電源の自動On/Off

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スマートプラグを使い、電源のOn/Offを自動化する

スマートプラグ is 何

こんなん

https://scrapbox.io/files/617e5bac39268900226f3a01.jpg

これを「コンセントや電源タップ」と「電子機器のプラグ」の間に挟むように設置することで電源のOn/Offを遠隔操作できる

なぜスマートプラグなのか

従来はアクアリウム用照明などの各製品の機能としてタイマーが備わっていたり専用アプリで管理できたりしていたが、当然ながら外部のコンピュータからの制御などはできず、出来ることにも限りがある

スマートプラグであれば任意の電子機器を接続してLAN経由でRaspberry Piから遠隔制御できるため汎用性がある

要件

スマートプラグに接続した機器の電源を遠隔でOn/Offできる

仕様

仕様1：Raspberry Piからプログラムを実行すると、スマートプラグに接続した機器の電源がOnまたはOffに切り替わる

使用したもの

あしゅりーアクアリウムの場合

table:使用したもの

ラズパイ Raspberry Pi 4 ModelB 4GB

スマートプラグ TP-Link HS105

テスト用電子機器 (ex.)アクアリウム用照明

スマートプラグ：TP-Link HS105

上記の写真がHS105

あしゅりーアクアリウムでは複数の電子機器をこれで制御しているので、同じようにやる場合は複数個買っておくと良い

電源のOn/Offは以下の4つの手段がある

HS105の筐体にある物理ボタンの押下

TP-Link製品共通の専用アプリ「Kasa Smart」から操作

オープンソースのNode.js用ライブラリ「tplink-smarthome-api」による制御

本当は↑でやろうとしたがPythonでソケット通信による制御ができるっぽいので今回はこれ

HS105のソケット側（任意の電子機器接続側）もN極対応の形状となっているが、こちらは極性無しプラグ（両刃が同じ大きさ）も使えるので特に気にする必要は無し

設計

全面的に以下を参考にした

上記にて、Node.jsではなくPythonでの制御を行った（記事内①と③を行った）

流れは以下の通り

「Kasa Smart」でHS105をLANに参加させる

「tplink-smarthome-api」でHS105のIPアドレスを特定

ソケット通信によりHS105のOn/Offを切り替えるプログラムを作成

「Kasa Smart」でHS105をLANに参加させる

ラズパイからHS105を制御するためにはまずHS105をラズパイが属するLANに参加させておく必要がある

TP-Link製品共通の専用アプリ「Kasa Smart」でこれが行える

iOS/Androidの上記アプリをダウンロード

マニュアル等を適宜参考の上、アプリにてHS105をLANに参加させる

アプリ上の操作でHS105の電源をOn/OffできればOK

HS105にテスト用の電子機器をつないでOn/Offしてみる

「tplink-smarthome-api」でHS105のIPアドレスを特定

次にLANに参加させたHS105をラズパイから制御するため、HS105のIPアドレスを確認する

「tplink-smarthome-api」をインストール

code:Terminal

$ sudo npm install -g tplink-smarthome-api

以下のコマンドでLANに接続されているTP-Link製品を検索する

code:Terminal

$ tplink-smarthome-api search

HS105が正しく接続されていれば以下のような結果が返ってくる

code:Terminal

HS105(JP) plug IOT.SMARTPLUGSWITCH 192.168.1.101 9999 ...

上記の例では「192.168.1.101」がLANによって振られたHS105のIPアドレスとなる

上手く結果が返ってこない場合、ファイヤウォール設定などを一時的に無効化することで改善する可能性がある

ソケット通信によりHS105のOn/Offを切り替えるプログラムを作成

参考にした下記記事のコードをもとに必要な部分だけを抽出して使用した

詳細は記事を参照のこと

指定したIPアドレスのHS105について電源のOn/Offを切り替えるプログラムを以下の通り作成した

code:control_plug.py

import sys

import socket

from struct import pack

import re

class TpPlug():

def __init__(self, ip, port=9999):

self.__ip = ip

self.__port = port

def info(self):

cmd = '{"system":{"get_sysinfo":{}}}'

receive = self.send_command(cmd)

return receive

def on(self):

cmd = '{"system":{"set_relay_state":{"state":1}}}'

receive = self.send_command(cmd)

def off(self):

cmd = '{"system":{"set_relay_state":{"state":0}}}'

receive = self.send_command(cmd)

def check_plug_state(self):

receive = self.info()

if re.search(r',"relay_state":1,', receive):

return 'on'

elif re.search(r',"relay_state":0,', receive):

return 'off'

else:

return 'error'

def send_command(self, cmd, timeout=10):

try:

sock_tcp = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

sock_tcp.settimeout(timeout)

sock_tcp.connect((self.__ip, self.__port))

sock_tcp.settimeout(None)

sock_tcp.send(self.encrypt(cmd))

data = sock_tcp.recv(2048)

sock_tcp.close()

return decrypted

except socket.error:

quit("Could not connect to host " + self.__ip + ":" + str(self.__port))

return None

def encrypt(self, string):

key = 171

result = pack('>I', len(string))

for i in string:

a = key ^ ord(i)

key = a

return result

def decrypt(self, string):

key = 171

result = ""

for i in string:

a = key ^ i

key = i

result += chr(a)

return result

def plug_status(plug):

tp = TpPlug(plug)

now_state = tp.check_plug_state()

return now_state

def plug_on(plug):

tp = TpPlug(plug)

now_state = tp.check_plug_state()

if now_state == 'on':

return 'already'

elif now_state == 'off':

tp.on()

if tp.check_plug_state() == 'on':

return 'success'

else:

return 'fail'

else:

return 'error'

def plug_off(plug):

tp = TpPlug(plug)

now_state = tp.check_plug_state()

if now_state == 'off':

return 'already'

elif now_state == 'on':

tp.off()

if tp.check_plug_state() == 'off':

return 'success'

else:

return 'fail'

else:

return 'error'

if __name__ == '__main__':

PLUG = '192.168.1.101'

args = sys.argv

if(len(args) > 1):

plug_on(PLUG)

plug_off(PLUG)

else:

pass

HS105の電源をOnにしたい場合

code:Terminal

$ python3 control_plug.py on

HS105の電源をOffにしたい場合

code:Terminal

$ python3 control_plug.py off

上記にてHS105のOn/Offが切り替わり、接続している電子機器もOn/Offできるていることを確認する

当然ながら、接続している電子機器自身の電源ボタンはOnにしておく

注意点

スマートプラグのIPアドレスはそれが属するLANのルータによって割り当てられているため、ルータを再起動などした場合に別のIPアドレスに変わってしまうことがあり、以後スマートプラグを制御できなくなってしまう

活用

システム構成図

「Smart plugs」が実現できたことになる

システム構成図.icon