控制电动窗帘的方法.pdf

一种方法包括：测量窗户处的光强度；确定光强度是否超过多云天阈值；以日光穿透限制模式进行操作以控制电动窗帘，从而控制空间中的日光穿透距离；如果光强度大于多云天阈值，则启用日光穿透限制模式；以及如果总光强度小于多云天阈值，则使日光穿透限制模式失效。如果计算的太阳高度角大于预定的太阳高度角，则将多云天阈值保持在恒定阈值，并且如果计算的太阳高度角小于预定的太阳高度角，则多云天阈值随时间进行变化。如果计算的太阳高度角小于预定的太阳高度角，则多云天阈值是计算的太阳高度角的函数。

1.  一种控制被定位为与建筑物的墙壁上的窗户相邻的电动窗帘的方法，所述方法包括：
对所述建筑物外的光强度进行采样；
计算所述光强度的改变率；
如果计算的所述改变率的绝对值至少为第一阈值，则自动地以晴天操作模式控制所述电动窗帘的移动；以及
如果计算的所述改变率的绝对值小于所述第一阈值且所述光强度小于第二阈值，则自动地以多云天操作模式控制所述电动窗帘的移动。

2.  根据权利要求1所述的方法，还包括：如果计算的所述改变率的绝对值小于所述第一阈值且所述光强度至少为所述第二阈值，则自动地以所述晴天操作模式控制所述电动窗帘的移动。

3.  根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述改变率的步骤包括：
在多个间隔的每一个期间对采样的光强度进行相加或求平均以提供针对每个对应间隔的对应强度值；以及
将所述改变率计算为强度值之间的差值除以一个间隔的长度。

4.  根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述改变率的步骤包括：
将所述改变率计算为第一采样光强度和第二采样光强度之间的差值除以采样第一光强度和采样第二光强度之间的时间长度。

5.  根据权利要求1所述的方法，其中，以所述晴天操作模式控制所述窗帘的移动包括：
如果所述光强度至少为第三阈值，则将所述窗帘移动到第一位置；以及
如果所述光强度小于所述第三阈值，则将所述窗帘移动到第二位置。

6.  根据权利要求1所述的方法，其中，以所述晴天操作模式控制所述窗帘的移动的步骤包括：
将所述窗帘移动到作为所述光强度的函数的位置。

7.  根据权利要求1所述的方法，其中，以所述晴天操作模式控制所述 窗帘的移动的步骤包括：
将所述窗帘移动到作为所述光强度的线性函数的位置。

8.  根据权利要求1所述的方法，其中，以所述多云天操作模式自动地控制所述窗帘的移动的步骤包括：
将所述窗帘移动到遮阳位置，同时计算的所述改变率的绝对值小于所述第一阈值。

9.  根据权利要求7所述的方法，其中，第三阈值小于所述第一阈值，并且当计算的所述改变率的绝对值在所述第一阈值和所述第三阈值之间时，与计算的所述改变率的绝对值在0和所述第三阈值之前的情况相比，更频繁地计算所述光强度的所述改变率。

10.  一种用于控制被定位为与建筑物的墙壁上的窗户相邻的电动窗帘的方法，所述方法包括：
（a）对所述建筑物外的光强度进行采样；
（b）计算所述光强度的改变率；
（c）如果所述光强度的绝对值至少为第一阈值，则基于所述光强度自动地控制所述窗帘的移动；以及
（d）如果所述光强度的绝对值小于所述第一阈值，至少部分地基于所述光强度的改变率自动地控制所述窗帘的移动。

11.  根据权利要求10所述的方法，其中，步骤（d）包括：如果所述光强度的改变率的绝对值至少为第二阈值，则将所述窗帘移动到第一位置。

12.  根据权利要求11所述的方法，其中，步骤（d）包括：如果所述光强度的改变率的绝对值小于第二阈值，则将所述窗帘移动到第二位置。

13.  根据权利要求10所述的方法，其中，步骤（d）包括：如果所述光强度的改变率的绝对值小于第二阈值，则将所述窗帘移动到作为所述光强度的函数而改变的位置。

14.  根据权利要求10所述的方法，其中，步骤（d）包括：
如果所述光强度的改变率的绝对值大于或等于第二阈值，则以晴天模式控制所述窗帘；以及
如果所述光强度的改变率的绝对值小于阈值，则以多云天模式控制所 述窗帘。

15.  根据权利要求14所述的方法，其中，以所述晴天模式控制所述窗帘的步骤包括：在转变为多云天位置之前，使得所述窗帘至少在预定的最小时间段内保持在晴天位置。

16.  根据权利要求14所述的方法，其中，以所述多云天模式控制所述窗帘的步骤包括：在确定所述光强度的改变率的绝对值增加到至少为所述第一阈值时，转变为立刻以所述晴天模式控制所述窗帘。

17.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括滞后，使得当所述光强度的改变率通过晴天阈值和多云阈值时自动地在所述晴天操作模式和所述多云操作模式之间控制步骤转变，其中所述晴天阈值大于所述多云阈值。

18.  一种用于控制电动窗帘的方法，用于调整通过窗户进入建筑物的空间的日光的量以控制所述空间中的日光穿透距离，所述方法包括：
测量窗户处的总光强度；
计算太阳高度角；
计算作为计算的太阳高度角的函数的多云天阈值；
确定所述总光强度是否超过所述多云天阈值；
以日光穿透限制模式进行操作以控制所述电动窗帘，并由此控制所述空间中的日光穿透距离；
如果所述总光强度大于所述多云天阈值，则启用所述日光穿透限制模式；以及
如果所述总光强度小于所述多云天阈值，则使所述日光穿透限制模式失效。

19.  根据权利要求18所述的方法，其中，如果计算的所述太阳高度角大于预定的太阳高度角，则将所述多云天阈值保持在恒定阈值，并且如果计算的所述太阳高度角小于所述预定的太阳高度角，则所述多云天阈值是计算的所述太阳高度角的函数。

20.  根据权利要求19所述的方法，其中，如果计算的所述太阳高度角小于所述预定的太阳高度角，则所述多云天阈值是计算的所述太阳高度角 的线性函数。

21.  根据权利要求18所述的方法，还包括：
当所述太阳穿透限制模式失效时，控制所述电动窗帘至预定位置。

22.  一种用于控制电动窗帘的方法，用于调整通过窗户进入建筑物的空间的日光的量以控制所述空间中的日光穿透距离，所述方法包括：
测量所述窗户处的总光强度；
确定所述总光强度是否超过多云天阈值；
以日光穿透限制模式进行操作以控制所述电动窗帘，由此控制所述空间中的日光穿透距离；
如果所述总光强度大于所述多云天阈值，则启用所述日光穿透限制模式；以及
如果所述总光强度小于所述多云天阈值，则使所述日光穿透限制模式失效；
其中，所述多云天阈值随日落和日出周围的时间变化，并且在正午附近保持为恒定阈值。

23.  根据权利要求22所述的方法，其中，如果计算的所述太阳高度角小于预定的太阳高度角，则所述多云天阈值随时间变化，以及如果计算的所述太阳高度角大于所述预定的太阳高度角，则所述多云天阈值保持为恒定阈值。

24.  根据权利要求23所述的方法，其中，如果计算的所述太阳高度角小于所述预定的太阳高度角，则所述多云天阈值是计算的所述太阳高度角的函数。

25.  根据权利要求24所述的方法，其中，如果计算的所述太阳高度角小于所述预定的太阳高度角，则所述多云天阈值是计算的所述太阳高度角的线性函数。

26.  根据权利要求22所述的方法，其中，所述多云天阈值在日出之后的第一预定时间段和日落之前的第二预定时间段内随时间变化。

27.  根据权利要求22所述的方法，还包括：
当所述日光穿透限制模式失效时，控制所述电动窗帘至预定位置。

28.  一种系统，包括：
电动窗帘，用于定位在建筑物的墙壁上的窗户附近；
传感器，用于对所述建筑物外的光强度进行采样；以及
处理器，被配置为：
计算所述光强度的改变率；
如果计算的所述改变率的绝对值至少为第一阈值，则自动地以晴天操作模式控制所述窗帘的移动，并且
如果计算的所述改变率的绝对值小于所述第一阈值且所述光强度小于第二阈值，则自动地以多云天操作模式控制所述窗帘的移动。

29.  根据权利要求28所述的系统，其中，所述处理器被进一步配置为：如果计算的所述改变率的绝对值小于所述第一阈值且所述光强度至少为第二阈值，则自动地以所述晴天操作模式控制所述窗帘的移动。

30.  根据权利要求28所述的系统，其中，以所述晴天操作模式控制所述窗帘的移动包括：
如果所述光强度至少为第三阈值，则将所述窗帘移动到第一位置；以及
如果所述光强度小于所述第三阈值，则将所述窗帘移动到第二位置。

31.  一种系统，包括：
电动窗帘，用于定位为与建筑物的墙壁上的窗户相邻，包括：
传感器，用于对所述建筑物外的光强度进行采样；以及
处理器，被配置用于：
计算所述光强度的改变率；
如果所述光强度的绝对值至少为第一阈值，则基于所述光强度自动地控制所述窗帘的移动；以及
如果所述光强度的绝对值小于所述第一阈值，则至少部分地基于所述光强度的改变率自动地控制所述窗帘的移动。

32.  根据权利要求31所述的系统，其中，所述处理器被配置用于：如果所述光强度的改变率的绝对值至少为第二阈值，则将所述窗帘移动到第一位置。

33.  根据权利要求32所述的系统，其中，如果所述光强度的改变率的绝对值小于所述第二阈值，则将所述窗帘移动到第二位置。

34.  根据权利要求31所述的系统，其中，所述处理器被配置用于：
如果所述光强度的改变率的绝对值大于或等于第二阈值，则以晴天模式控制所述窗帘；以及
如果所述光强度的改变率的绝对值小于阈值，则以多云天模式控制所述窗帘。

35.  根据权利要求34所述的系统，其中，以所述晴天模式控制所述窗帘的步骤包括：在转变为多云天位置之前，使所述窗帘至少在预定的最小时间周期内保持在晴天位置。

36.  根据权利要求31所述的系统，其中，所述方法包括滞后，使得当所述光强度的改变率经过晴天阈值和多云阈值时在所述晴天操作模式和所述多云操作模式之间自动地控制步骤转变，其中所述晴天阈值大于所述多云阈值。

37.  一种用于控制电动窗帘的系统，用于调整通过窗户进入建筑物的空间的日光的量以控制所述空间中的日光穿透距离，包括：
传感器，用于测量所述窗户处的总光强度；以及
处理器，被配置用于：
计算太阳高度角；
计算作为计算的太阳高度角的函数的多云天阈值；
确定所述总光强度是否超过所述多云天阈值；
以日光穿透限制模式进行操作以控制所述电动窗帘，由此控制所述空间中的所述日光穿透距离；
如果所述总光强度大于所述多云天阈值，则启用所述日光穿透限制模式；以及
如果所述总光强度小于所述多云天阈值，则使所述日光穿透限制模式失效。

38.  根据权利要求37所述的系统，其中，如果计算的所述太阳高度角大于预定的太阳高度角，则所述多云天阈值保持在恒定阈值，以及如果计 算的所述太阳高度角小于所述预定的太阳高度角，则所述多云天阈值是计算的所述太阳高度角的函数。

39.  根据权利要求37所述的系统，其中，所述处理器被配置用于：当所述日光穿透限制模式失效时，控制所述电动窗帘到预定位置。

40.  一种用于控制电动窗帘的系统，用于调整通过窗户进入建筑物的空间的日光的量以控制所述空间中的日光穿透距离，包括：
传感器，用于测量所述窗户处的总光强度；以及
处理器，被配置用于：
确定所述总光强度是否超过多云天阈值；
以日光穿透限制模式进行操作以控制所述电动窗帘，由此控制所述空间中的所述日光穿透距离；
如果所述总光强度大于所述多云天阈值，则启用所述日光穿透限制模式；以及
如果所述总光强度小于所述多云天阈值，则使所述日光穿透限制模式失效；
其中，所述多云天阈值在日出和日落附近随时间变化，并在正午附近保持在恒定阈值。

41.  根据权利要求40所述的系统，其中，如果计算的所述太阳高度角小于预定的太阳高度角，则所述多云天阈值随时间变化，并且如果计算的所述太阳高度角大于所述预定的太阳高度角，则所述多云天阈值保持在恒定阈值。

42.  根据权利要求41所述的系统，其中，如果计算的所述太阳高度角小于所述预定的太阳高度角，则所述多云天阈值是计算的所述太阳高度角的函数。

43.  根据权利要求40所述的系统，其中，在日出之后的第一预定时间周期和日落之前的第二预定时间周期内，所述多云天阈值随时间变化。

控制电动窗帘的方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2013年3月15日提交的第13/838,876号美国专利申请以及2012年11月30日提交的第61/731,844号美国临时专利申请的权益，其全部内容专门结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及在空间中控制多个电动窗帘的负载控制系统，更具体地，涉及用于自动地控制一个或多个电动窗帘以防止阳光直射空间中的工作空间的过程。
背景技术
例如，诸如电动卷帘和装饰织物的电动窗帘提供了进入空间的阳光量的控制。一些现有技术的电动窗帘响应于各种输入(诸如日光传感器和时钟)被自动控制，以控制进入空间的日光的量，从而将空间中的总照明等级调整到期望等级。例如，负载控制系统可以试图使得进入空间的日光量最大化，以使得空间中的电器照明最小化。此外，一些现有技术的负载控制系统还控制电动窗帘的位置以防止空间中的太阳刺眼，从而增加乘客的舒适度，例如，如2011年5月31日提交的标题为“ELECTRICALLY CONTROLLABLE WINDOW TREATMENT SYSTEM TO CONTROL SUN GLARE IN A SPACE”的共同申请的第7,950,827号美国专利所详细描述的，其全部内容结合于此作为参考。
一种现有技术的负载控制系统控制电动卷帘的位置以将空间中的日光穿透深度限制为最大穿透深度同时使得卷帘的移动最小化来使得乘客分心最小化，如2012年10月16日提交的标题为“METHOD OF AUTOMATICALLY CONTROLLING A MOTORIZED WINDOW  TREATMENT WHILE MINIMIZING OCCUPANT DISTRACTIONS”的共同申请的第8,288,981号美国专利所描述的，其全部内容结合于此作为参考。具体地，负载控制系统响应于太阳的计算位置控制电动卷帘的位置，由此来限制在晴天空间中的日光穿透深度。在多云天期间，负载控制系统可进行操作来停止控制电动窗帘以将日光穿透深度限制为最大穿透深度并且简单地将电动窗帘的位置调整到预定位置。例如，负载控制系统可以包括安装至窗户或者安装到建筑物外部的光电传感器(即，日光传感器或辐射计)用于检测多云条件。例如，如果光电传感器测得的总光等级低于恒定阈值TH_CONST，则负载控制系统可以检测多云条件。
图1和图2分别示出了由光电传感器在晴天和多云天测量的总光等级L_SENSOR的示例性曲线。在晴天和多云天，由光电传感器测量的总光等级L_SENSOR都从日出(即，在时间t_SUNRISE)时的零开始增加，然后在日落(即，在t_SUNSET)时朝零减小。在图2所示的多云天中，由光电传感器测量的总光等级L_SENSOR没有超过恒定阈值TH_CONST，使得负载控制系统将电动窗帘控制到预定位置(即，负载控制系统在一天中的任何点处都将不控制电动窗帘来将日光穿透深度限制到最大穿透深度)。在图1所示的晴天中，当在时间t_ENABLE处光电传感器测量的总光等级L_SENSOR超过恒定阈值TH_CONST时，负载控制系统开始控制电动窗帘以将日光穿透深度限制到最大深度，然后当在时间t_DISABLE处光电传感器测量的总光等级L_SENSOR下降到恒定阈值TH_CONST以下时，停止控制将日光穿透深度限制到最大深度的电动窗帘。
然而，在图1所示的接近日出和日落的晴天中，当光电传感器测量的总光等级L_SENSOR小于恒定阈值TH_CONST(即，在t_SUNRISE和t_ENABLE之间和在t_DISABLE和t_SUNSET之间)时，负载控制系统可能错误地认为当天是多云天。在这些时刻，太阳在天空中比较低并且可能直接晒到建筑物的窗户中，由此创建了刺眼的条件。因此，需要一种负载控制系统，其能够更加精确地区分晴天和多云天，以防止晴天中的日出和日落附近的刺眼。
发明内容
在一些实施例中，提供了一种用于控制电动窗帘的方法，用于调整通过窗户进入建筑物的空间的日光的量，以控制空间中的日光穿透距离。该方法包括：(1)测量窗户处的总光强度；(2)确定总光强度是否超过多云天阈值；(3)以日光穿透限制模式进行操作，以控制电动窗帘，并由此控制空间中的日光穿透距离；(4)如果总光强度大于多云天阈值，启用日光穿透限制模式；以及(5)如果总光强度小于多云天阈值，则使日光穿透限制模式失效。根据本发明的一个实施例，如果计算的太阳高度角大于预定的太阳高度角，则多云天阈值保持在恒定阈值，以及如果计算的太阳高度角小于预定的太阳高度角，则多云天阈值随时间变化。根据本发明的另一实施例，如果计算的太阳高度角小于预定的太阳高度角，则多云天阈值是计算的太阳高度角的函数。
在一些实施例中，一种用于控制被定位为与建筑物的墙壁上的窗户相邻的电动窗帘的方法，包括：对建筑物外的总光强度进行采样；计算总光强度的改变率；如果改变率的绝对值至少为第一阈值，则自动地以晴天操作模式控制窗帘的移动；以及如果计算的改变率的绝对值小于第一阈值且总光强度小于第二阈值，则自动地以多云操作模式控制窗帘的移动。
在一些实施例中，一种控制被定位为与建筑物的墙壁上的窗户相邻的电动窗帘的方法，包括：(a)对建筑物外的总光强度进行采样；(b)计算总光强度的改变率；(c)如果总光强度至少为第一阈值，则自动地基于总光强度控制窗帘的移动；以及(d)如果总光强度小于第一阈值，则至少部分地基于总光强度的改变率的绝对值自动地控制窗帘的移动。
根据以下参照附图的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1示出了位于建筑物上的光电传感器在晴天时测量的总光等级的实例曲线图。
图2示出了位于建筑物上的光电传感器在多云天时测量的总光等级的 实例曲线图。
图3是根据本发明实施例的具有至少一个电动卷帘和多云天传感器的负载控制系统的简化框图。
图4是具有由图3的负载控制系统的电动卷帘覆盖的窗户的建筑物的空间实例的简化侧视图。
图5A是示出日光穿透深度的图4的窗户的侧视图。
图5B是当太阳直接入射到窗户时的图4的窗户的顶视图。
图5C是当太阳没有直接入射到窗户时的图4的窗户的顶视图。
图6示出了根据本发明实施例的由图3的负载控制系统的多云天传感器在晴天时测量的总光等级和多云天阈值的示例性曲线。
图7是根据本发明实施例的多云天程序的简化流程图。
图8是电动窗帘系统的另一实施例的示意图。
图8A是图8所示电动窗帘的一些实施例中所使用的传感器的框图。
图9是操作图8的系统的方法的流程图。
图10A至图10C示出了图9的框912的可选细节。
图11是图9的方法的实施例的详细流程图。
图12A和图12B示出了多云天操作模式的可选细节。
图13A是图9的方法的变型的流程图。
图13B和图13C是图13A的框1310的可选示图。
图14是示出晴天模式和多云天模式之间的允许状态变化的状态图。
图15示出了随时间的改变率的实例，其中两个阈值用于为操作模式的改变提供滞后。
具体实施方式
结合被认为是所写说明书的一部分的附图来阅读示例性实施例的描述。在描述中，诸如“下面”、“上面”、“水平”、“垂直”、“在…上方”、“在…下方”、“上”、“下”、“顶部”和“底部”的相对术语及其衍生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应该理解为表示讨论中的附图所示或描述的定向。这些相对术语是为了描述的方 便并且不要求以特定的定向来构建或操作装置。关于附接、连接等的术语(诸如，“连接”和“互连”)表示以下关系：结构直接地或通过中间结构间接地相互固定或附接，以及可移动或刚性附接或关系，除非另有指定。
当结合附图进行阅读时，更好地理解前面的发明内容部分以后后面的具体实施方式部分。为了说明本发明的目的，在附图中示出了优选的实施例，其中多幅图中类似的符号表示类似的部件，然而应该理解，本发明不限于所公开的具体方法和设备。
图3是根据本发明实施例的负载控制系统100的简化框图。负载控制系统100可用于通过控制空间中的电子照明和进入空间的日光的强度等级来控制空间中的照明等级。如图3所示，负载控制系统100可用于控制传送给多个照明负载(例如，多个荧光灯102)的功率量(由此控制多个照明负载的强度)。负载控制系统100还可用于控制多个电动窗帘(例如，电动卷帘104)的位置以控制进入空间的日光的量。电动窗帘可以可选地包括电动织物、百叶窗、罗马帘或天窗帘。负载控制系统包括多个照明中心140，其用作用于管理照明负载(即，多个荧光灯102)和电动窗帘(即，电动卷帘104)的操作的中心控制器。
每个荧光灯102都连接至用于控制灯的强度的多个数字电子调光镇流器110。镇流器110可用于经由数字镇流器通信链接112相互通信(即，镇流器可用于经由数字镇流器通信链接向其他镇流器传输数字消息)。每个数字镇流器通信链接112还连接至数字镇流器控制器(DBC)114，镇流器控制器(DBC)114提供必须的直流(DC)电压来对通信链接112供电并帮助负载控制系统100的编程。例如，数字镇流器通信链接112可包括数字可寻址照明接口(DALI)通信链接。照明中心140经由对应的照明中心通信链接142连接至数字镇流器控制器114，使得照明中心可用于向镇流器110传输数字消息。
每个电动卷帘104都包括电子驱动单元(EDU)130，电子驱动单元(EDU)130例如可以位于相关卷帘的滚管内。每个电子驱动单元130都连接至一个照明中心通信链接142，用于从对应的照明中心140接收数字消息。在2006年6月11日发布的标题为“MOTORIZED SHADE CONTROL  SYSTEM”的共同申请的第6,983,783号美国专利中详细描述了电动窗帘控制系统的实例，其内容结合于此作为参考。可选地，照明中心140可用于向电子驱动单元130传输无线信号(例如，射频(RF)信号)，用于控制电动卷帘。在2010年5月25日发布的标题为“RADIO-FREQUENCY CONTROLLED MOTORIZED ROLLER SHADE”的共同申请的第7,723,939号美国专利以及2012年10月18日公开的标题为“MOTORIZED WINDOW TREATMENT”的美国专利申请公开第2012/0261078号中详细描述了射频电动窗帘的实例，其内容结合于此作为参考。
负载控制系统100还包括壁站(wallstation)144、146，壁站144、146连接至照明中心通信链接142，用于控制负载控制系统的负载控制设备(即，镇流器110和电子驱动单元130)。例如，第一壁站144上的按钮的致动可以接通和关闭一个或多个灯102或者调整一个或多个灯的强度。此外，第二壁站146上的按钮的致动可以打开或关闭一个或多个电动卷帘104，调整一个或多个电动卷帘的位置，或者控制一个或多个电动卷帘以在打开限制位置(例如，完全打开位置P_FO)和关闭限制位置(例如，完全关闭位置P_FC)之间预设帘位置。
照明中心140进一步经由网络(例如，具有以太网链接152和标准以太网开关154)连接至个人计算机(PC)150，使得PC可用于经由照明中心140向镇流器110和电子驱动单元130传输数字消息。PC 150执行图形用户界面(GUI)软件，其可显示在PC屏幕156上。GUI软件允许用户配置和监控负载控制系统100的操作。在照明控制系统100的配置期间，用户可使用GUI软件确定多少镇流器110、数字镇流器控制器114、电子驱动单元130和照明中心140被连接并有效。此外，用户还可以向区域或组分配一个或多个镇流器110，使得组中的镇流器110一起响应例如壁站的致动。照明中心140还可以用于经由网络从智能手机(例如，智能手机、智能手机或智能手机)、平板电脑(例如，手持计算设备)或任何其他适当的因特网协议设备接收数字消息。
负载控制系统100可以日光穿透限制模式进行操作以控制进入建筑物的空间160(图4)的日光的量，从而控制该空间中的日光穿透距离d_PEN。 具体地，照明中心140可用于向电动卷帘104传输数字消息，以控制空间160中的日光穿透距离d_PEN。每个照明中心140都包括天文时钟并且能够确定具体位置的一年中的每一天的日出时间t_SUNRISE和日落时间t_SUNSET。照明中心140分别向电子驱动单元130传输命令，以响应于时钟安排自动地控制电动卷帘104。可选地，PC 150可以包括天文时钟，并且可以向电动卷帘104传输数字消息，以控制空间160中的日光穿透距离d_PEN。
负载控制系统100还包括多云天传感器180，其可以安装至空间160中的窗户166(图4)的内表面或者安装至建筑物的外部。多云天传感器180可以是电池供电的，并且如图3所示可用于向传感器接收模块184传输无线信号(例如，射频(RF)信号182)。传感器接收模块184可用于响应于来自多云天传感器180的RF信号182经由照明中心通信链接142向对应的照明中心140传输数字消息。因此，如以下更详细描述的，响应于经由传感器接收模块184从多云天传感器180接收的数字消息，照明中心140可用于启用和失效日光穿透限制模式。负载控制系统100可包括位于建筑物周围的不同窗户处的多个多云天传感器(以及多个传感器接收模块)，使得负载控制系统100能够在建筑物的一些区域中启用日光穿透限制模式以及在其他区域中使日光穿透限制模式失效。可选地，多云天传感器180可以经由有线控制链接连接至传感器接收模块184或者直接连接至照明中心通信链接142。
图4是示出被电动卷帘104控制的日光穿透距离d_PEN的空间160的实例的简化侧视图。如图4所示，建筑物包括立面164(例如，四侧矩形建筑物的一侧)，其具有允许日光进入空间的窗户166。空间160还包括工作面(例如，桌子168)，其具有高度h_WORK。如图4所示，多云天传感器180可以安装在窗户166的内表面。电动卷帘104安装在窗户166上方并包括遮阳织物170包裹其上的卷管172。遮阳织物170在遮阳织物的下边缘处可具有边缘杆(hembar)174。电子驱动单元130旋转卷管172来在完全打开位置P_FO(窗户166没有被覆盖)和完全闭合位置P_FC(窗户166被完全覆盖)之间移动遮阳织物170。此外，电子驱动单元130可以将遮阳织物170的位置控制到完全打开位置P_FO和完全闭合位置P_FC之间的多个预 设位置中的一个位置。
日光穿透距离d_PEN是日光从窗户166和立面164直接照到房间中的距离。日光穿透距离d_PEN是窗户166的高度h_WIN和立面164相对于真北的角度以及限定太阳在天空中的位置的太阳高度角θ_S和太阳方位角的函数。太阳高度角θ_S和太阳方位角是预设日期和时间以及空间160定位于其中的建筑物162的位置(即，经度和维度)的函数。太阳高度角θ_S本质上是在建筑物162的位置处朝向太阳引导的线与朝向地平面引导的线之间的角度。太阳高度角θ_S还可以认为是太阳光线在水平面上的入射角度。太阳方位角是通过从观察者到真北的线以及从观察者到投射到地面上的太阳的线所形成的角度。当太阳高度角θ_S较小时(即，在日出和日落附近)，太阳位置的小幅变化导致日光穿透距离d_PEN的幅度相对较大的改变。
如图5A的窗户166的侧视图所示，直接日光到空间160的桌子168的日光穿透距离d_PEN(垂直于窗户166的表面进行测量)可以通过考虑光的最深穿透光线的长度l(与光线的路径平行)、窗户166的高度h_WIN与桌子168的高度h_WORK之间的差值以及桌子和立面164的壁之间的距离(即，日光穿透距离d_PEN)所形成的角度来确定，即，
tan(θ_S)＝(h_WIN-h_WORK)/l   (等式1)
其中，θs是针对建筑物的给定位置(即，纬度和经度)在给定的日期和时间的太阳的太阳高度角。
如果太阳直接入射到窗户166上，则如图5B的窗户166的顶视图所示，太阳方位角和立面角(即，相对于真北)相等。因此，日光穿透距离d_PEN等于光的最深穿透光线的长度l。然而，如果立面角不等于太阳方位角则如图5C的窗户166的顶视图所示，日光穿透距离d_PEN是角度和太阳方位角之间的差值的余弦函数，即，
d_PEN＝l·cos(|φ_F-φ_S|)   (等式2)，
如前所述，太阳高度角θs和太阳方位角θs限定太阳在天空中的位置并且是其中定位了空间160的建筑物的位置(即，纬度和经度)以及目前的日期和时间的函数。以下等式需要近似太阳高度角θs和太阳方位角θs。时间的等式主要限定由日晷给出的时间与时钟给出的时间的差异。该差异 是由于地球旋转轴线的倾斜度。时间的等式可以近似为：
E＝9.87·sin(2B)-7.53·cos(B)-1.5·sin(B)   (等式3)
其中，B＝[360°·(N_DAY-81)]/364，且N_DAY是一年中的当前天数(例如，对于1月1日来说N_DAY等于1，对于1月2日来说N_DAY等于2，以此类推)。
太阳赤纬δ是地球的赤道平面上的太阳光的入射角度。如果忽略地球轨道绕太阳的离心率并且轨道假设为圆形，则太阳赤纬通过以下等式给出：
δ＝23.45°·sin[360°/365·(N_DAY+284)]   (等式4)
太阳时角H是子午面与地球轴线和太阳的当前位置形成的平面之间的角度，即，
H(t)＝{1/4·[t+E-(4·λ)+(60·t_TZ)]}-180°   (等式5)
其中，t是一天中的当前本地时间，λ是本地经度，以及t_TZ是本地时间t与格林威治标准时间(GMT)之间的时区差值(以小时为单位)。例如，对于东部标准时间(EST)的时区差值t_TZ为-5。可以根据本地经度λ和建筑物162的纬度Φ来确定时区差值t_TZ。对于给定的太阳时角H，可以通过针对时间t通过对等式5进行求解来确定本地时间，即，
t＝720+4·(H+λ)-(60·t_TZ)–E   (等式6)
当太阳时角H等于0时，太阳处于天空中的最高点，其被称为“太阳正午”时间t_SN，即，
t_SN＝720+(4·λ)-(60·t_TZ)–E   (等式7)
负的太阳时角H表示太阳处于子午面的东方(即，早晨)，而正的太阳时角H表示太阳处于子午面的西方(即，下午或晚上)。
可以使用以下等式来计算作为当前的本地时间t的函数的太阳高度角θ_S：
θ_S(t)＝sin^-1[cos(H(t))·cos(δ)·cos(Φ)+sin(δ)·sin(Φ)]   (等式8)
其中，Φ是本地经度。可以使用以下等式计算作为当前的本地时间t的函数的太阳方位角Φ_S：
Φ_S(t)＝180°·C(t)·cos^-1[X(t)/cos(θ_S(t))]   (等式)
其中，
X(t)＝[cos(H(t))·cos(δ)·sin(Φ)-sin(δ)·cos(Φ)]   (等式10)
并且如果当前的本地时间t小于或等于太阳正午时间t_SN则C(t)等于-1，而如果当前的本地时间t大于太阳正午时间t_SN则C(t)等于1。还可以独立于太阳高度角θ_S来表示太阳方位角φ_S，即，
Φ_S(t)＝tan^-1[-sin(H(t))·cos(δ)/Y(t)]   (等式11)
其中，
Y(t)＝[sin(δ)·cos(Φ)-cos(δ)·sin(Φ)·cos(H(t))]   (等式12)
因此，太阳高度角θ_S和太阳方位角φ_S是本地经度λ和维度Φ以及当前的本地时间t和日期(即，当前的天数N_DAY)的函数。使用等式1和等式2，可以根据窗户166的高度h_WIN、桌子168的高度h_WORK、太阳高度角θ_S和太阳方位角Φ_S来表示日光穿透距离。
如前所述，照明中心140可以以日光穿透限制模式进行操作来控制电动卷帘104，从而将日光穿透距离d_PEN限制为小于期望的最大日光穿透距离d_MAX。例如，可以限制日光穿透距离d_PEN，使得日光不直接照射到桌子168上，从而防止桌子上的太阳耀眼。可以使用PC 150的GUI软件输入期望的最大日光穿透距离d_MAX，并且其可以存储在每个照明中心140的存储器中。此外，用户还可以使用PC 150的GUI软件来输入当前的日期和时间、当前的时区、建筑物的本地经度λ和维度Φ、建筑物的每个立面164的立面角φ_F、建筑物的空间160中的窗户166的高度h_WIN和建筑物的空间中的工作空间(即，桌子168)的高度h_WORK。这些操作特性(或这些操作特性的子集)也可以存储在每个照明中心140的存储器中。此外，电动卷帘104还被控制为使得对空间160的占用者的分心(即，由于电动卷帘的移动)最小，例如通过一天仅打开和关闭每个电动卷帘一次使得每天只移动两次卷帘。
照明中心140可用于生成限定建筑物162的每个立面164的电动卷帘104的期望操作的时钟安排，以限制空间160中的日光穿透距离d_PEN。例如，照明中心140可以每天在午夜生成一次新时钟安排以限制下一天的空间160中的日光穿透距离d_PEN。照明中心140可用于响应于下一天的多个时间处的期望最大日光穿透距离d_MAX来计算电动卷帘104的最佳遮阳位置。然后，照明中心140可用于使用卷帘移动之间的用户选择最小时间周期T_MIN 以及计算的最佳遮阳位置来生成下一天的时钟安排。在先前提到的美国专利第8,288,981号中详细描述了使用时钟安排使得日光穿透深度最小的控制电动窗帘的方法实例。
在一些情况下，当照明中心140控制电动卷帘104到完全打开位置P_FO时(即，当没有直接日光入射到立面164上时)，进入空间160的日光量对于空间的用户来说是不可接受的。因此，照明中心140可用于将建筑物的一个或多个空间160或立面164的电动卷帘的打开限制位置设置为遮阳位置P_VISOR(其通常低于完全打开位置P_FO但是可以等于完全打开位置)。因此，遮阳位置P_VISOR限定在时钟安排期间控制电动卷帘104的最高位置。可以使用PC 150的GUI软件来输入遮阳位置P_VISOR的位置。此外，可以使用PC 150的GUI软件使得建筑物的每个空间160或立面164的遮阳位置P_VISOR有效和失效。由于建筑物的两个相邻窗户166可以具有不同的高度，所以两个窗户的遮阳位置P_VISOR可以使用GUI软件来编程，使得当电动卷帘104被控制到遮阳位置P_VISOR时，覆盖相邻窗户的遮阳织物172的边缘杆174对齐。
响应于从多云天传感器180接收的RF信号182，照明中心140可用于使日光穿透限制模式失效(即，停止控制电动卷帘104来限制日光穿透距离d_PEN)。具体地，如果由多云天传感器180测量的总光等级L_SENSOR低于多云天阈值TH_CLOUDY，则每个照明中心140可用于确定建筑物外存在多云条件，并且将一个或多个电动卷帘104控制为遮阳位置P_VISOR以使得进入空间160的自然光量最大并且通过提供窗户166外的更好视野来提高占用者的舒适性。然而，如果由多云天传感器180测量的总光等级L_SENSOR等于或大于多云天阈值TH_CLOUDY，则每个照明中心140可用于确定建筑物外存在晴天条件，并且使得日光穿透限制模式有效来控制电动卷帘104，从而限制空间160中的日光穿透距离d_PEN并由此防止桌子168上的太阳耀眼。
图6示出了根据本发明实施例的晴天时由多云天传感器180测量的总光等级L_SENSOR以及由照明中心140使用的多云天阈值TH_CLOUDY的示例性曲线。在一天的大多数时间，当计算的太阳高度角θ_S大于预定的截止高度角θ_CUT-OFF(例如，接近15°)时，多云天阈值TH_CLOUDY保持恒定，例如处 于现有技术的恒定阈值TH_CONST(例如，接近1000英尺烛光)。为了防止照明中心140在日出和日落附近错误地确定当前天是多云天，则作为所计算的太阳高度角θ_S的函数来调整多云天阈值TH_CLOUDY，例如：
THCLOUDY=THCNST·θSθCUT-OFF]]>   (等式13)
因此，多云天阈值TH_CLOUDY随日出和日落附近的时间而变化，并且在中午附近保持在恒定阈值TH_CONST。如图6所示，由于太阳高度角θ_S在日出和日落附近近似为线性，多云天阈值TH_CLOUDY从日出时间t_SUNRISE到时间t_ENABLE从0开始一定程度地线性增加到多云天阈值TH_CLOUDY，并且从时间t_DISABLE到日落时间t_SUNSET从多云天阈值TH_CLOUDY开始一定程度地下降到0。可选地，多云天阈值TH_CLOUDY可以在日出之后的第一预定时间段和日落之前的第二预定时间段内随时间变化。
图7是被照明中心140周期性地(例如，每分钟一次)执行的多云天过程300的简化流程图。首先，照明中心140在步骤310中确定总光等级L_SENSOR，例如通过从存储器中调用从多云天传感器180最后接收的光等级信息。在步骤311中，如果总光等级L_SENSOR由于最后一次执行多云天过程300没有改变，则多云天过程300简单退出。然而，如果在步骤311中总光等级L_SENSOR发生变化，则照明中心140在步骤312中计算太阳高度角θ_S(例如使用上述等式1-8)。如果在步骤314中计算的太阳高度角θ_S大于截止高度角θ_CUT-OFF(即，近似为15°)，则照明中心140在步骤316中将多云天阈值TH_CLOUDY设置为等于现有技术的恒定阈值TH_CONST。如果在步骤314中计算的太阳高度角θ_S小于或等于截止高度角θ_CUT-OFF，则照明中心140在步骤318中计算多云天阈值TH_CLOUDY作为恒定阈值TH_CONST、计算的太阳高度角θ_S和截止高度角θ_CUT-OFF的函数(例如，如上述等式13所示)。在步骤320中，如果总光等级L_SENSOR大于多云天阈值TH_CLOUDY(如步骤316或318所设置的)，则在步骤324中，照明中心140启用日光穿透限制模制来根据时钟安排控制电动卷帘104(即，限制空间160中的日光穿透距离d_PEN)，并且多云天过程300退出。如果在步骤320中总光等级L_SENSOR小于或等于多云天阈值TH_CLOUDY，则在步骤324中，在多云天过程300退出之前，照明中心140使日光穿透限制模式失效并控制电动卷帘至遮阳位 置P_VISOR。
虽然参照晴天和多云天之间的区别来描述本发明，但本发明的概念还可以应用于其他可影响进入空间160的日光的量和方向的外部条件(例如，阴影条件和由其他建筑物和对象引起的反射耀眼条件)。例如，如果多云天传感器180检测到窗户166上存在阴影，则照明中心140可以使得日光穿透限制模式失效。
在一些实施例中，一种用于调整通过窗户进入建筑物的空间的日光量以控制空间中的日光穿透距离的控制电动窗帘的方法，该方法包括：
测量窗户处的总光强度；
计算太阳高度角；
作为计算的太阳高度角的函数，计算多云天阈值；
确定总光强度是否超过多云天阈值；
以日光穿透限制模式进行操作以控制电动窗帘，由此控制空间中的日光穿透距离；
如果总光强度大于多云天阈值，则启用日光穿透限制模式；以及
如果总光强度小于多云天阈值，则使日光穿透限制模式失效。
在一些实施例中，如果计算的太阳高度角大于预定的太阳高度角，则多云天阈值保持在恒定阈值，并且如果计算的太阳高度角小于预定的太阳高度角，则多云天阈值是所计算的太阳高度角的函数。
一些实施例还包括：当日光穿透限制模式失效时，将电动窗帘控制到预定位置。
图8是自动窗帘系统200的另一实施例的示意图，其不要求任何外部提供的电源、通信或数据。该系统200可以通过房主便利安装而不执行任何布线。该系统不要求用户输入任何时间或地理数据，或者关于窗帘和太阳之间的相对位置的信息。系统200不要求与任何其他室内系统的无线或有线通信。
系统200包括窗帘104，其可以是卷帘、电动织物、百叶窗、罗马帘、天窗帘等。窗帘104装配有电源，诸如用于保持电池206和接收来自电池的DC电能的插座(未示出)，来对改变窗帘104的位置的电机(未示出) 供电。在一些实施例中，电池例如是可买到的碱性电池、NiCd电池或锂离子电池。电池可以是可充电或可丢弃的。在其他实施例中，电池是专用内部电池。
该系统包括光电传感器202，其测量入射到光电传感器202上的可见光的总强度。光电传感器202可以是各种传感器中的任何传感器，诸如光度计、辐射计、光电二极管、光电电阻器等。在一些实施例中，传感器202被建造在窗帘104的壳体内。在其他实施例中，光电传感器202是可安装在窗户内或外的独立设备，并且经由有线或无线连接而连接至控制单元204。
在一些实施例中，如图8A所示，光电传感器202是“智能设备”，其包括传感器202a、微控制器或嵌入式处理器202b、非暂态存储介质(诸如具有指令和数据存储部分的存储器202c)以及连接传感器、微控制器和存储器的总线202d，它们均包含在单个壳体202e内。在一些实施例中，传感器、微控制器或嵌入式处理器、存储器和总线均安装在壳体202e中的印刷电路板(未示出)上。在其他实施例中，传感器、微控制器和存储器包含在独立封装中并且相互连接。
控制单元204可以是用指令编程的微控制器或嵌入式处理器，用于基于总光强度和/或总光强度的改变率，根据预定方法来自动地操作窗帘104来允许光通过。控制单元204包括用数据和计算机程序代码编码的有形的非暂态机器可读存储介质(例如，闪存，未示出)，用于控制窗帘的操作。
图9是控制在建筑物的壁上与窗户208相邻定位的电动窗帘104的方法的流程图。
在步骤902中，该方法对建筑物外的总光强度进行采样。通过光电传感器202来收集该测量值。如果光电传感器202位于建筑物的外部，则其直接对光进行采样。如果光电传感器202安装在建筑物内的窗帘104的壳体上，则控制单元204可以对传感器输出信号应用校正来补偿窗户的吸收率和反射率，光穿透该窗户到达光电传感器202。
在步骤904中，控制单元204计算总光强度的改变率。通过将两个光强度值之间的差值除以相对时间间隔来数字地确定改变率。在一些实施例 中，通过从第二光强度信号值中直接减去第一光强度信号值来计算差值。仅使用两个光强度信号值在计算方面来说是简单和快速的，并且对于照明条件的实时变化提供快速的响应。然而，如果仅使用两个传感器采样，则所计算的差值可以在改变率的值中引入传感器噪声，并且趋于在改变率函数中引起更多的波动。在其他实施例中，总光强度采样在短采样周期(诸如1、2或5分钟)内被相加、平均或数字积分。这样做用于取消随机噪声，并且降低所计算的改变率值中的尖峰。
在步骤906中，控制单元204确定改变率的绝对值是否至少为第一阈值。如果改变率的绝对值大于或等于第一阈值，则执行步骤912。如果改变率的绝对值小于阈值，则执行步骤908。例如，在一些实施例中，晴天和多云之间的改变率阈值在50至100滴答/分钟之间。在其他实施例中，可以使用其他阈值。
在步骤908中，进行总光强度是否至少为第二阈值的第二确定。如果总光强度大于或等于第二阈值，则执行步骤912。第二阈值被经验地设置为在大多数晴天当太阳高度角大于阈值角度(例如但不限于15度)时通常被超过的值。这对应于晴天中的日出和日落之前并排除日出和日落的大多数白天的时间。如果总光强度小于第二阈值，则执行步骤910。在一些实施例中，第二阈值可以被设置为大约600英尺烛光、大约1000英尺烛光或大于1200英尺烛光。在一些实施例中，窗帘的控制允许占用者选择第二阈值。
在步骤910中，当计算的改变率的绝对值小于第一阈值并且总光强度小于第二阈值时，控制单元204自动地以多云天操作模式来控制窗帘104的移动。
在步骤912中，当计算的改变率的绝对值至少为第一阈值或者总光强度至少为第二阈值时，控制单元204自动地以晴天操作模式来控制窗帘的移动。因此，如果(1)计算的改变率的绝对值至少为第一阈值或者(2)计算的改变率的绝对值小于第一阈值且总光强度至少为第二阈值，则控制单元204自动地以晴天操作模式来控制窗帘的移动。
如上所述，在日出和日落附近，总光强度相对较低，即使在晴天也是 如此。如果多云天检测仅基于固定的总光强度值的比较，则晴天条件可能被错误地识别为多云。在这些时间，太阳可能在天空中非常低并且可以直接照射到建筑物的窗户中，由此创建太阳穿透条件。
本发明的发明人已经确定，在日出和日落时，即使总光强度相对较低(与晴天或多云条件无关)，总光强度的改变率的绝对值也趋向于在晴天和部分晴天时显著大于多云天。因此，图9所示的方法提供了一方面的晴天和部分晴天与另一方面的多云天之间的改进区分。
图10A是图9的步骤912的放大细节。在该实施例中，窗帘具有两种可能的晴天操作模式位置。在步骤1002中，进行光的总强度是否大于第三阈值的确定。如果大于，则执行步骤1004。否则执行步骤1006。
在步骤1004中，如果总光强度至少为第三阈值，则窗帘被移动到第一位置(例如，完全关闭，或者从75％到90％关闭)。
在步骤1006中，如果总光强度小于第三阈值，则窗帘被移动到第二位置(例如，完全打开，或者从15％到25％打开)。
图10B是图9的步骤912的另一实施方式的细节。在步骤912B中，窗帘位置根据总光强度而改变。
图10C是图9的步骤912的另一实施方式的细节。在一些实施例中，窗帘位置作为总光强度的线性函数而改变。因此，可以诸如通过以下等式来确定窗帘位置：
Y＝Y₀+C*(总光强度)
其中，Y是窗帘位置(例如，用于卷帘的边缘杆位置、用于百叶窗的角度等)，Y₀和C均恒定。
尽管图10A至图10C提供了晴天操作模式的三种非限制实例(它们不要求地理数据、太阳时或其他外部提供的动态数据)，但可以使用各种晴天操作模式技术。例如，在具有通信能力或访问地理信息和太阳时的系统中，控制单元可以以晴天操作模式控制窗帘以控制太阳穿透距离、估计的内部自然光等级、来自太阳辐射的估计内部热量分布等。
图11是示出图9的实施例的实施方式的更多细节的流程图。
在步骤1102中，光电传感器对建筑物外的总光强度进行采样。如果光 电传感器202安装在建筑物内的窗帘104的壳体上，则控制单元204可以向传感器输出信号应用校正来补偿窗户的吸收性和反射性，光穿透窗户到达光电传感器202。
在步骤1104中，光强度值在多个间隔内被相加、数字积分或平均以提供多个强度值。
在一些实施例中，步骤1104在多个间隔中的每一个期间计算采样的总光强度进行相加或平均的平均强度，以针对每个对应的间隔提供对应的强度值。例如，在一个实施例中，每30秒对来自光电传感器202的总光强度信号进行采样。每次对5个新值进行采样(即，每2.5分钟)，并且计算针对2.5分钟间隔的平均总光强度值和平均时间。因此，在5分钟之后，计算两个平均总光强度值。第一平均值基于具有1.25分钟的平均时间的五个采样，以及第二平均值基于具有3.75分钟的平均时间的五个采样。
在步骤1106中，控制单元204计算总光强度的改变率。通过将两个平均光强度值之间的差值除以相关时间间隔来数字地确定改变率。在一些实施例中，计算改变率包括：作为第一和第二采样总光强度之间的差值除以采样第一总光强度和采样第二总光强度之间的时间长度来计算改变率。
在上述实例中，两个平均光强度值之间的差值除以(3.75-1.25)＝2.5分钟。
在其他实例中，步骤1104相加(或积分)光强度值而不计算平均值；并且步骤1106通过使用较大阈值来补偿强度值的总和。例如，如果在步骤1004中相加了5个强度值(而不将总和除以5)，则改变率值的阈值可以乘以5，使得将达到相同的晴天/多云天判定。
在步骤1108中，控制单元204确定改变率的绝对值是否至少为第一阈值。如果改变率的绝对值大于或等于第一阈值，则执行步骤1014。如果改变率的绝对值小于第一阈值，则执行步骤1010。
在步骤1110中，进行总光强度是否至少为第二阈值的第二确定。如果总光强度大于或等于第二阈值，则执行步骤1114。如果总光强度小于第二阈值，则执行步骤1112。
在步骤1112中，当计算的改变率的绝对值小于第一阈值且总光强度小 于第二阈值时，控制单元204自动地以多云天操作模式来控制窗帘104的移动。在该实例中，控制单元204自动地控制窗帘104的移动以打开窗帘(完全打开或者该方法使用的最大程度)。
在步骤1114中，如果(1)计算的改变率的绝对值至少为第一阈值或者(2)计算的改变率的绝对值小于第一阈值且总光强度至少为第二阈值，则控制单元204自动地控制窗帘的移动。在该实例中，窗帘104自动地移动至选择的关闭或(基本关闭)位置，以确保定位有窗帘系统200的房间的占用者的舒适性。
通过在相对较短的时间周期(例如，2至5分钟)期间对总光强度传感器信号的采样进行积分或求平均，减少了传感器噪声的影响和传感器输出中的小偏离。这又降低了计算的总光强度的改变率的摆动。
图12A是示出多云天操作模式下的系统操作的流程图。
在步骤1202中，确定总光强度的改变率的绝对值是否小于第一阈值。如果改变率的绝对值小于阈值，则执行步骤1204。如果改变率的绝对值大于或等于阈值，则执行步骤1206。
在步骤1204中，窗帘被移动为“遮阳”位置，同时计算的改变率的绝对值小于第一阈值。遮阳位置是大部分打开的位置(例如，75％至90％打开)，其使得多云天的自然光最大化来使得照明负载最小。虚线箭头表示只要系统以多云天操作模式进行操作就重复步骤1202的评估。
在步骤1206中，如果改变率的绝对值大于或等于第一阈值，则系统改变状态以晴天操作模式自动地控制窗帘的移动。
图12B示出了多云天操作模式期间的一些实施例所使用的另一特征。在一些实施例中，如果条件从多云变为晴天，则通过快速地响应以关闭窗帘，系统被偏置以保护占有者的舒适性，同时避免由于窗帘的频繁打开和关闭而引起的注意力分散。因此，在多云天模式(即，总光强度的改变率的绝对值小于第一阈值)的同时执行图12B的步骤。
在步骤1212中，输入或选择第三阈值，使得第三阈值大于0且小于第一阈值。第三阈值将多云天操作模式划分为两个区域。当改变率的绝对值较低(小于第三阈值)时，系统通过更少地计算改变率来保持电池寿命。 当改变率的绝对值较高(在第三阈值和第一阈值之间)时，更加频繁地计算改变率。结果，当改变率的绝对值在第一阈值之上改变时，在下一次计算改变率之前存在相对较短的延迟，并且系统转换为晴天操作模式。
在步骤1214中，系统计算改变率并确定改变率的绝对值是否在0和第三阈值之间(较低的改变率)。如果是，则改变率较低，并执行步骤1218。如果改变率大于第三阈值，则执行步骤1216。
在步骤1216中，计算改变率的频率变得(或保持)较大。
在步骤1218中，计算改变率的频率变得(或保持)不太频繁。
在一些实施例中，步骤1216使用第一恒定频率并且步骤1218使用第二恒定频率，其中第一恒定频率大于第二恒定频率。在其他实施例中，计算改变率的频率作为改变率的函数而改变。例如，在一些实施例中，计算改变率的频率是改变率的线性函数。
图13A是用于控制与建筑物的墙壁上的窗户相邻定位的电动窗帘的可选程序流程的流程图，其中，首先评估总光强度，然后评估总光强度的改变率。
在步骤1302中，在建筑物的外部采样总光强度。
在步骤1304中，确定总光强度是否至少为第一阈值。如果是，则执行步骤1312。如果不是，则执行步骤1306。
在步骤1306中，计算总光强度的改变率。
如果总光强度小于第一阈值，则步骤1308至1310至少部分地基于总光强度的改变率自动地控制窗帘的移动。
在步骤1308中，确定改变率的绝对值是否至少为第二阈值。如果总光强度的改变率的绝对值至少为第二阈值，则执行步骤1312，用于将窗帘移动到第一位置。如果总光强度的改变率的绝对值小于第二阈值，则执行步骤1310。
在步骤1310中，控制单元204自动地以多云天操作模式控制窗帘的移动，同时总光强度小于第一阈值。
在步骤1312中，如果总光强度至少为第一阈值，则控制单元204基于总光强度自动地控制窗帘的移动。
图13B示出了图13A的步骤1310的实施例。在步骤1310A中，如果总光强度的改变率的绝对值小于第二阈值，则控制单元204使得窗帘移动到第二位置。例如，第二位置可以是在多云天操作模式中使用的打开或“遮阳”位置。
图13C示出了图13A的步骤1310的另一实施例。在步骤1310B中，如果总光强度的改变率的绝对值小于第二阈值，则控制单元204使得窗帘移动到作为总光强度的函数而改变的位置。在子步骤1311中，控制单元204计算作为总光强度的函数的第二位置。在子步骤1313中，控制单元204使得窗帘移动到第二位置。
图14是示出一些实施例中的两个操作模式和可允许转变的状态图。
当系统以多云天操作模式1402进行操作时，系统将使得窗帘移动到完全打开或“遮阳”位置(75％至90％打开)以使得自然光和视野最大化。在一些实施例中，可以通过用户手动设置多云天操作模式下的窗帘的设置(例如，高度)。例如，用户致动“程序”按钮或者控制和移动窗帘至期望的多云天位置。在其他实施例中，用户可以使用编程按钮或控制从预定的位置集合中选择多云天位置。
由于窗帘在多云天模式中基本打开，所以照明条件的突然变化(例如，太阳从大云朵后面出现)可以导致占有者的耀眼或不舒服。因此，在一些实施例中，系统被偏置以立即响应这种变化。在一些实施例中，只要总光强度的改变率的计算表示改变率的绝对值增加到超过相关改变率阈值，控制单元204就转变为晴天操作模式(状态1404)。类似地，随着总光强度增加到超过总光强度阈值，系统转换为晴天操作模式(状态1404)。另一方面，如果总光强度的改变率在改变率阈值上方和下方具有小的振荡，则控制单元204仍然假设这表示晴天。这种偏置朝向处理不确定的情况，晴天确保保护占有者不受耀眼或尤其明亮的光的干扰。
如上面参照图12B所述，在一些实施例中，当改变率的绝对值相对较大(接近用于改变为晴天操作模式的阈值)时，增加改变率计算的频率。这进一步降低了在天气改变之后执行改变率的下一次计算的延迟，使得控制单元204几乎立刻引起转换为晴天操作模式。
在一些实施例中，多云天模式中控制窗帘的步骤包括：在确定总光强度的改变率的绝对值增加到至少第一阈值时，立刻转变为以晴天模式控制窗帘。同时，在晴天模式中控制窗帘的步骤包括：在转变为多云天位置之前，使得窗帘在至少预定的最小时间段内保持在晴天位置。
再次参照图14，一旦系统在步骤1404中以晴天操作模式进行操作，控制单元204就在返回系统之前在步骤1406中实施最小延迟。这使得由于部分晴天天气期间的窗帘的太频繁移动而导致注意力分散最小化并延长了电池寿命。因此，不会发生转变回到多云天模式，直到遮阳移动之间的最小时间已经过去，并且改变率的绝对值小于相关阈值。
图15是可以包括在控制单元204以防止过量的干扰移动和电池消耗的另一任选特征的示图。控制单元204使用两个阈值来提供滞后：TC和TS(代替单个阈值)。当系统处于多云天操作模式时，控制单元204不转变为晴天操作模式直到总光强度的改变率1502的绝对值大于或等于晴天阈值TS为止(在时间t1处)。当系统处于晴天操作模式时，控制单元204不转变为多云操作模式，直到总光强度的改变率1502的绝对值小于或等于多云阈值TC为止。因此，在任意操作模式下，为了将状态变为其他操作模式，总光强度的改变率的绝对值首先经过两个阈值。在一些实施例中，两个阈值TC、TS与上述框1406(图14)的最小延迟组合。在其他实施例中，使用两个阈值TC、TS而不使用最小延迟。
同样如图14和图15所示，为了多云天确认，使用改变率的绝对值。在没有阴影或障碍的完全晴天的情况下，改变率一般为正弦曲线，并且有时将是负的。通过使用改变率的绝对值，尖锐的转变被解释为晴天条件的指示。例如当太阳躲到云的后面(大的负改变率)或者从云中出现(大的正改变率)时，可以在大多数晴天中发生尖锐的转变，这两种情况均涉及大多数晴天，并且被处理为与晴朗的晴天一样，基于总光强度的改变率进行控制。因此，例如，在时间t2和t3之间，改变率1502变得越来越负。在时间t3处，当改变率的绝对值1504(以幻影示出)增加到晴天操作阈值TS外时，控制单元204再次转变为晴天操作模式。在时间t4处，当改变率的绝对值1504(以幻影示出)降低到多云操作阈值TC之下时，控制单元 204再次转变为多云操作模式。
本文描述的方法和系统可以至少部分地以计算机实施处理和实践这些处理的装置的形式来具体化。所公开的方法还可以至少部分地以利用计算机程序代码编码的有形的非暂态机器可读存储介质的形式来具体化。例如，介质可以包括RAM、ROM、CD-ROM、DVD-ROM、BD-ROM、硬盘驱动器、闪存或任何其他非暂态机器可读存储戒子，其中当计算机程序代码被加载到计算机中并被计算机执行时，计算机变为实践该方法的装置。该方法还可以至少部分地以计算机(其中加载和/或执行计算机程序代码)的形式来具体化，使得计算机变为用于实践该方法的专用计算机。当在通用处理器上实施时，计算机程序代码部分配置处理器以创建具体的逻辑电路。该方法可以可选地至少部分地以由用于执行方法的专用集成电路形成的数字信号处理器来具体化。
尽管根据示例性实施例描述了主题，但不限于此。此外，所附权利要求可以广泛地构建以包括本领域技术人员可以进行的其他变型和实施例。