随着能源问题的日益凸显，对海洋能源的勘探越来越引起人们的关注。海洋地震勘探是寻找海上能源的重要途径，其关键在于对拖缆的精确控制，这是获取较高勘探质量的保证。在遇到突发情况时，上位机对拖缆做出精确及时的控制是保证系统安全运行的前提。对拖缆进行控制的拖缆控制器是“水鸟”。本文基于遗传算法和串级控制系统，提出了对海洋地震拖缆有效的控制策略。首先分析了串级控制的基本概念与组成结构、“水鸟”串级控制系统的工作过程，建立基于串级系统的控制数学模型，并利用simulink进行仿真。探究了MATLAB遗传算法工具箱的使用方法，计算了优化“水鸟”水翼角度转动“最优组合”问题。针对海洋地震拖缆系统上位机对多个“水鸟”的控制问题，选取一种海上常见避险工况，并对该工况进行分析计算，建立数学模型并利用“罚函数法”进行约束处理，得出基于遗传算法的适应度函数，并提出适用于该类工况一般情况的适应度函数公式。通过研究，验证了遗传算法得出的结果在准确性上完全可以满足实际工程需求；“水鸟”串级控制系统符合控制要求，在快速性和稳定性上比非串级系统有一定优势；提出的海上避险工况拖缆阵列控制适应度函数公式能够完成对该工况所有情形的控制，实例表明该方法易于操作，计算得出的结果符合控制要求。