能耗在线监测系统架构总体上可以分为计量层、采集层、传输层、平台层四个层次，描述了从计量器具、采集器、能耗在线监测端设备、省平台及用户认证的整个系统的框架。

计量层由各种能耗计量的计量器具组成，主要有：计量煤、电、水、天然气等能源消费数值的仪表。采集器层是采集器与计量器具直接物理连接方式。通过无线或有线的方式主动传输给数据采集服务程序，每家用能企业需要多个采集器用来采集不同生产环节、不同能源计量器具的读数。采集器和计量器具的连接方式主要有以下几种：

RS485/232：RS485总线是工业现场应用最为广泛的通信介质，单根总线可挂载32个从设备计量器具，通信距离理论上可以达到1200m，考虑到现场电磁环境干扰，建议超过200m的总线上增加中继器或者铺设光纤使用光电转换器。RS232是只能进行一对一的通信，抗干扰能力较差，建议在计量器具端加装RS232转RS485转换器。

红外：适用近距离无障碍通信，对于无法铺设通信线路或者没有485接口的情况，红外模块和具红外接口的计量器具可实现一对多通信。

摄像直读：对于现场一些指针或者码盘式仪表不具备通信功能的计量器具，如水表、压力表等。摄像直读模块使用图像识别的方式后，再和采集器以约定的协议如Modbus、CJ188等进行通信。

以太网：现场已经有第三方采集器（如电力系统通信网关机、PLC），采集器不能直接和计量器具通信。采集器和第三方采集器在局域网内多以网络协议Modbus TCP通信读取数据。