本发明提供一种精炼铝三层液深度在线测量装置及精炼铝系统，装置包括：绝缘棒、直线驱动机构、摄像机构和控制器，直线驱动机构和摄像机构安装于精炼铝的电解槽的槽架上，控制器控制直线驱动机构驱动绝缘棒下移至其下部伸入电解槽且其底部与电解槽槽底抵接，至停留设定时间后再控制直线驱动机构驱动绝缘棒上移至绝缘棒从电解槽中完全移出，控制器还用于控制摄像机构对移出的绝缘棒的下部进行拍摄，且接收摄像机构传递的图像信号并进行分析，以分别得出电解槽中上层液、中间层液和底层液的深度。本发明中实现了在不断电前提下分别对电解槽中三层液深度的测量，不仅提高了工作效率，而且能耗大大降低。