市販IoT機器や自作IoT機器とHomeAssistantを駆使して家の電気代をできる限り見える化する方法の考案

1. 市販IoT機器や⾃作IoT機器と HomeAssistantを駆使して 家の電気代をできる限り ⾒える化する⽅法の考案 @harutiro @harutiro2727 makino@harutiro.net はるちろ ( 牧野 ) ⾃鯖⽸ 2026/11/15
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3. ⾃⼰紹介 3 • はるちろ (牧野) ◦ GitHub: harutiro ◦ X(Twitter) : harutiro2727 ◦ Qiita: harutiro ◦ Web: harutiro.net • 普段の領域 ◦ モバイルエンジニア ◦ サーバーに関しては趣味程度 ◦ スマートホーム化が最近の趣味 スライドURL
4. ⾃⼰紹介：⾃宅のサーバー物理構成‧仮想構成 MacMini MiniPC NAS 添い寝できる⾃宅サーバー（静⾳重視） MacMini FortiGate 60F GS116E ⾃作PC (抜け殻) UPS ⾃作PC ⼀般のご家庭です 4
5. ⽬次 1. はじめに 2. 様々なデバイスをつなげる 3. ⾃作IoTデバイスをつなげる 4. 電⼒量を可視化する 5. まとめ 5
6. ⽬次 1. はじめに 2. 様々なデバイスをつなげる 3. ⾃作IoTデバイスをつなげる 4. 電⼒量を可視化する 5. まとめ 6
7. 背景 7 サーバーの機器が増える • ⾃宅のサーバー機器が 電気代への影響が⾒えない • • • 24時間稼働なため • 機器ごとに使⽤量がわ からない 電気代は前年度の 1.5倍に上がっている 明細だけ 年々増加している (牧野の調べ) 普段⾒れるのは⽉々の 常時稼働させていいか 判断がつかない • できる限り電気代を 節約したい 電気代に直接影響する 機器ごとの電気代を⾒える化して、 根拠を持って稼働を判断したい
8. 電気代を計測するための戦略 8 プラグ式の 電⼒計 機器ごとに 電気代を⾒たい 冷蔵庫の故障を 判断したい ⼤電流がかかる エアコン PC 冷蔵庫 CTクランプ式の 電⼒計 UPS Bルート ゲートウェイ プラグ式のリレーで 電気が切れたくない ⼤電流がかかる 浴室乾燥 プラグ式の 電⼒計 CTクランプ式の 電⼒計 サーバ 家全体 機器の特性によってふさわしい計測機器が変わる プラグ式のリレーで 電気が切れたくない
9. 複数のメーカーの機器を使う現戦略での問題点 プラグミニ 電⼒量モニター Nature Home SwitchBot UPS Webツール ⾃作アプリ 複数のメーカーのIoT機器が混ざり管理が煩雑になる 9 CTセンサー
10. このセッションの⽬的‧アプローチ‧解決⽅法 ⽬的 アプローチ 10 家の中のどこで‧いつ‧どれだけ電気を使っているかを分かるようにする 機器ごとにバラバラな電⼒データを1か所にまとめ、節約の打ち⼿を⾒つける⼟台をつくる Home Assistant でメーカーの異なる電⼒計測器を連動させる 市販 IoT 機器と⾃作 IoT 機器を組み合わせて、家全体の電⼒量を測る 解決⽅法 Home Assistant IoT機器 様々なIoT機器を統合管理するOSSプラットフォーム A社製 IoT機器 B社製 ⾃作IoT機器 細かい情報の取得 データ収集 ダッシュボード 各機器のAPIを 連携‧集約 電気代をひと⽬で把握 ⾃動化 • • • 安い時間にAIを動かす 機器の故障の検知 使⽤していない機器の検知
11. ⽬次 1. はじめに 2. 様々なデバイスをつなげる 3. ⾃作IoTデバイスをつなげる 4. 電⼒量を可視化する 5. まとめ 11
12. Home Assistantを⽤いて中央集中管理をする データの集約 • 各IoT機器のAPIを • 集約できる • Bluetooth / Wi-Fi Matter / Thread シリアル通信など 様々な通信網に対応 情報の可視化 機器に命令をする ダッシュボードを • 簡単なフィルター 接続している機器に 対して操作を⾏える 作成できる • 12 • オートメーションを 処理や数学的処理 組むと複雑な条件分岐 などを⾏える のもと指⽰を出せる
13. HomeAssistantでの機器接続の例 REST API ダッシュボード REST API UPS 13 Bluetooth カーテン Bluetooth Bluetooth Wi-Fi プラグミニ サービスの API Home Assistant ⾚外線 ライト CTクランプ式の 電⼒計 電⼒量モニター ⾚外線リモコン Home Assistantに⼊⼒デバイス出⼒デバイスを管理させる エアコン
14. HomeAssistantでの機器接続の例 REST API ダッシュボード REST API UPS 14 Bluetooth カーテン Bluetooth Bluetooth 今回のセッションでは Wi-Fi プラグミニ サービスの API Home Assistant センサー取得側を説明します ⾚外線 ライト CTクランプ式の 電⼒計 電⼒量モニター ⾚外線リモコン Home Assistantに⼊⼒デバイス出⼒デバイスを管理させる エアコン
15. [Tips] Home Assistantはオンプレサーバーに置く 秋葉原最終処分場で購⼊ Intel CPUの Mac Miniがおすすめ Bluetooth‧Wi-Fiが デフォルトで対応 直接機器を操作できる 安く安価で⼩さい 15
16. ダッシュボードの⼀例 カーテンの開けしめ、 電気のオンオフの管理 エアコンの温度や スイッチの管理 温度や湿度の監視 16 カーテンの⾃動開閉 電気の⾃動点灯の管理 家電の電気量の監視
17. ⽬次 1. はじめに 2. 様々なデバイスをつなげる 3. ⾃作IoTデバイスをつなげる 4. 電⼒量を可視化する 5. まとめ 17
18. HomeAssistantでの機器接続の例 REST API ダッシュボード REST API UPS Bluetooth 18 Bluetooth カーテン Home Assistantにつなげる⾃作の 電⼒計を開発した Bluetooth Wi-Fi プラグミニ サービスの API Home Assistant ⾚外線 ライト CTクランプ式の 電⼒計 電⼒量モニター ⾚外線リモコン Home Assistantに⼊⼒デバイス出⼒デバイスを管理させる エアコン
19. ⾃作電⼒計を作った経緯 19 通常の電⼒計で困ったこと • • • ⼤電流の装置にプラグ型の測定装置 を扱えない 電源ケーブルの間に測定装置を 噛ませると不安 有名なCTセンサーの電⼒計が⾼い (Amazonで15000円) CTセンサー : 電線を挟むだけで電流がわかる ※CTは電線1本だけを挟む必要があるため 線を分けた測定⽤コードを⽤意 解決⽅法 1. CTセンサーを⽤いて⾮接触で測る 2. マイコンを⽤いて値を取得 3. ESPHomeを⽤いて HomeAssistantに送る
20. ESPHomeについて 20 設定ファイルを書くだけで、 マイコンをHome Assistantにつながるセンサーにできる sensor: - platform: ads1115 multiplexer: A0_A1 gain: 0.256 - platform: ct_clamp name： "エアコン電流" 書き込み Wi-Fi ＃使う部品と値を書くだけ ①YAMLを書く Home Assistant ② マイコン (XIAO ESP32C6) ⾃動で⾒つかり 値がそのまま届く マイコンの管理開発をHomeAssistantだけで⾏える
21. [Tips] 回路図と作成⼿順 21
22. ⾃作電⼒計の精度評価 22 結果 電気効率のいいドライヤーでは 正しく電⼒を測れた 省電⼒の機器では基盤に乗るノイズが 気になり誤差が⼤きくなる ⼒率の低い機器（充電器）は 電流が⼤きく表⽰される 複雑な機器では電⼒が うまく測れなかった
23. ⽬次 1. はじめに 2. 様々なデバイスをつなげる 3. ⾃作IoTデバイスをつなげる 4. 電⼒量を可視化する 5. まとめ 23
24. HomeAssistantでの機器接続の例 REST API ダッシュボード REST API UPS 24 Bluetooth カーテン Bluetooth Bluetooth Wi-Fi プラグミニ サービスの API Home Assistant ⾚外線 ライト CTクランプ式の 電⼒計 ⾚外線リモコン Home Assistantから電⼒量の 可視化をする Home Assistantに⼊⼒デバイス出⼒デバイスを管理させる 電⼒量モニター エアコン
25. ダッシュボードの例（電気関連） 25 全体の電気量 = サーバーの電気量 + PCの電気量 + その他の電気量 サーバーの電気代が全体の どれくらい使⽤しているかが わかる
26. サーバーの⾷費を⾒てみる 26 11⽉1⽇~11⽉14⽇までの電気代 全体の約40%がサーバー関連 半⽉の電気代の計算 電気量 * 電気単価 = 電気代 43.78kWh * 56.51円 = 2474円 1ヶ⽉の電気代 2474円 * 2 = 4948円 ⼀ヶ⽉のサーバーの⾷費は4948円！！！
27. Proxmoxのノードを1基追加した電気量 27 kWh CPU i7-3720QM RAM DDR3 16GB ROM SSD 128GB 30Wほどの機器を追加した 1⽇で0.9kWh増加 ⼀⽇の電気代 0.9kWh * 56.51円 = 50.9円 1ヶ⽉の電気代 50.9円 * 30⽇ = 1527円 9:00 10:00 機器を1台追加するだけで1527円のコストが上がった
28. [Tips] 電⼒から電⼒量の変換などもできる 電⼒の積分が電⼒量 こういう計算が簡単にできる ダッシュボードに登録するためには 電⼒量(Wh)に変換が必要 28
29. ⽬次 1. はじめに 2. 様々な電⼒計の使い⽅ 3. 様々なデバイスをつなげる 4. ⾃作IoTデバイスをつなげる 5. 電⼒量を可視化する 6. まとめ 29
30. まとめ‧今後の課題 30 まとめ • Home Assistantを⽤いてIoT機器をまとめて 複数アプリで管理をしなくても良くなった • 様々な機器を監視して家の電気使⽤量の特性が判断できた 今後の課題 • 取得した電気量を⽤いて機器の操作を⾏う ◦ 電気代が安い時間帯を⽤いて負荷の⾼い作業を⾏う ◦ ブレーカーが落ちそうなタイミングのアラートなど
31. 31 Appendix
32. 32 ⾃⼰紹介
33. ⾃⼰紹介：⾃宅のサーバー物理構成‧仮想構成 添い寝できる⾃宅サーバー（静⾳重視） 33
34. ⾃⼰紹介：IoT化を進めた⾃分の家の様⼦ 34
35. 35 電⼒計の詳しい説明と分類
36. 家の簡略版の配線図 36
37. ケース1: PCの電気代を確認したい場合 • • • • Switch Bot プラグミニ 使⽤例：PC‧スマホ充電‧スポットライト 遠隔で電源の切り替え 電⼒量を⾒れる 37 設置が簡単 電気⼯事がいらない ⼤電⼒のものは使⽤できない ◦ 電⼦レンジ、エアコン、洗濯機など 電源が落ちてしまう可能性がある ◦ ⽣命維持装置、冷蔵庫、サーバーは危険
38. ケース1: プラグ式の⼀般的な接続⽅法の例 Bluetooth プラグミニ HTTP ⾚外線リモコン エアコン、洗濯機のような⼤ 電流が流れるものは 使⽤不可 電源が⼊らなくなっても 実⽤上問題がないものだけ に使⽤する 38 HTTP インターネット プラグミニ⾃体は Wi-Fiを持たないので、 ⾚外線リモコンをハブにする スマホ ⼈間
39. ケース2: 家全体の電気代を⾒たい • • • • • • Nature Remo E2 lite 使⽤例：家全体の電⼒量の監視 Bルートの電⼒を 可視化できる 39 設置が簡単 電気⼯事がいらない Wi-FiだけあればOK 家全体の電気量が⾒える 端末ごとの電気量は⾒えない Bルートの申請は2~3週間ほどかかる
40. [Tips] Bルートサービスとは スマートメーターで 計測した電⼒量データを HEMS機器へ送信するサービス 「Home Energy Management System」の 略で、家庭で使う電気やガスなどの エネルギー使⽤量を「⾒える化」し、 家電や住宅設備を最適に 管理‧制御するシステム 40
41. [Tips] スマートメーターの⾒分け⽅ ざっくりとした⾒分け⽅ですが、円盤が回っていたら旧来式 デジタルで記載をされていたらスマートメーター スマートメーターだった場合は⼯事は不要 41
42. ケース2: Bルートゲートウェイの⼀般的な接続⽅法の例 Wi-SUN スマートメーター HTTP Nature Remo E2 lite Wi-SUNを経由して、 電⼒量を直接取得する 42 HTTP インターネット スマホ ⼈間 専⽤の アプリケーション上で監視
43. ケース3: サーバーの電気代を確認したい場合 • • UPS 停電時にサーバーに電⼒を提供する 電⼒を測る専⽤の機器ではない 43 サーバーを⽤いるときに瞬停や停電時の ⼀時的な避難をするもの 電⼒量をWeb上から閲覧できる ◦ 内部向けのAPIをハックして取得する
44. ケース3: UPSで電⼒量を閲覧するときの⼀般的な接続⽅法の例 44 USB シリアル UPS HTTP サーバー HTTP ルーター UPSを管理する ソフトウェア上で電⼒の管理 スマホ ⼈間 WebUIを⽤いて 電⼒量を閲覧する
45. [Tips] UPSのハックの話 45 Pythonを⽤いて実際に Webにアクセスをしている体で APIを叩く 今回は詳しく解説しませんが、 オンプレサーバーに対して ⾏っているので問題はないと判断
46. ケース4: ⼤電流を扱う装置の電⼒を確認したい場合 • • • 46 電磁誘導をうまく活⽤して電流を図る 挟むだけなのでどんだけ⼤電流でも 測定機器は問題ない（節度はある） 機器が⾼価なのと、⼀般⽤途ではあまりない CTセンサー 遠隔で電源の切り替え 電⼒量を⾒れる 賃貸ではケーブルを 痛めてしまうため難しい
47. [Tips] CTセンサーの違い 47 オムロン CTセンサー 15000円 SDKなどが充実してる 4500円 情報が少ない ⾃作 2000円 すべてを⾃分で管理 安いほど精度‧管理のしやすさが下がる
48. ケース4: CTセンサーで電⼒量を図る⼀般的な接続⽅法の例 USB シリアル CTセンサー HTTP サーバー CTセンサーの種類によって やり⽅がまちまち 48 HTTP インターネット スマホ ⼈間
49. 電⼒計の対⽐表 49
50. ⽬的別‧電⼒モニターの選び⽅ 家全体の電気 代を⾒たい はい 50 いいえ いいえ 機器単位 コンセント単位 配電盤を⼯事 できるか いいえ 機器⾃体で 電⼒量を監視 できるか 凡例 いいえ いいえ はい はい はい 電⼒が 途絶えると まずい 必要な粒度で 分電盤が 分けてある いいえ はい はい 電⼒が1500W を超えないか 電線が 傷んでいいか いいえ はい はい Bルート ゲートウェイ スマート 配電盤 CTクランプ式 の電⼒計 機器⾃体 の機能 UPS プラグ式 諦める
51. 51 ⾃作IoT機器の部分
52. 電流‧電圧‧電⼒‧電⼒量‧有効電⼒などの話 52
53. 53 可視化の部分
54. 家のエネルギー消費量を⾒てみる 54 ⾼負荷のゲームを⾏う 深夜帯はPCの電気量が多い
55. 家のエネルギー消費量を⾒てみる 55 浴室乾燥を掛けると そのタイミングが⼤きく 電⼒消費が増える 3時間の浴室乾燥の電気量 * 1kWhの電気単価 = 電気代 約3kWh * 56.51円 = 169.53 コインランドリーより安い
56. 電気代をより細かく⾒る⽅法 プラグミニ 56 UPS 電⼒量モニター CTセンサー 現状できている範囲 Home Assistant 今後より精度を⾼めるために実験をしていく スマート分電盤
57. 安全なHome Assistantに接続する⽅法 57 Tailscaleを⽤いて簡単に安全に外部公開をしないで接続する⽅法を書きたい できればやり⽅もまとめておきたい。 VPNだけど常につけっぱなしにしながら安定して接続できるように、App Split TunnelingでIncluded appsでHomeAssistantだけ選べば⼤丈夫とかの話もした い。