直测式CEMS烟气在线监测系统主要结构可包括光学系统、测量和控制系统、数据采集和传输系统、校准单元、吹扫系统等等。

直测式CEMS烟气在线监测系统采用差分光谱吸收技术，将探头直接插入烟囱或烟道内，有发射端发出光源，经过测量区的烟气，由接收端接收，通过特定波长的光谱被烟气的吸收情况来测量烟气。由于是直接测量，有其特定的特点。

燃煤发电厂一直是我国热电厂中的主力军。在燃煤电厂工作时，会产生大量的二氧化硫。在锅炉尾部脱硫系统中，一般需要安装两套CEMS烟气在线监测系统，一套对原烟气进行监测，一套对脱硫后的净烟气进行监测。在电厂的脱硫系统的烟气监测系统中，直测式CEMS烟气在吸纳监测系统优势明显。