本发明公开了一种污水混合收集管网的多层智慧监管系统和工作方法，采取由云平台控制的企业—管网—污水厂的三级联动监控反馈应急体系，对工业聚集区工业废水和生活污水混合的污水排放体系进行多层实时监控，通过对企业排水的污水水质、水量，污水管网的重要监测点的污水水质、水量和液位情况，以及污水处理厂进水的污水水质、水量进行实时监测，并利用模型方法，构建整个污水系统的水质水量模型，从而对监测到的风险情况及时评估、并给出相应的应急方案，由应用系统的应急设施对污水进行必要的调控，包括暂时蓄存和回流混合，以保证下游污水厂进水正常，稳定运行。