 그래프들을 갖는다. 총 곡선들(252, 262, 및 272)의 콤비-센서 값들은 각각, 다음 세 개의 방법에 기초하여 결정되었다: 1) 세 개의 물리적 센서 값의 최대값들, 2) 센서 값들의 평균을 내는 방법, 및 3) 센서 값들을 합산하는 방법. 총 곡선들(3520, 3620, 및 3720)은 흐린 날 세 개의 직교하여-지향된 물리적 센서로부터의 판독치들에 기초한다. 덧붙여, 각 그래프는 콤비-센서 값들(하단 그래프들) 또는 이론적인 일사량 프로파일(상단)에 기초하여 제어 시스템에 의해 리턴될 전기변색 창의 색조 상태를 갖는다. 본 예에서 방법들을 비교할 때, 최대값 방법은 말단 값들을 오후까지 유지한다. 최대값 방법을 사용하면, 섹션 X에 설명될 바와 같은 EC 창 착색 방법은 보다 높은 말단 값들로 인해 보다 높게 착색되어 유지할 것이다. 모듈 C 성능은 활성화한 경우 센서를 미러링한다. 가산 센서 방법에서, 착색은 보다 어두운 색조 상태로 기울 것이다. 평균 센서 방법에서는, 입면-정렬된 것과 단지 20분 차이에도, 이러한 방법은 보다 클리어한 상태로 기운다. 콤비-센서 시스템들은 어떠한 물리적 센서도 갖지 않는 입면들에서의 태양 노출을 모방하기 위해 방법들의 적절한 조합을 선택하는 동작들을 포함할 수 있다.
콤비-센서 시스템들이 전기변색 창에 대해 제어 시스템에 대한 입력으로 사용되는 것의 예로 제한되지 않지만, 본 예에 따라 최대값 방법은 흐린 조건들에 있을 때 동위상 입면 센서 판독치들에 가장 가까운 모듈 C에 의해 수행하는 콤비-센서 값들을 생성한다. 최대값 방법은 또한 본 예에서 맑은 조건 수행도 개선한다. 즉, 최대값 방법은 맑은 조건들에서 모듈 C에 대한 입력으로서 위상이 다른 센서보다 양호하게 수행한다. 동위상 센서는 입면 배향과 동일한 방향을 향하는 물리적 센서를 지칭한다. 위상이 다른 센서는 입면 방향에 일치하지 않는 방향을 향하는 물리적 센서를 지칭한다. 위상이 다른 센서는 뒤서는 것(입면 배향의 방위각보다 적는 방위각을 갖는 방향) 또는 앞서는 것(입면 배향의 방위각보다 큰 방위각을 갖는 방향) 중 어느 하나이다. 평균값 방법은 위상이 다른 센서보다 양호하게 모듈 C에 의해 수행하는 콤비-센서 값들을 생성한다. 가산 방법은 위상이 다른 센서보다 양호하게 모듈 C에 의해 수행하는 콤비-센서 값들을 생성한다. 모든 세 개의 방법은 동위상 센서로부터의 판독치들을 사용할 때와 동일하게 모듈 C에 의해 수행한다.
기술 2
제2 기술은 상이한 방위각으로 지향된 가상의 입면-정렬 센서에 둘 이상의 물리적 센서에 의해 취해진 일사량 판독치들을 보간하기 위해 벡터 알고리즘을 사용한다. 즉, 가상의 입면-정렬 센서는 통상적으로 구조물에서의 어떠한 물리적 센서에도 일치하지 않는 방향에 있다. 일 실시예에서, 가상의 입면-정렬 센서의 콤비-센서 값은 가상의 입면-정렬 센서에 방위각 위치가 가장 가까운 물리적 센서들 중 둘 이상에 기초한다. 일 실시예에서, 가상의 입면-정렬 센서의 콤비-센서 값은 모든 물리적 센서에 기초한다.
도 11은 실시예에 따른, 콤비-센서 시스템의 제1 물리적 센서(센서 1)에 의해 취해진 곡선(282)의 판독치들 및 제2 물리적 센서(센서 2)에 의해 취해진 곡선(284)의 판독치들로부터 벡터 알고리즘을 사용하여 보간됨에 따라 보간된 가상의 입면-정렬 센서의 일사량 곡선(280)의 예이다. 본 예에서, 제1 물리적 센서 판독치들(282) 및 제2 물리적 센서 판독치들(284)은 물리적 센서들 간 가상의 입면에서의 일사량 값을 계산하기 위한 입력이고 이를 위해 사용된다. 이 경우, 가상의 입면-정렬 센서는 제1 및 제2 물리적 센서들(센서 1 및 센서 2)의 방위각들 간 방위각으로 지향된다. 각 시간에서의 가상의 입면-대향 센서의 일사량 값은 그때 제1 및 제2 물리적 센서들의 일사량 값들로부터 보간될 수 있다. 예를 들어, 가상의 입면-정렬 센서의 일사량 값은 그때 제1 및 제2 물리적 센서들의 일사량 값들의 함수로서 계산될 수 있다. 그래프는 또한 12:40 p.m.에서 세 개의 곡선(280, 282, 및 284)의 판독치들을 나타낸다. 이러한 마커들은 두 개의 위상이 다른 센서의 판독치들의 최대값을 취함으로써, 콤비-센서 값이 두 개 사이에 커버됨을 나타낸다.
VI. 어긋난 센서 예들
몇몇 경우, 설치된 물리적 센서는 그것의 입면에 제대로 정렬되지 않을 수 있거나 어긋나게 즉 대응하는 입면에 법선 방향을 향하지 않게 될 수 있다. 예를 들어, 그것은 부적절하게 설치되었을 수 있고, 설치 이후 어긋나게 되었을 수 있는 등이다. 일 실시예에서, 콤비-센서 시스템은 어긋난 물리적 센서의 실제 배향을 결정하고 대응하는 입면 배향에 사용하고/거나 다른 입면들에 대한 다른 콤비-센서 값들을 결정 시 사용하기 위해 그것의 판독치들을 조절할 수 있다. 어긋난 센서의 실제 배향을 결정하기 위해, 콤비-센서 시스템은 다수의 배향에 대해 이틀 이상의 맑은 하늘의 날 동안 일사량 프로파일들(복사 조도 대 시간)을 결정할 수 있다. 일사량 프로파일들은 태양 계산기로부터 또는 공개-소스 프로그램 이를테면 Radiance로부터 결정될 수 있다. 이러한 프로그램들은 많은 상이한 방위각 위치에 대한 맑은 하늘의 복사 조도 프로파일들을 예측한다. 콤비-센서 시스템은 다수의 배향에 대한 일사량 프로파일들을 이틀 이상의 맑은 날 동안 센서 출력과 비교할 수 있다. 콤비-센서 시스템은 센서에 대한 실제 배향을 결정하기 위해 최정합 일사량 프로파일을 결정할 수 있다. 센서의 실제 배향이 결정되면, 이러한 부정확하게 배향된 센서로부터의 판독치들이 어긋난 센서를 갖는 대응하는 입면의 배향의 가상의 입면-정렬 센서에 대한 그리고 물리적 센서들을 갖지 않는 다른 입면들의 배향의 가상 센서에 대한 콤비-센서 값을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 가상 센서는 어긋난 센서가 장착되는 벽/입면과 방위각으로 지향된다. 조절은 벽/입면의 방위각 위치와 대응시키기 위해 어긋난 센서의 출력을 시간 이동시킴으로써 실현된다. 다시 말해, 주어진 시간의 태양의 실제 위치를 사용함으로써, 그것의 출력이 입면 상에서 실제로 받는 태양 복사량과 대응하도록 어긋난 센서에 시간 이동 인수를 적용할 수 있다. 예를 들어, 센서가 입면으로부터 직교하지(의도된대로 똑바로 밖으로 향하지) 않고, 센서가 10분 내 해당 입면이 받을 태양 복사량 레벨들을 판독하게 할 각도에 있는 경우. 센서의 출력에 10분 시간 이동이 적용된다, 예를 들어, 입면이 받는 태양 복사량이 입면이 실제로 해당 레벨의 복사 조도에 노출되기 10분 전 알려진다. 따라서, 센서 입력들은 태양이 실제로 입면 상에 똑바로(직교하여) 충돌하기 10분 전 판독되는데, 이는 태양이 그때 센서 상에 똑바로 충돌하고 있기 때문이다.
VII. 콤비-센서 방법들
일반적인 동작에서, 콤비-센서 방법들은 각 입면(또는 그것이 단면)에 대한 또는 건물의 입면들의 구역의 대표적인 입면에 대한 콤비-센서 값을 결정한다. 콤비-센서 값은 위에서 상세하게 설명된 바와 같이, 기술 1(세 개의 방법 중 임의의 방법) 또는 기술 2 중 어느 하나를 사용함으로써 결정될 수 있다. 콤비-센서 값은 하나 이상의 건물 제어 시스템에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 콤비-센서 방법은 전기변색 창 또는 다른 제어가능한 구성요소를 갖는 각 입면에서의 콤비-센서 값을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 그 다음 콤비-센서 값은 제어가능한 구성요소를 조절하기 위헤 제어 시스템에 의해 사용되어 이를테면, 예를 들어, 전기변색 창의 색조 상태를 전환(예를 들어, 착색을 증가, 클리어링 등)시킬 수 있다. 이는 물리적 센서가 배치되지 않은 입면들 상에 "가상" 센서를 갖는 것과 같다.
몇몇 실시예에서, 콤비-센서 값이 섹션 X에 설명될 모듈 C에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 전기변색 창을 갖는 입면의 경우, 콤비-센서 값은 콤비-센서 값이 특정 값 이를테면, 예를 들어, 이론적인 맑은 하늘의 복사 조도보다 낮은지에 기초하여 전기변색 창의 착색을 감소시킬지를 결정하기 위해 모듈 C에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 몇몇 경우, 전기변색 창의 구역의 대표적인 창에 대한 콤비-센서 값이 건물의 해당 구역의 전기변색 창들을 제어하기 위헤 사용될 수 있다. 전기변색 창들의 제어가 본 출원에서의 많은 예로 설명되지만, 다른 건물 시스템들 이를테면 HVAC 시스템들이 콤비-센서 값들을 사용하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 임의의 주어진 입면 상의 태양 복사량을 아는 것에 의해, 건물의 다양한 내측 상의 공조를 증가 또는 감소시킴으로써 열 부하가 관리될 수 있다.
콤비-센서 값을 결정하기 위해 기술 2를 사용하는 실시예들에서, 콤비-센서 방법은 입면에 가장 가까운 두 개의 물리적 센서를 결정할 수 있다. 먼저, 맑은 하늘의 날(들)에 대해 콤비-센서 시스템의 세 개 이상의 물리적 센서로부터의 일사량 판독치들이 결정된다. 몇몇 경우, 물리적 센서들은 물리적 센서들의 방향들과 연관된 "맑은 하늘"의 일사량 프로파일들을 생성하기 위해 이틀 이상의 맑은 날 동안 일사량 판독치들을 취할 수 있다. 맑은 하늘의 날들 동안 이론적인 예상 일사량 프로파일들을 결정하기 위해 태양 계산기 또는 공개-소스 프로그램 이를테면 Radiance가 사용될 수 있다. 이러한 프로그램들은 상이한 방위각 위치들에 대한 "맑은 하늘"의 이론적인 프로파일들을 생성할 수 있다. 이틀 이상의 맑은 하늘의 날 동안 물리적 센서(들)에 의해 취해진 판독치들로부터의 실제 일간 일사량 프로파일들(복사 조도 대 시간)은 프로그램들로부터의 이론적인 예상 출력과 비교될 수 있다. 실제 물리적 센서의 일사량 프로파일에 가장 일치하는 프로그램(들)로부터의 맑은 하늘의 이론적인 일사량 프로파일은 물리적 센서의 실제 방위각 위치를 제공한다. 물리적 센서(들)의 실제 방위각 위치는 입면의 물리적 센서들 중 하나와의 임의의 어긋난 정도를 결정하기 위해 입면의 방위각 위치(예를 들어, 룩업 테이블에 제공되는)와 비교될 수 있다. 이는 콤비-센서 시스템의 모든 물리적 센서에 대해 반복될 수 있다. 이러한 비교는 또한 어느 두 개의 물리적 센서가 입면에 가장 가까운지 그리고 방위각으로 입면을 포함하는지 결정하기 위해 사용될 수 있다. 입면에 가장 가까운 물리적 센서는 물리적 센서들의 실제 방위각 위치를 입면의 방위각 위치와 비교함으로써 결정될 수 있다. 가장 가까운 물리적 센서는 입면과 방위각 위치가 가장 적은 차이를 갖는다.
VIII. 건물 제어 시스템들에 대한 입력으로서 사용되는 가상의 입면-정렬 센서값들
본 출원에서 논의된 바와 같이, 입면들에 대한 콤비-센서 값들은 건물 제어 시스템 이를테면 열/편의 관리 시스템들로의 입력으로서 사용될 수 있다. 전기변색 창들을 제어하는 그러한 건물 시스템의 예가 섹션 X에 설명된다. 섹션 X에 설명될 로직과 사용되는 경우, 콤비-센서 값들은 특정 창/구역에 대한 모듈 C로 입력될 수 있다.
도 12a 내지 도 12f는 실시예들에 따른, 섹션 X에 설명될 바와 같이 전기변색 창들을 제어하기 위한 건물 관리 시스템에 미치는 위상이 다르게 어긋난 상이한 센서들의 영향들을 예시한다. 건물 관리 시스템에 미치는 영향들은 입면 및 물리적 센서 간 상이한 어긋난 정도들(뒷서거나 앞서는 것 중 어느 하나)의 영향들을 나타낸다. 어긋남은 창이 거주자들의 눈의 띌 수 있는 정도로 부적절하게 착색되게 한다. 이 경우, 기술 1 또는 기술 2에 의해 결정되는 콤비-센서 값은 부적절한 착색을 회피하기 위해 사용될 수 있다.
도 12a는 실시예들에 따라, 입면에 뒤서는 위상이 다른 센서들의 영향의 예를 도시한다. 도 12b는 실시예들에 따라, 입면에 앞서는 위상이 다른 센서들의 영향의 예를 도시한다.
도 12a는 180도로 지향되는 입면의 제1 일사량 프로파일(287) 및 170도로 지향되고 입면에 10도만큼 뒤서는 물리적 센서에 의해 취해진 판독치들의 제2 일사량 프로파일(288)을 갖는 그래프를 포함한다. 도 12a는 또한 180도의 입면의 제1 방위각(285) 및 170도의 물리적 센서의 제2 방위각(286)를 나타내는 나침반을 포함한다. 시계방향 화살표에 의해 표시된 바와 같이, 물리적 센서의 방위각은 태양이 입면 이전에 물리적 센서에 도달하도록 입면에 뒤선다. 이렇게 입면에 뒤서는 물리적 센서의 10도의 어긋남으로 인해, 입면은 물리적 센서가 임계보다 큰 일사량을 측정하기 50분 전 모듈 C의 임계보다 큰 일사량에 노출된다. 도 12a에 도시된 그래프에는, 어긋남으로 인해 모듈 C가 50분 동안 착색 명령들을 오버라이드하는(그에 따라 창들을 클리어하는) 약 1:00 pm 내지 1:50 pm의 셰이딩된 영역(288)이 존재한다. 이는 센서 판독치가 태양 복사량이 모듈 C가 착색 값들을 오버라이드해야 하는 낮은 레벨들로 약화됨을 표시하기 - 입면 상의 태양 노출이 실제로 줄어들기 50분 전 - 때문이다.
도 12b는 180도의 입면의 제1 일사량 프로파일(292) 및 190도로 지향되고 입면을 10도만큼 앞서는 물리적 센서에 의해 취해진 판독치들의 제2 일사량 프로파일(293)을 갖는 그래프를 포함한다. 도 12b는 또한 180도의 입면의 제1 방위각(290) 및 190도의 물리적 센서의 제2 방위각(291)를 나타내는 나침반을 포함한다. 시계방향 화살표에 의해 표시된 바와 같이, 물리적 센서의 방위각은 태양이 물리적 센서 이전에 입면에 도달하도록 입면에 앞선다. 도 12b에 도시된 그래프에는, 어긋남으로 인해 모듈 C가 50분 동안 오버라이드하는 약 7:50 a.m. 내지 8:40 a.m.의 셰이딩된 영역(294)이 존재한다. 본 예에서, 센서는 입면이 이미 보다 높은 태양 복사량 레벨들을 받게 된 후 50분 동안 보다 낮은 태양 복사량 레벨들을 판독한다. 이러한 예들에 기초하여, 일년 동안 평균적으로 물리적 센서가 입면에서 10도만큼 어긋나는 경우, 전기변색 창이 잘못 클리어될 대략 50분의 시간이 존재할 수 있음이 판명되었다.
도 12c 내지 도 12e는 각각 특정 실시예들에 따른, 연중 시각, 입면 방위각, 및 위상이 다른 물리적 센서의 방위각에 기초하여 모듈 C가 모듈 A/B를 오버라이드할 수 있는 최대 시간(분)을 예시하기 위한 위상도들을 포함한다. 원주의 축은 물리적 센서가 입면 배향과 위상이 다른 정도에 관한다. 방사상 축은 입면 상에 똑바로 충돌하는 태양 복사량을 정확하게 판독하지 않는 물리적 센서의 어긋남으로 인해 모듈 C가 모듈 A/B를 부정확하게 잘못 오버라이드할 최대 시간(분)이다. 즉, 그것의 어긋남으로 인해, 입면이 직사 태양 노출을 받기 전 또는 받은 후 시간 기간 동안 직사 태양 노출을 판독할 것이다. 이러한 시간 기간, 또는 이동 동안, 어긋남의 결과로서 부정확한 광센서 입력으로 인해, 모듈 C는 잘못 오버라이드하거나 부정확하게 오버라이드할 것이다. 각 위상도는 특정한 연중 시각에 대한다.
도 12c는 실시예들에 따른, 동짓날 시간 동안 입면에 앞서는 물리적 센서들에 대한 위상도이다. 위상도는 동짓날 동안 입면에 뒤서는 위상이 다른 물리적 센서를 사용할 때 모듈 C가 모듈 A/B를 잘못 오버라이드할 수 있는 최대 시간(분)을 도시한다. 위상도는 입면에 40도만큼 뒤서는 물리적 센서에 대한 제1 곡선(301), 입면에 30도만큼 뒤서는 물리적 센서에 대한 제2 곡선(302), 입면에 20도만큼 뒤서는 물리적 센서에 대한 제3 곡선(303), 및 입면에 10도만큼 뒤서는 물리적 센서에 대한 제4 곡선(304)을 도시한다. 130도의 입면에 30도만큼 뒤서는 물리적 센서에 대한 제2 곡선(302)의 교차 지점(305)을 나타내기 위해 선이 그려진다. 도 12c의 위상도는 구체적으로 창이 130도의 방위각을 갖고 물리적 센서가 30도 뒤설 때, 물리적 센서는 시간에 있어서 125분만큼 오프셋되는(시간 이동되는) 판독치들을 측정함을 도시한다. 이러한 경우에서, 센서가 30도만큼 어긋난(위상이 다른) 경우 동짓날 모듈 C는 125분 기간 동안 모듈들 A/B를 잘못 오버라이드할 것이다. 따라서 위상도는 위상이 다른 센서들을 보상하는 데 필요한 시간 이동을 계산하고 예를 들어, 스마트 창 제어 알고리즘들에 대해 정확한 태양 복사량 데이터를 제공하기 위한 콤비-센서 시스템들에서 사용될 수 있다.
도 12d는 실시예들에 따라, 입면에 앞서는 위상이 다른 센서들의 연간 최대 영향을 예시하는 위상도이다. 위상도는 입면을 40도만큼 앞서는 물리적 센서에 대한 제1 곡선(311), 입면을 30도만큼 앞서는 물리적 센서에 대한 제2 곡선(312), 입면을 20도만큼 앞서는 물리적 센서에 대한 제3 곡선(313), 및 입면을 10도만큼 뒤서는 물리적 센서에 대한 제4 곡선(314)을 도시한다. 160도의 입면을 30도만큼 앞서 180도로 지향되는 물리적 센서에 대한 제3 곡선(313)의 교차 지점(315)을 나타내기 위해 제1 선이 그려진다. 이는 160도의 방위각을 갖고 물리적 센서가 20도만큼 앞서는 창에 대해, 물리적 센서는 시간에 있어서 약 140분만큼 오프셋되는(시간 이동되고, 그에 따라 실제로 입면을 똑바로 치지 않는 태양 복사량을 판독하지 않는) 판독치들을 측정함을 도시한다. 이러한 경우에서, 센서가 20도만큼 어긋난 경우 일년 중 언젠가 모듈 C는 140분 동안 모듈들 A/B를 잘못 오버라이드할 것이다. 180도의 입면을 10도만큼 앞서 190도로 지향되는 물리적 센서에 대한 제4 곡선(314)의 교차 지점(316)을 나타내기 위해 제2 선이 그려진다. 이는 180도의 방위각을 갖고 물리적 센서가 10도만큼 앞서는 창에 대해, 물리적 센서는 시간에 있어서 약 50분만큼 오프셋되는(시간 이동되는) 판독치들을 측정함을 도시한다. 이러한 경우에서, 모듈 C는 이러한 50분 윈도우 동안 모듈들 A/B를 잘못 오버라이드할 것이다.
도 12e는 실시예에 따라, 입면에 뒤서는 위상이 다른 센서의 연간 최대 영향을 도시하는 위상도이다. 위상도는 입면에 40도만큼 뒤서는 물리적 센서에 대한 제1 곡선(321), 입면에 30도만큼 뒤서는 물리적 센서에 대한 제2 곡선(322), 입면에 20도만큼 뒤서는 물리적 센서에 대한 제3 곡선(323), 및 입면에 10도만큼 뒤서는 물리적 센서에 대한 제4 곡선(324)을 도시한다. 160도의 입면을 30도만큼 뒤서 130도로 지향되는 물리적 센서에 대한 제2 곡선(322)의 교차 지점(325)을 나타내기 위해 제1 선이 그려진다. 이는 160도의 방위각을 갖고 물리적 센서가 30도만큼 앞서는 창에 대해, 물리적 센서는 시간에 있어서 약 130분만큼 오프셋되는(시간 이동되는) 판독치들을 측정함을 도시한다. 이러한 경우에서, 모듈 C는 센서 어긋남으로 인해 130분 기간 동안 모듈들 A/B를 잘못 오버라이드할 것이다. 200도의 입면을 10도만큼 뒤서 190도로 지향되는 물리적 센서에 대한 제4 곡선(324)의 교차 지점(326)을 나타내기 위해 제2 선이 그려진다. 이는 200도의 방위각을 갖고 물리적 센서가 10도만큼 뒤서는 창에 대해, 물리적 센서는 시간에 있어서 약 70분만큼 오프셋되는(시간 이동되는) 판독치들을 측정함을 도시한다. 이러한 경우에서, 모듈 C는 이러한 70분 동안 모듈들 A/B를 잘못 오버라이드할 것이다.
특정 실시예들에서, 콤비-센서 값들을 사용하는 제어 방법은 어떠한 창 방위각에 대해서도 맑은 날 너무 이르게 오버라이드하거나 잘못 오버라이드하지 않는다. 최대 접근 방법에 기초한 콤비-센서 값을 사용하는 것의 연간 최대 영향에 대한 위상도는 중심에 단일 점을 가져 콤비-센서 값이 너무 이르게 모듈 A/B 오버라이드하지 않음을 보인다. 관련 시스템에서, 콤비-센서 시스템은 동, 남 및 서를 향하는 세 개의 물리적 센서를 갖는다.
도 13a는 하짓날 동안 상이한 입면 배향들에 대한(10도마다) 이론적인 일사량 프로파일들을 갖는 그래프이다. 도 13a의 그래프는 또한 실시예에 따른, 하짓날 동안 콤비-센서 시스템에 대한 콤비-센서 값들의 총 곡선(330)을 포함한다. 도 13b는 동짓날 동안 상이한 입면 배향들에 대한(10도마다) 이론적인 일사량 프로파일들을 갖는 그래프이다. 도 13b의 그래프는 또한 실시예에 따른, 동짓날 동안 도 13a의 콤비-센서 시스템에 대한 콤비-센서 값들의 총 곡선(331)을 포함한다. 도 13a 및 도 13b 양자에서, 콤비-센서 값들은 이론적 값들에 기초하여 최대값 방법을 사용하여 결정되었다.
도 13a 및 도 13b의 그래프들의 각각은 서로 10도 이격된 입면 배향들(0-350)에서의 이론적인 물리적 센서 값들을 나타내는 다수의 실선을 포함한다. 도 13a의 그래프는 또한 이러한 실시예의 콤비-센서 시스템의 세 개의 물리적 센서(동향, 남향, 및 서향)의 조합된 출력인 콤비-센서 값들의 총 곡선(330)(점선)을 포함한다. 도 13a의 총 곡선(330)에 대한 콤비-센서 값들은 최대값 방법을 사용하여 결정되었다. 총 곡선(331)에 대한 콤비-센서 값들은 서로 30도만큼 이격된 12개의 센서로부터의 센서 판독치들에 기초하였다.
총 곡선들(점선)은 곡선들 하 포락선을 커버한다. 도 13a에서, 임의의 주어진 방위각의 모든 입면의 이론적인 값들은 총 곡선 하 포락선 내에 들어간다.
도 13a 및 도 13b의 총 곡선들에 따르면, 임의의 주어진 방위각의 모든 입면은 그 날 동안 어떠한 주어진 시간에도 100 W/m2를 초과할 것이다. 각 방위각 값에서의 이론적인 일사량 프로파일들의 피크값은 그 날의 거의 모든 시간에 총 곡선의 콤비-센서 값 미만이다. 모든 가능한 입면은 콤비-센서 총 포락선 내에 들어갈 것이며 이는 콤비-센서가 어긋남으로 인해 흐린 날인 것으로 해석될 맑은 날에 값을 모듈 C로 잘못 보내지 않을 것임을 의미한다.
IX. 환형 센서 예
"환형 센서" 실시예들에서, 콤비-센서 시스템은 일반적으로 마스트(mast) 및 마스트에 장착되는 둘 이상의 물리적 센서(예를 들어, 12개의 센서)의 세트를 포함한다. 물리적 센서들은 상기한 섹션들에서 논의된 바와 같이 센서들을 뚜렷이 상이한 방위각들로 지향시키기 위해 밖으로 향하고 있다. 마스트는 구조물에/가까이에 설치될 수 있다. 예를 들어, 환형 센서의 마스트는 방해물이 없는 지역의 건물 위에 장착될 수 있다. 많은 경우, 물리적 센서들은 환형 배열로 동등하게 이격될 수 있다(즉 마스트의 중심축으로부터 동일한 반경에 있을 수 있다). 예를 들어, 환형 센서는 30도씩 이격된 방위각들로 지향되고 마스트의 중심축으로부터 동일한 반경에/가까이에 있는 열두(12)개의 동등하게 이격된 물리적 센서로 구성될 수 있다.
환형 센서 실시예들에서, 물리적 센서들은 마스트에 직접적으로 또는 간접적으로 장착될 수 있다. 특정 측면들에서, 환형 센서는 마스트의 일단에 장착되는 원형 트레이를 포함한다. 이러한 경우들에서, 물리적 센서들은 이러한 원형 트레이 내에 위치될 수 있다. 보호용 반투명 케이싱이 물리적 센서들 위에 제공될 수 있다.
도 14a는 실시예에 따른, 90도 간격으로 균등하게 이격된 네 개의 물리적 센서를 포함하는 환형 센서로부터의 판독치들에 기초한 콤비-센서 값들의 두 개의 총 곡선(352 및 354)을 갖는 그래프를 도시한다. 총 곡선들(352 및 354)에서의 콤비-센서 값들은 실시예의 환형 센서의 마스트에 장착되는 네 개의 동등하게 이격된 물리적 센서로부터의 조합 판독치들의 최대값들에 기초한다. 제1 곡선(352)에서, 동등하게 이격된 네 개의 물리적 센서는 N, E, S, W 방향들(최대 최적)로 지향된다. 도 14a의 하단에, 좌측 나침반은 물리적 센서들의 N, E, S, W 방향들을 도시한다. 제2 곡선(354)에서, 동등하게 이격된 네 개의 물리적 센서는 NE, SE, SW, NW 방향들(최소 최적)로 지향된다. 도 14a의 하단에, 우측 나침반은 45도 회전 이후 물리적 센서들의 NE, SE, SW, NW 방향들을 도시한다. 즉, 물리적 센서들을 구비하는 환형 센서의 마스트는 45도 회전된 결과 콤비-센서 값들이 총 곡선(352)에서 총 곡선(354)으로 변경되게 한다. 도시된 바와 같이, 센서들의 마스트가 회전됨에 따라, 최대값 프로파일이 변경된다. 총 곡선들(352 및 354) 간 하향을 가리키는 화살표는 마스트가 N, E, S, 및 W로부터 NE, SE, SW, 및 NW 방향들로 회전될 경우 콤비-센서 값들이 감소됨을 표시한다.
도 14b 내지 도 14e는 실시예들에 따라, 각각 네(4)개의 물리적 센서, 여덟(8)개의 물리적 센서, 열두(12)개의 물리적 센서, 및 열여덟(18)개의 물리적 센서를 포함하는 상이한 환형 센서 배열들과 연관된 그래프들이다. 4개의 센서를 갖는 환형 센서 배열은 인접한 센서들 간 90도 간격을 갖는다. 8개의 센서를 갖는 환형 센서 배열은 인접한 센서들 간 45도 간격을 갖는다. 12개의 센서를 갖는 환형 센서 배열은 인접한 센서들 간 30도 간격을 갖는다. 18개의 센서를 갖는 환형 센서 배열은 인접한 센서들 간 20도 간격을 갖는다.
도 14b 내지 도 14e의 그래프들의 각각은 동등하게 이격된 관련 물리적 센서들로부터의 조합된 판독치들의 최대값들을 취함으로써 최대값 방법을 사용하여 결정되는 콤비-센서 값들의 두 개의 총 곡선을 포함한다. 도 14b 내지 도 14e의 그래프들의 각각에서, 제1 곡선(360, 370, 380, 390)은 회전되기 전(최대 최적) 표준 배열의 동등하게 이격된 물리적 센서들과 연관된다. 도 14b 내지 도 14e의 그래프들의 각각에서, 제2 곡선(362, 372, 382, 392)은 마스트를 간격의 절반만큼 회전한 후(최소 최적) 동등하게 이격된 물리적 센서들과 연관된다. 도시된 바와 같이, 총 곡선들 간 차는 물리적 센서들 간 30도 간격을 갖는 12개의 센서보다 많이 갖는 환형 센서들의 경우 무시가능하게 된다.
도 14f는 네(4)개, 여덟(8)개, 열두(12)개 및 열여덟(18)개의 균등하게 이격된 물리적 센서를 갖는 환형 센서들에 대한 도 14b 내지 도 14e의 제1 및 제2 총 곡선들 간 최대 차이(델타)에 대한 차트이다. 도시된 바와 같이, 환형 센서에 물리적 센서들의 수가 많을수록, 환형 센서의 회전 이전 그리고 이후 제1 및 제2 총 곡선들의 모든 가능한 콤비-센서 값 간 최대 차는 작아진다. 상이한 수의 물리적 센서에 대한 최대 델타를 비교함으로써, 물리적 센서들의 수를 열두(12)개 넘게 증가시키면 성능상 무시가능한 게인이 야기된다. 이러한 비교에 기초하여, 열두(12)개 이상의 물리적 센서를 갖는 환형 센서는 특정 배향들을 향하게 정렬될 필요는 없다. 즉, 열두 개보다 많은 물리적 센서를 갖는 환형 센서의 어떠한 회전도 성능상 무시가능한 효과를 가질 것이고 실질적으로 동일한 콤비-센서 값들을 제공할 것이다.
환형 센서 실시예들은 하나 이상의 기술적 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 환형 센서 실시예의 이점은 설치의 용이함일 수 있다. 12개보다 많은 동등하게 이격된 센서의 환형 센서를 사용하는 경우, 센서들은 특정 나침반 방향들에 일치할 필요가 없다. 덧붙여, 환형 센서는 단지 미리 구성된 배열의 물리적 센서들의 단 한 번의 설치만을 필요로 할 수 있다. 이러한 환형 센서 실시예는 또한 환형 센서가 건물의 위에 장착될 수 있기 때문에 건물의 외측 입면들 상에 센서들의 설치에 부여되는 특정 제약들을 회피할 수 있다.
X. 건물 제어 시스템들
특정 실시예들에서, 콤비-센서 시스템은 건물 시스템들을 제어하기 위한 입력으로서 구조물의 입면에 대한 콤비-센서 값을 제공한다. 예를 들어, 콤비-센서 값들은 건물의 하나 이상의 전기변색 창(들)의 상이한 색조 상태들로의 전환을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 상이한 색조 상태들로 전환하기 위한 제어 방법들에 대한 설명은 2015년 5월 7일에 출원되고 발명의 명칭이 "CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS(착색가능한 창들에 대한 제어 방법)"인 PCT/US15/29675 및 2014년 2월 21일에 출원되고 발명의 명칭이 "CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS"인 미국 특허 출원 제13/772,969호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 양자는 그 전체가 다목적으로 이에 의해 참조로 원용된다. 전기변색 창(들)을 제어하기 위한 관리 시스템 및 다른 건물 시스템들의 예가 아래에 설명된다.
A. 전기변색 소자들의 개요
개시된 실시예들이 전기변색 창들(또한 스마트 창들로도 지칭됨)에 중점을 두어 아래에 설명되지만, 본 출원에 개시되는 개념들이 다른 유형들의 착색가능한 창들에 적용될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 전기변색 소자 대신 액정 소자 또는 부유 입자 소자를 포함하는 착색가능한 창이 임의의 개시된 실시예들에 포함될 수 있다.
독자를 본 출원에 개시되는 시스템들, 창 제어기들, 및 방법들의 실시예들에 적응시키기 위해, 전기변색 소자들에 대한 간단한 논의가 제공된다. 전기변색 소자들에 대한 이러한 초기 논의는 단지 상황에 맞게 제공되며, 시스템들, 창 제어기들, 및 방법들에 대해 후속적으로 설명될 실시예들이 이러한 초기 논의의 특정 특징들 및 제조 프로세스들로 제한되지 않는다.
전기변색 물질들은 예를 들어, 가정용 창, 시판용 창 및 다른 용도의 창에 포함될 수 있다. 상기한 창들의 색상, 투과도, 흡광도, 및/또는 반사도는 전기변색 물질의 변화를 유도함으로써 변화될 수 있다, 즉, 전기변색 창들은 전기로 어두워지거나 밝아질 수 있는 창들이다. 창의 전기변색 소자에 낮은 전압이 인가되면 그것들은 어두워질 것이며; 전압을 역전시키면 그것들은 밝아질 것이다. 이러한 특성은 창들을 통과하는 광량을 제어할 수 있게 하고, 전기변색 창들이 에너지-절감 디바이스들로서 사용될 기회를 내놓는다.
별개의 층들을 갖는 전기변색 소자들은 모든 고체 상태 소자 및/또는 모든 무기 소자로서 제조될 수 있다. 그러한 소자들 및 그것들을 제조하는 방법들이 2009년 12월 22일에 출원되고 발명자들로서 Mark Kozlowski 외가 명명된, "Fabrication of Low-Defectivity Electrochromic Devices(저-결함 전기변색 소자들의 제조)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제12/645,111호, 및 2009년 12월 22일에 출원되고 발명자들로서 Zhongchun Wang 외가 명명된, "Electrochromic Devices(전기변색 소자들)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제12/645,159호에 상세하게 설명되며, 이들 양자는 이에 의해 그것들 전체가 참조로 원용된다. 그러나, 스택에서의 층들 중 임의의 하나 이상이 상당량의 유기 물질을 함유할 수 있음이 이해되어야 한다. 하나 이상의 층에 소량으로 존재할 수 있는 액체들에 대해서도 마찬가지라고 할 수 있다. 또한 고체 상태 물질이 적층되거나 그 외 액체 성분들을 채용하는 프로세스들 이를테면 졸-겔들을 채용하는 특정 프로세스들 또는 화학 기상 증착에 의해 형성될 수 있음이 이해되어야 한다.
추가적으로, 표백 상태 및 착색 상태 간 전환에 대한 언급은 비-제한적이고 구현될 수 있는 다수의 전기변색 전환 중 단지 일례를 제시하는 것임이 이해되어야 한다. 본 출원에 다르게 명시되지 않는 한(앞서 말한 논의를 포함하여), 표백-착색 전환이 언급될 때는 언제나, 대응하는 소자 또는 프로세스는 다른 광학 상태 전환들 이를테면 비-반사-반사, 투명-불투명 등을 포함한다. 나아가, 용어 "표백"은 광학적으로 중간 상태, 예를 들어, 비착색, 투명, 또는 반투명을 지칭한다. 더 나아가, 본 출원에 다르게 명시되지 않는 한, 전기변색 전환의 "색"은 임의의 특정 파장 또는 파장 범위로 제한되지 않는다. 해당 기술분야에서의 통상의 기술자들에 이해될 바와 같이, 적절한 전기변색 및 상대 전극 물질들에 대한 선택은 관련 광학 전환을 좌우한다.
본 출원에 설명된 실시예들에서, 전기변색 소자는 표백 상태 및 착색 상태를 가역적으로 순환한다. 유사한 방식으로, 본 출원에 설명된 실시예들의 전기변색 소자는 상이한 색조 레벨들(예를 들어, 표백 상태, 가장 어두운 착색 상태, 및 표백 상태 및 가장 어두운 착색 상태 사이 중간 레벨들) 사이에서 가역적으로 순환될 수 있다. 특정 측면들에서, 전기변색 소자는 이온에 대한 전도성이 높고 전자에 대한 저항성이 높은 이온 전도성(IC) 층에 의해 분리되는 전기변색(EC) 전극 층 및 상대 전극(CE; counter electrode) 층을 포함할 수 있다. 종래에 이해된 바와 같이, 그에 따라 이온 전도성 층이 전기변색 층 및 상대 전극 층 간 단락을 방지한다. 이온 전도성 층은 전기변색 및 상대 전극들이 전하를 보유하고 그렇게 함으로써 그것들의 표백 또는 착색 상태들을 유지하게 한다. 별개의 층들을 갖는 전기변색 소자들에서, 구성요소들은 전기변색 전극 층 및 상대 전극 층 사이에 개재되는 이온 전도 층을 포함하는 스택을 형성한다. 이러한 세 개의 스택 구성요소 간 경계들은 조성 및/또는 마이크로구조의 급변에 의해 획정된다. 그에 따라, 소자들은 두 개의 급격한 계면을 갖는 세 개의 별개의 층을 갖는다.
특정 실시예들에 따르면, 상대 전극 및 전기변색 전극들이 이온 전도 층을 별도로 적층하지 않고도, 때때로 직접 접촉하여, 서로 바로 인접하게 형성된다. 몇몇 실시예에서, 별개의 IC 층 대신 계면 영역을 갖는 전기변색 소자들이 채용된다. 그러한 소자들, 및 그것들을 제조하는 방법들이 미국 특허 제 8,300,298호 및 2010년 4월 30일에 출원된 미국 특허 출원 제12/772, 075호, 및 2010년 6월 11일에 출원된, 미국 특허 출원 제12/814,277호 및 제12/814,279호에 설명된다- 세 개의 특허 출원 및 특허의 각각은 명칭이 "Electrochromic Devices"이고, 각각 발명자들로서 Zhongchun Wang 외가 명명되며, 각각 그 전체가 본 출원에 참조로 원용된다.
B. 창 제어기들
창 제어기는 전기변색 창의 전기변색 소자의 색조 레벨을 제어하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예에서, 창 제어기는 전기변색 창을 두 개의 색조 상태(레벨), 즉 표백 상태 및 착색 상태 사이에서 전환시킬 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어기는 추가적으로 전기변색 창(예를 들어, 단일 전기변색 소자를 갖는)을 중간 색조 레벨들로 전환시킬 수 있다. 몇몇 개시된 실시예에서, 창 제어기는 전기변색 창을 네 개 이상의 색조 레벨로 전환시킬 수 있다. 특정 전기변색 창들은 단일 IGU에 각 라이트(lite)가 2-상태 라이트인, 두 개(또는 그 이상)의 전기변색 라이트를 사용함으로써 중간 색조 레벨들을 가능하게 한다.
몇몇 실시예에서, 전기변색 창은 IGU의 하나의 라이트 상에 전기변색 소자를 그리고 IGU의 다른 라이트 상에 다른 전기변색 소자를 포함할 수 있다. 창 제어기가 각 전기변색 소자를 두 개의 상태, 표백 상태 및 착색 상태에서 전환시킬 수 있는 경우, 전기변색 창은 네 개의 상이한 상태(색조 레벨), 즉 전기변색 소자 양자가 착색되는 착색 상태, 하나의 전기변색 소자가 착색되는 제1 중간 상태, 다른 전기변색 소자가 착색되는 제2 중간 상태, 및 전기변색 소자 양자가 표백되는 표백 상태를 달성할 수 있다. 다중-페인 전기변색 창들의 실시예들은 발명자들로서 Robin Friedman 외가 명명되고, "MULTI-PANE ELECTROCHROMIC WINDOWS(다중-페인 전기변색 창들)"이라는 명칭의, 미국 특허 8,270,059호에 더 설명되며, 이는 이에 의해 그 전체가 참조로 원용된다.
몇몇 실시예에서, 창 제어기는 두 개 이상의 색조 레벨 사이에서 전환할 수 있는 전기변색 소자를 갖는 전기변색 창을 전환시킬 수 있다. 예를 들어, 창 제어기는 전기변색 창을 표백 상태, 하나 이상의 중간 레벨, 및 착색 상태로 전환시킬 수 있을 수 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 창 제어기는 전기변색 소자를 포함하는 전기변색 창을 표백 상태 및 착색 상태 사이 임의의 수의 색조 레벨 사이에서 전환시킬 수 있다. 전기변색 창을 중간 색조 레벨 또는 레벨들로 전환시키기 위한 방법들 및 제어기들의 실시예들이 발명자들로서 Disha Mehtani 외가 명명되고, "CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES(광학적으로 스위칭가능한 소자들에서의 전환들을 제어)"라는 명칭의, 미국 특허 제8,254,013호에 더 설명되며, 이는 이에 의해 그 전체가 참조로 원용된다.
몇몇 실시예에서, 창 제어기는 전기변색 창의 하나 이상의 전기변색 소자에 전력을 공급할 수 있다. 통상적으로, 창 제어기의 이러한 기능은 아래에서 보다 상세하게 설명될 하나 이상의 다른 기능과 함께 강화된다. 본 출원에 설명된 창 제어기들은 그것이 제어를 위해 연관된 전기변색 소자에 전력을 공급하는 기능을 갖는 것들로 제한되지 않는다. 즉, 전기변색 창을 위한 전력원이 창 제어기와 분리될 수 있으며, 여기서 제어기는 그 자체의 전력원을 갖고 전력의 인가를 창 전력원으로부터 창으로 지향시킨다. 그러나, 전력원을 창 제어기에 포함하는 것 및 제어기를 창에 직접적으로 전력을 공급하도록 구성하는 것이 편리한데, 이는 그것이 전기변색 창에 전력을 공급하기 위한 배선을 분리시켜야 할 필요를 배제하기 때문이다.
나아가, 본 섹션에 설명된 창 제어기들은 창 제어기를 건물 제어 네트워크 또는 건물 관리 시스템(BMS)으로 통합하지 않고도, 단일 창 또는 복수의 전기변색 창의 기능들을 제어하도록 구성될 수 있는 독립형 제어기들로서 설명된다. 그러나, 창 제어기는 본 발명의 건물 관리 시스템 섹션에서 더 설명될 바와 같이, 건물 제어 네트워크 또는 BMS로 통합될 수도 있다.
도 15는 개시된 실시예들의 창 제어기(450)의 몇몇 구성요소 및 창 제어기 시스템의 다른 구성요소들의 블록도를 도시한다. 도 15는 창 제어기의 간략화된 블록도이며, 창 제어기들에 관한 보다 세부 사항은 양자 모두 발명자로서 Stephen Brown이 명명되고, 양자 모두 명칭이 "CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS(광학적으로 스위칭가능한 창들을 위한 제어기)"이며, 양자 모두 2012년 4월 17일에 출원된, 미국 출원 제13/449,248호 및 제13/449,251호에서, 그리고 2012년 4월 17일에 출원되고 발명자들로서 Stephen Brown이 명명된, "CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES(광학적으로 스위칭가능한 소자들에서의 전환들을 제어)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제13/449,235호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 모두는 이에 의해 그것들 전체가 참조로 원용된다.
도 15에서, 창 제어기(450)의 예시된 구성요소들은 마이크로프로세서(455) 또는 다른 프로세서를 갖는 창 제어기(450), 펄스 폭 변조기(PWM)(460), 신호 조정 모듈(465), 및 구성 파일(475)을 갖는 컴퓨터 판독가능한 매체(예를 들어, 메모리)를 포함한다. 창 제어기(450)는 네트워크(480)(유선 또는 무선)를 통해 명령들을 하나 이상의 전기변색 소자(400)로 송신하기 위해 전기변색 창의 하나 이상의 전기변색 소자(400)와 전기 통신한다. 몇몇 실시예에서, 창 제어기(450)는 네트워크(유선 또는 무선)를 통해 마스터 창 제어기와 통신하는 로컬 창 제어기일 수 있다.
개시된 실시예들에서, 건물은 건물의 외부 및 내부 사이에 전기변색 창을 갖는 적어도 하나의 방을 가질 수 있다. 하나 이상의 센서는 건물의 외부에 그리고/또는 방의 내부에 위치될 수 있다. 실시예들에서, 하나 이상의 센서로부터의 출력은 창 제어기(450)의 신호 조정 모듈(465)에 입력될 수 있다. 몇몇 경우, 하나 이상의 센서로부터의 출력은 건물 관리 시스템 섹션에 더 설명될 바와 같이, BMS로 입력될 수 있다. 도시된 실시예들의 센서들이 건물의 수직 외벽 상에 위치되는 것으로 도시되지만, 이는 간략함을 위함이며, 센서들은 또한 다른 위치들, 이를테면 방 내부에 또는 외부에 대한 다른 표면들 상에 있을 수 있다. 몇몇 경우, 두 개 이상의 센서가 동일한 입력을 측정하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 하나의 센서가 실패하거나 그 외 잘못된 판독치를 갖는 경우 리던던시를 제공할 수 있다.
도 16a는 적어도 하나의 전기변색 소자를 갖는 전기변색 창(505)을 갖는 방(500)의 개략도를 도시한다. 전기변색 창(505)은 방(500)을 포함하는, 건물의 외부 및 내부 사이에 위치된다. 방(500)은 또한 전기변색 창(505)에 연결되고 이의 색조 레벨을 제어하도록 구성된 창 제어기(450)를 포함한다. 외부 센서(510)는 건물의 외부에서의 수직 표면 상에 위치된다. 다른 실시예들에서, 내부 센서가 또한 방(500)에서 주변 광을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 거주자 센서가 또한 거주자가 방(500)에 있을 때를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
외부 센서(510)는 광원 이를테면 태에서 또는 지면, 대기 중 입자들, 구름들 등으로부터 센서로 반사되는 광에서 나오는 소자 위에 입사되는 복사 광을 검출할 수 있는, 소자, 이를테면 광센서이다. 외부 센서(510)는 광전자 효과로부터 기인하는 전류 형태의 신호를 생성할 수 있으며, 신호는 센서(510) 상에 입사되는 광의 함수일 수 있다. 몇몇 경우, 소자는 watts/m2 단위들 또는 다른 유사한 단위들의 복사 조도의 면에서 복사 광을 검출할 수 있다. 다른 경우들에서, 소자는 촉광 단위들 또는 유사한 단위들로 가시 파장 범위의 광을 검출할 수 있다. 많은 경우, 복사 조도 및 가시 광의 이들 값 사이에 선형 관계가 존재한다.
일광으로부터의 복사 조도 값들은 일광이 지구를 치는 각도가 변함에 따라 일중 시간 및 연중 시간에 기초하여 예측될 수 있다. 외부 센서(510)는 복사 광을 실시간으로 검출할 수 있으며, 이는 건물들, 날씨(예를 들어, 구름들) 변화들 등으로 인해 반사된 및 차단된 광을 감안한다. 예를 들어, 흐린 날들에, 일광은 구름들에 의해 차단될 수 있으며, 외부 센서(510)에 의해 검출되는 복사 광은 구름이 없는 날들에 보다 더 낮을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 단일 전기변색 창(505)과 연관된 하나 이상의 외부 센서(510)가 존재할 수 있다. 하나 이상의 센서(510)로부터의 출력은 예를 들어, 외부 센서들(510) 중 하나가 물체에 의해, 이를테면 외부 센서(510) 상에 올라선 새에 의해 가리는지를 결정하기 위해 서로 비교될 수 있다. 몇몇 경우, 센서들은 신뢰할 수 없고/없거나 값비쌀 수 있기 때문에 건물에 상대적으로 적은 센서를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 특정 구현예들에서, 단일 센서 또는 적은 센서가 선물 또는 아마도 건물의 하나의 측면에 충돌하는 태양으로부터의 복사 광의 현재 레벨을 결정하기 위해 채용될 수 있다. 구름이 태양 앞을 지날 수 있거나 건설 중기가 석양 앞에 주차할 수 있다. 이들은 보통 건물에 충돌하도록 계산되는 태양으로부터의 복사 광량으로부터의 편차를 야기할 것이다.
외부 센서(510)는 광센서의 유형일 수 있다. 예를 들어, 외부 센서(510)는 전하 결합 소자(CCD), 광다이오드, 광저항체, 또는 광전지 셀일 수 있다. 해당 기술분야에서의 통상의 기술자는 그것들이 광 세기를 측정하고 광 레벨을 나타내는 전기 출력을 제공할 때, 광센서 및 다른 센서 기술의 장래의 발전들이 또한 작용할 것임을 인식할 것이다.
몇몇 실시예에서, 외부 센서(510)로부터의 출력은 신호 조정 모듈(465)로 입력될 수 있다. 신호 조정 모듈(465)로의 입력을 전압 신호 형태일 수 있다. 신호 조정 모듈(465)은 외부 신호를 창 제어기(450)로 전달한다. 창 제어기(450)는 구성 파일(475)로부터의 다양한 정보, 신호 조정 모듈(465)로부터의 출력, 오버라이드 값들에 기초하여, 전기변색 창(505)의 색조 레벨을 결정한다. 그 다음 창 제어기(450)는 PWM(460)에, 바람직한 색조 레벨로 전환시키기 위해 전기변색 창(505)에 전압 및/또는 전류를 인가하도록 명령한다.
개시된 실시예들에서, 창 제어기(450)는 PWM(460)에, 전기변색 창(505)을 네 개 이상의 상이한 색조 레벨 중 임의의 하나로 전환시키기 위해 그것에 전압 및/또는 전류를 인가하도록 명령한다. 개시된 실시예들에서, 전기변색 창(505)은 다음으로서 설명되는 적어도 8개의 상이한 색조 레벨로 전환될 수 있다: 0 (가장 밝음), 5, 10, 15, 20, 25, 30, 및 35 (가장 어두움). 색조 레벨들은 전기변색 창(505)을 통해 투과되는 광의 시각 투과도 값들 및 태양열 획득 계수(SGHC; solar heat gain coefficient) 값들에 선형적으로 대응할 수 있다. 예를 들어, 상기 8개의 색조 레벨을 사용하여, 가장 밝은 색조 레벨 0은 0.80의 SGHC 값에 대응할 수 있고, 색조 레벨 5는 0.70의 SGHC 값에 대응할 수 있고, 색조 레벨 10은 0.60의 SGHC 값에 대응할 수 있고, 색조 레벨 15는 0.50의 SGHC 값에 대응할 수 있고, 색조 레벨 20은 0.40의 SGHC 값에 대응할 수 있고, 색조 레벨 25는 0.30의 SGHC 값에 대응할 수 있고, 색조 레벨 30은 0.20의 SGHC 값에 대응할 수 있으며, 색조 레벨 35(가장 어두움)는 0.10의 SGHC 값에 대응할 수 있다.
창 제어기(450) 또는 창 제어기(450)와 통신하는 마스터 제어기는 외부 센서(510)로부터의 신호들 및/또는 다른 입력에 기초하여 바람직한 색조 레벨을 결정하기 위해 임의의 하나 이상의 예측 제어 로직 구성요소를 채용할 수 있다. 창 제어기(450)는 PWM(460)에, 전기변색 창(505)을 바람직한 색조 레벨로 전환시키기 위해 그것에 전압 및/또는 전류를 인가하도록 명령할 수 있다.
C. 예측 제어 로직의 예
개시된 실시예들에서, 예측 제어 로직은 거주자의 편안함 및/또는 에너지 보존 고려 사항을 감안하는 전기변색 창(505) 또는 다른 착색가능한 창에 대해 바람직한 색조 레벨을 결정 및 제어하는 방법들을 구현하기 위해 사용된다. 예측 제어 로직은 하나 이상의 로직 모듈을 채용할 수 있다. 도 16a 내지 도 16c는 개시된 실시예들의 대표적인 제오 로직의 세 개의 모듈 A, B, 및 C의 각각에 의해 제어되는 몇몇 정보를 도시하는 도해들을 포함한다.
도 16a는 직사 일광의 방(500)을 포함하는, 건물의 외부 및 내부 사이의 전기변색 창(505) 을 통한 방(500)으로의 침투 깊이를 도시한다. 침투 깊이는 직사 일광이 방(500) 어디까지 침투할지에 대한 측정이다. 도시된 바와 같이, 침투 깊이는 창의 문틀(맨 아래)로부터 떨어져 수평 방향으로 측정된다. 일반적으로, 창은 직사 일광에 수광각을 제공하는 개구를 획정한다. 침투 깊이는 창의 기하학적 구조(예를 들어, 창 치수들), 이의 방에서의 위치 및 배향, 창 바깥의 임의의 핀들(fins) 또는 다른 외부 차양, 및 태양의 위치(예를 들어 날 및 일중 특정 시간 동안 직사 일광의 각도)에 기초하여 계산된다. 전기변색 창(505)에 대한 외부 차양은 창을 가릴 수 있는 임의의 유형의 구조 이를테면 내물림, 핀 등으로 인한 것일 수 있다. 도 16a에, 방(500)으로 들어가는 직사 일광의 부분을 차단하고 그에 따라 침투 깊이를 단축시키는 전기변색 창(505) 위 오버행(520)이 존재한다. 방(500)은 또한 전기변색 창(505)에 연결되고 이의 색조 레벨을 제어하도록 구성된 로컬 창 제어기(450)를 포함한다. 외부 센서(510)는 건물의 외부에서의 수직 표면 상에 위치된다.
모듈 A는 전기변색 창(505)을 통한 거주자 또는 그들의 활동 영역으로의 직사 일광으로부터의 거주자 편안함을 고려하는 색조 레벨을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 색조 레벨은 특정 수간 직사 일광의 방으로의 계산된 침투 깊이 및 방의 공간 유형(예를 들어, 창에 가까운 책상, 로비 등)에 기초하여 결정된다. 몇몇 경우, 색조 레벨은 또한 방으로 충분한 자연 채광을 제공하는 것에 기초할 수 있다. 많은 경우, 침투 깊이는 유리 전환 시간을 감안하기 위해 장래 시간에 계산되는 값이다. 모듈 A에서 처리되는 관심사는 직사 일광이 책상에서 일하고 있는 거주자 또는 방의 다른 작업 표면 상에 똑바로 들게 할 만큼 방(500)으로 깊게 침투할 수 있다는 것이다. 공중이 이용가능한 프로그램들은 태양 위치의 계산을 제공하고 침투 깊이의 용이한 계산을 가능하게 할 수 있다.
도 16a는 또한 활동 영역(즉 책상) 및 활동 영역의 위치(즉 책상의 위치)과 연관된 공간 유형의 예로서 방(500)에서의 책상을 도시한다. 각 공간 유형은 거주자 편안함을 위해 상이한 색조 레벨들과 연관된다. 예를 들어, 활동이 주요한 활동 이를테면 책상 또는 컴퓨터에서 이루어지는 사무실에서의 작업이며, 책상이 창 가까이에 위치되는 경우, 바람직한 색조 레벨은 책상이 창에서 더 멀리 떨어진 경우보다 더 높을 수 있다. 다른 예로서, 활동이 주요하지 않은 경우, 이를테면 로비에서의 활동인 경우, 바람직한 색조 레벨은 책상을 갖는 동일한 공간에 대해서보다 더 낮을 수 있다.
도 16b는 하늘이 맑은 상황에서 전기변색 창(505)을 통해 방(500)으로 들어가는 직사 일광 및 복사선을 도시한다. 복사선은 대기 중 분자들 및 입자들에 의해 산란되는 일광으로부터 올 수 있다. 모듈 B는 하늘이 맑은 상황에서 고려 중인 전기변색 창(505)을 통해 나오는 예측된 복사 조도 값들에 기초하여 색조 레벨을 결정한다. 다양한 소프트웨어, 이를테면 공개 소스 RADIANCE 프로그램이 특정 위도, 경도, 연중 시간, 및 일중 시간에, 그리고 주어진 창 배향에 대해 맑은 하늘의 복사 조도를 예측하기 위해 사용될 수 있다.
도 16c는 물체들 이를테면 건물들에 의해 차단되거나 이들로부터 반사될 수 있는 광 또는 맑은 하늘 예측에서 감안되지 않는 기상 상황(예를 들어, 구름들)을 감안하기 위해 외부 센서(510)에 의해 실시간으로 측정되는 하늘로부터의 복사 광을 도시한다. 모듈 C에 의해 결정되는 색조 레벨은 외부 센서(510)에 의해 취해지는 측정치들에 기초한 실시간 복사 조도에 기초한다.
예측 제어 로직은 건물에서의 각 전기변색 창(505)에 대해 별도로 로직 모듈 A, B 및 C 중 하나 이상을 구현할 수 있다. 각 전기변색 창(505)은 치수들, 배향(예를 들어, 수직, 수평, 비스듬히 기울어진), 위치, 관련 공간 유형 등의 고유의 세트를 가질 수 있다. 이러한 정보 및 다른 정보를 갖는 구성 파일은 각 전기변색 창(505)에 대해 유지될 수 있다. 구성 파일(475)은 전기변색 창(505)의 로컬 창 제어기(450)의 컴퓨터 판독가능한 매체(470)에 또는 본 발명에서 나중에 설명될 BMS에 저장될 수 있다. 구성 파일(475)은 정보 이를테면 창 구성, 거주 룩업 테이블, 관련 기준 유리에 대한 정보, 및/또는 예측 제어 로직에 의해 사용되는 다른 데이터를 포함할 수 있다. 창 구성은 정보 이를테면 전기변색 창(505)의 치수들, 전기변색 창(505)의 배향, 전기변색 창(505)의 위치 등을 포함할 수 있다.
룩업 테이블은 특정 공간 유형들 및 침투 깊이들에 대해 거주자 편안함을 제공하는 색조 레벨들을 설명한다. 즉, 거주 룩업 테이블에서의 색조 레벨들은 직사 일광으로부터 거주자(들) 또는 그들의 작업 공간 상에 방(500)에 있을 수 있는 거주자(들)에 편안함을 제공하도록 설계된다. 거주 룩업 테이블의 예는 도 20에 도시된다.
공간 유형은 주어진 침투 깊이에 대해 거주자 편안함 문제를 해결하는데 그리고/또는 방에 편안한 자연 채광을 제공하는데 얼마나 많은 착색이 요구될지를 결정하기 위한 척도이다. 공간 유형 파라미터는 많은 요인을 고려할 수 있다. 이들 요인 중 하나는 특정 방 및 활동 장소에서 수행되는 작업 또는 다른 활동의 유형이다. 고도의 주의를 필요로 하는 세부 연구와 밀접하게 연관된 작업은 하나의 공간 유형에서 있을 수 있는 한편, 라운지 또는 회의실은 상이한 공간 유형을 가질 수 있다. 추가적으로, 방에서의 창에 대한 책상 또는 다른 작업대의 위치는 공간 유형을 정의하는 데 있어서 고려 사항이다. 예를 들어, 공간은 전기변색 창(505) 가까이에 위치되는 책상 또는 다른 작업 공간을 갖는 단일 거주자의 사무실과 연관될 수 있다. 다른 예로서, 공간 유형은 로비일 수 있다.
특정 실시예들에서, 예측 제어 로직의 하나 이상의 모듈은 거주자 편안함에 대하여 에너지 보존을 감안하면서 바람직한 색조 레벨들을 결정할 수 있다. 이들 모듈은 해당 색조 레벨에서의 전기변색 창(505)의 성능을 기준 유리 또는 다른 표준 기준 창과 비교함으로써 특정 색조 레벨과 연관된 에너지 절감을 결정할 수 있다. 이러한 기준 창을 사용하는 목적은 예측 제어 로직이 지자체 건물 코드의 요건들 또는 건물의 현장에서 사용되는 기준 창들에 대한 다른 요건에 따름을 보장하기 위함일 수 있다. 보통 자치제들은 공조 부하량을 제어하기 위해 종래의 저방사 유리를 이용하는 기준 창들을 정의한다. 기준 창(505)이 예측 제어 로직에 어떻게 적응하는지의 예로서, 로직은 주어진 전기변색 창(505)을 통해 들어오는 복사 조도가 각각의 지자체에 의해 지정된 대로 기준 창을 통해 들어오는 최대 복사 조도보다 절대 크지 않도록 설계될 수 있다. 개시된 실시예들에서, 예측 제어 로직은 색조 레벨을 사용하는 것의 에너지 절감을 결정하기 위해 특정 색조 레벨의 전기변색 창(505)의 태양열 획득 계수(SHGC) 값 및 기준 창의 SHGC를 사용할 수 있다. 일반적으로, SHGC의 값은 창을 통해 투과되는 모든 파장에 대한 입사 광의 비율이다. 기준 유리가 많은 실시예에서 설명되지만, 다른 표준 기준 창들이 사용될 수 있다. 일반적으로, 기준 창(예를 들어, 기준 유리)의 SHGC는 지리적 장소들에 따라 상이할 수 있는 변수이며, 각각의 지자체에 의해 지정되는 코드 요건들에 기초한다.
일반적으로, 건물들은 임의의 주어진 인스턴스에 요구되는 최대 예상 난방 및/또는 공조 부하들을 이행하기 위한 용량을 갖는 HVAC를 갖도록 설계된다. 필수 용량의 계산은 건물이 건설되고 있는 특정 장소에서의 건물에 요구되는 기준 유리 또는 기준 창을 고려할 수 있다. 따라서, 예측 제어 로직은 건물 설계자들이 확신을 갖고 얼마나 많은 HVAC 용량이 특정 빌딩에 부여되는지를 결정할 수 있게 하기 위해 기준 유리의 기능적 요건을 충족 또는 초과하는 것이 중요하다. 예측 제어 로직이 기준 유리에 비해 추가 에너지 절감을 제공하기 위해 창을 착색시키기 위해 사용될 수 있기 때문에, 예측 제어 로직은 건물 설계자들이 코드들 및 표준들에 의해 지정되는 기준 유리를 사용하여 요구됐을 것보다 낮은 HVAC 용량을 가질 수 있게 하는데 유용할 수 있다.
본 출원에 설명된 특정 실시예들은 건물에서의 공조 부하를 감소시킴으로써 에너지 보존이 달성되는 것을 가정한다. 따라서, 많은 구현예가 고려 중인 창을 방에서의 거주자 편안함 레벨 및 어쩌면 전등 부하를 감안하면서, 가능한 최대 착색을 달성하도록 시도한다. 그러나, 몇몇 기후, 이를테면 극에 가까운 북반구 및 남반구 지역에서, 난방이 공조보다 더 큰 문제일 수 있다. 따라서, 예측 제어 로직은 건물의 난방 부하가 감소됨을 보장하기 위해 보다 적은 착색이 발생하도록, 변경, 구체적으로 몇몇 사안에서 길이 역전될 수 있다.
특정 구현예들에서, 예측 제어 로직은 거주자(최종 사용자), 건물 설계자, 또는 건물 운영자에 의해 제어될 수 있는 단지 두 개의 독립 변수를 갖는다. 주어진 창 및 주어진 창과 연관된 기준 유리에 대한 공간 유형들이 존재한다. 보통 기준 유리는 예측 제어 로직이 주어진 건물에 대해 구현될 때 지정된다. 공간 유형은 달라질 수 있으나, 통상적으로 고정적이다. 특정 구현예들에서, 공간 유형은 건물에 의해 유지되거나 로컬 창 제어기(450)에 저장된 구성 파일의 부분일 수 있다. 몇몇 경우, 구성 파일은 건물의 다양한 변화를 감안하기 위해 업데이트될 수 있다. 예를 들어, 건물에서의 공간 유형의 변화(예를 들어, 사무실 내 책상 이동, 책상 추가, 로비의 사무 공간으로의 변경, 벽 이동 등)가 존재하는 경우, 수정된 거주 룩업 테이블과 업데이트된 구성 파일이 컴퓨터 판독가능한 매체(470)에 저장될 수 있다. 다른 예로서, 거주자가 반복적으로 수동 오버라이드를 작동시키고 있는 경우, 구성 파일은 수동 오버라이드를 반영하기 위해 업데이트될 수 있다.
도 17은 실시예들에 따라, 건물에서의 하나 이상의 전기변색 창(505)을 제어하는 방법을 위한 예측 제어 로직을 도시하는 흐름도이다. 예측 제어 로직은 창(들)에 대한 색조 레벨들을 계산하기 위해 모듈들 A, B, 및 C 중 하나 이상을 이용하며, 창(들)을 전환시키기 위한 명령들을 송신한다. 제어 로직에서의 계산들은 단계(610)에서 타이머에 의해 맞춰진 시간 간격을 두고 1회 내지 n회 실행된다. 예를 들어, 색조 레벨은 모듈들 A, B, 및 C 중 하나 이상에 의해 1회 내지 n회 재계산되며, 시간(t i = t 1 , t 2… t n )에 맞춰 인스턴스들에 대해 계산될 수 있다. n은 수행되는 재계산들의 수이며, n은 적어도 1일 수 있다. 로직 계산들은 몇몇 경우 일정한 시간 간격을 두고 수행될 수 있다. 하나의 경우에서, 로직 계산들은 매 2분 내지 5분마다 수행될 수 있다. 그러나, 전기변색 유리의 큰 조각들에 대한 색조 전환은 30분 이상까지 걸릴 수 있다. 이들 큰 창에 대해, 계산들은 보다 적은 빈도수 예를 들면 매 30분을 기초로 수행될 수 있다.
단계(620)에서, 로직 모듈들 A, B, 및 C는 한 순간(t i ) 각 전기변색 창(505)에 대한 색조 레벨을 결정하기 위해 계산들을 수행한다. 이들 계산은 창 제어기(450)에 의해 수행될 수 있다. 특정 실시예들에서, 예측 제어 로직은 창이 실제 전환에 앞서 어떻게 전환해야 할지를 예견하여 계산한다. 이들 경우에서, 모듈들 A, B, 및 C에서의 계산들은 전환이 완료될 즈음 또는 그 이후의 장래 시간에 기초할 수 있다. 이들 경우에서, 계산들에 사용되는 장래 시간은 색조 명령들을 수신한 이후 전환이 완료될 수 있게 하기에 충분한 장래 시간일 수 있다. 이들 경우에서, 제어기는 실제 전환에 앞서 현재 시간에 색조 명령들을 송신할 수 있다. 전환의 완료되면, 창은 해당 시간에 바람직한 색조 레벨로 전환되었을 것이다.
단계(630)에서, 예측 제어 로직은 모듈들 A, B, 및 C에서의 알고리즘을 중지시키는 특정 유형들의 오버라이드들을 허용하며, 몇몇 다른 고려 사항에 기초하여 단계(640)에서 오버라이드 색조 레벨들을 정의한다. 오버라이드의 하나의 유형은 수동 오버라이드이다. 이는 방에 거주하고 있으며 특정 색조 레벨(오버라이드 값)이 바람직하다는 것을 결정하는 최종 사용자에 의해 구현되는 오버라이드이다. 사용자의 수동 오버라이드가 그 자체로 오버라이딩되는 상황들이 존재할 수 있다. 오버라이드의 예는 수요가 많은(또는 피크 부하) 오버라이드이며, 이는 건물에서의 에너지 소모가 감소될 설비의 요건과 연관된다. 예를 들어, 특히 더운 날 대도시권에서, 지자체의 에너지 발생 및 전달 시스템들을 혹사시키지 않기 위해 지자체 도처에 에너지 소모를 감소시키는 것이 필요할 수 있다. 그러한 경우들에서, 건물은 모든 창이 특히 높은 레벨의 착색을 가짐을 보장하기 위해 본 출원에 설명된 예측 제어 로직으로부터의 색조 레벨을 오버라이드할 수 있다. 오버라이드의 다른 예는 방에 거주자가 존재하지 않는 경우 예를 들어 상업용 사무실 건물의 주말 동안일 수 있다. 이들 경우에서, 건물은 거주자 편안함과 관련되는 하나 이상의 모듈을 중지시킬 수 있으며, 모든 창은 추운 날씨에 높은 착색 레벨을 그리고 따뜻한 날씨에 낮은 착색 레벨을 가질 수 있다.
단계(650)에서, 색조 레벨들이 네트워크를 통해 건물에서의 하나 이상의 전기변색 창(505)에서의 전기변색 소자(들)로 전송된다. 특정 실시예들에서, 색조 레벨들의 건물의 모든 창으로의 전송이 계획하여 효율적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 색조 레벨의 재계산이 현재 색조 레벨로부터 어떠한 색조의 변화도 요구되지 않음을 제시하는 경우, 업데이트된 색조 레벨을 갖는 명령들의 어떠한 전송도 존재하지 않는다. 다른 예로서, 건물은 창 크기에 기초한 구역들로 구분될 수 있다. 예측 제어 로직은 보다 큰 창들을 갖는 구역들에 대해서보다 빈번하게 보다 작은 창들을 갖는 구역들에 대해 색조 레벨들을 재계산할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 전체 건물에서의 다수의 전기변색 창(505)에 대해 제어 방법들을 구현하기 위한 도 17에서의 로직은 단일 소자, 예를 들어, 단밀 마스터 창 제어기 상에 있을 수 있다. 이러한 소자는 건물에서의 각 그리고 모든 창에 대해 계산들을 수행하며 또한 각각의 전기변색 창들(505)의 하나 이상의 전기변색 소자에 색조 레벨들을 전송하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다.
또한, 실시예들의 예측 제어 로직의 특정 적응적 구성요소들일이 존재할 수 있다. 예를 들어, 예측 제어 로직은 최종 사용자(예를 들어 거주자)가 일중 특정 시간에 알고리즘을 어떻게 오버라이드하도록 시도하는지 그리고 바람직한 색조 레벨들을 결정하기 위해 이러한 정보를 어떻게 보다 예측적인 방식으로 이용하는지를 결정할 수 있다. 하나의 경우에서, 최종 사용자는 매일 특정 시간에 예측 로직에 의해 제공되는 색조 레벨을 오버라이드 값으로 오버라이드하기 위해 벽 스위치를 이용하고 있을 수 있다. 예측 제어 로직은 이들 인스턴스에 대한 정보를 수신하며 일중 해당 시간에 색조 레벨을 오버라이드 값으로 변경하기 위해 예측 제어 로직을 변경할 수 있다.
도 18은 도 17로부터의 블록(620)의 특정 구현예를 도시하는 도해이다. 이러한 도해는 한 순간(t i )에 대한 특정 전기변색 창(505)의 최종 색조 레벨을 계산하기 위해 차례로 모든 세 개의 모듈 A, B, 및 C를 수행하는 방법을 도시한다. 최종 색조 레벨은 고려 중인 창의 최대 허용가능한 투과율일 수 있다. 도 18은 또한 모듈들 A, B, 및 C의 몇몇 대표적인 입력들 및 출력들을 포함한다. 모듈들 A, B, 및 C에서의 계산들은 실시예들에서 로컬 창 제어기(450)에서의 창 제어기(450)에 의해 수행된다. 다른 실시예들에서, 모듈들 중 하나 이상은 다른 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 예시된 실시예들이 모든 세 개의 모듈 A, B, 및 C이 이용되고 있는 것으로 도시하지만, 다른 실시예들은 모듈들 A, B, 및 C 중 하나 이상을 이용할 수 있거나 추가 모듈들을 이용할 수 있다.
단계(700)에서, 창 제어기(450)는 거주자 편안함을 위해 일광으로부터의 직접 글레어가 방(500)에 침투하는 것을 방지하기 위한 색조 레벨을 결정하기 위해 모듈 A를 이용한다. 창 제어기(450)는 하늘에서의 태양 위치 및 구성 파일로부터의 창 구성에 기초하여 방(500)으로의 직사 일광의 침투 깊이를 계산하기 위해 모듈 A를 이용한다. 태양의 위치는 건물의 위도 및 경도 및 일중 시간 및 날짜에 기초하여 계산된다. 거주 룩업 테이블 및 공간 유형은 특정 창에 대한 구성 파일로부터의 입력이다. 모듈 A는 색조 레벨을 A로부터 모듈 B로 출력한다.
모듈 A의 목적은 직사 일관 또는 글레어가 거주자 또는 그 또는 그녀의 작업 공간을 치지 않음을 보장하는 것이다. 모듈 A로부터의 색조 레벨은 이러한 목적을 실현하도록 결정된다. 모듈들 B 및 C에서의 색조 레벨의 후속 계산들은 에너지 소모를 감소시킬 수 있으며, 훨씬 더 큰 색조를 필요로 할 수 있다. 그러나, 에너지 소모에 기초한 색조 레벨의 후속 계산들이 거주자에 지장을 주는 것을 회피하는 데 요구되는 것보다 적은 착색을 제시하는 경우, 예측 로직은 거주자 편안함을 보장하기 위해 계산된 보다 큰 레벨의 투과율이 실행되는 것을 방지한다.
단계(800)에서, 모듈 A에 계산되는 색조 레벨이 모듈 B로 입력된다. 색조 레벨은 하늘이 깨끗한 상황(맑은 하늘의 복사 조도)에서 복사 조도의 예측들에 기초하여 계산된다. 창 제어기(450)는 구성 파일로부터의 창 배향에 기초하여 그리고 건물의 경도 및 위도에 기초하여 전기변색 창(505)에 대한 맑은 하늘의 복사 조도를 예측하기 위해 모듈 B를 이용한다. 이들 예측은 또한 일중 시간 및 날짜에 기초할 수 있다. 개방-소스 프로그램인, 공중이 이용가능한 소프트웨어 이를테면 RADIANCE 프로그램이 맑은 하늘의 복사 조도를 예측하기 위한 계산들을 제공할 수 있다. 구성 파일로부터의 기준 유리의 SHGC가 또한 모듈 B로 입력된다. 창 제어기(450)는 A에서의 색조 레벨보다 어둡고 기준 유리가 맑은 하늘의 최대 복사 조도에서 투과하도록 예측되는 것보다 적은 열을 투과하는 색조 레벨을 결정하기 위해 모듈 B를 이용한다. 맑은 하늘의 최대 복사 조도는 하늘이 맑은 상황에 대해 예측되는 모든 시간 동안 최고 레벨의 복사 조도이다.
단계(900)에서, B로부터의 색조 레벨 및 예측된 맑은 하늘의 복사 조도이 모듈 C로 입력된다. 실시간 복사 조도 값들이 외부 센서(510)로부터의 측정치들에 기초하여 모듈 C로 입력된다. 창 제어기(450)는 하늘이 깨끗한 상황에서 창이 모듈 B로부터의 색조 레벨로 착색된 경우 방으로 투과되는 복사 조도를 계산하기 위해 모듈 C를 이용한다. 창 제어기(450)는 이러한 색조 레벨을 갖는 창을 통한 실제 복사 조도가 모듈 B로부터의 색조 레벨을 갖는 창을 통한 복사 조도 이하인 적절한 색조 레벨을 찾기 위해 모듈 C를 이용한다. 모듈 C에서 결정된 색조 레벨이 최종 색조 레벨이다.
예측 제어 로직으로 입력된 정보 중 많은 것은 위도 및 경도, 시간 및 날짜에 대한 고정 정보로부터 결정된다. 이러한 정보는 태양이 건물에 대한 것임을, 그리고 보다 구체적으로는 예측 제어 로직이 구현되고 있는 창에 대한 것임을 설명한다. 창에 대한 태양의 위치는 정보 이를테면 직사 광의 창이 원조된 방으로의 침투 깊이를 제공한다. 그것은 또한 창을 통해 들어오는 최대 복사 조도 또는 태양 복사 에너지 플럭스의 표시를 제공한다. 이러한 계산된 복사 조도 레벨은 최대 복사 조도량으로부터 감소가 존재함을 표시할 수 있는 센서 입력에 의해 수정될 수 있다. 다시, 그러한 감소는 창 및 태양 사이 구름 또는 다른 차단물에 의해 야기될 수 있다.
도 19는 도 18의 단계(700)의 세부 사항을 도시하는 흐름도이다. 단계(705)에서, 모듈 A가 시작된다. 단계(710)에서, 창 제어기(450)는 특정 순간, t i 의 건물의 위도 및 경도 좌표들 및 날짜 및 일중 시간에 대한 태양의 위치를 계산하기 위해 모듈 A를 이용한다. 위도 및 경도 좌표들은 구성 파일로부터의 입력일 수 있다. 날짜 및 일중 시간은 타이머에 의해 제공되는 현재 시간에 기초할 수 있다. 태양 위치는 몇몇 경우 장래일 수 있는 특정 순간, t i, 에 계산된다. 다른 실시예들에서, 태양의 위치는 예측 제어 로직의 다른 구성요소(예를 들어, 모듈)에서 계산된다.
단계(720)에서, 창 제어기(450)는 단계(710)에서 사용된 특정 수간에 직사 일광의 방(500)으로의 침투 깊이를 계산하기 위해 모듈 A를 이용한다. 모듈 A는 태양의 계산된 위치 및 창의 위치, 창의 치수들, 창의 배향(즉 면하는 방향), 및 임의의 외부 차양의 세부 사항을 포함하는 창 구성 정보에 기초하여 침투 깊이를 계산한다. 창 구성 정보는 전기변색 창(505)과 연관된 구성 파일로부터의 입력이다. 예를 들어, 모듈 A는 먼저 특정 순간에 계산된 태양의 위치에 기초한 직사 일광의 각도(θ)를 계산함으로써 도 16a에 도시된 수직 창의 침투 깊이를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 침투 깊이는 계산된 각도(θ) 및 상인방(창의 상부)의 위치에 기초하여 결정될 수 있다.
단계(730)에서, 단계(720)에서 계산된 침투 깊이에 대한 거주자 편안함을 제공할 색조 레벨이 결정된다. 거주 룩업 테이블은 창과 연관된 공간 유형에 대한, 계산된 침투 깊이에 대한, 그리고 창의 수광각에 대한 바람직한 색조 레벨을 찾기 위해 사용된다. 거주 룩업 테이블 및 공간 유형은 특정 창에 대한 구성 파일로부터의 입력으로서 제공된다.
거주 룩업 테이블의 예는 도 20에 제공된다. 표에서의 값들은 색조 레벨 및 괄호 안의 관련 SGHC 값들에 관한다. 도 20은 계산된 침투 값들 및 공간 유형들의 조합들에 따라 상이한 색조 레벨들(SGHC 값들)을 도시한다. 표는 0(가장 밝음), 5, 10, 15, 20, 25, 30, 및 35(가장 밝음)를 포함하는 8개의 색조 레벨에 기초한다. 가장 밝은 색조 레벨 0은 0.80의 SGHC 값에 대응하고, 색조 레벨 5는 0.70의 SGHC 값에 대응하고, 색조 레벨 10은 0.60의 SGHC 값에 대응하고, 색조 레벨 15는 0.50의 SGHC 값에 대응하고, 색조 레벨 20은 0.40의 SGHC 값에 대응하고, 색조 레벨 25는 0.30의 SGHC 값에 대응하고, 색조 레벨 30은 0.20의 SGHC 값에 대응하며, 색조 레벨 35(가장 어두움)는 0.10의 SGHC 값에 대응한다. 예시된 예는 세 개의 공간 유형을 포함한다. 책상 1, 책상 2, 및 로비 및 6개의 침투 깊이. 도 21a는 방(500)에서의 책상 1의 위치를 도시한다. 도 21b는 방(500)에서의 책상 2의 위치를 도시한다. 도 20의 거주 룩업 테이블에 도시된 바와 같이, 창에 가까운 책상 1에 대한 색조 레벨들은 책상이 창에 더 가까울 때 글레어를 방지하기 위해 창에서 더 먼 책상 2에 대한 색조 레벨들보다 높다. 다른 실시예들을 갖는 거주 룩업 테이블들이 다른 실시예들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 다른 거주 룩업 테이블은 침투 값들과 연관된 단지 네 개의 색조 레벨을 포함할 수 있다.
도 22는 도 18의 단계(800)의 보다 세부 사항을 도시하는 도해이다. 단계(805)에서, 모듈 B가 시작된다. 단계(810)에서, 모듈 B는 하늘이 깨끗한 상황에서 t i 에 창에서의 복사 조도를 예측하기 위해 사용될 수 있다. t i 에서의 맑은 하늘의 복사 조도는 건물의 위도 및 경도 좌표들 및 창 배향(즉 창이 면하는 방향)에 기초하여 예측된다. 단계(820)에서, 모든 시간에 창에 입사되는 맑은 하늘의 최대 복사 조도가 예측된다. 이들 맑은 하늘의 복사 조도의 예측된 값은 개방 소스 소프트웨어, 이를테면 Radiance를 이용하여 계산될 수 있다.
단계(830)에서, 창 제어기(450)는 해당 시간에 기준 유리를 통해 방(500)으로 투과될 수 있는 최대 복사 조도량을 결정하기 위해 모듈 B를 이용한다(즉 최대 기준 내부 복사 조도를 결정한다). 단계(820)로부터 계산된 맑은 하늘의 최대 복사 조도 및 구성 파일로부터의 기준 유리 SHGC 값이 다음 식을 사용하여 공간 내부의 최대 복사 조도를 계산하기 위해 사용될 수 있다: 최대 기준 내부 복사 조도 = 기준 유리 SHGC x 맑은 하늘의 최대 복사 조도.
단계(840)에서, 창 제어기(450)는 식에 기초하여 현재 색조 레벨을 갖는 창을 갖는 방(500)으로의 내부 복사 조도를 결정하기 위해 모듈 B를 이용한다. 단계(810)로부터 계산된 맑은 하늘의 복사 조도 및 현재 색조 레벨과 연관된 SHGC 값은 다음 식을 이용하여 내부 복사 조도의 값을 계산하기 위해 사용될 수 있다. 색조 레벨 복사 조도 = 색조 레벨 SHGC x 맑은 하늘의 복사 조도.
일 실시예에서, 하나 이상의 단계(705, 810 및 820)는 모듈들 A 및 B와 별도의 태양 위치 계산기에 의해 수행될 수 있다. 태양 위치 계산기는 특정 장래 시간에 태양의 위치를 결정하고 해당 장래 시간에 태양의 위치에 기초하여 예측 결정하는(예를 들어, 맑은 하늘의 복사 조도를 예측하는) 로직을 나타낸다. 태양 위치 계산기는 본 출원에 개시된 방법들의 하나 이상의 단계를 수행할 수 있다. 태양 위치 계산기는 마스터 창 제어기의 구성요소들 중 하나 이상에 의해 수행되는 예측 제어 로직의 부분일 수 있다. 예를 들어, 태양 위치 계산기는 창 제어기(1410)에 의해 구현되는 도 25에 도시된 예측 제어 로직의 부분일 수 있다.
단계(850)에서, 창 제어기(450)는 현재 색조 레벨에 기초한 내부 복사 조도가 최대 기준 내부 복사 조도 이하인지 그리고 색조 레벨이 A로부터의 색조 레벨보다 어두운지를 결정하기 위해 모듈 B를 이용한다. 결정이 아니오인 경우, 단계(860)에서 현재 색조 레벨이 증분적으로 증가되며(어두워지며), 단계(840)에서 내부 복사 조도가 재계산된다. 결정이 예인 경우, 단계(850)에서 모듈 B가 종료된다.
도 23은 도 18의 단계(900) 보다 세부 사항을 도시하는 도해이다. 단계(905)에서, 모듈 C가 시작된다. B로부터의 색조 레벨 및 순간(t i )에서의 예측된 맑은 하늘의 복사 조도가 모듈 B로 입력된다. 실시간 복사 조도 값들이 외부 센서(510)로부터의 측정치들에 기초하여 모듈 C로 입력된다.
단계(910)에서, 창 제어기(450)는 하늘이 깨끗한 상황에서 B로부터의 색조 레벨로 착색되는 전기변색 창(505)을 통해 방으로 투과되는 복사 조도를 계산하기 위해 모듈 C를 이용한다. 이러한 계산된 내부 복사 조도는 다음 식을 이용하여 결정될 수 있다: 계산된 내부 복사 조도 = B로부터의 색조 레벨의 SHGC x B로부터의 예측된 맑은 하늘의 복사 조도.
단계(920)에서, 창 제어기(450)는 이러한 색조 레벨을 갖는 창을 통한 실제 복사 조도(= SR x 색조 레벨 SHGC)가 B로부터의 색조 레벨을 갖는 창을 통한 복사 조도 이하인(즉 실제 내부 복사 조도 < 계산된 내부 복사 조도) 적절한 색조 레벨을 찾기 위해 모듈 C를 이용한다. 몇몇 경우, 모듈 로직은 B로부터의 색조 레벨을 갖고 시작되며 실제 내부 복사 조도 < 계산된 내부 복사 조도일 때까지 색조 레벨을 증분적으로 증가시킨다. 모듈 C에서 결정된 색조 레벨이 최종 색조 레벨이다. 이러한 최종 색조 레벨은 네트워크를 통해 전기변색 창(505)에서의 전기변색 소자(들)로 색조 명령들로 전송될 수 있다.
도 24는 도 17로부터의 블록(620)의 다른 구현예를 포함하는 도해이다. 이러한 도해는 실시예들의 모듈들 A, B, 및 C를 수행하는 방법을 도시한다. 이러한 방법에서, 태양의 위치는 한 순간(t i )에 건물의 위도 및 경도 좌표들에 기초하여 계산된다. 침투 깊이는 창의 위치, 창의 치수들, 창의 배향, 및 임의의 외부 차양에 대한 정보를 포함하는 창 구성에 기초하여 모듈 A에서 계산된다. 모듈 A는 계산된 침투 및 공간 유형에 기초하여 A로부터의 색조 레벨을 결정하기 위해 룩업 테이블을 이용한다. 그 다음 A로부터의 색조 레벨은 모듈 B로 입력된다.
프로그램 이를테면 개방 소스 프로그램 Radiance는 한 순간(t i ) 및 모든 시간 동안의 최대 값에 대한 창 배향 및 건물의 위도 및 경도 좌표들에 기초하여 맑은 하늘의 복사 조도를 결정하기 위해 사용된다. 기준 유리 SHGC 및 계산된 맑은 하늘의 최대 복사 조도가 모듈 B로 입력된다. 모듈 B는 단계들로 모듈 A에서 계산된 색조 레벨을 증가시키며 다음의 경우 내부 복사 조도가 기준 내부 복사 조도 이하인 색조 레벨을 선택한다: 내부 복사 조도= 색조 레벨 SHGC x 맑은 하늘의 복사 조도 그리고 기준 내부 복사 조도 = 기준 SHGC x 맑은 하늘의 최대 복사 조도. 그러나, 모듈 A가 유리의 최대 색조를 계산할 때, 모듈 B는 그것을 더 밝게 만들도록 색조를 변경하지 않는다. 그 다음 B에서 계산된 색조 레벨은 모듈 C로 입력된다. 예측된 맑은 하늘 조도가 또한 모듈 C로 입력된다.
모듈 C는 다음 식을 이용하여 B로부터의 색조 레벨을 갖는 전기변색 창(505)을 갖는 방에서의 내부 복사 조도를 계산한다: 계산된 내부 복사 조도 = B로부터의 색조 레벨의 SHGC x B로부터의 예측된 맑은 하늘의 복사 조도. 그 다음 모듈 C는 실제 내부 복사 조도가 계산된 내부 복사 조도 이하인 조건을 충족하는 적절한 색조 레벨을 찾는다. 실제 복사 조도는 다음 식을 이용하여 결정된다: 실제 복사 조도 = SR x 색조 레벨 SHGC. 모듈 C에 의해 결정된 색조 레벨은 전기변색 창(505)으로 송신되는 색조 명령들에서의 최종 색조 레벨이다.
몇몇 실시예에서, 건물의 외부 창들에 대한 착색가능한 창들(즉, 건물의 내부를 건물의 외부와 분리하는 창들)이 구역에서의 착색가능한 창들이 유사한 방식으로 명령되는, 구역들로 그룹핑될 수 있다. 예를 들어, 건물의 상이한 층들 또는 건물의 상이한 측면들 상의 전기변색 창들의 그룹들이 상이한 구역들에 있을 수 있다. 예를 들어, 건물의 제1 층 상에, 모든 동향 전기변색 창은 구역 1에 있을 수 있고, 모든 남향 전기변색 창은 구역 2에 있을 수 있고, 모든 서향 전기변색 창은 구역 3에 있을 수 있으며, 모든 북향 전기변색 창은 구역 4에 있을 수 있다. 다른 예로서, 건물의 제1 층 상의 모든 전기변색 창이 구역 1에 있을 수 있고, 건물의 제2 층 상의 모든 전기변색 창이 구역 2에 있을 수 있으며, 건물의 제3 층 상의 모든 전기변색 창이 구역 3에 있을 수 있다. 또 다른 예로서, 모든 동향 전기변색 창은 구역 1에 있을 수 있고, 모든 남향 전기변색 창은 구역 2에 있을 수 있고, 모든 서향 전기변색 창은 구역 3에 있을 수 있으며, 모든 북향 전기변색 창은 구역 4에 있을 수 있다. 또 다른 예로서, 1층 상의 동향 전기변색 창들은 상이한 구역들로 구분될 수 있다. 건물의 동일한 측면 및/또는 상이한 측면들 및/또는 상이한 층들 상의 임의의 수의 착색가능한 창이 구역에 할당될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 구역에서의 전기변색 창들은 동일한 창 제어기에 의해 제어될 수 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 구역에서의 전기변색 창은 상이한 창 제어기들에 의해 제어될 수 있으나, 창 제어기들은 모두 센서들로부터의 동일한 출력 신호들을 수신하며 구역에서의 창들에 대한 색조 레벨을 결정하기 위해 동일한 함수 또는 룩업 테이블을 이용할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 구역에서의 전기변색 창들은 투과율 센서로부터 출력 신호를 수신하는 창 제어기 또는 제어기들에 의해 제어될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 투과율 센서는 구역에서의 창들에 근접하게 장착될 수 있다. 예를 들어, 투과율 센서는 구역에 포함되는 IGU를 함유하는 프레임에 또는 그것 상에 장착(예를 들어, 프레임의 중간 문설주, 수평 내리닫이창에 또는 그것 상에 장착) 될 수 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 건물의 단일 측면 상에 창들을 포함하는 구역에서의 전기변색 창들은 투과율 센서로부터 출력 신호를 수신하는 창 제어기 또는 제어기들에 의해 제어될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 센서(예를 들어, 광 센서)는 출력 신호를 제1 구역(예를 들어, 마스터 제어 구역)의 전기변색 창들(505)을 제어하기 위한 창 제어기로 제공할 수 있다. 창 제어기는 또한 제1 구역과 동일한 방식으로 제2 구역(예를 들어, 슬레이브 제어 구역)에서의 전기변색 창들(505)을 제어할 수 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 다른 창 제어기가 제1 구역과 동일한 방식으로 제2 구역에서의 전기변색 창들(505)을 제어할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 건물 관리인, 제2 구역에서의 방들의 거주자들, 또는 다른 개인은 제2 구역(즉, 슬레이브 제어 구역)에서의 전기변색 창들에 (예를 들어, 색조 또는 맑은 명령 또는 BMS의 사용자 콘솔로부터의 명령을 이용하여) 색조 레벨 이를테면 착색 상태(레벨) 또는 맑은 상태로 진입하도록 수동으로 명령할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 구역에서의 창들의 색조 레벨이 그러한 수동 명령으로 오버라이드될 때, 제1 구역(즉, 마스터 제어 구역)에서의 전기변색 창들은 계속 투과율 센서로부터 출력을 수신하는 창 제어기의 제어를 받는다. 제2 구역은 시간 기간 동안 계속 수동 명령 모드에 있고 그 다음 투과율 센서로부터 출력을 수신하는 창 제어기의 제어를 받도록 다시 되돌아갈 수 있다. 예를 들어, 제2 구역은 오버라이드 명령을 수신한 이후 1시간 동안 수동 명령 모드에 남아 있으며, 그 다음 투과율 센서로부터 출력을 수신하는 창 제어기의 제어를 받도록 다시 되돌아갈 수 있다.
몇몇 실시예에서, 건물 관리인, 제1 구역에서의 방들의 거주자들, 또는 다른 개인은 제1 구역(즉, 마스터, 제어 구역)에서의 창들에 (예를 들어, 색조 명령 또는 BMS의 사용자 콘솔로부터의 명령을 이용하여) 색조 레벨 이를테면 착색 상태 또는 맑은 상태로 진입하도록 수동으로 명령할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 구역에서의 창들의 색조 레벨이 그러한 수동 명령으로 오버라이드될 때, 제2 구역(즉, 슬레이브 제어 구역)에서의 전기변색 창들은 계속 외부 센서로부터 출력들을 수신하는 창 제어기의 제어를 받는다. 제1 구역은 시간 기간 동안 계속 수동 명령 모드에 있고 그 다음 투과율 센서로부터 출력을 수신하는 창 제어기의 제어를 받도록 다시 되돌아갈 수 있다. 예를 들어, 제1 구역은 오버라이드 명령을 수신한 이후 1시간 동안 수동 명령 모드에 남아 있으며, 그 다음 투과율 센서로부터 출력을 수신하는 창 제어기의 제어를 받도록 다시 되돌아갈 수 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 제2 구역에서의 전기 변색 창들은 제1 구역에 대한 수동 오버라이드가 수신될 때 계속 그것들이 있는 색조 레벨에 있을 수 있다. 제1 구역은 시간 기간 동안 계속 수동 명령 모드에 있고 그 다음 제1 구역 및 제2 구역 양자가 투과율 센서로부터 출력을 수신하는 창 제어기의 제어를 받도록 다시 되돌아갈 수 있다.
본 출원에 설명된 착색가능한 창의 제어 방법들 중 임의의 방법은, 창 제어기가 독립형 창 제어기인지 또는 건물 네트워크와 인터페이싱되는지에 관계 없이, 착색가능한 창의 색조를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
무선 또는 유선 통신
몇몇 실시예에서, 본 출원에 설명된 창 제어기들은 창 제어기, 센서들, 및 별도의 통신 노드들 간 유선 또는 무선 통신을 위한 구성요소들을 포함한다. 무선 또는 유선 통신은 창 제어기와 직접 인터페이싱하는 통신 인터페이스로 실현될 수 있다. 그러한 인터페이스는 마이크로프로세서에 고유하거나 이들 기능을 가능하게 하는 추가 회로를 통해 제공될 수 있다.
무선 통신을 위한 별도의 통신 노드는 예를 들어, 다른 무선 창 제어기, 말단, 중간, 또는 마스터 창 제어기, 원격 제어 디바이스, 또는 BMS일 수 있다. 무선 통신은 다음 동작들 중 적어도 하나를 위해 창 제어기에서 이용된다: 전기변색 창(505)을 프로그래밍 및/또는 동작시키는 동작, 본 출원에 설명된 다양한 센서 및 프로토콜로부터 EC 창(505)으로부터의 데이터를 수집하는 동작, 및 무선 통신을 위한 중계점으로서 전기변색 창(505)을 이용하는 동작. 전기변색 창들(505)로부터 수집된 데이터는 또한 카운트 데이터 이를테면 EC 소자가 활성화된 수, 시간이 흐름에 따른 EC 소자의 효율 기타 같은 종류의 것을 포함할 수 있다. 무선 통신 특징들은 아래에서 보다 상세하게 설명된다.
일 실시예에서, 무선 통신이 예를 들어, 적외선(IR), 무선 주파수(RF) 신호를 통해, 관련 전기변색 창들(505)을 동작시키기 위해 사용된다. 특정 실시예들에서, 제어기는 무선 프로토콜 칩, 이를테면 블루투스, 엔오션(EnOcean), 와이파이, 지그비 기타 같은 종류의 것을 포함할 것이다. 창 제어기들은 또한 네트워크를 통해 무선 통신할 수 있다. 창 제어기로의 입력은 직접 또는 무선 통신을 통해, 벽 스위치의 최종 사용자에 의해 수동으로 입력될 수 있거나, 또는 입력은 전자변색 창이 구성요소인 건물의 BMS로부터 올 수 있다.
일 실시예에서, 창 제어기가 제어기들의 분산 네트워크의 부분일 때, 무선 통신은 각각이 무선 통신 구성요소들을 갖는, 제어기들의 분산 네트워크를 통해 복수의 전기변색 창의 각각으로 그리고 각각으로부터 데이터를 전달하기 위해 사용된다.
몇몇 실시예에서, 무선 통신의 하나보다 많은 노드는 창 제어기 분산 네트워크에서 이용된다. 예를 들어, 마스터 창 제어기는 와이파이 또는 지그비를 통해 중간 제어기들과 무선으로 통신할 수 있는 한편, 중간 제어기들은 블루투스, 지그비, 엔오션, 또는 다른 프로토콜을 통해 말단 제어기들과 통신한다. 다른 예에서, 창 제어기들은 무선 통신에 대한 종단 사용자 선택들에서의 유연성을 위해 리던던트 무선 통신 시스템들을 갖는다.
예를 들어, 마스터 및/또는 중간 창 제어기들 및 말단 창 제어기들 간 무선 통신은 하드 통신 선들의 설치를 배제하는 이점을 제공한다. 이는 또한 창 제어기들 및 BMS 간 무선 통신에 해당된다. 일 측면에서, 이들 역할에 부합하는 무선 통신은 창을 동작시키고 예를 들어, 건물에서의 환경 및 에너지 절감을 최적화하기 위한 BMS에 데이터를 제공하기 위한 전기변색 창으로의 그리고 그로부터의 데이터 전달에 유용하다. 창 장소 데이터 뿐만 아니라 센서들로부터의 피드백도 그러한 최적화를 위해 협력 작용된다. 예를 들어, 세밀한 레벨(윈도우마다) 미기후 정보가 건물의 다양한 환경을 최적화하기 위해 BMS로 공급된다.
D. 예측 제어 로직의 다른 예
도 25는 실시예들에 따라, 건물의 상이한 구역들에서의 하나 이상의 착색가능한 창(예를 들어, 전기변색 창)의 색조 레벨을 제어하는 방법을 위한 예측 제어 로직을 도시하는 블록도이다. 이러한 로직은 착색가능한 창들의 EC 소자들의 전환 시간을 감안하는 장래 시간에서의 예측 결정들을 내린다. 예시된 예에서, 예측 제어 로직의 부분은 창 제어기(1410)에 의해 수행되고, 다른 부분은 네트워크 제어기(1408)에 의해 수행되며, 모듈 1(1406)에서의 로직은 창 제어기(1410) 및 네트워크 제어기(1408)와 별개의 구성요소에 의해 수행된다. 대안적으로, 모듈 1(1406)은 창 제어기(1410) 상에 로딩될 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 별개의 로직일 수 있다.
도 25에서, 창 제어기(1410) 및 모듈 1(1406)에 의해 채용되는 예측 제어 로직은 BMS(1407)에 의해 관리된다. BMS(1407)는 도 15에 대해 설명된 BMS(1100)와 유사할 수 있다. BMS(1407)는 BACnet 인터페이스(1408)를 통해 창 제어기(1410)와 전기 통신한다. 다른 실시예들에서, 다른 통신 프로토콜들이 사용될 수 있다. 도 25에 도시되지 않았지만, 모듈 1(1406)은 또한 BACnet 인터페이스(1408)를 통해 BMS(1407)와 통신한다. 다른 실시예들에서, 도 25에 도시된 예측 제어 로직은 BMS와 독립적으로 동작할 수 있다.
네트워크 제어기(1408)는 하나 이상의 센서(예를 들어, 외부 광 센서)로부터 센서 판독치들을 수신하며 또한 센서 판독치를 W/m2로 변환할 수 있다. 네트워크 제어기(1408)는 CANbus 또는 CANOpen 프로토콜 중 어느 하나를 통해 창 제어기(1410)와 전기 통신한다. 네트워크 제어기(1408)는 창 제어기(1410)로 변환된 센서 판독치들을 전달한다.
도 25에서, 창 제어기(1410)에 의해 채용되는 예측 제어 로직은 마스터 스케줄러(1502)를 포함한다. 마스터 스케줄러(1502)는 사용자(예를 들어, 건물 관리자)가 상이한 일중 시간들 및/또는 날짜들에 상이한 유형들의 제어 프로그램들을 이용할 수 있는 스케줄을 준비할 수 있게 하는 로직을 포함한다. 제어 프로그램들의 각각은 하나 이상의 독립 변수에 기초하여 색조 레벨을 결정하기 위한 로직을 포함한다. 제어 프로그램의 하나의 유형은 간단히 순수 상태이다. 순수 상태는 다른 상황들에 관계 없이, 특정 시간 기간 동안 고정되는 특정 색조 레벨(예를 들어, 투과율 = 40%)을 나타낸다. 예를 들어, 건물 관리인은 창들이 매일 3 PM 이후 맑도록 지정할 수 있다. 다른 예로서, 건물 관리인은 매일 8 PM 내지 6 AM의 시간 사이의 시간 기간 동안 순수 상태를 지정할 수 있다. 다른 일중 시간들에, 상이한 유형의 제어 프로그램 예를 들어, 훨씬 더 높은 정교 레벨을 채용하는 것이 채용될 수 있다. 제어 프로그램의 하나의 유형은 높은 정교 레벨을 제공한다. 예를 들어, 고도로 정교화된 이러한 유형의 제어 프로그램은 도 25를 참조하여 설명된 예측 제어 로직을 포함하며, 모듈 1(1406)의 로직 모듈들 A, B, 및 C 중 하나 이상의 구현을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 다른 고도로 정교화된 이러한 유형의 제어 로직은 도 25를 참조하여 설명된 예측 제어 로직을 포함하며, 모듈 1(1406)의 로직 모듈들 A, B, 및 C 및 본 섹션 VII에서 나중에 설명될 모듈 D 중 하나 이상의 구현을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 다른 고도로 정교화된 이러한 유형의 제어 프로그램은 도 17을 참조하여 설명된 예측 제어 로직이며, 도 18, 도 19, 및 도 22를 참조하여 설명된 로직 모듈들 A, B, 및 C의 전체 다중-모듈 구현을 포함한다. 본 예에서, 예측 제어 로직은 모듈 C에서의 센서 피드백 및 모듈들 A 및 B에서의 태양 정보를 이용한다. 고도로 정교화된 제어 프로그램의 다른 예는 도 18, 도 19, 및 도 22를 참조하여 설명된 로직 모듈들 A, B, 및 C 중 하나 또는 두 개의 부분 로직 모듈 구현을 갖는 도 18을 참조하여 설명된 예측 제어 로직이다. 제어 프로그램의 다른 유형은 하나 이상의 센서(예를 들어, 광 센서)로부터의 피드백에 의존하며 태양 위치에 상관 없이 그에 따라 색조 레벨을 조절하는 임계 제어 프로그램이다. 마스터 스케줄러(1502)를 이용하는 것의 기술적 이점들 중 하나는 사용자가 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되는 제어 프로그램(방법)을 선택 및 스케줄링할 수 있다는 것이다.
마스터 스케줄러(1502)는 하루 24-시간에 기초한 날짜 및 일중 시간에 관한 시간에 따른 스케줄로 제어 프로그램들을 실행한다. 마스터 스케줄러(1502)는 5일의 평일(월요일 내지 금요일) 및 2일의 주말 일(토요일 및 일요일)을 갖는 주 7-일에 기초한 달력 날짜 및/또는 주중 요일에 관한 날짜를 결정할 수 있다. 마스터 스케줄러(1502)는 또한 특정 일들이 휴일들인지를 결정할 수 있다. 마스터 스케줄러(1502)는 위치 데이터(1506)에 의해 결정되는, 착색가능한 창들에 위치에 기초하여 일광 절약 시간의 시간을 자동으로 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 마스터 스케줄러(1502)는 별도의 휴일 스케줄을 이용할 수 있다. 사용자는 휴일 스케줄 동안 이용할 제어 프로그램(들)을 결정할 수 있었을 수 있다. 사용자는 휴일 스케줄에 포함될 일들을 결정할 수 있다. 마스터 스케줄러(1502)는 사용자에 의해 셋 업되는 기본 스케줄을 복사하며, 사용자가 휴일 스케줄에서의 휴일들 동안 그것들의 수정들을 셋 업할 수 있게 할 수 있다.
마스터 스케줄러(1502)에 의해 채용되는 스케줄을 준비할 때, 사용자는 선택된 프로그램(들)이 채용될 건물의 구역 또는 구역들을 선택할 수 있다(구역 선택). 각 구역은 하나 이상의 착색가능한 창을 포함한다. 몇몇 경우, 구역은 공간 유형(예를 들어, 특정 위치에 책상을 갖는 사무실들, 회의실들 등)과 연관된 영역일 수 있거나 다수의 공간 유형과 연관될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 사무실들이 1) 월요일 내지 금요일: 아침 8 am에 70도로 데우고 오후 3 pm에 사무실들 내 온도를 80도로 유지시키기 위해 공조를 턴 온한 다음, 모든 공조를 턴 오프하며, 평일들 동안 5 pm에 난방하기 위해, 그리고 2) (토요일 및 일요일) 난방 및 공조를 턴 오프하게 하는 구역 1을 선택할 수 있다. 다른 예로서, 사용자는 구역 2를 회의실을 모든 로직 모듈 A, B, 및 C를 이용하여 모듈 1의 전체-모듈 구현을 포함하는 도 25의 예측 제어 로직을 실행하게 하는 것으로 설정할 수 있다. 다른 예에서, 사용자는 회의실들을 8AM 내지 3PM 동안 모듈 1을 실행하고 3PM 이후 임계 프로그램 또는 순수 상태를 실행하게 하는 구역 1을 선택할 수 있다. 다른 경우들에서, 구역은 전체 빌딩일 수 있거나 건물에서의 하나 이상의 창일 수 있다.
센서 입력을 이용할 수 있는 프로그램들을 갖는 스케줄을 준비할 때, 사용자는 또한 프로그램들에서 이용되는 센서 또는 센서들을 선택할 수 있을 수 있다. 예를 들어, 사용자는 지붕 상에 위치되는 센서 또는 착색가능한 창에 또는 그 가까이에 위치되는 센서를 선택할 수 있다. 다른 예로서, 사용자는 특정 센서의 ID 값을 선택할 수 있다.
창 제어기(1410)에 의해 채용되는 예측 제어 로직의 부분은 또한 마스터 스케줄러(1502)와 전기 통신하는 사용자 인터페이스(1504)를 포함한다. 사용자 인터페이스(1504)는 위치 데이터(1506), 구역/그룹 데이터(1508), 및 센서 로직(1516)과 통신한다. 사용자는 사용자 인터페이스(1504)를 이용하여 스케줄을 준비(새로운 스케줄을 생성 또는 기존 스케줄을 수정)하기 위해 그들의 스케줄 정보를 입력할 수 있다. 사용자 인터페이스(1504)는 입력 디바이스, 이를테면, 예를 들어, 키패드, 터치패드, 키보드 등을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(1504)는 또한 스케줄에 대한 정보를 출력하고 스케줄을 셋 업하기 위한 선택가능한 옵션들을 제공하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(1504)는 컴퓨터 판독가능한 매체(CRM)과 전기 통신하는, 프로세서(예를 들어, 마이크로프로세서)와 전기 통신한다. 프로세서 및 CRM 양자는 창 제어기들(1410)의 구성요소들이다. 마스터 스케줄러(1502)에서의 로직 및 예측 제어 로직의 다른 구성요소들은 창 제어기(1410)의 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 저장될 수 있다.
사용자는 사용자 인터페이스(1504)를 이용하여 그들의 위치 데이터(1506) 및 구역/그룹 데이터(1508)를 입력할 수 있다. 위치 데이터(1506)는 건물의 위치에 대한 위도, 경도, 및 GMT 오프셋들을 포함한다. 구역/그룹 데이터는 건물의 각 구역에서의 하나 이상의 착색가능한 창에 대한 위치, 치수(예를 들어, 창 너비, 창 높이, 문틀 너비 등), 배향(예를 들어, 창 기울기), 외부 차양(예를 들어, 내물림 깊이, 창 위 내물림 위치, 측면에 대해 좌측/우측 핀 치수, 좌측/우측 핀 깊이 등), 기준 유리 SHGC, 및 거주 룩업 테이블을 포함한다. 도 25에서, 위치 데이터(1506) 및 구역/그룹 데이터(1508)는 정적 정보(즉 예측 제어 로직의 구성요소들에 의해 변경되지 않는 정보)이다. 다른 실시예들에서, 이러한 데이터는 수시로 생성될 수 있다. 위치 데이터(1506) 및 구역/그룹 데이터(1508)는 창 제어기(1410)의 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 저장될 수 있다.
스케줄을 준비(또는 수정)할 때, 사용자는 마스터 스케줄러(1502)가 건물의 구역들의 각각에서 상이한 시간 기간들에 실행할 제어 프로그램을 선택한다. 몇몇 경우, 사용자는 다수의 제어 프로그램으로부터 선택할 수 있을 수 있다. 하나의 그러한 경우, 사용자는 사용자 인터페이스(1405) 상에 디스플레이되는 모든 제어 프로그램의 리스트(예를 들어, 메뉴)로부터 제어 프로그램을 선택함으로써 스케줄을 준비할 수 있다. 다른 경우들에서, 사용자는 모든 제어 프로그램의 리스트로부터 그들이 이용가능한 제한된 옵션들을 가질 수 있다. 예를 들어, 사용자는 단지 두 개의 제어 프로그램의 사용에 대해 대금을 지불했을 수 있다. 본 예에서, 사용자는 사용자에 의해 대금이 지불된 두 개의 제어 프로그램 중 단지 하나를 선택할 수 있을 것이다.
도 25를 참조하여, 창 제어기(1410)에 의해 채용되는 예측 제어 로직은 또한 일중 시간(미리보기) 로직(1510)을 포함한다. 일중 시간(미리보기) 로직(1510)은 이의 예측 결정을 내리기 위해 예측 제어 로직에 의해 사용되는 장래 시간을 결정한다. 이러한 장래 시간은 착색가능한 창들에서의 EC 소자들(400)의 색조 레벨을 전환하는데 요구되는 시간을 감안한다. 전환 시간을 감안한 시간을 이용함으로써, 예측 제어 로직은 EC 소자들(400)이 제어 신호를 수신한 이후 색조 레벨로 전환할 시간이 있을 장래 시간에 적절한 색조 레벨을 예측할 수 있다. 일중 시간 부분(1510)은 구역/그룹 데이터로부터 대표적인 창에 대한 정보(예를 들어, 창 치수 등)에 기초하여 대표적인 창에서의 EC 소자(들)의 전환 시간을 추정할 수 있다. 그 다음 일중 시간 로직(1510)은 전환 시간 및 현재 시간에 기초하여 장래 시간을 결정할 수 있다. 예를 들어, 장래 시간은 전환 시간에 더해지는 현재 시간 이상일 수 있다.
구역/그룹 데이터는 각 구역의 대표적인 창에 대한 정보를 포함한다. 하나의 경우, 대표적인 창은 구역에서의 창들 중 하나일 수 있다. 다른 경우, 대표적인 창은 해당 구역에서의 모든 창으로부터의 모든 속성을 애버리징한 것에 기초하여 애버리지 속성들(예를 들어, 애버리지 치수들)을 갖는 창일 수 있다.
창 제어기(1410)에 의해 채용되는 예측 제어 로직의 부분은 또한 태양 위치 계산기(1512)를 포함한다. 태양 위치 계산기(1512)는 또한 순간에, 태양 위치, 태양 방위각 및 태양 고도를 결정하는 로직을 포함한다. 도 25에서, 태양 위치 계산기(1512)는 일중 시간 로직(1510)으로부터 수신되는 장래 순간에 기초하여 그것의 결정을 내린다. 태양 위치 계산기(1512)는 장래 시간, 건물의 위도 및 경도 좌표들, 및 그것(들)을 계산, 이를테면 태양 위치를 계산하는데 요구될 수 있는 다른 정보를 수신하기 위해 일중 부분(1510) 및 위치 데이터(1506)와 통신한다. 태양 위치 계산기(1512)는 또한 계산된 태양 위치에 기초하여 하나 이상의 결정을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 태양 위치 계산기(1512)는 맑은 하늘의 복사 조도를 계산할 수 있거나 모듈 1(1406)의 로직 모듈들 A, B, 및 C로부터 다른 결정을 내릴 수 있다.
창 제어기(1410)에 의해 채용되는 제어 로직은 또한 스케줄 로직(1518)을 포함하며, 이는 감지 로직(1516), 사용자 인터페이스(1405), 태양 위치 계산기(1512), 및 모듈 1(1406)과 통신한다. 스케줄 로직(1518)은 지능 로직(1520)을 통해 모듈 1(1406)로부터 전달되는 색조 레벨을 이용할지 또는 다른 고려 사항에 기초하여 다른 색조 레벨을 이용할지를 결정하는 로직을 포함한다. 예를 들어, 일출 및 일몰 시간들은 년에 걸쳐 변할 수 있기 때문에, 사용자는 이들 변화를 감안하기 위해 스케줄을 재프로그래밍하기를 원하지 않을 수 있다. 스케줄 로직(1518)은 사용자에게 이들 변화하는 시간에 따라 스케줄을 재프로그래밍하기를 요청하지 않고 일출 전 그리고 일몰 후 적절한 색조 레벨을 설정하기 위해 태양 위치 계산기(1512)로부터의 일출 및 일몰 시간들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 스케줄 로직(1518)은 태양 위치 계산기(1512)로부터 수신되는 일출 시간에 따라 태양이 떠오르지 않았음을 그리고 일출 전 색조 레벨이 모듈 1(1406)로부터 전달되는 색조 레벨 대신 사용되어야 함을 결정할 수 있다. 스케줄 로직(1508)에 의해 결정되는 색조 레벨은 감지 로직(1516)으로 전달된다.
감지 로직(1516)은 오버라이드 로직(1514), 스케줄 로직(1518), 및 사용자 인터페이스(1405)와 통신한다. 감지 로직(1516)은 스케줄 로직(1516)으로부터 전달되는 색조 레벨을 이용할지 또는 BACnet 인터페이스(1408)를 통해 하나 이상의 센서로부터 수신되는 센서 데이터에 기초하여 다른 색조 레벨을 이용할지를 결정하는 로직을 포함한다. 상기 단락에서의 예를 이용하여, 스케줄 로직(1518)이 태양이 떠오르지 않았고 일출 전 색조 레벨을 전달했음을 결정하고 센서 데이터는 태양이 사실상 떠올랐음을 제시하는 경우, 감지 로직(1516)은 스케줄 로직(1518)을 통해 모듈 1(1406)로부터 전달되는 색조 레벨을 이용할 것이다. 감지 로직(1516)에 의해 결정된 색조 레벨은 오버라이드 로직(1514)으로 전달된다.
BMS(1407) 및 네트워크 제어기(1408)는 또한 수요가 높은(또는 피크 부하) 오버라이드에 대한 필요를 전달하는 신호들을 수신하기 위해 수요 반응(예를 들어, 설비 회사)과 전기 통신한다. 수요 반응으로부터 이들 신호를 수신하는 것에 응답하여, BMS(1407) 및/또는 네트워크 제어기(1408)는 BACnet 인터페이스(1408)를 통해 수요 반응으로부터 오버라이드 정보를 프로세싱할 오버라이드 로직(1514)으로 명령들을 송신할 수 있다. 오버라이드 로직(1514)은 BACnet 인터페이스(1408)를 통해 BMS(1407) 및/또는 네트워크 제어기(1408)와 통신하며, 또한 감지 로직(1516)과 통신한다.
오버라이드 로직(1514)은 예측 제어 로직을 중지시키고 다른 고려 사항에 기초하여 오버라이드 색조 레벨을 이용하기 위해 특정 유형들의 오버라이드들을 허용한다. 예측 제어 로직을 중지시킬 수 있는 오버라이드들의 유형들의 몇몇 예는 수요가 높은(또는 피크 부하) 오버라이드, 수동 오버라이드, 빈 방 오버라이드를 포함한다. 수요가 많은(또는 피크 부하) 오버라이드는 수요 반응으로부터 색조 레벨을 정의한다. 수동 오버라이드에 대해, 최종 사용자는 수동으로 또는 원격 디바이스를 통해 벽 스위치에 오버라이드 값을 입력할 수 있다. 빈 방 오버라이드는 빈 방(즉 어떠한 거주자도 방에 없는)에 기초하여 오버라이드 값을 정의한다. 이러한 경우, 감지 로직(1516)은 방이 비었음을 표시하는 센서(예를 들어, 모션 센서)로부터의 센서 데이터를 수신할 수 있으며, 센서 로직(1516)은 오버라이드 값을 결정하고 오버라이드 값을 오버라이드 로직(1514)으로 중계할 수 있다. 오버라이드 로직(1514)은 오버라이드 값을 수신하고 오버라이드 값을 이용할지 또는 다른 값, 이를테면 보다 높은 우선순위를 갖는 소스(즉, 수요 반응)로부터 수신되는 오버라이드 값을 이용할지를 결정할 수 있다. 몇몇 경우, 오버라이드 로직(1514)은 도 17에 대해 설명된 오버라이드 로직(630, 640, 및 650)과 유사한 단계들에 의해 동작할 수 있다.
창 제어기(1410)에 의해 채용되는 제어 로직은 또한 지능 로직(1520)을 포함하며, 이는 모듈들 A(1550), B(1558) 및 C(1560) 중 하나 이상을 차단할 수 있다. 하나의 경우, 지능 로직(1520)은 사용자가 그것들의 모듈들에 대한 대금을 지불하지 않을 하나 이상의 모듈을 차단하기 위해 이용될 수 있다. 지능 로직(1520)은 보다 정교화된 특정 특징들 이를테면 모듈 A에서 이루어진 침투 계산의 이용을 막을 수 있다. 그러한 경우, 태양 계산기 정보를 "단락"시키고 가능한 하나 이상의 센서의 도움을 빌어, 색조 레벨들을 계산하기 위해 그것을 사용하는 기본 로직이 이용된다. 기본 로직으로부터의 이러한 색조 레벨은 스케줄 로직(1518)에 전달된다.
지능 로직(1520)은 창 제어기(1410) 및 모듈 1(1406) 간 특정 통신을 우회시킴으로써 모듈들(모듈 A(1550), 모듈 B(1558) 및 모듈 C(1560)) 중 하나 이상을 차단할 수 있다. 예를 들어, 태양 위치 계산기(1512) 및 모듈 A(1550) 간 통신은 지능 로직(1520)을 통과하며, 모듈 A(1550), 모듈 B(1558) 및 모듈 C(1560)를 차단하기 위해 지능 로직(1520)에 의해 스케줄 로직(1518)으로 우회될 수 있다. 다른 예로서, 1554에서의 맑은 하늘의 복사 조도 계산들을 위한 1552에서의 모듈 A로부터의 색조 레벨의 통신은 지능 로직(1520)을 통과하며, 모듈 B(1558) 및 모듈 C(1560)를 차단하기 위해 스케줄 로직(1518)으로 대신 우회될 수 있다. 또 다른 예에서, 색조 레벨의 1558에서의 모듈 B로부터의 모듈 C(1560)로의 통신은 지능 로직(1520)을 통과하며, 모듈 C(1560)를 차단하기 위해 스케줄 로직(1518)으로 우회될 수 있다.
모듈 1(1406)은 색조 레벨을 결정하고 이를 창 제어기(1410)의 스케줄 로직(1518)으로 리턴하는 로직을 포함한다. 로직은 일중 시간 부분(1510)에 의해 제공되는 장래 시간에 적절할 수 있는 색조 레벨을 예측한다. 색조 레벨은 스케줄에서 구역들의 각각과 연관된 대표적인 착색가능한 창에 대해 결정된다.
도 25에서, 모듈 1(1406)은 모듈 A(1550), 모듈 B(1558) 및 모듈 C(1560)를 포함하며, 이는 도 18, 도 19, 도 22 및 도 23에 대하여 설명된 바와 같이 모듈들 A, B, 및 C에서 수행되는 단계들과 몇몇 측면에서 유사한 몇몇 단계를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 모듈 1(1406)은 도 18, 도 19, 도 20 및 도 23에 대하여 설명된 바와 같은 모듈들 A, B, 및 C로 이루어질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 모듈 1(1406)은 도 24에 대하여 설명된 모듈들 A, B, 및 C로 이루어질 수 있다.
도 25에서, 모듈 A(1550)는 대표적인 착색가능한 창을 통한 침투 깊이를 결정한다. 모듈 A(1550)에 의해 예측되는 침투 깊이는 장래 시간에 있다. 모듈 A(1550)는 태양 위치 계산기(1512)로부터 수신되는 결정된 태양 위치(즉 태양 방위각 및 태양 고도)에 기초하여 그리고 대표적인 착색가능한 창의 위치, 수광각, 창의 치수들, 창의 배향(즉 면하는 방향), 및 구역/그룹 데이터(1508)로부터 검색되는 임의의 외부 차양의 세부 사항에 기초하여 침투 깊이를 계산한다.
그 다음 모듈 A(1550)는 계산된 침투 깊이에 대해 거주자 편안함을 제공할 색조 레벨을 결정한다. 모듈 A(1550)는 대표적인 착색가능한 창과 연관된 공간 유형에 대한, 계산된 침투 깊이에 대한, 그리고 창의 수광각에 대한 바람직한 색조 레벨을 결정하기 위해 구역/그룹 데이터(1508)로부터 검색되는 거주 룩업 테이블을 이용한다. 모듈 A(1550)는 단계(1552)에서 색조 레벨을 출력한다.
대표적인 착색가능한 창에 입사되는 맑은 하늘의 최대 복사 조도는 모든 시간 동안 로직(1554)에서 예측된다. 장래 시간에서의 맑은 하늘의 복사 조도는 또한 위치 데이터(1506) 및 구역/그룹 데이터(1508)로부터의 건물의 위도 및 경도 좌표들 및 대표적인 창 배향(즉 창이 면하고 있는 방향)에 기초하여 예측된다. 이들 맑은 하늘의 복사 조도는 다른 실시예들에서 태양 위치 계산기(1512)에 의해 수행될 수 있다.
그 다음 모듈 B(1556)는 색조 레벨을 증분적으로 증가시킴으로써 새로운 색조 레벨들을 계산한다. 이들 증분 단계의 각각에서, 새로운 색조 레벨에 기초한 방에서의 내부 복사 조도는 다음 식을 이용하여 결정된다: 내부 복사 조도 = 색조 레벨 SHGC x 맑은 하늘의 복사 조도. 모듈 B는 내부 복사 조도가 기준 내부 복사 조도(기준 SHGC x 최대. 맑은 하늘의 복사 조도) 이하이고 색조 레벨이 A로부터의 색조 레벨보다 밝지 않은 색조 레벨을 선택한다. 모듈 B(1556)는 B로부터 선택된 색조 레벨을 출력한다. B로부터의 색조 레벨로부터, 로직(1558)은 외부 복사 조도 및 계산된 일광 복사 조도를 계산한다.
모듈 C(1560)는 복사 조도의 센서 판독치가 맑은 하늘의 복사 조도보다 적은지에 대한 결정을 내린다. 결정 결과가 예인 경우, 색조 레벨은 값이 센서 판독치 x SHGC로서, 그러나 B로부터의 기준 내부 복사 조도를 초과하지 않도록 계산되는 색조 레벨에 매칭하거나 미만일 때까지 증분적으로 보다 밝게(보다 맑게) 계산된다. 결정 결과가 아니오인 경우, 색조 레벨은 모듈 B(1556)에서 수행된 바와 같은 증분 단계들로 보다 어둡게 계산된다. 모듈 C는 색조 레벨을 출력한다. 로직(1562)은 모듈 C로부터의 색조 레벨이 최종 색조 레벨이고 이러한 최종 색조 레벨(모듈 C로부터의 색조 레벨)을 창 제어기(1410)의 스케줄 로직(1518)으로 리턴됨을 결정한다.
일 측면에서, 모듈 1(1406)은 또한 구역에서의 착색가능한 창들을 통한 일광의 세기 및 방향에 대한 주변 환경의 영향들을 예측할 수 있는 제4 모듈 D를 포함한다. 예를 들어, 인접한 건물 또는 다른 구조물은 건물을 가리고 창들을 통해 전달되는 것에서 일부 광을 차단할 수 있다. 다른 예로서, 인접한 건물 또는 거눔ㄹ을 둘러싸는 환경에서의 다른 표면들로부터의 반사 표면들(예를 들어, 눈, 물 등을 갖는 표면들)은 광을 착색가능한 창들로 반사할 수 있다. 이러한 반사된 광은 광의 착색가능한 창들로의 세기를 증가시키고 거주자 공간에서의 글레어를 야기할 수 있다. 모듈 D에 의해 예측되는 일광의 세기 및 방향의 값들에 따라, 모듈 D는 모듈들 A, B, 및 C로부터 결정된 색조 레벨을 수정할 수 있거나 모듈들 A, B, 및 C로부터의 특정 결정들, 이를테면, 예를 들어, 구역/그룹 데이터에서의 대표적인 창의 침투 깊이 계산치 또는 수광각을 수정할 수 있다.
몇몇 경우, 위치 조사가 건물을 둘러싸는 환경을 결정하기 위해 수행될 수 있고/있거나 하나 이상의 센서가 주변 환경의 영향들을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 위치 조사로부터의 정보는시간 기간 동안(예를 들어, 1년) 차양 (주변) 영향 및 반사도를 예측한 것에 기초한 정적 정보일 수 있거나, 주기를 기초로 또는 다른 시한을 기초로 업데이트될 수 있는 동적 정보일 수 있다. 하나의 경우, 모듈 D는 구역/그룹 데이터로부터 검색되는 각 구역의 대표적인 창의 표준 수광각 및 관련 θ 1 및 θ 2 를 수정하기 위해 위치 조사를 이용할 수 있다. 모듈 D는 예측 제어 로직의 다른 모듈들로 대표적인 창들에 관한 이러한 수정된 정보를 전달할 수 있다. 주변 환경의 영향을 결정하기 위해 모듈 D에 의해 채용되는 하나 이상의 센서는 다른 모듈들에 의해(예를 들어, 모듈 C에 의해) 이용되는 동일한 센서들일 수 있거나 상이한 센서들일 수 있다. 이들 센서는 특히 모듈 D에 대한 주변 환경의 영향을 결정하도록 설계될 수 있다.
도 25에 도시된 예측 제어 로직을 동작시키기 위해, 사용자는 먼저 사용되는 시간들 및 날짜들의 세부 사항, 구역들, 센서들, 및 프로그램들로 스케줄을 준비한다. 대안적으로, 디폴트 스케줄이 제공될 수 있다. 스케줄이 준비되면(저장되면), 특정한 시간 간격(매 1 분, 5분, 10분 등)을 두고 일중 시간 부분(1510)은 스케줄에 현재 시간, 대표적인 창에서의 EC 소자(들)(400)의 전환 시간 또는 각 구역에 기초한 장래 일중 시간을 결정한다. 구역/그룹 데이터(1508) 및 위치 데이터(1506)를 이용하여, 태양 위치 계산기(1512)는 스케줄에 각 구역의 각 대표적인 창에 대한 장래 (미리보기) 시간에서의 태양 위치를 결정한다. 사용자에 의해 준비된 스케줄에 기초하여, 지능 로직(1520)은 스케줄에 각 구역에 대해 채용할 프로그램을 결정하기 위해 사용된다. 각 구역에 대해, 스케줄링된 프로그램이 채용되며 해당 장래 시간에 적절한 색조 레벨을 예측한다. 오버라이드가 준비된 경우, 오버라이드 값이 사용될 것이다. 오버라이드가 준비되지 않은 경우, 프로그램에 의해 결정된 색조 레벨이 사용될 것이다. 각 구역에 대해, 창 제어기(1410)는 장래 시간에 의해 해당 구역에서의 착색가능한 창(들)의 색조 레벨을 전환시키기 위해 스케줄링된 프로그램에 의해 결정된 구역-특정 색조 레벨을 갖는 제어 신호들을 관련 EC 소자(들)(400)로 송신할 것이다.
E. 급격히 변화하는 상황들에 기초하여 착색 결정을 내리기 위한 필터(들)
몇몇 시스템에서, 착색가능한 창을 특정 최종 상태로 착색시키려는 결정이 내려지면, 창은 최종 상태에 이를 때까지 해당 전환을 완료하는 데 전념된다. 그러한 시스템들은 전환 동안 최종 색조 상태를 조절할 수 있으며, 단지 전환이 완료되기를 기다릴 수만 있다. 이들 시스템에 의해 부적절한 최종 색조 상태가 선택된 경우, 창은 전환 사이클 그리고 추가적으로 창을 보다 적절한 색조 레벨로 전환하는 데 걸리는 임의의 시간 동안 이러한 부적절한 색조 레벨에 전념된다. 색조 시간/제거 시간이 예를 들어, 5분 내지 30분 걸리기 때문에, 부적절한 선택은 창을 거주자에게 불편한 상황을 만들 수 있는 상당한 시간 기간 동안 부적절한 색조 레벨에 묶어둘 수 있다.
긴 전환 시간과 조합되는 급격히 변화하는 상황들(예를 들어, 날씨 변화 이를테면 맑은 날 간간이 일어나는 구름들, 들고 나는 짙은 안개, 햇빛으로 걷히는 안개 등)은 제어 방법들이 최종 색조 상태들 사이에서 "튀게" 할 수 있다. 또한, 그러한 제어 방법들은 방법이 전환에 전념한 직후 변하는 상황에 기초하여 최종 색조 상태를 결정할 수 있으며, 이 경우 창은 전환이 완료될 때까지 부적절한 색조 레벨로 고정된다. 예를 들어, 얼룩덜룩한 구름을 갖는 대부분 맑은 날을 고려하자. 제어 방법은 구름이 지나칠 때 조도 값들의 감소에 반응할 수 있으며, 값들이 다시 튀어오를 때, 글레어 상황이 존재할 수 있다. 구름이 빠르게 지나치더라도, 창은 적어도 전환 사이들의 지속 기간 동안 부적절하게 낮은 최종 색조 상태로 전환하는 것에 전념된다. 이러한 시간 동안, 태양 복사는 또한 그것이 거주자에게 불편하게 데워지게 할 수 있는 방에 들어간다.
급격히 변화하는 날씨 상황의 예는 햇빛이 드는 안개가 짙은 아침이다. 특정 시스템들은 안개가 낀 아침 동안 저조도 판독치들에 기초하여 하루의 시작에 저 색조 레벨을 결정할 수 있다. 이러한 저 색조 레벨은 날씨가 안개가 걷힌 후 빠르게 맑은 하늘로 전환하는 기간 동안 부적절하게 낮을 수 있다. 본 예에서, 맑은 하늘에 적절한 보다 높은 색조 레벨이 안개가 걷힌 후 상당한 시간 기간(예를 들어, 34 분 내지 45분) 동안 결정되지 않을 수 있다. 급격히 변화하는 상황의 다른 예는 물체 이를테면, 예를 들어, 주차된 차 또는 인접한 건물의 창으로부터의 반사의 개시이다.
본 출원에 설명된 특정 실시예들은 빠르게 변화하는 상황들을 처리하는 착색 결정을 내리기 위해 다수의 필터를 이용하는 창 제어 방법들을 포함한다. 특정 경우들에서, 이들 필터는 창의 색조 레벨을 현재 상황에 적절한 레벨로 조절하기 위해 현재 전환 사이클 동안 보다 적절한 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용될 수 있다. 필터의 하나의 유형은 박스 카 필터(box car filter)(때때로 미닫이 창 필터로 불림)이며, 이는 시간에 맞추어 실행되는 조도 값들의 다수의 센서 판독치를 채용한다. 박스 카 값은 다수(n)의 연접 센서 샘플(시간이 흐르면서 조도 값들의 판독치)의 계산된 중심치(예를 들어, 평균, 애버리지, 또는 미디안) 이다. 통상적으로, 센서 샘플들은 외부 복사의 측정치들이다(예를 들어, 건물의 외부 상에 위치되는 센서에 의한). 단일 센서가 다수의 창 이를테면 건물의 특정 구역에서의 창에 대해 센서 샘플들을 취하기 위해 이용될 수 있다. 센서 판독치들은 일반적으로 균일한 주파수의 주기(샘플링 레이트)를 기초로 판독치들을 취한다. 예를 들어, 센서는 30초당 약 하나의 샘플 내지 20분당 하나의 샘플의 범위의 샘플링 레이트로 샘플들을 취할 수 있다. 일 실시예에서, 센서는 분당 하나의 샘플 레이트로 샘플들을 취한다. 몇몇 경우, 하나 이상의 타이머가 또한 색조를 박스 카 값을 이용하여 결정된 현재 설정으로 유지시키기 위해 이용될 수 있다.
특정 측면들에서, 제어 방법들은 착색 결정을 내리기 위해 단 박스 카 및 하나 이상의 장기 박스 카(필터)를 이용한다. 단 박스 카(예를 들어, 10분, 20분, 5분 등에 걸쳐 취해지는 샘플 값들을 채용하는 박스 카)는 장 박스 카(예를 들어, 1시간, 2시간 등에 걸쳐 취해지는 샘플 값들을 채용하는 박스 카)에서의 보다 큰 수의 센서 샘플(예를 들어, n=10, 20, 30, 40 등)에 관해 보다 작은 수의 센서 샘플(예를 들어, n=1, 2, 3, …10 등)에 기초한다. 하나의 경우, 단 박스 카 값은 센서 샘플들의 미디안 값이며, 장 박스 카 값은 센서 샘플들의 애버리지 값이다. 단 박스 카 값이 보다 작은 수의 센서 샘플에 기초하기 때문에, 단 박스 카 값들은 장 박스 카 값들보다 더 근접하게 센서 판독치들에 따른다. 그에 따라, 단 박스 카들은 급격히 변화하는 상황들에 보다 빠르게 그리고 장 박스 카 값들보다 큰 정도로 반응한다. 계산된 단 박스 카 값 및 장 박스 카 값 양자가 센서 판독치들에 뒤처지더라도, 단 박스 카 값들은 장 박스 카보다 적은 정도로 뒤처질 것이다.
단 박스 카들은 현재 상황들에 장 박스 카들보다 빠르게 반응한다. 장 박스 카 필터는 빈번한 짧은 지속기간의 날씨 변동들에 대한 창 제어기 반응을 매끄럽게 하는 한편, 단 박스 카는 그렇게 매우 매끄럽지는 않으나 급격한 그리고 상당한 날씨 변화들에 보다 양호하게 반응한다. 지나는 구름의 경우, 장 박스 카 조도 값만을 이용하는 제어 알고리즘은 현재 지나는 구름 상황에 빠르게 반응하지 않을 것이다. 이러한 경우, 장 박스 카 조도 값은 적절한 고 색조 레벨을 결정하기 위한 착색 결정에 이용되어야 한다. 안개가 걷히는 경우, 착색 결정시 단기 박스 카 조도 값을 이용하는 것이 보다 적절할 수 있다. 이러한 경우, 단기 박스 카는 안개가 걷힌 후 새로운 맑은 상황에 보다 빠르게 반응한다. 착색 결정을 내리기 위해 단기 박스 카 값을 이용함으로써, 착색가능한 창은 안개가 빠르게 걷힐 때 맑은 상황을 빠르게 조절하고 거주자 편안함을 유지한다.
특정 측면들에서, 제어 방법들은 어떤 조도 값을 착색 결정시 이용할지를 결정하기 위해 단기 박스 카 값 및 장기 박스 카 값 차를 평가한다. 차(단기 값 마이너스 장기 값)가 양이고 제1 (양의) 임계치를 초과할 때(예를 들어, 20 W/m2), 단기 박스 카 값이 색조 값을 계산하기 위해 이용된다. 양의 값은 밝아짐(창 바깥의 보다 큰 복사 세기)으로의 전환에 대응한다. 몇몇 구현예에서, 제1 타이머는 양의 임계치가 초과될 때 설정되며, 이 경우 현재 계산된 색조 값이 제1 타이머의 미리 규정된 시간의 양 동안 유지된다. 제1 타이머를 이용하는 것은 창을 보다 착색 상태로 유지하고 거주자를 짜증나게 할 수 있는 너무 많은 전환을 막음으로써 글레어 제어를 조력할 것이다. 다른 한편으로는, 단 카 값 및 장 카 값 차가 임계치 미만(또는 음)일 때, 장기 박스 값이 다음 색조 상태를 계산하기 위해 이용된다. 그리고 차가 음이고 제2 (음의) 임계치보다 큰 경우, 제2 타이머가 설정될 수 있다. 양의 임계 값들은 약 1Watts/m2 내지 200 Watts/m2의 범위에 있을 수 있으며, 음의 임계 값들은 약 -200Watts/m2 내지 -1 Watts/m2의 범위에 있을 수 있다. 장 박스 카에 기초하여 계산된 색조 값은 제2 타이머의 미리 규정된 시간의 양 동안 유지된다. 제어 방법이 이용할 박스 카 값을 결정하면, 방법은 박스 카 값이 상한 초과인지, 하한 미만인지, 또는 상한 및 하한 사이인지에 기초하여 착색 결정을 내릴 것이다. 상한 초과인 경우, 모듈들 A 및 B(또는 몇몇 경우 단지 B)가 색조 변경을 결정하기 위해 이용된다. 하한 초과 및 상한 미만인 경우, 모듈들 A, B, 및 C(또는 몇몇 경우 단지 B 및 C)가 색조 변경을 결정하기 위해 이용된다. 하한 미만인 경우, 정의된 색조 레벨이 적용된다(예를 들어, 명목상 맑은). 특정 경우들에서, 하한은 5 Watts/m2 내지 200 Watts/m2 의 범위에 있을 수 있으며, 상한은 50 Watts/m2 내지 400 Watts/m2의 범위에 있을 수 있다.
도 26a는 도 17 에 도시된 제어 로직의 특정 구현예를 도시하는 흐름도(3600)이다. 단계(3610)에서, 제어 방법은 현재 시간이 일출 내지 일몰 사이에 있는지 결정한다. 단계(3610)에서 일출 전 또는 일몰 후 중 어느 하나인 경우, 제어 방법은 창에서 색조를 제거하고 오버라이드가 존재하는지 결정하기 위해 단계(3620)로 진행한다. 단계(3610)에서 일출 내지 일몰 사이에 있는 것으로 결정되는 경우, 제어 방법은 태양 방위각이 임계각들 사이에 있는지를 결정한다(단계 (3620)).
도 27b는 책상을 갖는 방 및 방의 착색가능한 창의 임계각들을 도시한다. 태양 방위각이 임계각들 내에 있는 경우, 태양은 책상에 앉아 있는 거주자 위로 비춘다. 도 27b에서, 태양 방위각은 예시된 임계각들 밖에 있는 것으로 도시된다.
도 26a에서의 흐름도로 돌아가, 단계(3620)에서 태양 방위각이 임계각들 밖에 있다고 결정되는 경우, 모듈 A는 이용되지 않고 모듈 B가 단계(3800)에서 이용된다. 태양 방위각이 임계각들 사이에 있다고 결정되는 경우, 모듈 A가 단계(3700)에서 이용되고 모듈 B가 단계(3800)에서 이용된다. 단계(3820)에서, 제어 방법은 센서 값이 임계치 1 미만 또는 임계치 2 초과일지 결정한다. 센서 값이 임계치 1 미만 또는 임계치 2 초과인 경우, 모듈 C(단계(3900))는 이용되지 않는다. 센서 값이 임계치 1 초과이고 임계치 2 미만인 경우, 모듈 C가 이용된다. 어느 하나의 경우, 제어 방법은 오버라이드가 준비되었는지 결정하기 위해 단계(3920)로 진행한다.
도 26b는 아침에 흐리고(예를 들어, 안개 낀) 오후에 맑은(맑은 하늘) 날 동안 취해지는 센서로부터의 조도 판독치들의 그래프이다. 도시된 바와 같이, 조도 판독치들의 값들은 7 a.m. 이전에 하한 미만이고, 하한을 초과하여 상승한 다음 상한을 초과하며, 그 다음 10 a.m. 이후 구름이 걷힘에 따라 조도 판독치들이 오후에 훨씬 더 높아지게 된다. 센서가 7 a.m. 이전에 하한 미만인 조도 값들(예를 들어, 10 Watts/m2)을 판독하는 동안, 착색가능한 창을 통한 복사량은 거주자 편안함에 영향을 미치기에는 충분하지 않다. 이러한 경우, 색조 레벨의 재-평가는 행해질 필요가 없으며, 정의된 색조 레벨(예를 들어, 최대 창 투과율)이 적용된다. 센서가 7 a.m. 이후 그리고 10 a.m. 이전에 하한 및 상한 사이(예를 들어, 100 Watts/m2)를 판독하는 동안, 모듈들 A, B, 및 C가 최종 색조 상태를 계산하기 위해 이용될 것이다. 센서가 10 a.m. 이후에 상한 초과(예를 들어, 100 Watts/m2)를 판독하는 동안, 모듈들 A 및 B가 최종 색조 상태를 계산하기 위해 이용될 것이다.
도 27a는 실시예들에 따라, 착색 결정을 내리기 위해 단 박스 카 값 및 장 박스 카 값을 이용하는 제어 방법의 흐름도(4000)이다. 흐름도가 하나의 단기 박스 카 값 및 하나의 장기 박스 카 값을 이용하여 도시되지만, 다른 실시예들은 보다 많은 박스 카 값 이를테면, 예를 들어, 제2 장기 박스 카 값을 포함할 수 있다. 예시된 제어 방법은 주기적으로 조도 값들의 센서 판독치들을 수신하고 장기 박스 카 값 및 단기 박스 카 값을 업데이트한다. 타이머가 설정되는 경우, 현재 색조 레벨은 현재 색조 설정으로 유지될 것이다. 방법은 착색 결정시 조도 값으로 이용할 박스 카 값을 결정하기 위해 단기 박스 카 값 및 장기 박스 카 값 차를 평가한다. 값들의 차가 임계 값보다 큰 경우, 단기 박스 카 값이 이용되며 타이머가 현재 색조 설정이 유지될 동안 설정된다. 값들의 차가 임계 값보다 낮은 경우, 장기 박스 카 값이 이용되며 상이한 타이머가 설정될 수 있다(차의 크기에 따라). 이전에 결정된 박스 카 값을 조도 레벨로서 이용하여, 방법은 조도 값이 보다 낮은 색조 레벨 미만인지를 결정하며, 그렇다면, 정의된 색조 레벨이 적용된다(예를 들어, 명목상 맑은). 조도 값이 하한을 초과하는 경우, 방법은 태양이 임계각 밖에 있는지 결정한다.
도 24b는 책상을 갖는 방 및 태양이 책상에 앉아 있는 거주자에 위로 비추고 있는 방의 임계각을 도시한다. 예시에서, 태양은 임계각 밖에 있다. 방법이 태양이 임계각 밖에 있다고 결정하는 경우, 단지 모듈 B가 색조 레벨을 결정하기 위해 이용된다. 임계각 내에 있는 경우, 모듈들 A 및 B가 색조 레벨을 결정하기 위해 이용된다. 조도 값이 하한을 초과하고 상한 미만인 경우, 방법은 태양이 임계각 밖에 있는지를 결정한다. 임계각 밖에 있는 경우, 모듈들 B 및 C가 색조 레벨을 결정하기 위해 이용된다. 임계각 내에 있는 경우, 모듈들 A, B 및 C가 색조 레벨을 결정하기 위해 이용된다.
보다 구체적으로 다시 도 27a를 참조하면, 조도 값들의 센서 판독치들(예를 들어, 외부 복사 조도 판독치들)은 단계(4010)에서 센서에 의해 송신되고 프로세서에 의해 수신된다. 일반적으로, 센서는 균일한 레이트(예를 들어, 분당 취해지는 하나의 샘플)의 주기를 기초로 샘플들을 취한다. 단계(4012)에서, 장기 박스 카 조도 값 및 단기 박스 카 조도 값이 수신된 센서 판독치들로 업데이트된다. 다시 말해서, 박스 카 필터들에서 가장 오래된 값들이 가장 새로운 값들로 대체되며, 새로운 박스 카 조도 값들은 보통 박스 카들에서의 샘플들의 중심치들로 계산된다.
단계(4020)에서, 타이머가 설정되는지 결정된다. 타이머가 설정되는 경우, 현재 색조 설정이 단계(4022)에서 유지되고 프로세스는 단계(4010)로 리턴한다. 다시 말해서, 프로세스는 새로운 색조 레벨을 계산하지 않는다. 타이머가 설정되지 않는 경우, 장기 박스 카 조도 값 및 단기 박스 카 조도 값 차(Δ)의 크기 및 부호가 단계(4030)에서 결정된다. 즉, Δ = 단기 박스 카 값 - 장기 박스 카 값.
단계(4040)에서, Δ가 양이고 제1 양의 임계 값보다 큰지 결정된다. Δ가 양이고 제1 양의 임계 값보다 큰 경우, 시스템에 대한 조도 값은 단기 박스 카 조도 값으로 설정되고, 제1 타이머가 단계(4042)에서 설정되며, 방법은 단계(4050)로 진행한다. Δ가 양이 아니고 제1 임계 값보다 크지 않은 경우, 시스템에 대한 조도 값은 단계(4044)에서 장기 박스 카 조도 값으로 설정된다. 단계(4046)에서, Δ가 제2 임계 값보다 더 음인지 결정된다. Δ가 제2 임계 값보다 더 음인 경우, 제2 타이머가 4048에서 설정되며, 방법은 단계(4050)로 진행한다. 그렇지 않다면, 방법은 바로 단계(4050)로 진행한다.
단계(4050)에서, 시스템에 대해 설정된 조도 값이 하한보다 낮은지 결정된다. 시스템에 대해 설정된 조도 값이 하한보다 낮은 경우, 정의된 색조 레벨(예를 들어, 명목상 맑은)이 단계(4052)에서 적용되고 프로세스는 단계(4010)로 리턴한다. 시스템에 대해 설정된 조도 값이 하한보다 큰 경우, 단계(4060)에서 시스템에 대해 설정된 조도 값이 상한보다 큰지 결정된다. 시스템에 대해 설정된 조도 값이 상한보다 크다고 결정되는 경우, 4070에서 태양 방위각이 임계각 밖에 있는지 결정된다. 태양이 임계각 밖에 있지 않은 경우, 모듈들 A 및 B가 착색가능한 창에 적용될 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 프로세스는 단계(4010)로 리턴한다. 태양이 임계각들 밖에 있는 경우, 단지 모듈 B가 단계(4074)에서 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 프로세스는 단계(4010)로 리턴한다. 단계(4060)에서 시스템에 대해 설정된 조도 값이 상한보다 크지 않다고 결정되는 경우, 4080에서 태양이 임계각들 밖에 있는지 결정된다. 태양이 임계각들 밖에 있지 않은 경우, 모듈들 A, B, 및 C가 단계(4082)에서 착색가능한 창에 적용될 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 프로세스는 단계(4010)로 리턴한다. 태양이 임계각들 밖에 있는 경우, 단지 모듈들 B 및 C가 단계(4090)에서 착색가능한 창에 적용될 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 프로세스는 단계(4010)로 리턴한다.
도 28a는 보통 날 동안의 센서 판독치들 및 도 27a를 참조하여 설명된 제어 방법에 의해 결정되는 관련 색조 상태들과 연관된 두 개의 그래프를 도시한다. 하단 그래프는 그 날 동안, 시간(t)에서의 센서 판독치들을 도시한다. 하단 그래프는 참조를 위한, 시간(t)이 흐름에 따른 맑은 하늘의 조도 값들의 종 형상의 곡선을 포함한다. 특정 종 형상의 곡선은 90 (동) 내지 270 (서)의 임계각들을 갖는 남향 창에서 값들의 예일 수 있다(이는 종이 새벽 내지 황혼 시간 척도 동안 개략적으로 중앙에 오기 때문이다). 아래 그래프는 또한 날씨가 주기적으로 맑은 하늘에서 벗어나는 날 동안 시간(t)이 흐르면서 취해지는 센서 판독치들의 곡선을 포함한다. 센서 판독치들은 통상적으로 외부 복사의 측정치들이다. 아래 그래프는 또한 시간(t)에 계산되는 업데이트된 단 박스 카 값들 및 장 박스 카 값들의 곡선들을 포함한다. 이들 값은 보통 시간(t)에 업데이트되는 박스 카들에서의 샘플들의 중심치들로서 계산된다. 센서 판독치들의 곡선은 또한 네 개의 구름 1, 2, 3, 및 4가 통과한 다음 각각의 구름들이 지난 후 햇빛으로 돌아갈 때 조도의 감소를 도시한다. 단 박스 카 곡선은 센서 판독치 곡선을 따르며 네 개의 구름으로부터 조도의 강하에 빠르게 반응한다. 장 박스 카 값들은 센서 판독치들에 뒤처지며 구름들로부터의 조도 감소와 동일한 정도로 반응하지 않는다. 위 그래프는 시간(t)에 제어 방법에 의해 계산되는 착색가능한 창을 통한 색조 상태 투과도(T vis )를 도시한다. 이벤트 0 직전까지, 단기 박스 카 값 및 장기 박스 카 값의 양의 차가 (양의) 임계 값보다 적으며(예를 들어, 20 Watts/m2), 조도 값은 업데이트된 장 박스 카 값으로 설정된다. 조도 값이 하한 미만이기 때문에, 60%의 T vis 와 연관된 정의된 색조 레벨(명목상 맑은 상태)이 적용된다. 도시된 바와 같이, 제어 방법은 단기 박스 카 값 및 장기 박스 카 값의 양의 차가 (양의) 임계 값보다 클 때까지(예를 들어, 20 Watts/m 2 ) 60%의 T vis 를 적용하며, 그 다음 조도 값이 단 박스 카 값(이벤트 0)으로 설정된다. 이 때, 타이머 1이 설정되고 이벤트 0으로 계산된 색조 상태가 구름 1이 지나간 직후 타이머 1이 만료할 때까지 유지된다. 조도 값(단 박스 카 값에 기초한)이 하한보다 크고 상한보다 낮으며 태양이 임계각들 내에 있기 때문에, 모듈들 A, B, 및 C가 20%의 T vis 에 대응하여 색조 레벨을 이벤트 0으로 결정하기 위해 이용된다. 그 후에, 단기 박스 카 값이 상한 레벨을 지나며, 단지 모듈들 A 및 B에 기초한 계산을 유발한다. 타이머 1이 설정되기 때문에 색조 레벨의 어떠한 변경도 발생하지 않는다. 구름 1이 지나간 시간 직후, 타이머 1이 만료된다. 이 때로부터 클라우드 3 직전까지, 단기 박스 카 값 및 장기 박스 카 값의 양의 차가 양의 임계 값보다 크며 조도 값이 업데이트된 단기 박스 카 값으로 설정된다. 이 시간 동안, 조도 값들(단기 박스 카 값들에 기초한)은 상한 초과로 유지되고 태양은 임계각들 내에 유지되며, 따라서 모듈들 A 및 B가 다시 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 그것들은 4%의 T vis 에 대응하여 색조 레벨을 계산한다. 구름 3에서, 장 박스 카 값은 단 박스 카 값보다 크고 차는 이제 음이며 따라서 조도 값이 장 박스 카 값으로 설정된다. 차가 (음의) 임계 값보다 더 음이기 때문에, 어떠한 타이머도 설정되지 않는다. 조도 값이 상한보다 크고 태양이 임계각들 밖에 있기 때문에, 모듈들 A 및 B가 색조 레벨을 결정하기 위해 다시 이용된다. 구름 4에서, 장 박스 카 값은 다시 단 박스 카 값보다 크며, 차는 이제 음의 임계 값보다 더 음이다. 이 때, 조도 값이 업데이트된 장 박스 카 값으로 설정되나, 어떠한 타이머도 설정되지 않는다. 조도 값이 하한보다 크고 상한보다 낮으며 태양이 임계각들 밖에 있기 때문에, 모듈들 A, B, 및 C가 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 그것들은 40%의 T vis 에 대응하여 색조 레벨을 계산한다.
도 28b는 간간이 번개가 치는 흐린 날 동안의 센서 판독치들 및 도 27a를 참조하여 설명된 제어 방법에 의해 결정되는 관련 색조 상태들과 연관된 두 개의 그래프를 도시한다. 아래 그래프는 흐린 날 동안, 시간(t)에서 센서 판독치들을 도시한다. 아래 그래프는 참조를 위한, 시간(t)이 흐름에 따른 맑은 하늘의 조도 값들의 종 형상의 곡선을 포함한다. 아래 그래프는 또한 시간(t)에 계산되는 업데이트된 단 박스 카 값들 및 장 박스 카 값들의 곡선들을 포함한다. 센서 판독치들의 곡선은 상황이 단기간 동안 맑아지는 지점 3까지 아침에 흐리며 다시 흐려지기 전에 두 번의 감소가 있음을 도시한다. 위 그래프는 시간(t)에 제어 방법에 의해 계산되는 착색가능한 창을 통한 색조 상태 투과도(T vis) 를 도시한다. 지점 1 이전, 단기 박스 카 값 및 장기 박스 카 값의 양의 차는 임계 값보다 적으며, 조도 값은 장 박스 카 값으로 설정된다. 조도 값이 하한 미만이기 때문에, 60%의 T vis 와 연관된 정의된 색조 레벨 명목상 맑음이 적용된다. 지점 1에서, 단기 박스 카 값 및 장기 박스 카 값의 차는 양이고 임계 값보다 적으며, 조도 값은 업데이트된 장 박스 카 값으로 설정된다. 이러한 경우, 조도 값은 하한 내지 상한 사이에 있고 그것은 아침이며, 따라서 태양이 임계각들 밖에 있고 따라서 모듈 A는 침투 깊이를 결정하기 위해 이용될 필요가 없다. 이러한 경우, 단지 모듈들 B 및 C가 이용되고 그것들은 창을 보다 어둡게 하기 위해 40%의 T vis 로 색조 레벨을 계산한다. 지점 2에서, 단기 박스 카 값 및 장기 박스 카 값의 차는 양이고 임계 값보다 적으며, 조도 값은 업데이트된장 박스 카 값으로 설정된다. 이러한 지점에서, 아직 아침이며 태양은 임계각들 밖에 있다. 조도 값이 그것이 지점 1에 있을 때보다 높으나, 여전히 상한 내지 하한 사이에 있으며, 모듈들 B 및 C가 창을 보다 더 어둡게 하기 위해 20%의 T vis 로 색조 레벨을 결정한다. 지점 3에서, 단기 박스 카 값 및 장기 박스 카 값의 차는 양이고 임계 값보다 크며, 따라서 조도 값은 업데이트된 단 박스 카 값으로 설정되고 타이머 1이 설정된다. 조도 값이 상한을 초과하고 태양이 임계각들 내에 있기 때문에, 모듈들 A 및 B가 색조를 4%의 T vis 에 대응하는 색조 레벨을 결정하기 위해 이용된다. 타이머의 길이 동안, 색조 상태가 유지될 것이다. 지점 4 직전, 타이머 1이 만료된다. 지점 4에서, 단기 박스 카 값 및 장기 박스 카 값의 양의 차는 (양의) 임계 값보다 크며, 조도 값은 업데이트된 단 박스 카 값으로 설정된다. 이러한 일중 시간에 조도 값이 상히을 초과하고 태양이 임계각들 밖에 있으며, 따라서 단지 모듈들 B가 40%의 T vis 에 대응하여 색조 레벨을 결정하기 위해 이용된다. 지점 5에서, 단기 박스 카 값 및 장기 박스 카 값의 양의 차는 양의 임계 값보다 적으며, 조도 값은 업데이트된장 박스 카 값으로 설정된다. 어떠한 타이머도 설정되지 않는다. 오후에 이러한 지점에서, 조도 값은 하한을 미만이고 모듈들 B 및 C가 60%의 T vis 에 대응하여 색조 레벨을 결정하기 위해 이용된다.
몇몇 제어 방법들에서, 장 박스 카 값이 센서 판독치들로 업데이트되고 낮 동안 절대 리셋되지 않는다. 센서 판독치들이 낮 동안 상당히 변한다면(예를 들어, 폭풍 전선에 도래한 때), 이들 센서 판독치 값은 센서 판독치들의 급격한 변화에 상당히 뒤처지고 급격한 변화를 반영하지 않을 수 있다. 예를 들어, 장 박스 카 값들은 외부 조도의 상당한 감소 이후 센서 판독치들보다 상당히 더 높다. 이들 높은 장 박스 카 값이 색조 레벨을 계산하기 위해 이용되는 경우, 창들은 장 박스 카들이 보다 현재의 센서 판독치들로 로딩할 시간을 가질 때까지 과-착색될 수 있다. 특정 측면들에서, 제어 방법들은 장 박스 카가 보다 현재의 센서 판독치들로 로딩될 수 있도록 조도의 급격한 변화 이후 장 박스 카를 리셋한다. 도 29a 및 도 29b는 장 박스 카의 로딩을 리셋하는 제어 방법들의 도해들이다. 다른 측면들에서, 제어 방법들은 조도 상황의 상당한 변화로 개시되는 제2 장 박스 카를 이용한다. 도 30a 및 도 30b는 제2 장 박스 카를 갖는 제어 방법들의 도해들이다. 이들 경우에서, 제어 방법들은 현재 센서 판독치들에 보다 가까운 장 박스 카 값들을 이용할 수 있고 조도의 급격한 감소 이후 창들을 과착색하는 것을 회피할 수 있다.
도 29a는 실시예들에 따라, 장 박스 카 값의 로딩을 리셋하는 제어 방법의 흐름도(5000)이다. 장 박스 카는 리셋되고 센서 판독치들의 급격한 변화 이후 현재의 센서 판독치들을 재로딩하는 것을 시작한다. 단 박스 카 값 및 장 박스 카 값 차이가 임계 값보다 더 클 때, 장 박스 카가 리셋된다. 즉, 임계 값보다 더 큰 음의 차는 센서 판독치들의 급격한 변화를 표시한다. 동시에, 제어 방법은 제2 타이머를 시작한다. 제어 방법은 제2 타이머 동안 유지될 색조 레벨을 계산하기 위해 리셋 장 박스 카 값을 이용한다. 상황이 변할 때 장 박스 카가 새로운 센서 판독치들로 재로딩을 시작하기 때문에, 장 박스 카 값은 잠시 센서 판독치들을 근접하게 따르고 제어 방법은 급격하게 변화하는 센서 판독치들에 근접하게 대응하는 색조 레벨들을 결정할 것이다.
보다 구체적으로 도 29a를 다시 참조하면, 조도 값들의 센서 판독치들은 단계(5010)에서 센서에 의해 송신되고 프로세서에 의해 수신된다. 단계(5012)에서, 장기 박스 카 조도 값 및 단기 박스 카 조도 값이 수신된 센서 판독치들로 업데이트된다. 단계(5020)에서 타이머가 설정된다고 결정되는 경우, 현재 색조 설정이 단계(5022)에서 유지되고(즉 새로운 착색 레벨의 계산 없이) 프로세스는 단계(5010)로 리턴한다. 단계(5020)에서 타이머가 설정되지 않는다고 결정되는 경우, 단기 박스 카 조도 값 및 장기 박스 카 조도 값 차(Δ)의 크기 및 부호가 단계(5030)에서 결정된다. 즉, Δ = 단기 박스 카 값 - 장기 박스 카 값. 단계(5030)에서 Δ가 양이고 제1 임계 값보다 큰 경우, 조도 값은 단기 박스 카 조도 값으로 설정되고, 제1 타이머가 단계(5042)에서 설정되며, 방법은 단계(5050)로 진행한다. 단계(5030)에서 Δ가 양이고 임계 값보다 적거나 음의 값인 경우, 조도 값은 단계(5044)에서 장기 박스 카 조도 값으로 설정된다. 단계(5046)에서, Δ가 제2 임계 값보다 더 음인지 결정된다. Δ가 제2 임계 값보다 더 음인 경우, 조도의 상당한 감소가 있었던 것이다. 이러한 경우, 단계(5048)에서 제2 타이머가 설정되고 장 박스 카가 로딩을 다시 시작하기 위해 리셋되며, 방법은 단계(5050)로 진행한다. Δ가 제2 임계 값보다 더 음이 아닌 경우, 방법은 단계(5050)로 바로 진행한다. 단계(5050)에서, 조도 값이 하한보다 낮은지 결정된다. 조도 값이 하한보다 낮은 경우, 미리 정의된 색조 레벨(예를 들어, 명목상 맑은)이 단계(5052)에서 적용되고 프로세스는 단계(5010)로 리턴한다. 시스템에 대해 설정된 조도 값이 하한보다 큰 경우, 단계(5060)에서 시스템에 대해 설정된 조도 값이 상한보다 큰지 결정된다. 시스템에 대해 설정된 조도 값이 상한보다 크다고 결정되는 경우, 5070에서 태양 방위각이 임계각들 밖에 있는지 결정된다. 태양이 임계각들 밖에 있지 않은 경우, 모듈들 A 및 B가 착색가능한 창에 적용될 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 프로세스는 단계(5010)로 리턴한다. 태양이 임계각들 밖에 있는 경우, 단지 모듈 B가 단계(5074)에서 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 프로세스는 단계(5010)로 리턴한다. 단계(5060)에서 시스템에 대해 설정된 조도 값이 상한보다 크지 않다고 결정되는 경우, 5080에서 태양이 임계각 밖에 있는지 결정된다. 태양이 임계각 밖에 있지 않은 경우, 모듈들 A, B, 및 C가 단계(5082)에서 착색가능한 창에 적용될 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 프로세스는 단계(5010)로 리턴한다. 태양이 임계각들 밖에 있는 경우, 단지 모듈들 B 및 C가 단계(5090)에서 착색가능한 창에 적용될 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 프로세스는 단계(5010)로 리턴한다.
도 29b는 낮의 부분 동안의, 시간(t) 동안 센서 판독치들 및 박스 카 값들의 시나리오를 예시한다. 이러한 시나리오는 정오에 햇빛이 밝은 날(500 W/m2)을 가정하고 박스 카 곡선들은 이 때 대개 함께 추적하고 있으며, 계산들은 5분마다 진행된다.　 제1 수직의 검은 선(규칙적 5분 간격 계산들)에서 센서 판독치들의 약간의 감소가 있었고 단기 박스 카 값이 센서 판독치들에 뒤처지는, 장기 박스 카 값보다 약간 더 높다. 단기 값 및 장기 값 차가 음의 임계 값 미만이기 때문에, 장기 박스 값이 다음 색조 레벨을 결정하기 위해 이용된다. 바로 다음 계산에서, 센서 판독치들은 외부 조도의 큰 감소(예를 들어, 폭풍 전선이 도래)를 도시하고 있다. 음의 차는 임계 값보다 크고, 제어 방법은 1시간 타이머(변화하는 상황이 이러한 이벤트를 야기, 델타를 타이머를 유발하기에 충분하게 만듬)를 유발하며, 장 박스 카 값이 리셋된다. 제어 방법은 조도 값을 시간 기간 동안 이용할 색조 레벨을 결정하기 위해 리셋 장 박스 카 값으로 설정한다. 장기 박스 카 값이 상한을 초과하고 태양이 임계각들 내에 있기 때문에, 모듈들 A 및 B가 리셋 장기 박스 카 값에 기초하여 색조 레벨을 결정하기 위해 이용된다. 제2 시간 기간의 마지막에, 단 박스 카 값 및 장 박스 카 값의 음의 차가 임계 값보다 적으며, 따라서 조도가 리셋된 장기 박스 카 값들로 설정된다.
제2 시간 기간의 마지막에, 장 박스 카를 리셋하지 않고 로직을 간단하게 사용하는 경우라면, 제2 타이머는 다시 구현될 것이고 장 박스 카 값들이 시간 기간 동안 이용될 것이다(앞서와 같이).　 볼 수 있는 바와 같이, 이는 실제 센서 판독치들(및 단 박스 카) 데이터가 흐릿한 날임을 나타내기 때문에 잘못된 결과일 것이며, 창은 장 박스 카 데이터에 따라 착색될 필요가 없다(그것은 여전히 현실에서 완전히 틀린 것이다). 이러한 시나리오에서, 장기 박스 카는 타이머 시작 기간에 리셋된다. 다시 말해서, 타이머가 유발되면, 이는 동시에 센서 데이터로 로딩을 시작하기 위해 장 박스 카를 리셋하는 것을 유발한다. 이러한 로직 하에서, 제2 타이머의 마지막에, 단기 박스 카의 값은 리셋 장 박스 카와 비교되고 델타는 이제 실제 센서 판독치들을 보다 근접하게 반영할 것이다.
도 30a는 센서 판독치들의 급격한 변화가 존재할 때 제2 장 박스 카를 개시하는 제어 방법의 흐름도(6000)이다. 새롭게 개시된 제2 장 박스 카 값들은 급격한 변화 동안 센서 판독치들을 근접하게 추적한다. 제1 장 박스 카는 센서 판독치들에 뒤처진다.
다시 도 30a를 참조하면, 조도 값들의 센서 판독치들은 단계(6010)에서 센서에 의해 송신되고 프로세서에 의해 수신된다. 단계(6012)에서, 박스 카 조도 값들이 수신된 센서 판독치들로 업데이트된다. 단계(6020)에서 타이머가 설정된다고 결정되는 경우, 현재 색조 설정이 단계(6022)에서 유지되고(즉 새로운 색조 레벨의 계산이 없음) 프로세스는 단계(6010)로 리턴한다. 단계(6020)에서, 타이머가 설정되지 않는다고 결정되는 경우, 단계(6024)에서 제2 장 박스 카가 개시되었는지 결정된다. 단계(6024)에서 제2 장 박스 카가 개시된 것으로 결정되는 경우, 값 1은 단 박스 카 및 제1 장 박스 카 조도 값들보다 크게 설정되고, 값 2는 제2 장 박스 카 조도 값보다 크게 설정된다. 제2 장 박스 카가 개시되지 않았다고 결정되는 경우, 값 1은 단 박스 카 조도 값으로 설정되고, 값 2는 제2 장 박스 카 조도 값으로 설정된다. 단계(6030)에서, 값 1 및 값 2 차(Δ)의 크기 및 부호가 결정된다. 단계(6030)에서 Δ가 양이고 제1 임계 값보다 큰 경우, 단계(6042)에서, 조도 값은 값 1로 설정되고, 제1 타이머가 설정되며, 그 다음 방법은 단계(6050)로 진행한다. 단계(6030)에서 Δ가 양이고 임계 값보다 적거나 Δ가 음의 값인 경우, 조도 값은 단계(6044)에서 값 2로 설정된다. 단계(6046)에서, Δ가 제2 임계 값보다 더 음인지 결정된다. Δ가 제2 임계 값보다 더 음인 경우, 조도의 상당한 감소가 존재했었다. 이러한 경우, 단계(6048)에서 제2 타이머가 설정되고, 제2 장 박스 카가 개시되고, 조도 값은 제2 장 박스 카의 초기 값으로 설정되며, 방법은 단계(6050)로 진행한다. Δ가 제2 임계 값보다 더 음이 아닌 경우, 방법은 단계(6050)로 바로 진행한다. 단계(6050)에서, 설정된 조도 값이 하한보다 낮은지 결정된다. 하한보다 낮은 경우, 정의된 색조 레벨(예를 들어, 명목상 맑은)이 단계(6052)에서 적용되고 프로세스는 단계(6010)로 리턴한다. 시스템에 대해 설정된 조도 값이 하한보다 큰 경우, 단계(6060)에서 시스템에 대해 설정된 조도 값이 상한보다 큰지 결정된다. 시스템에 대해 설정된 조도 값이 상한보다 크다고 결정되는 경우, 6070에서 태양 방위각이 임계각 밖에 있는지 결정된다. 태양이 임계각 밖에 있지 않은 경우, 모듈들 A 및 B가 착색가능한 창에 적용될 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 프로세스는 단계(6010)로 리턴한다. 태양이 임계각들 밖에 있는 경우, 단지 모듈 B가 단계(6074)에서 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 프로세스는 단계(6010)로 리턴한다. 단계(6060)에서 시스템에 대해 설정된 조도 값이 상한보다 크지 않다고 결정되는 경우, 6080에서 태양이 임계각들 밖에 있는지 결정된다. 태양이 임계각들 밖에 있지 않은 경우, 모듈들 A, B, 및 C가 단계(6082)에서 착색가능한 창에 적용될 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 프로세스는 단계(6010)로 리턴한다. 태양이 임계각들 밖에 있는 경우, 단지 모듈들 B 및 C가 단계(6090)에서 착색가능한 창에 적용될 최종 색조 레벨을 결정하기 위해 이용되고 프로세스는 단계(6010)로 리턴한다.
도 30b는 낮의 부분 동안의, 시간(t) 동안 센서 판독치들 및 박스 카 값들의 시나리오를 예시한다. 이러한 시나리오는 정오에 햇빛이 밝은 날(500 W/m2)을 가정하고 박스 카 곡선들은 이 때 대개 함께 추적하고 있으며, 계산들은 5분마다 진행된다.　 제1 수직의 검은 선(규칙적 5분 간격 계산들)에서 센서 판독치들의 약간의 감소가 있었고 단기 박스 카 값이 센서 판독치들에 뒤처지는, 장기 박스 카 값보다 약간 더 높다. 단 박스 카 값 및 제1 장 박스 카 값의 음의 차가 임계 값 미만이기 때문에, 제1 장 박스 값이 색조 레벨을 결정하기 위해 이용된다. 바로 다음 계산에서, 센서 판독치들은 외부 조도의 보다 큰 감소를 도시하고 있다. 이러한 경우, 음의 차는 임계 값보다 더 크고, 제어 방법은 1시간 타이머(변화하는 상황이 이러한 이벤트를 야기, 델타를 타이머를 유발하기에 충분하게 만듬)를 유발하며, 제2 장 박스 카가 개시된다. 또한, 조도 값은 초기 제1 장 박스 카 값으로 설정된다. 이러한 초기 제2 장기 박스 카 값이 상한을 초과하고 태양이 임계각들 내에 있기 때문에, 모듈들 A 및 B가 초기 제2 장 박스 카 값에 기초하여 색조 레벨을 결정하기 위해 이용된다. 제2 시간 기간의 마지막에서, 제1 장 박스 카 값은 단 박스 카 값보다 크고 제2 장 박스 카 값 및 제1 장 박스 카 차는 제1 임계 값 미만이다. 제어 방법은 제1 타이머 동안 이용될 색조 레벨을 결정하기 위해 제1 장 박스 카 조도 값을 이용한다.
수정예들, 추가예들, 또는 생략예들이 상술된 예측 제어 로직, 다른 제어 로직 및 이들의 관련 제어 방법들(예를 들어, 도 25에 대해 설명된 로직, 도 12, 13, 14, 및 15에 대해 설명된 로직, 및 도 24에 대해 설명된 로직) 중 임의의 것에 대해 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 상술된 임의의 로직은 보다 많은, 보다 적은, 또는 다른 로직 구성요소들을 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 포함할 수 있다. 추가적으로, 설명된 로직의 단계들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다.
또한, 수정예들, 추가예들, 또는 생략예들이 상술된 시스템들 또는 시스템의 구성요소들에 대해 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 구성요소들은 특정 필요에 따라 통합되거나 분리될 수 있다. 예를 들어, 마스터 네트워크 제어기(1403) 및 중간 네트워크 제어기(1405)는 단일 창 제어기로 통합될 수 있다. 더욱이, 시스템들 의 동작들은 보다 많은, 보다 적은, 또는 다른 구성요소들로 수행될 수 있다. 추가적으로, 시스템들의 동작들은 선행하는 소프트웨어, 하드웨어, 다른 로직, 또는 임의의 적절한 조합을 포함하는 임의의 적절한 로직을 이용하여 수행될 수 있다.
상술된 바와 같은 본 발명이 모듈식 또는 통합된 방식으로 컴퓨터 소프트웨어를 이용하여 제어 로직 형태로 구현될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 출원에서 제공된 개시 및 교시들에 기초하여, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하드웨어 및 하드웨어 및 소프트웨어의 조합을 이용하여 본 발명을 구현하기 위해 적절한 다른 방식들 및/또는 방법들을 인식할 것이다.
본 출원에 설명된 임의의 소프트웨어 구성요소들 또는 기능들은 예를 들어, 종래 또는 객제-지향 기술들을 이용하는 임의의 적절한 컴퓨터 언어 이를테면, 예를 들어, 자바, C++ 또는 Perl을 이용하는 프로세서에 의해 실행될 소프트웨어 코드로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 컴퓨터 판독가능한 매체 이를테면 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 자기 매체 이를테면 하드 드라이브 또는 플로피 디스트, 또는 광학 매체 이를테면 CD-ROM 상의 일련의 지시, 또는 명령으로 저장될 수 있다. 임의의 그러한 컴퓨터 판독가능한 매체는 단일 계산 장치 내 또는 그것 상에 존재할 수 있으며, 시스템 또는 네트워크 내 상이한 계산 장치들 내 또는 그것 상에 존재할 수 있다.
앞서 설명된 실시예들이 이해를 용이하게 하기 위해 다소 상세하게 설명되었지만, 설명된 실시예들은 제한이 아니라 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 특정 변경예들 및 수정예들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수 있음이 해당 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
임의의 실시예로부터의 하나 이상의 특징부는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 임의의 다른 실시예의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다. 나아가, 수정예뜰, 추가예들, 또는 생략예들이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 임의의 실시예에 대해 이루어질 수 있다. 임의의 실시예의 구성요소들은 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 특정 필요에 따라 통합되거나 분리될 수 있다.

Claims (22)

  1. 조합 센서로서,
    구조물에 근접하여 상이한 방향들을 향하고, 상이한 방향들로 일사량을 측정하도록 구성된 물리적 센서들의 세트; 및
    상기 물리적 센서들의 세트로부터의 일사량 판독치들에 기초하여 상기 구조물의 입면에서의 콤비-센서 값을 결정하도록 구성된 가상의 입면-정렬 센서를 포함하는, 조합 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 콤비-센서 값은 상기 물리적 센서들의 세트의 상기 일사량 판독치들을 조합함으로써 결정되고, 상기 콤비-센서 값은 임의의 배향의 상기 입면에 적용되는, 조합 센서.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 콤비-센서 값은 상기 물리적 센서들의 세트의 상기 일사량 판독치들의 최대값인, 조합 센서.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 콤비-센서 값은 상기 물리적 센서들의 세트의 상기 일사량 판독치들의 평균값인, 조합 센서.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 콤비-센서 값은 상기 물리적 센서들의 세트의 상기 일사량 판독치들의 합인, 조합 센서.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 콤비-센서 값은 상기 물리적 센서들의 세트 중 상기 입면에 가장 가까운 두 개의 센서의 상기 일사량 판독치들로부터의 보간값인, 조합 센서.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 가상의 입면-정렬 센서의 상기 콤비-센서 값은 상기 물리적 센서들의 세트 중 하나의 일사량 값을 시간에 있어서 이동시킴으로써 결정되는, 조합 센서.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 물리적 센서들의 세트는 대체로 직교하여-지향된 네 개의 센서를 포함하는, 조합 센서.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 대체로 직교하여-지향된 네 개의 센서는 동, 서, 남 및 북으로 지향되는, 조합 센서.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 물리적 센서들의 세트는 세 개의 물리적 센서를 포함하는, 조합 센서.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 세 개의 물리적 센서는 대체로 동, 서, 및 남을 향하도록 지향되는, 조합 센서.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 구조물에 장착된 마스트(mast)를 더 포함하되,
    상기 물리적 센서들의 세트는 상기 마스트에 환형 센서 배열로 장착되는, 조합 센서.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 물리적 센서들의 세트는 상기 마스트의 중심축에 대해 균등하게 이격되는 12개의 물리적 센서를 포함하는, 조합 센서.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 물리적 센서들은 상기 마스트의 중심축에 대해 균등하게 이격되는, 조합 센서.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 물리적 센서들의 세트는 상기 마스트의 상기 중심축에 대해 균등하게 이격되는 12개의 물리적 센서를 포함하는, 조합 센서.
  16. 방법으로서,
    물리적 센서들의 세트에 의해 취해진 일사량 판독치들을 결정하는 단계; 및
    상기 물리적 센서들의 세트에 의해 취해진 상기 일사량 판독치들에 기초하여 가상의 입면-정렬 센서의 콤비-센서 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 콤비-센서 값을 결정하는 단계는 상기 물리적 센서들의 세트의 상기 일사량 판독치들을 조합하는 단계를 포함하되, 상기 콤비-센서 값은 임의의 배향의 상기 입면에 적용되는, 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 일사량 판독치들을 조합하는 단계는 상기 물리적 센서들의 세트의 상기 일사량 판독치들의 최대값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 일사량 판독치들을 조합하는 단계는 상기 물리적 센서들의 세트의 상기 일사량 판독치들의 평균을 내는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 청구항 17에 있어서, 상기 일사량 판독치들을 조합하는 단계는 상기 물리적 센서들의 세트의 상기 일사량 판독치들을 합산하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 청구항 16에 있어서, 상기 콤비-센서 값을 결정하는 단계는 상기 물리적 센서들의 세트 중 상기 입면에 가장 가까운 두 개의 센서의 상기 일사량 판독치들로부터 보간하는 단계를 포함하는, 조합 센서.
  22. 청구항 21에 있어서,
    하루 이상의 하늘이 맑은 날 동안 취해지는 상기 물리적 센서들의 세트에 의해 취해진 일사량 판독치들을 결정하는 단계;
    상기 가상의 입면-정렬 센서의 입면 및 각각의 상기 물리적 센서들 간 어긋난 정도를 결정하는 단계; 및
    각각의 상기 물리적 센서들의 결정된 상기 어긋난 정도에 기초하여 상기 가상의 입면-정렬 센서에 상기 물리적 센서들의 세트 중 가장 가까운 상기 두 개의 물리적 센서를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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