本发明公开了沼气系统全运行状态信息感知与最优控制系统及方法，包括沼气系统的全运行状态云实时数据库，沼气系统的全运行状态云实时数据库与沼气系统的预处理单元的运行状态感知系统、沼气系统的厌氧发酵单元信息采集系统、沼气输配气运行状态感知系统、污水处理单元运行状态感知系统及沼气系统环境信息感知系统通信。选择沼气系统的运行状态特征；构造深信度网络DBN；逐层贪婪训练，使用反向传播BP算法，调整参数，完成的训练；将沼气系统实时数据输入到训练完成的DBN中，产生最佳控制变量；根据最佳控制变量完成控制。可有效解决具有运行过程复杂、影响因素众多等特征的沼气系统运行过程实时最优控制难及产气率低的问题。