本发明公开了一种深水海底管道实时智能监测系统及其实现方法，包括以下步骤：铺管船在指定作业区域铺设水下管路，并释放无人艇、中继器与监测机器人；确保铺管船、无人艇、中继器与监测机器人之间信息连接畅通；监测机器人下水进行信息收集，将水下信息传输给无人艇；无人艇将水下信息传输给铺管船，铺管船按照接收到的信息操作；铺管船完成作业，并将监测机器人与无人艇进行回收。本发明利用监测机器人替代人工操作的遥控水下机器人、用无人艇替代多功能作业支持母船进行着泥点监测作业，解决了船舶交叉作业的问题，进一步使深水海管铺设成本降低，提升了铺设监测技术和装备能力。