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ブログ ・ 水質の運用

スマートプラグで水槽を見張れるか — できること・できないこと

公開 ・ 内容確認 ・ 読了目安 19分

執筆: 友田陽大魚まもり開発者(水質モニタリングIoT)

先に結論を書きます。電力監視付きのスマートプラグは、実売2,000〜4,000円ほどで「水槽を見守りたい」という目的の6〜7割は満たせる、というのがこの記事の見立てです。ヒーターが加熱しているか、フィルターが回っているか、そして家の電気が落ちていないか——この3つが分かるだけでも、不安の大半は減ります。まず1つ買うなら、これでいいと思います。そのうえでこの記事は、残りの3〜4割がどこにあるのかを原理から描きます。スマートプラグが測っているのは「そのコンセントを流れる電気」であって、水の中で起きていることではありません。だから水温そのものは分からず、サーモスタットが加熱側で固着しても電力は正常に見えます。水質も漏水も電力には現れず、停電を知らせようにも通知経路が同時に落ちます。できることを正確に、できないことも正確に——それが分かれば、自分の水槽に何が要るのかは自分で決められます。

スマートプラグが見ているのは「電気が流れているか」だけ

最初に押さえるべきは、スマートプラグの測定対象です。スマートプラグはコンセントと機器の間に入る中継器で、そこを通る電流(と電圧)を測っています。つまり分かるのは「その機器に電気が流れているか、どれだけ流れているか」という一点だけ。水温計でも水質計でもありません。この当たり前の事実から、できること・できないことのほぼ全部が導かれます。

消費電力は「機器が動いているか」の代理指標

とはいえ、この一点は思ったより強力です。水槽まわりの機器は、動いているときと止まっているときで消費電力が大きく変わるからです。特にヒーターは分かりやすい。ヒーターは電気を熱に変えるだけの抵抗負荷で、サーモスタットが入れば定格に近い電力を食い、切れればほぼ0Wになります。100Wと0Wの往復なので、加熱しているかどうかは電力を見ればほぼ判別できます(ただし記録の間隔が粗い製品では、ON/OFFの往復そのものは平均値に均されて見えにくくなります)。フィルターのポンプも同様に、回っていれば数W〜十数W、止まれば0W。つまり消費電力は、機器の動作状態を電気の側から間接的に推定する「代理指標」として使えます。

水槽まわりの機器と消費電力の目安(機種で幅があるため、実値は各社の公開仕様を参照)
機器消費電力の目安電力監視から読み取れること
ヒーター(100〜300W級)加熱中は定格に近い/停止中はほぼ0W加熱のON/OFFがはっきり出る。最も読みやすい
水槽クーラー(チラー)運転時 数十〜数百W圧縮機が動いているかは分かる
外部フィルター8〜20W程度止まれば0Wになる。ただし流量低下までは分からない
外掛け・水中ポンプ3〜5W程度分解能によっては停止と区別しにくい
エアポンプ2〜4W程度小さすぎて丸められる製品がある
LED照明10〜30W程度点灯の有無は分かる(明るさは分からない)

電力監視なしのプラグは「自分が出した指示」しか知らない

ここが購入前に最も間違えやすいところです。スマートプラグには電力計測を持つ製品と持たない製品があり、後者が知っているのは「自分が内部のリレーをONにしたかどうか」だけです。機器の電源コードが抜けていても、ヒーターの断線で発熱していなくても、アプリの表示は「ON」のままになります。遠隔でON/OFFしたい・タイマーで照明を制御したいという用途なら十分ですが、「本当に動いているか」を確かめたいなら電力計測付きを選ぶ必要があります。見守り目的では、ここが実質的な分岐点です。

電力の波形から読めること・読めないこと

電力監視を導入すると、時間ごとの消費電力が記録として残ります。ここから何が読めるのかを、ヒーターを例に具体化します。結論を先に言うと、「0Wに落ちた」ははっきり読めますが、「電力が高いまま張り付いている」は異常とも正常とも決めきれません。この非対称性が、スマートプラグの性能の輪郭そのものです。

ヒーターの1時間平均消費電力 — 正常・サーモ固着・機器停止(モデル計算)正常時は平均40W前後で推移し、サーモスタットがONのまま固着すると定格150Wに張り付き、機器が止まる・コードが抜けると0Wに落ちる。0Wへの落ち込みは読み取りやすい一方、正常なサーモOFFや夏場の0Wとも同じ形になり、張り付きは寒い日の正常な高デューティと紛らわしいことを示したモデル図。0501001500369121時間平均の消費電力(W)経過時間(時間)
  • 正常(サーモがON/OFFを繰り返す)
  • サーモがONのまま固着
  • 機器の停止・コード抜け(0Wに落ちる)
ヒーターの1時間平均消費電力 — 正常・サーモ固着・機器停止(モデル計算)のデータ
系列経過時間(時間)1時間平均の消費電力(W)
正常(サーモがON/OFFを繰り返す)042
正常(サーモがON/OFFを繰り返す)346
正常(サーモがON/OFFを繰り返す)639
正常(サーモがON/OFFを繰り返す)944
正常(サーモがON/OFFを繰り返す)1241
サーモがONのまま固着042
サーモがONのまま固着388
サーモがONのまま固着6150
サーモがONのまま固着9150
サーモがONのまま固着12150
機器の停止・コード抜け(0Wに落ちる)042
機器の停止・コード抜け(0Wに落ちる)344
機器の停止・コード抜け(0Wに落ちる)60
機器の停止・コード抜け(0Wに落ちる)90
機器の停止・コード抜け(0Wに落ちる)120
ヒーターの1時間平均消費電力 — 正常・サーモ固着・機器停止(モデル計算)正常時は平均40W前後で推移し、サーモスタットがONのまま固着すると定格150Wに張り付き、機器が止まる・コードが抜けると0Wに落ちる。0Wへの落ち込みは読み取りやすい一方、正常なサーモOFFや夏場の0Wとも同じ形になり、張り付きは寒い日の正常な高デューティと紛らわしいことを示したモデル図。定格150Wのヒーターを想定し、1時間平均の消費電力を作図したモデル計算です。デューティ比は室温・水量・断熱・設定温度で大きく変わり、実測データではありません。

3本の線のうち、いちばん読み取りやすいのは0Wに落ちる線です。プラグと機器の間でコードが抜けた・機器側で断線した・機器のスイッチが切れた、といった「プラグは生きているのに機器へ電気が流れていない」事象がここに現れます。逆に、そのコンセントの系統ごとブレーカーが落ちた場合はプラグ自身も電源を失うので、0Wではなくオフラインとして現れます(家全体の停電も同じ形になります。これは後の章で扱います)。ただし0Wという値そのものは、サーモスタットが正常にOFFになっている状態とも同じなので、「0Wになったこと」ではなく「加熱しているはずの時間帯に0Wが続いていること」を見る必要があります。より厄介なのは150Wに張り付く線のほうで、この形は「サーモが固着して加熱し続けている」とも読めるし、「厳しく冷え込んだ日にヒーターがフル稼働している」とも読めます。電力の値そのものは、どちらでも同じ姿をしています。

いちばん大きな死角 — 水温そのものは分からない

ここからが、この記事で最も伝えたい部分です。スマートプラグの死角は「見えないものがある」ことではなく、「壊れているのに正常に見える故障モードがある」ことです。そして水槽で最も怖い故障のひとつが、まさにそれに当たります。

サーモスタットがONのまま固着したとき

ヒーターの故障には大きく二方向あります。加熱しなくなる方向(OFF固着・断線)と、加熱し続ける方向(サーモの接点固着)です。前者は水温が下がるだけですが、後者は水温が上がり続けます。そして電力の観点では、固着して加熱し続けているヒーターは「正常に全力運転しているヒーター」とほとんど同じ姿をしています。抵抗負荷なので電流は定格どおり流れ、力率もほぼ1のままで、故障に固有の波形が電気側に現れるわけではありません。手がかりがあるとすれば「この時期にしてはデューティ比が高すぎる」という文脈依存の違和感だけで、季節・室温・設定温度を知らないしきい値では線が引けません。

測る側の言い方をすると、これは物理量のミスマッチです。危険を定義しているのは水温(と、その上がり方)なのに、手元の観測量は電力しかない。両者は「サーモスタットが正常に働いている限り」相関しますが、壊れているかを知りたい場面では、そのサーモスタットの正常性こそが崩れています。前提が崩れた瞬間に相関も崩れる——だから電力は、加熱側の故障に対しては構造的に弱い指標なのです。

止まっているのか、要らないから動いていないのか

0Wのほうにも似た曖昧さがあります。ヒーターが0Wでも、夏なら「加熱が不要で正常」ですし、冬でも設定温度に達していれば0Wです。「一定時間0Wが続いたら通知」という運用は季節でしきい値を変える必要があり、しかも本当に壊れた場合と区別がつきません。逆にフィルターのように常時通電の機器なら0Wは強いシグナルになるので、機器の性質ごとに向き不向きを分けて考えるのが実用的です。

もう一つの死角 — 水質・漏水、そしてプラグ自身が落ちたとき

水温の次は、水槽の見守りで語られるほかの項目です。結論から言うと、水質と漏水はスマートプラグの守備範囲の外にあります。電力に現れないものは、どれだけ精密に電力を測っても現れないからです。

たとえば換水を忘れた水槽ではEC(電気伝導度)やTDSがじわじわ上がっていきますが、この変化は消費電力に何の影響も与えません。水がこぼれて床が濡れていても、機器が動いている限り電力は正常です。生物ろ過が崩れていても同じです。ちなみにこれは魚まもりも同じで、水温とEC(TDS)と漏水は測れますが、アンモニアは測定できません。測れるものと測れないものの線引きは、機器を選ぶ前に把握しておく価値があります。

プラグ自身が落ちたら、何も届かない

そしてもう一つ、見落とされがちな死角があります。監視装置そのものが落ちたときです。スマートプラグの通知は「プラグ → 宅内Wi-Fi → 回線 → メーカーのクラウド → スマホ」という直列の経路で届きます。直列ということは、どれか1つが欠けても通知は届かないということです。しかも停電のときは、この経路の前半(プラグ・Wi-Fiルータ・ONU)が一斉に落ちます。異常が起きた瞬間に、それを伝える手段も一緒に失われる構造です。

通知が止まる連鎖 — どれか1つ落ちれば届かない

  • 水槽まわりのコンセント(停電・ブレーカー落ち・コンセント抜け)
  • スマートプラグ本体(故障・ファームウェア更新中・熱による停止)
  • 宅内のWi-Fiルータ(同じ停電で一緒に落ちる)
  • 光回線・ONU(宅内機器が生きていても回線側は別に落ちうる)
  • メーカーのクラウドサービス(障害・仕様変更・サービス終了)
  • 受け取る側のスマホ(通知OFF・省電力モード・機内モード)

この連鎖は特定メーカーの欠陥ではなく、宅内IoTという構成の性質です(Wi-Fiとクラウドに依存する点は魚まもりも同じです)。だからこそ「通知が来ない=正常」と読み替えないこと。無通知は正常の証明ではなく、単に何も届いていない状態にすぎません。

停電検知として使う — オフラインはシグナルだが、通知経路も同時に落ちる

「スマートプラグで停電が分かる」という話には、半分の正しさがあります。原理としては、クラウド側が定期的なハートビート(生存確認)を受け取れなくなったことをもって、機器のオフラインとして通知する仕組みです(オフライン通知に対応するか、何分の沈黙で発報するかは各社の公開仕様・アプリ設定による)。停電すればプラグは沈黙するので、確かに停電はオフラインとして現れます。ただしオフラインは停電に固有のシグナルではありません。Wi-Fiの不調でも、回線障害でも、プラグの故障でも同じ「オフライン」になります。

「無応答」を異常として扱うという考え方

それでも、この仕組みには設計上の価値があります。「データが来ていないこと自体を異常として扱う」という考え方です。しきい値監視は、データが届いている前提でしか働きません。値が来なくなった瞬間、しきい値は何も言わなくなります。だから監視を組むときは、値の異常と並べて「一定時間なにも受け取っていない」という無応答の状態を独立した警報として持たせます。魚まもりでも、この無応答検知は水温やTDSのΔ監視と同じ重みで扱っています。原因までは特定できませんが、「見えなくなったこと」を見えるようにはできます。

ここで正直に書いておくと、停電の通知はクラウド側が沈黙に気づいて初めて出るので、実際の停電からは遅れます。しかも受け取る側の家のWi-Fiが落ちていれば経路は成立しません(スマホがモバイル回線で通知を受けられるかに依存します)。「停電をリアルタイムで知る」という期待値は少し下げて、「戻ってこないことに数分〜十数分の遅れで気づく」くらいに捉えるのが誠実です。

6〜7割で足りるか、足りないか — 自分で決めるための分岐

ここまでを踏まえて、選び方をまとめます。多くの人にとって、電力監視付きスマートプラグは十分に良い選択です。安く、設置が簡単で、ヒーターやポンプの通電という「最も壊れやすく、最も影響の大きい部分」を押さえられるからです。足りなくなるのは、監視したい対象が電気の外側に広がったときと、不在が長くなったときです。

スマートプラグで足りることが多い場合

  • 水槽が1〜2本で、日中に家にいる時間が長い
  • 主目的が「ヒーターやフィルターが通電しているか」の確認である
  • 照明やエアレーションの遠隔ON/OFF・スケジュール運転が主目的
  • 予算を最優先し、まず何か1つ置いて様子を見たい
  • 水温は水温計に、通電はプラグに、と役割を分けて考えられる

足りなくなりやすい場面

  • 数日〜1週間の不在があり、オフラインの原因を現地で切り分けられない
  • サーモスタットの固着による過熱が心配(電力では見分けにくい)
  • 水槽が3本以上あり、1台1プラグでは通知が増えすぎる
  • ビーシュリンプなど、TDSの変化に敏感な生体を扱っている
  • 水はねや漏水が起きうる設置(床材・階下への影響が大きい)
  • 「いつもと違う速さで動いている」を捉えたい(絶対値のしきい値では遅い)
方式の比較 — 何を直接測り、何を測らないか
観点スマートプラグ(電力監視付き)単体のWi-Fi水温計専用の監視ノード(魚まもり)
直接測るもの消費電力・積算電力量水温水温・EC(TDS)・漏水・無応答
水温測らない(通電状態からの間接推定のみ)測る測る
水質測らない測らないEC(TDS)は測れる。アンモニアは測定できません
漏水測らない測らない漏水センサーで検知する
判定の方式主にしきい値・スケジュール製品により上下限のしきい値通知変化の速さ(Δ)を平常値と比較
停電時の挙動オフライン化として現れる(通知は遅れる)同様にオフライン化同様にオフライン化。無応答として扱う
通知経路宅内Wi-Fi+各社クラウド宅内Wi-Fi+各社クラウド宅内Wi-Fi+クラウド(同じ依存を持つ)
事故そのもの止められない止められない止められない(気づくまでの時間を縮める道具)
費用の目安実売で概ね2,000〜4,000円数千円〜1万円程度専用ハードウェアのぶん高くなる

併用が現実解 — 安い層で広く、重要な水槽だけ厚く

実際のところ、どれか1つを選ぶ必要はありません。合理的なのは階層をつくることです。すべての水槽の電源にスマートプラグを入れて通電と停電を広く押さえ、そのうえで、崩したくない水槽・繁殖中の水槽・不在時に不安が残る水槽にだけ、水温や水質まで見る手段を足す。監視は「全部に最高のものを」ではなく、失ったときの痛みの大きさに応じて厚みを変えるほうが、費用対効果も運用の負荷も収まります。

よくある質問

スマートプラグで水温は分かりますか?

水温そのものは分かりません。スマートプラグが測っているのはコンセントを流れる電気で、水の温度ではないからです。消費電力のデューティ比(加熱している時間の割合)から間接的な推定はできますが、室温や断熱で大きく変わるうえ、サーモスタットがONのまま固着した過熱状態は、寒い日の正常なフル稼働と電力では見分けにくくなります。水温を知りたいなら水温センサーを水に入れるのが確実です。

スマートプラグで停電は検知できますか?

間接的には可能です。停電するとプラグがクラウドと通信できなくなり、その沈黙をもってオフラインとして通知される仕組みです。ただし通知はクラウド側が気づいてから出るので実際の停電より遅れ、原因が停電なのかWi-Fi障害なのかプラグの故障なのかは区別できません。さらに同じ停電で宅内のルータやONUも落ちるため、通知経路そのものが同時に失われる点には注意が必要です。

電力監視なしのスマートプラグでも見守りに使えますか?

遠隔ON/OFFやスケジュール運転が目的なら使えますが、見守り用途には向きません。電力計測のない製品が知っているのは「自分がリレーをONにしたか」だけで、機器のコードが抜けていてもヒーターが断線していてもアプリの表示はONのままです。「本当に動いているか」を確かめたいなら、消費電力を表示できるモデルを選んでください。

電源タップで複数の機器を1つのスマートプラグにまとめてもいいですか?

消費電力が合算されるため、どの機器が止まったのかを判別できなくなります。ヒーター150Wとエアポンプ3Wを同じプラグにつなぐと、エアポンプの停止は誤差に埋もれてしまいます。見守りが目的なら1台1プラグが基本で、まとめるなら「合計が0Wになったら停電」といった粗い判定に用途を割り切るのが現実的です。なお定格容量(多くの製品で1,500W前後・各社の公開仕様による)を超えない範囲で使ってください。

スマートプラグだけで足りるのは、どんな場合ですか?

水槽が1〜2本で在宅時間が長く、主目的がヒーターやフィルターの通電確認であれば、多くの場合これで足ります。足りなくなるのは、数日以上の不在がある・サーモの固着による過熱が心配・水槽が3本以上ある・TDSの変化に敏感な生体を飼っている・漏水の影響が大きい、といった場面です。その場合もプラグを捨てる必要はなく、広く電源を押さえる層として残し、重要な水槽にだけ水温や水質を見る手段を足すのが現実的です。

参考文献

  1. SwitchBot 公式サイト(スマートプラグ製品の公開仕様)電力監視対応プラグの消費電力表示・遠隔操作・ハブ連携に関する公開仕様の確認先。仕様は改定されるため最新の製品ページを参照すること
  2. TP-Link 公式サイト(Tapo スマートプラグの公開仕様)電力量モニタリング対応プラグの定格容量・計測機能に関する公開仕様の確認先
  3. NITE(製品評価技術基盤機構)家庭用電気製品の事故情報・注意喚起の公開元。観賞魚用ヒーターの空焚き等に関する注意喚起の確認先
  4. Fondriest Environmental: Water Temperature水温が代謝・溶存酸素に与える影響の一般解説。水温を直接測る必要がある背景の裏づけ
  5. 全国家庭電気製品公正取引協議会: よくある質問(電気料金の目安単価)積算電力量から電気代を概算する際に用いた目安単価31円/kWh(2022年改定)の参照元
  6. スマートプラグの電力計測の分解能・確度(各社の公開仕様による一般的傾向)数W未満の小電力が丸められる・確度に幅があるといった傾向は製品ごとに異なり、単一の確定した出典に依らない。導入前に各製品の仕様表で確認すること
  7. 宅内ネットワークとクラウドの直列依存(IoT構成上の一般的性質)停電時にプラグ・ルータ・回線が同時に失われる構造は特定製品の欠陥ではなく、宅内IoTという構成に共通する性質。特定の一次出典に依らない