> コンピュータ > ハードウェア > RaspberryPiでスマートホーム 〜PCの電源をオン・オフする〜

RaspberryPiでスマートホーム 〜PCの電源をオン・オフする〜

ALEXAラズパイ
2018/06/07

ラズパイでMQTTで指令を受信して、コマンドをリモートから実行できるようにしました。

RaspberryPiでスマートホーム 〜MQTTで指令を受ける〜
更新履歴2019/09/11AWSの画面を最新版に合わせて更新しました。2017/12/26新規作成。前回RaspberryPiとUSB赤外線リモコンアドバンスを使って照明をラズパイからコントロールできるようになりました。ただ現状ではラズパイ上でコマンドを叩かないと操作できません。cronで決められた時間に決められた操作をするだけならそれでもいいんですけど、自分で好きな時に好きな操作をするには不便です。そこでよそから指令を投げてその指令を実行するようにします。必要なものMQTTまずはラズパイが指示を受けられる体制を整えようと思います。そ...
らくがき帖
 

現在JavascriptとAlexaからMQTTで指令を送信して、照明のオン・オフができます。

RaspberryPiでスマートホーム 〜JavascriptでMQTTを使って指令を送る〜
更新履歴2019/09/12AWSの画面を最新版に合わせて更新しました。PahoMqttとAWSSdkを新しいバージョンにしました。2017/12/18新規作成。前回AWS IoTを使いMQTTでJSONデータをラズパイ側で受信、USB赤外線リモートアドバンスを使って照明の操作ができるようになりました。今度はJSONデータを組み立てて送信する側を作成したいと思います。いろんなデバイスから送信したいので、HTMLとJavascriptを使って送信することにしました。これならWebSocketに対応したブラウザがあればどの端末からでも操作できるようになります。準備IAMユーザーの...
らくがき帖
RaspberryPiでスマートホーム 〜Alexaのスマートホームスキルを開発〜
前回Alexaのカスタムスキルを作成して、音声で照明のオンオフができるようになりました。ただ、カスタムスキルだと必ず呼び出し名を言わないといけません。”ラズパイ”と、たった4語ですが、面倒です。 アレクサ、ラズパイで照明つけて。照明をつけました。Alexaのスマートホームスキルなら普通に”アレクサ、電気つけて”で電気をつけられます。そっちの方が便利なのでスマートホームスキルを作ることにしました。今回もAWS IoTを使ってMQTTでラズパイにメッセージを送ります。スマートホームスキルの処理の流れですが、以下のような感じ...
らくがき帖
 

今度はPCの電源のオン・オフができるようにしてみます。

PC側

電源オン

PCの電源はラズパイからWake on Lanのマジックパケットを送って、スイッチを入れます。

Wake-on-LAN - Wikipedia
ja.wikipedia.org
 

BIOS

BIOSにそれ用の設定があるので、セットします。マザーボードごとに表記が違うようですが、うちで使ってる”ASRock Z170 Extreme4”の場合は、

”Advanced Mode”→”Advanced”→”ACPI Configuration”の”PCIE Devices Power On”を”Enabled”にしたら、使えるようになります。

あと、Windows側でも設定が必要です。

ネットワークアダプターの設定

”コントロールパネル”→”システム”→”デバイスマネージャー”→”ネットワークアダプター”→”Intel(R)Ethernet Connection (2) I219-V”（環境によって名前に違いあり）を右クリックでプロパティを表示、”電力管理”タブの”Wake on Lan”の項目にチェックが入っていることを確認します。

私の場合はデフォルトで上から3つにチェックが入っていたので何もいじってません。この画面も使ってるアダプターによって変わってきます。

高速スタートアップをオフにする

うちでは高速スタートアップにチェックが入っているとWake On Lanで起動してくれませんでした。

”コントロールパネル”→”電源オプション”から”高速スタートアップを有効にする”のチェックを外します。もしグレーになっててチェックを外せない場合は、上の方にある”現在利用可能ではない設定を変更します”をクリックすると、チェックが外せるようになります。

一度外しても、Windows Updateの時に勝手に復活してたこともありました。

設定すると、PCの電源を落としてもLANの端子のランプがつきっぱなしになってるはずです。

あと、MACアドレスを調べておきます。

コマンドプロンプトで

ipconfig /all

でアダプタ情報が表示されるのでイーサネットアダプターの物理アドレスをコピーしておきます。

電源オフ

Windowsはコマンドプロンプトから以下のコマンドでシャットダウンできます。

shutdown /s /t 5

/t の後ろはシャットダウン開始するまでの秒数です。

スクリプトの作成

上記のシャットダウンコマンドはPC上で実行しないといけないので、電源オフに関してはMQTTでの指令をPC側で受け取ることにします。

ラズパイ用に作成した待ち受けプログラムを少し修正して使用します。

Pythonのスクリプトなので、Pythonがインストールされてないといけません。私はTensorflow用にAnacondaをインストールしてましたので、それを使いました。Anacondaのインストール方法は以下を参考にしてください。

TensorFlow2でDeepLearningを学習する ～Windows版をAnacondaでインストール～
更新履歴2019/11/16Tensorflow2に合わせて記事を更新しました。condaパッケージのtensorflowを利用するようにしました2018/04/24Tensorflow1.7に合わせて記事を更新しました。2017/08/03新規作成。人工知能、話題ですね。碁や将棋でコンピューターが名人を打ち負かしたとか、車が勝手に自分で運転するだとか...すごいです。まさにSFの世界が現実になろうとしています。私もうまいこと人工知能を作ることができれば私の代わりに仕事をやってもらったり株やFXで稼いでくれたり疲れた時にはやさしい言葉で癒してくれたりってことですよね...
らくがき帖
 

”smarthome”という環境をPython3.6で作成しました。

conda create -n smarthome python=3.6

activateしてから、mqttライブラリの”paho-mqtt”をインストールします。

activate smarthome
pip install paho-mqtt

Pythonのスクリプトhomeapp.pyをラズパイからコピーして修正します。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
import paho.mqtt.client
import ssl
import subprocess
import json
 
port = 8883
topic_to = "homeapp/to"
topic_from = "homeapp/from"
endpoint = "（エンドポイント）"
cert = "certificate.pem.crt"
key = "private.pem.key"
rootCA = "VeriSign.pem"
 
 
def on_connect(client, userdata, flags, respons_code):
    client.subscribe(topic_to)
 
 
def on_message(client, userdata, msg):
    data = json.loads(msg.payload.decode("utf-8"))
    if (data["resource"] == "pc"):
        if (data["command"] == "power" and data["parameters"] == "off"):
            print("shutting down...")
            subprocess.call("shutdown /s /t 5")
 
 
if __name__ == '__main__':
    client = paho.mqtt.client.Client()
    client.on_connect = on_connect
    client.on_message = on_message
    client.tls_set(rootCA, certfile=cert, keyfile=key, cert_reqs=ssl.CERT_REQUIRED, tls_version=ssl.PROTOCOL_TLSv1_2, ciphers=None)
    client.connect(endpoint, port=port, keepalive=60)
    client.loop_forever()

書き換えたのはon_message()関数で、リソース”pc”、コマンド”power”、パラメータ”off”にのみ反応するようにしました。該当のコマンドを受け取ったら、上記のシャットダウンコマンドを実行します。

接続先（エンドポイント）は、ラズパイで使ってた時と同じです。

なお今回もAWS IoTを使います。なので、ラズパイ同様PCをAWSに登録して、証明書を発行しないといけないのですが…面倒なのでラズパイの証明書をコピーしてPCでも使いました。

証明書は以下の名前でラズパイ側に保存していましたので、それをラズパイからコピーして、スクリプトと同じフォルダに入れます。

  • certificate.pem.crt
  • private.pem.key
  • VeriSign.pem

スタートアップに登録

このスクリプトは常に実行されてないと受信してくれないので、同じフォルダにバッチファイルを作ってスタートアップに登録します。

1
2
call activate smarthome
python homeapp.py

homeapp.batという名前で作成しました。

Anacondaで先ほど作ったsmarthome環境をactivateしてから、スクリプトを起動しています。

次にスタートアップフォルダに登録します。

エクスプローラーでこのファイルを右クリックして、”ショートカットの作成(S)”を選び、ショートカットを作成します。普通に起動するとコマンドプロンプトが表示されてしまうので、このショートカットのプロパティを表示させ”ショートカット”タブの”実行時の大きさ”を”最小化にしました。

そして”Windows”キー+”R”でコマンドを”ファイル名を指定して実行”画面を表示させます。”shell:startup”と入力して、エンターキーをおすとスタートアップフォルダが表示されるので、そこに先ほどのショートカットを移動します。

これでWindows起動時にスクリプトが起動するようになりました。起動中はタスクバーにコマンドプロンプトが表示されます。

ラズパイ側

マジックパケット送信

ラズパイからはマジックパケットを送信するのですが、パッケージを利用します。

sudo apt-get install wakeonlan

これで

wakeonlan （MACアドレス）

と打ち込めばマジックパケットが送信できます。

一度ここでWake on LanでちゃんとPCの電源が入るか、実際に実行して確認しておきましょう。なお、先ほどのWindowsのipconfigコマンドでは区切り文字が”-”になってますが、”:”に変えて実行します。

これをシェルスクリプトにしました。

1
2
3
4
#!/bin/bash
CMD_WOL="/usr/bin/wakeonlan"
 
${CMD_WOL} $1

”wol.sh”という名前で保存しました。待ち受けスクリプトはこのシェルスクリプトを呼び出すことにします。

待ち受けスクリプトの修正

以前作成した、ラズパイ側での待ち受けプログラムを少しだけ改造します。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
import paho.mqtt.client
import ssl
import subprocess
import json
 
port = 8883
topic_to = "homeapp/to"
topic_from = "homeapp/from"
endpoint = "（エンドポイント）"
cert = "certificate.pem.crt"
key = "private.pem.key"
rootCA = "VeriSign.pem"
macaddr = {"pc":"xx:xx:xx:xx:xx:xx"}
 
 
def on_connect(client, userdata, flags, respons_code):
    client.subscribe(topic_to)
 
 
def on_message(client, userdata, msg):
    data = json.loads(msg.payload.decode("utf-8"))
    if (data["resource"] == "pc"):
        if (data["command"] == "power" and data["parameters"] == "on"):
            subprocess.call("/bin/bash wol.sh " + macaddr[data["resource"]], shell=True)
    else:
        par = data["resource"] + "_" + data["command"] + ("_" + data["parameters"] if data["parameters"] else "")
        subprocess.call("/bin/bash ir.sh " + par, shell=True)
 
 
if __name__ == '__main__':
    client = paho.mqtt.client.Client()
    client.on_connect = on_connect
    client.on_message = on_message
    client.tls_set(rootCA, certfile=cert, keyfile=key, cert_reqs=ssl.CERT_REQUIRED, tls_version=ssl.PROTOCOL_TLSv1_2, ciphers=None)
    client.connect(endpoint, port=port, keepalive=60)
    client.loop_forever()

on_message()関数で、リソース”pc”に対応するようにしました。同じフォルダにある”wol.sh”をMACアドレスを引数に呼び出します。

MACアドレスはソースの先頭の”xx:xx:xx:xx:xx:xx:”を実際のものに置き換えます。

送信側

送信側も”pc”というリソースを送れるようにします。

Javascript

RaspberryPiでスマートホーム 〜JavascriptでMQTTを使って指令を送る〜
更新履歴2019/09/12AWSの画面を最新版に合わせて更新しました。PahoMqttとAWSSdkを新しいバージョンにしました。2017/12/18新規作成。前回AWS IoTを使いMQTTでJSONデータをラズパイ側で受信、USB赤外線リモートアドバンスを使って照明の操作ができるようになりました。今度はJSONデータを組み立てて送信する側を作成したいと思います。いろんなデバイスから送信したいので、HTMLとJavascriptを使って送信することにしました。これならWebSocketに対応したブラウザがあればどの端末からでも操作できるようになります。準備IAMユーザーの...
らくがき帖

こちらはHTMLに行を増やすだけです。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
<!DOCTYPE html>
<html lang="ja">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/paho-mqtt/1.0.1/mqttws31.js" type="text/javascript"></script>
<script src="https://sdk.amazonaws.com/js/aws-sdk-2.171.0.min.js" type="text/javascript"></script>
<script src="SigV4Utils.js" type="text/javascript"></script>
<script src="homeapp.js" type="text/javascript"></script>
</head>
<body>
<input type="hidden" id="topic" value="homeapp/to">
【照明】<br>
電源：
<input type="radio" name="light_power" value="on" data-resource="light" data-command="power" onclick="javascript:send(this)">オフ
<input type="radio" name="light_power" value="off" data-resource="light" data-command="power" onclick="javascript:send(this)">オフ
<br>
【PC】<br>
電源：
<input type="radio" name="pc_power" value="on"  data-resource="pc" data-command="power" onclick="javascript:send(this)">オン
<input type="radio" name="pc_power" value="off" data-resource="pc" data-command="power" onclick="javascript:send(this)">オフ
<br>
</body>
</head>

【PC】以下の5行を追加してます。

Alexa（スマートホームスキル）

RaspberryPiでスマートホーム 〜Alexaのスマートホームスキルを開発〜
前回Alexaのカスタムスキルを作成して、音声で照明のオンオフができるようになりました。ただ、カスタムスキルだと必ず呼び出し名を言わないといけません。”ラズパイ”と、たった4語ですが、面倒です。 アレクサ、ラズパイで照明つけて。照明をつけました。Alexaのスマートホームスキルなら普通に”アレクサ、電気つけて”で電気をつけられます。そっちの方が便利なのでスマートホームスキルを作ることにしました。今回もAWS IoTを使ってMQTTでラズパイにメッセージを送ります。スマートホームスキルの処理の流れですが、以下のような感じ...
らくがき帖
 

AWSのLambdaのソースを少し変更します。

Discovery用のデータを増やすことと、endpointの判断ロジックが追加されたところが変更点です。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
const AWS = require('aws-sdk');
const ENDPOINT = "（エンドポイント）";
 
exports.handler = function (request, context) {
 
switch (request.directive.header.namespace)
{
    case "Alexa.Discovery":
        if (request.directive.header.name === 'Discover')
        {
            handleDiscovery(request, context, "");
        }
        break;
    case "Alexa.PowerController":
        handlePowerControl(request, context);
        break
}
 
function handleDiscovery(request, context) {
    var payload = {
        "endpoints":
        [
            {
                "endpointId": "LIGHT-001",
                "manufacturerName": "my-scribble.net",
                "friendlyName": "照明",
                "description": "部屋の照明",
                "displayCategories": ["LIGHT"],
                "cookie": {},
                "capabilities":
                [
                    {
                        "type": "AlexaInterface",
                        "interface": "Alexa.PowerController",
                        "version": "3",
                        "properties": {
                            "supported": [{
                                "name": "powerState"
                            }],
                            "retrievable": true
                        }
                    }
                ]
            },
            {
                "endpointId": "LIGHT-001",
                "manufacturerName": "my-scribble.net",
                "friendlyName": "電気",
                "description": "部屋の照明",
                "displayCategories": ["LIGHT"],
                "cookie": {},
                "capabilities":
                [
                    {
                        "type": "AlexaInterface",
                        "interface": "Alexa.PowerController",
                        "version": "3",
                        "properties": {
                            "supported": [{
                                "name": "powerState"
                            }],
                            "retrievable": true
                        }
                    }
                ]
            },
            {
                "endpointId": "PC-001",
                "manufacturerName": "my-scribble.net",
                "friendlyName": "パソコン",
                "description": "部屋のパソコン",
                "displayCategories": ["OTHER"],
                "cookie": {},
                "capabilities":
                [
                    {
                        "type": "AlexaInterface",
                        "interface": "Alexa.PowerController",
                        "version": "3",
                        "properties": {
                            "supported": [{
                                "name": "powerState"
                            }],
                            "retrievable": true
                        }
                    }
                ]
            },
        ]
    };
    var header = request.directive.header;
    header.name = "Discover.Response";
    context.succeed({ event: { header: header, payload: payload } });
}
 
function handlePowerControl(request, context) {
    var requestMethod = request.directive.header.name;
    var endPoint = request.directive.endpoint.endpointId;
    var resource = "";
    var command = "";
    var option = "";
    var responseNamespace = "";
    var responseName = "";
    var responseResult = "";
 
    switch (endPoint)
    {
        case "LIGHT-001":
            resource = "light";
            break;
        case "PC-001":
            resource = "pc";
            break;
    }
    
    switch (requestMethod)
    {
        case "TurnOn":
            command = "power";
            option = "on";
            responseNamespace = "Alexa.PowerController";
            responseName = "powerState";
            responseResult = "ON";
            break;
        case "TurnOff":
            command = "power";
            option = "off";
            responseNamespace = "Alexa.PowerController";
            responseName = "powerState";
            responseResult = "OFF";
            break;
    }
    
    if (resource && command && option)
    {
        submit(resource, command, option, function(){
            sendResponse(responseNamespace, responseName, responseResult);
        });
    }
}
 
function sendResponse(namespace, name, value, payload)
{
    var contextResult = {
        "properties": [{
            "namespace": namespace,
            "name":  name,
            "value": value,
            "timeOfSample": "2017-09-03T16:20:50.52Z", //retrieve from result.
            "uncertaintyInMilliseconds": 50
        }]
    };
    var responseHeader = request.directive.header;
    responseHeader.namespace = "Alexa";
    responseHeader.name = "Response";
    responseHeader.messageId = responseHeader.messageId + "-R";
    var response = {
        context: contextResult,
        event: {
            header: responseHeader
        },
        payload: payload
    };
    context.succeed(response);
}
 
function submit(resource, command, params, callback)
{
    var data = {
        topic: 'homeapp/to',
        payload: JSON.stringify({
            "resource":     resource,
            "command":      command,
            "parameters":   params,
        }),
        qos: 0
    };
    var iotdata = new AWS.IotData({endpoint: ENDPOINT});
    iotdata.publish(data, function(err, data){
        if(err){
            console.log("submit(): failure - " + data);
        }
        else{
            console.log("submit(): success");
        }
        
        if (callback)
        {
            callback();
        }
    });
}
 
};

実行してみる

実際に実行して確認してみます。うまくいかないときは…

Wake on Lanが動作するか

まずはMQTT云々以前に、ラズパイから手でコマンド叩いて、PCが起動するか確認です。MACアドレスはちゃんと有線LANのアドレスか確認します。

データが送信されているか

AWSのIoT Coreのテスト画面で、トピックをサブスクライブしてデータが送信されているか確認します。

以下のページの”テスト”を参考にしてください。

RaspberryPiでスマートホーム 〜JavascriptでMQTTを使って指令を送る〜
更新履歴2019/09/12AWSの画面を最新版に合わせて更新しました。PahoMqttとAWSSdkを新しいバージョンにしました。2017/12/18新規作成。前回AWS IoTを使いMQTTでJSONデータをラズパイ側で受信、USB赤外線リモートアドバンスを使って照明の操作ができるようになりました。今度はJSONデータを組み立てて送信する側を作成したいと思います。いろんなデバイスから送信したいので、HTMLとJavascriptを使って送信することにしました。これならWebSocketに対応したブラウザがあればどの端末からでも操作できるようになります。準備IAMユーザーの...
らくがき帖

ラズパイが受信しているか

on_message()関数内で、print(data)でもしてみます。

nohup python homeapp.py &で起動しているのなら、nohup.txtにprintの内容が表示されるのでちゃんと受信しているか確認します。

PCが受信しているか

こちらも同じく、on_message()関数内で、print(data)でもしてみます。

タスクバー上のコマンドプロンプトをクリックすると画面が開くので、受信していればそこに表示されるはずです。

感想

これで声でPCのオン・オフができるようになりました。PCのところに行く前にアレクサに電源入れてもらえば、椅子に座るころには電源が入って、起動が完了しています！

さらに今までは電源切り忘れたままベッドに入った時は、消すの面倒くさくてつけっぱなしで寝てましたが、もう大丈夫！

まあ、PCはめっちゃ近くにあるんですけどね。なんか、どんどんダメ人間になっていっている気がするのは、気のせいでしょうか…

さらに…

ラズパイとは関係ないですけど、Windows側では待ち受けのスクリプトが走っているので、さらにコマンドを増やしてやれば電源オンオフだけでなく色々できそうですね。例えば”startapp”というコマンドでアプリを起動したり…

アレクサ使えば声で起動できます。ただスマートホームスキルでは使える語呂が少なさそうなので、この場合はカスタムスキルの方がよさそうですね。

アレクサ、PCで音楽かけて

音楽を再生します。

 
アレクサ、PCで仕事やっといて

すいません、ちょっとよく分かりません。

 
アレクサ、PCで株の売買して稼いで

損切りしました。

夢は広がります。

Amazon Echo Dot (Newモデル)
  • Amazon
Amazon
Amazon Echo (Newモデル)
  • Amazon
Amazon
Amazon Echo Plus (Newモデル)、スマートホームハブ内蔵
  • Amazon
Amazon

ビット・トレード・ワン USB赤外線リモコンアドバンス ADIR01P
  • ビットトレードワン
Amazon
Raspberry Pi3 Model B ボード＆ケースセット 3ple Decker対応 (Element14版, Clear)-Physical Computing Lab
  • Physical Computing Lab
Amazon