能耗在線監測系統架構總體上可以分為計量層、采集層、傳輸層、平臺層四個層次，描述了從計量器具、采集器、能耗在線監測端設備、省平臺及用戶認證的整個系統的框架。

計量層由各種能耗計量的計量器具組成，主要有：計量煤、電、水、天然氣等能源消費數值的儀表。采集器層是采集器與計量器具直接物理連接方式。通過無線或有線的方式主動傳輸給數據采集服務程序，每家用能企業需要多個采集器用來采集不同生產環節、不同能源計量器具的讀數。采集器和計量器具的連接方式主要有以下幾種：

RS485/232：RS485總線是工業現場應用最為廣泛的通信介質，單根總線可掛載32個從設備計量器具，通信距離理論上可以達到1200m，考慮到現場電磁環境干擾，建議超過200m的總線上增加中繼器或者鋪設光纖使用光電轉換器。RS232是只能進行一對一的通信，抗干擾能力較差，建議在計量器具端加裝RS232轉RS485轉換器。

紅外：適用近距離無障礙通信，對于無法鋪設通信線路或者沒有485接口的情況，紅外模塊和具紅外接口的計量器具可實現一對多通信。

攝像直讀：對于現場一些指針或者碼盤式儀表不具備通信功能的計量器具，如水表、壓力表等。攝像直讀模塊使用圖像識別的方式后，再和采集器以約定的協議如Modbus、CJ188等進行通信。

以太網：現場已經有第三方采集器（如電力系統通信網關機、PLC），采集器不能直接和計量器具通信。采集器和第三方采集器在局域網內多以網絡協議Modbus TCP通信讀取數據。