本发明提供一种适用于海底光缆的多层次监测系统，包括中央监控系统，数据采集终端，水下机器人，声呐设备和光纤传感器；其中，中央监控系统包括控制总平台及供电系统，数据采集终端设置在光缆线路的起始点和终点位置，数据采集终端通过高宽带通信方式与中央监控系统相连，数据采集终端接收来自光纤传感器的数据，光纤传感器多个布设于光缆全线路上，声呐设备多个部署于光缆线路上，扫描数据定期传至中央监控系统，水下机器人通过自设定巡检程序定期沿线巡检。本发明显著提升了光缆系统的安全性和可靠性，优化了预防性维护流程，增强了环境适应性，提高了运营效率，降低了运营成本，并且有效保障了数据安全。